JP4511105B2 - Scanning laser microscope and external signal recording method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に係る技術分野に適用される技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光源から照射された光ビームを試料(標本)上に二次元走査し、試料からの光(反射光、透過光、或は蛍光等)を光検出器で検出し、検出した光を光電変換手段により電気信号に変換して画像データを得る走査型レーザ顕微鏡が知られている。
【0003】
従来の走査型レーザ顕微鏡の構成、及び動作について簡単に説明する。
光源から照射された光ビームを試料上に二次元走査し、試料の材質や形状に従った光(反射光、透過光、或いは蛍光等)を光検出器で検出し、検出した光を光電変換部により電気信号に変換する。続いて、変換した電気信号をA/D変換器によりデジタル信号である画像データに変換し、得られた画像データを画像メモリに記録する。続いて、この画像メモリに記録された画像データに基づく画像をコンピュータのディスプレイに表示する。
【0004】
このように、走査型レーザ顕微鏡を用いて試料を観察する際、試料に応じた画像データを取得する等といった試料像の取得と同時に、例えば、細胞等の観察対象(試料)の温度の変化、或は細胞に刺激を与えることによって生じる反応の、ある期間にわたる経時変化を測定し記録する必要が生じる場合がある。
【0005】
このような場合、走査型レーザ顕微鏡を制御するコンピュータのCPUは、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、画像データの処理、画像データの転送や画像表示、等といった処理に加え、外部検出器(各種センサ等)や各種入力装置等から得られるデータの記録をリアルタイムで行い、必要に応じて、記録されたデータに基づいてグラフ化等の視覚化処理を行い、コンピュータに接続された表示装置に表示していた。尚、前述の外部検出器や各種入力装置等から得られるデータは、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、光ビームの走査や画像データの取り込み等、様々な処理が同時に行われることによって高負荷状態となっているCPUは、イベント信号に対して瞬時に応答できない場合がある。その結果、イベント信号が入力されたタイミング、すなわちイベント信号が発生したタイミングと、そのイベント信号を記録するタイミングとの間に遅延が生じてしまうという不都合が生じる。
【0007】
このように従来の走査型レーザ顕微鏡において、二次元走査中に、高負荷状態のCPUにイベント信号(割り込み信号等も含む)が入力されると、CPUは瞬時に応答することができず、そのイベント信号の発生した時刻と、それに応答する時刻の間に遅延が生じてしまう。
【0008】
この問題に関し、例えば特開平8−287860号公報には、SEM(走査型電子顕微鏡)の制御コマンドを、キーボードやマウスという入力手段による操作信号としてSEM制御手段に与える際、応答性が重要になる処理に関するコマンドをSEM制御手段に直接与えることで、操作から制御までの応答速度を向上させる技術が公開されている。
【0009】
上述したように、コンピュータのCPUが、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、画像データの処理、各種センサの監視、及び各種センサから得られる信号の記録や処理等の様々な処理を同時に行うと、CPUには非常に高い負荷がかかり、例えば、各種センサからの信号(イベント信号)に即座には対応できず、その各種センサからの信号の発生とその信号の記録との間に遅延が生じてしまうといった問題があった。
【0010】
本発明の課題は、上記実情に鑑み、光ビームの走査等に係る処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置からの外部信号の発生と該発生した外部信号の記録との間に遅延が生じるのを無くすことができる、走査型レーザ顕微鏡及び外部信号の記録方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、走査型レーザ顕微鏡であって、光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、前記試料からの光を検出する光検出部と、該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、前記画像データを表示する表示部と、外部信号を出力する外部装置と、該外部装置に接続されていて、前記外部信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、を備え、前記データ記録部は、前記CPUとは独立して前記記録動作を行い、前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、ように構成される走査型レーザ顕微鏡である。
【0012】
上記の構成によれば、外部装置から外部信号が出力されたときの時刻がデータ記録装置に記録され、データ記録装置に記録されたデータがCPUにより読み出されるようになるので、例えば、CPUが高負荷状態であるときに外部装置から外部信号が出力されたときの時刻における、その外部信号等のデータを取得することが可能になる。
【0013】
本発明の第二の態様は、少なくとも光ビームを試料上で二次元走査するための制御処理又は試料からの光を光電変換して得られる電気信号から画像データを生成する処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻を、前記CPUとは独立して動作するデータ記録部に記録し、前記CPUが低負荷状態であるときに、前記データ記録部に記録された、前記外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が、前記CPUにより前記データ記録部から読み出される、ように構成される、外部信号の記録方法である。
【0014】
上記の方法によれば、CPUの動作とは独立に、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が記録され、CPUが低負荷状態のときにこれらが読み出されるようになるので、例えば、CPUが高負荷状態であるときに外部装置からデータ記録部へ外部信号が入力された時刻(外部装置から外部信号が出力された時刻)における、その外部信号を取得することが可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
この走査型レーザ顕微鏡は、光源1と、共焦点用スキャナ2と、対物レンズ3と、ステ−ジ4と、光検出器5と、光電変換部6と、A/D変換器7と、CPU9を備えたコンピュータ(PC)8と、フレームメモリ10と、表示装置11と、制御プログラム12が格納(記録)されている記録媒体13と、データ記録装置14と、外部装置(外部接続器)である検出器15とで構成されている。
【0016】
光源1から照射された光ビームは、対物レンズ3から照射され、ステージ4上に置かれた試料(標本)面上を、共焦点用スキャナ2により二次元走査され、上記試料の材質や形状に応じた光(反射光、透過光、又は蛍光等)が光検出器5で検出され、その検出された光が光電変換部6により電気信号に変換される。A/D変換器7は、コンピュータ8のCPU9に接続され、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する。
【0017】
得られた画像データはCPU9に接続されたフレームメモリ10に記録される。このフレームメモリ10に記録された画像データは、その後コンピュータ8によって読み出され、画像データに基づく画像が表示装置11に表示される。
また、検出器15はデータ記録装置14に接続され、データ記録装置14はコンピュータ8のCPU9に接続されている。
【0018】
CPU9は、記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み出し実行することによって、検出器15を含む、この走査型レーザ顕微鏡全体の動作を制御する。
尚、記録媒体13に格納されている制御プログラム12を、例えば、CD−ROMやフロッピー(登録商標)ディスク等の可搬記録媒体に記録させておき、CPU9がその可搬記録媒体に記録されている制御プログラム12を読み出し実行することによって、その動作が制御されるようにしても良い。或いは、制御プログラム12をサーバー装置等の外部の装置の記録媒体に記録させておき、CPU8がそのサーバー装置と通信を行って、その記録媒体から制御プログラム12を読み出し実行することによって、その動作が制御されるようにしても良い。
【0019】
図2は、データ記録装置14の構成例を示した図である。
同図において、データ記録装置14に接続されている検出器15に備えられたn個のセンサ21(以下、n個のセンサ21を単にセンサ21ということもある)は、n本の信号線22を介して、ラッチ回路23と接続されている。
【0020】
尚、センサ21は、例えば、温度を検出するセンサ、pHを検出するセンサ、流量を検出するセンサ、Coを検出するセンサ、外部装置からの信号を検出するセンサ、又は手動スイッチの信号を検出するセンサ等である。また、センサ21から出力される信号は、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0021】
ラッチ回路23と、アドレスカウンタ28は、それぞれCPU9に接続されている。
また、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介して、ラッチ回路23と接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介して、メモリ27及びCPU9と接続されている。
【0022】
カウンタ回路24、ラッチ回路23、メモリ27、アドレスカウンタ28は、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して動作する。
ラッチ回路23は、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータを、サンプリングクロックと同じタイミングで、即ちサンプリングクロックに同期してラッチし、ラッチしたデータをメモリ27に記録する。
【0023】
アドレスカウンタ28は、サンプリングクロックに同期してメモリ27のアドレスをカウントし、メモリ27にデータの保存先を指定する。
