JP2528870B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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JP2528870B2
JP2528870B2 JP62081297A JP8129787A JP2528870B2 JP 2528870 B2 JP2528870 B2 JP 2528870B2 JP 62081297 A JP62081297 A JP 62081297A JP 8129787 A JP8129787 A JP 8129787A JP 2528870 B2 JP2528870 B2 JP 2528870B2
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scanning
deflecting
light beam
deflecting means
sample
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大吉 粟村
良 米沢
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レ−ザ−テツク株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光ビームを試料面上で2次元的に走査して試
料の画像を撮像したり、試料の蛍光像を撮像したり、試
料の光ビーム誘導電流(OBIC)像を撮像したりする撮像
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention scans a sample with a light beam two-dimensionally to capture an image of the sample, to capture a fluorescent image of the sample, The present invention relates to an image pickup device for picking up an optical beam induced current (OBIC) image.

(従来の技術) 微小スポット状に集束した光ビームを2個の偏向手段
で2次元的に偏向して試料を高速で走査し、試料からの
反射光又は透過光をフォトマルで検出し、試料の光学像
を形成する顕微鏡撮像装置が実用化されている。この顕
微鏡撮像装置は種々の利点を有しているが、光ビームを
一定の高速度で主走査方向に偏向するのが困難であり、
走査速度が変動する場合がある。このような場合試料か
ら発した光をフォトマルで受光すると画像歪みが発生し
てしまい、試料像を正確に再現できない欠点があった。
(Prior Art) A light beam focused in the form of a minute spot is two-dimensionally deflected by two deflecting means to scan a sample at high speed, and reflected light or transmitted light from the sample is detected by a photomultiplier. Have been put into practical use. Although this microscope imaging device has various advantages, it is difficult to deflect the light beam in the main scanning direction at a constant high speed,
The scanning speed may fluctuate. In such a case, when light emitted from the sample is received by the photomultiplier, image distortion occurs, and there is a disadvantage that the sample image cannot be accurately reproduced.

このような欠点を解消する方法として、本願人は、特
開昭61−80215号公報において、撮像すべき試料を微小
スポット状の光ビームで主走査方向およびこれと直交す
る副走査方向に走査し、試料からの反射光又は透過光を
副走査方向に偏向させてリニアイメージセンサで順次受
光して試料の光学像を形成する撮像装置を提案してい
る。この撮像装置は、光源から放射した光ビームを音響
光学素子により主走査方向に高速振動させると共に振動
ミラーを用いて副走査方向に偏向し、2次元的に偏向し
た光ビームを対物レンズにより微小スポットに集束して
試料に投射し、一方試料からの光束を振動ミラーを介し
て、主走査方向に対応する方向に多数の光電変換素子が
直線状に配列されているリニアイメージセンサで順次受
光し、各素子に蓄積した電荷を所定の読出周波数で順次
読み出して光電出力信号を作成するように構成されてい
る。このように、試料からの反射光又は透過光をリニア
イメージセンサで受光し、リニアイメージセンサの各素
子に蓄積された電荷を順次読出す構成とすれば、音響光
学素子により光ビームの主走査速度が変動しても画像歪
みのない鮮明な画像を得ることができる顕著な利点が達
成される。
As a method of solving such a defect, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 61-80215 that a sample to be imaged is scanned with a light beam in the form of a minute spot in the main scanning direction and the sub scanning direction orthogonal thereto. , An imaging device that deflects reflected light or transmitted light from the sample in the sub-scanning direction and sequentially receives the linear image sensor to form an optical image of the sample. In this image pickup device, a light beam emitted from a light source is vibrated at a high speed in the main scanning direction by an acousto-optic element, and is deflected in the sub scanning direction by using a vibrating mirror, and the two-dimensionally deflected light beam is spotted by an objective lens. The light beam from the sample is sequentially received by a linear image sensor in which a large number of photoelectric conversion elements are linearly arranged in a direction corresponding to the main scanning direction through a vibrating mirror. The charge accumulated in each element is sequentially read at a predetermined read frequency to create a photoelectric output signal. As described above, if the linear image sensor receives the reflected light or the transmitted light from the sample and sequentially reads out the charges accumulated in each element of the linear image sensor, the main scanning speed of the light beam by the acousto-optic element is increased. The remarkable advantage that a clear image with no image distortion can be obtained even when the value fluctuates is achieved.

