JP2013224991A - Laser scanning type microscope and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ走査型顕微鏡および制御方法に関し、特に、画像取得時間の増加を抑制しつつ高解像度化することができるようにしたレーザ走査型顕微鏡および制御方法に関する。 The present invention relates to a laser scanning microscope and a control method, and more particularly to a laser scanning microscope and a control method capable of increasing the resolution while suppressing an increase in image acquisition time.
従来、レーザ走査型顕微鏡は、試料に照射されるレーザ光を走査し、試料から発せられた反射光または蛍光を光検出器に導入して、検出された光の強度とレーザ光の走査位置とを関連付けることで、レーザ光の走査範囲内の画像を取得し、試料の観察を行う。 Conventionally, a laser scanning microscope scans laser light applied to a sample, introduces reflected light or fluorescence emitted from the sample into a photodetector, and detects the intensity of the detected light and the scanning position of the laser light. By associating with each other, an image within the scanning range of the laser beam is acquired and the sample is observed.
例えば、特許文献1には、レーザ光の走査条件の変更に伴う誤差を抑制することができるレーザ走査型顕微鏡が開示されている。
For example,
このようなレーザ走査型顕微鏡において、画像の解像度(分解能)を向上させると、画像の画素数が増加するため、AD(Analog Digital)コンバータによって同一のAD変換時間で画像を取得した場合には、1画像を取得するために必要な時間が大幅に延長されることになる。例えば、縦×横の画素数が512×515の解像度から、縦×横の画素数が4096×4096の解像度に変更すると、1画素を取得するためのAD変換時間が同一であれば、画素数が64倍になることより、1画像を取得するための画像取得時間も64倍になる。このため、AD変換時間を可能な限り短縮して、1画像を取得するための画像取得時間を短縮することが試みられている。 In such a laser scanning microscope, if the resolution (resolution) of the image is improved, the number of pixels of the image increases, so when an image is acquired with the same AD conversion time by an AD (Analog Digital) converter, The time required to acquire one image is greatly extended. For example, if the vertical x horizontal pixel count is changed to 512 x 515 resolution and the vertical x horizontal pixel count is changed to 4096 x 4096 resolution, the number of pixels is the same if the AD conversion time for acquiring one pixel is the same. Increases 64 times, the image acquisition time for acquiring one image also increases 64 times. For this reason, attempts have been made to shorten the image acquisition time for acquiring one image by reducing the AD conversion time as much as possible.
しかしながら、画像取得に用いるADコンバータの変換時間を短くするのには限界があることより、高解像度の画像を取得する際の画像取得時間の増加を抑制することは困難であった。また、高速な処理を行うことができるADコンバータは、コストアップの原因となるため、高速なADコンバータを使用することなく高解像度化することが求められている。 However, since there is a limit to shortening the conversion time of the AD converter used for image acquisition, it is difficult to suppress an increase in image acquisition time when acquiring a high-resolution image. Further, since an AD converter capable of performing high-speed processing causes a cost increase, it is required to increase the resolution without using a high-speed AD converter.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画像取得時間の増加を抑制しつつ高解像度化することができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to increase the resolution while suppressing an increase in image acquisition time.
本発明のレーザ走査型顕微鏡は、試料から検出された光を、その光の強度に応じた電気的な信号に変換して出力する変換部と、前記変換部から出力される前記信号を、所定の積分時間で積分する複数の第1の積分部と、複数の前記第1の積分部が、前記積分時間の1/n(n=正の整数)の間隔で遅れたタイミングで前記信号の積分を開始するようにタイミングを制御する制御部とを備える。 The laser scanning microscope of the present invention includes a conversion unit that converts light detected from a sample into an electrical signal corresponding to the intensity of the light, and outputs the signal output from the conversion unit. Integration of the signal at a timing delayed by an interval of 1 / n (n = positive integer) of the integration time. And a control unit for controlling the timing so as to start.
本発明の制御方法は、試料から検出された光を、その光の強度に応じた電気的な信号に変換して出力する変換部と、前記変換部から出力される前記信号を、所定の積分時間で積分する複数の第1の積分部とを備えるレーザ走査型顕微鏡の制御方法であって、複数の前記第1の積分部が、前記積分時間の1/n(n=正の整数)の間隔で遅れたタイミングで前記信号の積分を開始するようにタイミングを制御するステップを含む。 The control method of the present invention includes a conversion unit that converts light detected from a sample into an electrical signal corresponding to the intensity of the light and outputs the signal, and outputs the signal output from the conversion unit to a predetermined integration. A method of controlling a laser scanning microscope comprising a plurality of first integration units that integrate over time, wherein the plurality of first integration units is 1 / n (n = a positive integer) of the integration time. Controlling the timing so as to start integration of the signal at a timing delayed by the interval.
本発明のレーザ走査型顕微鏡および制御方法においては、複数の第1の積分部が、積分時間の1/nの間隔で遅れたタイミングで、試料から検出された光の強度に応じた電気的な信号の積分を開始するようにタイミングが制御される。 In the laser scanning microscope and the control method of the present invention, the plurality of first integrators are electrically controlled according to the intensity of light detected from the sample at a timing delayed by 1 / n of the integration time. Timing is controlled to start signal integration.
本発明のレーザ走査型顕微鏡および制御方法によれば、画像取得時間の増加を抑制しつつ高解像度化することができる。 According to the laser scanning microscope and the control method of the present invention, high resolution can be achieved while suppressing an increase in image acquisition time.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用したレーザ走査型顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of a laser scanning microscope to which the present invention is applied.