メモリ27は、サンプリングクロックに同期して、ラッチ回路23からのm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されたアドレスへ記録する。
【0024】
制御プログラム12を実行するCPU9は、任意のタイミング、例えば光ビームの走査終了後等といったCPU9の負荷が下がったときに、メモリ27に記録されたデータを読み出し、グラフ化等の視覚化処理を行った後、その視覚化処理後のデータを表示装置11に表示する。
【0025】
尚、本実施形態では、その視覚化処理後のデータと前述の画像データに基づく画像を同時に或いは個別に表示装置11に表示することが可能であるが、例えば、表示装置11とは異なる表示部に、その視覚化処理後のデータを表示するように構成しても良い。これにより、例えば、その視覚化処理後のデータをその表示部に表示し、前述の画像データに基づく画像を表示装置11に表示することが可能になる。
【0026】
次に、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって実現される制御処理の一つである、データ記録装置14からのデータ読取処理について説明する。
図3は、そのデータ記録装置14からのデータ読取処理の一例を示すフローチャートである。
【0027】
同図において、まずステップS1では、制御プログラム12を実行するCPU9により、データ記録装置14へデータの読み出し命令が発行される。
ステップS2では、メモリ27にデータが記録されているか否かの判定が行われ、その判定結果がYesの場合にはステップS3へ処理が進み、Noの場合にはステップS8へ処理が進み本フローが終了する。
【0028】
ステップS3では、メモリ27に記録されているデータ幅m+nビットのデータが読み出される。尚、データ幅m+nビットのデータとは、前述の通り、mビットのデータがカウンタ値、nビットのデータがセンサ21からの信号を示している。
【0029】
ステップS4では、前ステップで読み出されたデータ幅m+nビットのデータに基づいて、センサ21からの信号の発生時刻が計算される。尚、この計算は、次の式(1)により行われる。
Time=(1/S)*C 式(1)
但し、Timeはセンサ21からの信号の発生時刻(走査開始から外部信号が発生するまでの経過時間)、Sはサンプリングクロック、Cはカウンタ値(mビットのデータ)である。このように、カウンタ値に基づいてセンサ21からの信号の発生時刻が求められることから、カウンタ値は、センサ21からの信号の発生時刻を表すもの、といえる。
【0030】
センサ21からの信号の発生時刻に係る計算が終了すると、メモリ27から次のデータ幅m+nビットのデータを読み出すためのメモリアドレスが1つ進められる。
ステップS5では、データ記録装置14のメモリ27に記録されているデータ幅m+nビットのデータが全て読み出されたか否かが判定され、その判定結果がYesの場合にはステップS6へ処理が進み、Noの場合にはステップS3に処理が戻り前述のデータの読み出し等の処理が繰り返される。
【0031】
ステップS6では、ステップS3にて読み出されたデータ幅m+nビットのデータから得られた、ステップS4にて計算されたセンサ21からの信号の発生時刻と、センサ21からの信号(nビットのデータ)とに基づいて、グラフ化等の視覚化処理が行われる。
【0032】
ステップS7では、表示装置11へ、前ステップの視覚化処理に基づく表示が行なわれ、ステップS8へ処理が進み本フローが終了する。
次に、上述した構成の走査型レーザ顕微鏡における、試料像(標本像)に応じた画像データの取得等の試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作について、図4及び図5を参照しながら説明する。
【0033】
但し、ここでは、その一例として、観察対象の試料に対して電気刺激を与え、その電気刺激による試料上の生理的反応を、時系列画像として記録する場合について説明する。
尚、この動作は、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって実現されるものである。
【0034】
図4は、電気刺激装置を含む走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
同図おいて、データ記録装置14には、外部装置である電気刺激装置41が接続されている。この電気刺激装置41は、試料に対して電気刺激を与える装置であって、刺激を与えた際にトリガー信号を出力する。また、出力されたトリガー信号は、データ記録装置14のラッチ回路23に直接入力されるようになっており、ラッチ回路23によりトリガー信号のラッチが可能なように構成されている。尚、このトリガー信号は、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0035】
尚、電気刺激装置41は、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって制御されるものであっても良く、或いは、CPUとは独立して動作するものであっても良い。
また、同図に示した検出器15のセンサ21は、電気刺激装置41により試料に対して電気刺激が与えられた際の試料の生理的反応を検出する。但し、本例に限り、検出器15のセンサ21の総数をn−1とし、n−1個のセンサ21から出力がラッチ回路23へ入力されラッチされるものとする。
【0036】
その他の構成については、図1に示したとおりである。
図5は、サンプリングクロックに同期して取得される、画像データ、トリガー信号、センサ21からの信号、及びカウンタ値のタイムチャートを示した図である。尚、同図において、電気刺激装置とは電気刺激装置41から出力されるトリガー信号を示し、検出器とは検出器15から出力されるセンサ21からの信号を示し、カウンタとは、カウンタ値(C)を示している。
【0037】
同図に示したように、走査型レーザ顕微鏡は、記録するときの基準信号であるサンプリングクロックに同期して各種データを記録する。
例えば、試料面上が二次元走査され、光検出器5からの信号が光電変換部6によりデジタル信号である画像データに変換されると、その画像データは1フレーム毎にフレームメモリ10に記録される。その後、その画像データは必要に応じて読み出されて表示装置11に表示される。
【0038】
また、このような試料面上の走査中の時刻T1に、電気刺激装置41により試料に対して電気刺激が与えられると、電気刺激装置41から出力されるトリガー信号が時刻T1に記録され、その時刻T1以降における試料の生理的反応が検出器15のセンサ21により検出され、そのセンサ21からの信号がサンプリングクロックに同期して記録される。
【0039】
同図の例は、電気刺激装置41が時刻T1に試料に対し電気刺激を与えることでトリガー信号が出力され、そのトリガー信号がデータ記録装置14により記録される。
また、時刻T1における電気刺激によって生じる試料の生理的反応を検出器15のセンサ21が検出することで、その検出に応じた、センサ21からの信号がデータ記録装置14により記録される例である。
【0040】
上述した動作を更に詳細に説明する。
ラッチ回路23は、n−1個のセンサ21からの信号であるn−1ビットのデータと、電気刺激装置41からのトリガー信号である1ビットのデータと、カウンタ値C(mビットのデータとする)とをサンプリングクロックに同期してラッチして、メモリ27へ出力する。
【0041】
これにより、時刻T1からのデータ幅m+nビットの各データはメモリ27に記録される。
CPU9は、例えば光ビームの走査終了等といったCPU9の負荷が下がったときに、任意のタイミングでデータ記録装置14のメモリ27に記録されたデータ幅m+nビットのデータを読み出し、カウンタ値Cを示すmビットのデータと、トリガー信号及びセンサ21からの信号であるnビットのデータを抽出する。
【0042】
CPU9は、前述の式(1)を用いて、電気刺激装置41が試料に対して電気刺激を与えた際に出力したトリガー信号、及び検出器15により検出された試料の生理的反応であるセンサ21からの信号が発生した時刻を、抽出したmビットのデータであるカウンタ値Cとサンプリングクロックにより求める。
【0043】
この式(1)を用いて、トリガー信号及びセンサ21からの信号が変化した時刻を、メモリ27に記録されている、試料面上の走査開始から走査終了までの全データ(全てのデータ幅m+nビットのデータ)、に対して算出することで、走査開始から走査終了までの、トリガー信号及びセンサ21からの信号の変化に関する時系列データを得ることができる。
【0044】
その後、得られた時系列データの視覚化処理、例えばグラフ化等の処理が行われ、表示装置11に視覚化されたデータが表示される。
以上のような動作により、トリガー信号及びセンサ21からの信号と、その信号の発生した時刻を表すカウント値をメモリ27に記録することで、CPU9はセンサ21からの信号の変化を常に監視してこれらの信号を記録するといった処理の必要がなくなる。
【0045】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御処理、或は画像データ処理等の高負荷の処理をCPU9が実行していても、トリガー信号及びセンサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間の遅延を生じさせることなく、トリガー信号及びセンサ21からの信号を正確に記録できる。
【0046】
また、上述の動作において、トリガー信号及びセンサ21からの信号の記録は光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して行われるため、試料面上の走査中におけるトリガー信号及びセンサ21からの信号の発生時刻、その時刻に対応する試料面上のポイント、その時刻におけるセンサ21からの信号の状態、或は走査開始からトリガー信号及びセンサ21からの信号発生までの時間を容易に求めることができる。
【0047】
尚、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例において、前述の検出器15を省いて、ラッチ回路23には、電気刺激装置41から出力されるトリガー信号とカウンタ回路24の出力信号のみがラッチされるように構成しても良い。
また、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例では、試料に対して刺激を与える外部装置として電気刺激装置41を適用したが、その外部装置として、例えば試料に対して薬品を投入することにより試料に刺激を与える薬品投入装置を適用するようにしても良い。但し、この場合、薬品投入装置は、試料に対して薬品を投入する装置であって、薬品を投入した際にトリガー信号を出力する。
