JP4792239B2 - Scanning confocal laser microscope - Google Patents
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Description
本発明は、走査型共焦点レーザ顕微鏡に関し、更に詳しくは、走査型共焦点レーザ顕微鏡における試料に対する集束光の制御と画像回転に関する。 The present invention relates to a scanning confocal laser microscope, and more particularly to control of focused light on a sample and image rotation in a scanning confocal laser microscope.
走査型共焦点顕微鏡は、点状光源によって観察試料(以下、試料と称する)の表面を点状に照明し、この照明された試料表面からの透過光または反射光、蛍光などを再び点状に集光してピンホール開口を有する検出器に結像させ、この検出器により結像の輝度情報を得るという共焦点作用を利用した顕微鏡である。図10は、一般的な走査型共焦点顕微鏡の概略構成である。点光源401から出射された点状光は、ハーフミラー402を通過したのち収差が補正された対物レンズ403によって試料404の表面に点状結像される。そして、この点状照明の試料404による反射光は、再び対物レンズ403を通過したのちハーフミラー402で反射されて集光する。この集光位置にはピンホール405が配置されており、このピンホール405を通過した上記反射光は光検出器406によって検出される。ここで、対物レンズ403による集光位置はピンホール405と光学的に共役な位置にあり、試料404が対物レンズ403による集光位置にある場合は試料404からの反射光がピンホール405上で集光し、ピンホール405を通過する。試料404が対物レンズ403による集光位置からずれた位置にある場合は試料404からの反射光はピンホール405上では集光しておらず、ピンホール405を通過しない。
A scanning confocal microscope illuminates the surface of an observation sample (hereinafter referred to as a sample) in a point shape with a point light source, and again transmits or reflects light, reflected light, fluorescence, etc. from the illuminated sample surface. It is a microscope using a confocal effect that collects light and forms an image on a detector having a pinhole aperture and obtains luminance information of the image formation by this detector. FIG. 10 is a schematic configuration of a general scanning confocal microscope. The point light emitted from the point light source 401 passes through the half mirror 402 and is then point-formed on the surface of the sample 404 by the objective lens 403 whose aberration has been corrected. Then, the reflected light from the sample 404 of the point-like illumination passes through the objective lens 403 again, and then is reflected by the half mirror 402 to be condensed. A
このような点状照明をラスタ走査等により試料404の表面測定領域全体にわたって2次元走査を行い、その反射光の光検出器406による検出信号を画像表示することにより、試料404の表面の2次元画像が得られる。すなわち、対物レンズ403の集光位置のみの試料404の表面情報が得られ、試料404を光学的にスライスしたような表面情報が得られる。この2次元走査には例えばX方向にはガルバノスキャナやレゾナントスキャナ、Y方向にはガルバノスキャナが用いられている。 Such point-like illumination is two-dimensionally scanned over the entire surface measurement region of the sample 404 by raster scanning or the like, and the detection signal of the reflected light by the photodetector 406 is displayed as an image, whereby the two-dimensional surface of the sample 404 is displayed. An image is obtained. That is, the surface information of the sample 404 only at the condensing position of the objective lens 403 is obtained, and the surface information obtained by optically slicing the sample 404 is obtained. For this two-dimensional scanning, for example, a galvano scanner or a resonant scanner is used in the X direction, and a galvano scanner is used in the Y direction.
このような走査型共焦点顕微鏡では、上記共焦点作用により段差のある試料404の表面全てに合焦した画像を得られる走査が可能である(以下、エクステンド走査)。これは焦点位置で得られる試料404の輝度は最大輝度となることを利用したもので、ある対物レンズ403(または試料404)位置にて得られる試料404の輝度情報と対物レンズ403(または試料404)を光軸方向に微小位置ずらしたところで得られる試料404の輝度情報とを比較し、これら2枚の画像の同一画素同士で輝度の高い方の画素を残していくことで、最終的にある光軸方向範囲で得られる試料404の画像が試料404表面全体に合焦した2次元画像となる。また、上記画素比較の際、輝度が高いと判断された場合、その時の光軸方向の位置を記憶させることで最終的に試料404の高さ(凹凸)の情報が得られる。 In such a scanning confocal microscope, it is possible to perform scanning that can obtain an image focused on the entire surface of the sample 404 having a step due to the confocal action (hereinafter referred to as extended scanning). This utilizes the fact that the luminance of the sample 404 obtained at the focal position becomes the maximum luminance, and the luminance information of the sample 404 obtained at a certain objective lens 403 (or sample 404) position and the objective lens 403 (or sample 404). ) Is compared with the luminance information of the sample 404 obtained by slightly shifting the position in the optical axis direction, and the pixel with the higher luminance is left among the same pixels of these two images. The image of the sample 404 obtained in the optical axis direction range becomes a two-dimensional image focused on the entire surface of the sample 404. In addition, when it is determined that the luminance is high during the pixel comparison, information on the height (unevenness) of the sample 404 is finally obtained by storing the position in the optical axis direction at that time.
