JP5378187B2 - Scanning microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the technology of forming an image in which image distortion and displacement are suppressed, without excessively complicating the structure and control of a device. <P>SOLUTION: A scanning type microscope 1 includes a sampling clock generating circuit 18 for generating a sampling clock signal that indicates the timing of sampling an image detection signal from a scanning synchronous signal that has a period equal to the period of the sinusoidal oscillation of a two-dimensional scanning section 12. Then, the sampling clock generating circuit 18 includes a temperature correction signal generating section 19 for generating a temperature correction signal that corrects a sampling clock signal according to a set temperature. Accordingly, without excessively complicating the structure and control of the device, the scanning type microscope 1 forms an image in which image distortion and displacement are suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、走査型顕微鏡の技術に関し、特に走査型顕微鏡の画像信号のサンプリング技術に関する。   The present invention relates to a technique of a scanning microscope, and more particularly to a technique for sampling an image signal of a scanning microscope.

従来から、点状に集光された光を試料に照射し、その透過光、反射光、または試料から生じる蛍光を光検出器で検出する走査型顕微鏡が知られている。このような走査型顕微鏡には、例えば、共焦点絞りを使用する共焦点レーザ顕微鏡や、多光子過程を経て生じる蛍光を検出する多光子励起顕微鏡などがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a scanning microscope that irradiates a sample with light collected in a spot shape and detects the transmitted light, reflected light, or fluorescence generated from the sample with a photodetector. Examples of such a scanning microscope include a confocal laser microscope using a confocal stop and a multiphoton excitation microscope for detecting fluorescence generated through a multiphoton process.

光が試料上に点状に集光する走査型顕微鏡では、試料の画像を生成するためには、集光位置を試料上で2次元に移動させることにより試料を2次元に走査する走査手段が必要となる。このような走査手段としては、通常、X方向にはガルバノミラーやレゾナントスキャナが使用され、Y方向にはサーボ型のガルバノミラーが使用される。   In a scanning microscope in which light is focused on a sample in a spot shape, in order to generate an image of the sample, a scanning unit that scans the sample in two dimensions by moving the focusing position in two dimensions on the sample is provided. Necessary. As such scanning means, a galvano mirror or a resonant scanner is usually used in the X direction, and a servo galvano mirror is used in the Y direction.

共振型のガルバノミラーやレゾナントスキャナを走査手段として使用する場合、走査速度はサイン波状に変化するので、光検出器からの画像検出信号を一定の間隔でサンプリングすると歪みやずれのある画像が生成されてしまう。このため、走査手段の制御回路は、走査手段の走査速度に応じて、画像検出信号をサンプリングするタイミングを示す同期信号(以降、サンプリングクロック信号と記す。)を生成する。そして、画像生成部は、そのサンプリングクロック信号の入力と同期して、画像検出信号をサンプリングすることにより、画像を生成する。   When a resonant galvanometer mirror or resonant scanner is used as the scanning means, the scanning speed changes in a sine wave shape, so if the image detection signal from the photodetector is sampled at regular intervals, an image with distortion or deviation is generated. End up. Therefore, the control circuit of the scanning unit generates a synchronization signal (hereinafter referred to as a sampling clock signal) indicating the timing for sampling the image detection signal in accordance with the scanning speed of the scanning unit. The image generation unit generates an image by sampling the image detection signal in synchronization with the input of the sampling clock signal.

以下、走査手段の制御回路により制御される試料上の集光位置を「光学的走査位置」という。また、走査手段の制御回路が生成するサンプリングクロック信号に従って画像検出信号をサンプリングすることで得られる画像の位置を「電気的サンプリング位置」という。   Hereinafter, the condensing position on the sample controlled by the control circuit of the scanning means is referred to as “optical scanning position”. The position of the image obtained by sampling the image detection signal in accordance with the sampling clock signal generated by the control circuit of the scanning unit is referred to as “electrical sampling position”.

しかしながら、実際には、走査手段の制御回路が、光学的走査位置を決める走査手段駆動信号と電気的サンプリング位置を決めるサンプリングクロック信号とを同じタイミングで出力すると、走査手段の動作遅れや電気回路系の時間遅れなどが原因で、光学的走査位置と電気的サンプリング位置とにずれが生じることがある。この場合、歪みやずれのある画像が生成されてしまう。   However, in practice, if the control circuit of the scanning means outputs the scanning means driving signal that determines the optical scanning position and the sampling clock signal that determines the electrical sampling position at the same timing, the operation delay of the scanning means and the electric circuit system Due to the time delay, the optical scanning position and the electrical sampling position may be misaligned. In this case, an image with distortion or shift is generated.

このような画像の歪みやずれを抑制する技術として、特許文献1に開示される技術が利用できる。特許文献1で開示される技術では、光学的走査範囲の中心を検出する手段が設けられ、1ラインの走査毎に光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が比較される。そして、比較結果に基づいて、光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が一致するように電気的サンプリング範囲が補正される。これにより、歪みやずれが抑制された画像を生成することができる。   As a technique for suppressing such distortion and shift of an image, the technique disclosed in Patent Document 1 can be used. In the technique disclosed in Patent Document 1, means for detecting the center of the optical scanning range is provided, and the center of the optical scanning range and the center of the electrical sampling range are compared for each scanning of one line. Based on the comparison result, the electrical sampling range is corrected so that the center of the optical scanning range and the center of the electrical sampling range coincide. Thereby, an image in which distortion and shift are suppressed can be generated.

特開2000−39560号公報JP 2000-39560 A

特許文献1で開示される技術では、サンプリングクロックを発生させる制御と光学的走査範囲の中心を検出する制御は、ともに1ライン毎に行われる。このため、サンプリングクロックを発生させる制御で生じる誤差と光学的走査範囲の中心を検出する制御で生じる誤差とが、同じタイミングで重複して発生してしまう。この場合、両方の誤差が、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正する制御に同時に影響を及すことになるため、制御が複雑になってしまう。   In the technique disclosed in Patent Document 1, both the control for generating the sampling clock and the control for detecting the center of the optical scanning range are performed for each line. For this reason, an error caused by the control for generating the sampling clock and an error caused by the control for detecting the center of the optical scanning range are duplicated at the same timing. In this case, since both errors simultaneously affect the control for correcting the deviation between the optical scanning position and the electrical sampling position, the control becomes complicated.

また、特許文献1で開示される技術では、光学的走査範囲の中心を検出する手段が必要となるため、装置が大型化し、構造も複雑になる。また、それに伴って製造上のコストも上昇しやすい。さらに、試料に照射されるべき光の一部が光学的走査範囲の中心を検出するために利用されるため、光源から射出された光の利用効率が低下してしまう。   Further, since the technique disclosed in Patent Document 1 requires a means for detecting the center of the optical scanning range, the apparatus becomes large and the structure becomes complicated. In addition, the manufacturing cost tends to increase accordingly. Furthermore, since a part of the light to be irradiated onto the sample is used for detecting the center of the optical scanning range, the utilization efficiency of the light emitted from the light source is lowered.

ところで、走査手段や電気回路系での遅れによって生じる光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれは、装置間の個体特性の違い、つまり、装置の個体差が主要な要因である環境に依存しないずれ(以降、個体差ずれと記す。)と、温度変化が主要な要因である環境に依存するずれ(以降、温度ずれと記す。)と、に大別することができる。利用環境下で想定される温度(以降、基準温度と記す。)を基準とした個体差ずれは、出荷前に補正されることを考慮すると、利用環境下で生じるずれの主要な要因は、基準温度と実際の利用環境の温度(以降、利用温度と記す。)の差異に依存すると考えられる。   By the way, the difference between the optical scanning position and the electrical sampling position caused by a delay in the scanning means or the electric circuit system does not depend on the difference in individual characteristics between apparatuses, that is, on the environment where the individual difference of apparatuses is a main factor. Deviations (hereinafter referred to as individual difference deviations) and environmentally dependent deviations (hereinafter referred to as temperature deviations), which are mainly caused by temperature changes, can be broadly classified. Considering that the individual difference deviation based on the temperature assumed in the usage environment (hereinafter referred to as the reference temperature) is corrected before shipment, the main factor of the deviation in the usage environment is the standard. This is considered to depend on the difference between the temperature and the temperature of the actual usage environment (hereinafter referred to as the usage temperature).

以上のような実情を踏まえ、本発明では、温度に依存する光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正することにより、装置の構造や制御を過度に複雑にすることなく、画像の歪みやずれが抑制された画像を生成する技術を提供することを課題とする。   Based on the above situation, the present invention corrects the deviation between the temperature-dependent optical scanning position and the electrical sampling position, thereby preventing image distortion without overcomplicating the structure and control of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a technique for generating an image in which deviation is suppressed.

本発明の第1の態様は、正弦波振動により、試料に照射する照明光の集光位置を移動させる走査手段と、照明光を試料に照射することにより得られる観察光を検出し、観察光を電気信号である画像検出信号に変換する光検出手段と、正弦波振動の周期と等しい周期を有する走査同期信号から画像検出信号をサンプリングするタイミングを示すサンプリングクロック信号を発生させるサンプリングクロック発生手段と、サンプリングクロック信号に基づいて画像検出信号をサンプリングし、試料の画像を生成する画像生成手段と、を含み、サンプリングクロック発生手段は、設定温度に応じて、サンプリングクロック信号を補正する温度補正信号を生成する温度補正手段と、前記設定温度に対応する補正情報が記憶される温度補正情報記憶手段と、前記走査同期信号が変換された正弦波信号が入力され、前記サンプリングクロック信号を出力する周波数可変発振手段と、前記正弦波信号の位相を変化させる移相手段と、前記正弦波信号の振幅を変化させるゲイン調整手段と、を含み、前記温度補正手段は、前記温度補正情報記憶手段から、前記設定温度に対応する前記補正情報を入力され、前記設定温度に応じて、前記ゲイン調整手段に前記正弦波信号の前記振幅を変化させる前記温度補正信号を入力する走査型顕微鏡を提供する。 According to a first aspect of the present invention, a scanning means for moving a condensing position of illumination light irradiated on a sample by sine wave vibration, and observation light obtained by irradiating the sample with illumination light are detected. And a sampling clock generating means for generating a sampling clock signal indicating a timing for sampling the image detection signal from a scanning synchronization signal having a period equal to the period of the sine wave vibration. Sampling the image detection signal based on the sampling clock signal, and generating an image of the sample, and the sampling clock generating means generates a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal according to the set temperature. a temperature correction means for generating for the temperature correction information storage means for correcting information is stored corresponding to the set temperature The sine wave signal converted from the scanning synchronization signal is inputted, the frequency variable oscillation means for outputting the sampling clock signal, the phase shift means for changing the phase of the sine wave signal, and the amplitude of the sine wave signal. seen including a gain adjustment means for varying the said temperature correction means, from the temperature correction information storing means, are inputted to the correction information corresponding to the set temperature, in response to the set temperature, the gain adjusting means Provided is a scanning microscope for inputting the temperature correction signal for changing the amplitude of the sine wave signal .

本発明の第2の態様は、正弦波振動により、試料に照射する照明光の集光位置を移動させる走査手段と、前記照明光を前記試料に照射することにより得られる観察光を検出し、前記観察光を電気信号である画像検出信号に変換する光検出手段と、前記正弦波振動の周期と等しい周期を有する走査同期信号から前記画像検出信号をサンプリングするタイミングを示すサンプリングクロック信号を発生させるサンプリングクロック発生手段と、前記サンプリングクロック信号に基づいて前記画像検出信号をサンプリングし、前記試料の画像を生成する画像生成手段と、を含み、前記サンプリングクロック発生手段は、設定温度に応じて、前記サンプリングクロック信号を補正する温度補正信号を生成する温度補正手段と、前記設定温度に対応する補正情報が記憶される温度補正情報記憶手段と、前記走査同期信号が変換された正弦波信号が入力され、前記サンプリングクロック信号を出力する周波数可変発振手段と、を含み、前記温度補正手段は、前記温度補正情報記憶手段から、前記設定温度に対応する前記補正情報を入力され、前記設定温度に応じて、前記周波数可変発振手段に入力される前記正弦波信号の振幅を変化させる走査型顕微鏡を提供する。 According to a second aspect of the present invention, scanning means for moving a condensing position of illumination light applied to a sample by sine wave vibration, and observation light obtained by irradiating the sample with the illumination light are detected, Light detection means for converting the observation light into an image detection signal, which is an electrical signal, and a sampling clock signal indicating timing for sampling the image detection signal from a scanning synchronization signal having a period equal to the period of the sine wave vibration Sampling clock generation means; and image generation means for sampling the image detection signal based on the sampling clock signal and generating an image of the sample, the sampling clock generation means according to a set temperature, Temperature correction means for generating a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal, and corresponding to the set temperature Temperature correction information storage means for storing positive information, and frequency variable oscillation means for inputting the sine wave signal converted from the scanning synchronization signal and outputting the sampling clock signal, and the temperature correction means, A scanning microscope that receives the correction information corresponding to the set temperature from the temperature correction information storage unit and changes the amplitude of the sine wave signal input to the variable frequency oscillation unit according to the set temperature. provide.

本発明の第3の態様は、第の態様に記載の走査型顕微鏡において、前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記移相手段に前記正弦波信号の前記位相を変化させる前記温度補正信号を入力する走査型顕微鏡を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the first aspect, the temperature correction unit causes the phase shift unit to change the phase of the sine wave signal according to the set temperature. A scanning microscope for inputting a temperature correction signal is provided.

本発明の第4の態様は、第の態様に記載の走査型顕微鏡において、前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記周波数可変発振手段に入力される前記正弦波信号の位相を変化させる走査型顕微鏡を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the second aspect, the temperature correction unit changes the phase of the sine wave signal input to the frequency variable oscillation unit according to the set temperature. A scanning microscope to be changed is provided.