図1のレーザ走査型顕微鏡11では、ステージ12に載置された試料13が観察される。光源14から出力されるレーザ光は、集光レンズ15により平行光とされ、光透過率可変手段16に入射する。光透過率可変手段16は、例えば、AOTF(Acousto Optic Tunable Filter)や、AOM(Acousto Optic Modulator)などにより構成され、レーザ光の強度を調整する。
In the
光透過率可変手段16を通過したレーザ光は、ダイクロイックミラー17を介して、X走査ミラー18およびY走査ミラー19を備えて構成されるガルバノスキャナにより、試料13に向かって反射され、集光レンズ20により一旦結像された後、対物レンズ21により試料13に集光される。そして、X軸走査手段22およびY軸走査手段23が、制御装置29の制御に従って、X走査ミラー18およびY走査ミラー19を駆動することによりレーザ光が偏向され、試料13上に形成されるスポットが二次元的に走査される。また、駆動機構24が、ステージ12をX−Y方向(試料13に照射されるレーザ光の光軸をZ方向として、Z方向に直交する方向)に駆動することによって、試料13の任意の範囲に、レーザ光のスポットを走査させることができる。なお、駆動機構24は、ユーザによる手動で駆動する手動機構や、電気的に制御されて駆動する電動機構などにより構成される。
The laser light that has passed through the light
試料13に含まれている蛍光材料にレーザ光が照射されると、その蛍光材料から蛍光が発せられ、対物レンズ21および集光レンズ20を介してレーザ光の経路を逆に辿り、ダイクロイックミラー17に向かう。ダイクロイックミラー17に入射した蛍光は、レーザ光よりも波長が長いためダイクロイックミラー17で反射し、集光レンズ25により集光されて光検出器26に入射する。光検出器26は、入射した蛍光の強度に応じた信号電流を、サンプリング部27に出力する。
When the fluorescent material included in the
サンプリング部27は、光検出器26から出力される信号電流を変換した信号電圧を、所定のピクセルクロックに従ってサンプリング(ピクセルクロックで決まる所定の積算時間で積算された信号電圧値を選択)し、所定の積算時間で走査される試料13の領域に相当するものを1画素として、光検出器26により検出された蛍光の輝度に応じた画素値を取得する。なお、サンプリング部27の構成については、図2を参照して後述する。
The
画像処理部28は、サンプリング部27から画素値を読み出して画像を構築する画像処理を行い、構築した画像を、図示しない表示装置に出力して表示させたり、図示しない記憶装置に出力して記憶させたりする。
The image processing unit 28 reads out pixel values from the
制御装置29は、レーザ走査型顕微鏡11の各部に対する制御、例えば、レーザ光により試料13上に形成されるスポットを所定の走査範囲および走査速度で走査するように、X軸走査手段22およびY軸走査手段23に対する制御を行う。また、例えば、制御装置29は、図示しない上位の装置から指定された解像度に従って、サンプリング部27に対して、指定された解像度で画素値を取得するように制御を行う。
The
ここで、レーザ走査型顕微鏡11では、サンプリング部27が、n個(n=正の整数)のサンプルホールド回路とn個のADコンバータとを備え、所定の積分時間の1/nの時間差でn段のサンプリングを行うことによって、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも、より高解像度の画像を取得することができる。例えば、サンプリング部27が、4個のサンプルホールド回路と4個のADコンバータとを備え、所定の積分時間の1/4の時間差で4段のサンプリングを行うことによって、レーザ走査型顕微鏡11では、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも4倍の解像度の画像を取得することができる。
Here, in the
図2は、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも4倍の解像度を有する画像を構築するための画素値を取得するサンプリング部27の第1の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 shows a first configuration example of the
図2に示すように、サンプリング部27は、電流電圧変換部31、サンプルホールド回路32−1乃至32−4、ADコンバータ33−1乃至33−4、演算部34、判定部35、画素バッファ部36、およびタイミング生成回路37を備えて構成される。
As shown in FIG. 2, the
電流電圧変換部31には、光検出器26が検出した蛍光の強度に応じた信号電流が供給される。そして、電流電圧変換部31は、信号電流を、その電流値に応じた電圧値の信号電圧に変換して、サンプルホールド回路32−1乃至32−4に供給する。
A signal current corresponding to the intensity of fluorescence detected by the
サンプルホールド回路32−1乃至32−4は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を、所定の積分時間分だけ積分し、その積分したアナログ値を保持する。なお、図3を参照して後述するように、サンプルホールド回路32−1乃至32−4がサンプリングを開始するタイミング、および、サンプルホールド回路32−1乃至32−4がサンプリングを終了するタイミングは、互いに所定の積分時間の1/4の時間差を有するように制御される。
In accordance with the timing signal supplied from the
ADコンバータ33−1乃至33−4は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、サンプルホールド回路32−1乃至32−4に保持されているアナログ値を、それぞれAD変換してサンプリング値S1乃至S4を取得し、演算部34に供給する。サンプリング値S1乃至S4は、サンプルホールド回路32−1乃至32−4がサンプリングを行うタイミングの間隔に従って、互いに所定の積分時間の1/4の間隔を有する所定の積分時間における輝度に応じた値となる。
The AD converters 33-1 to 33-4 AD convert the analog values held in the sample hold circuits 32-1 to 32-4 in accordance with the timing signals supplied from the
演算部34は、ADコンバータ33−1乃至33−4から出力されるサンプリング値S1乃至S4から、所定の積分時間の1/4の時間における輝度に応じた高解像度の輝度値Ts1乃至Ts4を演算する。図3を参照して後述するように、n番目の高解像度の輝度値Tsnは、次の式(1)を演算することにより求めることができる。
The
Tsn≒Sn−(3/4)×Sn+1 ・・・(1) Tsn≈Sn− (3/4) × Sn + 1 (1)
但し、式(1)において、Snは、n番目のサンプリング値であり、Sn+1は、n+1番目のサンプリング値である。 However, in Expression (1), Sn is the nth sampling value, and Sn + 1 is the (n + 1) th sampling value.