上述した撮像装置は半導体チップおよびウェファや各
種の生体試料の像を撮像するのに用いるのに好適である
が、生体試料に光ビームを投射したときに発生される蛍
光を捕らえて蛍光像を撮像したり、半導体ウェファまた
はチップに光ビームを照射したときに誘起される電流を
捕らえてOBIC像を撮像したりするのにも有効に利用する
ことができる。
The imaging device described above is suitable for use in capturing images of semiconductor chips, wafers, and various biological samples, but captures fluorescence generated when a light beam is projected onto the biological sample to capture a fluorescent image. Or to capture an OBIC image by capturing a current induced when a semiconductor wafer or a chip is irradiated with a light beam.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した撮像装置を用いる場合、例えば試料の反射率
がきわめて低いときは画像信号のS/Nが低下し、十分良
好な画像を撮像できない欠点がある。また、蛍光顕微鏡
と同じように用いる場合、生体への入射ビームによって
誘起される蛍光は一般に微弱であるので、画像信号のS/
Nが低く再生される画像の品位が劣化する欠点がある。
さらにOBIC画像を撮像する際には、ビームスポットの移
動速度が速いと、すなわち走査レートが高いと大きなOB
IC電流が得られず、OBIC信号のS/Nが低下する欠点があ
る。さらにOBIC画像の撮像においては、光学的画像とOB
IC画像との対応を付けるために、ビームスポットが照射
されている位置を検出しなければならないが、高速で走
査している場合には、ビーム位置の検出は難しくなり、
検出精度が低いという欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) When the above-described image pickup device is used, for example, when the reflectance of the sample is extremely low, the S / N of the image signal is lowered, and there is a drawback that a sufficiently good image cannot be picked up. When used in the same way as a fluorescence microscope, the fluorescence induced by the incident beam on the living body is generally weak, so the S /
There is a drawback that the quality of an image reproduced when N is low is deteriorated.
Furthermore, when capturing an OBIC image, if the moving speed of the beam spot is fast, that is, if the scanning rate is high, a large OB
There is a drawback that the IC current cannot be obtained and the S / N of the OBIC signal decreases. Furthermore, when capturing OBIC images, the optical image and OB
In order to make a correspondence with the IC image, it is necessary to detect the position where the beam spot is irradiated, but when scanning at high speed, it becomes difficult to detect the beam position,
It has the drawback of low detection accuracy.

このような欠点を除去するために、第1および第2の
偏向手段およびリニアイメージセンサにおける走査レー
トを遅くすることが考えられるがリニアイメージセンサ
の駆動回路、リニアイメージセンサの後段に接続された
プロセス回路および第2偏向手段を構成する振動ミラー
等の走査レートを遅くすることは一般に困難である。例
えばリニアイメージセンサとしてCCDアレイを用いる場
合、最適な動作が行われるように自走周波数が設定され
ているので、これを変えると動作特性が悪くなってしま
う恐れがある。また、第2偏向手段を構成する振動ミラ
ーも所定の周波数で共振等の悪影響が現われないように
設計されているので、そのまま振動周波数を変化させる
と特性が悪くなり、適正な走査が行われなくなってしま
う。
In order to eliminate such a defect, it is conceivable that the scanning rates of the first and second deflecting means and the linear image sensor are slowed down, but the driving circuit of the linear image sensor and the process connected to the subsequent stage of the linear image sensor. It is generally difficult to slow down the scanning rate of the vibrating mirror or the like that constitutes the circuit and the second deflecting means. For example, when a CCD array is used as a linear image sensor, the free-running frequency is set so that optimum operation is performed, so changing the frequency may deteriorate the operating characteristics. Further, the vibrating mirror which constitutes the second deflecting means is also designed so that adverse effects such as resonance do not appear at a predetermined frequency. Therefore, if the vibrating frequency is changed as it is, the characteristics deteriorate and proper scanning cannot be performed. Will end up.

本発明の目的は上述したように、走査レートを変更す
ることが困難な部分の走査レートは変更せず、走査レー
トの変更が容易でしかも悪影響を与えない部分の走査レ
ートを遅くすることによってS/Nの高い画像信号を得る
ことができるようにした撮像装置を提供しようとするも
のである。
As described above, the object of the present invention is not to change the scanning rate of the portion where the scanning rate is difficult to change, and to slow down the scanning rate of the portion where the scanning rate is easy to change and does not have an adverse effect. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of obtaining an image signal with high / N.

