JPH0476512A - Image pickup method in scanning type microscope - Google Patents
Image pickup method in scanning type microscopeInfo
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Abstract
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の顕微鏡
像を撮像する方法に関し、特に詳細には、照明光走査の
揺らぎや走査幅変動による出力画像の歪みを防止できる
ようにした撮像方法に関するものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for taking a microscopic image of a sample using an optical scanning microscope, and more particularly, it relates to a method for taking a microscopic image of a sample using an optical scanning microscope. The present invention relates to an imaging method that can prevent distortion of output images.
(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、さらには試料か
ら生じた蛍光を光検出器で検出して、試料の拡大像を担
持する電気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。例えば特開昭82−217218号
公報には、この走査型顕微鏡の一例が示されている。(Prior Art) Conventionally, illumination light is focused on a minute light spot, and this light spot is scanned two-dimensionally on a sample, and at that time, the light that passes through the sample, or the light that is reflected thereon, and Optical scanning microscopes are known in which fluorescence generated from a sample is detected by a photodetector to obtain an electrical signal carrying an enlarged image of the sample. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 82-217218 discloses an example of this scanning microscope.
従来の光学式走査型顕微鏡においては、上記照明光の走
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る。In conventional optical scanning microscopes, a mechanism in which the illumination light beam is two-dimensionally deflected by an optical deflector is often used as the illumination light scanning mechanism.
また、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走査を行なうことも考
えられている。さらには、本出願人による特願平1−2
46946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、照明光光点の走査を
行なうことも考えられている。In addition, the illumination light beam should not be deflected, but should be directed toward the sample stage by 2
It has also been considered to scan the illumination light spot by moving it dimensionally. Furthermore, the applicant's patent application No. 1-2
As shown in the specification of No. 46946, the light transmitting optical system and the light receiving optical system are mounted on a common moving stage, and by moving this moving stage with respect to the sample stage, the illumination light spot is scanned. It is also being considered.
(発明が解決しようとする課題)
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。(Problems to be Solved by the Invention) When scanning the illumination light spot by moving the optical system and the sample stage relatively as described above, it is necessary to move the optical system or the sample It is required to move the table at high speed. Therefore, it is conceivable to use, for example, a piezo element, an ultrasonic vibrator, or the like as a drive source for this movement.
ところが、このようにして光学系あるいは試料台を高速
で移動させる場合は、ピエゾ素子等の駆動源が温度等の
外乱を受けると、第7図に示すように照明光光点の主走
査軌跡りが、主走査端位置A1、A2が変動するように
揺れたり、走査幅が変動しやすいという問題がある。特
に上記ピエゾ素子を利用する場合は、それに印加する電
圧値と変位との関係が線形でないのか一般的であり、そ
のため、外乱を受けなくても上記の問題が生じやすくな
っている。However, when moving the optical system or sample stage at high speed in this way, if the drive source such as the piezo element is subjected to disturbances such as temperature, the main scanning trajectory of the illumination light spot will change as shown in Figure 7. However, there are problems in that the main scanning end positions A1 and A2 tend to fluctuate, and the scanning width tends to fluctuate. In particular, when using the piezo element described above, the relationship between the voltage value applied thereto and the displacement is generally not linear, and therefore the above problem is likely to occur even when no external disturbance is applied.
また光偏向器により照明光ビームを偏向させて照明先光
点の走査を行なう場合でも、光偏向器のウオブリング等
により、上述と同様の問題が生じることがある。Further, even when the illumination light beam is deflected by an optical deflector to scan the illumination destination light spot, problems similar to those described above may occur due to wobbling or the like of the optical deflector.
一方、光学式走査型顕微鏡においては多くの場合、光検
出器の出力を周期的にサンプリングしてデジタルの画像
データを得るようにしている。そして従来は、1主走査
期間におけるこのサンプリングの開始タイミングを、照
明光が実際に主走査端A1またはA2に位置した時点(
一方向主走査の場合)、あるいは主走査端A1に位置し
た時点とA2に位置した時点(往復主走査の場合)に定
めていた。ところが、このようにサンプリング開始のタ
イミングを規定すると、上述したようにして照明光主走
査端位置が変動した場合は、このサンプリングにより得
たデジタル画像データに基づいて出力される顕微鏡像は
、歪んだものとなってしまう。つまり、主走査端A1あ
るいはA2が変動していても、出力画像は、この主走査
端A、あるいはA2の部分が主走査方向の一定位置に来
るように再生されるからである。On the other hand, in most optical scanning microscopes, the output of a photodetector is periodically sampled to obtain digital image data. Conventionally, the start timing of this sampling in one main scanning period was set at the point when the illumination light was actually located at the main scanning end A1 or A2 (
In the case of one-way main scanning), or at the time of being located at the main scanning end A1 and the time of being located at A2 (in the case of reciprocating main scanning). However, if the sampling start timing is defined in this way, if the illumination light main scanning end position fluctuates as described above, the microscope image output based on the digital image data obtained by this sampling will be distorted. It becomes a thing. In other words, even if the main scanning edge A1 or A2 varies, the output image is reproduced so that the main scanning edge A or A2 is at a constant position in the main scanning direction.