ところで、試料上のある構造物の長さ、例えば線幅などを測定しようとする場合、測定の方向とレーザ走査の軸方向が一致していないと画像内では構造物が図11のように傾いて表示されることになる。図11では誇張して描かれているが、この状態では潜在的に1/cosθだけのエラー(誤差)が測定結果に含まれてしまっている。斜めに測定することも可能ではあるが、繰り返し性など測定データの精度に注目するような場合は不利である。これを低減するためには測定方向とレーザ走査の方向とを相対的に回転させて合わせてやる必要がある。この方法には(ア)ステージ上の試料を回転させるか、(イ)
しかしながら、(ア)ステージ上で試料を回転させる場合については、顕微鏡観察下である数10〜数100μmの視野の中で対象であるものを見失わないように回転させることは非常に困難であり、操作性が著しく悪いと言える。たとえ、回転ステージを用いたとしても、測定対象部位が回転ステージの中心にいなくては弧を描いて移動するので、視野からはみ出してしまう可能性を否定できず、しかもレーザ走査の中心と回転ステージの中心が視野内の精度で一致していなければならない。 However, (a) In the case of rotating the sample on the stage, it is very difficult to rotate the sample so as not to lose sight of the object in the field of view of several tens to several hundreds of μm under the microscope observation. It can be said that the operability is extremely bad. Even if a rotating stage is used, it is difficult to deny the possibility that the part to be measured moves in an arc if it is not at the center of the rotating stage. The center of the stage must coincide with the accuracy within the field of view.
一方、(イ)レーザ走査軸を回転させるローテータプリズムを使用した場合、レーザ走査側が試料に対して回転するのでこれらの問題は回避されるが、2次元走査をしている部分にプリズムを挿入する都合上、光学系を小型化することができない。装置の小型化が強く要求される現在では積極的に採用することが難しい。この他に、レーザ走査軸を回転させる方法として2次元走査手段においてX走査とY走査の制御によりベクトルスキャンする方法がある。しかし、ベクトルスキャンが可能な走査機構としては比較的低速な走査をするガルバノスキャナ同士で構成した場合のみであり、走査の高速化のためX走査機構に共振型ガルバノスキャナを使用した構成ではX走査にY走査成分での変調をかけることができないため、スキャナの制御で直接レーザ走査軸を回転させることは不可能である。
そこで、本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、試料上の線幅測定等において、試料の配置とレーザ走査の相対的角度によって発生する可能性のある測定誤差の低減を図った走査型共焦点レーザ顕微鏡を提供することである。 Therefore, in view of the above-described problems, the present invention is directed to a scanning type that reduces the measurement error that may occur depending on the relative angle between the arrangement of the sample and the laser scanning in line width measurement on the sample. It is to provide a confocal laser microscope.
