JPH03221912A - 走査型顕微鏡における撮像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学式の走査型顕微鏡において試料像を撮影
する方法、特に詳細には、高速撮像を可能とした方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来より、照明光を微小な光点に収束させ、この光点を
試料上において２次元的に走査させ、その際該試料を透
過した光あるいはそこで反射した光を光検出器で検出し
て、試料の拡大像を担持する画像信号を得るようにした
光学式走査型顕微鏡が公知となっている。なお特開昭６
２−２１７２１８号公報には、この走査型顕微鏡の一例
が示されている。

従来の光学式走査型顕微鏡においては、上記走査機構と
して、照明光ビームを光偏向器によって２次元的に偏向
させる機構が多く用いられていた。

しかしこの機構においては、ガルバノメータミラーやＡ
ＯＤ　（音響光学光偏向器）等の高価な光偏向器が必要
であるという難点が有る。またこの機構においては、照
明光ビームを光偏向器で振るようにしているから、送光
光学系の対物レンズにはこの光ビームが刻々異なる角度
で入射することになり、それによる収差を補正するため
に対物レンズの設計が困難になるという問題も認められ
ている。特にＡＯＤを使用した場合には、対物レンズ以
外にもＡＯＤから射出した光束に非点収差が生ずるため
特殊な補正レンズが必要となり、光学系をより複雑なも
のとしている。

上記の点に鑑み従来より、照明光ビームは偏向させない
で、試料台の方を２次元的に移動させて照明光光点の主
、副走査を行なうことが考えられている。さらには、本
出願人による特願平１−２４６９４６号明細書に示され
るように、送光光学系と受光光学系とを共通の移動台に
搭載し、この移動台を試料台に対して移動させることに
より、照明光光点の主、副走査を行なうことも考えられ
ている。

（発明が解決しようどする課題） 上述のように光学系と試料台とを相対的に移動させて照
明光光点の走査を行なう場合は、撮像所要時間短縮化の
ために、光学系あるいは試料台を高速で移動させること
が求められる。そのため、この移動用の駆動源として例
えばピエゾ素子や超音波振動子等を利用することが考え
られる。

ところが、そのような素子で光学系あるいは試料台を移
動させる場合は、１主走査ラインの撮像が終了して照明
光光点を主走査始点に戻す際に、光ビームを偏向させる
場合のように主走査速度よりも高速で照明光光点を戻す
ことは困難となっている。すなわちこの場合は、主走査
帰線期間が通常の主走査期間と同じ長さとなってしまう
。このようになっていると、主走査帰線期間に無意味に
時間が費やされ、撮像所要時間が長くなって１．まう。

周知の通り光学式の走査型顕微鏡においては、照明光光
点の収束位置を試料厚さ方向に移動させる毎に試料像を
撮像しく例えば数十画像程度）、その際得られた各画像
データから、光点移動範囲内で試料のすべての面に焦点
が合った画像を再構築することが広く行なわれている。

また動きの有る試料に対しては多数の顕微鏡像を連続的
に撮像して、試料の動きを観察できる動画を出力するこ
とも行なわれている。このような要求のために多数の顕
微鏡像を撮像する際には、上記の理由により撮像所要時
間が長引くと、顕微鏡像出力のリアルタイム性を欠くこ
とになり、非常に好ましくない。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、走査型顕微鏡において、顕微鏡像を高速で撮像するこ
とができる方法を提供することを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明による走
査型顕微鏡における撮像方法は、先に述べたように試料
台と光学系とを相対的に移動させることにより、照明光
を試料上において主、副走査させ、この照明光走査を受
けた試料の部分からの光を光電的に検出して、試料の顕
微鏡像を担う画像信号を得る走査型顕微鏡において、光
学系と試料台とを主走査のために一方向に相対移動させ
る期間、および該一方向とは反対方向に相対移動させる
期間の双方において、照明光を試料上に照射して上記画
像信号を得ることを特徴とするものである。

上記のようにして画像信号を得れば、主走査帰線期間も
撮像のために有効に利用されるから、撮像所要時間が短
縮化される。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の方法によって試料像を撮像する透過
型の共焦点走査型顕微鏡の一例を示している。まず、走
査型顕微鏡の基本構成について、第１図および走査機構
を詳しく示す第２図を参照して説明する。

第１図に示されるように、照明光１１を発する１ノーザ
ダイオード５が、移動台１５に一体的に保持されている
。また移動台１５には、コリメーターレンズ１６および
対物レンズ１７からなる送光光学系上８と、対物レンズ
１９および集光レンズ２０からなる受光光学系２１とが
、互いに光軸を一致させて固定されている。

これらの光学系１８．２１の間には、移動台１５と別体
とされた試料台２２が配されている。そして受光光学系
２１の下方において移動台１５には、光検出器９が固定
されている。この光検出器９としては、例えばフォトダ
イオード等が用いられる。また光検出器９の前側（図中
上方）には、ピンホール８ａを有するピンホール板８が
配されている。

