JP2001356273A - Confocal optical scanning probe device - Google Patents

Confocal optical scanning probe device

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JP2001356273A
JP2001356273A JP2000180288A JP2000180288A JP2001356273A JP 2001356273 A JP2001356273 A JP 2001356273A JP 2000180288 A JP2000180288 A JP 2000180288A JP 2000180288 A JP2000180288 A JP 2000180288A JP 2001356273 A JP2001356273 A JP 2001356273A
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JP
Japan
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light
image
probe
scanner
imaging device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000180288A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Okawa
敦 大川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain image having no image distortion by sampling of image by irregular interval pulses to nonlinear driving waveform. SOLUTION: A confocal optical scanning probe device is constituted of a probe 1 having a scanner, a controller 2 for driving the scanner, an optical unit 3, an imaging device 4 and a monitor 5. The imaging device 4 has a linear correction means for linearly correcting an image displayed in the monitor 5. The linear correction means is constituted by having a nonlinear drive signal generating means for generating linear correction drive signal, an irregular interval pulse generating means for generating the irregular interval pulse and an A/D converter which executes A/D conversion with the irregular interval pulse as a sampling clock. Thereby image having no image distortion can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検部からの戻り
光の少なくとも一部を光源からの光の光路から分離する
分離手段を制御装置内に配置し、当該分離手段や当該分
離手段に接続される光ファイバを保護できるようにした
共焦点光走査プローブ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a control apparatus which includes a separating means for separating at least a part of a return light from a test portion from an optical path of light from a light source. The present invention relates to a confocal optical scanning probe device capable of protecting a connected optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の共焦点顕微鏡は、例え
ば、スキャナを有するプローブと、前記スキャナを駆動
する制御装置と、被検部に光を照射する光源と、前記光
源からの光をプローブ先端に導くための光ファイバと、
前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、当該被検
部からの光を前記光ファイバ端面に集光させる合焦手段
と、前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を光源か
らの光の光路から分離する分離手段と、前記分離された
光を検出する検出器と、前記検出器からの信号を画像化
する画像化装置と、画像を表示するモニタとを有するも
のが知られている(特開平9−230248号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a confocal microscope of this type includes, for example, a probe having a scanner, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to a portion to be inspected, and a probe from the light source. An optical fiber for guiding to the tip,
Focusing means for focusing light from the optical fiber on a portion to be detected and condensing light from the portion to be detected on the end face of the optical fiber, and a light source for at least a part of return light from the portion to be detected. There is known a device having a separating means for separating the light from the optical path, a detector for detecting the separated light, an imaging device for imaging a signal from the detector, and a monitor for displaying an image. (JP-A-9-230248).

【0003】この従来の共焦点顕微鏡は、マイクロ機械
加工された小型の装置として提供されている。
The conventional confocal microscope is provided as a micro-machined small device.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の共焦点顕微鏡によれば、図25(a)に示すよ
うに、共振駆動によるラスタスキャンを行う際に、等間
隔パルスによってサンプリングしているため(図25
(b))、図25(c)に示すように表示画像の端部へ
行くほど細かく、中央部へ行くほど粗くなり、画像が歪
んでしまうことがあった。
However, according to the above-mentioned conventional confocal microscope, as shown in FIG. 25 (a), when performing a raster scan by resonance drive, sampling is performed by using equally-spaced pulses. (Fig. 25
(B)), as shown in FIG. 25 (c), the display image becomes finer toward the edge, and becomes coarser toward the center, and the image may be distorted.

【0005】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
ので、非線形駆動波形に対し非等間隔パルスで画像をサ
ンプリングすることで、画像歪みのない画像を得ること
のできる共焦点光走査プローブ装置を提供することを目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and is a confocal optical scanning probe capable of obtaining an image without image distortion by sampling an image with non-equidistant pulses for a non-linear driving waveform. It is intended to provide a device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の共焦点光走査プ
ローブ装置は、非線形駆動信号で駆動するスキャナを有
するプローブと、前記スキャナを駆動する制御装置と、
披検部に光を照射する光源と、前記光源からの光をプロ
ーブ先端に導くための光ファイバと、前記光ファイバか
らの光を被検部に合焦させ前記被検部からの光を前記光
ファイバ端面に集光させる合焦手段と、前記被検部から
の戻り光の少なくとも一部を前記光源からの光の光路か
ら分離する分離手段と、前記分離された光を検出する検
出器と、前記検出器からの信号を画像化する表示手段に
画像を表示する画像化装置とを有する共焦点光走査プロ
ーブ装置において、前記画像化装置は前記表示手段に表
示される画像を線形補正する線形補正手段を有し、前記
線形補正手段は前記非線形駆動信号を発生する非線形駆
動信号発生手段と、非等間隔パルスを発生する非等間隔
パルス発生手段と、前記非等間隔パルスをサンプリング
クロックとしてA/D変換するA/D変換器を具備して
構成される。
According to the present invention, there is provided a confocal optical scanning probe apparatus comprising: a probe having a scanner driven by a non-linear driving signal; a controller for driving the scanner;
A light source for irradiating light to the test portion, an optical fiber for guiding light from the light source to the tip of the probe, and light from the test portion to focus light from the optical fiber on the test portion; Focusing means for condensing light on the end face of the optical fiber, separating means for separating at least a part of the return light from the test portion from the optical path of the light from the light source, and a detector for detecting the separated light A confocal optical scanning probe device having an imaging device for displaying an image on a display means for imaging a signal from the detector, wherein the imaging device linearly corrects an image displayed on the display means. Correction means, wherein the linear correction means includes a non-linear drive signal generation means for generating the non-linear drive signal, a non-equally-spaced pulse generation means for generating non-equally-spaced pulses, and A D constituted by including an A / D converter for converting.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0008】〔第1の実施の形態〕図1ないし図21は
本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は共焦点光走
査プローブ装置の概略構成を示すブロック図、図2は図
1の共焦点光走査プローブ装置の構成を示すブロック
図、図3は図2の光学ユニットの構成を示すブロック
図、図4は図3の画像化装置の構成を示すブロック図、
図5は図4の画像化装置による画像歪み補正の方法説明
する説明図、図6は図4の画像化装置によるライン補間
処理の流れを示す第1のフローチャート、図7は図4の
画像化装置によるライン補間処理の流れを示す第2のフ
ローチャート、図8は図4の画像化装置による自動輝度
値調整AGC)処理の流れを示す第1のフローチャー
ト、図9は図4の画像化装置による自動輝度値調整AG
C)処理の流れを示す第2のフローチャート、図10は
図4の画像化装置による自動輝度値調整AGC)処理の
流れを示す第3のフローチャート、図11は図4の画像
化装置による自動輝度値調整AGC)処理の流れを示す
第4のフローチャート、図12は図2の制御装置内の制
御回路の構成を示すブロック図、図13は図12の制御
回路の作用を説明する第1のタイミングチャート、図1
4は図12の制御回路の作用を説明する第2のタイミン
グチャート、図15は図12の制御回路の作用を説明す
る第3のタイミングチャート、図16は図12の制御回
路の作用を説明する第1のフローチャート、図17は図
12の制御回路の作用を説明する第2のフローチャー
ト、図18は図1のプローブの先端部を示す断面図、図
19は図1のプローブのスキャナの構造を示す断面図、
図20は図19のスキャナの構造を示す平面図、図21
は図19のスキャナの詳細構造を示す平面図である。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 21 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a confocal optical scanning probe device, and FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a confocal optical scanning probe device, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an optical unit in FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an imaging device in FIG.
5 is an explanatory diagram for explaining a method of correcting image distortion by the image forming apparatus of FIG. 4, FIG. 6 is a first flowchart showing a flow of a line interpolation process by the image forming apparatus of FIG. 4, and FIG. FIG. 8 is a first flowchart showing a flow of automatic luminance value adjustment (AGC) processing by the imaging device of FIG. 4, and FIG. 9 is a second flowchart showing a flow of line interpolation processing by the imaging device of FIG. Automatic brightness value adjustment AG
C) A second flowchart showing the flow of the processing, FIG. 10 is a third flowchart showing the flow of the automatic brightness value adjustment AGC) processing by the imaging device of FIG. 4, and FIG. 11 is an automatic brightness adjustment by the imaging device of FIG. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a control circuit in the control device of FIG. 2, and FIG. 13 is a first timing chart for explaining the operation of the control circuit of FIG. Chart, Figure 1
4 is a second timing chart illustrating the operation of the control circuit of FIG. 12, FIG. 15 is a third timing chart illustrating the operation of the control circuit of FIG. 12, and FIG. 16 illustrates the operation of the control circuit of FIG. First flowchart, FIG. 17 is a second flowchart for explaining the operation of the control circuit of FIG. 12, FIG. 18 is a sectional view showing the tip of the probe of FIG. 1, and FIG. 19 shows the structure of the scanner of the probe of FIG. Sectional view shown,
FIG. 20 is a plan view showing the structure of the scanner shown in FIG.
20 is a plan view showing the detailed structure of the scanner shown in FIG.

【0009】図1において、この共焦点光走査プローブ
装置は、スキャナを有するプローブ1と、前記スキャナ
を駆動する制御装置2と、前記プローブ1に光を供給
し、前記プローブ1からの光学像を検出して映像信号に
する光学ユニット3と、前記光学ユニット3らの信号を
画像化する画像化装置4と、前記画像化装置4からの映
像を表示するモニタ5と、スキャナを駆動する駆動波形
の基準となるクロックを発生させる外部クロック発生器
7とを備え、次のような接続関係になっている。
Referring to FIG. 1, the confocal optical scanning probe device includes a probe 1 having a scanner, a control device 2 for driving the scanner, and a light source for supplying light to the probe 1 to convert an optical image from the probe 1 into an optical image. An optical unit 3 for detecting and converting the signals from the optical unit 3, an imaging device 4 for imaging the signals from the optical unit 3, a monitor 5 for displaying an image from the imaging device 4, and a driving waveform for driving a scanner And an external clock generator 7 for generating a reference clock.

【0010】プローブ1は、信号線1aを介して制御装
置2に電気的に接続され、光ファイバ1bを介して光学
的に光学ユニット3に接続されている。制御装置2は、
信号線4bを介して画像化装置4に電気的に接続されて
いる。
The probe 1 is electrically connected to the control device 2 via a signal line 1a and optically connected to the optical unit 3 via an optical fiber 1b. The control device 2
It is electrically connected to the imaging device 4 via the signal line 4b.

【0011】画像化装置4には、光学ユニット3が信号
線4aを介して電気的に接続されている。画像化装置4
には、モニタ5が信号線4dを介して電気的に接続され
ている。また、画像化装置4には、外部クロック発生器
7が信号線4eを介して電気的に接続されている。
The optical unit 3 is electrically connected to the imaging device 4 via a signal line 4a. Imaging device 4
Is electrically connected to the monitor 5 via a signal line 4d. Further, an external clock generator 7 is electrically connected to the imaging device 4 via a signal line 4e.

【0012】このような構成の共焦点光走査プローブ装
置の詳細について図2を参照して説明する。
The details of the confocal optical scanning probe device having such a configuration will be described with reference to FIG.

【0013】プローブ1は、信号線1aを介して制御装
置2のコネタタ11に電気的かつ着脱可能に接続され、
さらに光ファイバ1bにより制御装置2のコネタタ11
を介して光学ユニット3のコネクタ17光学的かつ着脱
可能に接続されている。
The probe 1 is electrically and detachably connected to a connector 11 of the control device 2 via a signal line 1a.
Further, the connector 11 of the control device 2 is connected by the optical fiber 1b.
The connector 17 of the optical unit 3 is optically and detachably connected via the.

【0014】光学ユニット3は、光源としてのレーザダ
イオード(以下、「LD」と称す)15と、フォトマル
チプライア(以下、「PMT」と称す)ユニット16
と、4端子カプラ8とからなる。また、光学ユニット3
には、コネクタ17、コネクタ18およびコネクタ19
が配置されている。
The optical unit 3 includes a laser diode (hereinafter, referred to as “LD”) 15 as a light source and a photomultiplier (hereinafter, referred to as “PMT”) unit 16.
And a four-terminal coupler 8. Also, the optical unit 3
Have connectors 17, 18 and 19
Is arranged.

【0015】この光学ユニット3において、4端子カプ
ラ8は、四つの端部8a,8b,8c,8dを有してお
り、端部8aは光ファイバ1bに光学的に接続され、8
bはLD15に光学的に接続されている。また、端部8
cは光ファイバ終端8hにより終端され、端部8dはP
MTユニット16に光学的に接続されている。端部8
a,8dから入った光はそれぞれ分岐されて端部8b,
8cに伝えられ、逆にまた、端部8b,8cから入った
光はそれぞれ分岐されて、端部8a,8dに伝えられる
構成になっている。
In this optical unit 3, the four-terminal coupler 8 has four ends 8a, 8b, 8c and 8d, and the end 8a is optically connected to the optical fiber 1b.
b is optically connected to the LD 15. Also, end 8
c is terminated by an optical fiber termination 8h, and the end 8d is
Optically connected to the MT unit 16. End 8
a, 8d are respectively branched into ends 8b,
Light transmitted to the end portions 8a and 8d is transmitted to the end portions 8a and 8d.