上述した課題を解決するために、本発明の走査型共焦点顕微鏡ではレーザ走査領域の照射形状を、ステージ上に配置された試料の測定対象に対してX方向レーザ走査の向きが平行であるような平行四辺形にし、該走査領域から回転させたい量に応じてX走査の画像開始位置をずらしながら切り出していくことで、最終的に光軸を中心に必要量回転させて描画するようにした。または、本発明の走査型共焦点顕微鏡では、X方向レーザ走査の向きを走査軸中心に回転させることができるオフセット機能を用いてレーザ走査範囲をその光軸中心に回転できるようにし、測定対象が傾いている場合にその傾きにあわせて走査領域を光軸中心に回転するようにした。 In order to solve the above-described problem, in the scanning confocal microscope of the present invention, the irradiation shape of the laser scanning region is set so that the X-direction laser scanning direction is parallel to the measurement target of the sample placed on the stage. The parallelogram is cut out while shifting the image start position of the X scan according to the amount to be rotated from the scanning area, so that the drawing is finally rotated by the necessary amount around the optical axis. . Alternatively, in the scanning confocal microscope of the present invention, the laser scanning range can be rotated about the optical axis by using an offset function capable of rotating the X-direction laser scanning direction about the scanning axis, and the measurement target is When tilted, the scanning area is rotated around the optical axis according to the tilt.
本発明の一態様によれば、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を試料に対してX走査及びY走査する2次元走査手段と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を試料に集光する対物レンズと、前記試料からの反射光を受光して画像信号として出力する受光手段と、前記受光手段から出力された画像信号を収集して画像データを出力するデータ収集手段と、を備える走査型共焦点レーザ顕微鏡であって、前記試料の測定対象部位に対して前記2次元走査手段の前記X走査方向が平行になるように制御する2次元走査制御手段と、前記データ収集手段が出力する画像データのX方向とY方向とが直角となるように、前記2次元走査手段の前記Y走査位置に応じて、前記走査領域内の画像表示開始位置をずらすように切り出して表示画像を生成する画像生成手段と、を備えることを特徴とする。これにより、試料上の測定対象、測定部位に対してレーザ走査の向きを平行に保つことが可能となり、測定誤差が生じるのを低減することが可能である。 According to one aspect of the present invention, a laser light source, a two-dimensional scanning means for the laser light emitted to X scanning and Y scanning to the sample from the laser light source, a laser beam emitted from the laser light source sample An objective lens for condensing light, a light receiving means for receiving reflected light from the sample and outputting it as an image signal, a data collecting means for collecting image signals output from the light receiving means and outputting image data, a scanning confocal laser microscope and a two-dimensional scanning control means for the X scanning direction is controlled in parallel of the two-dimensional scanning means relative to the measurement target region before Symbol sample, the data collection It means so is the X direction and the Y direction of the image data output from the right angle, according to the Y scan position of the two-dimensional scanning unit, cut out so as to shift the image display start position of the scan region Characterized in that it comprises an image generating means for generating display image. This makes it possible to keep the laser scanning direction parallel to the measurement target and measurement site on the sample, and to reduce the occurrence of measurement errors.
本発明の一態様によれば、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を試料に対し照射する2次元走査手段と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を試料に集光する対物レンズと、前記試料からの反射光を受光して画像信号として出力する受光手段と、前記受光手段から出力された画像信号を収集して画像データを出力するデータ収集手段と、を備える走査型共焦点レーザ顕微鏡であって、前記試料の測定対象の傾きに合わせて前記2次元走査手段の共振型の走査機構自体をその振動軸を中心に回転させる走査機構オフセット手段、を備えることを特徴とする。これにより、X方向走査のY方向走査成分での変調がX方向走査機構自体の回転として実現されるため、共振型の走査機構であっても画像回転が可能となる。
According to one aspect of the present invention, a laser light source, a two-dimensional scanning unit that irradiates the sample with laser light emitted from the laser light source, and an objective that focuses the laser light emitted from the laser light source onto the sample. A scanning-type common unit comprising: a lens; a light receiving unit that receives reflected light from the sample and outputs it as an image signal; and a data collection unit that collects the image signal output from the light receiving unit and outputs image data. A focus laser microscope, comprising: a scanning mechanism offset means for rotating the resonance type scanning mechanism itself of the two-dimensional scanning means about its vibration axis in accordance with the inclination of the measurement target of the sample. . As a result, the modulation in the Y direction scanning component of the X direction scanning is realized as the rotation of the X direction scanning mechanism itself, so that the image can be rotated even with the resonance type scanning mechanism.