判定部35は、演算部34により算出された高解像度の輝度値Tsnが、ノイズ成分が含まれることによる異常値となっているか否かを判定する。そして、判定部35は、高解像度の輝度値Tsnが異常値となっていないと判定した場合、その高解像度の輝度値Tsnを画素バッファ部36に供給して記憶させる。一方、判定部35は、高解像度の輝度値Tsnが異常値となっている判定した場合、演算部34に対して、次の式(2)を演算することにより高解像度の輝度値Tsnを算出し直すように要求し、その高解像度の輝度値Tsnを画素バッファ部36に供給して記憶させる。
The
Tsn≒(1/4)×Sn ・・・(2) Tsn≈ (1/4) × Sn (2)
画素バッファ部36は、判定部35から供給される高解像度の輝度値Tsnを、光検出器26により検出された蛍光の輝度に応じた画素値として記憶し、画像処理部28が画像を構築する際に、画像処理部28に供給する。
The
タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−1乃至32−4およびADコンバータ33−1乃至33−4に対して、それぞれが駆動するタイミングを示すタイミング信号を生成して供給し、それぞれが処理を行うタイミングを制御する。例えば、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−1乃至32−4に対して、積分の開始を指示するタイミング信号SH1_start乃至SH4_start、および、積分の終了を指示するタイミング信号SH1_stop乃至SH4_stopをそれぞれ供給する。また、タイミング生成回路37は、ADコンバータ33−1乃至33−4に対して、それぞれ対応するアナログ値のAD変換を行うことを指示するタイミング信号AD1_start乃至AD4_startをそれぞれ供給する。
The
このように構成されているサンプリング部27により、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも4倍の解像度を有する画像を構築する画素値を取得することができる。
The
次に、図3を参照して、サンプリング部27におけるサンプリングについて説明する。
Next, sampling in the
図3には、レーザ走査型顕微鏡11が画素値を取得する際の基準となるタイミングを示すピクセルクロック信号、および、サンプルホールド回路32−1乃至32−4により取得されるサンプリング値S1乃至S4が示されている。
In FIG. 3, the pixel clock signal indicating the reference timing when the
サンプルホールド回路32−1乃至32−4は、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を所定の積分時間Lだけ積分し、それぞれの積分値を、ADコンバータ33−1乃至33−4がAD変換してサンプリング値S1乃至S4を取得する。その際、サンプルホールド回路32−1乃至32−4どうしで、所定の積分時間Lの1/4の時間差をもってサンプリングの開始と終了が行われる。
The sample hold circuits 32-1 to 32-4 integrate the signal voltage output from the current-
即ち、サンプルホールド回路32−1は、ピクセルクロック信号に従ったタイミングである時刻t0から信号電圧のサンプリングを開始し、所定の積分時間Lが経過したタイミングでサンプリングを終了する。そして、その時点での積分値がADコンバータ33−1によりAD変換されてサンプリング値S1が取得される。また、サンプルホールド回路32−2は、サンプルホールド回路32−1がサンプリングを開始した時刻t0に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過した時刻t1から信号電圧のサンプリングを開始し、所定の積分時間Lが経過したタイミングでサンプリングを終了する。そして、その時点での積分値がADコンバータ33−2によりAD変換されてサンプリング値S2が取得される。 In other words, the sample hold circuit 32-1 starts sampling of the signal voltage from time t0, which is the timing according to the pixel clock signal, and ends sampling when the predetermined integration time L has elapsed. Then, the integrated value at that time is AD-converted by the AD converter 33-1, and the sampling value S1 is acquired. Further, the sample hold circuit 32-2 starts sampling of the signal voltage from time t1 when ¼ of the predetermined integration time L has elapsed with respect to time t0 when the sample hold circuit 32-1 started sampling. Then, the sampling is finished at the timing when the predetermined integration time L has elapsed. Then, the integrated value at that time is AD-converted by the AD converter 33-2, and the sampling value S2 is acquired.
同様に、サンプルホールド回路32−3は、サンプルホールド回路32−1がサンプリングを開始した時刻t0に対して、所定の積分時間Lの2/4の時間が経過した時刻t2から信号電圧のサンプリングを開始し、所定の積分時間Lが経過したタイミングで信号電圧のサンプリングを終了する。そして、その時点での積分値がADコンバータ33−3によりAD変換されてサンプリング値S3が取得される。また、サンプルホールド回路32−4は、サンプルホールド回路32−1がサンプリングを開始した時刻t0に対して、所定の積分時間Lの3/4の時間が経過した時刻t3から信号電圧のサンプリングを開始し、所定の積分時間Lが経過したタイミングで信号電圧のサンプリングを終了する。そして、その時点での積分値がADコンバータ33−4によりAD変換されてサンプリング値S4が取得される。 Similarly, the sample hold circuit 32-3 samples the signal voltage from the time t2 when 2/4 of the predetermined integration time L has elapsed with respect to the time t0 when the sample hold circuit 32-1 started sampling. The sampling of the signal voltage is terminated at the timing when the predetermined integration time L has elapsed. Then, the integrated value at that time is AD-converted by the AD converter 33-3, and the sampling value S3 is acquired. The sample hold circuit 32-4 starts sampling of the signal voltage from time t3 when 3/4 of the predetermined integration time L has elapsed with respect to time t0 when the sample hold circuit 32-1 started sampling. Then, the sampling of the signal voltage is finished at the timing when the predetermined integration time L has elapsed. Then, the integrated value at that time is AD-converted by the AD converter 33-4, and the sampling value S4 is acquired.
ここで、サンプリング値S1を取得するための所定の積分時間Lと、サンプリング値S2を取得するための所定の積分時間Lとは、所定の積分時間Lの3/4の時間だけ、つまり、時刻t1から時刻t4までの時間だけ重複している。従って、この重複していない時間における輝度値Ts1、つまり、時刻t0から時刻t1までの時間における輝度値Ts1は、サンプリング値S1から、時刻t1から時刻t4までの時間で信号電圧を積分した値を減算することで求めることができる。 Here, the predetermined integration time L for acquiring the sampling value S1 and the predetermined integration time L for acquiring the sampling value S2 are only 3/4 of the predetermined integration time L, that is, time It overlaps only for the time from t1 to time t4. Therefore, the luminance value Ts1 in the non-overlapping time, that is, the luminance value Ts1 in the time from the time t0 to the time t1, is a value obtained by integrating the signal voltage in the time from the sampling value S1 to the time t1 to the time t4. It can be obtained by subtraction.
しかしながら、サンプリング部27の構成では、時刻t1から時刻t4までの時間で信号電圧を積分した信号を取得することはできないため、この信号電圧を、サンプリング値S2の3/4の値で代用することで、輝度値Ts1を近似的に求めることができる。即ち、輝度値Ts1は、Ts1≒S1−(3/4)×S2を演算することで近似的に求めることができる。
However, in the configuration of the
同様に、時刻t1から時刻t2までの時間における輝度値Ts2は、Ts2≒S2−(3/4)×S3を演算すること、時刻t2から時刻t3までの時間における輝度値Ts3は、Ts3≒S3−(3/4)×S4を演算することで、それぞれ近似的に求めることができる。 Similarly, the luminance value Ts2 in the time from time t1 to time t2 is calculated by calculating Ts2≈S2− (3/4) × S3, and the luminance value Ts3 in the time from time t2 to time t3 is Ts3≈S3. By calculating − (3/4) × S4, it can be obtained approximately.
また、時刻t3から時刻t4までの時間における輝度値Ts4は、Ts4≒S4−(3/4)×S5を演算することで求めることができる。なお、サンプリング値S5は、サンプリング値S4を取得するためのサンプリングが開始された時刻t3に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過した時刻t4からサンプリングが開始されることにより得られるサンプリング値(つまり、ピクセルクロックに従った次のタイミングで積分を開始することにより得られるサンプリング値S1)である。 The luminance value Ts4 in the time from time t3 to time t4 can be obtained by calculating Ts4≈S4- (3/4) × S5. Note that the sampling value S5 is obtained by starting sampling at time t4 at which ¼ of a predetermined integration time L has elapsed with respect to time t3 at which sampling for obtaining the sampling value S4 was started. The obtained sampling value (that is, the sampling value S1 obtained by starting integration at the next timing according to the pixel clock).