レーザダイオード５から発せられたレーザ光（照明光）
　１１は、コリメーターレンズ１６によって平行光とさ
れ、次に対物レンズ１７によって集光されて、試料台２
２に載置された試料２３上で（表面部分あるいはその内
部で）微小な光点Ｐに収束する。

試料２３を透過した各透過光１１’　の光束は、受光光
学系２１の対物レンズ１９によって平行光とされ、次に
集光レンズ２０によって集光されて点像Ｑに結像する。

この点像Ｑは、光検出器９によって検出される。この光
検出器９からは、光点Ｐで照射された試料２３の各部分
の明るさを示す信号Ｓが出力される。

なお、上記点像Ｑをピンホール８ａを介して検出するこ
とにより、そのハローや試料２３で散乱した光をカット
することができる。

次に、照明光１１の光点Ｐの２次元走査について、第２
図も参照して説明する。移動台１５は架台３２に対して
、矢印Ｘ方向に移動自在に支持されている。

すなわち架台３２には２本のガイドロッド４０．４０の
一端部が固定され、移動台１５に設けられた２つのガイ
ド孔４１．４１中にこれらのガイドロッド４０．４０が
遊嵌されている。上記移動台１５と架台３２との間には
、積層ピエゾ素子３３が介装されている。この積層ピエ
ゾ素子８３はピエゾ素子駆動回路３４から駆動電圧の印
加を受けて、移動台１５を矢印Ｘ方向に高速で往復移動
させる。この往復移動の振動数は、例えば１０．５ｋ　
Ｈｚとされる。その場合、主走査幅を１００μｍとする
と、主走査速度は、１０．５Ｘ１０３Ｘ１００　ＸＩＯ
’　ｘ　２−２．１　ｍ／　ｓとなる。

一方試料台２２は架台３２に対して、上記矢印Ｘ方向と
直角な矢印Ｙ方向に移動自在に支持されている。すなわ
ち架台８２には、２本のガイドロッド４５、４５の一端
部が固定され、試料台２２に設けられた２つのガイド孔
４Ｂ、４６中にこれらのガイドロッド４５．４５が遊嵌
されている。上記試料台２２と架台３２との間には、積
層ピエゾ素子４７が介装されている。この積層ピエゾ素
子４７はピエゾ素子駆動回路４８から駆動電圧の印加を
受けて、試料台２２を矢印Ｙ方向に高速で往復移動させ
る。それにより試料台２２は移動台１５に対して相対移
動され、前記光点Ｐが試料２３上を、主走査方向Ｘと直
交するＹ方向に副走査する。なお、本例において１画面
の走査線数は５２５本とされる。したがって副走査の所
要時間は、５２５＋２÷（１０，５ｘｌＯ３）　−１／
４０秒となる。その場合、副走査幅を１００μｍとする
と、副走査速度は、 ４０Ｘ１００　ＸＩＯ’　＝０．００４　ｍ／　５ｍ４
ｍｍ／ｓ と、前記主走査速度よりも十分に低くなる。この程度の
副走査速度であれば、試料台２２を移動させても、試料
２３が飛んでしまうことを防止できる。

以上のようにして光点Ｐが試料２３上を２次元的に走査
することにより、該試料２３の２次元像を担持するアナ
ログの信号Ｓが得られる。以下第４図を参照して、この
画像信号Ｓから画素分割されたデジタル画像データを作
成する点について説明する。

第４図は走査型顕微鏡の電気回路を示している。

図示されるようにピエゾ素子駆動回路３４および４８に
は、制御回路３５から主走査ドライブ信号Ｓ１および副
走査ドライブ信号Ｓ２が入力され、それにより主、副走
査の同期を取って積層ピエゾ素子３３．４７が駆動され
る。なお第６図の（ａ）　、（ｂ）に、上記主走査ドラ
イブ信号Ｓ１および副走査ドライブ信号Ｓ２の波形を示
す。前述した通り本実施例では、１画面の走査線数は５
２５本であり、また主走査帰線期間にも撮像がなされる
ので、三角波である主走査ドライブ信号Ｓ１が５２５÷
２−２８２．５回振動する間に、同じく三角波である副
走査ドライブ信号Ｓ２が１／２周期変化する。

一方光検出器９が出力したアナログ画像信号Ｓ（第６図
に（ｅ）で示す）は画像信号用アンプ５０で増幅された
後、Ａ／Ｄ変換器５１に入力される。またこのＡ／Ｄ変
換器５１には、サンプリングクロック発生回路５２から
サンプリングクロックＳ３が入力され、該Ａ／Ｄ変換器
５１はこのサンプリングクロックＳ３の周波数でアナロ
グ画像信号Ｓをサンプリング（標本化）シ、そしてデジ
タルの画像データＳｄに変換する。このデジタル画像デ
ータＳｄはデータ処理部５８で後述する並べ換え処理を
受ける。この処理を受けた画像データＳｄ’　は例えば
ＣＲＴ等からなる画像再生装置５４に送られ、試料２３
の顕微鏡像再生のために供せられる。