本発明によれば、走査型共焦点レーザ顕微鏡において、試料上の測定対象、測定部位に対して、レーザ走査の向きを平行に保つことが可能となり、cosθ成分の測定誤差が生じるのを低減することが可能である。 According to the present invention, in a scanning confocal laser microscope, it becomes possible to keep the direction of laser scanning parallel to the measurement object and measurement site on the sample, thereby reducing the occurrence of measurement error of the cos θ component. It is possible.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、図1に本発明の走査型共焦点レーザ顕微鏡の二つの原理構成を示す。
図1(a)は、第1の原理構成を示している。まず、レーザ光源1から出射されたレーザ光が、2次元走査手段2、対物レンズ3を介して試料0に照射される。この際、2次元走査制御手段4が2次元走査手段2の走査領域を、試料0上の測定対象の傾きに応じて制御する。そして、試料0からの反射光は対物レンズ3、2次元走査手段2を介して、受光手段5で受光され、光信号を電気信号に変換して出力する。出力された信号は、データ収集手段6にて画像データとして出力され、該画像データは画像生成手段7にて、試料0上の測定対象の傾きに応じて、走査領域内の画像領域開始位置をずらすように切り出され、表示画像が生成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows two principle configurations of the scanning confocal laser microscope of the present invention.
FIG. 1A shows a first principle configuration. First, the
図1(b)は、第2の原理構成を示している。図1(a)と同様に、まず、レーザ光源1から出射されたレーザ光が、2次元走査手段2、対物レンズ3を介して試料0に照射される。この際、走査機構オフセット手段8が2次元走査手段3の共振型の走査機構自体を、試料0上の測定対象の傾きに応じて、その振動軸を中心に回転させる。そして、試料0からの反射光は対物レンズ3、2次元走査手段2を介して、受光手段5で受光され、光信号を電気信号に変換して出力する。出力された信号は、データ収集手段6にて画像データとして出力される。
FIG. 1B shows a second principle configuration. As in FIG. 1A, first, the
以下、上記原理構成それぞれの実施例を第1の実施例、第2の実施例として順に詳細に説明する。
図2に本発明の走査型共焦点レーザ顕微鏡の第1実施例の構成を示す。図2において、100が顕微鏡本体で、この顕微鏡本体100には次のものが設けられている。まず、レーザ光源10は、試料0の表面を走査するスポット光(集束光)としてのレーザ光を発生させるものである。そして、このレーザ光源10の光路上にはミラー11が配置されており、レーザ光源10からのレーザ光を2次元走査機構12に導く。2次元走査機構12は、ミラー11を介して得たレーザ光源10からのレーザ光を、2次元走査駆動制御回路13の制御のもとで、スポット光としてXY方向に2次元走査する。2次元走査機構12を介して2次元走査されたスポット光は、対物レンズ14を介してステージ16上に載置された試料0に照射される。この場合、対物レンズ14は、レボルバ15に取り付けられている。このレボルバ15は倍率の異なる複数の対物レンズ14を保持したもので、これら対物レンズ14のうち所望の倍率を持つものを顕微鏡の観察光路中に位置設定可能にするとともに、焦点移動機構23の指示により対物レンズ14を光軸方向に焦点移動できるようになっている。焦点移動機構23は、レボルバ15に接続され、コンピュータ21の指示によりレボルバ15の移動を制御できるようにしているものである。
Hereinafter, each example of the above-described principle configuration will be described in detail as a first example and a second example in order.