従って、一般的に、時刻tnから時刻tn+1までの時間、即ち、所定の積分時間Lの1/4の時間に対応する輝度値Tsnは、Tsn≒Sn−(3/4)×Sn+1を演算すること、即ち、上述の式(1)を演算することにより求められる。
Therefore, generally, the brightness value Tsn corresponding to the time from time tn to time tn + 1, that is, the
このように、レーザ走査型顕微鏡11では、互いに所定の積分時間Lの1/4の間隔を有して4段のサンプリングを行うことにより、ADコンバータ33−1乃至33−4を使用して、所定の積分時間Lで1画素をサンプリングしたときに得られる画像の4倍の解像度を有する画像を構築する画素値を取得することができる。つまり、レーザ走査型顕微鏡11では、所定の積分時間Lの1/nの時間差で、n段のサンプリングを行うことにより、所定の積分時間Lで1画素をサンプリングしたときに得られる画像のn倍の解像度を有する画像を構築する画素値を取得することができる。
As described above, the
ここで、例えば、輝度値Ts1に対応する時間(時刻t0から時刻t1まで)は、サンプリング値S1を求めるための所定の積分時間Lの1/4であることより、Ts1≒(1/4)×S1の演算によっても、輝度値Ts1を近似的に求めることができると考えられる。しかしながら、Ts1≒(1/4)×S1の近似式よりも、上述したTs1≒S1−(3/4)×S2の近似式の方が、時刻t0から時刻t1までの時間における輝度の真値に近い値となる。 Here, for example, the time corresponding to the luminance value Ts1 (from time t0 to time t1) is 1/4 of the predetermined integration time L for obtaining the sampling value S1, so that Ts1≈ (1/4) It is considered that the luminance value Ts1 can also be obtained approximately by the calculation of × S1. However, the approximate expression of Ts1≈S1− (3/4) × S2 described above is the true value of luminance in the time from time t0 to time t1 than the approximate expression of Ts1≈ (1/4) × S1. A value close to.
つまり、サンプリング値S1とサンプリング値S2とは、それぞれの所定の積分時間Lの3/4の時間(時刻t1から時刻t4まで)を共有している。このため、Ts1≒S1−(3/4)×S2の近似式により差分を演算することで、その共有している所定の積分時間Lの3/4の時間において発生したノイズ成分を打ち消すことができる。例えば、このような共有している時間帯においてノイズが発生する確率は、共有していない時間帯においてノイズが発生する確率よりも高いため、確率的に、良質の画像を得る可能性を高くすることができる。
That is, the sampling value S1 and the sampling
ところで、サンプリング値S2を求めるための所定の積分時間Lのうちの、サンプリング値S1を求めるための所定の積分時間Lと共有していない時間帯、即ち、時刻t4の経過後からサンプリング値S2を求めるための所定の積分時間Lが終了する時刻までの時間帯において、ノイズが発生することも想定される。つまり、図3に示されている時間帯Xにおいてノイズが発生することが想定される。 By the way, among the predetermined integration time L for determining the sampling value S2, the sampling value S2 is not shared with the predetermined integration time L for determining the sampling value S1, that is, after the elapse of time t4. It is also assumed that noise is generated in the time zone up to the time when the predetermined integration time L for obtaining ends. That is, it is assumed that noise occurs in the time zone X shown in FIG.
このように、時間帯Xにおいてノイズが発生した場合には、サンプリング値S2が大きな値となるため、輝度値Ts1を求めるためにTs1≒S1−(3/4)×S2を演算すると、演算結果がマイナスの値、即ち、異常値になることがある。従って、輝度値Ts1が異常値となった場合には、Ts1≒(1/4)×S1の近似式を演算して、即ち、上述の式(2)を演算して、輝度値Ts1が算出し直される。このように、サンプリング部27では、輝度値Tsnが異常値となった場合には、輝度値Tsnを算出し直すことによって、輝度値Tsnと、その前後の輝度値Tsn−1およびTsn+1とのコントラストを維持することができ、画質を改善することができる。
As described above, when noise occurs in the time zone X, the sampling value S2 becomes a large value. Therefore, when Ts1≈S1− (3/4) × S2 is calculated to obtain the luminance value Ts1, the calculation result is obtained. May become a negative value, that is, an abnormal value. Accordingly, when the luminance value Ts1 becomes an abnormal value, the approximate value of Ts1≈ (1/4) × S1 is calculated, that is, the above-described equation (2) is calculated to calculate the luminance value Ts1. It will be reworked. As described above, in the
次に、図4のフローチャートを参照して、サンプルホールド回路32−1乃至32−4およびADコンバータ33−1乃至33−4による処理について説明する。 Next, processing by the sample hold circuits 32-1 to 32-4 and the AD converters 33-1 to 33-4 will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS11において、電流電圧変換部31は、光検出器26が検出した蛍光を、その強度に応じた電圧値の信号電圧に変換し、その信号電圧のサンプルホールド回路32−1乃至32−4への供給を開始する。
In step S11, the current-
ステップS12において、タイミング生成回路37はカウント値kを初期化して1をセット(k=1)する。そして、タイミング生成回路37は、ピクセルクロック信号のタイミングに応じて、処理をステップS13に進める。
In step S12, the
ステップS13において、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−kに対して、積分の開始を指示するタイミング信号を供給する。例えば、カウント値kが1である場合、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−1に対して、積分の開始を指示するタイミング信号SH1_startを供給する。
In step S13, the
ステップS14において、サンプルホールド回路32−kは、タイミング生成回路37からのタイミング信号に従って、電流電圧変換部31から供給される信号電圧の積分を開始する。
In step S <b> 14, the sample hold circuit 32-k starts integration of the signal voltage supplied from the current-
ステップS15において、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−kに対して積分の開始を指示したタイミングから、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過したか否かを判定して、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過したと判定するまで処理を待機する。
In step S15, the
ステップS15において、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過したと判定されると、処理はステップS16に進み、タイミング生成回路37は、カウント値kが4以上であるか否かを判定する。
If it is determined in step S15 that ¼ of the predetermined integration time L has elapsed, the process proceeds to step S16, and the
ステップS16において、カウント値kが4以上でない(即ち、カウント値kが4未満である)と判定された場合、処理はステップS17に進む。ステップS17において、タイミング生成回路37は、カウント値kを1だけインクリメントして、処理はステップS13に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