【0016】また、PMTユニット16は、信号線16
bを介してコネクタ18に電気的に接続されている。P
MTユニット16は、信号線16c,16dを介してコ
ネクタ19に電気的に接続されている。
The PMT unit 16 includes a signal line 16
b, it is electrically connected to the connector 18. P
The MT unit 16 is electrically connected to a connector 19 via signal lines 16c and 16d.

【0017】さらに、PMTユニット16のコネクタ1
9には、駆動電源21,22がケーブル21a,22a
をそれぞれ介して電気的に接続されている。
Further, the connector 1 of the PMT unit 16
9, drive power sources 21 and 22 are connected to cables 21a and 22a.
Are electrically connected to each other.

【0018】制御装置2において、制御回路9は信号線
9aを介してコネクタ13に電気的に接続されている。
また、制御回路9は信号線9bを介してコネクタ11に
電気的に接続されている。この制御回路9は、コネクタ
13から信号線9aを介して入力されるスキャナ駆動信
号を取り込み、これを増幅して、信号線9bを介してコ
ネクタ11に出力できるようになっている。
In the control device 2, the control circuit 9 is electrically connected to the connector 13 via the signal line 9a.
The control circuit 9 is electrically connected to the connector 11 via the signal line 9b. The control circuit 9 takes in a scanner drive signal input from the connector 13 via the signal line 9a, amplifies the signal, and outputs the amplified signal to the connector 11 via the signal line 9b.

【0019】画像化装置4は、画像化信号を形成する装
置であり、コネクタ24、コネクタ25およびコネクタ
26を備えている。このコネクタ25のコネクタ25に
は、モニタ5が信号線4dを介して電気的に接続されて
いる。また、画像化装置4はコネクタ26、信号線4c
およびコネクタ13を介して制御装置2に電気的に接続
され、相互に信号を伝達可能になっている。さらに、画
像化装置4のコネクタ26には、信号線4eを介して、
スキャナを駆動する駆動波形の基準となるクロックを発
生させる外部クロック発生器7が電気的に接続されてい
る。
The imaging device 4 is a device for forming an imaging signal, and includes a connector 24, a connector 25 and a connector 26. The monitor 5 is electrically connected to the connector 25 of the connector 25 via the signal line 4d. The imaging device 4 includes a connector 26 and a signal line 4c.
And a connector 13 to electrically connect to the control device 2 so that signals can be transmitted to each other. Further, the connector 26 of the imaging device 4 is connected to the connector 26 via a signal line 4e.
An external clock generator 7 for generating a clock serving as a reference for a drive waveform for driving the scanner is electrically connected.

【0020】また、画像化装置4のコネクタ24には、
信号線4a、コネクタ18、信号線16bを介して光学
ユニット3のPMTユニット16が電気的に接続されて
いる。
The connector 24 of the imaging device 4 includes
The PMT unit 16 of the optical unit 3 is electrically connected via the signal line 4a, the connector 18, and the signal line 16b.

【0021】次に、光学ユニット3内のLD9およびP
MTユニット16について、図2および図3を参照して
説明する。
Next, the LD 9 and P in the optical unit 3 are
The MT unit 16 will be described with reference to FIGS.

【0022】光学ユニット3は、LD15と、PMTユ
ニット16とからなることは既に説明した。ここで、P
MTユニット16は、コネクタ161と、フォトマルチ
プライアチューブ(PMT)162と、ヘッドアンプ1
63とから構成されている。PMT162は、光信号を
電気信号に変換する素子であり、変換した電気信号をヘ
ッドアンプ163に入力できるように構成されている。
ヘッドアンプ163は、PMT162からの電気信号を
増幅してコネクタ18に出力する。
It has already been described that the optical unit 3 includes the LD 15 and the PMT unit 16. Where P
The MT unit 16 includes a connector 161, a photomultiplier tube (PMT) 162, and a head amplifier 1
63. The PMT 162 is an element that converts an optical signal into an electric signal, and is configured to be able to input the converted electric signal to the head amplifier 163.
Head amplifier 163 amplifies the electric signal from PMT 162 and outputs it to connector 18.

【0023】このような光学ユニット3において、LD
15で発生するレーザ光は、図2に示すように、端部8
a、ファイバカプラ8、端部8b、コネクタ11、光フ
ァイバ1bを介してプローブ1へ伝送され、プローブ1
内のスキャナ(後述)にて被検体を光走査できる。
In such an optical unit 3, the LD
The laser beam generated at 15 is applied to the end 8 as shown in FIG.
a, the fiber coupler 8, the end 8b, the connector 11, and the optical fiber 1b.
The subject can be optically scanned by a scanner (described later).

【0024】プローブ1内のスキャナにて走査し、被検
体から反射する光信号は、光ファイバlb、コネクタ1
1、端部8b、ファイバカプラ8、端部8dおよびコネ
クタ161(図3参照)を介して、フォトマルチプライ
アチューブ(PMT)162に伝送される。PMT16
2は、この光信号を電気信号に光電変換し、その光電変
換された電気信号を信号線162aを介してヘッドアン
プ163へ伝送する。ヘッドアンプ163は、入力され
た信号を増幅する。この増幅された電気信号は、信号線
16b、コネクタ18、信号線4a、コネクタ24を介
して画像化装置4に与えられる。
An optical signal scanned by the scanner in the probe 1 and reflected from the subject is reflected by the optical fiber lb and the connector 1.
1. The light is transmitted to the photomultiplier tube (PMT) 162 via the end 8b, the fiber coupler 8, the end 8d, and the connector 161 (see FIG. 3). PMT16
2 photoelectrically converts the optical signal into an electric signal and transmits the photoelectrically converted electric signal to the head amplifier 163 via the signal line 162a. Head amplifier 163 amplifies the input signal. The amplified electric signal is provided to the imaging device 4 via the signal line 16b, the connector 18, the signal line 4a, and the connector 24.

【0025】なお、信号線4aは複線になっており、そ
のうち信号線4a−1で、信号線16c−1を介して上
記電気信号を伝送し、一方、信号線4a−2で、信号線
16c−2を介してフォトマルチプライアチューブ(P
MT)162の感度を制御する制御信号を画像化装置4
から伝送する(詳細は後述)。
The signal line 4a is a double line, of which the signal 4a-1 transmits the electric signal via the signal line 16c-1 while the signal line 4a-2 transmits the electric signal. -2 through the photomultiplier tube (P
(MT) 162 to control the sensitivity of the imaging device 4
(Details will be described later).

【0026】画像化装置4の構成について、図4を参照
して説明する。
The configuration of the imaging device 4 will be described with reference to FIG.

【0027】画像化装置4は、A/Dコンバータ40
と、フレームメモリ41と、メインメモリ42と、CP
U43と、データバス46と、I/Oポート47と、ハ
ードディスク装置50とから構成されていて、バス線4
7aと制御線47bを介して接続されている。
The imaging device 4 includes an A / D converter 40
, Frame memory 41, main memory 42, CP
U43, a data bus 46, an I / O port 47, and a hard disk device 50.
7a and a control line 47b.

【0028】この画像化装置4の動作を説明する。A/
Dコンバータ40は、光学ユニット3内のPMTユニッ
ト16からの電気信号を、信号線40aを介して入力
し、この電気信号をA/D変換してデジタル信号を出力
する。
The operation of the imaging device 4 will be described. A /
The D converter 40 receives an electric signal from the PMT unit 16 in the optical unit 3 via a signal line 40a, A / D converts the electric signal, and outputs a digital signal.

【0029】このデジタル信号はフレームメモリ41に
データとして1ラインごとに次々に格納される。
This digital signal is stored as data in the frame memory 41 one line after another.

【0030】フレームメモリ41に格納されたデータ
は、CPU43によりI/Oポート47を介してメイン
メモリ42に書き込まれる。すなわち、図4に示すよう
に、CPU43は、制御線47a、I/Oポート47、
制御線47bを介してフレームメモリ41に対し、アド
レスバス45の経路48aを介してデータのアドレスを
指定する。
The data stored in the frame memory 41 is written by the CPU 43 to the main memory 42 via the I / O port 47. That is, as shown in FIG. 4, the CPU 43 controls the control line 47a, the I / O port 47,
A data address is designated to the frame memory 41 via the control line 47b via the path 48a of the address bus 45.

【0031】そして指定されたアドレスのデータを、I
/Oポート47およびデータバス46の経路49a,4
9bでメインメモリ42に格納するよう制御する。一
方、メインメモリ42に格納されたデータの読み出し
は、CPU43によりアドレスバス45の経路48aで
指定されたデータのアドレスがデータバス46の経路4
9b,49cでI/Oポート47に転送されるよう、制
御線47bを介して制御する。
The data at the specified address is
/ O port 47 and paths 49a, 4 of data bus 46
At 9b, control is performed to store the data in the main memory 42. On the other hand, the data stored in the main memory 42 is read by the CPU 43 when the address of the data specified by the path 48 a of the address bus 45 is
Control is performed via the control line 47b so that the data is transferred to the I / O port 47 at 9b and 49c.

【0032】そして、I/Oポート47内の図示しない
DAコンバータでアナログ信号変換され、信号線47c
を介してモニタ5へ送られ画像表示される。
Then, an analog signal is converted by a DA converter (not shown) in the I / O port 47, and a signal line 47c
Is sent to the monitor 5 via the PC and displayed as an image.

【0033】なお、フレームメモリ41へのデータ格納
と、フレームメモリ41からのデータを読み出しとは、
並行して実行される。また、CPU43は、上記データ
の転送以外の、画像化装置4内の制御および演算処理を
行う。
Note that storing data in the frame memory 41 and reading data from the frame memory 41 are as follows.
Executed in parallel. Further, the CPU 43 performs control and arithmetic processing in the imaging device 4 other than the data transfer.

【0034】画像化装置4による画像歪み補正の方法に
ついて、図5を用いて説明する。
A method of correcting image distortion by the imaging device 4 will be described with reference to FIG.

【0035】スキャナの2次元走査のうち、X方向の走
査は、周波数が数kHz程度の正弦波による共振駆動に
て行う。一方、Y方向の走査は、周波数が数Hz〜数1
0Hz程度の線形駆動にて行う。
Of the two-dimensional scanning of the scanner, scanning in the X direction is performed by resonance driving using a sine wave having a frequency of about several kHz. On the other hand, scanning in the Y direction has a frequency of several Hz to several 1
It is performed by linear driving of about 0 Hz.

【0036】従来技術の図25で説明したように、X方
向は非線形である正弦波(図25(a)参照)で駆動す
るため、等間隔パルス(図25(b)参照)を基準にA
/Dコンバータ40でサンプリングすると、図25
(a)のX軸のように、X方向の中央部付近は粗く、端
部へ行くにじたがって細かくサンプリングされることに
なり、モニタ5で画像化した場合、図25(c)のよう
に、中央部分が広がり、端部へ行くにしたがってつぶ
れ、歪んだ画像となってしまう。
As described with reference to FIG. 25 of the related art, since the X direction is driven by a non-linear sine wave (see FIG. 25 (a)), A is determined based on equally-spaced pulses (see FIG. 25 (b)).
When sampling is performed by the / D converter 40, FIG.
As shown in the X-axis of (a), the vicinity of the center in the X direction is coarse, and the sampling is made finer toward the end, and when imaged on the monitor 5, as shown in FIG. In the meantime, the central portion expands and collapses toward the edge, resulting in a distorted image.

【0037】そこで、本実施の形態では、図6に示すよ
うに、サンプリングパルスに対して、画像化した際にX
方向の各画素が等間隔になるように(図5(a)参
照)、図5(b)のように、非等間隔パルスによってサ
ンプリングして、図5(c)のような歪みのない画像と
する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG.
An image without distortion as shown in FIG. 5 (c) is sampled by non-equidistant pulses as shown in FIG. 5 (b) so that pixels in the direction are at equal intervals (see FIG. 5 (a)). And

【0038】このために、まず、あらかじめ画像化装置
4内のハードディスク装置50に、X方向の波形データ
と共に非等間隔パルス波形を、時間軸を基準とした同一
のファイルとして作成、保存しておく。ただしこのと
き、共振駆動するため、図5(a)のように、駆動波形
Aに対し、実際のX方向の走査位置Bは90°位相が遅
れるので、あらかじめ駆駆動波形に対して非等間隔パル
ス波形を90°遅らせて作成、保存しておく。また、本
実施の形態の場合、X方向の画像は正弦波の立上り時の
み表示することとする。
For this purpose, first, non-equidistant pulse waveforms along with waveform data in the X direction are created and stored in the hard disk device 50 in the imaging device 4 in advance as the same file based on the time axis. . However, at this time, the actual scan position B in the X direction has a 90 ° phase delay with respect to the drive waveform A as shown in FIG. Create and save the pulse waveform with a delay of 90 °. Also, in the case of the present embodiment, the image in the X direction is displayed only when the sine wave rises.