FIG. 2 shows the configuration of the first embodiment of the scanning confocal laser microscope of the present invention. In FIG. 2,
一方、試料0からの反射光は、対物レンズ14を通り2次元走査機構12に戻り、この2次元走査機構12からハーフミラー17へと戻される。このハーフミラー17は、2次元走査機構12に対するレーザ光源10の出射光路上に設けられ、2次元走査機構12を介して得られる試料0からの反射光を検出系に導くための半透明鏡である。そして、ハーフミラー17を介して得た試料0からの反射光は、レンズ18を透過し、ピンホール板19のピンホールを介して光検出器20で受光される。レンズ18は、試料0からの反射光を集光するものであり、ピンホール板19は所要の径のピンホールを有し、光検出器20の受光面の前面、レンズ18の焦点位置に配置されている。また、光検出器20は、ピンホール板19のピンホールを介して得られる光をその光量対応の電気信号に変換する光検出素子からなっている。光検出器20で光電変換された信号は、2次元走査駆動制御回路13からのタイミング信号と共にコンピュータに送られ、コンピュータ21において画像化されモニタ22に、試料0の表面情報として表示される。
On the other hand, the reflected light from the
コンピュータ21には、2次元走査駆動制御回路13にどのように走査するかを指示する2次元走査指示部30、光検出器20から出力された信号を画像データとして出力するデータ収集部32と、該データ収集部32から出力された画像データを、2次元走査指示部30が2次元走査駆動制御回路13に指示した走査領域の情報に基づいて、画像処理して表示画像を生成する画像生成部33と、前述の焦点移動機構23に、レボルバ15の移動を指示する焦点移動指示部31などが備えられており、適宜、顕微鏡本体に指示を送ったり、顕微鏡からの出力信号を受け取り、該信号の処理をしたりする。
The
尚、図2において、図1(a)に示した2次元走査手段2は2次元走査機構12に相当し、2次元走査制御手段4は2次元走査駆動制御回路13と2次元走査指示部30に相当し、受光手段5は光検出器20に相当し、データ収集手段6はデータ収集部32に相当し、画像生成手段7は画像生成部33に相当する。また、2次元走査機構12は、少なくとも1軸が共振型の走査機構であるものである。
In FIG. 2, the two-
図3は、第1実施例の走査型共焦点レーザ顕微鏡の重要部分をさらに詳述する図である。図において、2次元走査機構12は、X軸方向走査用として例えばレゾナントスキャナからなるXスキャナ201とY軸走査用として例えばガルバノミラーからなるYスキャナ203を有し、Xスキャナ201はXドライバ202により駆動されて2次元走査の主走査を行い、タイミング回路205へ走査のタイミング信号(X.SYNC)を送出し続けている。タイミング回路205は、Xスキャナ201の走査周期に同期して、位置信号(X.POS)、サンプリングクロック(X.CLK),水平同期信号(/HD)、画像有効信号(/DE)を出力している。一方、Yスキャナ203は、Y波形生成回路206で生成される鋸歯状波に従ってYドライバ204により駆動されて2次元走査の副走査を行う。Y波形生成回路206では、この副走査用の波形(Y.CTRL)がタイミング回路205で生成される水平同期信号(/HD)と位置信号(X.POS)を受けて生成され、また、同時に画像更新の1周期に相当する波形1周期ごとに垂直同期信号(/VD)も出力している。
FIG. 3 is a diagram illustrating in detail the important part of the scanning confocal laser microscope of the first embodiment. In the figure, the two-
レーザ光は、レーザ光源から出射され(図3には不図示)、Xスキャナ201、Yスキャナ203によって2次元走査されて対物レンズ14を通過して試料0を照明する。試料0で反射されたレーザ光は再び対物レンズ14を通過し、Xスキャナ201、Yスキャナ203によって位置の動かない光束に戻り、光検出器20に到達する。光検出器20では、試料0からの反射光が光電変換され、その光量対応の電気信号に変換される。ヘッドアンプ207は、この電気信号を所定の大きさまで増幅し、画像信号としてコンピュータ21に送出する。コンピュータ21では、サンプリング信号であるタイミング回路205からのサンプリングクロック(X.CLK)信号に同期して、A/D変換器208によって画像信号をデジタルの画像データへと変換する。また、図3には不図示であるが、その後、該画像データを画像処理して出力画像を生成し、さらにタイミング回路205からの水平同期信号(/HD),画像表示有効信号(/DE),垂直同期信号(/VD)を基にして、試料0の表面情報をモニタ22に表示する。
The laser light is emitted from a laser light source (not shown in FIG. 3), is two-dimensionally scanned by the
ここで、試料0上の測定対象が傾いている場合を例に、観察画像(モニタに出力される画像)上の測定対象が水平に表示されるようにする処理について説明する。
拡大されて見えている試料0の測定対象部位が図4に示すような中央の小さな長方形部分の幅であるとする。ステージ16上に配置される場合、2次元のレーザ走査領域に対して角度θ(図では、−θ)だけ傾いており、図4の破線で示した大きな長方形の画像領域に対して右下がりに傾いて表示されている場合を想定する。
Here, a process for causing the measurement target on the observation image (image output to the monitor) to be displayed horizontally will be described, taking as an example the case where the measurement target on the