なお図では特に示されていないが、主、副走査方向Ｘ１
Ｙと直交する矢印Ｚ方向（第１図参照）、すなわち光学
系１８．２１の光軸方向に試料台２２を移動させること
もできる。こうして試料台２２をＺ方向に所定距離移動
させる毎に前記光点Ｐの２次元走査を行なえば、合焦点
面の情報のみが光検出器９によって検出される。そこで
、この光検出器９の出力Ｓから得られた画像データＳｄ
をメモリに取り込むことにより、試料２３をＺ方向に移
動させ１ま た範囲内で、全ての面に焦点が合った画像を担う画像デ
ータを得ることが可能となる。

次に上記画像データＳｄの並べ換え処理について説明す
る。第１図図示のように架台３２には、移動台１５の主
走査方向位置を検出する主走査位置検出器Ｂ２ａが取り
付けられている。一方柱動台１５には、試料台２２の副
走査方向位置を検出する副走査位置検出器６２ｂが取り
付けられている。これらの位置検出器６２ａ、８２ｂは
例えば公知のリニアエンコーダ等から形成され、第６図
の（ｄ）、（ｅ）にそれぞれ示すように、移動台１５、
試料台２２の振動と同期して周期的に変化する主走査位
置信号Ｓ４、副走査位置信号Ｓ５を出力する。

上記主走査位置信号Ｓ４は、第４図に示すようにアンプ
６３で増幅されてから、前述のサンプリングクロック発
生回路５２に入力される。サンプリングクロック発生回
路５２は、１主走査ラインの画素数をＮとすると、入力
された上記信号Ｓ４の２Ｎ倍の周波数ｆのサンプリング
クロックＳ３（第６図の（ｆ）に示す）を発生させる。

このサンプリン２ グクロックＳ３は前述のようにＡ／Ｄ変換器５１に入力
され、アナログ画像信号Ｓのサンプリング周期を規定す
る。

また上記主走査位置信号Ｓ４は変位方向検出回路７１に
入力される。この変位方向検出回路７１は、例えば該信
号Ｓ４の変化率が０（ゼロ）となる毎に出力レベルを反
転させるように構成されており、照明光光点Ｐの試料２
３上における主走査が第１図中左向きになされている間
はＨ（ｈｉｇｈ）レベルで、一方主走査が右向きになさ
れている間はＬ（ｌｏｗ）１ノベルとなるパルス信号で
ある主走査方向判別信号Ｓ６を出力する（第６図の（ｇ
）に示す）。一方副走査位置検出器８２ｂが出力する副
走査位置検出信号Ｓ５もアンプ６９で増幅されてから変
位方向検出回路７２に入力される。この回路７２も上記
の変位方向検出回路７１と同様のものであり、照明光光
点Ｐの試料２３上における副走査が第１図中前向きにな
されている間はＨ（ｈｌｇｈ）レベルで、一方副走査が
後向きになされている間はＬ　（ｌｏｗ　）レベルとな
るパルス信号である副走査方向判別信号Ｓ７を出力する
（第６図の（１１）に示す）。

上述のようにして生成された主走査方向判別信号Ｓ６お
よび副走査方向判別信号Ｓ７は、データ処理部５３に入
力されるとともに、アップダウンカウンタ７３に入力さ
れる。このアップダウンカウンタ７３は、副走査方向判
別信号Ｓ７がＬレベルの間は、主走査方向判別信号Ｓ６
が立上がり、あるいは立下る毎に「１．２．３・・・・
・・５２４．５２５　Ｊとアップカウントし、一方副走
査方向判別信号ｓ７がＨレベルの間は、主走査方向判別
信号ｓ６が立上がり、あるいは立下る毎にｒ５２５．５
２４．５２３・・・・・・３．２．１」とダウンカウン
トし、このカウント値をラインアドレスとするラインア
ドレスデータＤａを出力する（第６図の（１）に示す）
。このラインアドレスデータＤａも、上記データ処理部
５３に入力される。

ここで本発明の方法においては、照明光光点Ｐの主走査
が第１図中左向きになされる期間と右向きになされる期
間の双方において、前記光検出器９の出力が画像信号Ｓ
として取り込まれる。したかって、上記２通りの期間の
うちの一方のみにおいて撮像を行なう場合に比べると、
撮像所要時間を短縮可能である。なお第３図の（Ａ）、
（Ｂ）にそれぞれ、本発明方法、従来方法における照明
光走査の様子を概略的に示す。図中Ｔで示す実線が、画
像信号Ｓが取り込まれる期間の走査軌跡を示しており、
また（Ｂ）において破線Ｔ°で示すのが主走査帰線であ
る。

上記のように画像信号Ｓを取り込むと、デジタル画像デ
ータＳｄは、１主走査ラインについてのデータ毎に交互
に、該ラインの画像情報を右向きに示すもの、左向きに
示すものとなる。さらに本実施例では、副走査の帰線期
間においても上記画像信号Ｓを取り込むようにしている
ので、画像データＳｄは、第６図の（ｊ）に走査ライン
番号を付して示す通り、ある画像に関しては走査ライン
「１．２．３・・・」の順に並ぶのに対し、次に撮像さ
れた画像に関しては走査ラインｒ５２５．５２４．５２
３・・・」の順に並ぶことになる。