【0048】
また、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例では、データ記録装置14に電気刺激装置41が接続され、電気刺激装置41から出力されたトリガー信号が、データ記録装置14のラッチ回路23に入力される構成を示したが、例えば、電気刺激装置41と検出器15を接続し、電気刺激装置41から出力されたトリガー信号が、n個のセンサ21のうちの一つに入力されるように構成して、トリガー信号がn個のセンサ21からの信号の一つとしてデータ記録装置14のラッチ回路23へ入力されラッチされるようにしても良い。
【0049】
次に、データ記録装置14の他の構成例について説明する。
図6はデータ記録装置14の第2の構成例を示した図である。
尚、同図では、データ記録装置14を14´、検出器15を15´として示している。
【0050】
データ記録装置14´に接続されている検出器15´に備えられたn個のセンサ21は、n本の信号線22を介して、ゲート回路61及びラッチ回路23と接続されている。
ゲート回路61は、信号線22を介して入力されたセンサ21からの信号に変化があると、出力信号を反転する。例えば、ゲート回路61の出力信号が”0”であるときに、入力されたセンサ21からの信号に変化があると、出力信号として”1”を出力する。
【0051】
また、センサ21は、n本の信号線22を介してラッチ回路に接続され、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介してラッチ回路23に接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介してメモリ27及びCPU9に接続されている。
【0052】
また、ラッチ回路23は、ゲート回路61の出力と接続され、ゲート回路61からの出力信号に同期して、センサ21からの信号(nビットのデータ)とカウンタ回路24からの信号(mビットのデータ)である、m+nビットのデータをラッチして、このラッチしたデータをメモリ27に出力する。
【0053】
メモリ27は、ラッチ回路23によってラッチされたm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されたアドレスに記録する。
カウンタ回路24は、サンプリングクロックを入力信号として、サンプリングクロックに同期してカウントを1つ上げる。
【0054】
センサ21からの信号のいずれかが、例えば”1”から”0”或いは”0”から”1”へと変化すると、ゲート回路61の出力信号が変化する。
ゲート回路61の出力信号は、ラッチ回路23、メモリ27、アドレスカウンタ28へそれぞれ入力され、ラッチ回路23は、ゲート回路61の出力信号に同期して、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータをラッチする。
【0055】
アドレスカウンタ28は、ゲート回路61の出力信号が変化する毎に、アドレスを更新し、メモリ27にデータの保存先のアドレスを指定する。
メモリ27は、ゲート回路61の出力信号に同期して、ラッチ回路23からのm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されるアドレスに記録する。
【0056】
尚、CPU9への割り込み用の信号線29は、センサ21からの信号が変化した際に、そのセンサ21からの信号をCPU9へ割り込ませるために用いられる信号線である。また、この割り込みをCPU9が受け付けるか否かは、事前に設定が可能である。
【0057】
このようなデータ記録装置14´の構成により、センサ21からの信号が変化した瞬間、つまりセンサ21からの信号の変化が発生した瞬間の時刻を表すカウンタ値と、そのときのセンサ21からの信号のみが、メモリ27に記録されるようになるので、図2に示したデータ記録装置14の構成に比べて、メモリ27に記録するデータ量を少なくすることができ、メモリ容量を節約することができる。
【0058】
また、CPU9は、前述と同様に、例えば光ビームの走査終了後等といったCPU9の負荷が下がったときの任意のタイミングでメモリ27に記録されたデータを読み出し、その読み出したデータの視覚化処理を行い、視覚化したデータを表示装置11に表示する。
【0059】
尚、このデータ記録装置14´を用いて、試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作については、例えば、前述の図4及び図5を用いて説明した動作と同様にして行われる。但し、この場合、ラッチ回路23がラッチするタイミングは、センサ21からの信号が変化したときのみである。
【0060】
以上、図6に示した構成のデータ記録装置14´を用いることによっても、センサ21からの信号、及びその信号の発生した時刻を表すカウンタ値が、メモリ27に記録させるようになるので、CPU9がセンサ21からの信号を監視してこれらの信号を記録する必要が無くなる。
【0061】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、或は画像処理等の高負荷の処理を実行していても、センサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間に遅延が生じることは無くなり、センサ21からの信号を正確に記録することができる。
【0062】
また、ラッチ回路23がセンサ21からの信号(nビットのデータ)をラッチするのは、センサ21からの信号が変化したときのみであるので、メモリ27のメモリ容量を節約することができる。
また、センサ21からの信号は、サンプリングクロックに同期して動作するカウンタ回路24からのカウンタ値と共に記録されるので、走査中にセンサ21からの信号が発生したときの試料面上のポイント、その時のセンサ21からの信号の状態、或は走査開始からセンサ21からの信号発生までの時間を容易に求めることができる。
【0063】
図7はデータ記録装置14の第3の構成例を示した図である。
尚、同図においても、データ記録装置14を14´、検出器15を15´として示している。但し、同図に示した構成では、図2に示したデータ記録装置14のメモリ27が省かれ、ラッチ回路23の出力データが、直接フレームメモリ10へ入力されるように構成されている。
【0064】
同図において、データ記録装置14´に接続されている検出器15´に備えられたn個のセンサ21は、n本の信号線22を介して、ラッチ回路23に接続されている。
また、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介してラッチ回路23に接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介してフレームメモリ10及びCPU9に接続されている。
【0065】
アドレスカウンタ28は、ラッチ回路23に接続され、更にフレームメモリ10に接続されている。
また、光電変換部6は、A/D変換器7へ接続され、AD変換器7はフレームメモリ10に接続されている。
【0066】
カウンタ回路24、ラッチ回路23、フレームメモリ10、アドレスカウンタ28は、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して動作する。
ラッチ回路23は、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータをサンプリングクロックに同期してラッチし、ラッチしたデータをフレームメモリ10に記録する。
【0067】
ここで、A/D変換器7の分解能をXビット、フレームメモリ10のデータ長をYビットとすると、Y=(m+n)+X、と表現される。
アドレスカウンタ28は、サンプリングクロックに同期してフレームメモリ10のアドレスをカウントし、フレームメモリ10にデータの保存先を指定する。
【0068】
フレームメモリ10は、サンプリングクロックに同期して、アドレスカウンタ28により指定されたアドレスに、ラッチ回路23からのm+nビットのデータとA/D変換器7からのXビットの画像データを記録する。
このような構成によれば、センサ21からの信号及びその信号の発生時刻を表すカウンタ値を記録するためのメモリとして、光電変換部6を介して取得した画像データを記録するフレームメモリ10が用いられるため、図2、図6に示したメモリ27を設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【0069】
また、図7に示した構成のデータ記録装置14´を用いて、試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作については、例えば、前述の図4及び図5を用いて説明した動作と同様にして行われる。
以上、図7に示した構成によれば、データ記録装置14´を備えること、センサ21からの信号とカウンタ値をサンプリングクロックに同期してラッチすることで正確にセンサ21からの信号を記録することができる。
【0070】
また、センサ21からの信号、及びその信号の発生した時刻を表すカウンタ値をフレームメモリ10に記録させることで、走査型レーザ顕微鏡の制御を行うCPU9は、センサ21からの信号を監視してこれらの信号を記録する必要が無くなる。
【0071】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、或は画像処理等の高負荷の処理を実行していても、センサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間に遅延が生じることは無くなり、センサ21からの信号を正確に記録することができる。
【0072】
以上、本発明の走査型レーザ顕微鏡及び外部信号の記録方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【0073】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、走査型レーザ顕微鏡において、標本画像の取得や光ビームの走査等の走査型レーザ顕微鏡の制御、等といった処理によりCPUが高負荷状態であっても、センサなどの外部装置からの外部信号をリアルタイムに記録できるので、その外部信号の発生とその外部信号の記録との間の遅延を無くすことができる。また、外部装置からの信号が発生したときの試料上のポイント、或は走査開始から外部装置からの信号が発生するまでの時間を容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
