JP4914568B2 - Photodetector - Google Patents
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Description
本発明は、例えばレーザ走査型顕微鏡に適用され、微少光量の測定を行なう高感度な受光装置に関するものである。 The present invention relates to a high-sensitivity light receiving device that is applied to, for example, a laser scanning microscope and performs measurement of a minute amount of light.
従来、レーザ光源からのレーザ光を対物レンズにより標本上に集光させ、その集光点をスキャナを用いて光学的に2次元走査し、標本からの検出光(特に蛍光)を対物レンズを通して検出手段で検出し2次元の情報を得るようにしたレーザ走査型顕微鏡が知られている。 Conventionally, laser light from a laser light source is focused on a specimen by an objective lens, and the focal point is optically two-dimensionally scanned using a scanner, and detection light (particularly fluorescence) from the specimen is detected through the objective lens. 2. Description of the Related Art A laser scanning microscope that is detected by means and obtains two-dimensional information is known.
このようなレーザ走査型顕微鏡では、標本からの検出光を電気信号として検出する検出手段として、フォトダイオードや光電子増倍管などの光電変換手段と、この光電変換手段より出力される電気信号を光測定信号に変換するための光電信号処理回路が用いられている。そして、この光電信号処理回路には、光電変換器から出力される電気信号のノイズ成分を減少させるために特許文献1に開示されるような積分回路を有する受光装置が用いられている。
In such a laser scanning microscope, as detection means for detecting detection light from a specimen as an electric signal, photoelectric conversion means such as a photodiode or a photomultiplier tube, and an electric signal output from the photoelectric conversion means are used as light. A photoelectric signal processing circuit for converting into a measurement signal is used. In this photoelectric signal processing circuit, a light receiving device having an integration circuit as disclosed in
図8は、許文献1に開示される積分回路の概略構成を示すもので、電気的な画像入力信号Viが入力される入力端子t1に抵抗Rを介してオペアンプ301の反転入力端子301aが接続され、このオペアンプ301の反転入力端子301aと出力端子301cとの間にコンデンサ310と充放電スイッチ320の並列回路が接続され、さらにオペアンプ301の非反転入力端子301bが接地され、出力端子t2より画像出力信号Voが出力されるように構成されている。そして、画像入力信号Viが抵抗Rを通して画像電流信号I(=Vi/R)に変換され、オペアンプ301の反転入力端子301aに入力されると、ここでの反転入力端子301aの入力抵抗が高いため、画像電流信号Iは、コンデンサ310に流れ込んで充電される。コンデンサ310の充電および放電は、コンデンサ310の両端を開閉する充放電スイッチ320に対し、充放電スイッチ320を駆動するリセット信号を与えることにより制御される。
FIG. 8 shows a schematic configuration of the integrating circuit disclosed in Permitted
これにより、画像電流信号Iは、コンデンサ310の充電期間中にノイズ成分が平均化され減少されて画像出力信号Voに変換され、オペアンプ1の出力端子t2から出力される。また、次の画像電流信号Iをコンデンサ310に充電するには、この充電の前に、所定の時間だけ充放電スイッチ320を閉状態に制御し、コンデンサ310の蓄積電荷を放電するようにしている。このようにして所定のサンプリング周期で積分回路のコンデンサ310の充放電を繰り返すことにより、画像電流信号Iに応じた画像を生成するようにしている。
ところが、このように構成される積分回路では、例えば、図9の等価回路に示すように、コンデンサ310の両端を開閉する充放電スイッチ320に接点抵抗320rが存在するような場合、コンデンサ310の蓄積電荷を放電すると、コンデンサ310が零ボルトまで放電する時間が無限大となってしまい、積分開始電圧が零レベルに戻らないという問題を生じる。
However, in the integration circuit configured as described above, for example, as shown in the equivalent circuit of FIG. 9, when the
この結果、例えば零レベルより下の負レベルの積分開始電圧から積分を行うとき、画像電流信号Iの積分結果が零レベルに到達しなければ、画像電流信号Iを画像化できないこととなり、画像信号の画像化が困難となることがある。 As a result, for example, when integration is performed from a negative level integration start voltage lower than zero level, the image current signal I cannot be imaged unless the integration result of the image current signal I reaches zero level. Imaging may be difficult.