(問題点を解決するための手段) 本発明の撮像装置は、光ビームを放射する光源と、こ
の光源から放射される光ビームを主走査方向に偏向させ
る第1の偏向手段と、この光ビームを主走査方向と直交
する副走査方向に偏向させる第2の偏向手段と、前記第
1および第2の偏向手段によって2次元的に偏向された
光ビームを試料面に投射する対物レンズと、前記主走査
方向と対応する方向に1次元的に配列された複数の受光
素子を有し、試料からの光を前記第2偏向手段またはこ
れと同期して動作する偏向手段を介して受光するリニア
イメージセンサと、前記第1の偏向手段における走査レ
ートを前記第2偏向手段およびリニアイメージセンサに
おける走査レートに比べて1/n(但しnは1より大きい
自然数)だけ遅くする走査レート変更手段と、前記リニ
アイメージセンサから読出される画像信号の記録を、n
フィールドの期間に亘って行うことにより1画面分の画
像信号を取込むようにした記録手段とを具えることを特
徴とするものである。
(Means for Solving Problems) An image pickup apparatus according to the present invention includes a light source that emits a light beam, a first deflecting unit that deflects the light beam emitted from the light source in a main scanning direction, and the light beam. Second deflecting means for deflecting the light beam in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, an objective lens for projecting the light beam two-dimensionally deflected by the first and second deflecting means onto the sample surface, A linear image having a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in a direction corresponding to the main scanning direction and receiving light from a sample through the second deflecting means or the deflecting means operating in synchronization with the second deflecting means. A sensor and a scanning rate changing means for slowing the scanning rate of the first deflecting means by 1 / n (where n is a natural number greater than 1) compared to the scanning rates of the second deflecting means and the linear image sensor. , Recording the image signal read from the linear image sensor,
The recording means is adapted to capture an image signal for one screen by performing the operation over the field period.

(作用) 上述した本発明の撮像装置によれば、例えば音響光学
偏向素子を以て構成することができる第1の偏向手段に
おける走査レートを遅くするが、このような偏向素子は
偏向周波数を相当大幅に変えても何ら特性が悪くなるこ
とはなく、第2偏向手段およびリニアイメージセンサは
最適の走査レートで動作させたままとしているので、例
えば反射率がきわめて低い試料を撮像する場合にもS/N
の高い画像信号を得るたとができる。本発明において
は、第1偏向手段での走査レートを1/nとすることによ
って等価的な感度をn倍だけ高くすることができる。
(Operation) According to the above-described image pickup apparatus of the present invention, the scanning rate in the first deflecting unit, which can be configured by, for example, an acousto-optic deflecting element, is slowed down, but such a deflecting element considerably increases the deflection frequency. Even if it is changed, the characteristics are not deteriorated at all, and the second deflecting means and the linear image sensor are kept operating at the optimum scanning rate. Therefore, for example, even when imaging a sample having extremely low reflectance, the S / N ratio is reduced.
It is possible to obtain a high image signal. In the present invention, the equivalent sensitivity can be increased by n times by setting the scanning rate of the first deflecting means to 1 / n.

(実施例) 第1図は本発明による撮像装置の一例の構成を示す線
図である。レーザ光線1から放射した光ビームをエキス
パンダ2により拡大光束とし、コリメータレンズ3によ
って平行光束としてから第1の偏向素子である音響光学
素子4に入射させる。この音響光学素子4は光ビームを
高速振動させるものであり、光ビームは高速振動して試
料面をX方向(主走査方向)に高速走査する。音響光学
素子4で偏向された光ビームはシリンドリカルレンズ5
によって一方向に拡大されて円形の光ビームとされ、集
光レンズ6に入射する。集光レンズ6で集光された光ビ
ームはミラー7で方向を変えられた後、ビームスプリッ
タとして作用するハーフミラー8を透過しガルバノミラ
ー9に入射する。このガルバノミラー9は駆動装置10に
連結されて光ビームを試料のX方向と直交するY方向
(副走査方向)に偏向する。ガルバノミラー9で反射さ
れた光ビームは対物レンズ11により微小スポット状に集
束され試料12に入射する。この結果、試料12は微小スポ
ット状の光ビームによりXおよびY方向に所定の走査周
波数で走査されることになる。本例では試料12にレーザ
ビームを照射し、それから反射される光を捉えて試料像
を撮像するものとする。試料12から放射される反射光は
対物レンズ11により集光され、ガルバノミラー9によっ
て副走査方向に偏向され、ハーフミラー8に入射し、こ
こで反射された光を多数の受光素子を主走査方向に配列
したリニアイメージセンサ14に入射させる。試料の蛍光
像を撮像する場合には、ハーフミラー8とリニアイメー
ジセンサ14との間に、蛍光を透過し、レーザ光をカット
するフィルタ13を挿入すればよい。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of an image pickup apparatus according to the present invention. The light beam emitted from the laser beam 1 is expanded by the expander 2 and converted into a parallel light beam by the collimator lens 3 and then incident on the acousto-optic element 4 which is the first deflecting element. The acousto-optic element 4 vibrates the light beam at high speed, and the light beam vibrates at high speed to scan the sample surface at high speed in the X direction (main scanning direction). The light beam deflected by the acousto-optic element 4 is a cylindrical lens 5
Is expanded in one direction into a circular light beam, and is incident on the condenser lens 6. The light beam condensed by the condenser lens 6 is changed in direction by the mirror 7, then passes through the half mirror 8 acting as a beam splitter, and is incident on the galvanometer mirror 9. The galvanometer mirror 9 is connected to the driving device 10 and deflects the light beam in the Y direction (sub scanning direction) orthogonal to the X direction of the sample. The light beam reflected by the galvanometer mirror 9 is focused by the objective lens 11 in the form of a minute spot and is incident on the sample 12. As a result, the sample 12 is scanned at a predetermined scanning frequency in the X and Y directions by the light beam in the form of a minute spot. In this example, the sample 12 is irradiated with a laser beam, and the light reflected from the sample 12 is captured to capture a sample image. The reflected light emitted from the sample 12 is condensed by the objective lens 11, is deflected in the sub-scanning direction by the galvanometer mirror 9, enters the half mirror 8, and the light reflected here is passed through a large number of light receiving elements in the main scanning direction. It is incident on the linear image sensor 14 arrayed in. When capturing a fluorescence image of a sample, a filter 13 that transmits fluorescence and cuts laser light may be inserted between the half mirror 8 and the linear image sensor 14.