【図2】データ記録装置の構成例を示す図である。
【図3】データ記録装置からのデータ読取処理の一例を示すフローチャートである。
【図4】電気刺激装置を含む走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
【図5】サンプリングクロックに同期して取得される、画像データ、トリガー信号、センサからの信号、及びカウンタ値のタイムチャートを示した図である。
【図6】データ記録装置の第2の構成例を示した図である。
【図7】データ記録装置の第3の構成例を示した図である。
【符号の説明】
1 光源
2 共焦点用スキャナ
3 対物レンズ
4 ステージ
5 光検出器
6 光電変換部
7 A/D変換器
8 PC
9 CPU
10 フレームメモリ
11 表示装置
12 制御プログラム
13 記録媒体
14,14´ データ記録装置
15,15´ 検出器
21 n個のセンサ
22 n本の信号線
23 ラッチ回路
24 カウンタ回路
25 m本の信号線
26 m+n本の信号線
27 メモリ
28 アドレスカウンタ
41 電気刺激装置
61 ゲート回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique applied to a technical field related to a scanning laser microscope.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a light beam emitted from a light source is scanned two-dimensionally on a sample (specimen), light from the sample (reflected light, transmitted light, or fluorescence) is detected by a photodetector, and the detected light is detected. A scanning laser microscope that obtains image data by converting it into an electrical signal by a photoelectric conversion means is known.
[0003]
The configuration and operation of a conventional scanning laser microscope will be briefly described.
A light beam emitted from a light source is scanned two-dimensionally on the sample, light (reflected light, transmitted light, fluorescence, etc.) according to the material and shape of the sample is detected by a photodetector, and the detected light is photoelectrically converted. This is converted into an electrical signal by the unit. Subsequently, the converted electric signal is converted into image data which is a digital signal by an A / D converter, and the obtained image data is recorded in an image memory. Subsequently, an image based on the image data recorded in the image memory is displayed on a computer display.
[0004]
Thus, when observing a sample using a scanning laser microscope, for example, a change in the temperature of an observation target (sample) such as a cell, at the same time as obtaining a sample image such as obtaining image data according to the sample, Alternatively, it may be necessary to measure and record the change over time of the response caused by stimulating the cells.
[0005]
In such a case, the CPU of the computer that controls the scanning laser microscope performs external processing in addition to processing such as scanning laser microscope control such as light beam scanning, image data processing, image data transfer and image display, etc. Data obtained from detectors (various sensors, etc.) and various input devices are recorded in real time, and if necessary, visualization processing such as graphing is performed based on the recorded data and connected to a computer. It was displayed on the display device. The data obtained from the above-described external detector, various input devices, etc. is an example of an external signal and is also referred to as an event signal.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a CPU that is in a high load state due to simultaneous execution of various processes such as scanning of a light beam and capturing of image data may not be able to respond instantaneously to an event signal. As a result, there arises a disadvantage that a delay occurs between the timing at which the event signal is input, that is, the timing at which the event signal is generated and the timing at which the event signal is recorded.
[0007]
Thus, in a conventional scanning laser microscope, if an event signal (including an interrupt signal) is input to a high-load CPU during two-dimensional scanning, the CPU cannot respond instantaneously. There is a delay between the time when the event signal is generated and the time when it responds.
[0008]
Regarding this problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-287860, responsiveness becomes important when a control command of an SEM (scanning electron microscope) is given to the SEM control means as an operation signal by an input means such as a keyboard or a mouse. A technique for improving the response speed from operation to control by directly giving a command related to processing to the SEM control means is disclosed.
[0009]
As described above, the CPU of the computer performs various processes such as scanning laser microscope control such as light beam scanning, image data processing, monitoring of various sensors, and recording and processing of signals obtained from the various sensors. If performed at the same time, a very high load is applied to the CPU. For example, it cannot immediately respond to signals (event signals) from various sensors, and between the generation of signals from the various sensors and the recording of the signals. There was a problem that a delay occurred.