特に、複数のスライス画像から立体画像を構築する場合
に上述の問題が起きると、各スライス画像を他の画像と
位置合せするために、得られた画像信号をプレ補正のた
めの処理にかけなければならず、立体画像構築に要する
時間が著しく長くなってしまう。In particular, when the above-mentioned problem occurs when constructing a stereoscopic image from multiple slice images, the obtained image signal must be subjected to pre-correction processing in order to align each slice image with other images. Therefore, the time required to construct a three-dimensional image becomes significantly longer.
そこで本発明は、照明光主走査の揺らぎや走査幅変動に
よる画像のブレを防止することができる、走査型顕微鏡
の撮像方法を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging method for a scanning microscope that can prevent image blurring due to fluctuations in the main scanning of illumination light or fluctuations in scanning width.
(課題を解決するための手段)
本発明による走査型顕微鏡の撮像方法は、前述したよう
に
照明光を試料上において主、副走査させ、この照明光の
照射を受けた試料の部分からの光を光検出器により検出
して、試料の顕微鏡像を示す画像信号を得る走査型顕微
鏡において、
上記光検出器の連続出力を所定の周期でサンプリングし
てデジタル画像データを得るとともに、試料上における
照明光の、想定される最内方主走査端よりも内側の所定
位置を照明光が通過することを検出し、
この検出がなされた時点で、1主走査毎の上記サンプリ
ングを開始することを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) As described above, the imaging method of the scanning microscope according to the present invention involves main and sub-scanning the illumination light over the sample, and the light from the part of the sample irradiated with the illumination light. In a scanning microscope, the continuous output of the photodetector is sampled at a predetermined period to obtain digital image data, and the illumination on the sample is detected by a photodetector to obtain an image signal representing a microscopic image of the sample. It is characterized by detecting that the illumination light passes through a predetermined position inside the assumed innermost main scanning end of the light, and starting the above-mentioned sampling for each main scanning at the time this detection is made. That is.
(作 用)
第8図に示される照明光光点の主走査軌跡りは、第7図
に示したものと同じであるが、想定される最内方主走査
端位置A、l 、A21 よりも内側のB、、B2位置
をそれぞれ照明光が通過した時点でサンプリングを開始
すれば(−例として往復走査の場合)、得られるデジタ
ル画像データは、主走査端位置の変動とは係わりなく、
常に位置Blと82の間の領域の画像情報を示すものと
なる。(Function) The main scanning locus of the illumination light spot shown in Fig. 8 is the same as that shown in Fig. 7, but from the assumed innermost main scanning end position A, l, A21. If sampling is started when the illumination light passes through the inner B, B2 positions (for example, in the case of reciprocal scanning), the obtained digital image data will be independent of fluctuations in the main scanning end position.
It always shows the image information of the area between the positions Bl and 82.
したがって、そのような画像データに基づいて出力され
る顕微鏡像は、ブレのない正確なものとなりうる。Therefore, a microscope image output based on such image data can be accurate without blur.
なお、有効主走査幅を規定することになる上記の位置B
S % B2は、想定される最内方主走査端位置A1
’ 、Az’ に対してより内側に設定しておけばより
安全であるが、その一方、有効主走査幅を大きく確保す
る上では、位置B1、Bzを、想定される最内方主走査
端位置A1 ’ 、Az ’ により近付けるのが有利
である。Note that the above position B which defines the effective main scanning width
S % B2 is the assumed innermost main scanning end position A1
It is safer to set the positions B1 and Bz closer to the innermost side than the assumed innermost main scanning edge in order to ensure a large effective main scanning width. It is advantageous to be closer to the positions A1', Az'.
(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。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.
第1Aおよび18図は、本発明方法を実施するために用
いられるサンプリングクロック作成装置の一例を示すも
のであり、また第2図は、この装置が搭載された透過型
の共焦点走査型顕微鏡を示している。まず、走査型顕微
鏡の基本構成について、第2図および走査機構を詳しく
示す第3図を参照して説明する。1A and 18 show an example of a sampling clock generation device used to carry out the method of the present invention, and FIG. 2 shows a transmission confocal scanning microscope equipped with this device. It shows. First, the basic configuration of the scanning microscope will be explained with reference to FIG. 2 and FIG. 3, which shows the scanning mechanism in detail.