本発明の第5の態様は、第の態様に記載の走査型顕微鏡において、前記サンプリングクロック発生手段は、さらに、前記正弦波信号の位相を変化させる移相手段と、前記正弦波信号の振幅を変化させるゲイン調整手段と、を含む走査型顕微鏡を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the second aspect, the sampling clock generation means further includes a phase shift means for changing a phase of the sine wave signal, and an amplitude of the sine wave signal. And a gain adjusting means for changing the scanning microscope.

本発明の第6の態様は、第の態様に記載の走査型顕微鏡において、前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記移相手段に前記正弦波信号の前記位相を変化させる前記温度補正信号を入力する走査型顕微鏡を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the fifth aspect, the temperature correction unit causes the phase shift unit to change the phase of the sine wave signal according to the set temperature. A scanning microscope for inputting a temperature correction signal is provided.

本発明の第7の態様は、第の態様または第6の態様に記載の走査型顕微鏡において、前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記ゲイン調整手段に前記正弦波信号の前記振幅を変化させる前記温度補正信号を入力する走査型顕微鏡を提供する。
本発明の第8の態様は、第の態様乃至第7の態様のいずれか1項に記載の走査型顕微鏡において、さらに、温度センサーを含む走査型顕微鏡を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the fifth aspect or the sixth aspect, the temperature correction unit sends the gain adjustment unit with the sine wave signal according to the set temperature. A scanning microscope for inputting the temperature correction signal for changing the amplitude is provided.
An eighth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to any one of the first aspect to the seventh aspect, further provides a scanning microscope that includes a temperature sensor.

本発明の第9の態様は、第8の態様に記載の走査型顕微鏡において、温度センサーは、サンプリングクロック発生手段の温度を検出する走査型顕微鏡を提供する。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the scanning microscope according to the eighth aspect, wherein the temperature sensor detects the temperature of the sampling clock generating means.

本発明の第10の態様は、第9の態様に記載の走査型顕微鏡において、温度補正手段は、温度センサーが検出する温度に応じて、サンプリングクロック信号を補正する温度補正信号を生成する走査型顕微鏡を提供する。   According to a tenth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the ninth aspect, the temperature correction means generates a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal in accordance with the temperature detected by the temperature sensor. Provide a microscope.

本発明の第11の態様は、第9の態様に記載の走査型顕微鏡において、さらに、温度センサーにより検出された温度に対応する補正情報が温度補正情報記憶手段に記憶されていないことを通知する通知手段を含む走査型顕微鏡を提供する。   In an eleventh aspect of the present invention, in the scanning microscope according to the ninth aspect, the correction information corresponding to the temperature detected by the temperature sensor is further notified that the temperature correction information storage means is not stored. A scanning microscope including a notification unit is provided.

本発明の第12の態様は、第9の態様乃至第11の態様のいずれか1つに記載の走査型顕微鏡において、さらに、サンプリングクロック発生手段の温度を変化させる温度変化手段を含む走査型顕微鏡を提供する。   A twelfth aspect of the present invention is the scanning microscope according to any one of the ninth to eleventh aspects, further comprising a temperature changing means for changing the temperature of the sampling clock generating means. I will provide a.

本発明の第13の態様は、第1の態様乃至第12の態様のいずれか1つに記載の走査型顕微鏡において、サンプリングクロック発生手段には、走査型顕微鏡の個体特性に応じて、サンプリングクロック信号を調整する調整信号が入力される走査型顕微鏡を提供する。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the scanning microscope according to any one of the first to twelfth aspects, the sampling clock generation means includes a sampling clock according to the individual characteristics of the scanning microscope. Provided is a scanning microscope in which an adjustment signal for adjusting a signal is input.

本発明の第14の態様は、第1の態様乃至第13の態様のいずれか1つに記載の走査型顕微鏡において、さらに、照明光としてレーザ光を射出するレーザ光源を含む走査型顕微鏡を提供する。   A fourteenth aspect of the present invention provides the scanning microscope according to any one of the first to thirteenth aspects, further comprising a laser light source that emits a laser beam as illumination light. To do.

本発明によれば、装置の構造や制御を過度に複雑にすることなく、画像の歪みやずれが抑制された画像を生成する技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which produces | generates the image by which distortion and the shift | offset | difference of an image were suppressed can be provided, without making the structure and control of an apparatus excessively complicated.

実施例1に係る走査型顕微鏡の構成を例示した図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a scanning microscope according to Example 1. FIG. 実施例1に係るサンプリングクロック発生回路の構成を例示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a sampling clock generation circuit according to the first embodiment. 実施例1に係る2次元走査制御回路から出力される走査手段駆動信号と走査同期信号を例示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a scanning unit driving signal and a scanning synchronization signal output from the two-dimensional scanning control circuit according to the first embodiment. 光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれによる画像の劣化の一例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of image degradation by the shift | offset | difference of an optical scanning position and an electrical sampling position. 補正情報の収集手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the collection procedure of correction information. 補間式と移相量を算出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating an interpolation type and the amount of phase shifts. 実施例2に係るサンプリングクロック発生回路に用いられるデジタル回路の構成を例示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a digital circuit used in a sampling clock generation circuit according to a second embodiment. アナログ回路として構成される移相回路の特性とデジタル回路として構成される移相回路の特性の違いを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference of the characteristic of the phase shift circuit comprised as an analog circuit, and the characteristic of the phase shift circuit comprised as a digital circuit. 実施例3に係るサンプリングクロック発生回路の構成を例示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a sampling clock generation circuit according to a third embodiment. 光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれによる画像の劣化の一例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of image degradation by the shift | offset | difference of an optical scanning position and an electrical sampling position. 実施例3に係るサンプリングクロック発生回路に含まれる絶対値回路部の構成及び作用を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration and an operation of an absolute value circuit unit included in a sampling clock generation circuit according to a third embodiment. 実施例4に係る走査型顕微鏡の構成を例示した図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a scanning microscope according to Example 4. FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る走査型顕微鏡の構成を例示した図である。図1に例示される走査型顕微鏡1は、共焦点レーザ顕微鏡である。本実施例では、照明光はレーザ光であり、観察光は試料からの反射光である。
まず、走査型顕微鏡1の構成について説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a scanning microscope according to the present embodiment. A scanning microscope 1 illustrated in FIG. 1 is a confocal laser microscope. In this embodiment, the illumination light is laser light, and the observation light is reflected light from the sample.
First, the configuration of the scanning microscope 1 will be described.

走査型顕微鏡1は、試料3にレーザ光を照射し試料3からの反射光の強度に応じた画像検出信号を出力する顕微鏡本体2と、試料3を配置するステージ4と、試料3上にレーザ光を集光させる対物レンズ5と、対物レンズ5を取り付けるレボルバ6と、画像検出信号をサンプリングし、試料3の画像を生成するコンピュータ7と、試料3の画像を表示するモニタ8と、を含んで構成されている。   The scanning microscope 1 irradiates a sample 3 with laser light and outputs an image detection signal corresponding to the intensity of reflected light from the sample 3, a stage 4 on which the sample 3 is arranged, and a laser on the sample 3. An objective lens 5 for condensing light, a revolver 6 to which the objective lens 5 is attached, a computer 7 that samples an image detection signal and generates an image of the sample 3, and a monitor 8 that displays the image of the sample 3 It consists of

レボルバ6には倍率の異なる複数の対物レンズが備えられている。図1では、対物レンズ5が光路上に配置されているが、レボルバ6を回転させることにより、所望の倍率の対物レンズを光路上に配置することができる。   The revolver 6 is provided with a plurality of objective lenses having different magnifications. In FIG. 1, the objective lens 5 is disposed on the optical path. However, by rotating the revolver 6, an objective lens having a desired magnification can be disposed on the optical path.

顕微鏡本体2は、レーザ光を射出するレーザ光源9と、ミラー10と、ハーフミラー11と、レーザ光を偏向させることにより試料3に照射するレーザ光の集光位置である光学的走査位置を対物レンズ5と直交する方向に移動させる2次元走査部12と、ミラー13と、反射光を集光させるレンズ14と、対物レンズ5の焦点位置と光学的に共役な位置であるレンズ14の焦点位置にピンホールを有する共焦点絞り15と、共焦点絞り15を通過した反射光を電気信号に変換する光検出器16と、2次元走査部12を制御する2次元走査制御回路17と、光学的走査位置を対物レンズ5の光軸方向に移動させるZ軸走査部20と、を含んで構成されている。   The microscope main body 2 has a laser light source 9 that emits laser light, a mirror 10, a half mirror 11, and an optical scanning position that is a condensing position of the laser light irradiated on the sample 3 by deflecting the laser light. A two-dimensional scanning unit 12 that moves in a direction orthogonal to the lens 5, a mirror 13, a lens 14 that collects reflected light, and a focal position of the lens 14 that is optically conjugate with the focal position of the objective lens 5. A confocal stop 15 having a pinhole, a photodetector 16 that converts the reflected light that has passed through the confocal stop 15 into an electrical signal, a two-dimensional scanning control circuit 17 that controls the two-dimensional scanning unit 12, and an optical And a Z-axis scanning unit 20 that moves the scanning position in the optical axis direction of the objective lens 5.

2次元走査制御回路17は、サンプリングクロック発生手段であるサンプリングクロック発生回路18を含んでいる。サンプリングクロック発生回路18は、光検出器16から出力された電気信号である画像検出信号をサンプリングするタイミングを示すサンプリングクロック信号を発生させる。   The two-dimensional scanning control circuit 17 includes a sampling clock generation circuit 18 that is a sampling clock generation means. The sampling clock generation circuit 18 generates a sampling clock signal indicating the timing for sampling the image detection signal, which is an electric signal output from the photodetector 16.

サンプリングクロック発生回路18は、走査型顕微鏡1に対して任意に設定することができる設定温度に応じてサンプリングクロック信号を補正するための温度補正信号を生成する温度補正信号発生部19を含んでいる。温度補正信号発生部19は、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれのうち、温度に依存する温度ずれを補正する温度補正手段である。設定温度としては、通常、実際の利用環境の温度である利用温度が用いられる。これにより、基準温度と利用温度の差異が認識できるため、温度補正信号発生部19は温度ずれを補正するための適切な信号を生成することができる。   The sampling clock generation circuit 18 includes a temperature correction signal generation unit 19 that generates a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal in accordance with a set temperature that can be arbitrarily set for the scanning microscope 1. . The temperature correction signal generator 19 is a temperature correction unit that corrects a temperature shift depending on the temperature among the shift between the optical scanning position and the electrical sampling position. As the set temperature, the use temperature that is the temperature of the actual use environment is usually used. Thereby, since the difference between the reference temperature and the use temperature can be recognized, the temperature correction signal generator 19 can generate an appropriate signal for correcting the temperature shift.

図1では、サンプリングクロック発生回路18が2次元走査制御回路17に含まれる例が示されているが、特にこれに限られない。サンプリングクロック発生回路18は、2次元走査制御回路17から出力される後述する走査同期信号を受信できればよく、2次元走査制御回路17の外部に設けられてもよい。   In FIG. 1, an example in which the sampling clock generation circuit 18 is included in the two-dimensional scanning control circuit 17 is shown, but the present invention is not limited to this. The sampling clock generation circuit 18 may be provided outside the two-dimensional scanning control circuit 17 as long as it can receive a scanning synchronization signal described later output from the two-dimensional scanning control circuit 17.

ハーフミラー11は、レーザ光を試料3へ導き、反射光を光検出器16へ導くための光路分割手段である。なお、ハーフミラー11の代わりに、入射する光を偏光成分により分離する偏光ビームスプリッタ(PBS)などを用いてもよい。   The half mirror 11 is an optical path dividing unit for guiding laser light to the sample 3 and guiding reflected light to the photodetector 16. Instead of the half mirror 11, a polarization beam splitter (PBS) that separates incident light by polarization components may be used.

2次元走査部12は、試料3を走査するための走査手段であり、例えば、X方向に光学的走査位置を移動させるX方向走査手段であるレゾナントスキャナと、Y方向に光学的走査位置を移動させるY方向走査手段であるサーボ型ガルバノミラーとから構成されている。   The two-dimensional scanning unit 12 is a scanning unit for scanning the sample 3, and for example, a resonant scanner that is an X-direction scanning unit that moves an optical scanning position in the X direction and an optical scanning position that moves in the Y direction. And a servo type galvanometer mirror which is a Y-direction scanning means.

図1では、X方向走査手段とY方向走査手段が組み合わされた2次元走査部12を例示したが、特にこれに限られない。X方向走査手段とY方向走査手段とを、顕微鏡本体2内に、分離して配置してもよい。   Although the two-dimensional scanning unit 12 in which the X direction scanning unit and the Y direction scanning unit are combined is illustrated in FIG. 1, the present invention is not limited to this. The X direction scanning unit and the Y direction scanning unit may be arranged separately in the microscope main body 2.

2次元走査部12では、X方向走査手段とY方向走査手段のいずれか一方が正弦波振動により動作すればよい。このため、2次元走査部12は、上記の構成に限られず、例えば、X方向走査手段としてレゾナントスキャナの代わりに、共振型のガルバノミラーを用いて構成されてもよい。また、X方向走査手段としてサーボ型のガルバノミラーを使用し、Y方向走査手段として共振型のガルバノミラーまたはレゾナントスキャナを使用しても良い。   In the two-dimensional scanning unit 12, any one of the X direction scanning unit and the Y direction scanning unit may be operated by sinusoidal vibration. For this reason, the two-dimensional scanning unit 12 is not limited to the above-described configuration, and may be configured using, for example, a resonant galvanometer mirror instead of the resonant scanner as the X-direction scanning unit. In addition, a servo galvanometer mirror may be used as the X direction scanning unit, and a resonance type galvano mirror or a resonant scanner may be used as the Y direction scanning unit.