When it is determined in step S16 that the count value k is not 4 or more (that is, the count value k is less than 4), the process proceeds to step S17. In step S17, the
即ち、ステップS16でカウント値kが4以上であると判定されるまで、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過するごとに、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−2に対してタイミング信号SH2_startを供給し、サンプルホールド回路32−3に対してタイミング信号SH3_startを供給し、サンプルホールド回路32−4に対してタイミング信号SH4_startを供給する。そして、サンプルホールド回路32−2乃至32−4は、それぞれのタイミングで、電流電圧変換部31から供給される信号電圧の積分を開始する。
That is, the
その後、ステップS16において、カウント値kが4以上であると判定されると、処理はステップS18に進み、タイミング生成回路37は、カウント値kをリセット(k=1)する。
Thereafter, when it is determined in step S16 that the count value k is 4 or more, the process proceeds to step S18, and the
ステップS19において、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−kに対して積分の開始を指示したタイミングから所定の積分時間Lが経過したか否かを判定して、所定の積分時間Lが経過したと判定するまで処理を待機する。なお、ステップS16でカウント値kが4以上であると判定されたとき、即ち、所定の積分時間Lの1/4の時間が4回経過したとき、サンプルホールド回路32−1に対して積分の開始を指示したタイミングから所定の積分時間Lが経過している。
In step S19, the
ステップS19において、所定の積分時間Lが経過したと判定された場合、処理はステップS20に進み、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−kに対して、積分の終了を指示するタイミング信号を供給する。さらに、タイミング生成回路37は、ADコンバータ33−kに対して、サンプルホールド回路32−kに保持に保持されているアナログ値のAD変換を行うことを指示するタイミング信号を供給する。例えば、カウント値kが1である場合、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−1に対して、積分の終了を指示するタイミング信号SH1_stopを供給する。さらに、タイミング生成回路37は、ADコンバータ33−1に対して、サンプルホールド回路32−1に保持に保持されているアナログ値のAD変換を行うことを指示するタイミング信号AD1_startを供給する。
If it is determined in step S19 that the predetermined integration time L has elapsed, the process proceeds to step S20, and the
ステップS21において、ADコンバータ33−kは、タイミング生成回路37からのタイミング信号に従って、サンプルホールド回路32−kに保持に保持されているアナログ値をAD変換して、サンプリング値Skを取得する。
In step S21, the AD converter 33-k AD converts the analog value held in the sample hold circuit 32-k according to the timing signal from the
ステップS22において、タイミング生成回路37は、カウント値kが4以上であるか否かを判定する。
In step S22, the
ステップS22において、カウント値kが4以上でない(即ち、カウント値kが4未満である)と判定された場合、処理はステップS23に進む。ステップS23において、タイミング生成回路37は、カウント値kを1だけインクリメントして、処理はステップS19に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
If it is determined in step S22 that the count value k is not 4 or more (that is, the count value k is less than 4), the process proceeds to step S23. In step S23, the
即ち、ステップS22でカウント値kが4以上であると判定されるまで、それぞれ所定の積分時間Lが経過するごとに、タイミング生成回路37は、サンプルホールド回路32−2に対してタイミング信号SH2_stopを供給するとともにADコンバータ33−2に対してタイミング信号AD2_startを供給し、サンプルホールド回路32−3に対してタイミング信号SH3_stopを供給するとともにADコンバータ33−3に対してタイミング信号AD3_startを供給し、サンプルホールド回路32−4に対してタイミング信号SH4_stopを供給するとともにADコンバータ33−4に対してタイミング信号AD4_startを供給する。
That is, each time a predetermined integration time L elapses until it is determined in step S22 that the count value k is 4 or more, the
そして、サンプルホールド回路32−2乃至32−4は、それぞれのタイミングで、電流電圧変換部31から供給される信号電圧の積分を停止し、ADコンバータ33−2乃至33−4は、それぞれサンプリング値S2乃至4を取得する。
Then, the sample hold circuits 32-2 to 32-4 stop the integration of the signal voltage supplied from the current-
その後、ステップS22において、カウント値kが4以上であると判定されると、処理はステップS12に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。 Thereafter, when it is determined in step S22 that the count value k is 4 or more, the process returns to step S12, and the same process is repeated thereafter.
次に、図5のフローチャートを参照して、演算部34および判定部35による処理を説明する。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 5, the process by the calculating
ステップS31において、演算部34は、2つのサンプリング値Snおよびサンプリング値Sn+1が供給されると、上述の式(1)を演算することにより、輝度値Tsnを近似的に算出して、判定部35に供給する。
In step S31, when the two sampling values Sn and the sampling value Sn + 1 are supplied, the
ステップS32において、判定部35は、ステップS31で演算部34により算出された輝度値Tsnは異常値であるか否かを判定する。例えば、判定部35は、輝度値Tsnがマイナスの値である場合(Tsn<0)、輝度値Tsnは異常値であると判定する。
In step S32, the
ステップS32において、判定部35が、ステップS31で演算部34により算出された輝度値Tsnは異常値でないと判定した場合、処理はステップS33に進み、判定部35は、その輝度値Tsnを画素バッファ部36に供給して記憶させる。
In step S32, when the
一方、ステップS32において、判定部35が、ステップS31で演算部34により算出された輝度値Tsnは異常値であると判定した場合、処理はステップS34に進み、判定部35は、演算部34に対して上述の式(2)を演算して輝度値Tsnを算出し直すように要求する。これに応じて、演算部34は、輝度値Tsnを算出し直して判定部35に供給する。その後、処理はステップS34に進み、判定部35は、ステップS34で演算部34により算出し直された輝度値Tsnを画素バッファ部36に供給して記憶させる。
On the other hand, when the
ステップS33の処理後、ステップS35において、演算部34は、次のサンプリング値が供給されるまで処理を待機し、次のサンプリング値が供給されると処理はステップS31に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
After the process of step S33, in step S35, the
以上のように、サンプリング部27では、所定の積分時間の1/4の時間差で4段のサンプリングを行うことによって、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも4倍の解像度の画像を構築する画素値(輝度値)を取得することができる。また、試料13上で走査されるスポットのX方向の走査速度は、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる解像度の画像を取得するときと同一であるので、高解像度の画像を取得するために要する時間が増加することを回避することができる。つまり、レーザ走査型顕微鏡11では、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる解像度の画像を取得するときと同一の画像取得時間で、4倍の解像度の画像を取得することができる。
As described above, the
また、レーザ走査型顕微鏡11は、高速なADコンバータを使用した場合に想定されるコストアップを回避することができる。つまり、レーザ走査型顕微鏡11は、高解像度の画像を、短い画像取得時間かつ低コストで取得することができる。