音響光学素子4は駆動回路15によって駆動するが、こ
の駆動方法については後に説明する。また、ガルバノミ
ラー9を揺動する駆動装置10の駆動回路16は、画像信号
処理をNTSC方式に拠って行う場合には60Hz(フィールド
周波数fF)でガルバノミラーを駆動するものとする。さ
らに、リニアイメージセンサ14の駆動回路17は15.75KHz
(ライン周波数fH)でリニアイメージセンサを繰返し読
出すようにする。すなわち、第2偏向手段であるガルバ
ノミラー9の走査レートおよびリニアイメージセンサ14
の読出速度である走査レートは標準の値に設定する。本
発明においては、第1偏向手段を構成する音響光学素子
4における走査レートを上述したがガルバノミラー9お
よびリニアイメージセンサ14における標準走査レートよ
りも1/n(nは1より大きい自然数)遅くする。この音
響光学素子4での走査周波数は後述する実施例では多数
用意しておき、その中から所望のものを選択できるよう
に構成するのが好適であるが、このことは必ずしも必須
の要件ではない。また、このように第1偏向手段での走
査レートを遅くする場合、単に遅くしただけでは画面全
体の情報を取込むことができなくなることがあるが、本
発明では標準方式のnフィールドに亘って信号を取込む
ことにより全画面の情報を取込むようにする。このため
には、nフィールドの期間は画面上の画素を重複して走
査しないようすにする。このような走査を行うために走
査レート制御回路18を設け、これによって音響光学素子
4の駆動回路15、ガルバノミラー9の駆動回路16および
リニアイメージセンサ14の駆動回路17を制御する。また
リニアイメージセンサ14から読出した画像信号はプリア
ンプ19で増幅した後、標準の走査レートと同期して書込
を行うフレームメモリ20に記憶する。上述したように、
nフィールドに亘って画像信号を取込むことにより1つ
の画面全体の情報をフレームメモリ20に記憶することが
できる。このようにして1画面の情報を取込んだら、こ
れを読出して画像処理回路21に供給してテレビジョン信
号とし、これをモニタ22で再生する。また、フレームメ
モリ20を設けずに、プリアンプ19の出力信号を直接画像
処理回路21に供給し、モニタ22上で表示し、このモニタ
のスクリーン上に形成される画像を写真カメラ23で撮影
することもできる。したがって、本発明の記録手段はフ
レームメモリのような信号記憶手段だけを意味するので
はなく、カメラのような画像記録手段をも含むものであ
る。本発明では、リニアイメージセンサ14は標準の走査
レートで動作させるので、その出力信号を処理して再生
するフレームメモリ20、画像処理回路21およびモニタ22
は標準の走査レートで動作させることができ、これらの
回路を何ら変更する必要はない。
The acousto-optic element 4 is driven by the drive circuit 15, and this drive method will be described later. In addition, the drive circuit 16 of the drive device 10 that swings the galvanometer mirror 9 drives the galvanometer mirror at 60 Hz (field frequency f F ) when performing image signal processing according to the NTSC system. Furthermore, the drive circuit 17 of the linear image sensor 14 is 15.75 KHz.
Read the linear image sensor repeatedly at (line frequency f H ). That is, the scanning rate of the galvanometer mirror 9 which is the second deflecting means and the linear image sensor 14
The scanning rate, which is the reading speed of the, is set to a standard value. In the present invention, the scanning rate in the acousto-optic element 4 constituting the first deflecting means has been described above, but is set to be 1 / n (n is a natural number larger than 1) slower than the standard scanning rate in the galvano mirror 9 and the linear image sensor 14. . It is preferable that a large number of scanning frequencies of the acousto-optic element 4 are prepared in the embodiment described later and a desired one can be selected from them, but this is not always an essential requirement. . Further, when the scanning rate in the first deflecting unit is slowed in this way, it may not be possible to capture the information of the entire screen by simply slowing it down. However, in the present invention, it is possible to extend over n fields of the standard system. By capturing the signal, the information of the full screen is captured. For this purpose, the pixels on the screen are not overlapped during the n field period. A scanning rate control circuit 18 is provided to perform such scanning, and thereby controls the drive circuit 15 for the acoustooptic device 4, the drive circuit 16 for the galvano mirror 9, and the drive circuit 17 for the linear image sensor 14. The image signal read from the linear image sensor 14 is amplified by the preamplifier 19 and then stored in the frame memory 20 for writing in synchronization with the standard scanning rate. As mentioned above,
By capturing the image signal over the n fields, the information of one entire screen can be stored in the frame memory 20. After the information of one screen is taken in this way, it is read and supplied to the image processing circuit 21 to be a television signal, which is reproduced on the monitor 22. Further, without providing the frame memory 20, the output signal of the preamplifier 19 is directly supplied to the image processing circuit 21, displayed on the monitor 22, and the image formed on the screen of this monitor is photographed by the photographic camera 23. You can also Therefore, the recording means of the present invention does not mean only a signal storage means such as a frame memory, but also includes an image recording means such as a camera. In the present invention, since the linear image sensor 14 is operated at a standard scanning rate, the frame memory 20, the image processing circuit 21, and the monitor 22 that process and reproduce the output signal thereof.
Can be operated at standard scan rates without any modification of these circuits.