光検出器16としては、例えば、光電子増倍管(Photomultiplier:PMT)やフォトダイオード(Photodiode:PD)やアバランシェ・フォトダイオード(Avalanche Photodiode:APD)などを用いることができる。
次に、走査型顕微鏡1の作用について説明する。
As the photodetector 16, for example, a photomultiplier (PMT), a photodiode (Photodiode: PD), an avalanche photodiode (Avalanche Photodiode: APD), or the like can be used.
Next, the operation of the scanning microscope 1 will be described.

レーザ光源9から射出されたレーザ光は、ミラー10を反射し、ハーフミラー11に入射する。ハーフミラー11に入射したレーザ光は、その一部がハーフミラー11を透過し、2次元走査部12に入射する。2次元走査部12から射出されたレーザ光は、ミラー13を反射し、レボルバ6に取り付けられた対物レンズ5により集光され、試料3上に照射される。   The laser light emitted from the laser light source 9 reflects the mirror 10 and enters the half mirror 11. A part of the laser light incident on the half mirror 11 passes through the half mirror 11 and enters the two-dimensional scanning unit 12. The laser light emitted from the two-dimensional scanning unit 12 is reflected by the mirror 13, collected by the objective lens 5 attached to the revolver 6, and irradiated onto the sample 3.

レーザ光を試料に照射することにより得られた反射光は、対物レンズ5に入射し、ミラー13及び2次元走査部12を通って、ハーフミラー11に入射する。ハーフミラー11に入射した反射光の一部は、ハーフミラー11で反射され、レンズ14により集光される。レンズ14の焦点位置と対物レンズ5の焦点位置は光学的に共役な関係を有しているため、試料3上の光学的走査位置以外から生じた不要な光は、共焦点絞り15によって遮断される。これにより、光学的走査位置から生じた反射光のみが光検出手段である光検出器16で検出され、画像検出信号がコンピュータ7に出力される。   Reflected light obtained by irradiating the sample with laser light is incident on the objective lens 5, passes through the mirror 13 and the two-dimensional scanning unit 12, and enters the half mirror 11. Part of the reflected light incident on the half mirror 11 is reflected by the half mirror 11 and collected by the lens 14. Since the focal position of the lens 14 and the focal position of the objective lens 5 have an optically conjugate relationship, unnecessary light generated from other than the optical scanning position on the sample 3 is blocked by the confocal stop 15. The As a result, only the reflected light generated from the optical scanning position is detected by the photodetector 16 which is a light detection means, and an image detection signal is output to the computer 7.

このように、走査型顕微鏡1では、光学的走査位置から生じた反射光のみが検出されるため、2次元走査部12は、光学的走査位置を移動させて試料3を2次元に走査する。具体的には、例えば、X方向走査手段をX方向に1往復させ、その後、Y方向走査手段をY方向に移動させる。これを繰り返すことで、光学的走査位置を移動させて試料3を2次元に走査することができる。そして、画像生成手段であるコンピュータ7は、サンプリングクロック信号に基づいて画像検出信号をサンプリングして、試料3の画像を生成し、モニタ8に画像を表示する。   Thus, since only the reflected light generated from the optical scanning position is detected in the scanning microscope 1, the two-dimensional scanning unit 12 moves the optical scanning position and scans the sample 3 two-dimensionally. Specifically, for example, the X direction scanning unit is reciprocated once in the X direction, and then the Y direction scanning unit is moved in the Y direction. By repeating this, the sample 3 can be scanned two-dimensionally by moving the optical scanning position. The computer 7 serving as an image generation unit samples the image detection signal based on the sampling clock signal, generates an image of the sample 3, and displays the image on the monitor 8.

また、走査型顕微鏡1では、正弦波振動により動作するX方向走査手段が用いられているため、走査速度はサイン波状に変化する。このため、コンピュータ7による画像検出信号をサンプリングする間隔も走査速度に応じて変化させる必要がある。   In addition, since the scanning microscope 1 uses X-direction scanning means that operates by sinusoidal vibration, the scanning speed changes like a sine wave. For this reason, it is necessary to change the sampling interval of the image detection signal by the computer 7 in accordance with the scanning speed.

そこで、2次元走査制御回路17は、2次元走査部12のX方向走査手段を正弦波振動により動作させるとともに、正弦波振動の周期と等しい周期を有する走査同期信号をサンプリングクロック発生回路18に出力する。そして、サンプリングクロック発生回路18が、入力された走査同期信号から走査速度に応じたサンプリングクロック信号を生成することにより、光学的走査位置と電気的サンプリング位置とが一致し、歪みやずれのない画像の生成が可能となる。   Therefore, the two-dimensional scanning control circuit 17 operates the X-direction scanning unit of the two-dimensional scanning unit 12 by sine wave vibration and outputs a scanning synchronization signal having a period equal to the period of the sine wave vibration to the sampling clock generation circuit 18. To do. Then, the sampling clock generation circuit 18 generates a sampling clock signal corresponding to the scanning speed from the input scanning synchronization signal, so that the optical scanning position and the electrical sampling position coincide with each other, and there is no distortion or misalignment. Can be generated.

なお、1つの走査同期信号は、X方向走査手段の1周期の正弦波振動に相当する。このため、1つの走査同期信号から生成されるサンプリングクロック信号には、試料3の画像を生成するX方向走査手段の往路で出力される往路用サンプリングクロック信号と、X方向走査手段を走査開始位置に戻すX方向走査手段の復路で出力される復路用サンプリングクロック信号が含まれる。   One scanning synchronization signal corresponds to one cycle of sinusoidal vibration of the X-direction scanning unit. Therefore, the sampling clock signal generated from one scanning synchronization signal includes the forward sampling clock signal output in the forward direction of the X-direction scanning means for generating the image of the sample 3 and the X-direction scanning means at the scanning start position. A return sampling clock signal output on the return path of the X-direction scanning means to be returned to is included.

また、1つのサンプリングクロック信号によるサンプリングは1画素分の画像取得に対応する。このため、1つの走査同期信号から生成される往路用サンプリングクロック信号及び復路用サンプリングクロック信号には、それぞれ画像のX方向の画素数と等しい数のサンプリングクロック信号が含まれる。従って、例えば、X方向の画素数が1024であれば、1つの走査同期信号から2048個のサンプリングクロック信号が生成されることになる。
次に、サンプリングクロック発生回路18の構成と作用について詳細に説明する。
Sampling with one sampling clock signal corresponds to image acquisition for one pixel. For this reason, each of the forward sampling clock signal and the backward sampling clock signal generated from one scanning synchronization signal includes the same number of sampling clock signals as the number of pixels in the X direction of the image. Therefore, for example, if the number of pixels in the X direction is 1024, 2048 sampling clock signals are generated from one scanning synchronization signal.
Next, the configuration and operation of the sampling clock generation circuit 18 will be described in detail.

図2は、本実施例に係るサンプリングクロック発生回路の構成を例示した図である。図3は、本実施例に係る2次元走査制御回路17から出力される走査手段駆動信号と走査同期信号を例示した図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the sampling clock generation circuit according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating scanning means driving signals and scanning synchronization signals output from the two-dimensional scanning control circuit 17 according to the present embodiment.

サンプリングクロック発生回路18は、2次元走査制御回路17から出力される走査同期信号からサンプリングクロック信号を生成し出力するサンプリングクロック発生手段である。   The sampling clock generation circuit 18 is a sampling clock generation unit that generates and outputs a sampling clock signal from the scanning synchronization signal output from the two-dimensional scanning control circuit 17.

また、以降では詳述しないが、2次元走査制御回路17は、サンプリングクロック発生回路18にサンプリングクロック信号を生成させるとともに、画像有効信号を生成し、コンピュータ7へ出力する。   Although not described in detail below, the two-dimensional scanning control circuit 17 causes the sampling clock generation circuit 18 to generate a sampling clock signal, generates an image valid signal, and outputs it to the computer 7.

画像有効信号には、X方向画像有効信号(以降、XDE信号と記す。)とY方向画像有効信号(以降、YDE信号と記す。)がある。例えば、XDE信号は、X方向走査手段が画像検出信号のサンプリングを有効に行える範囲内にあるか、範囲外にあるかを示す信号である。YDE信号は、Y方向走査手段が画像検出信号のサンプリングを有効に行える範囲内にあるか、範囲外にあるかを示す信号である。   The image valid signal includes an X-direction image valid signal (hereinafter referred to as an XDE signal) and a Y-direction image valid signal (hereinafter referred to as a YDE signal). For example, the XDE signal is a signal indicating whether the X-direction scanning unit is within or outside the range where the sampling of the image detection signal can be effectively performed. The YDE signal is a signal indicating whether the Y-direction scanning unit is within or outside the range where the sampling of the image detection signal can be effectively performed.

従って、コンピュータ7は、XDE信号とYDE信号がいずれも有効な状態(範囲内)を示す場合に、サンプリングクロック信号に従って画像検出信号をサンプリングし、画像を生成する。
なお、このような画像有効信号は、2次元走査制御回路17により生成され、コンピュータ7に出力されても良い。
Accordingly, when both the XDE signal and the YDE signal indicate a valid state (within range), the computer 7 samples the image detection signal according to the sampling clock signal and generates an image.
Such an image valid signal may be generated by the two-dimensional scanning control circuit 17 and output to the computer 7.

図2に例示されるサンプリングクロック発生回路18は、入力信号生成部21と、移相回路22と、位置帰還部23と、絶対値回路部24と、VCO部25と、カウンタ26と、D/Aコンバータ27と、コンパレータ28と、位相比較部29と、ループフィルタ30と、温度補正信号発生部19と、温度補正情報記憶部31と、を含んで構成されている。   2 includes an input signal generation unit 21, a phase shift circuit 22, a position feedback unit 23, an absolute value circuit unit 24, a VCO unit 25, a counter 26, a D / D The A converter 27, the comparator 28, the phase comparison unit 29, the loop filter 30, the temperature correction signal generation unit 19, and the temperature correction information storage unit 31 are configured.

2次元走査制御回路17から出力された走査同期信号は、入力信号生成部21に入力される。図3に例示されるように、走査同期信号は、X方向走査手段の速度信号である走査手段駆動信号の周期と等しい周期を有する方形波信号である。走査手段駆動信号の周期は、X方向走査手段の正弦波振動の周期と等しい。このため、走査同期信号の周期は、X方向走査手段の正弦波振動の周期と等しく、例えば、X方向走査手段の正弦波信号の周期が4kHzであれば、走査同期信号の周期も4kHzである。
なお、走査同期信号は方形波信号であるため、X方向走査手段の速度が0となるタイミングに同期したタイミング信号とみなすことができる。
The scanning synchronization signal output from the two-dimensional scanning control circuit 17 is input to the input signal generation unit 21. As illustrated in FIG. 3, the scanning synchronization signal is a square wave signal having a period equal to the period of the scanning unit driving signal which is a speed signal of the X direction scanning unit. The period of the scanning means driving signal is equal to the period of the sine wave vibration of the X direction scanning means. For this reason, the period of the scanning synchronization signal is equal to the period of the sine wave vibration of the X-direction scanning unit. For example, if the period of the sine wave signal of the X-direction scanning unit is 4 kHz, the period of the scanning synchronization signal is also 4 kHz. .
Since the scanning synchronization signal is a square wave signal, it can be regarded as a timing signal synchronized with the timing when the speed of the X-direction scanning unit becomes zero.

入力信号生成部21は、方形波信号である走査同期信号を同周期の正弦波信号に変換し、移相回路22へ出力する。入力信号生成部21は、例えば、バンドパスフィルタを含むアナログ回路として構成される。バンドパスフィルタは、方形波信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分のエッジに寄与する成分を除去することで、方形波信号を正弦波信号に変換する。   The input signal generation unit 21 converts the scanning synchronization signal, which is a square wave signal, into a sine wave signal having the same period and outputs the sine wave signal to the phase shift circuit 22. The input signal generation unit 21 is configured as an analog circuit including a band pass filter, for example. The bandpass filter converts the square wave signal into a sine wave signal by removing components that contribute to the rising and falling edges of the square wave signal.

移相回路22は、入力信号生成部21で生成された正弦波信号の位相を変化させる移相手段であり、正弦波信号とともに入力される調整信号に応じて正弦波信号の位相を変化させる。移相回路22で位相が変化した正弦波信号は、位置帰還部23へ出力される。移相回路22は、例えば、オールパスフィルタとオールパスフィルタの時定数を決める抵抗値を変化させるためのポテンショメータとを含むアナログ回路として構成される。   The phase shift circuit 22 is a phase shift means for changing the phase of the sine wave signal generated by the input signal generation unit 21 and changes the phase of the sine wave signal according to the adjustment signal input together with the sine wave signal. The sine wave signal whose phase has been changed by the phase shift circuit 22 is output to the position feedback unit 23. The phase shift circuit 22 is configured as an analog circuit including, for example, an all-pass filter and a potentiometer for changing a resistance value that determines a time constant of the all-pass filter.

調整信号は、走査型顕微鏡1の出荷前に予め設定された信号であり、正弦波信号の位相を変化させることで基準温度下での個体差ずれを補正するための信号である。   The adjustment signal is a signal set in advance before the scanning microscope 1 is shipped, and is a signal for correcting the individual difference deviation under the reference temperature by changing the phase of the sine wave signal.