Further, the
また、レーザ走査型顕微鏡11は、上述の式(1)により輝度値を算出することで、サンプリング値Snとサンプリング値Sn+1とで共有している時間帯において発生したノイズ成分を打ち消すことができ、より高画質な画像を取得することができる。さらに、レーザ走査型顕微鏡11は、上述の式(1)で算出された輝度値が異常値である場合には、上述の式(2)により輝度値を算出し直すので、画質の低下を抑制することができる。
Further, the
次に、図6は、サンプリング部27の第2の構成例を示すブロック図である。図6に示されているサンプリング部27’において、図2のサンプリング部27と共通するブロックについては、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, FIG. 6 is a block diagram illustrating a second configuration example of the
即ち、サンプリング部27’は、電流電圧変換部31、画素バッファ部36、およびタイミング生成回路37を備える点で、図2のサンプリング部27と共通の構成とされる。但し、サンプリング部27’は、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4、および差動入力ADコンバータ38−1乃至38−4を備える点で、図2のサンプリング部27と異なる構成とされる。
That is, the
サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を、所定の積分時間分だけ積分し、その積分したアナログ値を保持する。サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を、所定の積分時間の3/4の時間分だけ積分し、その積分したアナログ値を保持する。
The sample hold circuits 32 a-1 to 32 a-4 integrate the signal voltage output from the current-
即ち、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4は、所定の積分時間分の積分を行うのに対し、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4は、所定の積分時間の3/4の時間分の積分を行う。
That is, the
差動入力ADコンバータ38−1は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、サンプルホールド回路32a−1およびサンプルホールド回路32b−1に保持されているアナログ値の差分値をAD変換して輝度値Ts1を取得する。また、差動入力ADコンバータ38−2は、タイミング生成回路37から供給されるタイミング信号に従って、サンプルホールド回路32a−2およびサンプルホールド回路32b−2に保持されているアナログ値の差分値をAD変換して輝度値Ts2を取得する。同様に、差動入力ADコンバータ38−3は輝度値Ts3を取得し、差動入力ADコンバータ38−4は輝度値Ts4を取得する。
The differential input AD converter 38-1 AD converts the difference value between the analog values held in the
差動入力ADコンバータ38−1乃至38−4は、それぞれ取得した輝度値Ts1乃至Ts4を画素バッファ部36に供給して、画素値として記憶させる。
The differential input AD converters 38-1 to 38-4 supply the acquired luminance values Ts1 to Ts4 to the
次に、図7を参照して、サンプリング部27’におけるサンプリングについて説明する。 Next, sampling in the sampling unit 27 'will be described with reference to FIG.
図7には、レーザ走査型顕微鏡11が画素値を取得する際の基準となるタイミングを示すピクセルクロック信号、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4により取得されるサンプリング値S1a乃至S4a、および、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4により取得されるサンプリング値S1b乃至S4bが示されている。
In FIG. 7, a pixel clock signal indicating a reference timing when the
サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4は、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を所定の積分時間Lだけ積分することにより、サンプリング値S1a乃至S4aを取得する。その際、サンプルホールド回路32−1乃至32−4どうしで、所定の積分時間Lの1/4の時間差をもってサンプリングの開始が行われる。
The sample-and-
即ち、サンプルホールド回路32a−1は、ピクセルクロック信号に従ったタイミングである時刻t0から信号電圧のサンプリングを開始し、サンプルホールド回路32a−2は、時刻t0に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間が経過した時刻t1から信号電圧のサンプリングを開始する。また、サンプルホールド回路32a−3は、時刻t0に対して、所定の積分時間Lの2/4の時間が経過した時刻t2から信号電圧のサンプリングを開始し、サンプルホールド回路32a−4は、時刻t0に対して、所定の積分時間Lの3/4の時間が経過した時刻t3から信号電圧のサンプリングを開始する。
That is, the
サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4は、電流電圧変換部31から出力される信号電圧を所定の積分時間Lの3/4の時間だけ積分することにより、サンプリング値S1b乃至S4bを取得する。
The sample hold
このとき、サンプルホールド回路32b−1は、サンプルホールド回路32a−1がサンプリングを開始する時刻t0に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間だけ遅れたタイミングである時刻t1からサンプリングを開始する。また、サンプルホールド回路32b−2は、サンプルホールド回路32a−2がサンプリングを開始する時刻t1に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間だけ遅れたタイミングである時刻t2からサンプリングを開始する。
At this time, the
同様に、サンプルホールド回路32b−3は、サンプルホールド回路32a−3がサンプリングを開始する時刻t2に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間だけ遅れたタイミングである時刻t3からサンプリングを開始する。また、サンプルホールド回路32b−4は、サンプルホールド回路32a−4がサンプリングを開始する時刻t3に対して、所定の積分時間Lの1/4の時間だけ遅れたタイミングである時刻t4からサンプリングを開始する。
Similarly, the
従って、差動入力ADコンバータ38−1が、サンプルホールド回路32a−1に保持されているサンプリング値S1aと、サンプルホールド回路32b−1に保持されているサンプリング値S1bとの差分値をAD変換することにより、時刻t0から時刻t1までの時間における輝度値Ts1が求められる。また、差動入力ADコンバータ38−2が、サンプルホールド回路32a−2に保持されているサンプリング値S2aと、サンプルホールド回路32b−2に保持されているサンプリング値S2bとの差分値をAD変換することにより、時刻t1から時刻t2までの時間における輝度値Ts2が求められる。
Therefore, the differential input AD converter 38-1 AD converts the difference value between the sampling value S1a held in the
同様に、差動入力ADコンバータ38−3により、時刻t2から時刻t3までの時間における輝度値Ts3が求められ、差動入力ADコンバータ38−4により、時刻t3から時刻t4までの時間における輝度値Ts4が求められる。 Similarly, the luminance value Ts3 in the time from time t2 to time t3 is obtained by the differential input AD converter 38-3, and the luminance value in the time from time t3 to time t4 is obtained by the differential input AD converter 38-4. Ts4 is obtained.
従って、一般的に、時刻tnから時刻tn+1までの所定の積分時間Lの1/4の時間に対応する輝度値Tsnは、差動入力ADコンバータ38により差分を求めること、即ち、Tsn=Sna−Snbにより求められる。
Therefore, generally, the luminance value Tsn corresponding to ¼ of the predetermined integration time L from the time tn to the time tn + 1 is obtained as a difference by the differential
図8を参照して、サンプリング部27’におけるタイミング信号の関係について説明する。 With reference to FIG. 8, the relationship of timing signals in the sampling unit 27 'will be described.