次に、第1および第2の偏向手段およびリニアイメー
ジセンサにおける走査について詳細に説明する。
Next, scanning in the first and second deflecting means and the linear image sensor will be described in detail.

今、第1偏向手段4における主走査方向の走査速度を
標準の主走査方向への走査速度の1/2(n=2)に設定
するものとする。この場合には、第1フィールドにおけ
る走査線は第2図Aに示すように、第1走査線の長さの
半分までは第1走査線上を走査することになるが、それ
以降は第2走査線上を走査することになる。以下、同様
にずれて行くことになる。ここで副走査方向への移動
は、説明の便宜上断続的に行われるものとする。次に第
2フィールドに移るときに第1偏向手段への偏向信号を
その周期の半分だけずらせると、第2図Bに示すように
第1走査線上の後半の部分が走査され次に第2走査線上
の前半の部分は走査され、以下同様の走査が行われるこ
とになる。これにより2フィールドに亘って走査を行う
ことにより、全画面上の画素が1回ずつ走査されること
になり、画面全体の情報を得ることができる。第3図A
〜Cは、本例における第1偏向手段の偏向信号、標準方
式における主走査用偏向信号および第2偏向手段の偏向
信号を示すものである。本例では第1偏向手段での走査
周期を、標準方式の水平走査周期THの2倍の2THとす
る。
Now, the scanning speed in the main scanning direction in the first deflecting means 4 is set to 1/2 (n = 2) of the standard scanning speed in the main scanning direction. In this case, the scanning line in the first field scans on the first scanning line up to half the length of the first scanning line, as shown in FIG. The line will be scanned. After that, the same shift will occur. Here, the movement in the sub-scanning direction is intermittently performed for convenience of description. Next, when shifting to the second field, the deflection signal to the first deflecting means is shifted by half the period, and the latter half portion on the first scanning line is scanned as shown in FIG. The first half of the scanning line is scanned, and the same scanning is performed thereafter. As a result, by scanning over two fields, the pixels on the entire screen are scanned once, and information of the entire screen can be obtained. Fig. 3A
3C to 3C show the deflection signal of the first deflection means, the deflection signal for main scanning in the standard method, and the deflection signal of the second deflection means in this example. In this example, the scanning period of the first deflecting means is set to 2T H, which is twice the horizontal scanning period T H of the standard system.

上述した実施例のように第1偏向手段の偏向信号をフ
ィールド毎にその周期の半分だけずらせる方法を不連続
的方法と称するが、一般に第1偏向手段の偏向信号の周
期を標準方式の水平偏向信号の周期のn倍とする場合に
は、各走査線はn分割されることになる。したがってn
フィールドに亘って画像信号の取込みを行うことによっ
て1画面全体の情報を得ることができる。一般に第1偏
向手段での走査速度を1/nとすると、等価的な感度はn
倍だけ増大することになる。
The method of shifting the deflection signal of the first deflecting means by half of the period for each field as in the above-mentioned embodiment is called a discontinuous method. Generally, the period of the deflection signal of the first deflecting means is set to the standard horizontal direction. When the period of the deflection signal is n times, each scanning line is divided into n. Therefore n
By capturing the image signal over the field, it is possible to obtain information on the entire screen. Generally, if the scanning speed of the first deflecting means is 1 / n, the equivalent sensitivity is n
It will be doubled.