位置帰還部23は、移相回路22から出力された正弦波信号と後述するD/Aコンバータ27からの出力信号との差分を取ることにより得られる正弦波信号を、絶対値回路部24へ出力する。
絶対値回路部24は、入力信号を全波整流する回路であり、位置帰還部23から出力された正弦波信号を全波整流してVCO部25へ出力する。
The position feedback unit 23 outputs a sine wave signal obtained by taking a difference between a sine wave signal output from the phase shift circuit 22 and an output signal from a D / A converter 27 described later to the absolute value circuit unit 24. To do.
The absolute value circuit unit 24 is a circuit for full-wave rectifying the input signal, and full-wave rectifies the sine wave signal output from the position feedback unit 23 and outputs the sine wave signal to the VCO unit 25.

VCO部25は、電圧‐周波数変換を行う回路であり、入力電圧に比例した周波数のクロック信号を出力する周波数可変発振手段である。VCO部25は、全波整流波形を有する正弦波信号の電圧に比例した周波数のクロック信号をサンプリングクロック信号としてコンピュータ7へ出力する。   The VCO unit 25 is a circuit that performs voltage-frequency conversion, and is a frequency variable oscillation unit that outputs a clock signal having a frequency proportional to the input voltage. The VCO unit 25 outputs a clock signal having a frequency proportional to the voltage of the sine wave signal having a full-wave rectified waveform to the computer 7 as a sampling clock signal.

サンプリングクロック信号は、カウンタ26にも出力される。カウンタ26では、サンプリングクロック信号がカウントされ、カウンタ26から出力されたデジタル信号がD/Aコンバータ27でアナログ信号に変換される。D/Aコンバータ27でのD/A変換は、VCO部25からの出力に同期して行われるため、出力される信号は、VCO部25へ入力されたアナログ信号の波形を再現したアナログ信号となる。より厳密には、全波整流処理前の波形が再現されるため、絶対値回路部24へ入力されたアナログ信号の波形が再現される。   The sampling clock signal is also output to the counter 26. The counter 26 counts the sampling clock signal, and the digital signal output from the counter 26 is converted into an analog signal by the D / A converter 27. Since the D / A conversion in the D / A converter 27 is performed in synchronization with the output from the VCO unit 25, the output signal is an analog signal that reproduces the waveform of the analog signal input to the VCO unit 25. Become. More precisely, since the waveform before full wave rectification processing is reproduced, the waveform of the analog signal input to the absolute value circuit unit 24 is reproduced.

このようにして入力波形を再現したアナログ信号を位置帰還部23へ出力し、VCO部25からの出力内容をフィードバックすることで、VCO部25の非線形性や指示(つまり、入力信号)に対する誤差を補正することをできる。   An analog signal that reproduces the input waveform in this way is output to the position feedback unit 23, and the output content from the VCO unit 25 is fed back, so that an error with respect to the nonlinearity of the VCO unit 25 and an instruction (that is, an input signal) It can be corrected.

カウンタ26は、不図示のラッチ手段によりXDE信号を生成し、コンピュータ7に出力する。また、YDE信号は、2次元走査制御回路17に含まれる不図示のY方向駆動制御回路により生成され、XDE信号と同じくコンピュータ7へ出力される。   The counter 26 generates an XDE signal by latch means (not shown) and outputs it to the computer 7. The YDE signal is generated by a Y-direction drive control circuit (not shown) included in the two-dimensional scanning control circuit 17 and is output to the computer 7 in the same manner as the XDE signal.

また、カウンタ26は、さらに、1ライン毎、つまり、X方向の画素数分をカウントする毎にタイミング信号(以降、第1タイミング信号と記す。)を生成し、位相比較部29に出力する。   The counter 26 further generates a timing signal (hereinafter referred to as a first timing signal) every line, that is, every time the number of pixels in the X direction is counted, and outputs the timing signal to the phase comparison unit 29.

コンパレータ28は、位置帰還部23からの出力と0Vを比較し、位置帰還部23からの出力が0Vとなるタイミングを示すタイミング信号(以降、第2タイミング信号と記す。)を生成し、位相比較部29に出力する。   The comparator 28 compares the output from the position feedback unit 23 with 0 V, generates a timing signal (hereinafter referred to as a second timing signal) indicating the timing when the output from the position feedback unit 23 becomes 0 V, and compares the phase. To the unit 29.

位相比較部29は、第1タイミング信号の位相と第2タイミング信号の位相を比較し、位相誤差を示す信号(以降、位相誤差信号と記す。)をループフィルタ30へ出力する。ループフィルタ30は、位相誤差信号に応じて正弦波信号の振幅を変化させる信号を入力信号生成部21へ出力する。これにより、ループフィルタ30は、入力信号生成部21で生成される正弦波信号の振幅を変化させて、入力信号生成部21のゲインを変化させる。   The phase comparator 29 compares the phase of the first timing signal with the phase of the second timing signal, and outputs a signal indicating a phase error (hereinafter referred to as a phase error signal) to the loop filter 30. The loop filter 30 outputs a signal that changes the amplitude of the sine wave signal according to the phase error signal to the input signal generation unit 21. Thus, the loop filter 30 changes the gain of the input signal generation unit 21 by changing the amplitude of the sine wave signal generated by the input signal generation unit 21.

通常、サンプリングクロック発生回路18の制御が安定するまでは、1つの走査同期信号の入力に対して、VCO部25から出力されるサンプリングクロック信号の数は、サンプリングに必要な所定回数と一致しない。つまり、例えば、X方向の画素数が1024である場合、出力されるサンプリングクロック信号の数は、往路用及び復路用サンプリングクロック信号を合わせて2048となる必要があるが、2048とならない。   Normally, until the control of the sampling clock generation circuit 18 is stabilized, the number of sampling clock signals output from the VCO unit 25 for one scan synchronization signal input does not match the predetermined number of times required for sampling. That is, for example, when the number of pixels in the X direction is 1024, the number of output sampling clock signals needs to be 2048 in total including the forward and backward sampling clock signals, but is not 2048.

しかし、このようにして第1タイミング信号と第2タイミング信号を位相比較部29へ出力し、正弦波信号とサンプリングクロック信号の位相のずれをフィードバックすることで、正弦波信号の振幅は、第1タイミング信号と第2タイミング信号の位相が一致する状態で安定する。第1タイミング信号と第2タイミング信号の位相が一致する状態は、半周期の正弦波信号に同期して、X方向の画素数に等しい数のサンプリングクロック信号が生成される状態である。このため、このようなフィードバックにより、VCO部25から出力されるサンプリングクロック信号の数が、サンプリングに必要な粗密の状態を保って所定回数と一致することになる。
以上により、基準温度下では、光学的走査位置と電気的サンプリング位置を一致させることができる。
However, by outputting the first timing signal and the second timing signal to the phase comparison unit 29 in this way and feeding back the phase shift between the sine wave signal and the sampling clock signal, the amplitude of the sine wave signal is The timing signal and the second timing signal are stable in phase. The state in which the phases of the first timing signal and the second timing signal coincide with each other is a state in which a number of sampling clock signals equal to the number of pixels in the X direction are generated in synchronization with the half-cycle sine wave signal. For this reason, by such feedback, the number of sampling clock signals output from the VCO unit 25 matches the predetermined number of times while maintaining a coarse / dense state necessary for sampling.
As described above, the optical scanning position and the electrical sampling position can be matched under the reference temperature.

本実施例に係るサンプリングクロック発生回路18では、温度補正信号発生部19及び温度補正情報記憶部31を含んで構成されている。そして、温度補正信号発生部19が、正弦波信号の位相を変化させることで温度ずれを補正するための信号である温度補正信号を生成し、移相回路22へ出力することにより、利用温度が基準温度と異なる場合にも、光学的走査位置と電気的サンプリング位置を一致させることができる。   The sampling clock generation circuit 18 according to the present embodiment includes a temperature correction signal generation unit 19 and a temperature correction information storage unit 31. Then, the temperature correction signal generator 19 generates a temperature correction signal that is a signal for correcting the temperature deviation by changing the phase of the sine wave signal, and outputs the temperature correction signal to the phase shift circuit 22, so that the use temperature is changed. Even when the temperature is different from the reference temperature, the optical scanning position and the electrical sampling position can be matched.

温度補正情報記憶部31は、設定温度に対応する補正情報を記憶するための温度補正情報記憶手段である。補正情報は、例えば、位相の変化量(以降、移相量と記す。)であり、温度補正情報記憶部31には、設定温度とそれに対応する移相量が記憶されている。   The temperature correction information storage unit 31 is temperature correction information storage means for storing correction information corresponding to the set temperature. The correction information is, for example, a phase change amount (hereinafter referred to as a phase shift amount), and the temperature correction information storage unit 31 stores a set temperature and a corresponding phase shift amount.

設定温度は、絶対的な温度(例えば、30℃など)として記憶されても良く、基準温度からの相対的な温度(例えば、+4℃など)として記憶されても良い。また、各設定温度と移相量は、表形式で離散的なデータとして記憶されても良く、その関係を表現した式として記憶されてもよい。   The set temperature may be stored as an absolute temperature (for example, 30 ° C.) or may be stored as a relative temperature (for example, + 4 ° C.) from the reference temperature. Each set temperature and phase shift amount may be stored as discrete data in a tabular form, or may be stored as an expression expressing the relationship.

温度補正情報記憶部31は、設定温度を示す温度設定信号が入力されると、その温度設定信号が示す設定温度に対応する補正情報を温度補正信号発生部19に出力する。   When a temperature setting signal indicating a set temperature is input, the temperature correction information storage unit 31 outputs correction information corresponding to the set temperature indicated by the temperature setting signal to the temperature correction signal generation unit 19.

温度設定信号は、走査型顕微鏡1の利用者の指示に基づいて、コンピュータ7から出力され、2次元走査制御回路17を通じて入力される。このため、利用者が実際の利用環境に合わせて走査型顕微鏡1に対して任意に設定することができる。   The temperature setting signal is output from the computer 7 based on an instruction from the user of the scanning microscope 1 and input through the two-dimensional scanning control circuit 17. Therefore, the user can arbitrarily set the scanning microscope 1 according to the actual usage environment.

温度補正信号発生部19は、移相量を示す補正情報が入力されると、移相回路22に正弦波信号の位相をその移相量だけ変化させる温度補正信号を生成する。移相回路22が、オールパスフィルタとポテンショメータを含むアナログ回路であれば、温度補正信号は、移相量に対応する抵抗値の変化を生じさせるためにポテンショメータを駆動させる信号となる。   When the correction information indicating the phase shift amount is input, the temperature correction signal generation unit 19 generates a temperature correction signal that causes the phase shift circuit 22 to change the phase of the sine wave signal by the phase shift amount. If the phase shift circuit 22 is an analog circuit including an all-pass filter and a potentiometer, the temperature correction signal is a signal for driving the potentiometer to cause a change in resistance value corresponding to the phase shift amount.

これにより、移相回路22は、正弦波信号とともに入力される調整信号及び温度補正信号に応じて、正弦波信号の位相を変化させる。より具体的には、移相回路22は、調整信号に基づいて、基準温度での個体差ずれが補正されるように正弦波信号の位相を変化させるとともに、温度補正信号に基づいて、基準温度と設定温度の差異によって生じる温度ずれが補正されるように正弦波信号の位相を変化させる。このため、設定温度を利用温度に一致させることにより、光学的走査位置と電気的サンプリング位置を一致させることができる。   Thereby, the phase shift circuit 22 changes the phase of the sine wave signal according to the adjustment signal and the temperature correction signal input together with the sine wave signal. More specifically, the phase shift circuit 22 changes the phase of the sine wave signal based on the adjustment signal so that the individual difference deviation at the reference temperature is corrected, and based on the temperature correction signal, the reference temperature The phase of the sine wave signal is changed so that the temperature deviation caused by the difference in the set temperature is corrected. For this reason, the optical scanning position and the electrical sampling position can be matched by matching the set temperature with the use temperature.

図2では、温度補正情報記憶部31がサンプリングクロック発生回路18に含まれる例が示されているが、特にこれに限られない。温度補正情報記憶部31は、温度補正信号発生部19へ補正情報を出力できればよく、例えば、コンピュータ7の内部など、サンプリングクロック発生回路18の外部に設けられてもよい。
次、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれによる画像の劣化について説明する。
In FIG. 2, an example in which the temperature correction information storage unit 31 is included in the sampling clock generation circuit 18 is shown, but the present invention is not limited to this. The temperature correction information storage unit 31 only needs to be able to output correction information to the temperature correction signal generation unit 19, and may be provided outside the sampling clock generation circuit 18, for example, inside the computer 7.
Next, image degradation due to a shift between the optical scanning position and the electrical sampling position will be described.

図4は、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれによる画像の劣化の一例について説明するための図である。図4(a)は、直線が等間隔に並んだパターンを有する試料32を示している。図4(b)、(d)、(f)は、それぞれ走査型顕微鏡1で生成される試料32の画像を例示している。図4(c)、(e)、(g)は、それぞれ図4(b)、(d)、(f)で生成された画像と実際の試料との相違を示す図である。なお、図4(c)、(e)、(g)の縦軸は、試料上の直線間隔と画像上の直線間隔の差を示し、横軸は、間隔を測定する隣接する2つの直線のX方向の位置を示している。また、図4(b)、(d)、(f)で例示される画像は、試料の直線と走査手段のX方向が直交するように試料を配置した状態で生成された画像である。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example of image degradation due to a shift between the optical scanning position and the electrical sampling position. FIG. 4A shows a sample 32 having a pattern in which straight lines are arranged at equal intervals. FIGS. 4B, 4 </ b> D, and 4 </ b> F each illustrate an image of the sample 32 generated by the scanning microscope 1. FIGS. 4C, 4E, and 4G are diagrams showing differences between the images generated in FIGS. 4B, 4D, and 4F and actual samples, respectively. 4C, 4E, and 4G, the vertical axis indicates the difference between the linear interval on the sample and the linear interval on the image, and the horizontal axis indicates the two adjacent straight lines for measuring the interval. The position in the X direction is shown. 4B, 4D, and 4F are images generated in a state where the sample is arranged so that the straight line of the sample and the X direction of the scanning unit are orthogonal to each other.