【0039】非等間隔パルスのパルス数pは、X方向周
波数をfx、外部クロック発生器7のクロック周波数を
fclkとすると、p=fclk/fxである。また、非等間
隔パルスは、任意の時間をt、任意のX方向の走査位置
をX、X方向の画素数をXmaxとすると、t=(p/2
π)×cos-1(1−2X/(Xmax−1))が成り立
つ。この式に、Xを0からXmax−1まで1ずつインク
リメントしたときの各時間tの値で非等間隔パルスの間
隔を設定し、非等間隔パルス波形を作成する。
The number p of non-equidistant pulses is p = fclk / fx, where the frequency in the X direction is fx and the clock frequency of the external clock generator 7 is fclk. Further, assuming that an arbitrary time is t, an arbitrary scanning position in the X direction is X, and a number of pixels in the X direction is Xmax, t = (p / 2
π) × cos −1 (1-2X / (Xmax−1)). In this equation, the interval of the non-equidistant pulse is set by the value of each time t when X is incremented by 1 from 0 to Xmax-1 to create a non-equidistant pulse waveform.

【0040】このように、駆動波形Aによってスキャナ
を駆動し、なおかつ非等間隔パルスによってサンプリン
グすることで、画像歪みがなく、なおかつ共振駆動によ
る位相ずれのない画像が得られる。
As described above, by driving the scanner with the driving waveform A and sampling with non-equidistant pulses, an image without image distortion and without phase shift due to resonance driving can be obtained.

【0041】画像化装置4によるライン補間の方法を、
図4、図6、図7を用いて説明する。
The method of line interpolation by the imaging device 4 is as follows.
This will be described with reference to FIGS.

【0042】図4において、A/Dコンバータ40によ
ってA/D変換されたデータは、1ラインごとに次々と
フレームメモリ41に蓄積されていく。蓄積されたデー
タを、CPU43によってすべて読み出すのではなく、
例えば2ラインにつき1ラインの割合で間引いて、読み
出す。間引いて読み出されたデータは、I/Oポート4
7、データバス46を介してメインメモリ42に書き込
まれる。書き込まれたデータはCPU43によりメイン
メモリ42から読み出される。
In FIG. 4, data A / D converted by the A / D converter 40 is stored in the frame memory 41 one line after another. Instead of reading out all the stored data by the CPU 43,
For example, data is read out by thinning out one line for every two lines. The data read out by thinning is I / O port 4
7. The data is written to the main memory 42 via the data bus 46. The written data is read from the main memory 42 by the CPU 43.

【0043】このとき、上記で間引かれた回数だけ同じ
ラインを複数回読み出し、I/Oポート47を介して、
モニタ5へ画像として出力される。
At this time, the same line is read out a plurality of times by the number of times thinned out as described above, and via the I / O port 47,
The image is output to the monitor 5 as an image.

【0044】以上のラインを間引いて、複数回同じライ
ンを表示する流れを、図6のフローチャートを用いてい
説明する。まず、ステップS1でX方向の表示画素数X
max、Y方向の表示ライン数Ymaxをあらかじめ画像化装
置4内のハードディスク装置50内に記憶しておく。次
に、ステップS2で間引かれるライン数の割合、および
何倍にコピーされるかの倍数kを設定する。そして、ス
テップS3においてスキャンを開殆し、ステップS4で
ライン補間処理、すなわちラインの間引きおよびコピー
処理を含むスキヤニングを実行し、ステップS5でスキ
ャンを終了しない限り実行し続ける。
The flow of displaying the same line a plurality of times by thinning out the above lines will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, the number of display pixels X in the X direction is set.
The maximum and the number of display lines Ymax in the Y direction are stored in the hard disk device 50 in the imaging device 4 in advance. Next, the ratio of the number of lines to be thinned out in step S2 and the multiple k of the number of times of copying are set. Then, the scan is opened in step S3, the line interpolation process, that is, the scanning including the line thinning and the copy process is executed in step S4, and the scan is continued unless the scan is finished in step S5.

【0045】このステップS4におけるライン補間を含
むスキャニングの流れを、図7のフローチャートで示
す。まず、ステップS11で表示される画像のライン数
を表すインデックスiをi=0に初期化する。つぎに、
ステップS12でインデックスiがYmax未満(i<Ym
ax)かどうか判断する.この判断が真であれば、ステッ
プS13でコピーされるライン数を表すインデックスj
をj=0に初期化する。次にステップS14でiライン
目のデータをフレームメモリ41から読み出し、ステッ
プS15でメインメモリ42に書き込むよう、CPU4
3が制御する。
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of scanning including line interpolation in step S4. First, an index i representing the number of lines of an image displayed in step S11 is initialized to i = 0. Next,
In step S12, the index i is smaller than Ymax (i <Ym
ax). If this determination is true, an index j representing the number of lines copied in step S13
Is initialized to j = 0. Next, in step S14, the CPU 4 reads out the data of the i-th line from the frame memory 41, and writes it in the main memory 42 in step S15.
3 controls.

【0046】次に、ステップS16でインデックスjが
j<kかどうか判断する。この判断が真であれば、ステ
ップS17でメインメモリ42に書き込まれたiライン
目のデータを読み出し、これをステップS18でi+j
ライン目のデータとして、I/Oポート47を介してモ
ニタ5に表示して、ステップS19でインデックスjを
インクリメントし、上記のステップS14に戻り、ステ
ップS16でのj<kかどうかの判断し、コピーされる
ラインをすべて表示し終えるまで繰り返す。
Next, in step S16, it is determined whether or not the index j is j <k. If this determination is true, the data of the i-th line written in the main memory 42 is read out in step S17, and this data is read as i + j in step S18.
The data of the line is displayed on the monitor 5 via the I / O port 47, the index j is incremented in step S19, the process returns to step S14, and it is determined whether or not j <k in step S16. Repeat until all copied lines have been displayed.

【0047】ステップS16においてj<kが偽、すな
わち、iライン目のデータをkで設定した分だけコピー
して表示し終えたら、ステップS20でi←i+kによ
りiにi+kを格納して、i<Ymaxかどうかの判断に
戻り、i+kライン目のデータ、およびそのデータをコ
ピーしたデータを表示することを繰り返す。
When j <k is false in step S16, that is, when the data of the i-th line is copied and displayed by the amount set by k, i + k is stored in i by i ← i + k in step S20, and i Returning to the determination of whether or not <Ymax, the display of the data on the (i + k) th line and the data obtained by copying the data are repeated.

【0048】ステップS12においてi<Ymaxかどう
かの判断が偽、すなわち1フレーム分のデータを表示し
終えたら、本サブルーチンを終了し、スキヤンを終了す
るかどうかの判断をし、終了しない限り、次のフレーム
の画像を、上記の流れによって上書きすることを繰り返
す。このようにして、フレームメモリ41に格納されて
いる全データを表示するのではなく、間引いた後、間引
かれた分だけコピーして表示する。
If it is determined in step S12 that i <Ymax is false, that is, if the display of one frame of data has been completed, the subroutine is terminated, and it is determined whether or not the scan is terminated. Overwriting the image of the frame with the above flow is repeated. In this way, instead of displaying all the data stored in the frame memory 41, the data is thinned out and then copied and displayed for the thinned out amount.

【0049】次に、画像化装置4による自動輝度値調整
(以下、AGCと略記)方法を、図4、図8ないし図11
を用いて説明する。
Next, automatic brightness value adjustment by the imaging device 4
(Hereinafter abbreviated as AGC) method is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0050】AGCを行うと、画像データ1フレーム分
の輝度最大値Imaxおよび輝度最小値IminをCPU43
により算出し、あらかじめ設定された輝度最大値I0max
および輝度最小値I0minになるよう、PMT162の感
度を調整するよう、CPU43が制御する。
When AGC is performed, the maximum luminance value Imax and the minimum luminance value Imin for one frame of image data are stored in the CPU 43.
And a preset maximum luminance value I0max
The CPU 43 controls the sensitivity of the PMT 162 to be adjusted so that the brightness becomes the minimum value I0min.

【0051】AGCの流れを、図8のフローチャートに
て説明する。まずステップS21でハードディスク装置
50にあらかじめ所定の輝度最大値I0maxおよび輝度最
小値I0min、X方向の画素数Xmax、およびY方向のライ
ン数Ymaxを設定しておく。そしてステップS22でスキ
ャンを開始し、ステップS23でAGC処理を実行し、
ステップS24でスキャンが終丁しない限りAGC処理
を行う。
The flow of AGC will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S21, a predetermined maximum luminance value I0max and minimum luminance value I0min, the number of pixels Xmax in the X direction, and the number of lines Ymax in the Y direction are set in the hard disk device 50 in advance. Then, a scan is started in step S22, an AGC process is executed in step S23,
In step S24, the AGC process is performed unless the scanning is completed.

【0052】ステップS23でのAGC処理の詳細な流
れを図9のフローチャートを用いて説明する。 AGC
は、画像化装置4に接続可能な図示しないキーボード、
あるいは図示しないマウス等の入力装置により、ON/OFF
切換可能になっており、ステップS31では初期状態で
はOFFになっている。 ステップS32でAGCのO
Nを待ち、AGC をONにすると、ステップS33で
フレームメモリ41に格納されている1フレーム分のデ
ータは、CPU43により読み出され、I/Oポート4
7、データバス46を介してメインメモリ42に書き込
まれる。
The detailed flow of the AGC process in step S23 will be described with reference to the flowchart of FIG. AGC
Is a keyboard (not shown) connectable to the imaging device 4,
Or ON / OFF by input device such as mouse not shown
Switching is possible, and in step S31, it is OFF in the initial state. In step S32, the AGC O
N, and when AGC is turned on, the data for one frame stored in the frame memory 41 is read out by the CPU 43 in step S33, and the I / O port 4
7. The data is written to the main memory 42 via the data bus 46.

【0053】そして、このデータから、CPU43によ
り、ステップS34で1画素ずつ比較演算により、輝度
の最大値Imaxを算出する(詳細は後述)。
Then, from this data, the CPU 43 calculates the maximum value Imax of the luminance by a comparison operation one pixel at a time in step S34 (details will be described later).

【0054】次に、ステップS35でImax を、各々あ
らかじめ設定した輝度の最大値I0maxと比較して、Ima
x<I0maxかどうかの判断が真であれば、ステップS3
6でPMT162の感度を上げるよう、I/Oポート4
7、信号線47e、コネクタ25、信号線4a−2、コ
ネクタ18、および信号線16c−2を介して、PMT
162を、CPU43が制御する。このとき、PMT1
62の感度が上がると、ステップS37でPMT162
のオフセット(表示する画像の背景の輝度レベル)が上が
る、すなわち輝度最小値が上がることになる。
Next, in step S35, Imax is compared with a preset maximum value I0max of luminance, and Ima
If the determination of whether x <I0max is true, step S3
I / O port 4 to increase the sensitivity of PMT 162 at 6.
7, PMT via signal line 47e, connector 25, signal line 4a-2, connector 18, and signal line 16c-2.
162 is controlled by the CPU 43. At this time, PMT1
When the sensitivity of the PMT 162 increases, the PMT 162 is determined in step S37.
(The luminance level of the background of the image to be displayed) increases, that is, the minimum luminance value increases.

【0055】一方、Imax<I0maxが偽であれば、ステ
ップS38で逆にPMT162の感度を下げるよう、C
PU43が制御する。PMT162の感度が下がると、
ステップS39でPMT162のオフセットが下がる、
すなわち輝度最小値が下がることになる。
On the other hand, if Imax <I0max is false, then in step S38, CPM is set to decrease the sensitivity of the PMT 162.
The PU 43 controls. When the sensitivity of PMT162 decreases,
In step S39, the offset of the PMT 162 decreases.
That is, the minimum luminance value decreases.

【0056】ステップS36ないしS39で変化した輝
度最小値によりさらに、以下でPMT162のオフセッ
トを変化させる。
The offset of the PMT 162 is further changed according to the minimum luminance value changed in steps S36 to S39.

【0057】次に、ステップS40で輝度最小値が変化
した次の1フレームのデータを、CPU43が、フレー
ムメモリ41から読み出し、メインメモリ42に書き込
み、メインメモリ42から読み出す。このデータから、
ステップS41でCPU43により、1画素ずつ比較演
算により、輝度最小値Iminを算出する(詳細は後
述)。
Next, the CPU 43 reads the data of the next one frame whose luminance minimum value has changed in step S40 from the frame memory 41, writes it to the main memory 42, and reads it from the main memory 42. From this data,
In step S41, the CPU 43 calculates a minimum luminance value Imin by comparison operation one pixel at a time (details will be described later).

【0058】ステップS42で算出したIminと予め設
定したI0minと比較して、Imin<I0minかどうかの判
断が真であれば、ステップS43でPMT162のオフ
セットを上げる、すなわちIminを上げるよう、I/O
ポート47、信号線47e、コネクタ25、信号線4a
−2、コネクタ18、および信号線16c−2を介し
て、PMT162をCPU43が制御し、ステップS4
4で表示される画像の背景を暗くする。
If Imin <I0min is determined to be true by comparing Imin calculated in step S42 with I0min set in advance, the offset of PMT 162 is increased in step S43, that is, I / O is increased so as to increase Imin.
Port 47, signal line 47e, connector 25, signal line 4a
The CPU 43 controls the PMT 162 via the connector -2, the connector 18, and the signal line 16c-2.
The background of the image displayed in step 4 is darkened.