It is assumed that the measurement target portion of the
この状態から、まずレーザ走査を試料0の測定対象部位に対して平行にし、その後得られる観察画像を水平にする。
Y波形生成回路206からは図4右側の鋸歯状波形が通常出力されるが、このときのY方向走査は破線で示す大きな長方形の領域となる。一方、Xスキャナ201は共振型であるためタイミング回路205からのX走査位置信号(X.POS)は正弦波状となっている。このX走査位置信号(X.POS)を受けたY波形生成回路206はこのY走査用の鋸歯状波をX走査位置信号(X.POS)によって変調する。すると、図4に示すような波形となり、試料0に対するレーザ走査領域は図4左側に実線で示すような右下がりの平行四辺形になる。ここで、回転角θの変化に対しては、X走査位置信号(X.POS)での変調度合(振幅)を変化させることで対応ができる。
From this state, first, the laser scanning is made parallel to the measurement target portion of the
The sawtooth waveform on the right side of FIG. 4 is normally output from the Y
これで試料0の測定対象の傾きとX走査の角度を合わせることができた。しかしこれによって得られる画像をそのままモニタ22に表示してしまうと、あくまで各X方向走査の左端から右端への画像データを左端をそろえて表示してしまうため、2次元走査が平行四辺形に歪んだ分、表示されている試料0の形状が反対側に(この例の場合は平行四辺形に)歪んでしまう。よって次に説明するような処理を行い、表示される試料0の形状がもとに戻るようにする。すなわち、以下の処理は、画像生成部33で行われる処理である。
Thus, the inclination of the measurement target of
図5(a)に示す網掛けの三角形の領域が無くなれば、X方向走査に対してY方向走査が直角に行われたことと等価になる(図5(b)の完成画像)。すなわち、Y方向走査位置の変化に応じて画像表示の開始位置をずらしていけばよいことになる。このとき、タイミング回路205から出力される画像表示有効信号(/DE)の開始位置は次に示す式から求めることができる。
If the shaded triangular area shown in FIG. 5A disappears, it is equivalent to the Y-direction scanning being performed at right angles to the X-direction scanning (the completed image in FIG. 5B). That is, the image display start position may be shifted in accordance with the change in the Y-direction scanning position. At this time, the start position of the image display valid signal (/ DE) output from the
ここで、 Xn:nライン目においてX方向へずらす画素数
Yn:nライン目(1≦Yn≦Y)
Y :表示ライン数
θ:画像回転角
例えば、画像表示範囲が1024画素×768画素の領域であるとし、θだけ画像を回転させたい場合の例を図6に示す。図6(a)はθ=−10°、図6(b)はθ=−20°、図6(c)はθ=+15°の例を示している。
Where X n is the number of pixels shifted in the X direction on the nth line
Y n : n-th line (1 ≦ Y n ≦ Y)
Y: Number of display lines
θ: Image rotation angle For example, FIG. 6 shows an example in which the image display range is an area of 1024 pixels × 768 pixels and the image is to be rotated by θ. 6A shows an example of θ = −10 °, FIG. 6B shows an example of θ = −20 °, and FIG. 6C shows an example of θ = + 15 °.
図6(a)の場合、(1)式より、1ライン目は134画素目以降から有効画像データとして表示する。中央の384ライン目では68画素目以降から表示し、最終の768ライン目は1画素目から表示する。これによりX方向の表示範囲、すなわち表示画像の横幅は133画素減って891画素になるが、歪みが補正された画像を得ることができる。 In the case of FIG. 6A, the first line is displayed as effective image data from the 134th pixel onward according to the equation (1). The center 384th line is displayed from the 68th pixel onward, and the final 768th line is displayed from the first pixel. As a result, the display range in the X direction, that is, the horizontal width of the display image is reduced by 133 pixels to 891 pixels, but an image with corrected distortion can be obtained.