[0010]
In view of the above circumstances, the problem of the present invention is that between generation of an external signal from an external device and recording of the generated external signal when a CPU that performs processing related to scanning of a light beam is in a high load state. It is an object to provide a scanning laser microscope and a method for recording an external signal that can eliminate the occurrence of delay.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention is a scanning laser microscope, which includes a scanner unit that two-dimensionally scans a light beam on a sample, a light detection unit that detects light from the sample, and a light beam from the light detection unit. An A / D converter that converts an output signal into a digital signal; a CPU that controls the scanner unit and generates image data of the sample from the digital signal output from the A / D converter; and the image data A display unit for displaying the external signal, an external device for outputting an external signal, and a data recording unit that is connected to the external device and records the time when the external signal is output, The data recording unit performs the recording operation independently of the CPU; The data recorded in the data recording unit is After scanning of the light beam The scanning laser microscope is configured to be read by the CPU.
[0012]
According to the above configuration, the time when the external signal is output from the external device is recorded in the data recording device, and the data recorded in the data recording device is read out by the CPU. It is possible to acquire data such as the external signal at the time when the external signal is output from the external device in the load state.
[0013]
The second aspect of the present invention is a CPU that performs at least control processing for two-dimensional scanning of a light beam on a sample or processing for generating image data from an electrical signal obtained by photoelectrically converting light from the sample. When in a load state, the external signal output from the external device and the time when the external signal was input are recorded in a data recording unit that operates independently of the CPU, and the CPU is in a low load state. The external signal output from the external device recorded in the data recording unit and the time when the external signal is input are read from the data recording unit by the CPU. An external signal recording method.
[0014]
According to the above method, independent of the operation of the CPU, the external signal output from the external device and the time when the external signal is input are recorded and read when the CPU is in a low load state. Therefore, for example, when the CPU is in a high load state, the external signal at the time when the external signal is input from the external device to the data recording unit (the time when the external signal is output from the external device) is acquired. It becomes possible.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration example of a scanning laser microscope according to an embodiment of the present invention.
The scanning laser microscope includes a light source 1, a confocal scanner 2, an objective lens 3, a stage 4, a photodetector 5, a photoelectric conversion unit 6, an A / D converter 7, and a CPU 9. A computer (PC) 8, a frame memory 10, a display device 11, a recording medium 13 storing (recording) a control program 12, a data recording device 14, and an external device (external connector). It comprises a detector 15.
[0016]
The light beam irradiated from the light source 1 is irradiated from the objective lens 3 and is scanned two-dimensionally on the sample (specimen) surface placed on the stage 4 by the confocal scanner 2 to obtain the material and shape of the sample. The corresponding light (reflected light, transmitted light, fluorescence, or the like) is detected by the photodetector 5, and the detected light is converted into an electric signal by the photoelectric conversion unit 6. The A / D converter 7 is connected to the CPU 9 of the computer 8 and converts the electrical signal converted by the photoelectric conversion unit 6 into image data that is a digital signal.
[0017]
The obtained image data is recorded in a frame memory 10 connected to the CPU 9. The image data recorded in the frame memory 10 is then read out by the computer 8 and an image based on the image data is displayed on the display device 11.
The detector 15 is connected to the data recording device 14, and the data recording device 14 is connected to the CPU 9 of the computer 8.
[0018]
The CPU 9 controls the operation of the entire scanning laser microscope including the detector 15 by reading and executing the control program 12 stored in the recording medium 13.
The control program 12 stored in the recording medium 13 is recorded on a portable recording medium such as a CD-ROM or a floppy (registered trademark) disk, and the CPU 9 is recorded on the portable recording medium. The control program 12 may be read and executed to control its operation. Alternatively, the control program 12 is recorded on a recording medium of an external device such as a server device, and the CPU 8 communicates with the server device to read out and execute the control program 12 from the recording medium. It may be controlled.
[0019]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the data recording device 14.
In the figure, n sensors 21 (hereinafter, n sensors 21 may be simply referred to as sensors 21) provided in the detector 15 connected to the data recording device 14 include n signal lines 22. And is connected to the latch circuit 23.
[0020]
The sensor 21 is, for example, a sensor for detecting temperature, a sensor for detecting pH, a sensor for detecting flow rate, a sensor for detecting Co, a sensor for detecting a signal from an external device, or a signal for a manual switch. Sensors and the like. The signal output from the sensor 21 is an example of an external signal and is also referred to as an event signal.
[0021]
The latch circuit 23 and the address counter 28 are each connected to the CPU 9.
The counter circuit 24 is connected to the latch circuit 23 through m signal lines 25, and the latch circuit 23 is connected to the memory 27 and the CPU 9 through m + n signal lines 26.
[0022]
The counter circuit 24, the latch circuit 23, the memory 27, and the address counter 28 operate in synchronization with a sampling clock when the electric signal converted by the photoelectric conversion unit 6 is converted into image data that is a digital signal.
The latch circuit 23 latches m + n-bit data from the sensor 21 and the counter circuit 24 at the same timing as the sampling clock, that is, in synchronization with the sampling clock, and records the latched data in the memory 27.
[0023]
The address counter 28 counts the address of the memory 27 in synchronization with the sampling clock, and designates a data storage destination in the memory 27.
The memory 27 records m + n-bit data from the latch circuit 23 at an address designated by the address counter 28 in synchronization with the sampling clock.
[0024]
The CPU 9 that executes the control program 12 reads the data recorded in the memory 27 and performs visualization processing such as graphing when the load on the CPU 9 is reduced at an arbitrary timing, for example, after the end of scanning of the light beam. After that, the data after the visualization processing is displayed on the display device 11.
[0025]
In the present embodiment, the data after the visualization processing and the image based on the above-described image data can be displayed on the display device 11 simultaneously or individually. For example, a display unit different from the display device 11 In addition, the data after the visualization processing may be displayed. Thereby, for example, the data after the visualization processing can be displayed on the display unit, and an image based on the above-described image data can be displayed on the display device 11.
[0026]
Next, a data reading process from the data recording apparatus 14, which is one of the control processes realized by the CPU 9 reading and executing the control program 12 stored in the recording medium 13, will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of data reading processing from the data recording device 14.
[0027]
In the figure, first, in step S1, a data read command is issued to the data recording device 14 by the CPU 9 executing the control program 12.
In step S2, it is determined whether or not data is recorded in the memory 27. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S3. If the determination result is No, the process proceeds to step S8. Ends.
[0028]
In step S3, data having a data width of m + n bits recorded in the memory 27 is read. As described above, the data having a data width of m + n bits indicates that the m-bit data is a counter value and the n-bit data is a signal from the sensor 21.
[0029]
In step S4, the generation time of the signal from the sensor 21 is calculated based on the data of the data width m + n bits read in the previous step. This calculation is performed by the following equation (1).
Time = (1 / S) * C Formula (1)
However, Time is a signal generation time from the sensor 21 (elapsed time from the start of scanning until an external signal is generated), S is a sampling clock, and C is a counter value (m-bit data). Thus, since the generation time of the signal from the sensor 21 is obtained based on the counter value, it can be said that the counter value represents the generation time of the signal from the sensor 21.