【0059】一方Imin<I0minが偽であれば、ステッ
プS45でPMT162のオフセットを下げる、すなわ
ちIminを下げるよう、PMT162をCPU43が制御
し、ステップS46で表示される画像の背景を明るくす
る。
On the other hand, if Imin <I0min is false, the CPU 43 controls the PMT 162 to lower the offset of the PMT 162 in step S45, that is, lowers Imin, and brightens the background of the image displayed in step S46.

【0060】以上のように、あらかじめ設定したI0ma
x、およびI0minに、ImaxおよびIminを近づけるよ
う、PMT162の感度およびオフセットをCPU43
が制御する。
As described above, the previously set I0ma
The sensitivity and offset of the PMT 162 are adjusted by the CPU 43 so that Imax and Imin approach x and I0min.
Controls.

【0061】上記Imaxの算出方法を、図10のフロー
チャートにて説明する。まず、ステップS51でX方向
の何画素目かを表すインデックスm、Y方向の何ライン
目かを表すインデックスn、および算出経過の輝度最大
値Imaxをすぺて0に初期化する。ステップS52でn
がY方向の最大ライン目Ymaxに達したかどうか判断
し、達していない場合はステップS53でmがX方向の
最大画素目Xmaxに達したかどうか判断し、達していな
い場合はステップS54で各画素の輝度値を表す配列p
[m][n]をImaxと比較し、p[m][n]>Imaxであれば、ス
テップS55でImaxにp[m][n]の値を格納しImaxを更
新し、ステップS56でmをインクリメントしてステッ
プS52に戻る。
The method of calculating Imax will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S51, an index m representing the number of the pixel in the X direction, an index n representing the number of the line in the Y direction, and the maximum luminance value Imax during the calculation are all initialized to zero. N in step S52
Is determined to have reached the maximum line Ymax in the Y direction. If not, it is determined in step S53 whether or not m has reached the maximum pixel Xmax in the X direction. Array p representing the luminance value of the pixel
[m] [n] is compared with Imax. If p [m] [n]> Imax, the value of p [m] [n] is stored in Imax in step S55, and Imax is updated. In step S56, m is incremented and the process returns to step S52.

【0062】ステップS53でmがX方向の最大画素目
Xmaxに達した場合は、ステップS57でnをインクリ
メントしステップS58でmをリセット(m=0)して
ステップS52に戻る。また、ステップS52でnがY
方向の最大ライン目Ymaxに達した場合は、処理を終了
する。
If m reaches the maximum pixel Xmax in the X direction in step S53, n is incremented in step S57, m is reset (m = 0) in step S58, and the process returns to step S52. Also, n is Y in step S52.
If the maximum line Ymax in the direction has been reached, the process ends.

【0063】このように、インデックスmおよびnをイ
ンクリメントすることを繰り返し、すべての画素につい
て実行し、Imaxを決定する。
As described above, the incrementing of the indexes m and n is repeated, and the process is executed for all the pixels to determine Imax.

【0064】一方、Iminの算出方法は、図11に示す
ように、図10のフローチャートにおけるp[m][n]>I
maxかどうかの判断を、p[m][n]<Iminに置換えて、ま
ずステップS60で初期化してステップS61で各画素
の輝度値を表す配列p[m][n]をIminと比較し、p[m]
[n]<Iminであれば、ステップS62でIminにp[m]
[n]の値を格納しIminを更新してIminを決定する。
On the other hand, as shown in FIG. 11, the method of calculating Imin is p [m] [n]> I in the flowchart of FIG.
The determination as to whether or not the value is max is replaced with p [m] [n] <Imin. First, initialization is performed in step S60, and an array p [m] [n] representing the luminance value of each pixel is compared with Imin in step S61. , P [m]
If [n] <Imin, p [m] is set to Imin in step S62.
The value of [n] is stored and Imin is updated to determine Imin.

【0065】制御装置2内の制御回路9について、図1
2ないし図17を用いて説明する。
The control circuit 9 in the control device 2 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0066】図12に示すように、制御回路9には、画
像化装置4からの駆動波形を、信号線4a−1、コネク
タ13、および信号線71aを介して増幅素子等から構
成される増幅回路71に入力される。増幅回路71で
は、駆動波形を、プローブ1内のスキャナを駆動できる
レベルまで増幅し、信号線71b、コネクタ11、およ
び信号線1aのうちの信号線1a−1を介して、プロー
ブ1内のスキャナヘ出力する。また、プローブ1内のス
キャナから、スキャナの変位に応じた信号が出力され、
信号線1aのうちの信号線1a−2、コネクタ11、信
号線72aを介して、位置検出回路72に入力される。
この位置検出回路72は、スキャナがX方向の走査位置
の左端(図5(a)のCの位置)を基準とし、最も変位
した位置、すなわちX方向の走査位置の右端(図5
(a)のDの位置)で最も高い電圧値を出力する。この
ようにスキャナの位置に対応した出力電圧は、正弦波に
よる共振駆動であることから、正弦波となる。
As shown in FIG. 12, the control circuit 9 applies the drive waveform from the imaging device 4 to the signal line 4a-1, the connector 13 and the signal line 71a to form an amplifier including an amplifier. Input to the circuit 71. The amplifier circuit 71 amplifies the drive waveform to a level at which the scanner in the probe 1 can be driven, and sends the signal to the scanner in the probe 1 via the signal line 71b, the connector 11, and the signal line 1a-1 of the signal line 1a. Output. Further, a signal corresponding to the displacement of the scanner is output from the scanner in the probe 1,
The signal is input to the position detection circuit 72 via the signal line 1a-2 of the signal lines 1a, the connector 11, and the signal line 72a.
The position detection circuit 72 determines, based on the left end of the scanning position in the X direction (the position C in FIG. 5A) as a reference, the most displaced position, that is, the right end of the scanning position in the X direction (FIG.
(D position of (a)), the highest voltage value is output. As described above, the output voltage corresponding to the position of the scanner is a sine wave because of the resonance drive by the sine wave.

【0067】上述の右端(図5(a)のDの位置)と、
モニタ5における表示画像の右端との位相を同期させる
ため、制御回路9内に、図12に示す位相同期回路73
が構成されている。位相同期回路73に入力された位置
検出回路72の出力波形は、信号線72bを介してコン
パレータ74に入力される。コンパレータ74は、信号
線74aを介して入力される、あらかじめ設定された電
圧値Vrefと比較し、位置検出回路72の出力波形が電
圧値VVrefより大きければ"H"、小さければ"L"を、信
号線74bを介して遅延回路75に出力する。遅延回路
75は、所定時間τだけ時簡遅延した波形を、信号線7
5aを介して位相比較器76に出力する。
The above-mentioned right end (the position of D in FIG. 5A)
In order to synchronize the phase with the right end of the display image on the monitor 5, a phase synchronization circuit 73 shown in FIG.
Is configured. The output waveform of the position detection circuit 72 input to the phase synchronization circuit 73 is input to the comparator 74 via the signal line 72b. The comparator 74 compares the output waveform of the position detection circuit 72 with “H” when the output waveform is larger than the voltage value VVref, and with “L” when the output waveform is smaller than the voltage value Vref, which is input via the signal line 74a. The signal is output to the delay circuit 75 via the signal line 74b. The delay circuit 75 outputs the waveform simply delayed by a predetermined time τ to the signal line 7.
The signal is output to the phase comparator 76 via 5a.

【0068】位相比較器76、積分器77、電圧制御発
振器(以下、VCOと略記)78、および分周器79は
閉ループである位相同期ループ(以下、PLLと略記)を
形成し、このPLLにより、遅延回路75から出力され
た波形と、モニタ5に1ラインごとに同期させて表示さ
せるための水平同期パルス(以下、Hsyncと略記)とを同
期させる。
The phase comparator 76, the integrator 77, the voltage controlled oscillator (hereinafter abbreviated as VCO) 78, and the frequency divider 79 form a closed-loop phase-locked loop (hereinafter abbreviated as PLL). The waveform output from the delay circuit 75 is synchronized with a horizontal synchronization pulse (hereinafter abbreviated as Hsync) for synchronizing and displaying the waveform on the monitor 5 line by line.

【0069】位相比較器76は、遅延回路75からの波
形と、PLLのフィードバックである信号線79bから
のHsyncとを比較し、Hsyncの位相が進んでいたら負の
パルスを、遅れていたら正のパルスを、信号線76aを
介して積分器77に出力する。
The phase comparator 76 compares the waveform from the delay circuit 75 with Hsync from the signal line 79b, which is the feedback of the PLL, and outputs a negative pulse if the phase of Hsync is advanced, and a positive pulse if it is delayed. The pulse is output to the integrator 77 via the signal line 76a.

【0070】積分器77は、位相比較器76から出力さ
れた正または負のパルスを積分する。すなわち、負のパ
ルスが入力された場合は、出力電圧を下げ、正のパルス
が入力された場合は出力電圧を上げる。この出力電圧は
信号線77aを介してVCO78に出力する。 VC
O78は、入力電圧のレベルに応じた周波数のパルスを
出力する。すなわち、積分器77の出力電圧が下がれば
周波数を下げ、積分器77の出力電圧が上がれば周波数
を上げる。このVCO78で出力されるパルスは、信号
線78aを介して分周器79に入力される。
The integrator 77 integrates the positive or negative pulse output from the phase comparator 76. That is, when a negative pulse is input, the output voltage is decreased, and when a positive pulse is input, the output voltage is increased. This output voltage is output to the VCO 78 via the signal line 77a. VC
O78 outputs a pulse having a frequency corresponding to the level of the input voltage. That is, if the output voltage of the integrator 77 decreases, the frequency decreases, and if the output voltage of the integrator 77 increases, the frequency increases. The pulse output from the VCO 78 is input to the frequency divider 79 via the signal line 78a.

【0071】分周器79は、VCO78から出力される
パルスを所定の周波数に分周し、反転、適切なduty
比に変換し、Hsyncを出力する。このHsyncは信号線7
9a、コネクタ13を介して画像化装置4へ出力される
とともに、信号線79bを介して位相比較器76へ出力
されてフィードバックされることを繰り返す。
The frequency divider 79 divides the pulse output from the VCO 78 to a predetermined frequency, inverts the pulse, and
Convert to ratio and output Hsync. This Hsync is signal line 7
9a, output to the imaging device 4 via the connector 13 and output to the phase comparator 76 via the signal line 79b and feedback are repeated.

【0072】以上の位相の同期の流れを、図13ないし
図16のタイミングチャートで説明する。図14は、上
述の位相の進みあるいは遅れのない状態である。まず、
コンパレータ74において、最大がVpmaxである位置検
出回路72の出力波形と、あらかじめ設定した基準電圧
Vrefとを比較して(図13(a)参照)、Vrefよりも
大きければ"L"を、小さければ"H"を出力する(図13
(b)参照)。
The flow of the above phase synchronization will be described with reference to the timing charts of FIGS. FIG. 14 shows a state where there is no advance or delay of the phase described above. First,
In the comparator 74, the output waveform of the position detection circuit 72 having the maximum value of Vpmax and a preset reference voltage
Compared with Vref (see FIG. 13A), if it is larger than Vref, "L" is output, and if it is smaller, "H" is output (FIG. 13).
(B)).

【0073】次に、この立下りパルス波形を遅延回路7
5に入力し、ここでスキャナの位置がモニタ5の表示画
像のX方向の右端と一致させるための所定の時間τだけ
遅延する(図13(c)参照)。この遅延回路75から
の立下りパルス波形は、位相比較器76に入力され、分
周器79からのフィードバック波形(図13(d)参
照)と位相比較される。
Next, the falling pulse waveform is applied to the delay circuit 7
5, where the position of the scanner is delayed by a predetermined time τ for making the position of the scanner coincide with the right end of the display image on the monitor 5 in the X direction (see FIG. 13C). The falling pulse waveform from the delay circuit 75 is input to the phase comparator 76, where the phase is compared with the feedback waveform (see FIG. 13D) from the frequency divider 79.

【0074】図13の場合、位相の進みあるいは遅れが
ないので、位相比較器76はゼロを出力する(図13
(e)参照)。これを積分器77に入力すると、入力が
ゼロのときの一定の出力値Vsoを出力す(図13(f)
参照)。これをVCO78に入力すると、外部クロック
7からの基準クロック(図13(g)参照)を元に常に
一定の周波数のパルスを出力する(図13(h)参
照)。
In the case of FIG. 13, since there is no advance or delay of the phase, the phase comparator 76 outputs zero (FIG. 13).
(E)). When this is input to the integrator 77, a constant output value Vso when the input is zero is output (FIG. 13 (f)).
reference). When this is input to the VCO 78, a pulse having a constant frequency is always output based on a reference clock (see FIG. 13 (g)) from the external clock 7 (see FIG. 13 (h)).

【0075】これを分周器79に入力すると適切な周波
数に分周しなおかつ正負反転、適切なduty比に変換
して、Hsyncとして出力されるとともに、位相比較器7
6にフィードバックすることを繰り返す(図13(i)
参照)。
When this is input to the frequency divider 79, the frequency is further divided to an appropriate frequency, inverted to positive / negative, converted to an appropriate duty ratio, output as Hsync, and output to the phase comparator 7
6 is repeated (FIG. 13 (i)).
reference).

【0076】図14では、遅延回路75が出力する立下
りパルスに対して、分周器79からのフィードバックで
あるHsyncの位相が進んでいる場合について説明する。
FIG. 14 illustrates the case where the phase of Hsync, which is the feedback from frequency divider 79, is advanced with respect to the falling pulse output from delay circuit 75.