第2図に示されるように、照明光11を発するレーザダ
イオード5が、移動台15に一体的に保持されている。As shown in FIG. 2, a laser diode 5 that emits illumination light 11 is integrally held on a movable table 15.
また移動台15には、コリメーターレンズ1Bおよび対
物レンズ17からなる送光光学系】8と、対物レンズ1
9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。Furthermore, the moving table 15 includes a light transmitting optical system 8 consisting of a collimator lens 1B and an objective lens 17, and an objective lens 1.
9 and a light receiving optical system 21 consisting of a condenser lens 20,
They are fixed with their optical axes aligned with each other.
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。A sample stage 22, which is separate from the moving stage 15, is arranged between these optical systems 18, 21. A photodetector 9 is fixed to the movable table 15 below the light receiving optical system 21. As this photodetector 9, for example, a photodiode or the like is used. Further, in front of the photodetector 9 (upper side in the figure), a pinhole plate 8 having a pinhole 8a is arranged.
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22
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。Laser light (illumination light) emitted from laser diode 5
11 is made into parallel light by a collimator lens 16, and then condensed by an objective lens 17 to a sample stage 22.
The light converges into a minute light spot P on the sample 23 placed on the surface (on the surface or inside it).
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。The light beams of each transmitted light 11' transmitted through the sample 23 are made into parallel light by the objective lens 19 of the light receiving optical system 21, and then condensed by the condenser lens 20 to form a point image Q.
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。This point image Q is detected by the photodetector 9. This photodetector 9 outputs a signal S indicating the brightness of each part of the sample 23 irradiated with the light spot P.
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。Note that by detecting the point image Q through the pinhole 8a, light scattered by the halo and the sample 23 can be cut.
次に、照明光11の光点Pの2次元走査について、第3
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。Next, regarding the two-dimensional scanning of the light point P of the illumination light 11, the third
This will be explained with reference to the drawings. The movable table 15 is supported by the pedestal 32 so as to be movable in the direction of arrow X.
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33はピエゾ素子駆動回路34から駆動電力を受
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10kHzとされる
。その場合、主走査幅を100μmとすると、主走査速
度は、
10x103Xi(10XXl0−6x2−2/sとな
る。That is, one end portions of two guide rods 40.40 are fixed to the pedestal 32, and these guide rods 40.40 are loosely fitted into two guide holes 41.41 provided in the movable table 15. A laminated piezo element 33 is interposed between the movable table 15 and the pedestal 32. This laminated piezo element 33 receives driving power from a piezo element drive circuit 34 and causes the movable table 15 to reciprocate at high speed in the direction of arrow X. The frequency of this reciprocating movement is, for example, 10 kHz. In that case, if the main scanning width is 100 μm, the main scanning speed is 10×103Xi (10XXl0−6×2−2/s).
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32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
46.46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から駆動電力を受けて
、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。On the other hand, the sample stand 22 is supported by the pedestal 32 so as to be movable in the direction of the arrow Y, which is perpendicular to the direction of the arrow X. That is, one ends of two guide rods 45.45 are fixed to the pedestal 32, and these guide rods 45.45 are loosely fitted into two guide holes 46.46 provided in the sample stage 22. . A laminated piezo element 47 is interposed between the sample stage 22 and the pedestal 32. This laminated piezo element 47 receives drive power from a piezo element drive circuit 48 and moves the sample stage 22 back and forth in the direction of arrow Y at high speed. Thereby, the sample stage 22 is moved relative to the moving stage 15, and the light spot P sub-scans the sample 23 in the Y direction perpendicular to the main scanning direction X.
なおこの副走査の所要時間は例えば1/20秒とされ、
その場合、副走査幅を100μmとすると、副走査速度
は、
20XIOCI XIO’ −0,002m/ s−2
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。Note that the time required for this sub-scanning is, for example, 1/20 second,
In that case, if the sub-scan width is 100 μm, the sub-scan speed is 20XIOCI XIO' -0,002 m/s-2
mm/s, which is sufficiently lower than the main scanning speed. With this level of sub-scanning speed, even if the sample stage 22 is moved, the sample 23 can be prevented from flying away.
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か得られる。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。By scanning the light spot P two-dimensionally over the sample 23 as described above, an analog signal S carrying a two-dimensional image of the sample 23 is obtained. The creation of pixel-divided digital image data from this image signal S will be explained below with reference to FIG.