このため1データの測定期間のうち数%〜数10%もの時間を放電動作に割当てる必要が生じ、画像生成までに時間がかかってしまう。また、コンデンサ310の放電特性が放電開始時のコンデンサ電圧に依存し、且つ、所定の時間で放電を停止して次の画像信号の積分を開始することから、放電開始時のコンデンサ電圧(残留電荷量)に依存して画像信号の積分開始電圧が変動するという問題がある。この積分開始電圧の変動は、画像にばらつきを生じさせるばかりか、画像の再現性を低下させている。
For this reason, it is necessary to allocate several% to several tens of% of the measurement period of one data to the discharge operation, and it takes time until image generation. In addition, since the discharge characteristics of the
一方、受光装置は、共振型スキャナを用いいて試料を高速走査するレーザ走査型顕微鏡に適用されている。ところが、このようなレーザ走査型顕微鏡では、図10(a)に示すような正弦波運動による走査位置の軌跡Sに対して試料面を等間隔に同図S1、S2、〜S5のタイミングでデータのサンプリングを行うようにしているが、このときサンプリング周期は一定でなくなり、このため、このようなサンプリング周期を得るには、同図(b)に示すようにサンプリング周波数を可変する必要がある。しかし、上述した積分回路では、コンデンサ310での画像電流信号Iを積分する時間を一定としているため、サンプリング周波数を可変とすると、コンデンサ310の充放電時間が同一画面上で異なる部分が生じ、充放電時間が不十分な部分では、他の部分と明るさの異なるグラデーションが生じてしまうという問題がある。
On the other hand, the light receiving device is applied to a laser scanning microscope that scans a sample at high speed using a resonance scanner. However, in such a laser scanning microscope, the sample surface is equally spaced with respect to the trajectory S of the scanning position by the sinusoidal motion as shown in FIG. 10A, and the data is obtained at the timings S1, S2, and S5. However, at this time, the sampling period is not constant. Therefore, in order to obtain such a sampling period, it is necessary to vary the sampling frequency as shown in FIG. However, in the integration circuit described above, since the time for integrating the image current signal I in the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、精度の高い積分動作を実現できる積分回路を有する受光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a light receiving device having an integration circuit capable of realizing an integration operation with high accuracy.
請求項1記載の発明は、レーザ走査型顕微鏡に用いられる受光装置であって、入力光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段より出力される電気信号に応じた電荷を蓄積する容量素子、該容量素子の電荷の蓄積と放電を制御する開閉手段および前記容量素子の充電電圧を検出する検出部をそれぞれ有する第1および第2の検出手段と、
周波数可変のサンプリングクロック発生手段と、前記光電変換手段に接続される前記第1および第2の検出手段を所定のサンプリングクロックの周期で切換える切換え手段と、を具備し、前記サンプリングクロックの一周期分を複数に区分した各期間に、一方の検出手段の前記開閉手段を操作して前記容量素子に前記電気信号に応じた電荷を蓄積させると同時に、他方の検出手段の前記開閉手段を操作して前記容量素子の電荷を放電させる動作を、前記期間毎に前記切換え手段を切換えながら前記第1と第2の検出手段で交互に実行させることを特徴としている。
The invention according to
A sampling clock generating means with variable frequency; and a switching means for switching the first and second detection means connected to the photoelectric conversion means at a cycle of a predetermined sampling clock, and for one cycle of the sampling clock. In each period divided into a plurality of times, the opening / closing means of one detecting means is operated to accumulate charges corresponding to the electric signal in the capacitive element, and at the same time, the opening / closing means of the other detecting means is operated. The operation of discharging the charge of the capacitive element is performed alternately by the first and second detection means while switching the switching means for each period .