[0030]
When the calculation related to the generation time of the signal from the sensor 21 is completed, the memory address for reading the next data width m + n bits of data from the memory 27 is advanced by one.
In step S5, it is determined whether or not all data of the data width m + n bits recorded in the memory 27 of the data recording device 14 has been read. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S6. In the case of No, the processing returns to step S3, and the processing such as the data reading described above is repeated.
[0031]
In step S6, the signal generation time from the sensor 21 calculated in step S4 and the signal (n-bit data) obtained from the data width m + n bits read in step S3 are calculated. ) And a visualization process such as graphing is performed.
[0032]
In step S7, display based on the visualization process of the previous step is performed on the display device 11, the process proceeds to step S8, and this flow is finished.
Next, in the scanning laser microscope having the above-described configuration, the operation in the case of simultaneously recording signals from an external device together with acquisition of a sample image such as acquisition of image data corresponding to a sample image (specimen image) is shown in FIG. This will be described with reference to FIG.
[0033]
However, here, as an example, a case will be described in which electrical stimulation is applied to a sample to be observed and a physiological reaction on the sample due to the electrical stimulation is recorded as a time-series image.
This operation is realized by the CPU 9 reading and executing the control program 12 stored in the recording medium 13.
[0034]
FIG. 4 is a configuration example of a scanning laser microscope including an electrical stimulation device.
In the figure, the data recording device 14 is connected to an electrical stimulation device 41 which is an external device. The electrical stimulation device 41 is a device that applies electrical stimulation to a sample, and outputs a trigger signal when the stimulation is applied. Further, the output trigger signal is directly input to the latch circuit 23 of the data recording device 14, and the trigger signal can be latched by the latch circuit 23. This trigger signal is an example of an external signal and is also referred to as an event signal.
[0035]
The electrical stimulation device 41 may be controlled by the CPU 9 reading and executing the control program 12 stored in the recording medium 13, or may operate independently of the CPU. May be.
In addition, the sensor 21 of the detector 15 shown in the figure detects the physiological reaction of the sample when the electrical stimulation is applied to the sample by the electrical stimulation device 41. However, only in this example, the total number of sensors 21 of the detector 15 is n-1, and outputs from the n-1 sensors 21 are input to the latch circuit 23 and latched.
[0036]
Other configurations are as shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a time chart of image data, a trigger signal, a signal from the sensor 21, and a counter value acquired in synchronization with the sampling clock. In the figure, the electrical stimulation device indicates a trigger signal output from the electrical stimulation device 41, the detector indicates a signal from the sensor 21 output from the detector 15, and the counter indicates a counter value ( C).
[0037]
As shown in the figure, the scanning laser microscope records various data in synchronization with a sampling clock which is a reference signal for recording.
For example, when the sample surface is two-dimensionally scanned and the signal from the light detector 5 is converted into image data as a digital signal by the photoelectric conversion unit 6, the image data is recorded in the frame memory 10 for each frame. The Thereafter, the image data is read out as necessary and displayed on the display device 11.
[0038]
Further, when electrical stimulation is given to the sample by the electrical stimulation device 41 at time T1 during scanning on the sample surface, a trigger signal output from the electrical stimulation device 41 is recorded at time T1, The physiological reaction of the sample after time T1 is detected by the sensor 21 of the detector 15, and the signal from the sensor 21 is recorded in synchronization with the sampling clock.
[0039]
In the example shown in the figure, a trigger signal is output when the electrical stimulation device 41 applies electrical stimulation to the sample at time T 1, and the trigger signal is recorded by the data recording device 14.
Moreover, the sensor 21 of the detector 15 detects the physiological reaction of the sample caused by the electrical stimulation at time T1, and the signal from the sensor 21 corresponding to the detection is recorded by the data recording device 14. .
[0040]
The above operation will be described in more detail.
The latch circuit 23 includes n-1 bit data which is a signal from the n-1 sensors 21, 1 bit data which is a trigger signal from the electrical stimulation device 41, and a counter value C (mbit data). Are latched in synchronization with the sampling clock and output to the memory 27.
[0041]
Thereby, each data having a data width of m + n bits from time T1 is recorded in the memory 27.
When the load on the CPU 9 decreases, for example, when the scanning of the light beam is terminated, the CPU 9 reads the data with the data width m + n bits recorded in the memory 27 of the data recording device 14 at an arbitrary timing, and indicates the counter value C. Bit data and n-bit data which are a trigger signal and a signal from the sensor 21 are extracted.
[0042]
The CPU 9 uses the above-described equation (1) to generate a trigger signal output when the electrical stimulation device 41 applies electrical stimulation to the sample, and a sensor that is a physiological reaction of the sample detected by the detector 15. The time when the signal from 21 is generated is obtained from the counter value C, which is the extracted m-bit data, and the sampling clock.
[0043]
Using this equation (1), the time when the trigger signal and the signal from the sensor 21 changed are recorded in the memory 27 as all data (all data widths m + n) from the start of scanning to the end of scanning on the sample surface. Bit data), time-series data regarding changes in the trigger signal and the signal from the sensor 21 from the start of scanning to the end of scanning can be obtained.
[0044]
Thereafter, the obtained time series data is visualized, for example, graphed, etc., and the visualized data is displayed on the display device 11.
By recording the trigger signal and the signal from the sensor 21 and the count value indicating the time when the signal is generated in the memory 27 by the operation as described above, the CPU 9 always monitors the change of the signal from the sensor 21. There is no need for processing such as recording these signals.
[0045]
Therefore, even if the CPU 9 is executing high-load processing such as scanning laser microscope control processing such as scanning of a light beam or image data processing, the generation of the trigger signal and the signal from the sensor 21 and its signal The trigger signal and the signal from the sensor 21 can be recorded accurately without causing a delay between the recording and the recording.
[0046]
In the above-described operation, recording of the trigger signal and the signal from the sensor 21 is performed in synchronization with a sampling clock when the electrical signal converted by the photoelectric conversion unit 6 is converted into image data that is a digital signal. Generation time of trigger signal and signal from sensor 21 during scanning on sample surface, point on sample surface corresponding to that time, state of signal from sensor 21 at that time, or trigger signal and sensor from start of scanning Time until signal generation from 21 can be easily obtained.
[0047]
In the operation example described with reference to FIGS. 4 and 5 described above, the above-described detector 15 is omitted, and the latch circuit 23 has a trigger signal output from the electrical stimulation device 41 and an output signal of the counter circuit 24. Alternatively, it may be configured such that only one is latched.
Further, in the operation example described with reference to FIGS. 4 and 5 described above, the electrical stimulation device 41 is applied as an external device that gives a stimulus to the sample. By doing so, you may make it apply the chemical | medical agent injection apparatus which gives irritation | stimulation to a sample. However, in this case, the medicine feeding device is a device for feeding medicine to the sample, and outputs a trigger signal when the medicine is placed.
[0048]
In the operation example described with reference to FIGS. 4 and 5 described above, the electrical stimulation device 41 is connected to the data recording device 14, and the trigger signal output from the electrical stimulation device 41 is the latch circuit of the data recording device 14. 23, the electrical stimulation device 41 and the detector 15 are connected, for example, and the trigger signal output from the electrical stimulation device 41 is input to one of the n sensors 21. The trigger signal may be input to the latch circuit 23 of the data recording device 14 and latched as one of the signals from the n sensors 21.