デジタル画像データＳｄの並びが上述のように５ なっていても、画像再生装置５４における走査表示ある
いは記録方式がそのような並びに対応したものであれば
、この画像データＳｄをそのまま画像再生装置５４に入
力して、試料２３の顕微鏡像を正しく再生可能である。

しかし、例えばＮＴＳＣ方式等の一般的な規格に基づい
て画像再生するためには、上記画像データの並びの反転
を解消する必要がある。データ処理部５３はそのために
設けられており、また本実施例のデータ処理部５３は飛
越し走査に対応するための画像データ並べ換えも行なう
。

以下、このデータ処理部５３の構成を詳しく示す第５図
を参照して説明する。主走査方向判別信号Ｓ６は、ライ
ンメモリ左右シフト指定用のＤ−フリップフロップ７５
に入力される。それにより該フリップフロップ７５から
は、第６図の（ｇ゛）に示すように、移動金工５の１往
復動期間（２主走査期間）毎にＨ，Ｌレベルが反転する
左右シフト指定信号Ｓ８が出力される。この左右シフト
指定信号Ｓ８は、入力データセレクタ７Ｂ、左右シフト
可能なラインメモリ７７および出力データセレクタ７８
に人力６ される。前述したデジタル画像データＳｄは、上記入力
データセレクタ７６を介してラインメモリ７７に送られ
、そこに−時的に記憶されてから出力データセレクタ７
８を介して出力される。

先に述べた通り、上記デジタル画像データＳｄのうち第
ｍ番目の主走査ラインについてのＮ個のデータが、該ラ
インの画像情報を右から左に向かって示しているとする
と、第ｍ＋１番目の主走査ラインについてのＮ個のデー
タは、該ラインの画像情報を左から右に向かって示すも
のとなる。以下、このような２通りの画像データの並び
方のうち前者をｒＮ−ＩＪ、後者を「１→Ｎ」と便宜的
に示す。第７図の（３）の上半分には、第ｍ、ｍ＋１、
ｍ＋２、ｍ＋３・・・・・・番目の各主走査ラインにつ
いて次々と入力データセレクタ７６に入力される画像デ
ータＳｄの並び方を示す。なお第７図の（１）には主走
査ドライブ信号Ｓ１を、同じ＜（２）には左右シフト指
定信号Ｓ８の波形を示す。

ラインメモリ７７は、１主走査ライン分のＮ個の画像デ
ータＳｄを便宜的に第５図中左右方向に１列に並べて記
憶するものとすると、新たに記憶される画像データＳｄ
を図中左側のボートから順次入力させて、それまで記憶
されていたＮ個の画像データＳｄを右側のボートから順
次押し出す形で出力させるモードと、新たに記憶される
画像データＳｄを図中右側のボートから順次人力させて
、それまで記憶されていたＮ個の画像データＳｄを左側
のボートから順次押し出す形で出力させるモードの双方
で機能しうる。以下、このような２通りの書込み／続出
しモードのうち前者をｒＬ−＋ＲＪモード、後者を「Ｒ
−＋Ｌ」モードと示す。

入力データセレクタ７Ｂと出力データセレクタ７８は、
このような２通りの書込み／読出しモードを切り換える
。すなわち第７図の（４）に示すように、左右シフト指
定信号Ｓ８がＨレベルのときは「Ｌ−ＲＪモードで、−
吉左右シフト指定信号Ｓ８がＬレベルのときはｌ”Ｒ＋
Ｌｊモードで画像データＳｄの書込み、読出しがなされ
る。したがって第７図（４）の例では、第ｍ番目に入力
された画像データＳｄ（つまり第ｍ番目の主走査ライン
についてのデータ）は、第ｍ＋１番目の画像データＳｄ
の入力にともなって読み出されるとき、入力時とは異な
るモードで読み出される。つまりこの場合、ラインメモ
リ７７はいわゆるＬ　Ｉ　Ｆ　Ｏ（ｌａｓｔ　ｉｎ　ｆ
ｉｒｓｔ　ｏｕｔ　）メモリとして機能する。これと同
様のことは、第ｍ＋２番目、第ｍ＋４番目に入力された
画像データＳｄの読出し時にも起きる。それに対して、
ｍ＋１、ｍ＋３、ｍ＋５番目に人力された画像データＳ
ｄが各々ｍ＋２、ｍ＋４、ｍ＋６番目の画像データＳｄ
の入力にともなって読み出される際には、モードの逆転
は起こらない。つまりこの場合、ラインメモリ７７はい
わゆるＦＩＦＯ（ｆ’１ｒｓｔ　　ｉｎ　ｆｉｒｓｔ　
ｏｕｔ　）メモリとして機能する。