第4図および第5図A〜Cは第1偏向手段の走査位相
を連続的にずらせる方法の原理を説明する線図であり、
n=2とした場合である。この連続的方法の場合には、
走査線総本数と値nとの間に一定の関係が必要であり、
走査線総本数がnの倍数となっておらずまたnが走査線
総本数の倍数となっていないことが必要である。したが
ってn=2とする場合には走査線総本数は奇数となって
いなければならない。第1フィールドでは第4図におい
て実線で示すように、第1走査線の前半部を走査したら
次に第2走査線の後半部を走査するといったように奇数
番目の走査線の前半部および偶数番目の走査線の後半部
が次々と走査される。最後の走査線は奇数であるから、
その前半が走査され、次に第2フィールドに移って第1
走査線の後半部が走査される。この第2フィールドでは
奇数番目の走査線の後半部と偶数番目の走査線の前半部
とが次々と走査され、2フィールドに亘って全画面が走
査されることになる。第5図において、Aは第1偏向手
段に対する偏向信号、Bは標準方式での水平偏向信号、
Cは第2偏向手段に対する偏向信号である。
4 and 5A to 5C are diagrams for explaining the principle of the method for continuously shifting the scanning phase of the first deflecting means,
This is the case when n = 2. In the case of this continuous method,
A certain relationship is required between the total number of scanning lines and the value n,
It is necessary that the total number of scanning lines is not a multiple of n, and that n is not a multiple of the total number of scanning lines. Therefore, when n = 2, the total number of scanning lines must be an odd number. In the first field, as shown by the solid line in FIG. 4, after scanning the first half of the first scanning line, the second half of the second scanning line is then scanned, and so on. The latter half of the scanning lines of are scanned one after another. Since the last scan line is odd,
The first half is scanned and then the second field is moved to the first
The latter half of the scan line is scanned. In the second field, the second half of the odd-numbered scan lines and the first half of the even-numbered scan lines are sequentially scanned, and the entire screen is scanned over the two fields. In FIG. 5, A is a deflection signal for the first deflection means, B is a horizontal deflection signal in the standard system,
C is a deflection signal for the second deflection means.

第6図は上述した連続的方法によって走査位相をずら
せるようにした一実施例を示すものである。本例では走
査線総本数は455本とし、nを2,4,8,16,32…4096まで変
化できもるのとする。先ず、ビットクロック発振器31か
ら発生される14.31818MHzのクロックパルスを利用して
第1偏向手段である音響光学素子に対する偏向信号を作
成するものとする。このクロックを計数するAカウンタ
32およびBカウンタ33を直列に配置する。本例では、こ
れらカウンタを分周器として作用させ、その分周比aお
よびbを適当に組合せて所望の偏向信号を発生させるよ
うにする。このためにAカウンタ32の分周比aを設定す
るためのP-ROM34とBカウンタ33の分周比bを設定する
ためのP-ROM35とを設ける。これらP-ROMのアドレスをロ
ータリスイッチ36で選択することにより分周比aおよび
bを設定することができるように構成する。Bカウンタ
33のデジタル出力信号をスイープ用D/Aコンバータ37に
供給して階段波状のアナログスイープ信号を作成する。
このスイープ信号はアンプ38を経て切換スイッチ39の一
方の接点39aに供給する。このスイッチ39の他方の接点3
9bには標準方式スイープ信号発生回路40を接続する。ま
た接点39cは出力端子41に接続する。本例では、Bカウ
ンタ33での分周比bも変化させるのでそのままではスイ
ープ信号の振幅が変化してしまうのでP-ROM35で設定す
る値を振幅調整用D/Aコンバータ42にも供給し、このコ
ンバータの出力をアンプ43を経てスイープ用D/Aコンバ
ータ37に供給して常に所定の最大振幅を有するスイープ
信号が得られるようする。さらに全画面の画素情報がフ
レームメモリに記憶されたか否か、すなわち、nフィー
ルドに亘って走査を行ったか否かを検出する回路44を設
けnフィールドに亘る走査が終了したことを検知した
ら、これを発光ダイオード45で知らせるようにする。
FIG. 6 shows an embodiment in which the scanning phase is shifted by the above-mentioned continuous method. In this example, the total number of scanning lines is 455, and n can be changed to 2,4,8,16,32 ... 4096. First, it is assumed that a deflection signal for the acousto-optic element, which is the first deflection means, is created using the clock pulse of 14.31818 MHz generated from the bit clock oscillator 31. A counter that counts this clock
32 and B counter 33 are arranged in series. In this example, these counters act as frequency dividers, and the frequency division ratios a and b are appropriately combined to generate a desired deflection signal. Therefore, a P-ROM 34 for setting the frequency division ratio a of the A counter 32 and a P-ROM 35 for setting the frequency division ratio b of the B counter 33 are provided. By selecting the addresses of these P-ROMs with the rotary switch 36, the frequency division ratios a and b can be set. B counter
The digital output signal 33 is supplied to the sweep D / A converter 37 to create a staircase-shaped analog sweep signal.
This sweep signal is supplied to one contact 39a of the changeover switch 39 via the amplifier 38. The other contact 3 of this switch 39
A standard type sweep signal generation circuit 40 is connected to 9b. The contact 39c is connected to the output terminal 41. In this example, since the frequency division ratio b in the B counter 33 is also changed, the amplitude of the sweep signal changes as it is. Therefore, the value set in the P-ROM 35 is also supplied to the amplitude adjusting D / A converter 42. The output of this converter is supplied to the sweep D / A converter 37 via the amplifier 43 so that a sweep signal having a predetermined maximum amplitude is always obtained. Further, when a circuit 44 for detecting whether or not the pixel information of the entire screen is stored in the frame memory, that is, whether or not scanning is performed over n fields is provided and it is detected that scanning over n fields is completed, Is indicated by the light emitting diode 45.