【0077】位置検出回路72からの出力(図14
(a)参照)、コンパレータ74の出力(図14(b)
参照)、遅延回路75の出力(図14(c)参照)は、
図13と同じである。
The output from the position detection circuit 72 (FIG. 14)
14A), the output of the comparator 74 (FIG. 14B).
The output of the delay circuit 75 (see FIG. 14C)
It is the same as FIG.

【0078】Hsyncの位相が進んでいる場合(図14
(d)参照)、位相比釈器76は、負のパルスを出力す
る(図14(e)参照)。これに応じて積分器77の出
力電圧が下がる(図14(f)参照)。これに応じて基
準クロック(図14(g)参照)に対してVCO78が
出力するパルスの周波数は下がる(図14(h)参
照)。
When the phase of Hsync is advanced (FIG. 14)
(See (d)), the phase dilator 76 outputs a negative pulse (see FIG. 14 (e)). Accordingly, the output voltage of the integrator 77 decreases (see FIG. 14F). Accordingly, the frequency of the pulse output from the VCO 78 with respect to the reference clock (see FIG. 14 (g)) decreases (see FIG. 14 (h)).

【0079】なお、図14(h)ではVCO78の出力
周波数が下がったことをイメージするためにパルス間隔
がきわめて大きくなっているが、実際はごくわずかに周
波数が下がる程度である。
In FIG. 14 (h), although the pulse interval is extremely large in order to imagine that the output frequency of the VCO 78 has decreased, the frequency actually decreases only slightly.

【0080】このVCO78の出力周波数に応じて、分
周器79が出力するHsyncの立下りパルスは、図14
(i)に示すように、遅延回路75の立下りパルス(図
14(c)参照)とAの位置で位相が一致する。
According to the output frequency of VCO 78, the falling pulse of Hsync output from frequency divider 79 is
As shown in (i), the falling pulse (see FIG. 14 (c)) of the delay circuit 75 has the same phase at the position A.

【0081】図15では、遅延回路42が出力する立下り
パルスに対して、分周器79からのフィードバックであ
るHsyncの位相が遅れいる場合について説明する。
FIG. 15 illustrates a case where the phase of Hsync, which is the feedback from the frequency divider 79, is delayed with respect to the falling pulse output from the delay circuit 42.

【0082】位置検出回路72からの出力(図15
(a)参照)、コンパレータ74の出力(図15(b)
参照)、遅延回路75の出力(図15(c)参照)は、
図13,14と同じである。
The output from the position detection circuit 72 (FIG. 15)
(See FIG. 15A), the output of the comparator 74 (FIG. 15B)
The output of the delay circuit 75 (see FIG. 15C)
This is the same as FIGS.

【0083】Hsyncの位相が遅れている場合(図15
(d)参照)、位相比較器76は、正のパルスを出力す
(図15(e)参照)。これに応じて積分器77の出力
電圧が上がる(図15(f)参照)。これに応じて基準
クロック(図15(g)参照)に対してVCO78が出
力するパルスの周波数は上がる(図15(h)参照)。
When the phase of Hsync is delayed (FIG. 15)
(See (d)), the phase comparator 76 outputs a positive pulse (see FIG. 15E). In response, the output voltage of the integrator 77 increases (see FIG. 15 (f)). Accordingly, the frequency of the pulse output from the VCO 78 with respect to the reference clock (see FIG. 15 (g)) increases (see FIG. 15 (h)).

【0084】なお、図15(h)ではVCO78の出力
周波数が上がったことをイメージするためにパルス間隔
かきわめて狭くなっているが、実際はごくわずかに周波
数が上がる程度である。このVCO78の出力周波数に
応じて、分周器79が出力するHsyncの立下りパルス
は、図15(i)に示すように、遅延回路75の立下り
パルス(図15(c)参照)とBの位置で位相が一致す
る。
In FIG. 15 (h), the pulse interval is extremely narrow in order to imagine that the output frequency of the VCO 78 has risen. However, the frequency actually rises only slightly. According to the output frequency of the VCO 78, the falling pulse of Hsync output from the frequency divider 79 is, as shown in FIG. 15 (i), a falling pulse of the delay circuit 75 (see FIG. 15 (c)) and B At the position of.

【0085】以上、図13ないし図15の流れを、図1
6及び図17のフローチャートに示す。図16に示すよ
うに、ステップS71でスキャン開始後、ステップS7
2で位相同期処理を実行し、ステップS73でスキャン
を終了しない限り位相同期処理を繰り返す。
As described above, the flow of FIGS.
6 and the flowchart of FIG. As shown in FIG. 16, after scanning is started in step S71, step S7 is performed.
The phase synchronization processing is executed in 2 and the phase synchronization processing is repeated unless the scan is finished in step S73.

【0086】位相同期処理の流れは、図17に示すよう
に、ステップS81でプローブ1からのスキャナの位置
データVposをコンパレータ74に入力し、ステップS
82でVposとVrefを比較して、Vpos>Vrerならばス
テップS83で”L”を、そうでなければステップS8
4で”H”を、遅延回路75へ出力する。これをステッ
プS85で時間τだけ遅延させ、位相比較器76へ出力
する。ステップS86でこれと分周器79からフィード
バックされるHsyncと位相を比較し、位相の進み遅れを
ステップS87及びステップS88で判断し、進んでい
ればステップS89で負のパルスを、遅れていればステ
ップS90で正のパルスを、進み遅れなしであればその
まま、積分器77へ出力する。積分器77の出力電圧
は、ステップS91で負のパルスを入力した場合は下が
り、ステップS92で正のパルスを入力した場合は上が
り、それ以外の場合は、一定電圧を、VCO78に出力
する。ステップS93において、VCO78は積分器7
7の出力電圧の変動に応じ、積分器77の出力電圧が下
がれば、出力パルスの周波数を下げ、積分器77の出力
電圧が上がれば、出力パルスの周波数を上げ、積分器7
7の出力電圧が一定であれば、出力パルスの周波数を維
持し、分周器79に入力する。
As shown in FIG. 17, the flow of the phase synchronization processing is as follows. In step S81, the scanner position data Vpos from the probe 1 is input to the comparator 74, and the process proceeds to step S81.
In step 82, Vpos and Vref are compared. If Vpos> Vrer, "L" is determined in step S83, otherwise, step S8 is performed.
In step 4, "H" is output to the delay circuit 75. This is delayed by the time τ in step S85 and output to the phase comparator 76. In step S86, this is compared with the phase of Hsync fed back from the frequency divider 79, and the advance or delay of the phase is determined in steps S87 and S88. If the phase is advanced, a negative pulse is determined in step S89. In step S90, a positive pulse is output to the integrator 77 as it is if there is no advance or delay. The output voltage of the integrator 77 decreases when a negative pulse is input in step S91, increases when a positive pulse is input in step S92, and outputs a constant voltage to the VCO 78 otherwise. In step S93, the VCO 78 sets the integrator 7
If the output voltage of the integrator 77 decreases according to the fluctuation of the output voltage of the integrator 77, the frequency of the output pulse decreases. If the output voltage of the integrator 77 increases, the frequency of the output pulse increases.
7 is constant, the frequency of the output pulse is maintained and input to the frequency divider 79.

【0087】そして、ステップS94において、分周器
79で最適な周波数に分周し、さらに反転、duty変
換を行い、新たにHsyncとして位相比較器76に出力し
てフィードバックすることを繰り返す。
Then, in step S94, the frequency divider 79 divides the frequency to an optimum frequency, further performs inversion and duty conversion, and repeatedly outputs it as Hsync to the phase comparator 76 and feeds it back.

【0088】次に、プローブ1の先端部200について
図18ないし図21を参照して説明する。
Next, the tip 200 of the probe 1 will be described with reference to FIGS.

【0089】プローブ1の外形形状は、図18に示すよ
うに、円柱状に構成されている。プローブ1の外側は、
チューブ224と、その内部に納められたコイルパイプ
225によつて構成されている。また、コイルパイプ2
25の内部には、光ファイバ217と、電気ケーブル2
18とが通つている。先端部には、コイルパイプ止め2
26があり、コイルパイプ225の先端部が接着されて
いる。また、コイルパイプ止め226の内側は、図の網
掛け部のように絶縁物質244で満たされている。ま
た、コイルパイプ止め226にはガイドパイプ227が
接着されており、チュープ224は、図のように糸巻き
接着228によつて、これらに固定されている。
The outer shape of the probe 1 is cylindrical as shown in FIG. The outside of the probe 1
It is constituted by a tube 224 and a coil pipe 225 housed therein. In addition, coil pipe 2
25, an optical fiber 217 and an electric cable 2
18 is connected. At the tip, a coil pipe stop 2
26, the tip of the coil pipe 225 is bonded. The inside of the coil pipe stopper 226 is filled with an insulating material 244 as shown by a shaded portion in the figure. Further, a guide pipe 227 is bonded to the coil pipe stopper 226, and the tube 224 is fixed thereto by thread winding bonding 228 as shown in the figure.

【0090】スキャニングミラー232の構造、製作方
法は後述する。スキャニングミラー232は、図のよう
にカバーガラス240、レンズ237を介して図の位置
に配置されており、配線233、基板234、フレキシ
ブル基板235、電気ケーブル218および信号線1a
を介して、制御装置2内の制御回路9と電気的に接続さ
れている。なお、電気ケーブル218からフレキシブル
基板255へ延びる導電性の電線は、図のように絶縁チ
ューブ236で覆われている。
The structure and manufacturing method of the scanning mirror 232 will be described later. The scanning mirror 232 is disposed at a position shown in the figure via a cover glass 240 and a lens 237 as shown in the figure, and includes a wiring 233, a substrate 234, a flexible substrate 235, an electric cable 218, and a signal line 1a.
Is electrically connected to the control circuit 9 in the control device 2 via The conductive electric wire extending from the electric cable 218 to the flexible board 255 is covered with an insulating tube 236 as shown in the figure.

【0091】また、スキャニングミラー232は、ミラ
ーガラス台231、間隔管230、光ファイバ217の
先端部を固定的に保持するフェルール229に固定され
ている。ただし、スキャンニングミラー232と、光フ
ァイバ217と一体的に研磨され,テーパ形状をなすフ
ェルール229の先端は、接触せず、わずかに隙間があ
いている。
The scanning mirror 232 is fixed to a mirror glass base 231, an interval tube 230, and a ferrule 229 for fixedly holding the distal end of the optical fiber 217. However, the tip of the tapered ferrule 229, which is polished integrally with the scanning mirror 232 and the optical fiber 217, does not contact, and has a slight gap.

【0092】また、レンズ237はレンズ枠238に接
着固定されており、間隔管239を介してミラー台23
1に固定されている。さらに、レンズ枠238はガイド
パイプ227にも固定されている。さらに、レンズ枠2
38はガイドパイプ227にも固定されている。間隔管
239は、図18(b)に示すように、A−A線断面構
造となっている。
The lens 237 is adhered and fixed to the lens frame 238, and the mirror base 23 is inserted through the spacing tube 239.
Fixed to 1. Further, the lens frame 238 is also fixed to the guide pipe 227. Further, the lens frame 2
38 is also fixed to the guide pipe 227. As shown in FIG. 18B, the spacing tube 239 has a cross-sectional structure along the line AA.

【0093】また、レンズ237は、中心部付近にミラ
ー蒸着部245が設けられている。
The lens 237 is provided with a mirror deposition section 245 near the center.

【0094】先端カバー241は、間隔管242を介し
てレンズ枠238に固定されており、さらに先端カバー
241は、ガイドパイプ227にも接着固定されてい
る。先端カバー241には、カバーガラス240が固定
されている。さらに、電気ケーブル218には、信号線
1aを介して制御装置2のグランドGNDに接続されて
いるGND線があり、このGND線と、プローブ1の先
端部を構成する導電性のコイルパイプ225、コイルパ
イプ止め226、フレキシブル基板235、基板23
4、間隔管230、間隔管239、レンズ枠238、先
端カバー241、および間隔管242が、各々の接触部
分で溶接されており、これらすべてが電気的に導通して
いる。また、チューブ224と先端カバー241との隙
間は、接着剤243が充填されている。
The tip cover 241 is fixed to the lens frame 238 via the spacing tube 242, and the tip cover 241 is also adhesively fixed to the guide pipe 227. The cover glass 240 is fixed to the front cover 241. Further, the electric cable 218 has a GND line connected to the ground GND of the control device 2 via the signal line 1a, and this GND line and a conductive coil pipe 225 constituting the tip of the probe 1, Coil pipe stopper 226, flexible substrate 235, substrate 23
4. The spacing tube 230, the spacing tube 239, the lens frame 238, the tip cover 241, and the spacing tube 242 are welded at their respective contact portions, and all of them are electrically conductive. The gap between the tube 224 and the front cover 241 is filled with an adhesive 243.