なお上記モードの切替えについては、第７図図示以外の
第１〜ｍ−１番目、第ｍ＋７〜５２５番目の画像データ
Ｓｄに関しても勿論同様である。

上記のようにすることにより、第７図の（３）の下半分
に示すように、第ｍ＋１、ｍ＋３、ｍ＋５番目・・・・
・・のデータ読出しの際に画像データの並びが反転し、
結局すべての主走査ラインについての画　９ 像データＳｄは「１→Ｎ」の並び方となって出力データ
セレクタ７８から出力される。こうして並び方が統一さ
れた各主走査ライン毎の画像データＳｄは、画像メモリ
７９に順次記憶される。

上記画像メモリ７９は、それぞれ１画像分の画像データ
Ｓｄを記憶するフレームメモリ７９Ａと７９Ｂとからな
る。そしてこれらのフレームメモリ７９Ａ１７９Ｂの一
方に１画像分の画像データＳｄが記憶される際、他方に
記憶されていた１画像分の画像データＳｄが読み出され
る。以下、この点を詳しく説明する。

アドレスセレクタ８０Ａ、８０Ｂには、前述のアップダ
ウンカウンタ７３が出力するラインアドレスデータＤａ
と、公知のアドレス信号発生器が発生したＮＴＳＣテレ
ビ信号用ラインうドレスデータＤｂとが、被選択データ
として入力される。ラインアドレスデータＤａは先に述
べた通りのものであり、一方ラインアドレスデータＤｂ
は飛越し走査のために、「１．２．３・・・・・・５２
４．５２５　Ｊのラインアドレスを「１．３．５・・・
・・・５２３．５２５．２．４．６・・・・・・５２２
．５２４　Ｊの順に指定するものである。

またこれらのアドレスセレクタ８０Ａ、８０Ｂにはそれ
ぞれ前記副走査方向判別信号Ｓ７が入力され、該信号Ｓ
７がＬレベルのときは、アドレスセレクタ８０Ａからラ
インアドレスデータＤａが選択出力され、アドレスセレ
クタ８０ＢからラインアドレスデータＤｂが選択出力さ
れる。−刃側走査方向判別信号Ｓ７がＨレベルのときは
、アドレスセレクタ８０ＡからラインアドレスデータＤ
ｂが選択出力され、アドレスセレクタ８０Ｂからライン
アドレスデータＤａが選択出力される。なお第６図の（
１°）と（１”）にそれぞれ、アドレスセレクタ８０Ａ
と８０Ｂの出力データを示す。図中の数字が、ラインア
ドレスデータＤａあるいはＤｂが示すラインアドレス番
号である。

これらのアドレスセレクタ８０Ａ、８０Ｂから出力され
たラインアドレスデータＤａあるいはＤｂはそれぞれ、
アドレスレジスタ８１Ａ、８１Ｂに入力される。これら
のアドレスレジスタ８１Ａ、８１Ｂは、人力されたアド
レス番号順に従ってフレームメモリ７９Ａ、　７９Ｂに
おける画像データＳｄの書込み、読出しのアドレスを指
示する。フレームメモリ７９Ａ、７９Ｂの作動は基本的
にメモリ制御信号Ｓ９および、アト１ノスを与えるタイ
ミングを規定するラッチ信号Ｓ１０によって制御される
が、これらのフレームメモリ７９Ａ、　７９Ｂには上記
副走査方向判別信号Ｓ７も入力され、該信号Ｓ７がＬレ
ベルのときはフレームメモリ７９Ａがデータ書込み状態
でフレームメモリ７９Ｂがデータ読出し状態に、反対に
上記信号Ｓ７がＨレベルのときは、フレームメモリ７９
Ａがデータ読出し状態でフレームメモリ７９Ｂがデータ
書込み状態に設定される。

したがって第６図の（ｌ′）および（ｉ″）に示される
ように、副走査方向判別信号Ｓ７がＬ　＋／ベベルきは
、アドレスレジスタ８１Ａによりデータ書込みのライン
アドレスが「１．２．３・・・・・・５２４．５２５」
の順に指定されながら、フレームメモリ７９Ａに１ライ
ン毎の画像データＳｄが書き込まれる。

−刃側走査方向判別信号Ｓ７がＨＩ／ベベルときは、ア
ドレスレジスタ８１Ｂによりデータ書込みのラインアド
レスがｒ５２５．５２４．５２８・・・・・・３．２．
１」の順に指定されながら、フレームメモリ７９Ｂに１
ライン毎の画像データＳｄが書き込まれる。第に番目に
撮像される画像と、第ｋ　＋　１番目に撮像される画像
とは、互いに副走査方向が反対になっているから、画像
メモリ７９に送られて来る各主走査ライン毎の画像デー
タＳｄは、前者の画像に関してはライン番号１．２．３
・・・・・・５２４．５２５の順に並んでいるとすると
、後者の画像に関してはライン番号５２５．５２４．５
２３・・・・・・３．２．１の順に並ぶことになる。そ
こで上述のようにデータ書込みに際してラインアドレス
の指定順を１副走査周期毎に反転させれば、すべての画
像について、ライン番号「１．２．３・・・・・・５２
４．５２５　Ｊに関するライン毎の画像データＳ−ｄが
、各々フレームメモリ７９Ａあるいは７９Ｂのラインア
ドレス「１．２．３・・・・・・５２４．５２５　Ｊの
箇所に書き込まれることになる。