第4図は走査型顕微鏡の電気回路を示している。FIG. 4 shows the electrical circuit of the scanning microscope.
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。As shown in the figure, a main scanning drive signal S1 and a sub-scanning drive signal S2 are inputted from the control circuit 35 to the piezo element drive circuits 34 and 48, whereby the main scanning and sub-scanning are synchronized, and the laminated piezo elements 33. 47 is driven.
一方光検出器9が出力したアナログ画像信号S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)し、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−たん画像メモ
リ53に記憶された後、そこから逐次読み出される。読
み出された画像データ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。On the other hand, the analog image signal S output from the photodetector 9 is amplified by an image signal amplifier 50 and then input to an A/D converter 51. The A/D converter 51 also receives a sampling clock S3 from a sampling clock generation circuit 52.
is input, and the A/D converter 51 samples the analog image signal S at the frequency of the sampling clock S3, and converts it into digital image data Sd. This digital image data Sd is stored in the digital image memory 53 and then sequentially read out from there. The read image data Sd is sent to an image reproducing device 54 made of, for example, a CRT, and is provided for reproducing a microscopic image of the sample 23.
次に、上記サンプリングクロ・ツクS3の生成、および
サンプリングの開始タイミングを規定する点について説
明する。Next, the generation of the sampling clock S3 and the points that define the sampling start timing will be explained.
第2図図示のように移動台15には投光部55が固定さ
れ、一方架台32にはこの投光部55と向き合うリニア
エンコーダ56が固定されている。第1A図に詳しく示
されるように、上記投光部55はレーザダイオード57
と、そこから発せられたレーザ光58を1〜2μm程度
の微小スポットに集束させる投影レンズ59と、該レン
ズ59とレーザダイオード57との間に配されたノ1−
フミラー60とから構成されている。このレーザ光58
の微小スポットは、リニアエンコーダ56上に照射され
る。リニアエンコーダ56上には、第1B図に示される
ように、例えば2μm程度の一定ピッチで、反射パター
ン61が多数並設されている。これらの反射パターン6
Iは、例えばアルミニウムやその他の金属、あるいは化
合物の膜からなり、照射されたレーザ光58を高反射率
で反射させる。このリニアエンコーダ56はその長手方
向、すなわち反射パターン61の並び方向が前記主走査
方向Xと平行となる向きにして、架台32に取り付けら
れている。As shown in FIG. 2, a light projecting section 55 is fixed to the movable table 15, and a linear encoder 56 facing the light projecting section 55 is fixed to the pedestal 32. As shown in detail in FIG. 1A, the light projecting section 55 includes a laser diode 57.
, a projection lens 59 that focuses the laser beam 58 emitted therefrom into a minute spot of about 1 to 2 μm, and a projection lens 59 arranged between the lens 59 and the laser diode 57.
60. This laser beam 58
The minute spot is irradiated onto the linear encoder 56. On the linear encoder 56, as shown in FIG. 1B, a large number of reflective patterns 61 are arranged in parallel at a constant pitch of, for example, about 2 μm. These reflection patterns 6
I is made of, for example, a film of aluminum, other metal, or a compound, and reflects the irradiated laser beam 58 with a high reflectance. This linear encoder 56 is attached to the pedestal 32 so that its longitudinal direction, that is, the direction in which the reflection patterns 61 are arranged, is parallel to the main scanning direction X.
移動台15が往復移動されて、照明光光点Pの主走査が
なされるとき、上記レーザ光58もリニアエンコーダ5
6上を1次元的に往復走査する。そして前述したように
、移動台15を駆動する積層ピエゾ素子33に外乱が作
用する等により、照明光走査端Al5Azは第7図図示
のように変動することがある。レーザ光58のリニアエ
ンコーダ上の56走査軌跡は、照明光光点Pの試料23
上の走査軌跡と同じとなるから、上述した走査端の変動
は、レーザ光58の走査軌跡においても全く同様に生じ
ることになる。When the movable table 15 is reciprocated and main scanning of the illumination light spot P is performed, the laser beam 58 is also transmitted to the linear encoder 5.
6 one-dimensionally reciprocatingly scan. As described above, the illumination light scanning end Al5Az may fluctuate as shown in FIG. 7 due to disturbances acting on the laminated piezo element 33 that drives the moving table 15. The scanning locus 56 of the laser beam 58 on the linear encoder is the sample 23 at the illumination light point P.