【0095】スキャニングミラー232は、図19に示
すように、シリコン基板250にエッチングを行い、凹
部251を形成させている。また、裏面からもエッチン
グされて、凹部248、貫通孔247を形成している。
プレート252はシリコン基板上に接着され、基板上の
酸化物層によつてシリコン基板250と絶縁されてい
る。さらに適切にマスクした後プレート252の上面に
窒化膜253を設け、これをミラー部249に必要な部
分を残してエッチングする。このときのミラー部249
を上面から見た図を図20に示す。図の網かけ部は窒化
膜を設けなかつた部分である。
As shown in FIG. 19, the scanning mirror 232 etches the silicon substrate 250 to form a concave portion 251. Also, the concave portion 248 and the through hole 247 are formed by etching from the back surface.
Plate 252 is adhered to a silicon substrate and is insulated from silicon substrate 250 by an oxide layer on the substrate. Further, after appropriately masking, a nitride film 253 is provided on the upper surface of the plate 252, and this is etched except for a portion required for the mirror portion 249. The mirror part 249 at this time
FIG. 20 is a view of the device viewed from above. The hatched portions in the figure are portions where no nitride film is provided.

【0096】さらに、図21に示すように、その上に導
電層を形成し、スキャンミラーの電極254a,254
b,254c,254dと、ミラー249と、配線25
3a,253b,253c,253dとを製作する。こ
の電極254a,254bはミラーの役割も兼ねる。こ
こで適切にエッチングを行うことにより、窒化膜に覆わ
れていない部分を取り除く。このとき、ヒンジ部25
6,257の両側からアンダーエッチされることによ
り、室化膜部分のみが残り、図21に示すように、この
部分を軸にして中心部255が回転できるようになる。
上記電極254a,254bに互いに位相が反転する正
弦波を印加することで、くぼみ部248に形成されるG
ND部とでキャパシタを形成し、ミラー部249がX方
向に静電気力で共振駆動する。ここで発生する静電容量
を、電気ケーブル218、信号線1aを介して制御装置
2内の位置検出回路72に伝送し、静電容量の変化に応
じて図13(a)に示すスキャナの位置データを生成す
る。また、中心部255の中心には中心穴246が設け
られている。また、電極253a,253b,253
c,253dは、前述した電気ケーブル218、信号線
1aを介して制御装置2のコネクタ11に接続されてい
る。
Further, as shown in FIG. 21, a conductive layer is formed thereon, and the electrodes 254a, 254 of the scan mirror are formed.
b, 254c, 254d, mirror 249, and wiring 25
3a, 253b, 253c, and 253d are manufactured. These electrodes 254a and 254b also serve as mirrors. Here, by performing appropriate etching, a portion not covered with the nitride film is removed. At this time, the hinge 25
By underetching from both sides of 6,257, only the chamber film portion remains, and as shown in FIG. 21, the center portion 255 can be rotated about this portion as an axis.
By applying sine waves whose phases are inverted to each other to the electrodes 254a and 254b, the G
A capacitor is formed with the ND section, and the mirror section 249 is driven to resonate in the X direction by electrostatic force. The capacitance generated here is transmitted to the position detection circuit 72 in the control device 2 via the electric cable 218 and the signal line 1a, and the position of the scanner shown in FIG. Generate data. A center hole 246 is provided at the center of the center portion 255. Also, the electrodes 253a, 253b, 253
c and 253d are connected to the connector 11 of the control device 2 via the electric cable 218 and the signal line 1a described above.

【0097】次に、共焦点光走査プローブ装置の光学系
の動作を説明する。LD15からのレーザ光は、コネク
タ17、光ファイバ3a、コネクタ12、光ファイバ8
e、端部8a、ファイバカプラ8、端部8c、光ファイ
バ8g、コネクタ6、光ファイバlbを介して光ファイ
バ217のコアに供給される。この光ファイバ217の
コアからの光は、シリコンミラー250の貫通穴24
7、ミラー部249の中心穴246を通つて、レンズ2
37へ向かう。この光は、レンズ237表面のミラー蒸
着245によつて反射され、広がりながらスキャンニン
グミラー232のミラー部249へ向かい、これにより
反射される。続いて、この光は、レンズ237で集光さ
れ、カバーガラス240を通うて、焦点を結ぶ。この焦
点からの反射光は入射光と同じ光路を逆方向に通り、再
び、光ファイバ217のコアで焦点を結び、これに入射
される。このとき、焦点259以外からの反射光は、入
射光と同じ光路を通ることができず、光ファイバ217
のコアが小さいピンホールの働きをし、共焦点顕微鏡と
同等の解像度を持つようになる。
Next, the operation of the optical system of the confocal optical scanning probe device will be described. The laser light from the LD 15 is supplied to the connector 17, the optical fiber 3a, the connector 12, the optical fiber 8
e, the end 8a, the fiber coupler 8, the end 8c, the optical fiber 8g, the connector 6, and the optical fiber lb to the core of the optical fiber 217. The light from the core of the optical fiber 217 is transmitted through the through hole 24 of the silicon mirror 250.
7. Through the central hole 246 of the mirror part 249, the lens 2
Head to 37. This light is reflected by the mirror vapor deposition 245 on the surface of the lens 237, spreads toward the mirror portion 249 of the scanning mirror 232 while being spread, and is reflected thereby. Subsequently, the light is collected by the lens 237 and passes through the cover glass 240 to be focused. The reflected light from the focal point passes through the same optical path as the incident light in the opposite direction, is focused again by the core of the optical fiber 217, and is incident on it. At this time, the reflected light from other than the focal point 259 cannot pass through the same optical path as the incident light, and the optical fiber 217
The core acts as a small pinhole and has the same resolution as a confocal microscope.

【0098】なお、本実施の形態では、X方向の画像は
正弦波の立上り時のみ表示することとしているが,正弦
波の立上りおよび立下りの両方で表示するようにしても
よい。
In this embodiment, the image in the X direction is displayed only when the sine wave rises. However, the image may be displayed at both the rise and fall of the sine wave.

【0099】また、本実施の形態の光ファイバは、シン
グルモードファイバ、マルチモードファイバ、あるいは
その他共焦点効果を発揮できる光ファイバであればいず
れでも良い。
The optical fiber of the present embodiment may be a single mode fiber, a multimode fiber, or any other optical fiber capable of exhibiting a confocal effect.

【0100】また、本実施の形態では、スキャナを駆動
する静電容量をもとにスキャナの位置検出を行って位相
同期しているが、スキャナであるミラ一部の、モニタで
の表示画像の右端に対応する位置に、超小型の受光素子
を設け、スキャニングによりレーザ光がこの受光素子に
当たったタイミングにより位相を同期させてもよい。
In the present embodiment, the position of the scanner is detected based on the capacitance for driving the scanner to perform phase synchronization. An ultra-small light receiving element may be provided at a position corresponding to the right end, and the phases may be synchronized by the timing at which the laser light hits the light receiving element by scanning.

【0101】また、本実施の形態では、共振駆動による
駆動波形に対するサンプリングパルスの位相を予め90
°ずらした状態で同期させているが、位相が90°ずれ
るまでの外部クロックのパルス数をあらかじめハードデ
ィスクに記憶させておき、外部クロックのパルス数をカ
ウントするカウンタを画像化装置内に設け、そのパルス
数に達した時点からサンプリングを開始するように制御
してもよい。
Also, in the present embodiment, the phase of the sampling pulse with respect to the driving waveform by the resonance driving is set to 90 in advance.
Although it is synchronized in a shifted state, the number of pulses of the external clock until the phase is shifted by 90 ° is stored in the hard disk in advance, and a counter for counting the number of pulses of the external clock is provided in the imaging device. Control may be performed so that sampling is started from the time when the number of pulses is reached.

【0102】また、本実施の形態では、AGCをスキャ
ンが終了するまでON状態としているが、AGCを必要
なときのみ、画像化装置に接続可能なキーボードやマウ
ス等の外部入力装置により、AGCをONにし、必要な
いときはAGCをOFFにするようにしてもよい。
In this embodiment, the AGC is kept on until the scanning is completed. However, only when the AGC is necessary, the AGC is turned on by an external input device such as a keyboard or a mouse which can be connected to the imaging apparatus. The AGC may be turned on, and the AGC may be turned off when not needed.

【0103】また、本実施の形態では、ライン補間にお
けるライン数の間引きとコピーの倍数をあらかじめハー
ドディスクに記憶させているが、必要に応じて画像化装
置に接続可能なキーボードやマウス等の外部入力装置に
より、ライン数の間引きとコピーの倍数を変更できるよ
うにしても良い。
In the present embodiment, the thinning of the number of lines in the line interpolation and the multiple of the copy are stored in the hard disk in advance. However, if necessary, an external input such as a keyboard or a mouse which can be connected to the imaging device can be used. The apparatus may be capable of changing the multiple of the thinning and copying of the number of lines.

【0104】また、本実施の形態では、制御装置と画像
化装置が別々に構成されているが、これらを統合して一
体化した構成としても良い。さらに、光学ユニットも合
わせて一体的に構成しても良い。また、制御装置、画像
化装置、および光学ユニットのうちの少なくとも2つを
一体化した構成にしても良い。
In the present embodiment, the control device and the imaging device are separately configured, but they may be integrated and integrated. Further, the optical unit may be integrally configured. Further, at least two of the control device, the imaging device, and the optical unit may be integrated.

【0105】また、本スキャナは、正弦波の立ち上がり
と立ち下がりの特性の違い(ヒステリシス)を考慮し
て、図24(a)に示すように、図の左から右へ向かう
実線の矢印、すなわち正弦波の立ち上がり時のみの画像
を表示しているが、立ち下がり時のみ(すなわち図24
(a)の点線の矢印)の画像を表示するようにしてもよ
い。あるいは、ヒステリシス特性を補正する図示しない
ヒステリシス特性補正手段を画像化装置4内に設け、正
弦波の立ち上がり及び立ち下がりの両方を表示するよう
にしてもよい。
Further, in consideration of the difference (hysteresis) between the rising and falling characteristics of the sine wave, this scanner takes a solid arrow from the left to the right in the figure as shown in FIG. Although the image is displayed only at the rising time of the sine wave, it is displayed only at the falling time (ie, FIG. 24).
The image of (a) (dotted arrow) may be displayed. Alternatively, a hysteresis characteristic correction unit (not shown) for correcting the hysteresis characteristic may be provided in the imaging device 4 so as to display both the rise and fall of the sine wave.

【0106】〔第2の実施の形態〕図22及び図23は
本発明の第2の実施の形態に係わり、図22は共焦点光
走査プローブ装置のプローブの先端部の構成例を説明す
るために示す断面図、図23は図22のプローブの先端
部の構成例を説明するための要部斜視図である。
[Second Embodiment] FIGS. 22 and 23 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a view for explaining an example of the configuration of the tip of the probe of the confocal optical scanning probe device. FIG. 23 is a perspective view of a main part for describing a configuration example of the distal end portion of the probe of FIG.

【0107】プローブ1Aの先端部300は、光走査手
段としての走査ユニット305と、先端カバーユニット
306と、光学枠307とを備えている。光学枠307
はプローブ1Aのアウターチューブ308の先端部に固
定されている。
The distal end portion 300 of the probe 1A includes a scanning unit 305 as optical scanning means, a distal end cover unit 306, and an optical frame 307. Optical frame 307
Is fixed to the distal end of the outer tube 308 of the probe 1A.

【0108】走査ユニット305は、光学枠307に固
定されたベース309を有している。ベース309は、
容易に動かないように、後述するレンズ枠314や合焦
手段としての対物レンズ315よりも重量が重く設定さ
れている。
The scanning unit 305 has a base 309 fixed to the optical frame 307. The base 309 is
The weight is set to be heavier than that of a lens frame 314 and an objective lens 315 as a focusing unit, which will be described later, so as not to move easily.

【0109】ベース309には光ファイバ302の先端
部が固定されてる。
The tip of the optical fiber 302 is fixed to the base 309.

【0110】ベース309の両側には、薄板310が接
着されている。薄板310には、厚み後方に分極された
圧電素子304が接着されている。圧電素子304に
は、圧電素子304を駆動するための電気ケーブル30
3が接続されている。この電気ケーブル303は、プロ
ーブ1Aの先端部300の内部を通つて、図2の信号線
1aと接続され、コネクタ11を介して制御装置2に接
続されている。
On both sides of the base 309, thin plates 310 are adhered. A piezoelectric element 304 polarized backward in thickness is bonded to the thin plate 310. The piezoelectric element 304 includes an electric cable 30 for driving the piezoelectric element 304.
3 are connected. The electric cable 303 passes through the inside of the distal end portion 300 of the probe 1A, is connected to the signal line 1a in FIG. 2, and is connected to the control device 2 via the connector 11.

【0111】薄板310の先端部は中間部材311に固
定されている。中間部材311には2枚の平行な薄板3
12a,312bが固定されている。薄板312a,3
12bには圧電素子313a,313bが接着されてい
る。
The tip of the thin plate 310 is fixed to the intermediate member 311. The intermediate member 311 has two parallel thin plates 3
12a and 312b are fixed. Thin plate 312a, 3
Piezoelectric elements 313a and 313b are bonded to 12b.