このようにライン番号とラインアドレスとの対３ 応が一義的に定められた上で７１／−ムメモリ７９Ａあ
るいは７９Ｂに記憶された画像データＳｄは、次に他方
のフレームメモリ７９Ｂあるいは７９Ａに画像データ書
込みがなされる期間に読み出される。この読出しの際に
は、前記ラインアドレスデータＤｂに基づいて、読出し
のラインアドレスがいずれの場合も「１．３．５・・・
・・・５２３．５２５．２．４．６・・・・・・５２２
．５２４　Ｊの順に指定されるから、読み出された画像
データＳｄ’　を前述のように画像再生装置５４に送れ
ば、どの画像も共通の向きに再生されることになる。な
お第６図のくｊ′）に、画像データＳｄ’　の並びを示
す。図中の数字が、主走査ライン番号を示している。

なお、１主走査ラインおきに画像データＳｄの並び方向
を反転させる変換処理は、以上説明した入力データセレ
クタ７Ｂ、ラインメモリ７７および出力データセレクタ
７８以外を利用して行なうことも可能である。以下、こ
の変換処理を行なうその他の３つの装置例について、そ
れぞれ第８．９．１０図を参照して説明する。

４ 第８図に示される装置は、デュアルポートランダムアク
セスメモリ（ｄｐＲＡＭ）８２と、入力インターフェイ
ス８８と、出力インターフェイス８４と、シフトレジス
タ８５とから構成されている。シフトレジスタ８５は２
つのポインタＰｎとＰ　（ｎ＋１）とをＨレベル、それ
以外のポインタはＬレベルとし、そしてこのようにＨレ
ベルとする２つのポインタを順次シフトさせる。このシ
フトの方向はシフトクロックと左右シフト指定信号Ｓ８
（第５図中のものと同様）に基づいて、左、左、右、右
、左、左・・・と２主走査期間毎に切り換えられる。こ
れらのポインタは、ｄｐＲＡＭ８２においてデータＳｄ
の書込み／読出しがなされるアドレスを指定するもので
あり、ｄｐＲＡＭ８２は、ポインタのシフト方向が右向
きの場合はポインタＰ　（ｎ＋１）が指定するアドレス
Ｍ（ｎ＋１）から画像データＳｄを読み出し、ポインタ
Ｐｎが指定するアドレスＭｎに画像データＳｄを書き込
む。一方ポインタのシフト方向が左向きの場合、ｄｐＲ
ＡＭ８２は上記とは反対に、ポインタＰｎが指定するア
ドレスＭｎから画像データＳｄを読み出し、ポインタＰ
　（ｎ＋１）が指定するアドレスＭ（ｎ＋１）に画像デ
ータＳｄを書き込む。

上記のようにすることにより、ｄｐＲＡＭ８２に記憶さ
れていた１主走査ライン分の画像データＳｄを順次読み
出して出力インターフェイス８４から出力させるのと並
行して、入力インターフェイス８３から入力される１主
走査ライン分の画像データＳｄを順次ｄｐＲＡＭ８２に
書き込むことが可能となっている。

なおポインタＰＯは実際にアドレスを指定することはな
いが、シフト方向が左向きのときにアドレスＭ１へのデ
ータ書込みを指定するために、かつシフト方向が右向き
のときにアドレスＭ１からのデータ読出しを指定するた
めにＨレベルとされるポインタＰ１とともに、Ｈレベル
とされるものである。ポインタＰ（Ｎ＋１）も同様に、
アドレスＭＮに対するデータ書込み／読出しのために、
ポインタＰＮとともにＨレベルとされるものである。

上述したように２つのポインタＰｎ、Ｐ　（ｎ＋１）の
シフトの方向が、２主走査期間毎に変えられると、ｄｐ
ＲＡＭ８２に対する画像データＳｄの入出力状態は第７
図の（４）に示したものと同じとなり、そのため、該ｄ
ｐＲＡＭ８２から出力される画像データＳｄの並び状態
も第７図の（３）に示したものと同様に、すべて「１→
Ｎ」の状態に揃えられるようになる。

次に第９図に示す装置について説明する。この第９図の
装置においては、第８図の装置に設けられたシフトレジ
スタ８５に代えて、アップダウンカウンタ８６と加減算
器８７が設けられている。アップダウンカウンタ８６は
、入力されたクロックと左右シフト指定信号Ｓ８（第５
図中のものと同様）とに基づいて、該信号Ｓ８がＨレベ
ルのときは「１．２．３・・・・・・Ｎ−１、Ｎ」とア
ップカウントし、反対に信号Ｓ８がＬレベルのときはｒ
ＮＳＮ−１・・・・・・３．２．１」とダウンカウント
して、そのカウント値を示す信号Ｓ２０を出力する。こ
の信号Ｓ２０は、ｄｐＲＡＭ８２に書込みアドレス指定
信号とし７ て入力される一方、加減算器８７にも人力される。