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、さらに前記第1および第2の検出手段の出力を加算する加算手段を有することを特徴としている。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, there is further provided an addition means for adding the outputs of the first and second detection means.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、さらに前記第1および第2の検出手段の出力のうち、今回のサンプリングにより一方の検出手段の容量素子に蓄積された電荷に応じた出力を取得し、該出力から前回のサンプリングにより他方の検出手段の容量素子の放電時に残留する電荷に応じた出力を減算する演算手段を有することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second detection means output corresponding to the charge accumulated in the capacitive element of one detection means by the current sampling. The present invention is characterized in that it has an arithmetic means for acquiring an output and subtracting an output corresponding to the electric charge remaining at the time of discharging of the capacitive element of the other detection means from the output by the previous sampling.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第1および第2の検出手段からの出力信号をそれぞれデジタル信号に変換するA/D変換手段と、このA/D変換手段から出力されるデジタル信号を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、それぞれの検出手段における前記容量素子への電荷の蓄積動作に対応するデジタル出力信号から、当該蓄積動作の直前に行われた放電動作に対応するデジタル出力信号を減算することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the A / D conversion means for converting the output signals from the first and second detection means into digital signals, respectively, and the A / D conversion means An arithmetic means for calculating an output digital signal, and the arithmetic means is performed immediately before the accumulation operation from a digital output signal corresponding to the charge accumulation operation to the capacitive element in each detection means. The digital output signal corresponding to the discharge operation is subtracted .
本発明によれば、精度の高い積分動作を実現できる積分回路を有する受光装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-receiving device which has an integration circuit which can implement | achieve highly accurate integration operation can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態が適用される受光装置の概略構成を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a light receiving device to which the first embodiment of the present invention is applied.
図において、1は不図示の標本からの検出光を検出し光電流に変換するフォトダイオードや光電子増倍管などの光電変換手段で、この光電変換手段1の出力端子には、切換え手段2が接続されている。この切換え手段2は、出力端子2a、2bを有し、光電変換手段1からの光電流を出力端子2aまたは2bに選択的に出力可能にしている。
In the figure,
切換え手段2の出力端子2aには、光電変換手段1の光電流により電荷を蓄積する容量素子3Aと、この容量素子3Aの電荷の蓄積と放電を制御する開閉手段4Aの並列回路の一方端が接続されている。これら容量素子3Aと開閉手段4Aの並列回路の他方端は、接地されている。また、切換え手段2の出力端子2aには、容量素子3Aの充電電圧を検出する検出回路5Aの入力端子に接続されている。
The
切換え手段2の出力端子2bにも、上述したと同様にして容量素子3Bと開閉手段4Bの並列回路が接続されるとともに、検出回路5Bが接続されている。
A parallel circuit of the
そして、検出回路5Aと5Bには、これら検出回路5A、5Bからの出力を加算する加算手段6が接続されている。
An adding means 6 for adding outputs from the
このような構成において、いま、図2に示す期間Aにおいて、サンプリングクロックPLSにより、切換え手段2が出力端子2a側に切換えられると(図面ではONで示している。)、光電変換手段1の光電流により、切換え手段2の出力端子2aを介して容量素子3Aに電荷が蓄積される。そして、一定時間経過後(次のサンプリングクロックPLSが与えられるタイミング)、容量素子3Aに蓄電された電荷の総量が図2(b)に示す充電電圧V1として検出回路5Aで検出される。この直後、容量素子3Aに蓄電された電荷は、開閉手段4Aの閉じ動作により放電される。また、放電後の容量素子3Aの電荷量(電圧)も、検出回路5Aで検出される。
In such a configuration, when the switching means 2 is switched to the
次に、図2に示す期間Bに移行すると、サンプリングクロックPLSにより、切換え手段2が出力端子2b側に切替えられる(図面ではONで示している。)。この状態で、光電変換手段1の光電流により、切換え手段2の出力端子2bを介して他方の容量素子3Bに電荷が蓄積される。そして、一定時間経過後(次のサンプリングクロックPLSが与えられるタイミング)、容量素子3Bに蓄電された電荷の総量が図2(c)に示す充電電圧V2として検出回路5Bで検出される。この直後、容量素子3Bに蓄電された電荷は、開閉手段4Bの閉じ動作により放電される。また、放電後の容量素子3Bの電荷量(電圧)も、検出回路5Bで検出される。
Next, when the period B shown in FIG. 2 is entered, the
以下、同様な動作がサンプリングクロックPLSの切換え毎に交互に繰り返して行われる。そして、検出回路5Aと5Bでのそれぞれの検出信号は、加算手段6に入力して加算される。この場合、加算手段6の出力信号V0は、図2(d)に示すような時間的変化を有するものとなり、この出力信号V0の(a0)〜(e0)点に注目することにより、各容量素子3A、3Bでの放電の際の残留電荷を補償したデータを取得できることになる。つまり、複数の容量素子3A、3Bを有することにより、これら容量素子3A、3Bでの放電動作による測定データのオフセットを補償することができ、精度の高い積分動作を実現することができる。
Thereafter, the same operation is alternately repeated every time the sampling clock PLS is switched. The detection signals from the
図3は、このような受光装置のさらに具体的な構成を示すものである。 FIG. 3 shows a more specific configuration of such a light receiving device.