【0112】薄板312a,312bの先端にはレンズ
枠314が固定され、このレンズ枠314には対物レン
ズ315と光ファイバ302の先端部を固定的に保持す
るフェルール316が固定されている。なお、光ファイ
バ302は、フェルール316に固定された後、プロー
ブ1Aの先端部300がフェルール316と一体的に研
磨きれ、さらに反射防止膜が設けられる。また、圧電素
子313a,313bは、電気ケーブル303を介して
図2の信号線1aに接続され、コネクタ11を介して制
御回路15と接続されている。
A lens frame 314 is fixed to the ends of the thin plates 312a and 312b, and a ferrule 316 for fixedly holding the objective lens 315 and the end of the optical fiber 302 is fixed to the lens frame 314. After the optical fiber 302 is fixed to the ferrule 316, the tip 300 of the probe 1A is polished integrally with the ferrule 316, and an anti-reflection film is further provided. The piezoelectric elements 313a and 313b are connected to the signal line 1a of FIG. 2 via the electric cable 303, and are connected to the control circuit 15 via the connector 11.

【0113】また、小型の変位センサ350がレンズ枠
314に接着固定されており、電気ケーブル80、信号線
1a−2を介して、制御装置2と電気的に接続されてい
る。変位センサ350は、スキャナのX方向の位置を、
モニタ5における表示画像の左端を基準とし、最も遠い
位置、すなわち表示画像の右端における位置のときに最
大となるような電圧を出力して、制御装置2内の制御回
路15へ伝送する。
A small displacement sensor 350 is adhered and fixed to the lens frame 314, and is electrically connected to the control device 2 via the electric cable 80 and the signal line 1a-2. The displacement sensor 350 indicates the position of the scanner in the X direction,
Based on the left end of the display image on the monitor 5 as a reference, a voltage that maximizes at the farthest position, that is, the position at the right end of the display image, is output and transmitted to the control circuit 15 in the control device 2.

【0114】先端カバーユニット306は、カバーホル
ダ317と、カバーホルダ317に固定されたカバーガ
ラス318とからなり、カバーホルダ317は光学枠3
07の先端部に固定されている。
The front cover unit 306 includes a cover holder 317 and a cover glass 318 fixed to the cover holder 317. The cover holder 317 is
07 is fixed to the tip.

【0115】このような構造にしたことにより、プロー
ブ1Aの先端部300は密開される。
With such a structure, the distal end portion 300 of the probe 1A is densely opened.

【0116】このようなプローブ1Aを使用した共焦点
光走査プローブ装置の動作について図1ないし図7、お
よび図22、図23を参照して説明する。
The operation of the confocal optical scanning probe device using such a probe 1A will be described with reference to FIGS. 1 to 7 and FIGS.

【0117】LD15からのレーザ光は、コネクタ1
7、光ファイバ3a、コネクタ12、光ファイバ8e、
端部8a、ファイバカプラ8、端部8c、光ファイバ8
g、コネクタ11、光ファイバ1bを介してプローブ1
Aの先端部300に伝送され、プローブ1Aの先端部3
00の先端面から対物レンズ315に向けて出射され
る。
The laser beam from the LD 15 is transmitted to the connector 1
7, optical fiber 3a, connector 12, optical fiber 8e,
End 8a, fiber coupler 8, end 8c, optical fiber 8
g, connector 11, probe 1 via optical fiber 1b
A is transmitted to the tip 300 of the probe A, and the tip 3 of the probe 1A is
The light is emitted toward the objective lens 315 from the distal end surface of the object 00.

【0118】この場合、光ファイバ302の先端部はフ
ェルール316に固定されて一体的に研磨されていると
ともに、研磨された端面に反射防止膜が設けられている
ため、光ファイバ302の端面での反射光はきわめて小
さく抑えられる。
In this case, the tip of the optical fiber 302 is fixed to the ferrule 316 and polished integrally, and the polished end face is provided with an antireflection film. The reflected light is kept very small.

【0119】電気ケーブル303には信号線1aを介し
て制御装置2のグランドと接続したグランド線があり、
そのグランド線と、プローブ1Aの先端部300内の導
電部である光学枠307、ベース309、およびカバー
ホルダ317が、各々の接触部分で溶接されており、こ
れらすべてが電気的に導通している。
The electric cable 303 has a ground line connected to the ground of the control device 2 via the signal line 1a.
The ground line and the optical frame 307, the base 309, and the cover holder 317, which are conductive portions in the distal end portion 300 of the probe 1A, are welded at their respective contact portions, and all of them are electrically conductive. .

【0120】光ファイバ302の端面のコア321から
発せられた光は、対物レンズ315で集光され、カバー
ガラス318を透過して、観察対象物322の内部で焦
点323を結ぶ。
Light emitted from the core 321 on the end face of the optical fiber 302 is condensed by the objective lens 315, passes through the cover glass 318, and forms a focal point 323 inside the observation object 322.

【0121】この焦点323以外からめ反射光は、入射
光と同じ光路を逆方向に通り、再び光ファイバ302の
コア321にほとんど入射できない。このコア321が
小さいピンホールの働きをなし、共焦点顕微鏡と同等の
解像度を持つようになる。この状態で制御装置2内の制
御回路9を動作させると制御回路9からの駆動信号は、
信号線9b、コネクタ11、信号線1a、電気ケーブル
303を介して、圧電素子304と、圧電素子313
a,313bに伝送される。これにより、圧電素子30
4と、圧電素子313a,313bは、電圧に応じて伸
縮する。すると、圧電素子304は薄板310に、圧電
素子313a,313bは薄板312a,312bにそ
れぞれ張られているために、薄板310と、薄板312
a,312bを曲げるように動作する。
The reflected light from a position other than the focal point 323 passes through the same optical path as the incident light in the opposite direction, and hardly enters the core 321 of the optical fiber 302 again. The core 321 functions as a small pinhole, and has a resolution equivalent to that of a confocal microscope. When the control circuit 9 in the control device 2 is operated in this state, the drive signal from the control circuit 9 becomes
The piezoelectric element 304 and the piezoelectric element 313 are connected via the signal line 9b, the connector 11, the signal line 1a, and the electric cable 303.
a, 313b. Thereby, the piezoelectric element 30
4 and the piezoelectric elements 313a and 313b expand and contract according to the voltage. Then, since the piezoelectric element 304 is attached to the thin plate 310 and the piezoelectric elements 313a and 313b are attached to the thin plates 312a and 312b, respectively, the thin plate 310 and the thin plate 312 are attached.
a, 312b.

【0122】また、薄板310と、薄板312a,31
2bとは、スキャニングにより互いに干渉してしまうの
を防ぐために、長手方向に長さが異なる構成となってい
る。
The thin plate 310 and the thin plates 312a, 31
2b is different in length in the longitudinal direction in order to prevent interference with each other due to scanning.

【0123】具体的には、圧電素子313a,313b
に位相が互いに反転した正弦波を加えると、レンズ枠3
14が振動する。これによつて、対物レンズ315、光
ファイバ302の先端部とが移動して、レーザ光の焦点
323の位置がX方向(図22参照)にスキャンされ
る。この場合、このスキャナ系の共振周波数で駆動する
と、大きな変位が得られる。
More specifically, the piezoelectric elements 313a, 313b
To the lens frame 3
14 vibrates. As a result, the objective lens 315 and the tip of the optical fiber 302 move, and the position of the focal point 323 of the laser beam is scanned in the X direction (see FIG. 22). In this case, when driven at the resonance frequency of the scanner system, a large displacement can be obtained.

【0124】一方、制御回路15によつて圧電素子30
4を伸縮させると、レーザ光の焦点323の位置がX方
向と垂直なY方向にスキャンされる。この場合、Y方向
の振動の周波数をX方向のスキャン周波数よりも十分に
遅くすることによつて、焦点323はラスタ走査され
る。これに伴つて、走査面324の各点の反射光が光フ
ァイバ302によつて伝送されることになる。
On the other hand, the piezoelectric element 30 is controlled by the control circuit 15.
When 4 is expanded or contracted, the position of the focal point 323 of the laser beam is scanned in the Y direction perpendicular to the X direction. In this case, the focal point 323 is raster-scanned by setting the frequency of the vibration in the Y direction sufficiently lower than the scan frequency in the X direction. Accordingly, the reflected light from each point on the scanning surface 324 is transmitted by the optical fiber 302.

【0125】このようなプローブ1Aを上記第1の実施
の形態に代えて使用することにより、共焦点光走査プロ
ーブ装置を得ることができる。
By using such a probe 1A in place of the first embodiment, a confocal optical scanning probe device can be obtained.

【0126】(付記) 1.駆動位置情報を出力できるスキャナを有するブロー
ブと、前記スキャナを駆動する制御装置と、被検部に光
を照射する光源と、前記光源からの光をブローブ先端に
導くための光ファイバと、前記光ファイバからの光を前
記被検部に合焦させ前記被検部からの光を前記光ファイ
バ端面に集光させる合焦手段と、前記被検部からの戻り
光の少なくとも一部を前記光源から応光の光路から分離
する分離手段と、前記分離された光を検出する検出器
と、前記検出器からの信号をラインごとに画像化し表示
手段に画像を表示する画像化装置とを有する共焦点光走
査プローブ装置において、前記制御装置は駆動信号と前
記ラインとの位相を同期させる位相同期回路を有し、前
記スキャナは前記スキャナの位置を検出する位置検出手
段を有し、前記位相同期回路は、前記位置検出手段から
の位置情報を電圧に変換する位置検出検出回路と、前記
位置検出回路の出力とある所定の電圧値とを比較して出
力するコンパレータと前記コンパレータの出力をある所
定の時間だけ遅延させる遅延回路と、前記遅延回路の出
力と水平同期信号の位相を比較して位相ずれ分を出力す
る位相比較器と、前記位相比較器の出力を積分する積分
器と、前記積分器の出力電圧に応じた周波数のパルスを
出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力
を分周し、なおかつ前記位相比較器に フィードバック
させる分周器を有することを特徴とする共焦点光走査プ
ローブ装置 (付記項1の背景及び目的)前記先行技術において、ク
ローズドループ制御方式によりスキャナ位置を独立に監
視できることを示している。ただし、クローズドループ
の回路構成についてはスキャナの位置を検出する変位検
出器と、駆動波形と変位検出器の出力との位相を比較す
る位相比較器のみであり、位相比較器以降の処理方法に
ついては述べられていない。
(Supplementary Note) A probe having a scanner capable of outputting drive position information, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to a portion to be inspected, an optical fiber for guiding light from the light source to a probe tip, and the light Focusing means for focusing light from a fiber on the test section and condensing the light from the test section on the end face of the optical fiber, and at least a part of the return light from the test section from the light source. A confocal device including a separating unit that separates the separated light from an optical path, a detector that detects the separated light, and an imaging device that images a signal from the detector line by line and displays an image on a display unit. In the optical scanning probe device, the control device has a phase synchronization circuit that synchronizes a phase of a drive signal with the line, and the scanner has a position detection unit that detects a position of the scanner. The path includes a position detection detection circuit that converts the position information from the position detection means into a voltage, a comparator that compares an output of the position detection circuit with a predetermined voltage value, and outputs a predetermined voltage value. A delay circuit that delays by an amount of time, a phase comparator that compares the output of the delay circuit with the phase of the horizontal synchronization signal and outputs a phase shift amount, an integrator that integrates the output of the phase comparator, Confocal light, comprising: a voltage-controlled oscillator that outputs a pulse having a frequency corresponding to the output voltage of the device; and a frequency divider that divides the output of the voltage-controlled oscillator and feeds it back to the phase comparator. Scanning Probe Device (Background and Purpose of Supplementary Note 1) In the above-mentioned prior art, it is shown that the position of the scanner can be independently monitored by a closed loop control method. However, the closed-loop circuit configuration is only a displacement detector that detects the position of the scanner, and a phase comparator that compares the phase of the drive waveform and the output of the displacement detector. Not stated.

【0127】付記項1では、安定した画像を表示するこ
とのできる共焦点光走査プローブ装置を提供することを
目的とする。
An additional object of the present invention is to provide a confocal optical scanning probe device capable of displaying a stable image.

【0128】2.スキャナを有するプローブと、前記ス
キャナを駆動する制御装置と、被検部に光を照射する光
源と、前記光源からの光をプローブ先端に導くための光
ファイバと、前記光ファイバからの光を被検部に合焦さ
せ被検部からの光を前記光ファイパ端面に集光させる合
焦手段と、前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を
光源からの光の光路から分離する分離手段と、前記分離
された光を検出する検出器と、前記検出器からの信号を
画像化し表示手段に画像を表示する画像化装置とを有す
る共焦点光走査プローブ装置において、前記画像化装置
は前記検出器の感度を最適値に制御する輝度値制御手段
を有し、 前記輝度値制御手段は、前記画像化装置で
画像化される画像データから最大輝度値およ び最小輝
度値を算出する輝度値算出手段と、前記最大輝度値およ
び前記最小輝度値になるように前記検出器の感度を制御
する検出器制御手段を有し、前記検出器制御手段は前記
検出器の感度が前記最大輝度値以下になるように制御し
た後、前記検出器の感度が前記最小輝度値以上になるよ
うに制御することを特徴とする共焦点光走査プローブ装
置 (付記項2の背景及び目的)前記先行技術では、検出器
の感度を自動調整するという記載はなく、最適な感度調
整を行うにはかなりの熟練を要していた。
[0128] 2. A probe having a scanner, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to an object to be measured, an optical fiber for guiding light from the light source to the tip of the probe, and a light for receiving light from the optical fiber. Focusing means for focusing on the detection part and condensing the light from the part to be detected on the end face of the optical fiber, and separating means for separating at least a part of the return light from the part to be detected from the optical path of the light from the light source And a detector for detecting the separated light, and a confocal optical scanning probe device having an imaging device for imaging a signal from the detector and displaying an image on display means, wherein the imaging device is Brightness value control means for controlling the sensitivity of the detector to an optimum value, wherein the brightness value control means calculates a maximum brightness value and a minimum brightness value from image data imaged by the imaging device. Value calculation means, Detector control means for controlling the sensitivity of the detector so as to have a large luminance value and the minimum luminance value, wherein the detector control means controls the sensitivity of the detector to be equal to or less than the maximum luminance value. After that, the confocal optical scanning probe device is controlled so that the sensitivity of the detector is equal to or more than the minimum luminance value. (Background and Object of Additional Item 2) There is no description of automatic adjustment, and considerable skill was required to perform optimum sensitivity adjustment.