同様に、図6(b)の場合、1ライン目は263画素目以降から表示し、中央の384ライン目では132画素目以降から表示し、768ライン目は1画素目から表示する。図6(c)の場合、1ライン目は1画素目以降から表示し、中央の384ライン目では100画素目以降から表示し、768ライン目は199画素目以降から表示する。 Similarly, in the case of FIG. 6B, the first line is displayed from the 263th pixel onward, the central 384th line is displayed from the 132th pixel onward, and the 768th line is displayed from the first pixel. In the case of FIG. 6C, the first line is displayed from the first pixel onward, the central 384th line is displayed from the 100th pixel onward, and the 768th line is displayed from the 199th pixel onward.
尚、本実施例の説明では、/DE信号の調整はタイミング回路205が行うように説明したが、平行四辺形の画像データの中からソフトウェア処理によって表示開始位置を順次ずらしながら画像データを生成してもよい。
In the description of this embodiment, the
また、X方向の表示画素数が、画像の回転角に応じて減少してしまうが、本発明の目的を鑑みても試料0の測定方向とレーザ走査の調整角度は通常数度以下であり、数十度もの傾きを補正することは測定条件としてあまり適切ではない。最大±45°の補正を行ったとすると482画素であり、表示範囲が半分程度に減少する。よって、測定対象部位の幅が画像の半分以下程度の範囲に収まるように対物レンズ14の倍率選択やレーザ走査範囲でのズームを調整しておけば問題とはならない。1024×768画素の表示範囲に対してX方向の表示画素数が減少した分は、表示範囲の前後にダミーデータ(例えば黒レベル)を付加するようにしておけば、画像回転の前後で表示の中心位置がずれてしまうことも回避できる。
Further, although the number of display pixels in the X direction is reduced according to the rotation angle of the image, the measurement direction of the
以上、本発明の第1の実施例について説明した。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
図7に本発明の走査型共焦点レーザ顕微鏡の第2実施例の構成を示す。図7の構成は第1の実施例の構成(図2)とほぼ同様であるが、2点だけ異なる点がある。まず1点目の相違点は、走査機構オフセット制御回路24が追加されており、また図7には明示していないが、2次元走査機構12にはオフセットモータなどの走査機構自体を回転させるものが付加されている。これにより、測定対象の傾きに合わせて2次元走査機構12自体を回転させることが可能となっている。また2点目の相違点は、データ収集部32から出力された画像データがそのままモニタ22に出力される、ということである。第2実施例では、走査機構自体を測定対象に合わせて回転させ2次元走査を行うため、第1の実施例のように歪んだ画像を得ることがない。よって、図5に示したような画像処理をする必要がない。そのため、データ収集部32から出力された画像データはそのままモニタ22に出力される。
The first embodiment of the present invention has been described above.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 shows the configuration of a second embodiment of the scanning confocal laser microscope of the present invention. The configuration of FIG. 7 is almost the same as the configuration of the first embodiment (FIG. 2), but there are only two differences. The first difference is that a scanning mechanism offset
尚、図7を図1(b)に示した原理構成に照らし合わせると、2次元走査手段2は2次元走査機構12に相当し、走査機構オフセット手段8は2次元走査駆動制御回路13と走査機構オフセット制御回路24と2次元走査指示部30に相当し、受光手段5は光検出器20に相当し、データ収集手段6はデータ収集部32に相当する。
7 is compared with the principle configuration shown in FIG. 1B, the two-dimensional scanning means 2 corresponds to the two-
図8に、第2実施例の走査型共焦点レーザ顕微鏡の重要部分を示す。本発明の第2実施例では、Xオフセット機能が追加されている。
すなわち、Xオフセットドライバ302は、Y波形生成回路301からの指示によりXオフセットモータ303を駆動する。Xオフセットモータ303は、Xスキャナ201自体に取り付けられており、Xスキャナ201の走査軸中心にXスキャナ201を回転させることが可能なように取り付けられている。Y波形生成回路301は、第1の実施例のものとほぼ同じであるが、Xオフセット機能が付加されている。
FIG. 8 shows an important part of the scanning confocal laser microscope of the second embodiment. In the second embodiment of the present invention, an X offset function is added.