図4(b)で例示される画像32aでは、試料32のパターンがほぼ正確に再現されている。つまり、画像32aは、光学的走査位置と電気的サンプリング位置が一致している場合の画像である。この場合、図4(c)に例示されるように、直線間隔は、X方向に対してほぼ一定に維持されている。   In the image 32a illustrated in FIG. 4B, the pattern of the sample 32 is reproduced almost accurately. That is, the image 32a is an image when the optical scanning position matches the electrical sampling position. In this case, as illustrated in FIG. 4C, the linear interval is maintained substantially constant with respect to the X direction.

これに対して、図4(d)で例示される画像32bや図4(f)で例示される画像32cでは、直線の密度がX方向に対して漸増または漸減している。つまり、画像32bや画像32cは、光学的走査位置と電気的サンプリング位置が一致しないため、ずれや歪みが生じている画像である。この場合、図4(e)や図4(g)で例示されるように、直線間隔は、X方向に対して一定ではなく、およそ線形的に変化している。   On the other hand, in the image 32b illustrated in FIG. 4D and the image 32c illustrated in FIG. 4F, the straight line density gradually increases or decreases in the X direction. That is, the image 32b and the image 32c are images in which the optical scanning position and the electrical sampling position do not coincide with each other and thus are displaced or distorted. In this case, as illustrated in FIG. 4E and FIG. 4G, the straight line interval is not constant in the X direction and changes approximately linearly.

このような線形的な直線間隔の変化による画像の劣化は、走査型顕微鏡の最も典型的な画像の劣化であり、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれがサンプリングクロック信号の位相のずれに起因している場合に生じる。   The image degradation due to such a linear linear interval change is the most typical image degradation of a scanning microscope, and the deviation between the optical scanning position and the electrical sampling position is caused by the phase deviation of the sampling clock signal. It occurs when it is caused.

このため、移相回路22での移相量を調整し、サンプリングクロック信号の位相を変化させることで、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正することができる。
温度補正情報記憶部31に記憶される補正情報の収集手順について説明する。
Therefore, by adjusting the phase shift amount in the phase shift circuit 22 and changing the phase of the sampling clock signal, it is possible to correct the deviation between the optical scanning position and the electrical sampling position.
A procedure for collecting correction information stored in the temperature correction information storage unit 31 will be described.

まず、図4(a)に例示されるような直線を等間隔に並べたパターンを有する試料32を用意する。そして、直線とX方向が直交するように試料32を配置した走査型顕微鏡1を恒温槽に収納する。   First, a sample 32 having a pattern in which straight lines as illustrated in FIG. 4A are arranged at equal intervals is prepared. And the scanning microscope 1 which has arrange | positioned the sample 32 so that a straight line and the X direction may cross orthogonally is accommodated in a thermostat.

次に、利用環境の想定される基準温度と温度範囲を決定する。また、認識できる程度の画像のずれや歪みが生じる最小の温度変化量を温度変化単位として決定する。例えば、基準温度を25℃、温度範囲を22℃から28℃、温度変化単位は1℃である。
以上の準備作業が完了した後に、図5に例示される補正情報の収集手順を開始する。図5は、補正情報の収集手順を示すフローチャートである。
ステップS1では、走査型顕微鏡1が収納された恒温槽を制御し、恒温槽の温度(以降、環境温度と記す。)を基準温度に変化させる。
Next, the assumed reference temperature and temperature range of the usage environment are determined. In addition, the minimum temperature change amount that causes a recognizable image shift or distortion is determined as a temperature change unit. For example, the reference temperature is 25 ° C., the temperature range is 22 ° C. to 28 ° C., and the temperature change unit is 1 ° C.
After the above preparatory work is completed, the correction information collection procedure illustrated in FIG. 5 is started. FIG. 5 is a flowchart showing a correction information collection procedure.
In step S1, the thermostatic chamber in which the scanning microscope 1 is housed is controlled, and the temperature of the thermostatic chamber (hereinafter referred to as environmental temperature) is changed to the reference temperature.

次に、ステップS2では、環境温度が基準温度に一致した状態で試料の画像を生成する。そして、生成された画像を見ながら移相回路22での移相量を調整し、画像のずれや歪みを補正する。この際、許容される直線間隔の誤差は、例えば、試料上の直線間隔の1パーセントである。
ステップS3では、ステップS2で移相回路22へ入力した信号を、調整信号として設定する。
ステップS4では、再び恒温槽を制御し、環境温度を温度範囲の最低温度に変化させる。
Next, in step S2, an image of the sample is generated in a state where the environmental temperature matches the reference temperature. Then, the amount of phase shift in the phase shift circuit 22 is adjusted while viewing the generated image, and the image shift and distortion are corrected. In this case, the allowable linear interval error is, for example, 1% of the linear interval on the sample.
In step S3, the signal input to the phase shift circuit 22 in step S2 is set as an adjustment signal.
In step S4, the thermostat is controlled again, and the environmental temperature is changed to the lowest temperature in the temperature range.

ステップS5では、環境温度が温度範囲の最低温度に一致した状態で試料の画像を生成する。そして、生成された画像を見ながら移相回路22での移相量を調整し、画像のずれや歪みを補正する。この際、許容される直線間隔の誤差は、例えば、試料上の直線間隔の1パーセントである。   In step S5, an image of the sample is generated in a state where the environmental temperature matches the lowest temperature in the temperature range. Then, the amount of phase shift in the phase shift circuit 22 is adjusted while viewing the generated image, and the image shift and distortion are corrected. In this case, the allowable linear interval error is, for example, 1% of the linear interval on the sample.

ステップS6では、ステップS5の移相量を、環境温度と対応付けて温度補正情報記憶部31に一時的に保存して記憶させる。なお、記憶させる移相量は、移相回路22での全移相量と調整信号による移相量との差分である。
ステップS7では、温度範囲全体の移相量を取得したかどうかが判断される。温度範囲全体の移相量を取得していない場合には、ステップS8へ遷移する。
In step S6, the phase shift amount in step S5 is temporarily stored in the temperature correction information storage unit 31 in association with the environmental temperature and stored. Note that the phase shift amount to be stored is the difference between the total phase shift amount in the phase shift circuit 22 and the phase shift amount based on the adjustment signal.
In step S7, it is determined whether or not the phase shift amount for the entire temperature range has been acquired. If the phase shift amount for the entire temperature range has not been acquired, the process proceeds to step S8.

また、温度範囲全体の移相量を取得している場合には、ステップS4へ遷移し、およそ温度変化単位分だけ走査型顕微鏡1の環境温度を変化させる。以降、温度範囲全体の移相量が取得されるまで、ステップS4からステップS7を繰り返し実施する。   If the phase shift amount for the entire temperature range is acquired, the process proceeds to step S4, where the environmental temperature of the scanning microscope 1 is changed by approximately the temperature change unit. Thereafter, step S4 to step S7 are repeated until the phase shift amount for the entire temperature range is acquired.

ステップS8では、ステップS7までの処理により温度補正情報記憶部31に記憶された環境温度とその温度に対応する移相量から補間式を算出する。さらに、算出された補間式から温度範囲内の1℃(温度変化単位)毎の移相量を算出する。   In step S8, an interpolation formula is calculated from the environmental temperature stored in the temperature correction information storage unit 31 by the processing up to step S7 and the phase shift amount corresponding to the temperature. Further, the phase shift amount for each 1 ° C. (temperature change unit) within the temperature range is calculated from the calculated interpolation formula.

図6は、補間式と移相量を算出する方法を説明するための図である。図6(a)は、ステップS6で取得された環境温度とその温度に対応する移相量を示している。図6(b)は、ステップS6で取得された環境温度とその温度に対応する移相量から算出された補間式を示している。図6(c)は、補間式から算出された移相量を示している。このように、補間式を算出して改めて移相量を算出することで、正確に温度変化単位毎の移相量を得ることができる。   FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating the interpolation formula and the amount of phase shift. FIG. 6A shows the environmental temperature acquired in step S6 and the phase shift amount corresponding to the temperature. FIG. 6B shows an interpolation formula calculated from the environmental temperature acquired in step S6 and the phase shift amount corresponding to the temperature. FIG. 6C shows the amount of phase shift calculated from the interpolation equation. Thus, by calculating the interpolation equation and calculating the phase shift amount again, the phase shift amount for each temperature change unit can be obtained accurately.

ステップS9では、ステップS8で算出された補間式及び温度毎の移相量を補正情報として、温度補正情報記憶部31に保存し記憶させる。温度毎の移相量とともに補間式も記憶させることで、ステップS8で移相量を算出した温度とは異なる設定温度が利用者により指定された場合でも、補間式から移相量を算出して出力することができる。   In step S9, the interpolation equation calculated in step S8 and the phase shift amount for each temperature are stored and stored in the temperature correction information storage unit 31 as correction information. By storing the interpolation formula together with the phase shift amount for each temperature, the phase shift amount can be calculated from the interpolation formula even when the user specifies a set temperature different from the temperature calculated in step S8. Can be output.

なお、ステップS8及びステップ9は、省略することもできる。その場合、ステップS6で記憶された移相量を補正情報とする。また、ステップS8での補間式の算出では、任意の補間方法を採用することができる。図6では、線形補間の例が示されているが、特にこれに限られない。   Steps S8 and 9 can be omitted. In this case, the phase shift amount stored in step S6 is used as correction information. In addition, in the calculation of the interpolation formula in step S8, any interpolation method can be adopted. In FIG. 6, an example of linear interpolation is shown, but the present invention is not limited to this.

また、図5に例示される補正情報の収集手順のうち、ステップS4以降の処理については走査型顕微鏡毎に行わなくてもよい。同一構成の走査型顕微鏡であれば、温度に依存する特性の変化はほぼ同様であるので、走査型顕微鏡の構成毎に1回だけ補正情報を収集し、収集された補正情報を同一構成の走査型顕微鏡で共通に利用しても良い。   Further, in the correction information collection procedure illustrated in FIG. 5, the processing after step S <b> 4 may not be performed for each scanning microscope. If the scanning microscope has the same configuration, the change in characteristics depending on temperature is almost the same. Therefore, correction information is collected only once for each scanning microscope configuration, and the collected correction information is scanned by the same configuration. You may use in common with a type microscope.

以上、本実施例に係る走査型顕微鏡1では、利用者が利用環境の温度に合わせて走査型顕微鏡1の設定温度を変更することにより、温度に依存する光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正することができる。これにより、画像の歪みやずれが抑制された画像を生成することができる。このため、走査型顕微鏡1を広い温度範囲で正常に動作させることのできるため、走査型顕微鏡1の利用環境に対する制限を緩和することができる。   As described above, in the scanning microscope 1 according to the present embodiment, the user changes the set temperature of the scanning microscope 1 according to the temperature of the usage environment, so that the optical scanning position and the electrical sampling position depending on the temperature are changed. The deviation can be corrected. As a result, it is possible to generate an image in which image distortion and displacement are suppressed. For this reason, since the scanning microscope 1 can be normally operated in a wide temperature range, the restriction on the use environment of the scanning microscope 1 can be relaxed.

また、本実施例に係る走査型顕微鏡1は、利用者が指示する設定温度に従って、信号の位相を変更するため、走査型顕微鏡1の構造や制御を過度に複雑にすることなく、画像の歪みやずれが抑制された画像を生成することができる。   In addition, since the scanning microscope 1 according to the present embodiment changes the phase of the signal according to the set temperature instructed by the user, the image distortion is prevented without making the structure and control of the scanning microscope 1 excessively complicated. An image in which the deviation is suppressed can be generated.

本実施例に係る走査型顕微鏡は、サンプリングクロック発生回路が入力信号生成部21及び移相回路22の代わりにデジタル回路を含んで構成されている点が実施例1に係る走査型顕微鏡1と異なっている。その他の構成は、走査型顕微鏡1と同様である。
図7は、本実施例に係るサンプリングクロック発生回路に用いられるデジタル回路の構成を例示した図である。
The scanning microscope according to the present embodiment is different from the scanning microscope 1 according to the first embodiment in that the sampling clock generation circuit includes a digital circuit instead of the input signal generation unit 21 and the phase shift circuit 22. ing. Other configurations are the same as those of the scanning microscope 1.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a digital circuit used in the sampling clock generation circuit according to the present embodiment.

図7(a)に例示されるデジタル回路33は、位相比較器34と、ループフィルタ35と、VCO部36と、アドレスカウンタ37と、ROM38と、D/Aコンバータ39と、を含んで構成されている。   The digital circuit 33 illustrated in FIG. 7A includes a phase comparator 34, a loop filter 35, a VCO unit 36, an address counter 37, a ROM 38, and a D / A converter 39. ing.

まず、VCO部36が自走し、一定の周波数のクロック信号をアドレスカウンタ37へ出力する。アドレスカウンタ37は、所定回数だけカウントする毎に値がリセットされるカウンタである。また、カウントされた値が所定回数内のある値(以降、アドレスコンパレート値と記す。)となったタイミングで同期信号を位相比較器34へ出力する。   First, the VCO unit 36 runs and outputs a clock signal having a constant frequency to the address counter 37. The address counter 37 is a counter whose value is reset every time it counts a predetermined number of times. In addition, a synchronization signal is output to the phase comparator 34 at a timing when the counted value becomes a certain value within a predetermined number of times (hereinafter referred to as an address comparator value).