[0049]
Next, another configuration example of the data recording device 14 will be described.
FIG. 6 is a diagram showing a second configuration example of the data recording device 14.
In the figure, the data recording device 14 is shown as 14 'and the detector 15 as 15'.
[0050]
The n sensors 21 provided in the detector 15 ′ connected to the data recording device 14 ′ are connected to the gate circuit 61 and the latch circuit 23 through the n signal lines 22.
The gate circuit 61 inverts the output signal when the signal from the sensor 21 input via the signal line 22 is changed. For example, when the output signal of the gate circuit 61 is “0” and the input signal from the sensor 21 is changed, “1” is output as the output signal.
[0051]
The sensor 21 is connected to a latch circuit via n signal lines 22, the counter circuit 24 is connected to a latch circuit 23 via m signal lines 25, and the latch circuit 23 includes m + n lines. The signal line 26 is connected to the memory 27 and the CPU 9.
[0052]
The latch circuit 23 is connected to the output of the gate circuit 61, and in synchronization with the output signal from the gate circuit 61, the signal from the sensor 21 (n-bit data) and the signal from the counter circuit 24 (m-bit data). Data) and m + n-bit data is latched, and the latched data is output to the memory 27.
[0053]
The memory 27 records the m + n-bit data latched by the latch circuit 23 at the address specified by the address counter 28.
The counter circuit 24 uses the sampling clock as an input signal and increments the count by one in synchronization with the sampling clock.
[0054]
When one of the signals from the sensor 21 changes from, for example, “1” to “0” or “0” to “1”, the output signal of the gate circuit 61 changes.
The output signal of the gate circuit 61 is input to the latch circuit 23, the memory 27, and the address counter 28, respectively, and the latch circuit 23 synchronizes with the output signal of the gate circuit 61 and outputs m + n bits from the sensor 21 and the counter circuit 24. Latch data.
[0055]
The address counter 28 updates the address each time the output signal of the gate circuit 61 changes, and designates the address of the data storage destination in the memory 27.
The memory 27 records m + n-bit data from the latch circuit 23 at an address specified by the address counter 28 in synchronization with the output signal of the gate circuit 61.
[0056]
The interrupt signal line 29 to the CPU 9 is a signal line used for interrupting the signal from the sensor 21 to the CPU 9 when the signal from the sensor 21 changes. In addition, whether or not the CPU 9 accepts this interrupt can be set in advance.
[0057]
With such a configuration of the data recording device 14 ′, a counter value indicating the time when the signal from the sensor 21 changes, that is, the moment when the change in the signal from the sensor 21 occurs, and the signal from the sensor 21 at that time Since only the data is recorded in the memory 27, the amount of data recorded in the memory 27 can be reduced and the memory capacity can be saved as compared with the configuration of the data recording device 14 shown in FIG. it can.
[0058]
Further, as described above, the CPU 9 reads the data recorded in the memory 27 at an arbitrary timing when the load on the CPU 9 decreases, for example, after the end of the light beam scanning, and performs a visualization process on the read data. The visualized data is displayed on the display device 11.
[0059]
The operation in the case of simultaneously recording signals from the external device together with the acquisition of the sample image using the data recording device 14 ′ is the same as the operation described with reference to FIGS. 4 and 5, for example. Is done. However, in this case, the latch circuit 23 latches only when the signal from the sensor 21 changes.
[0060]
As described above, by using the data recording device 14 ′ having the configuration shown in FIG. 6, the signal from the sensor 21 and the counter value indicating the time when the signal is generated can be recorded in the memory 27. However, it is not necessary to monitor the signals from the sensor 21 and record these signals.
[0061]
Therefore, even if the control of the scanning laser microscope such as scanning of the light beam or the processing of high load such as image processing is executed, there is a delay between the generation of the signal from the sensor 21 and the recording of the signal. Will not occur, and the signal from the sensor 21 can be recorded accurately.
[0062]
Further, since the latch circuit 23 latches the signal (n-bit data) from the sensor 21 only when the signal from the sensor 21 changes, the memory capacity of the memory 27 can be saved.
Further, since the signal from the sensor 21 is recorded together with the counter value from the counter circuit 24 that operates in synchronization with the sampling clock, the point on the sample surface when the signal from the sensor 21 is generated during scanning, at that time The state of the signal from the sensor 21 or the time from the start of scanning to the generation of the signal from the sensor 21 can be easily obtained.
[0063]
FIG. 7 is a diagram showing a third configuration example of the data recording device 14.
In this figure, the data recording device 14 is shown as 14 ', and the detector 15 is shown as 15'. However, in the configuration shown in the figure, the memory 27 of the data recording device 14 shown in FIG. 2 is omitted, and the output data of the latch circuit 23 is directly input to the frame memory 10.
[0064]
In the figure, n sensors 21 provided in a detector 15 ′ connected to a data recording device 14 ′ are connected to a latch circuit 23 via n signal lines 22.
The counter circuit 24 is connected to the latch circuit 23 via m signal lines 25, and the latch circuit 23 is connected to the frame memory 10 and the CPU 9 via m + n signal lines 26.
[0065]
The address counter 28 is connected to the latch circuit 23 and further connected to the frame memory 10.
The photoelectric conversion unit 6 is connected to an A / D converter 7, and the AD converter 7 is connected to a frame memory 10.
[0066]
The counter circuit 24, the latch circuit 23, the frame memory 10, and the address counter 28 operate in synchronization with a sampling clock used when converting the electrical signal converted by the photoelectric conversion unit 6 into image data that is a digital signal.
The latch circuit 23 latches m + n-bit data from the sensor 21 and the counter circuit 24 in synchronization with the sampling clock, and records the latched data in the frame memory 10.
[0067]
Here, if the resolution of the A / D converter 7 is X bits and the data length of the frame memory 10 is Y bits, Y = (m + n) + X.
The address counter 28 counts the address of the frame memory 10 in synchronization with the sampling clock, and designates a data storage destination in the frame memory 10.
[0068]
The frame memory 10 records m + n-bit data from the latch circuit 23 and X-bit image data from the A / D converter 7 at an address specified by the address counter 28 in synchronization with the sampling clock.
According to such a configuration, the frame memory 10 for recording the image data acquired via the photoelectric conversion unit 6 is used as a memory for recording the signal from the sensor 21 and the counter value indicating the generation time of the signal. Therefore, it is not necessary to provide the memory 27 shown in FIGS. 2 and 6, and the apparatus configuration can be simplified.
[0069]
Further, with respect to the operation in the case of simultaneously recording signals from the external device together with the acquisition of the sample image by using the data recording device 14 ′ having the configuration shown in FIG. 7, for example, using FIG. 4 and FIG. The operation is performed in the same manner as described above.
As described above, according to the configuration shown in FIG. 7, the data recording device 14 'is provided, and the signal from the sensor 21 is accurately recorded by latching the signal from the sensor 21 and the counter value in synchronization with the sampling clock. be able to.
[0070]
The CPU 9 that controls the scanning laser microscope by recording the signal from the sensor 21 and the counter value indicating the time when the signal is generated in the frame memory 10 monitors the signal from the sensor 21. There is no need to record the signal.