この加減算器８７には、上記左右シフト指定信号Ｓ８も
入力される。加減算器８７はこの信号Ｓ８がＨレベルの
ときは、信号Ｓ２０が示すカウント値に「１」をプラス
し、反対に信号Ｓ８がＬレベルのときは信号Ｓ２０が示
すカウント値から「１」をマイナスして、この加算ある
いは減算されたカウント値を示す信号Ｓ２１を、読出し
アドレス指定信号としてｄｐＲＡＭ８２に入力する。

ｄｐＲＡＭ８２においては、書込みアドレス指定信号Ｓ
２０が示すカウント値がｎのとき、アドレスＭｎに画像
データＳｄが書き込まれる。その際左右シフト指定信号
Ｓ８がＨレベルで、書込みアドレスがＭｌ、Ｍ２、Ｍ３
・・・・・・ＭＮの順に指定される場合は、読出しアド
レス指定信号Ｓ２１に基づいて、アドレスＭ（ｎ＋１）
に記憶されている画像データＳｄが読み出される。一方
左右シフト指定信号Ｓ８がＬレベルで、書込みアドレス
がＭＮ。

Ｍ（Ｎ−１）・・・・・・Ｍ３、Ｍ２、Ｍｌの順に指定
される場合は、アドレスＭｎに画像データＳｄが書８ き込まれるとき、読出しアドレス指定信号Ｓ２１に基づ
いて、アドレスＭ（ｎ−１）に記憶されている画像デー
タＳｄが読み出される。このように画像データ書込みに
先回りする形で画像データ読出しを行なうことにより、
この装置においても、１主走査ライン分の画像データＳ
ｄを記憶するｄｐＲＡＭ８２からのデータ読出しと、そ
こへのデータ書込みとが並行して行なわれうる。

そしてこの装置においても、アップダウンカウンタ８６
のアップカウントとダウンカウントは、左右シフト指定
信号Ｓ８に基づいて２主走査ライン毎に切り換えられる
から、ｄｐＲＡＭ８２より出力インターフェイス８４を
介して出力される画像データＳｄの並び状態は、すべて
前述したｒｌ−ＮＪの状態に揃えられる。

次に第１０図の装置について説明する。この装置は、２
主走査ライン分の画像データＳｄを記憶しうるデュアル
ポートＲＡＭ９０と、非同期バイナリ−カウンタ９１と
、アップダウンカウンタ９２と、インバータ９３とを備
えている。画像データＳｄはｄｐＲＡＭ９０の図中左側
のポートから入力されて記憶され、そして読出しに際し
ては右側のポートから出力される。この画像データＳｄ
の書込みおよび読出しは、それぞれ書込み指示信号Ｓｗ
、読出し指示信号Ｓｒによって指示される。

バイナリ−カウンタ９１はクロックＣＬ　Ｋおよび水平
同期信号Ｈｓｙを受け、これらの信号ＣＬＫ。

Ｈｓｙに基づいて常にアップカウントする。そのカウン
ト値を示す信号Ｓ２２は、書込みアドレス指定信号とし
てｄｐＲＡＭ９０に入力される。ｄｐＲＡＭ９０のアド
レスは２進数で表わせば例えば１１ビツトで示されるも
のであり、最上位のビットは、第４．５図図示のものと
同様の主走査方向判別信号Ｓ６に基づいて定められる。

すなわち、例えば主走査ライン番号が奇数、偶数のとき
にそれぞれＬレベル、Ｈレベルを取るこの信号Ｓ６は、
書込みアドレス指定用にはインバータ９３で反転させて
、一方、読出しアドレス指定用にはそのままｄｐＲＡＭ
９０に入力される。

したがって、ｄｐＲＡＭ９０の記憶領域を概略的に第１
１図のように示すと、主走査ライン番号が奇数のときは
アドレス番号１０２４から始まるＢ領域に画像データＳ
ｄが書き込まれる。そしてその際、データ読出しのため
にはアドレス番号０〜１０２８のＡ領域が指定される。

主走査ライン番号が偶数のときは、上記と反対に画像デ
ータ書込みのためにＡ領域が指定されるとともに、画像
データ読出しのためにＢ領域が指定される。こうしてい
ずれの場合も、１主走査ライン分の画像データＳｄの書
込みと読出しとが、相並行して行なわれる。

そしてバイナリ−カウンタ９１は常にアップカウントす
るから、主走査ライン番号が奇数のときもまた偶数のと
きも、画像データＳｄはＢまたはＡ領域において第１１
図中ｒＬ−＋ＲＪの向きで順次書き込まれる。このとき
の画像データＳｄの並びは、ライン番号が奇数のときは
「１→Ｎ」であるのに対し、ライン番号が偶数のときは
「Ｎ→１」となる。