図8には、互いに1/4の位相差(時間差)を有する4つのクロック信号Clock1乃至Clock4が示されている。 FIG. 8 shows four clock signals Clock1 to Clock4 having a phase difference (time difference) of 1/4 each other.
タイミング生成回路37は、クロック信号Clock1に従って、サンプルホールド回路32a−1に対して積分の開始を指示するタイミング信号SH1_startを供給し、サンプリング値S1aの積分が開始される。
The
次に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock2に従って、サンプルホールド回路32b−1に対して積分の開始を指示するタイミング信号SH2_startを供給し、サンプリング値S1bの積分が開始される。同時に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock2に従って、サンプルホールド回路32a−2に対して積分の開始を指示するタイミング信号SH3_startを供給し、サンプリング値S2aの積分が開始される。
Next, the
同様に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock3に従って、タイミング信号SH4_startおよびSH5_startを供給してサンプリング値S2bおよびS3aの積分が開始され、クロック信号Clock4に従って、タイミング信号SH6_startおよびSH7_startを供給してサンプリング値S3bおよびS4aの積分が開始される。
Similarly, the
その後、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock1に従って、サンプルホールド回路32b−4に対して積分の開始を指示するタイミング信号SH8_startを供給し、サンプリング値S4bの積分が開始される。同時に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock1に従って、サンプルホールド回路32a−1および32b−1に対して積分の終了を指示するタイミング信号SH1_stopおよびSH2_stopを供給し、サンプリング値S1aおよびS1bの積分が終了される。さらに、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock1に従って、差動入力ADコンバータ38−1に対してAD変換を行うことを指示するタイミング信号AD1_startを供給し、差動入力ADコンバータ38−1は輝度値Ts1を取得する。
Thereafter, the
次に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock2に従って、サンプルホールド回路32a−2および32b−2に対して積分の終了を指示するタイミング信号SH3_stopおよびSH4_stopを供給し、サンプリング値S2aおよびS2bの積分が終了される。同時に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock2に従って、差動入力ADコンバータ38−2に対してAD変換を行うことを指示するタイミング信号AD2_startを供給し、差動入力ADコンバータ38−2は輝度値Ts2を取得する。
Next, the
同様に、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock3に従って、タイミング信号SH5_stopおよびSH6_stopを供給してサンプリング値S3bおよびS3aの積分が終了され、タイミング信号AD3_startを供給して輝度値Ts3が取得される。また、タイミング生成回路37は、クロック信号Clock4に従って、タイミング信号SH7_stopおよびSH8_stopを供給してサンプリング値S4bおよびS4aの積分が終了され、タイミング信号AD4_startを供給して輝度値Ts4が取得される。
Similarly, the
以上のように、サンプリング部27’では、所定の積分時間Lの1/4の時間差で行われる所定の積分時間L分の4段のサンプリングと、所定の積分時間Lの1/4の時間差で行われる所定の積分時間のL×3/4分の4段のサンプリングとの差分を求めることにより、正確に輝度値を算出することができる。これにより、レーザ走査型顕微鏡11は、より良好な画質の画像を取得することができる。
As described above, in the
また、レーザ走査型顕微鏡11は、サンプリングする時間を大幅に短縮する必要がないため、高速なADコンバータを使用する必要がなく、画像取得時間が増加することを抑制しつつ、高解像度の画像を取得することができる。さらに、サンプルホールド回路32a−1およびサンプルホールド回路32b−1に保持されているアナログ値を取得する際に、高画素化するほど、時間的に共有している時間帯の比率が高くなるため、差動入力ADコンバータ38により差分を演算することにより、ノイズを除去する効果を高めることができる。
Further, since the
また、レーザ走査型顕微鏡11では、差動入力ADコンバータ38にサンプルホールド回路32aおよびサンプルホールド回路32bを接続することで、差動入力ADコンバータ38が、AD変換と差分の演算とを同時に行うため、回路を簡略化することができる。
In the
さらに、サンプリング部27’では、個体差を補正する処理が行われる。即ち、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4に対して同一の積分時間で同一の入力信号を供給するとともに、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4に対して同一の積分時間で同一の入力信号を供給する。そして、差動入力ADコンバータ38−1乃至38−4から出力される輝度値Ts1乃至Ts4を測定することにより、それぞれの個体差が計測される。
Further, the
従って、輝度値Ts1乃至Ts4が所定の誤差範囲内となるように補正する処理が、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4、および差動入力ADコンバータ38−1乃至38−4に対して施される。これにより、サンプルホールド回路32a−1乃至32a−4、サンプルホールド回路32b−1乃至32b−4、および差動入力ADコンバータ38−1乃至38−4の個体差を抑制した画素値を取得することができる。
Therefore, the processing for correcting the luminance values Ts1 to Ts4 to be within a predetermined error range includes the
本発明の実施形態は、所定の積分時間で1画素が取得されたときに得られる画像の解像度よりも4倍の解像度を有する画像を構築するために、所定の積分時間Lの1/4の時間差で4個のサンプルホールド回路を用いて積分を行う例を説明したが、これに限られず、少なくとも2個のサンプルホールド回路があれば実現できる。 Embodiments of the present invention provide a ¼ of a predetermined integration time L in order to construct an image having a resolution four times that of the image obtained when one pixel is acquired with a predetermined integration time. Although an example of performing integration using four sample-and-hold circuits with a time difference has been described, the present invention is not limited to this, and can be realized if there are at least two sample-and-hold circuits.
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。 The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When a series of processing is executed by software, a program constituting the software executes various functions by installing a computer incorporated in dedicated hardware or various programs. For example, it is installed from a program recording medium in a general-purpose personal computer or the like.
コンピュータでは、ROM(Read Only Memory)に記憶されているプログラムや、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部に記憶されているプログラムなどが、RAM(Random Access Memory)にロードされ、CPU(Central Processing Unit)により実行される。それにより、上述した一連の処理が行われる。 In a computer, programs stored in ROM (Read Only Memory) or programs stored in a storage unit such as a hard disk or non-volatile memory are loaded into RAM (Random Access Memory) and CPU (Central Executed by the Processing Unit). Thereby, the series of processes described above are performed.
また、それらのプログラムは、あらかじめ記憶部に記憶させておく他、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部を介して、あるいは、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等)、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディアを駆動するドライブを介して、コンピュータにインストールすることができる。 These programs are stored in advance in a storage unit, or via a communication unit such as a network interface, or a magnetic disk (including a flexible disk), an optical disk (CD-ROM (Compact Disc-Read Only). Memory, DVD (Digital Versatile Disc, etc.), magneto-optical disk, or drive that drives removable media such as semiconductor memory can be installed in the computer.