[0071]
Therefore, even if the control of the scanning laser microscope such as scanning of the light beam or the processing of high load such as image processing is executed, there is a delay between the generation of the signal from the sensor 21 and the recording of the signal. Will not occur, and the signal from the sensor 21 can be recorded accurately.
[0072]
The scanning laser microscope and the external signal recording method of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the scanning laser microscope, the CPU is in a high load state due to processing such as specimen image acquisition and scanning laser microscope control such as light beam scanning. However, since an external signal from an external device such as a sensor can be recorded in real time, a delay between the generation of the external signal and the recording of the external signal can be eliminated. In addition, the point on the sample when the signal from the external device is generated, or the time from the start of scanning to the generation of the signal from the external device can be easily obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration example of a scanning laser microscope according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a data recording apparatus.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of data reading processing from a data recording apparatus.
FIG. 4 is a configuration example of a scanning laser microscope including an electrical stimulation device.
FIG. 5 is a diagram showing a time chart of image data, a trigger signal, a signal from a sensor, and a counter value acquired in synchronization with a sampling clock.
FIG. 6 is a diagram illustrating a second configuration example of the data recording apparatus.
FIG. 7 is a diagram showing a third configuration example of the data recording apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 Confocal scanner
3 Objective lens
4 stages
5 photodetectors
6 Photoelectric converter
7 A / D converter
8 PC
9 CPU
10 frame memory
11 Display device
12 Control program
13 Recording media
14, 14 'data recording device
15,15 'detector
21 n sensors
22 n signal lines
23 Latch circuit
24 Counter circuit
25 m signal lines
26 m + n signal lines
27 memory
28 Address counter
41 Electrical stimulator
61 Gate circuit

Claims (13)

走査型レーザ顕微鏡であって、
光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、
前記試料からの光を検出する光検出部と、
該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、
前記画像データを表示する表示部と、
外部信号を出力する外部装置と、
該外部装置に接続されていて、前記外部信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、
を備え、
前記データ記録部は、前記CPUとは独立して前記記録動作を行い、
前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、
ことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
A scanning laser microscope,
A scanner unit for scanning a light beam two-dimensionally on the sample;
A light detection unit for detecting light from the sample;
An A / D converter that converts an output signal from the light detector into a digital signal;
A CPU for controlling the scanner unit and generating image data of the sample from a digital signal output from the A / D conversion unit;
A display unit for displaying the image data;
An external device that outputs an external signal;
A data recording unit that is connected to the external device and records the time when the external signal is output;
With
The data recording unit performs the recording operation independently of the CPU;
The data recorded in the data recording unit is read by the CPU after scanning of the light beam is completed .
A scanning laser microscope.
前記外部装置は前記試料に対して刺激を与える標本刺激装置であり、該標本刺激装置が出力する前記外部信号は刺激を与えたことを通知するためのトリガー信号を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
The external device is a sample stimulating device that gives a stimulus to the sample, and the external signal output from the sample stimulating device includes a trigger signal for notifying that a stimulus has been given,
The scanning laser microscope according to claim 1.
前記標本刺激装置は、電気刺激装置を含む、
ことを特徴とする請求項記載の走査型レーザ顕微鏡。
The specimen stimulator includes an electrical stimulator,
The scanning laser microscope according to claim 2 .
前記標本刺激装置は、薬品投入装置を含む、
ことを特徴とする請求項記載の走査型レーザ顕微鏡。
The sample stimulating device includes a medicine input device,
The scanning laser microscope according to claim 2 .
前記外部装置は前記試料の状態を検出する検出器であり、該検出器が出力する外部信号は、前記試料の状態の検出信号を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
The external device is a detector that detects the state of the sample, and the external signal output by the detector includes a detection signal of the state of the sample.
The scanning laser microscope according to claim 1.
前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記外部信号及び該外部信号が発生した時刻を記録する、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
The data recording unit records the external signal and a time when the external signal is generated in synchronization with a sampling clock in the A / D conversion unit;
The scanning laser microscope according to claim 1.
前記表示部は、前記CPUによって読み出されたデータを表示する
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
The display section displays the data read by the CPU,
The scanning laser microscope according to claim 1.
前記CPUによって読み出されたデータを表示する第2の表示部、
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
A second display unit for displaying data read by the CPU;
The scanning laser microscope according to claim 1, further comprising:
走査型レーザ顕微鏡であって、
光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、
前記試料からの光を検出する光検出部と、
該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、
前記画像データを表示する表示部と、
前記試料に対して刺激を与え、また該刺激を与えたことを通知するためのトリガー信号を出力する標本刺激装置と、
該標本刺激装置に接続されていて、前記光ビームの走査中において前記トリガー信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、
を備え、
前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、
ことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
A scanning laser microscope,
A scanner unit for scanning a light beam two-dimensionally on the sample;
A light detection unit for detecting light from the sample;
An A / D converter that converts an output signal from the light detector into a digital signal;
A CPU for controlling the scanner unit and generating image data of the sample from a digital signal output from the A / D conversion unit;
A display unit for displaying the image data;
A sample stimulator for providing a stimulus to the sample and outputting a trigger signal for notifying that the stimulus has been applied;
A data recording unit which is connected to the sample stimulating device and records the time when the trigger signal is output during scanning of the light beam;
With
The data recorded in the data recording unit is read by the CPU after scanning of the light beam is completed.
A scanning laser microscope.
前記CPUは、前記データ記録部に記録されたデータを読み込んで視覚化処理を行い、表示部に表示する、
ことを特徴とする請求項記載の走査型レーザ顕微鏡。
The CPU reads the data recorded in the data recording unit, performs a visualization process, and displays the data on the display unit.
The scanning laser microscope according to claim 9 .
前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記トリガー信号をラッチするラッチ部を有する、
ことを特徴とする請求項10記載の走査型レーザ顕微鏡。
The data recording unit includes a latch unit that latches the trigger signal in synchronization with a sampling clock in the A / D conversion unit.
The scanning laser microscope according to claim 10 .
前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記トリガー信号を記録するメモリ部を有する、
ことを特徴とする請求項10記載の走査型レーザ顕微鏡。
The data recording unit includes a memory unit that records the trigger signal in synchronization with a sampling clock in the A / D conversion unit,
The scanning laser microscope according to claim 10 .
少なくとも光ビームを試料上で二次元走査するための制御処理又は試料からの光を光電変換して得られる電気信号から画像データを生成する処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻を、前記CPUとは独立して動作するデータ記録部に記録し、
前記CPUが低負荷状態であるときに、前記データ記録部に記録された、前記外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が、前記CPUにより前記データ記録部から読み出される、
ことを特徴とする外部信号の記録方法。
When the CPU that performs at least control processing for two-dimensional scanning of the light beam on the sample or processing for generating image data from an electrical signal obtained by photoelectric conversion of light from the sample is in a high load state, the external device Recording the external signal output from and the time when the external signal is input to the data recording unit operating independently of the CPU,
When the CPU is in a low load state, the external signal output from the external device and the time when the external signal is recorded, recorded in the data recording unit, are recorded from the data recording unit by the CPU. Read out,
A method of recording an external signal.
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