一方画像データＳｄの読出しにおいて、アップダウンカ
ウンタ９２は前記主走査方向判別信号Ｓ６１ を受け、該信号Ｓ６がＨレベルのとき、つまり主走査ラ
イン番号が偶数のとき（このとき読出しは領域Ｂでなさ
れる）はアップカウントする。このカウント値を示す信
号Ｓ２４は、読出しアドレス指定信号Ｓ２４としてｄｐ
ＲＡＭ９０に入力される。したがって領域Ｂにおいては
ｒＬ−＋ＲＪのモードで、すなわちアドレス番号１０２
４．１０２５・・・・・・の順に画像データＳｄの読出
しがなされる。したがって読み出された画像データＳｄ
の並び状態は「１→Ｎ」となる。

反対に主走査方向判別信号Ｓ６がＬレベルのとき、つま
り主走査ライン番号が奇数のどき（このとき読出しは領
域Ａでなされる）はダウンカウントする。このダウンカ
ウントの最初の値は、アップダウンカウンタ９２に与え
られているロードデータ（１ライン分の画像データ数Ｎ
を示すデータ）Ｓ２３によって規定される。つまり例え
ばＮ　＝　７４４であれば、ダウンカウントの最初の値
は７４３とされ、アドレス番号７４３．７４２．７４１
・・団・の順に画像データＳｄの読出しがなされる。こ
うすること２ により、領域Ａから読み出された画像データＳｄも「１
→Ｎ」の並び状態となる。

なお以上説明した実施例においては、ピエゾ素子により
光学系と試料台とが相対移動されるようになっているが
、本発明は、その他の手段を利用して光学系と試料台と
を相対移動させるようにした走査型顕微鏡に対しても勿
論適用可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の走査型顕微鏡における
撮像方法では、光学系と試料台とを相対的に移動させて
照明光光点を試料上で主、副走査させる際に、通常の主
走査期間に加えて、いわゆる主走査帰線期間においても
撮像するようにしたので、主走査帰線期間が長くなりが
ちである上述のような照明光走査機構を採用しても、撮
像所要時間が大いに短縮されうる。

よって本方法によれば、特に多数の画像から１画像を再
構築する場合や、多数の画像から動画を再生する等の場
合には、画像出力がよりリアルタイムに近い状態でなさ
れるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する走査型顕微鏡の一例
を示す概略正面図、 第２図は、上記走査型顕微鏡の要部を示す斜視図、 第３図は、本発明の方法における照明光走査を説明する
説明図、 第４図は、上記走査型顕微鏡の電気回路を示すブロック
図、 第５図は、第４図の電気回路の一部を詳しく示す回路図
、 第６図は、上記第４図の回路の各部における信号の波形
と、データの並びを示すグラフ、第７図は、各主走査ラ
イン毎の画像データの並びを反転させる処理を説明する
説明図、第８．９およびＪ、０図は、１主走査ライン毎
の画像データの並びを一定に揃える処理を行なう装置の
他の例を示すブロック図、 第ｉｔ図は、第１Ｏ図の装置が行なう処理を説明する説
明図である。 ５・・・レーザダイオード　９・・・光検出器１１・・
・照明光　　　　　　１１’　・・・透過光１５・・・
移動台　　　　　　１６・・・コリメーターレンズ１７
．１９・・・対物レンズ　　１８・・・送光光学系２０
・・・集光レンズ　　　　２１・・・受光光学系２２・
・・試料台　　　　　　２３・・・試料８２・・・架台
　　　　　　　３３．４７・・・積層ピエゾ素子８４．
４８・・・ピエゾ素子駆動回路 ５０．６３．６９・・・アンプ　　５１・・・Ａ／Ｄ変
換器５２・・・サンプリングクロック発生回路５８・・
・データ処理部　　　５４・・・画像再生装置８２ａ・
・・主走査方向位置検出器 １３２ｂ・・・副走査方向位置検出器 ７１．７２・・・波形変換回路 ７８．８Ｂ、９２・・・アップダウンカウンタ７５・・
・Ｄ−フリップフロップ ７６・・・入力データセレクタ　７７・・・ラインメモ
リ７８・・・出力データセレクタ ７９Ａ、７９Ｂ・・・フレームメモリ ８０Ａ、８０Ｂ・・・アドレスセレクタ５ 第 ８１Ａ、８１Ｂ・・・アドレスレジスタ８２．９０・・
・デュアルポートＲＡＭ８３・・・入力インターフェイ
ス ８４・・・出力インターフェイス ８５・・・シフトレジスタ　　　８７・・・加減算器９
１・・・バイナリ−カウンタ　９３・・・インバータ６ 図 （Ｂ） ７〇−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 試料が載置される試料台と、照明光を試料上に照射する
   光学系とを相対的に移動させることにより、この照明光
   を試料上において主、副走査させ、この照明光走査を受
   けた試料の部分からの光を光電的に検出して、試料の顕
   微鏡像を担う画像信号を得る走査型顕微鏡において、 前記光学系と試料台とを主走査のために一方向に相対移
   動させる期間、および該一方向とは反対方向に相対移動
   させる期間の双方において、照明光を試料上に照射して
   前記画像信号を得ることを特徴とする走査型顕微鏡にお
   ける撮像方法。