【0129】付記項2では、画像を自動最適化すること
のできる共焦点光走査プローブ装置を提供することを目
的とする。
An additional object of the present invention is to provide a confocal optical scanning probe device capable of automatically optimizing an image.

【0130】3.スキャナを有するプローブと、前記ス
キャナを駆動する制御装置と、被検部に光を照射する光
源と、前記光源からの光をプローブ先端に導くための光
ファイバと、前記光ファイバからの光を被検部に合焦さ
せ被検部からの光を前記光ファイパ端面に集光させる合
焦手段と、前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を
光源からの光の光路から分離する分離手段と、前記分離
された光を検出する検出器と、前記検出器からの信号を
画像化し表示手段に画像を表示する画像化装置とを有す
る共焦点光走査プローブ装置において、前記画像化装置
は、前記画像をラインデータとして蓄積するフレームメ
モリと、前記フレームメモリに蓄積されたラインデータ
を補間するライン補間手段を有し、前記補間手段は、前
記フレームメモリからラインデータを整数分の1の割合
で間引いて読み出す間引き手段と、前記間引き手段で読
み出されたラインデータを複数倍にコピーするコピー手
段を有し、前記フレームメモリに蓄積されるラインデー
タのライン数と、前記コピー手段によりコピーされた後
のラインデータのライン数は同数であることを特徴とす
る共焦点光走査プローブ装置 (付記項3の背景及び目的)前前記先行技術では、走査
される画像のライン補間についての記載はなく、走査さ
れるヤベてのラインを表示する必要があるので、表示速
度が非常に遅かった。また表示速度が遅いことで、ぶれ
の多い画像になることがあった。
[0130] 3. A probe having a scanner, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to an object to be measured, an optical fiber for guiding light from the light source to the tip of the probe, and a light for receiving light from the optical fiber. Focusing means for focusing on the detection part and condensing the light from the part to be detected on the end face of the optical fiber, and separating means for separating at least a part of the return light from the part to be detected from the optical path of the light from the light source And a detector that detects the separated light, and a confocal optical scanning probe device having an imaging device that images a signal from the detector and displays an image on a display unit, wherein the imaging device includes: A frame memory for storing the image as line data; and line interpolation means for interpolating the line data stored in the frame memory, wherein the interpolation means Thinning means for thinning out and reading the data at a ratio of 1 / integer; and copying means for copying the line data read by the thinning means a plurality of times, the number of lines of line data stored in the frame memory; The confocal optical scanning probe device is characterized in that the number of lines of the line data after being copied by the copying means is the same. (Background and Object of Appended Item 3) Since there is no description about interpolation and it is necessary to display all the scanned lines, the display speed is very slow. In addition, the display speed is low, so that an image having a lot of blur may be obtained.

【0131】付記項3では、フレームレートを向上させ
ることのできる共焦点光走査プローブ装置を提供するこ
とを目的とする。
An additional object of the present invention is to provide a confocal optical scanning probe device capable of improving a frame rate.

【0132】4.スキャナを有するプローブと、前記ス
キャナを駆動する制御装置と、被検部に光を照射する光
源と、前記光源からの光をプローブ先端に導くための光
ファイバと、前記光ファイバからの光を被検部に合焦さ
せ被検部からの光を前記光ファイパ端面に集光させる合
焦手段と、前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を
光源からの光の光路から分離する分離手段と、前記分離
された光を検出する検出器と、前記検出器からの信号を
A/D変換して画像化し表示手段に画像を表示する画像
化装置とを有する共焦点光走査プローブ装置において、
前記画像化装置は、非線形駆動波形に対して前記A/D
変換のサンプリングパルスの位相を調整して画像を表示
する表示タイミング手段を有し、前記表示タイミング手
段は、前記非線形駆動波形に対して、前記サンプリング
パルスの 位相を90°ずらして発生させる。
4. A probe having a scanner, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to an object to be measured, an optical fiber for guiding light from the light source to the tip of the probe, and a light for receiving light from the optical fiber. Focusing means for focusing on the detection part and condensing the light from the part to be detected on the end face of the optical fiber, and separating means for separating at least a part of the return light from the part to be detected from the optical path of the light from the light source A confocal light scanning probe device comprising: a detector for detecting the separated light; and an imaging device for A / D converting a signal from the detector to image and display the image on a display unit.
The imaging device may be configured to use the A / D for the non-linear driving waveform.
Display timing means for adjusting the phase of the sampling pulse for conversion to display an image is provided, and the display timing means generates the sampling pulse by shifting the phase of the sampling pulse by 90 ° with respect to the nonlinear drive waveform.

【0133】ことを特徴とする共焦点光走査プロープ装
置。
A confocal optical scanning probe device characterized in that:

【0134】(付記項4の背景及び目的)前記先行技術
では、共振駆動に対する実際のスキヤナ位置についての
考慮がなく、図24に示すように、表示画像の各ライン
の開始位置が左端(図24(a))ではなく、中央に位
置する(図24(b))ことがあった。
(Background and Purpose of Supplementary Item 4) In the prior art, there is no consideration of the actual scanner position with respect to the resonance driving, and as shown in FIG. 24, the start position of each line of the display image is set at the left end (FIG. (A)), but in the center (FIG. 24 (b)).

【0135】付記項4では、表示画像の位相補正を行う
ことのできる共焦点光走査プローブ装置を提供すること
を目的とする。
An additional object of the present invention is to provide a confocal optical scanning probe device capable of correcting a phase of a display image.

【0136】[0136]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
線形駆動波形に対し非等間隔パルスで画像をサンプリン
グすることで、画像歪みのない画像を得ることができる
という効果がある。
As described above, according to the present invention, an image free from image distortion can be obtained by sampling an image with non-equidistant pulses for a non-linear driving waveform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る共焦点光走査
プローブ装置の概略構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a confocal optical scanning probe device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の共焦点光走査プローブ装置の構成を示す
ブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the confocal optical scanning probe device of FIG.

【図3】図2の光学ユニットの構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the optical unit shown in FIG. 2;

【図4】図3の画像化装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the imaging device of FIG. 3;

【図5】図4の画像化装置による画像歪み補正の方法説
明する説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method of correcting image distortion by the imaging device of FIG. 4;

【図6】図4の画像化装置によるライン補間処理の流れ
を示す第1のフローチャート
FIG. 6 is a first flowchart showing the flow of a line interpolation process performed by the imaging device of FIG. 4;

【図7】図4の画像化装置によるライン補間処理の流れ
を示す第2のフローチャート
FIG. 7 is a second flowchart showing the flow of a line interpolation process performed by the imaging device of FIG. 4;

【図8】図4の画像化装置による自動輝度値調整AG
C)処理の流れを示す第1のフローチャート
8 is an automatic brightness value adjustment AG by the imaging device of FIG.
C) First flowchart showing the processing flow

【図9】図4の画像化装置による自動輝度値調整AG
C)処理の流れを示す第2のフローチャート
9 is an automatic brightness value adjustment AG by the imaging apparatus of FIG.
C) Second flowchart showing the processing flow

【図10】図4の画像化装置による自動輝度値調整AG
C)処理の流れを示す第3のフローチャート
10 is an automatic brightness value adjustment AG by the imaging device of FIG.
C) Third flowchart showing the processing flow

【図11】図4の画像化装置による自動輝度値調整AG
C)処理の流れを示す第4のフローチャート
11 is an automatic brightness value adjustment AG by the imaging apparatus of FIG.
C) Fourth flowchart showing the processing flow

【図12】図2の制御装置内の制御回路の構成を示すブ
ロック図
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a control circuit in the control device of FIG. 2;

【図13】図12の制御回路の作用を説明する第1のタ
イミングチャート
FIG. 13 is a first timing chart illustrating the operation of the control circuit of FIG. 12;

【図14】図12の制御回路の作用を説明する第2のタ
イミングチャート
FIG. 14 is a second timing chart illustrating the operation of the control circuit of FIG. 12;

【図15】図12の制御回路の作用を説明する第3のタ
イミングチャート
FIG. 15 is a third timing chart illustrating the operation of the control circuit of FIG. 12;

【図16】図12の制御回路の作用を説明する第1のフ
ローチャート
FIG. 16 is a first flowchart illustrating the operation of the control circuit in FIG. 12;

【図17】図12の制御回路の作用を説明する第2のフ
ローチャート
FIG. 17 is a second flowchart illustrating the operation of the control circuit in FIG. 12;

【図18】図1のプローブの先端部を示す断面図FIG. 18 is a cross-sectional view showing the tip of the probe of FIG. 1;

【図19】図1のプローブのスキャナの構造を示す断面
FIG. 19 is a sectional view showing the structure of the scanner of the probe of FIG. 1;

【図20】図19のスキャナの構造を示す平面図FIG. 20 is a plan view showing the structure of the scanner shown in FIG. 19;

【図21】図19のスキャナの詳細構造を示す平面図FIG. 21 is a plan view showing the detailed structure of the scanner shown in FIG. 19;

【図22】本発明の第2の実施の形態に係る共焦点光走
査プローブ装置のプローブの先端部の構成例を説明する
ために示す断面図
FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a distal end portion of a probe of the confocal optical scanning probe device according to the second embodiment of the present invention.

【図23】図22のプローブの先端部の構成例を説明す
るための要部斜視図
23 is a perspective view of a main part for describing a configuration example of a distal end portion of the probe in FIG. 22;

【図24】従来技術の問題点を説明する図FIG. 24 is a diagram for explaining a problem of the related art.

【図25】従来の共振駆動によるラスタスキャンでの等
間隔パルスによってサンプリングを説明する図
FIG. 25 is a view for explaining sampling by equally spaced pulses in a raster scan by a conventional resonance drive.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A… プローブ 2… 制御装置 3… 光学ユニット 4… 画像化装置 5… モニタ 7… 外部クロック発生器 8… 4端子カプラ 9… 制御回路 11,13,17,18,19… コネクタ 15… LD 16… PMTユニット 40… A/Dコンバータ 41… フレームメモリ 42… メインメモリ 43… CPU 45… アドレスバス 46… データバス 47… I/Oポート 200,300… 先端部 1, 1A Probe 2 Control device 3 Optical unit 4 Imaging device 5 Monitor 7 External clock generator 8 4 terminal coupler 9 Control circuit 11, 13, 17, 18, 19 Connector 15 LD 16 PMT unit 40 A / D converter 41 Frame memory 42 Main memory 43 CPU 45 Address bus 46 Data bus 47 I / O port 200, 300 Tip

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非線形駆動信号で駆動するスキャナを有
するプローブと、 前記スキャナを駆動する制御装置と、 被検部に光を照射する光源と、 前記光源からの光をプローブ先端に導くための光ファイ
バと、 前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、前記被検
部からの光を前記光ファイバ端面に集光させる合焦手段
と、 前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を前記光源か
らの光の光路から分離する分離手段と、 前記分離された光を検出する検出器と、 前記検出器からの信号を画像化する表示手段に画像を表
示する画像化装置とを有する共焦点光走査プローブ装置
において、 前記画像化装置は前記表示手段に表示される画像を線形
補正する線形補正手段を有し、前記線形補正手段は前記
非線形駆動信号を発生する非線形駆動信号発生手段と、
非等 間隔パルスを発生する非等間隔パルス発生手段
と、前記非等間隔パルスをサンプリングクロックとして
A/D変換するA/D変換器を具備していることを特徴
とする共焦点光走査プローブ装置。
1. A probe having a scanner driven by a non-linear drive signal, a control device for driving the scanner, a light source for irradiating light to a portion to be inspected, and a light for guiding light from the light source to the tip of the probe A fiber; focusing means for focusing light from the optical fiber on a test portion; and focusing light from the test portion on an end face of the optical fiber; and at least one of return light from the test portion. A separating unit that separates a unit from an optical path of light from the light source, a detector that detects the separated light, and an imaging device that displays an image on a display unit that images a signal from the detector. A confocal optical scanning probe device, wherein the imaging device has linear correction means for linearly correcting an image displayed on the display means, and the linear correction means generates the non-linear drive signal. And the stage,
A confocal optical scanning probe device comprising: a non-equidistant pulse generating means for generating non-equidistant pulses; and an A / D converter for performing A / D conversion using the non-equidistant pulses as a sampling clock. .
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US7283247B2 (en) 2002-09-25 2007-10-16 Olympus Corporation Optical probe system
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