That is, the X offset
第2実施例の顕微鏡の基本的な動作は第1実施例と同様であるが、図9に示すようにX方向走査に対してのY方向走査成分での変調をXオフセットモータ303に対して行う。これによって、共振型であり走査中心にオフセットがかけられないXスキャナ201を使用していても、光学的なレーザ走査中心位置を左右にずらすことができるようになり、X方向画素数の減少を伴わずにレーザ走査範囲をその光軸中心に回転させることが可能となる。すなわち、図9左上に示す、中央の小さな長方形が測定対象である場合、第2実施例の顕微鏡の走査領域は、実線で示された、右下がりの大きな長方形となり、オフセットかけない場合の走査領域(破線で示された長方形)と面積が変わらずに走査することが可能である。
The basic operation of the microscope of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but modulation with the Y-direction scanning component for the X-direction scanning is applied to the X offset
以上、本発明の走査型共焦点レーザ顕微鏡について詳細に説明したが、本発明は以上に述べたこと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内で様々の構成または形状を取ることができることはいうまでもない。 The scanning confocal laser microscope of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above description, and various configurations or shapes can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that it can be taken.
0 試料
1 光源
2 2次元走査手段
3 対物レンズ
4 2次元走査手段
5 受光手段
6 データ収集手段
7 画像生成手段
8 走査機構オフセット手段
10 レーザ光源
11 ミラー
12 2次元走査機構
13 2次元走査駆動制御回路
14 対物レンズ
15 レボルバ
16 ステージ
17 ハーフミラー
18 レンズ
19 ピンホール
20 光検出器
21 コンピュータ
22 モニタ
23 焦点移動機構
24 走査機構オフセット制御回路
30 2次元走査指示部
31 焦点移動指示部
32 データ収集部
33 画像生成部
100 走査型共焦点顕微鏡
201 Xスキャナ
202 Xドライバ
203 Yスキャナ
204 Yドライバ
205 タイミング回路
206 Y波形生成回路
207 ヘッドアンプ
208 A/D変換器
301 Y波形生成回路
302 Xオフセットドライバ
303 Xオフセットモータ
401 点光源
402 ハーフミラー
403 対物レンズ
404 試料
405 ピンホール
406 光検出器
0
Claims (4)
前記試料の測定対象部位に対して前記2次元走査手段の前記X走査方向が平行になるように制御する2次元走査制御手段と、
前記データ収集手段が出力する画像データのX方向とY方向とが直角となるように、前記2次元走査手段の前記Y走査位置に応じて、前記走査領域内の画像表示開始位置をずらすように切り出して表示画像を生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とする走査型共焦点レーザ顕微鏡。 A laser light source, a two-dimensional scanning means for the laser light emitted to X scanning and Y scanning to the sample from the laser light source, an objective lens for focusing the laser beam emitted from the laser light source to the sample, the A scanning confocal laser microscope comprising: a light receiving unit that receives reflected light from a sample and outputs it as an image signal; and a data collection unit that collects the image signal output from the light receiving unit and outputs image data. There,
And two-dimensional scanning control means for the X scanning direction of the two-dimensional scanning means is controlled so as to be parallel to the measurement target sections of the pre-Symbol samples,
The image display start position in the scanning area is shifted according to the Y scanning position of the two-dimensional scanning means so that the X direction and the Y direction of the image data output from the data collecting means are perpendicular to each other. Image generation means for cutting out and generating a display image;
A scanning confocal laser microscope comprising:
前記試料の測定対象の傾きに合わせて前記2次元走査手段の共振型の走査機構自体をその振動軸を中心に回転させる走査機構オフセット手段、
を備えることを特徴とする走査型共焦点レーザ顕微鏡。 A laser light source, two-dimensional scanning means for irradiating the sample with laser light emitted from the laser light source, an objective lens for condensing the laser light emitted from the laser light source on the sample, and reflected light from the sample A scanning confocal laser microscope comprising: a light receiving unit that receives and outputs an image signal; and a data collection unit that collects the image signal output from the light receiving unit and outputs image data,
Scanning mechanism offset means for rotating the resonance type scanning mechanism itself of the two-dimensional scanning means around its vibration axis in accordance with the inclination of the measurement target of the sample;
A scanning confocal laser microscope comprising:
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