図において、101は光電変換手段としての光電子増倍管(PMT)で、この光電子増倍管101は、不図示の標本からの検出光を検出し光電流に変換するものである。光電子増倍管101には、トランジスタより構成される第1のスイッチング素子102と第2のスイッチング素子103が接続されている。第1のスイッチング素子102には、サンプリングクロック(以下、PLSと称する)発生源104が接続されている。このPLS発生源104は、図2(a)に示すような所定周期のサンプリングクロックを発生するもので、このサンプリングクロックの信号レベルに応じて第1のスイッチング素子102と第2のスイッチング素子103を交互にオンオフさせるようになっている。
In the figure,
第1のスイッチング素子102には、検出部としてのオペアンプで構成されるバッファアンプ105の反転入力端子が接続されている。このバッファアンプ105は、反転入力端子と出力端子との間に容量素子としてのコンデンサ106と開閉手段としての充放電スイッチ107の並列回路が接続され、さらに非反転入力端子が接地され、出力端子に出力信号V1が出力されるようになっている。この場合、これらバッファアンプ105、コンデンサ106、充放電スイッチ107により第1の検出手段を構成している。
The
また、第2のスイッチング素子103には、検出部としてのオペアンプで構成されるバッファアンプ108の反転入力端子が接続されている。このバッファアンプ108は、反転入力端子と出力端子との間に容量素子としてのコンデンサ109と開閉手段としての充放電スイッチ110の並列回路が接続され、さらに非反転入力端子が接地され、出力端子に出力信号V2が出力されるようになっている。この場合、これらバッファアンプ108、コンデンサ109、充放電スイッチ110により第2の検出手段を構成している。
The
この場合、これら第1および第2の検出手段を構成するバッファアンプ105と108、コンデンサ106と109、スイッチ107と110は、それぞれ同じ電気的特性を持つものとする。
In this case, the
バッファアンプ105と108の出力端子には、加算手段としてオペアンプで構成される加算回路111が接続されている。加算回路111は、バッファアンプ105と108からの出力を加算するものである。
The output terminals of the
このような構成において、いま、不図示の標本からの検出光が光電子増倍管101に入射されると、光電子増倍管101より検出光に応じた光電流iが出力される。
In such a configuration, when detection light from a sample (not shown) is incident on the
この状態で、図2(a)に示す期間Aにおいて、サンプリングクロックPLSがHレベルとなって、スイッチング素子102がオンすると、光電子増倍管101の光電流iによりバッファアンプ105側のコンデンサ106に電荷が蓄積される。この場合、スイッチ107は開いており、コンデンサ106に流れてきた電荷は放電されることなく蓄積される。一方、バッファアンプ108側では、スイッチ110が閉じてコンデンサ109を放電状態になっている。
In this state, in the period A shown in FIG. 2A, when the sampling clock PLS becomes H level and the
一定時間経過後(次のサンプリングクロックPLSが与えられるタイミング)、コンデンサ106の両端電圧は、バッファアンプ105により検出され、コンデンサ106に蓄電された電荷の総量が図2(b)に示す充電電圧V1として出力される。また、この直後、スイッチ107が閉じ動作し、コンデンサ106に蓄えられた電荷は放電される。
After a certain time has elapsed (timing at which the next sampling clock PLS is applied), the voltage across the
次に、図2(a)に示す期間Bに移行し、サンプリングクロックPLSがLレベルになると、スイッチング素子102がオフし、これと同時にバッファアンプ105側で、スイッチ107が閉じてコンデンサ106を放電状態とし、電荷を蓄積しないようにする。同時に、スイッチング素子103のオンにより、今度は、光電子増倍管101の光電流iによりバッファアンプ108側のコンデンサ109に電荷が蓄積される。この場合、スイッチ110は開いており、コンデンサ106に流れてきた電荷は放電されることなく蓄積される。
Next, the period B shown in FIG. 2A is entered, and when the sampling clock PLS becomes L level, the switching
そして、一定時間経過後(次のサンプリングクロックPLSが与えられるタイミング)、コンデンサ109の両端電圧は、バッファアンプ108により検出され、コンデンサ109に蓄電された電荷の総量が図2(c)に示す充電電圧V2として出力される。また、この直後、スイッチ110が閉じ動作し、コンデンサ109に蓄えられた電荷は放電される。