本例におけるAカウンタ32での分周比a、Bカウンタ
33における分周比bとの関係を次表に示すが、この表で
は標準方式の1水平走査期間中にBカウンタへ供給され
るパルス数、感度および振幅調整用D/Aコンバータ42に
おいて調整すべき振幅の比をも示す。
Frequency division ratio a, B counter in A counter 32 in this example
The relationship with the frequency division ratio b in 33 is shown in the following table. In this table, the number of pulses supplied to the B counter in one horizontal scanning period of the standard method, the sensitivity, and the amplitude adjustment D / A converter 42 are used for adjustment. The ratio of power amplitudes is also shown.

本例では、感度の低い方では、Aカウンタ32の分周比
1/aをできるだけ小さくし、Bカウンタ33の分周比1/bを
変えて走査レートを変えるようにしているが、これによ
ってスイープ信号の段差を小さくしてできるだけ滑らか
に変化するスイープ信号が得られるようにしている。ス
イープ用D/Aコンバータ37の出力を増幅するアンプ38に
積分作用を持たせてD/Aコンバータ37からの出力を平滑
としている。また、走査レートを著しく遅くする場合に
はBカウンタ33のビット数を多くすればよいがBカウン
タの構成が非常に複雑となるので、Aカウンタ32を設
け、ここで或る程度の分周を行うようにしている。ま
た、Aカウンタの分周比を1/1、Bカウンタの分周比を1
/910とすることによって標準の走査レートのスイープ信
号が得られるが、本例では別個に標準方式スイープ信号
発生回路40を設け、スイッチ39によりこの回路の出力を
選択できるようにしている。このように本実施例ではき
わめて広い範囲に亘って第1偏向手段の走査レートを変
化させることができ、これにより感度を著しく大きくす
ることができる。
In this example, if the sensitivity is lower, the frequency division ratio of the A counter 32
Although 1 / a is made as small as possible and the division ratio 1 / b of the B counter 33 is changed to change the scanning rate, this reduces the step of the sweep signal to obtain a sweep signal that changes as smoothly as possible. I am allowed to do so. An amplifier 38 that amplifies the output of the sweep D / A converter 37 has an integrating action to smooth the output from the D / A converter 37. Further, when the scanning rate is to be remarkably slowed, the number of bits of the B counter 33 may be increased, but since the configuration of the B counter becomes very complicated, the A counter 32 is provided and a certain frequency division is performed here. I am trying to do it. Also, divide the division ratio of the A counter by 1/1 and the division ratio of the B counter by 1
By setting / 910, a sweep signal having a standard scanning rate can be obtained, but in this example, a standard method sweep signal generating circuit 40 is separately provided and a switch 39 can select the output of this circuit. As described above, in the present embodiment, the scanning rate of the first deflecting means can be changed over a very wide range, whereby the sensitivity can be remarkably increased.

本発明は上述した実施例に限られるものではなく幾多
の変形や変更が可能である。例えば上述した実施例では
試料からの反射光を受光するようにしたが試料からの蛍
光を受光することもできる。また、試料に光ビームを照
射し、その透過光を受光するようにしてもよい。この場
合には透過光を入射側に設けたガルバノミラーまたはこ
れと同期して駆動する偏向手段を介してリニアイメージ
センサに入射させる必要がある。また、半導体ウェファ
またはチップにレーザビームを照射することによって誘
起される電流を検出してOBIC像を得ることもできる。ま
た、上述した実施例では第1偏向手段の走査レートを遅
くする割合を整数(nを整数)としたが、本発明はこれ
に限られるものではなく、nは1より大きい自然数とす
ることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and changes can be made. For example, in the above-described embodiment, the reflected light from the sample is received, but the fluorescence from the sample can be received. Further, the sample may be irradiated with a light beam and the transmitted light may be received. In this case, it is necessary to allow the transmitted light to be incident on the linear image sensor via a galvano mirror provided on the incident side or a deflecting means that is driven in synchronization with the galvano mirror. It is also possible to obtain an OBIC image by detecting a current induced by irradiating a semiconductor wafer or chip with a laser beam. Further, in the above-described embodiment, the rate of slowing the scanning rate of the first deflecting unit is an integer (n is an integer), but the present invention is not limited to this, and n may be a natural number larger than 1. it can.