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。また、プログラムは、1つのCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。 The program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing. Further, the program may be processed by a single CPU, or may be processed in a distributed manner by a plurality of CPUs.
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
11 レーザ走査型顕微鏡, 12 ステージ, 13 試料, 14 光源, 15 集光レンズ, 16 光透過率可変手段, 17 ダイクロイックミラー, 18 X走査ミラー, 19 Y走査ミラー, 20 集光レンズ, 21 対物レンズ, 22 X軸走査手段, 23 Y軸走査手段, 24 駆動機構, 25 集光レンズ, 26 光検出器, 27 サンプリング部, 28 画像処理部, 29 制御装置, 31 電流電圧変換部, 32 サンプルホールド回路, 33 ADコンバータ, 34 演算部, 35 判定部, 36 画素バッファ部, 37 タイミング生成回路, 38 差動入力ADコンバータ 11 laser scanning microscope, 12 stage, 13 sample, 14 light source, 15 condenser lens, 16 light transmittance variable means, 17 dichroic mirror, 18 X scanning mirror, 19 Y scanning mirror, 20 condenser lens, 21 objective lens, 22 X-axis scanning means, 23 Y-axis scanning means, 24 drive mechanism, 25 condenser lens, 26 photodetector, 27 sampling unit, 28 image processing unit, 29 control device, 31 current voltage conversion unit, 32 sample hold circuit, 33 AD converter, 34 arithmetic unit, 35 determination unit, 36 pixel buffer unit, 37 timing generation circuit, 38 differential input AD converter
Claims (8)
前記変換部から出力される前記信号を、所定の積分時間で積分する複数の第1の積分部と、
複数の前記第1の積分部が、前記積分時間の1/n(n=正の整数)の間隔で遅れたタイミングで前記信号の積分を開始するようにタイミングを制御する制御部と
を備えるレーザ走査型顕微鏡。 A converter that converts the light detected from the sample into an electrical signal corresponding to the intensity of the light and outputs the electrical signal;
A plurality of first integration units that integrate the signal output from the conversion unit with a predetermined integration time;
A plurality of the first integration units, a control unit that controls timing so as to start integration of the signal at a timing delayed by an interval of 1 / n (n = positive integer) of the integration time. Scanning microscope.
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。 From the time at which the k (k = positive integer) th first integration unit of the plurality of first integration units starts integrating the signal, the (k + 1) th first integration unit is A k + 1th integration value obtained by integrating the signal with the integration time by the kth first integration unit, and a luminance value indicating the luminance of the light in the time until the signal integration start time. 2. The calculation unit according to claim 1, further comprising: an arithmetic unit that calculates a predetermined first approximate expression using an integration value obtained by integrating the signal with the integration time. The laser scanning microscope described in 1.
をさらに備え、
前記演算部は、前記判定部により前記輝度値が異常値であると判定された場合、k番目の前記第1の積分部が前記信号の積分を開始した時刻から、k+1番目の前記第1の積分部が前記信号の積分を開始した時刻までの時間における前記光の輝度を示す輝度値を、k番目の前記第1の積分部が前記信号を前記積分時間で積分することにより得られる積分値を用いた所定の第2の近似式により算出し直す
ことを特徴とする請求項2に記載のレーザ走査型顕微鏡。 A determination unit for determining whether or not the luminance value calculated by the calculation unit is an abnormal value;
When the luminance value is determined to be an abnormal value by the determination unit, the arithmetic unit is k + 1th from the time when the kth first integration unit starts integrating the signal. The luminance value indicating the luminance of the light in the time until the integration unit starts integrating the signal, and the integral value obtained by integrating the signal with the integration time by the kth first integration unit The laser scanning microscope according to claim 2, wherein the laser scanning microscope is recalculated by using a predetermined second approximate expression using
それぞれ対応する前記第1の積分部および前記第2の積分部ごとに、前記第1の積分部が前記信号を積分することにより得られる値と、前記第2の積分部が前記信号を積分することにより得られる値との差分を求めることにより、前記第1の積分部が前記信号の積分を開始した時刻から、前記第2の積分部が前記信号の積分を開始した時刻までの時間における前記光の輝度を示す輝度値を算出する差分演算部と
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。 The signal output from the conversion unit is (n−1) / of the integration time from the timing delayed by an interval of 1 / n with respect to the time when the first integration unit started integrating the signal. a plurality of second integrators that integrate over time n;
For each of the first integration unit and the second integration unit corresponding to each other, a value obtained by integrating the signal by the first integration unit, and the second integration unit integrating the signal. By calculating the difference from the value obtained by the above, the time in the time from the time when the first integrator starts integrating the signal to the time when the second integrator starts integrating the signal. The laser scanning microscope according to claim 1, further comprising: a difference calculation unit that calculates a luminance value indicating the luminance of light.
ことを特徴とする請求項4に記載のレーザ走査型顕微鏡。 The difference calculation unit performs AD (Analog Digital) conversion on the value integrated by the first integration unit, AD conversion of the value integrated by the second integration unit, and the first integration unit and The laser scanning microscope according to claim 4, wherein a difference between values obtained by the second integration unit is calculated.
ことを特徴とする請求項5に記載のレーザ走査型顕微鏡。 The laser scanning microscope according to claim 5, wherein the difference calculation unit is a differential input AD converter that simultaneously performs AD conversion and difference calculation.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。 The same input signal is supplied to the first integration unit with the same integration time, and the same input signal is supplied to the second integration unit with the same integration time. A process for correcting the luminance value output from the AD converter to be within a predetermined error range is applied to the first integration unit, the second integration unit, and the differential input AD converter. The laser scanning microscope according to claim 1, wherein:
複数の前記第1の積分部が、前記積分時間の1/n(n=正の整数)の間隔で遅れたタイミングで前記信号の積分を開始するようにタイミングを制御する
ステップを含む制御方法。 A conversion unit that converts the light detected from the sample into an electrical signal corresponding to the intensity of the light and outputs the signal, and a plurality of second units that integrate the signal output from the conversion unit with a predetermined integration time. 1 is a control method of a laser scanning microscope including an integrating unit,
A control method including a step of controlling timing so that a plurality of the first integration units start integration of the signal at a timing delayed by an interval of 1 / n (n = positive integer) of the integration time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012096240A JP2013224991A (en) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Laser scanning type microscope and control method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017009765A (en) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | オリンパス株式会社 | Scanning microscope and method of generating pixel data |
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2012
- 2012-04-20 JP JP2012096240A patent/JP2013224991A/en active Pending
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