Then, after a certain time has elapsed (timing at which the next sampling clock PLS is given), the voltage across the
以下、同様にして、サンプリングクロックPLSに同期させてスイッチ107と109を開閉動作させることで、コンデンサ106と109での充電と放電のプロセスが交互に繰り返して実行される。このときのコンデンサ106と109の両端に発生する電位は、バッファアンプ105、108により検出され、図2(b)(c)のV1、V2の波形として出力される。バッファアンプ105、108の出力は、次段の加算回路111に与えられ、ここで合成され、図2(d)に示すVoの波形の出力信号が生成される。
Thereafter, similarly, the
この状態で、この出力信号V0の(a0)〜(e0)点に注目することにより、各コンデンサ106、109の放電の際に残った電荷を補償した電圧値(出力)を取得することができる。つまり、上述したバッファアンプ105と108、コンデンサ106と109、スイッチ107と110は、それぞれ同じ電気的特性を有するもの使用しているので、光電子増倍管101で検出する光強度に応じた光電流iを一定とした場合、各コンデンサ106、109の放電時に残ってしまった電荷は、図2に示す(a0)点でのV2と、(b0)点でのV1とは等しいと考えることができる。これにより、(a0)点での放電時に残留した電荷量は、V2の信号を使用することで補償することができ、精度の高い測定データを取得することができる。
In this state, by paying attention to the points (a0) to (e0) of the output signal V0, it is possible to obtain a voltage value (output) that compensates for the electric charge remaining when the
また、例えば、第1の検出手段のコンデンサ106が光電子増倍管101の光電流iにより蓄電されている間は、第2の検出手段のコンデンサ109の放電が行なわれ、これらコンデンサ106、109での充電と放電のプロセスが交互に繰り返して実行されるようになっているので、従来の方式のようにコンデンサの放電時間の間は、この間の検出光は、測定データに反映されることがなかったものと比べ、標本からの検出光を無駄することなく有効に用いて、精度よい測定データを取得することができる。
Further, for example, while the
なお、上述した実施の形態では、放電時に残る電荷量を補償するようにしたが、バッファアンプの入力特性やコンデンサの電気的特性の温湿度などの環境変化によるドリフトが起こす検出電位のオフセットレベルの変動についても補償するとができる。 In the above-described embodiment, the amount of charge remaining at the time of discharge is compensated, but the offset level of the detection potential that causes drift due to environmental changes such as the temperature and humidity of the input characteristics of the buffer amplifier and the electrical characteristics of the capacitor. Variations can be compensated.
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は、本発明の第2の実施の形態が適用される受光装置の概略構成を示すもので、図1と同一部分には同符号を付している。 FIG. 4 shows a schematic configuration of a light receiving device to which the second embodiment of the present invention is applied, and the same parts as those in FIG.
この場合、検出回路5A、5Bには、それぞれA/D変換器7A、7Bが接続されている。これらA/D変換器7A、7Bは、検出回路5A、5Bからの出力信号をデジタル信号を変換するものである。これらA/D変換器7A、7Bには、演算回路8が接続されている。この演算回路8は、検出回路5A、5Bからの出力信号の前回サンプリングされた信号と今回サンプリングされた信号との減算処理を行なうもので、この結果を用いて容量素子3A、3Bの放電の際に蓄積電荷を補償するようにしている。
In this case, A /
図5は、このような第2の実施の形態の受光装置のさらに具体的な構成を示すもので、図3と同一部分には同符号を付している。 FIG. 5 shows a more specific configuration of the light receiving device of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG.