位相比較器34は、2次元走査制御回路17から入力される走査同期信号とアドレスカウンタ37から入力される同期信号の位相を比較する。そして、位相誤差信号をループフィルタ35へ出力する。   The phase comparator 34 compares the phase of the scanning synchronization signal input from the two-dimensional scanning control circuit 17 and the synchronization signal input from the address counter 37. Then, the phase error signal is output to the loop filter 35.

ループフィルタ35は、位相誤差信号に従って、VCO部36へ出力する電圧を変化させる。これにより、VCO部36から出力されるクロック信号の周波数が変化する。   The loop filter 35 changes the voltage output to the VCO unit 36 according to the phase error signal. As a result, the frequency of the clock signal output from the VCO unit 36 changes.

このようにして、VCO部36からの出力をフィードバックすることで、走査同期信号の周期と、アドレスカウンタ37に設定された所定回数のクロック信号がVCO部36から出力される周期が一致する。
アドレスカウンタ37は、クロック信号がカウントされる毎に、カウント値をROM38へ出力する。
In this way, by feeding back the output from the VCO unit 36, the cycle of the scanning synchronization signal and the cycle in which the predetermined number of clock signals set in the address counter 37 are output from the VCO unit 36 coincide.
The address counter 37 outputs a count value to the ROM 38 every time the clock signal is counted.

ROM38には、図7(b)に例示されるように、アドレスカウンタ37に設定された所定回数と等しい数のデータにより正弦波形状が再現される正弦波データが記憶されている。ROM38は、入力されたカウント値(アドレス)に対応する正弦波データをD/Aコンバータ39へ出力する。
そして、D/Aコンバータ39がデジタル信号である正弦波データをアナログ信号である正弦波信号に変換し、不図示の位置帰還部23へ出力する。
As illustrated in FIG. 7B, the ROM 38 stores sine wave data in which a sine wave shape is reproduced by a number of data equal to the predetermined number of times set in the address counter 37. The ROM 38 outputs sine wave data corresponding to the input count value (address) to the D / A converter 39.
The D / A converter 39 converts the sine wave data that is a digital signal into a sine wave signal that is an analog signal, and outputs the sine wave signal to the position feedback unit 23 (not shown).

これにより、デジタル回路33は、実施例1に係る入力信号生成部21及び移相回路22と同様に、走査同期信号と等しい周期を有する正弦波信号を出力することができる。   Thereby, the digital circuit 33 can output a sine wave signal having the same period as the scanning synchronization signal, like the input signal generation unit 21 and the phase shift circuit 22 according to the first embodiment.

なお、実施例1では入力信号生成部21で行われる1周期当たりのサンプリングクロック信号の数の調整は、本実施例ではD/Aコンバータ39により行われる。具体的には、ループフィルタ30から出力される信号に応じてD/Aコンバータ39から出力される正弦波信号の振幅を変化させることにより行われる。これは、D/Aコンバータ39として、リファレンス電圧端子などを利用したゲイン調整機能を有する乗算型のD/Aコンバータを用いることで、実現することができる。   In the first embodiment, the number of sampling clock signals per cycle performed by the input signal generation unit 21 is adjusted by the D / A converter 39 in the present embodiment. Specifically, this is performed by changing the amplitude of the sine wave signal output from the D / A converter 39 in accordance with the signal output from the loop filter 30. This can be realized by using a multiplication type D / A converter having a gain adjustment function using a reference voltage terminal or the like as the D / A converter 39.

また、実施例1では移相回路22で行われる温度補正信号及び調整信号に応じた正弦波信号の位相の変更は、本実施例ではアドレスカウンタ37の機能により行われる。具体的には、温度補正信号及び調整信号に応じて、アドレスカウンタ37のアドレスコンパレート値を調整することで、位相比較器34へ同期信号を出力するタイミングを変えることにより行われる。   In the first embodiment, the phase change of the sine wave signal corresponding to the temperature correction signal and the adjustment signal performed by the phase shift circuit 22 is performed by the function of the address counter 37 in the present embodiment. Specifically, it is performed by changing the timing at which the synchronization signal is output to the phase comparator 34 by adjusting the address comparator value of the address counter 37 in accordance with the temperature correction signal and the adjustment signal.

図8は、アナログ回路として構成される移相回路の特性とデジタル回路として構成される移相回路の特性の違いを説明するための図である。図8(a)、(b)は、それぞれアナログ回路、デジタル回路として構成された移相回路の特性を示している。図8(a)、(b)の横軸は、移相回路で変化させる移相量を示し、縦軸は、その移相量を実現するために移相回路に入力される調整用設定値である。この設定値は、アナログ回路として構成されている場合であれば、例えば、オールパスフィルタの時定数を決める抵抗値などである。   FIG. 8 is a diagram for explaining a difference between characteristics of a phase shift circuit configured as an analog circuit and characteristics of a phase shift circuit configured as a digital circuit. FIGS. 8A and 8B show characteristics of a phase shift circuit configured as an analog circuit and a digital circuit, respectively. 8A and 8B, the horizontal axis indicates the amount of phase shift to be changed by the phase shift circuit, and the vertical axis indicates the adjustment set value input to the phase shift circuit in order to realize the phase shift amount. It is. If this set value is configured as an analog circuit, for example, it is a resistance value that determines the time constant of the all-pass filter.

図8(a)に例示されるように、移相回路がアナログ回路として構成されている場合は、移相量が大きくなるほど、設定値に対する移相量の応答が劣化している。つまり、設定値と移相量が線形関係にない。このため、移相回路に設定する設定値は、アナログ回路の特性に合わせて算出する必要がある。   As illustrated in FIG. 8A, when the phase shift circuit is configured as an analog circuit, the response of the phase shift amount to the set value is degraded as the phase shift amount is increased. That is, the set value and the amount of phase shift are not in a linear relationship. For this reason, the set value set in the phase shift circuit needs to be calculated in accordance with the characteristics of the analog circuit.

一方、図8(b)に例示されるように、移相回路がデジタル回路として構成されている場合は、設定値と移相量が線形関係にある。このため、移相回路に設定する設定値は、移相量との線形関係から容易に算出することができる。このため、温度補正情報記憶部31から入力される移相量に基づいて温度補正信号を生成する温度補正信号発生部19の構成を簡素化することできる。   On the other hand, as illustrated in FIG. 8B, when the phase shift circuit is configured as a digital circuit, the set value and the phase shift amount are in a linear relationship. For this reason, the set value set in the phase shift circuit can be easily calculated from the linear relationship with the phase shift amount. For this reason, the structure of the temperature correction signal generation part 19 which produces | generates a temperature correction signal based on the phase shift amount input from the temperature correction information storage part 31 can be simplified.

また、デジタル回路の場合は、任意の移相量、つまり、0°から360°まで位相を変化させることができる。これに対して、オールパスフィルタを用いたアナログ回路の場合には、180°までしか位相を変化させることはできない。   In the case of a digital circuit, the phase can be changed from an arbitrary amount of phase shift, that is, from 0 ° to 360 °. On the other hand, in the case of an analog circuit using an all-pass filter, the phase can be changed only up to 180 °.

以上、本実施例に係る走査型顕微鏡でも、実施例1と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、移相回路がデジタル回路として構成されているため、移相量に制限がなく、また、温度補正信号発生部19の構成も簡素化することができる。   As described above, the scanning microscope according to the present embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. In this embodiment, since the phase shift circuit is configured as a digital circuit, the amount of phase shift is not limited, and the configuration of the temperature correction signal generation unit 19 can be simplified.

本実施例に係る走査型顕微鏡は、サンプリングクロック発生回路の構成を除き、実施例1に係る走査型顕微鏡1と同様である。
図9は、本実施例に係るサンプリングクロック発生回路の構成を例示した図である。
The scanning microscope according to the present embodiment is the same as the scanning microscope 1 according to the first embodiment except for the configuration of the sampling clock generation circuit.
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the sampling clock generation circuit according to the present embodiment.

図9に例示されるサンプリングクロック発生回路40は、入力信号生成部21と、移相回路22と、位置帰還部23と、絶対値回路部41と、VCO部25と、カウンタ26と、D/Aコンバータ27と、コンパレータ28と、位相比較部29と、ループフィルタ30と、温度補正情報記憶部42と、温度補正信号発生部43と、を含んで構成されている。   A sampling clock generation circuit 40 illustrated in FIG. 9 includes an input signal generation unit 21, a phase shift circuit 22, a position feedback unit 23, an absolute value circuit unit 41, a VCO unit 25, a counter 26, a D / The A converter 27, the comparator 28, the phase comparison unit 29, the loop filter 30, the temperature correction information storage unit 42, and the temperature correction signal generation unit 43 are configured.

サンプリングクロック発生回路40は、調整信号及び温度補正信号が移相回路22と絶対値回路部41に出力される点が、実施例1に係るサンプリングクロック発生回路18と異なっている。これに伴い、サンプリングクロック発生回路40では、絶対値回路部24の代わりに絶対値回路部41を、温度補正情報記憶部31の代わりに温度補正情報記憶部42を、温度補正信号発生部19の代わりに温度補正信号発生部43を含んで構成されている。   The sampling clock generation circuit 40 is different from the sampling clock generation circuit 18 according to the first embodiment in that the adjustment signal and the temperature correction signal are output to the phase shift circuit 22 and the absolute value circuit unit 41. Accordingly, in the sampling clock generation circuit 40, the absolute value circuit unit 41 is replaced with the temperature correction information storage unit 42 instead of the absolute value circuit unit 24, the temperature correction information storage unit 42 is replaced with the temperature correction information generation unit 19. Instead, a temperature correction signal generator 43 is included.

図10は、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれによる画像の劣化の一例について説明するための図である。図10(a)は、直線が等間隔に並んだパターンを有する試料32を示している。図10(b)、(d)、(f)は、それぞれ走査型顕微鏡1で生成される試料32の画像を例示している。図10(c)、(e)、(g)は、それぞれ図10(b)、(d)、(f)で生成された画像と実際の試料との相違を示す図である。なお、図10(c)、(e)、(g)の縦軸は、試料上の直線間隔と画像上の直線間隔の差を示し、横軸は、間隔を測定する隣接する2つの直線のX方向の位置を示している。また、図10(b)、(d)、(f)で例示される画像は、試料の直線と走査手段のX方向が直交するように試料を配置した状態で生成された画像である。   FIG. 10 is a diagram for explaining an example of image degradation due to a shift between the optical scanning position and the electrical sampling position. FIG. 10A shows a sample 32 having a pattern in which straight lines are arranged at equal intervals. FIGS. 10B, 10 </ b> D, and 10 </ b> F illustrate images of the sample 32 generated by the scanning microscope 1. FIGS. 10C, 10E, and 10G are views showing the difference between the image generated in FIGS. 10B, 10D, and 10F and the actual sample, respectively. In addition, the vertical axis | shaft of FIG.10 (c), (e), (g) shows the difference of the linear space | interval on a sample and the linear space | interval on an image, and a horizontal axis | shaft of two adjacent straight lines which measure space | interval. The position in the X direction is shown. 10B, 10D, and 10F are images generated in a state where the sample is arranged so that the straight line of the sample and the X direction of the scanning unit are orthogonal to each other.

図10(b)で例示される画像32dでは、試料32のパターンがほぼ正確に再現されている。つまり、画像32dは、光学的走査位置と電気的サンプリング位置が一致している場合の画像である。この場合、図10(c)に例示されるように、直線間隔は、X方向に対してほぼ一定に維持されている。   In the image 32d illustrated in FIG. 10B, the pattern of the sample 32 is reproduced almost accurately. That is, the image 32d is an image when the optical scanning position matches the electrical sampling position. In this case, as illustrated in FIG. 10C, the linear interval is maintained substantially constant with respect to the X direction.

これに対して、図10(d)で例示される画像32eや図10(f)で例示される画像32fでは、直線の密度が画像の中心付近から画像の両端に向かって漸増または漸減している。つまり、画像32dや画像32fは、光学的走査位置と電気的サンプリング位置が一致しないため、ずれや歪みが生じている画像である。この場合、図10(e)や図10(g)で例示されるように、直線間隔は、X方向に対して一定ではなく、非線形的に変化し、全体としてお椀のような形状を示す。   On the other hand, in the image 32e illustrated in FIG. 10D and the image 32f illustrated in FIG. 10F, the density of straight lines gradually increases or decreases from the vicinity of the center of the image toward both ends of the image. Yes. That is, the image 32d and the image 32f are images in which the optical scanning position and the electrical sampling position do not coincide with each other and thus are displaced or distorted. In this case, as illustrated in FIGS. 10E and 10G, the linear interval is not constant with respect to the X direction, but changes nonlinearly, and shows a bowl-like shape as a whole.

このような非線形的な直線間隔の変化による画像の劣化は、走査手段の1周期内での最高走査速度及び最低走査速度と、サンプリングクロック信号の最高周波数及び最低周波数の関係に適切ではなく誤差があるため生じる。   The deterioration of the image due to such a non-linear change in the linear interval is not appropriate for the relationship between the maximum scanning speed and the minimum scanning speed within one period of the scanning means and the maximum frequency and the minimum frequency of the sampling clock signal, and there is an error. It happens because there is.

このため、全波整流処理された正弦波信号にオフセット電圧を印加し、サンプリングクロック信号の最高周波数と最低周波数のバランスを変化させることで、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正することができる。
図11は、本実施例に係るサンプリングクロック発生回路40に含まれる絶対値回路部41の構成及び作用を説明するための図である。
For this reason, the offset voltage is applied to the sine wave signal that has been subjected to full-wave rectification processing, and the balance between the highest frequency and the lowest frequency of the sampling clock signal is changed, thereby correcting the deviation between the optical scanning position and the electrical sampling position. be able to.
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration and operation of the absolute value circuit unit 41 included in the sampling clock generation circuit 40 according to this embodiment.