(発明の効果) 上述したように本発明においては、例えばガルバノミ
ラーより成る第2偏向手段およびリニアイメージセンサ
は標準方式にしたがって動作させ、例えば音響光学素子
より成る第1偏向手段の走査レートを標準方式に比べて
遅くすることにより等価的な感度を上げることができ
る。したがって、反射率がきわめて小さい物体の像や蛍
光像を良好に映出することができるとともに良好なOBIC
像を得ることもできる。また、第2偏向手段やリニアイ
メージセンサの走査レートは変更しないので、構成は非
常に簡単となるとともに正確な走査を行うことができ
る。
(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, the second deflecting means including, for example, a galvanometer mirror and the linear image sensor are operated in accordance with a standard method, and the scanning rate of the first deflecting means including, for example, an acousto-optic device is set to a standard. The equivalent sensitivity can be increased by slowing down compared to the system. Therefore, it is possible to project an image of an object with extremely low reflectance and a fluorescent image in a good condition, and to obtain a good OBIC.
You can also get a statue. Further, since the scanning rates of the second deflecting unit and the linear image sensor are not changed, the structure is very simple and accurate scanning can be performed.

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

第1図は本発明による撮像装置の一実施例の構成を示す
線図、 第2図A,Bおよび第3図A,BおよびCは第1偏向手段の走
査位相を不連続的に変える方法を説明する図、 第4図および第5図A,BおよびCは走査位相を連続的に
変える方法を説明するための図、 第6図は本発明撮像装置の走査レート制御手段の一実施
例の構成を示すブロック図である。 1…レーザ光源 4…音響光学素子(第1偏向手段) 9…ガルバノミラー(第2偏向手段) 11…対物レンズ、12…試料 14…リニアイメージセンサ 18…走査レート制御回路 20…フレームメモリ、21…画像処理回路 22…モニタ
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an image pickup apparatus according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A, 3B and 3C show a method of discontinuously changing the scanning phase of the first deflecting means. FIGS. 4 and 5 A, B and C are diagrams for explaining a method of continuously changing the scanning phase, and FIG. 6 is an embodiment of the scanning rate control means of the image pickup apparatus of the present invention. 3 is a block diagram showing the configuration of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source 4 ... Acousto-optic element (1st deflection means) 9 ... Galvano mirror (2nd deflection means) 11 ... Objective lens, 12 ... Sample 14 ... Linear image sensor 18 ... Scan rate control circuit 20 ... Frame memory, 21 … Image processing circuit 22… Monitor

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ビームを放射する光源と、 この光源から放射される光ビームを主走査方向に偏向さ
せる第1の偏向手段と、 この光ビームを主走査方向と直交する副走査方向に偏向
させる第2の偏向手段と、 前記第1および第2の偏向手段によって2次元的に偏向
された光ビームを試料面に投射する対物レンズと、 前記主走査方向と対応する方向に1次元的に配列された
複数の受光素子を有し、試料からの光を前記第2偏向手
段またはこれと同期して動作する偏向手段を介して受光
するリニアイメージセンサと、 前記第1の偏向手段における走査レートを前記第2偏向
手段およびリニアイメージセンサにおける走査レートに
比べて1/n(但しnは1より大きい自然数)だけ遅くす
る走査レート変更手段と、 前記リニアイメージセンサから読出される画像信号の記
録を、nフィールドの期間に亘って行うことにより1画
面分の画像信号を取込むようにした記録手段とを具える
ことを特徴とする撮像装置。
1. A light source for emitting a light beam, a first deflecting unit for deflecting the light beam emitted from the light source in a main scanning direction, and a light beam for deflecting the light beam in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. Second deflecting means, an objective lens for projecting the light beam two-dimensionally deflected by the first and second deflecting means onto a sample surface, and one-dimensionally in a direction corresponding to the main scanning direction. A linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged, and receiving light from a sample through the second deflecting means or the deflecting means operating in synchronization with the second deflecting means, and a scanning rate in the first deflecting means. Scanning rate changing means for slowing the scanning rate by 1 / n (where n is a natural number greater than 1) compared to the scanning rates in the second deflecting means and the linear image sensor, and reading from the linear image sensor. Imaging apparatus characterized by the recording of the image signal, comprising a recording means so as to capture the image signal for one screen by performing over a period of n fields.
【請求項2】前記記録手段を、少なくとも1画面分の画
像信号を記憶するフレームメモリを以て構成した特許請
求の範囲1記載の撮像装置。
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the recording means is constituted by a frame memory for storing image signals for at least one screen.
【請求項3】前記走査レート変更手段を、前記nの値
を、複数の整数から任意に選択できるように構成した特
許請求の範囲1記載の撮像装置。
3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the scanning rate changing means is configured so that the value of n can be arbitrarily selected from a plurality of integers.
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