この場合、バッファアンプ105の出力端子には、A/D変換器112が接続され、同様にバッファアンプ108の出力端子には、A/D変換器113が接続されている。これらA/D変換器112、113は、バッファアンプ105、108からの出力信号をデジタル信号に変換するものである。
In this case, an A /
A/D変換器112、113の出力端子には、演算回路114が接続されている。この演算回路114は、バッファアンプ105、108からの出力のうち、今回のサンプリング(例えばB期間)より得られた出力のデジタル信号から前回のサンプリング(例えばA期間)より得られた出力のデジタル信号を減算したものを真の測定値として出力するものである。
An
この場合も、不図示の標本からの検出光が光電子増倍管101に入射されると、光電子増倍管101より検出光に応じた光電流iが出力される。この状態で、サンプリングクロックPLSに同期させてスイッチ107と109を開閉動作させることで、コンデンサ106と109での充電と放電のプロセスが交互に繰り返して実行される。このときのコンデンサ106、109のそれぞれの両端に発生する電位は、バッファアンプ105、108により検出され、図2(a0)〜(e0)に示すタイミングで、V1、V2の波形として出力される。
Also in this case, when detection light from a sample (not shown) enters the
これらバッファアンプ105、108の出力は、A/D変換器112、113に与えられ、デジタル信号に変換された後、演算回路114に入力される。この場合、図2に示す(a0)点でのV1は、コンデンサ106に蓄積された光電流iの総量であり、この時点のV2は、コンデンサ109の放電完了時に残留した電荷の量を示している。また、次の(b0)点でのV2は、コンデンサ109に蓄積された光電流iの総量であり、この時点のV1は、コンデンサ106の放電完了時に残留した電荷の量を示している。
The outputs of these
ここで、(b0)点での真の検出光のデータ(測定値)は、(a0)点で残留した電荷量を基準として、ここから蓄積された光電流iの総量に相当する電荷量となる。これにより、演算回路114は、現在のサンプリング(例えばB期間)より得られたデジタル信号から前回のサンプリング(例えばA期間)より得られたデジタル信号を減算することで、真の測定値を出力することになる。このような演算処理は、バッファアンプ105、108の出力V1、V2に対し交互に行なうことで、各サンプリングごとの真の測定値を出力することができる。
Here, the data (measured value) of the true detection light at the point (b0) is based on the charge amount remaining at the point (a0), and the charge amount corresponding to the total amount of the photocurrent i accumulated therefrom. Become. Thereby, the
このようにすれば、例えば、サンプリング周波数が可変となるような条件で、コンデンサ106と109の放電完了時に残留する電荷の量が同じになるという前提が崩れてしまうような場合も、放電完了時に残留電荷の量を用いることにより放電条件の変化に対しても十分に補償を行なうことができる。勿論、この第2の実施の形態に、さらに第1の実施の形態で述べた内容をそのまま適用すれば、第1の実施の形態で述べた効果を得ることもできる。
In this way, for example, when the assumption that the amount of electric charge remaining at the completion of the discharge of the
(変形例)
例えば、上述した実施の形態では、バッファアンプ105(108)の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサ106(109)と充放電スイッチ107(110)の並列回路を接続した一般的な積分回路で説明をしたが、例えば、図6に示すようにバッファアンプ105a(108a)の非反転入力端子にコンデンサ106a(109a)と充放電スイッチ107a(110a)の並列回路の一端を接続し、この並列回路の他端を接地するような構成としてもよい。また、第1のスイッチング素子102は、ON/OFF動作をするときに電荷の飛びつき(チャージインジェクション)が発生することがあるため、図3と同一部分には同符号を付した図7に示すように第1及び第2のスイッチング素子102、103に直列にトランジスタで構成したチャージインジェクション防止回路200を接続するようにもできる。さらに、バッファアンプ105(108)を含む検出回路で、ばらつきが発生するような場合は、これらの感度補正を行うためのゲイン補正トリマを加算回路111の前段に配置するようにしてもよい。さらに、上述では、光電変換素子の代表例として光電子増倍管(PMT)を用いたものを説明をしたが、これの他にフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードあるいはCMOSセンサなどを使用することもできる。さらに、スイッチング素子102(103)には、トランジスタで構成されたものを使用したが、パッケージングされたアナログSWICを用いてもよい。充放電用のスイッチ107(110)についても同様である。また、上述した第1および第2の実施の形態は、受光装置についてのみ述べているが、このような受光装置は、レーザ走査型顕微鏡において標本からの検出光を受光するための受光装置に適用できることは勿論である。
(Modification)
For example, in the above-described embodiment, a general integration circuit in which a parallel circuit of the capacitor 106 (109) and the charge / discharge switch 107 (110) is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the buffer amplifier 105 (108). However, as shown in FIG. 6, for example, one end of a parallel circuit of a capacitor 106a (109a) and a charge / discharge switch 107a (110a) is connected to the non-inverting input terminal of the