図11(a)に例示されるように、絶対値回路部41は、全波整流部44と、全波整流された信号にオフセット電圧を印加するオフセット部45と、を含んで構成されている。
移相回路22から入力された正弦波信号は、全波整流部44で全波整流されて、オフセット部45へ出力される。
As illustrated in FIG. 11A, the absolute value circuit unit 41 includes a full-wave rectification unit 44 and an offset unit 45 that applies an offset voltage to the full-wave rectified signal. .
The sine wave signal input from the phase shift circuit 22 is full-wave rectified by the full-wave rectification unit 44 and output to the offset unit 45.

オフセット部45は、正弦波信号の振幅を変化させるゲイン調整手段として機能するものであり、全波整流された正弦波信号に対して、調整信号及び温度補正信号に応じたオフセット電圧を印加することにより振幅を変化させる。   The offset unit 45 functions as a gain adjustment unit that changes the amplitude of the sine wave signal, and applies an offset voltage corresponding to the adjustment signal and the temperature correction signal to the full-wave rectified sine wave signal. To change the amplitude.

オフセット電圧が印加されると、図11(b)に例示されるように、オフセット電圧印加前の信号41aに対して、正弦波信号の電圧が一時的に高くなる。つまり、サンプリングクロック信号の最高周波数と最低周波数ともに高くなる(信号41b参照)。しかし、上述したVCO部25からの出力を入力信号生成部21へフィードバックするサンプリングクロック発生回路40のPLL動作により、1周期あたりのサンプリングクロック信号の発生数が固定されている。このため、正弦波信号の振幅が小さくなり、サンプリングクロック信号の最高周波数が下がることで、最高周波数と最低周波数のバランスが変更された状態で制御が安定する(信号41c参照)。   When the offset voltage is applied, as illustrated in FIG. 11B, the voltage of the sine wave signal temporarily becomes higher than the signal 41a before the application of the offset voltage. That is, both the highest frequency and the lowest frequency of the sampling clock signal are increased (see signal 41b). However, the number of sampling clock signals generated per period is fixed by the PLL operation of the sampling clock generation circuit 40 that feeds back the output from the VCO unit 25 to the input signal generation unit 21. For this reason, the amplitude of the sine wave signal is reduced and the maximum frequency of the sampling clock signal is lowered, so that the control is stabilized in a state where the balance between the maximum frequency and the minimum frequency is changed (see signal 41c).

このため、調整信号及び温度補正信号によりオフセット電圧を調整することで、最高周波数と最低周波数のバランスを変化させることができ、それによって、光学的走査位置と電気的サンプリング位置のずれを補正することができる。   For this reason, the balance between the highest frequency and the lowest frequency can be changed by adjusting the offset voltage using the adjustment signal and the temperature correction signal, thereby correcting the deviation between the optical scanning position and the electrical sampling position. Can do.

以上、本実施例に係る走査型顕微鏡でも、実施例1に係る走査型顕微鏡1と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、温度補正信号を入力信号生成部21と絶対値回路部41に出力しているため、図4に例示されるような線形的な直線間隔の変化による画像の劣化と図10に例示されるような非線形的な直線間隔の変化による画像の劣化のいずれにも対応できる。   As described above, the scanning microscope according to the present embodiment can achieve the same effects as those of the scanning microscope 1 according to the first embodiment. Further, in this embodiment, since the temperature correction signal is output to the input signal generation unit 21 and the absolute value circuit unit 41, image degradation due to a change in linear linear interval as illustrated in FIG. 10, it is possible to cope with any image degradation caused by a non-linear change in linear spacing.

また、本実施例に係る走査型顕微鏡も、実施例2に係る走査型顕微鏡と同様に、入力信号生成部21と移相回路22の代わりに、デジタル回路33を用いて構成されてもよい。これにより、実施例2に係る走査型顕微鏡と同様の効果を得ることができる。   Also, the scanning microscope according to the present embodiment may be configured using the digital circuit 33 instead of the input signal generation unit 21 and the phase shift circuit 22, as in the scanning microscope according to the second embodiment. Thereby, the same effect as the scanning microscope according to the second embodiment can be obtained.

なお、本実施例では、温度補正情報記憶部42に記憶される補正情報は、移相量とオフセット電圧となる。そして、温度補正信号発生部43は、正弦波信号の位相を移相量だけ変化させる信号を移相回路22に出力し、全波整流された信号にオフセット電圧を印加する信号を絶対値回路部41に出力する。また、これらの補正情報は、実施例1と同様の手順により収集することができる。   In the present embodiment, the correction information stored in the temperature correction information storage unit 42 is a phase shift amount and an offset voltage. Then, the temperature correction signal generation unit 43 outputs a signal for changing the phase of the sine wave signal by the amount of phase shift to the phase shift circuit 22 and outputs a signal for applying an offset voltage to the full-wave rectified signal. 41 is output. These correction information can be collected by the same procedure as in the first embodiment.

図12は、本実施例に係る走査型顕微鏡の構成を例示した図である。   FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the scanning microscope according to the present embodiment.

図12に例示される走査型顕微鏡46は、サンプリングクロック発生回路18が温度センサー47を含む点と、サンプリングクロック発生回路18の温度を変化させる温度変化部48を含む点が、実施例1に係る走査型顕微鏡1と異なっている。その他の構成は、実施例1に係る走査型顕微鏡1と同様である。   The scanning microscope 46 illustrated in FIG. 12 relates to the first embodiment in that the sampling clock generation circuit 18 includes a temperature sensor 47 and a temperature change unit 48 that changes the temperature of the sampling clock generation circuit 18. Different from the scanning microscope 1. Other configurations are the same as those of the scanning microscope 1 according to the first embodiment.

図12では温度センサー47をサンプリングクロック発生回路18内に配置した例が示されている。これは、一般にサンプリングクロック発生回路18の温度変化が最も画像に及ぼす影響が大きいためであるが、温度センサー47の配置は、特にこれに限られない。   FIG. 12 shows an example in which the temperature sensor 47 is arranged in the sampling clock generation circuit 18. This is because, in general, the temperature change of the sampling clock generation circuit 18 has the greatest influence on the image, but the arrangement of the temperature sensor 47 is not particularly limited to this.

温度変化部48は、サンプリングクロック発生回路18を含む局所的な範囲の温度を変化させるものでもよく、また、顕微鏡本体2の内部雰囲気温度を変化させることによりサンプリングクロック発生回路18の温度を変化させるものでも良い。温度変化部48としては、例えば、ペルチェ素子などの温度制御素子、ヒータ、クーラーでも良く、空冷ファンの動作を制御する回路などでも良い。   The temperature changing section 48 may change the temperature in a local range including the sampling clock generation circuit 18, and changes the temperature of the sampling clock generation circuit 18 by changing the internal atmosphere temperature of the microscope body 2. Things can be used. The temperature changing unit 48 may be, for example, a temperature control element such as a Peltier element, a heater, a cooler, or a circuit that controls the operation of the air cooling fan.

温度変化部48は、主に各温度の補正情報の収集時に使用される。本実施例に係る走査型顕微鏡46では、温度変化部48を使用してサンプリングクロック発生回路18の温度を変化させるため、走査型顕微鏡46を収納し環境温度を変化させる恒温槽は、必ずしも必要ではない。
また、実施例1で例示されるような恒温槽を用いて環境温度を変化させる場合に比べて、より正確な補正情報を取得することができる。
The temperature changing unit 48 is mainly used when collecting correction information for each temperature. In the scanning microscope 46 according to the present embodiment, since the temperature of the sampling clock generation circuit 18 is changed using the temperature changing unit 48, a constant temperature bath that houses the scanning microscope 46 and changes the environmental temperature is not always necessary. Absent.
Further, more accurate correction information can be obtained as compared with the case where the environmental temperature is changed using a thermostatic chamber as exemplified in the first embodiment.

恒温槽により環境温度を変化させる場合、恒温槽の温度変化と、サンプリングクロック発生回路など画像に与える影響の大きな部位の温度変化には、タイムラグがある。このため、恒温槽の温度を基準に補正情報を取得すると、サンプリングクロック発生回路などの温度が安定する前に補正情報が取得されてしまい、その結果、正確な補正情報が得られないことがある。   When the environmental temperature is changed by the thermostatic bath, there is a time lag between the temperature change of the thermostatic bath and the temperature change of a portion having a large influence on the image such as a sampling clock generation circuit. For this reason, when the correction information is acquired based on the temperature of the thermostatic chamber, the correction information is acquired before the temperature of the sampling clock generation circuit or the like is stabilized, and as a result, accurate correction information may not be obtained. .

また、正確な補正情報を得るためには、サンプリングクロック発生回路などの温度が恒温槽の温度変化の影響を受けて変化し、安定した状態となるまで待つ必要がある。この場合、安定した状態になるまでの時間を正確に把握することは困難であるので、必要以上に長い時間をかけることになる。従って、補正情報の取得に時間がかかってしまう。   In addition, in order to obtain accurate correction information, it is necessary to wait until the temperature of the sampling clock generation circuit or the like changes due to the temperature change of the thermostat and becomes stable. In this case, since it is difficult to accurately grasp the time until a stable state is reached, it takes a longer time than necessary. Therefore, it takes time to obtain correction information.

これに対して、本実施例に係る走査型顕微鏡46の場合、温度センサー47によりサンプリングクロック発生回路18の温度を測定しながら、温度変化部48によりサンプリングクロック発生回路18の温度を変化させる。温度を測定する対象と温度を変化させる対象とが一致しているため、タイムラグは発生しない。このため、より正確な補正情報を、必要最小限の時間で取得することができる。   In contrast, in the case of the scanning microscope 46 according to the present embodiment, the temperature of the sampling clock generation circuit 18 is changed by the temperature changing unit 48 while the temperature of the sampling clock generation circuit 18 is measured by the temperature sensor 47. Since the object whose temperature is to be measured matches the object whose temperature is to be changed, no time lag occurs. For this reason, more accurate correction information can be acquired in the minimum necessary time.

なお、補正情報の収集手順については、実施例1の収集手順と同様である。ただし、温度変化部48として空冷ファンの動作を制御する回路などを用いる場合、温度変化部48により環境温度を変化させながら一定時間毎に画像を生成及び補正し、補正に用いられた移相量をそのときの環境温度とともに温度補正情報記憶部42に記憶させてもよい。このようにして補正情報を収集した場合でも、収集された情報から補間式を求めることで、温度変化単位だけそれぞれ異なる各温度の補正情報を得ることができる。   The correction information collection procedure is the same as the collection procedure of the first embodiment. However, when a circuit for controlling the operation of the air cooling fan or the like is used as the temperature changing unit 48, an image is generated and corrected at regular intervals while changing the environmental temperature by the temperature changing unit 48, and the phase shift amount used for the correction May be stored in the temperature correction information storage unit 42 together with the environmental temperature at that time. Even when correction information is collected in this way, it is possible to obtain correction information for each temperature that differs by a temperature change unit by obtaining an interpolation formula from the collected information.

また、本実施例に係る走査型顕微鏡46では、走査型顕微鏡46の内部雰囲気温度ではなく、サンプリングクロック発生回路18の温度を、走査型顕微鏡46の設定温度として設定する必要がある。このため、利用者がサンプリングクロック発生回路18の温度を確認できるように、モニタ8に温度センサー47で検出されたサンプリングクロック発生回路18の温度を表示してもよい。これにより、利用者は、適切な設定温度を設定することが可能となる。   In the scanning microscope 46 according to this embodiment, it is necessary to set the temperature of the sampling clock generation circuit 18 as the set temperature of the scanning microscope 46, not the internal atmosphere temperature of the scanning microscope 46. Therefore, the temperature of the sampling clock generation circuit 18 detected by the temperature sensor 47 may be displayed on the monitor 8 so that the user can check the temperature of the sampling clock generation circuit 18. Thereby, the user can set an appropriate set temperature.

また、走査型顕微鏡46は、利用者が設定温度を設定する代わりに、温度センサー47で検出された温度を自動的に設定温度に設定しても良い。この場合、わずかな温度変化にまで追随して設定温度を変化させてしまうと、頻繁に走査型顕微鏡46の設定温度が変更され、走査型顕微鏡46の性能に悪影響を及ぼすことがある。このため、温度変化に伴う画像の劣化が許容できる範囲では設定温度の変更が行われないように、予め不感帯を設けてもよい。不感帯の幅は、例えば、温度変化単位と同じとしてもよい。   Further, the scanning microscope 46 may automatically set the temperature detected by the temperature sensor 47 to the set temperature instead of the user setting the set temperature. In this case, if the set temperature is changed following a slight temperature change, the set temperature of the scanning microscope 46 is frequently changed, and the performance of the scanning microscope 46 may be adversely affected. For this reason, a dead zone may be provided in advance so that the set temperature is not changed within a range in which image degradation due to a temperature change is allowable. The width of the dead zone may be the same as the temperature change unit, for example.

また、温度センサー47により検出された温度に対応する補正情報が温度補正情報記憶部31に記憶されていない場合には、その旨をモニタ8に表示して利用者に通知してもよい。この場合、予め算出されている補間式から補正情報を生成し利用するか、利用者が手動で画像を補正するかを選択させてもよい。   Further, when the correction information corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 47 is not stored in the temperature correction information storage unit 31, the fact may be displayed on the monitor 8 to notify the user. In this case, it may be selected whether the correction information is generated and used from a previously calculated interpolation formula, or whether the user manually corrects the image.