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
1…光電変換手段、2…切換え手段
2a.2b…出力端子、3A、3B…容量素子
4A、4B…開閉手段、5A.5B…検出回路
6…加算手段、7A、7B…A/D変換器
8…演算回路、101…光電子増倍管
102…第1のスイッチング素子、103…第2のスイッチング素子
104…PLS発生源、105.108…バッファアンプ
106…コンデンサ、107…充放電スイッチ
105a、108a…バッファアンプ
106a…コンデンサ、107a…充放電スイッチ
109…コンデンサ、110…充放電スイッチ
111…加算回路、112、113…A/D変換器
114…演算回路、200…チャージインジェクション防止回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
入力光を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段より出力される電気信号に応じた電荷を蓄積する容量素子、該容量素子の電荷の蓄積と放電を制御する開閉手段および前記容量素子の充電電圧を検出する検出部をそれぞれ有する第1および第2の検出手段と、
周波数可変のサンプリングクロック発生手段と、
前記光電変換手段に接続される前記第1および第2の検出手段を所定のサンプリングクロックの周期で切換える切換え手段と、を具備し、
前記サンプリングクロックの一周期分を複数に区分した各期間に、一方の検出手段の前記開閉手段を操作して前記容量素子に前記電気信号に応じた電荷を蓄積させると同時に、他方の検出手段の前記開閉手段を操作して前記容量素子の電荷を放電させる動作を、前記期間毎に前記切換え手段を切換えながら前記第1と第2の検出手段で交互に実行させることを特徴とする受光装置。 A light receiving device used in a laser scanning microscope,
Photoelectric conversion means for converting input light into an electrical signal;
A capacitive element for accumulating charges according to an electrical signal output from the photoelectric conversion means; an opening / closing means for controlling charge accumulation and discharge of the capacitive elements; and a detector for detecting a charging voltage of the capacitive element. First and second detection means;
A variable frequency sampling clock generating means;
Switching means for switching the first and second detection means connected to the photoelectric conversion means at a cycle of a predetermined sampling clock ;
During each period in which one cycle of the sampling clock is divided into a plurality of times, the opening / closing means of one detection means is operated to accumulate charges corresponding to the electric signal in the capacitive element, and at the same time, the other detection means An operation of operating the opening / closing means to discharge the charge of the capacitive element is alternately performed by the first and second detection means while switching the switching means for each period .
前記演算手段は、それぞれの検出手段における前記容量素子への電荷の蓄積動作に対応するデジタル出力信号から、当該蓄積動作の直前に行われた放電動作に対応するデジタル出力信号を減算することを特徴とする請求項1記載の受光装置。 A / D conversion means for converting the output signals from the first and second detection means into digital signals, respectively, and arithmetic means for calculating the digital signals output from the A / D conversion means,
The arithmetic means subtracts a digital output signal corresponding to a discharge operation performed immediately before the accumulation operation from a digital output signal corresponding to an accumulation operation of electric charge in the capacitive element in each detection means. The light receiving device according to claim 1.
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