利用者により手動で画像が補正された場合には、そのときの情報を補正情報として温度補正情報記憶部31へ追加しても良い。この場合、追加された補正情報を含めて、改めて補間式を算出することが望ましい。これにより補間式の精度が向上する。   When the image is manually corrected by the user, the information at that time may be added to the temperature correction information storage unit 31 as correction information. In this case, it is desirable to calculate the interpolation formula anew including the added correction information. This improves the accuracy of the interpolation formula.

以上、本実施例に係る走査型顕微鏡46でも、実施例1に係る走査型顕微鏡1と同様の効果を得ることができる。また、本実施例に係る走査型顕微鏡46では、温度センサー47を設けることで、補正情報の精度の向上、補正情報の収集時間の短縮化、温度設定信号の設定の自動化などを実現することができる。また、温度変化部48を設けることで、恒温槽などの大掛かりな設備を省略することができる。また、モニタ8を通じて補正情報の有無を通知し、利用者に補正情報を取得する機会を提供することで、無制限に補間(外挿も含む)が行われることによって補正情報の精度が劣化してしまうことを抑制することができる。   As described above, the scanning microscope 46 according to the present embodiment can obtain the same effects as those of the scanning microscope 1 according to the first embodiment. In the scanning microscope 46 according to the present embodiment, by providing the temperature sensor 47, it is possible to improve the accuracy of the correction information, shorten the collection time of the correction information, and automate the setting of the temperature setting signal. it can. Further, by providing the temperature changing section 48, a large facility such as a thermostatic bath can be omitted. Further, by notifying the presence / absence of the correction information through the monitor 8 and providing the user with an opportunity to acquire the correction information, the accuracy of the correction information deteriorates due to unlimited interpolation (including extrapolation). Can be suppressed.

また、本実施例に係る走査型顕微鏡46は、実施例2に係る走査型顕微鏡と同様に、入力信号生成部21と移相回路22の代わりに、デジタル回路33を用いて構成されてもよい。これにより、実施例2に係る走査型顕微鏡と同様の効果を得ることができる。また、本実施例に係る走査型顕微鏡46は、実施例3に係る走査型顕微鏡と同様に、温度補正信号を移相回路22と絶対値回路部に入力させても良い。これにより、実施例3に係る走査型顕微鏡と同様の効果を得ることができる。   Further, the scanning microscope 46 according to the present embodiment may be configured using a digital circuit 33 instead of the input signal generation unit 21 and the phase shift circuit 22, as in the scanning microscope according to the second embodiment. . Thereby, the same effect as the scanning microscope according to the second embodiment can be obtained. In addition, the scanning microscope 46 according to the present embodiment may input a temperature correction signal to the phase shift circuit 22 and the absolute value circuit unit, similarly to the scanning microscope according to the third embodiment. Thereby, the same effect as the scanning microscope according to the third embodiment can be obtained.

1、46・・・走査型顕微鏡、2・・・顕微鏡本体、3、32・・・試料、4・・・ステージ、5・・・対物レンズ、6・・・レボルバ、7・・・コンピュータ、8・・・モニタ、9・・・レーザ光源、10、13・・・ミラー、11・・・ハーフミラー、12・・・2次元走査部、14・・・レンズ、15・・・共焦点絞り、16・・・光検出器、17・・・2次元走査制御回路、18、40・・・サンプリングクロック発生回路、19、43・・・温度補正信号発生部、20・・・Z軸走査部、21・・・入力信号生成部、22・・・移相回路、23・・・位置帰還部、24、41・・・絶対値回路部、25、36・・・VCO部、26・・・カウンタ、27、39・・・D/Aコンバータ、28・・・コンパレータ、29・・・位相比較部、30、35・・・ループフィルタ、31、42・・・温度補正情報記憶部、32a、32b、32c、32d、32e、32f・・・画像、33・・・デジタル回路、34・・・位相比較器、37・・・アドレスカウンタ、38・・・ROM、41a、41b、41c・・・信号、44・・・全波整流部、45・・・オフセット部、47・・・温度センサー、48・・・温度変化部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,46 ... Scanning microscope, 2 ... Microscope main body, 3, 32 ... Sample, 4 ... Stage, 5 ... Objective lens, 6 ... Revolver, 7 ... Computer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Monitor, 9 ... Laser light source, 10, 13 ... Mirror, 11 ... Half mirror, 12 ... Two-dimensional scanning part, 14 ... Lens, 15 ... Confocal stop , 16 ... photodetector, 17 ... two-dimensional scanning control circuit, 18, 40 ... sampling clock generating circuit, 19, 43 ... temperature correction signal generating unit, 20 ... Z-axis scanning unit , 21 ... input signal generation unit, 22 ... phase shift circuit, 23 ... position feedback unit, 24, 41 ... absolute value circuit part, 25, 36 ... VCO part, 26 ... Counter, 27, 39 ... D / A converter, 28 ... Comparator, 29 ... Phase ratio Part, 30, 35 ... loop filter, 31, 42 ... temperature correction information storage part, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f ... image, 33 ... digital circuit, 34 ... Phase comparator, 37 ... Address counter, 38 ... ROM, 41a, 41b, 41c ... Signal, 44 ... Full-wave rectification unit, 45 ... Offset unit, 47 ... Temperature sensor, 48 ... Temperature change section

Claims (14)

正弦波振動により、試料に照射する照明光の集光位置を移動させる走査手段と、
前記照明光を前記試料に照射することにより得られる観察光を検出し、前記観察光を電気信号である画像検出信号に変換する光検出手段と、
前記正弦波振動の周期と等しい周期を有する走査同期信号から前記画像検出信号をサンプリングするタイミングを示すサンプリングクロック信号を発生させるサンプリングクロック発生手段と、
前記サンプリングクロック信号に基づいて前記画像検出信号をサンプリングし、前記試料の画像を生成する画像生成手段と、を含み、
前記サンプリングクロック発生手段は、
設定温度に応じて、前記サンプリングクロック信号を補正する温度補正信号を生成する温度補正手段と、
前記設定温度に対応する補正情報が記憶される温度補正情報記憶手段と、
前記走査同期信号が変換された正弦波信号が入力され、前記サンプリングクロック信号を出力する周波数可変発振手段と、
前記正弦波信号の位相を変化させる移相手段と、
前記正弦波信号の振幅を変化させるゲイン調整手段と、を含み、
前記温度補正手段は、前記温度補正情報記憶手段から、前記設定温度に対応する前記補正情報を入力され、前記設定温度に応じて、前記ゲイン調整手段に前記正弦波信号の前記振幅を変化させる前記温度補正信号を入力することを特徴とする走査型顕微鏡。
Scanning means for moving the collection position of the illumination light applied to the sample by sinusoidal vibration;
Light detection means for detecting observation light obtained by irradiating the sample with the illumination light, and converting the observation light into an image detection signal that is an electrical signal;
Sampling clock generating means for generating a sampling clock signal indicating timing for sampling the image detection signal from a scanning synchronization signal having a period equal to the period of the sine wave vibration;
Sampling the image detection signal based on the sampling clock signal, and generating an image of the sample, and
The sampling clock generation means includes
Temperature correction means for generating a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal according to a set temperature;
Temperature correction information storage means for storing correction information corresponding to the set temperature;
A frequency variable oscillating means for inputting a sine wave signal obtained by converting the scanning synchronization signal and outputting the sampling clock signal;
Phase shifting means for changing the phase of the sine wave signal;
Gain adjusting means for changing the amplitude of the sine wave signal,
The temperature correction unit receives the correction information corresponding to the set temperature from the temperature correction information storage unit, and changes the amplitude of the sine wave signal to the gain adjustment unit according to the set temperature. A scanning microscope characterized by inputting a temperature correction signal.
正弦波振動により、試料に照射する照明光の集光位置を移動させる走査手段と、
前記照明光を前記試料に照射することにより得られる観察光を検出し、前記観察光を電気信号である画像検出信号に変換する光検出手段と、
前記正弦波振動の周期と等しい周期を有する走査同期信号から前記画像検出信号をサンプリングするタイミングを示すサンプリングクロック信号を発生させるサンプリングクロック発生手段と、
前記サンプリングクロック信号に基づいて前記画像検出信号をサンプリングし、前記試料の画像を生成する画像生成手段と、を含み、
前記サンプリングクロック発生手段は、
設定温度に応じて、前記サンプリングクロック信号を補正する温度補正信号を生成する温度補正手段と、
前記設定温度に対応する補正情報が記憶される温度補正情報記憶手段と、
前記走査同期信号が変換された正弦波信号が入力され、前記サンプリングクロック信号を出力する周波数可変発振手段と、を含み、
前記温度補正手段は、前記温度補正情報記憶手段から、前記設定温度に対応する前記補正情報を入力され、前記設定温度に応じて、前記周波数可変発振手段に入力される前記正弦波信号の振幅を変化させることを特徴とする走査型顕微鏡。
Scanning means for moving the collection position of the illumination light applied to the sample by sinusoidal vibration;
Light detection means for detecting observation light obtained by irradiating the sample with the illumination light, and converting the observation light into an image detection signal that is an electrical signal;
Sampling clock generating means for generating a sampling clock signal indicating timing for sampling the image detection signal from a scanning synchronization signal having a period equal to the period of the sine wave vibration;
Sampling the image detection signal based on the sampling clock signal, and generating an image of the sample, and
The sampling clock generation means includes
Temperature correction means for generating a temperature correction signal for correcting the sampling clock signal according to a set temperature;
Temperature correction information storage means for storing correction information corresponding to the set temperature;
A frequency variable oscillating means that receives the sine wave signal converted from the scanning synchronization signal and outputs the sampling clock signal;
The temperature correction unit receives the correction information corresponding to the set temperature from the temperature correction information storage unit, and determines the amplitude of the sine wave signal input to the frequency variable oscillation unit according to the set temperature. A scanning microscope characterized by being changed.
請求項に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記移相手段に前記正弦波信号の前記位相を変化させる前記温度補正信号を入力することを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 1 ,
The scanning microscope according to claim 1, wherein the temperature correction means inputs the temperature correction signal for changing the phase of the sine wave signal to the phase shift means in accordance with the set temperature.
請求項2に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記周波数可変発振手段に入力される前記正弦波信号の位相を変化させることを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 2,
The scanning microscope characterized in that the temperature correction means changes the phase of the sine wave signal input to the variable frequency oscillation means in accordance with the set temperature.
請求項2に記載の走査型顕微鏡において、
前記サンプリングクロック発生手段は、さらに、
前記正弦波信号の位相を変化させる移相手段と、
前記正弦波信号の振幅を変化させるゲイン調整手段と、を含むことを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 2,
The sampling clock generation means further includes:
Phase shifting means for changing the phase of the sine wave signal;
And a gain adjusting means for changing the amplitude of the sine wave signal.
請求項に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記移相手段に前記正弦波信号の前記位相を変化させる前記温度補正信号を入力することを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 5 ,
The scanning microscope according to claim 1, wherein the temperature correction means inputs the temperature correction signal for changing the phase of the sine wave signal to the phase shift means in accordance with the set temperature.
請求項または請求項に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度補正手段は、前記設定温度に応じて、前記ゲイン調整手段に前記正弦波信号の前記振幅を変化させる前記温度補正信号を入力することを特徴とする走査型顕微鏡。
In the scanning microscope according to claim 5 or 6 ,
The scanning microscope characterized in that the temperature correction means inputs the temperature correction signal for changing the amplitude of the sine wave signal to the gain adjustment means in accordance with the set temperature.
請求項乃至請求項7のいずれか1項に記載の走査型顕微鏡において、
さらに、温度センサーを含むことを特徴とする走査型顕微鏡。
In scanning microscope according to any one of claims 1 to 7,
The scanning microscope further includes a temperature sensor.
請求項8に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度センサーは、前記サンプリングクロック発生手段の温度を検出することを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 8, wherein
The scanning microscope according to claim 1, wherein the temperature sensor detects a temperature of the sampling clock generation means.
請求項9に記載の走査型顕微鏡において、
前記温度補正手段は、前記温度センサーが検出する前記温度に応じて、前記サンプリングクロック信号を補正する前記温度補正信号を生成することを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 9, wherein
The scanning microscope according to claim 1, wherein the temperature correction unit generates the temperature correction signal for correcting the sampling clock signal in accordance with the temperature detected by the temperature sensor.
請求項9に記載の走査型顕微鏡において、
さらに、前記温度センサーにより検出された温度に対応する前記補正情報が前記温度補正情報記憶手段に記憶されていないことを通知する通知手段を含むことを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to claim 9, wherein
Furthermore, the scanning microscope characterized by including a notification means for notifying that the correction information corresponding to the temperature detected by the temperature sensor is not stored in the temperature correction information storage means.
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載の走査型顕微鏡において、
さらに、前記サンプリングクロック発生手段の前記温度を変化させる温度変化手段を含むことを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to any one of claims 9 to 11,
The scanning microscope further includes temperature changing means for changing the temperature of the sampling clock generating means.
請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の走査型顕微鏡において、
前記サンプリングクロック発生手段には、前記走査型顕微鏡の個体特性に応じて、前記サンプリングクロック信号を調整する調整信号が入力されることを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to any one of claims 1 to 12,
The scanning microscope according to claim 1, wherein an adjustment signal for adjusting the sampling clock signal is input to the sampling clock generation means in accordance with individual characteristics of the scanning microscope.
請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の走査型顕微鏡において、
さらに、前記照明光としてレーザ光を射出するレーザ光源を含むことを特徴とする走査型顕微鏡。
The scanning microscope according to any one of claims 1 to 13,
Furthermore, the scanning microscope characterized by including the laser light source which inject | emits a laser beam as said illumination light.
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