Since the scanning locus is the same as the above scanning locus, the above-described variation in the scanning edge occurs in the scanning locus of the laser beam 58 in exactly the same way.
ここで、レーザ光58の想定される最内方走査端Ai
’ 、A2′よりも内側の位置B1 % BZにある2
つの反射パターンBla、61bは、中央部にスリット
が入った形状とされ、全体的な反射率が、その他の反射
パターンよりも低くなっている。Here, the assumed innermost scanning end Ai of the laser beam 58
', position B1 inside A2' % 2 in BZ
The two reflection patterns Bla and 61b have a shape with a slit in the center, and have a lower overall reflectance than the other reflection patterns.
照明光光点Pの主走査のために移動台15が移動される
と、投光部55がリニアエンコーダ56に対してその長
手方向に移動する。したがって投光部55から発せられ
たレーザ光58は、リニアエンコーダ56の上を移動し
て、反射パターン61の部分と、それらの間の低反射率
の部分とを交互に照射する。When the movable table 15 is moved for main scanning of the illumination light spot P, the light projecting section 55 moves in the longitudinal direction relative to the linear encoder 56. Therefore, the laser beam 58 emitted from the light projecting section 55 moves above the linear encoder 56 and alternately irradiates the reflection pattern 61 and the low reflectance portion therebetween.
反射パターン61において反射したレーザ光58はノ1
−フミラー80で反射して、光検出器62によって検出
される。一方レーザ光58が反射パターン61の間の部
分を照射しているときは、その反射光量が著しく低下す
る。そのため光検出器62の出力S4は、移動台15の
移動にともなって周期的に変動する。The laser beam 58 reflected at the reflection pattern 61 is
- reflected by the mirror 80 and detected by the photodetector 62; On the other hand, when the laser beam 58 is irradiating the portion between the reflective patterns 61, the amount of reflected light is significantly reduced. Therefore, the output S4 of the photodetector 62 changes periodically as the moving table 15 moves.
この光検出器B2の出力信号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は一例として第5図に詳しく示すように
、増幅された信号S4か入力されるコンパレータ84と
65、コンパレータ65の出力ラインに設けられたNO
T回路66、このNOT回路66の出力およびコンパレ
ータ64の出力が入力されるAND回路67、このAN
D回路67の出力ラインに接続されたコンデンサ68、
およびコンパレータ65の出力が入力されるP L L
(Phase LockedLoop )回路69か
ら構成されている。The output signal S4 of the photodetector B2 is amplified by an amplifier 63 as shown in FIG. 4, and then input to the sampling clock generation circuit 52 described above. For example, as shown in detail in FIG. 5, the sampling clock generation circuit 52 includes comparators 84 and 65 to which the amplified signal S4 is input, and a NO signal provided on the output line of the comparator 65.
A T circuit 66, an AND circuit 67 to which the output of this NOT circuit 66 and the output of the comparator 64 are input, and this AN
a capacitor 68 connected to the output line of the D circuit 67;
and P L L to which the output of the comparator 65 is input.
(Phase Locked Loop) circuit 69.
第6図の(1)〜(6)は、上記第5図の回路の各点に
おける信号波形を示している。第6図(1)に示す信号
S4は、先に説明した通り周期的に変化する。(1) to (6) in FIG. 6 show signal waveforms at each point of the circuit shown in FIG. 5 above. The signal S4 shown in FIG. 6(1) changes periodically as described above.
そして同図中矢印aで示すように、レーザ光5Bが反射
パターン61aあるいは61b(第1B図参照)を照射
する際には、反射光量減少のため信号S4のピーク値が
低下する。As shown by arrow a in the figure, when the laser beam 5B irradiates the reflective pattern 61a or 61b (see FIG. 1B), the peak value of the signal S4 decreases due to the decrease in the amount of reflected light.
コンパレータ64.65においてそれぞれこの信号S4
と比較される基準信号Vsy、 Vscは、第6図(1
)に示すようなレベルとされている。したがって、コン
ハレータロ4の出力信号S5と、コンパレータ65の出
力信号S6と、該信号S6をNOT回路66に通して得
られた信号S7はそれぞれ、第6図の(2)、(3)、
(4)に示すようなものとなる。This signal S4 at comparators 64 and 65, respectively.
The reference signals Vsy and Vsc to be compared with are shown in Fig. 6 (1
). Therefore, the output signal S5 of the converter rotor 4, the output signal S6 of the comparator 65, and the signal S7 obtained by passing the signal S6 through the NOT circuit 66 are respectively (2), (3) in FIG.
The result will be as shown in (4).
上記コンパレータ65の出力信号S6は、PLL回路6
9に入力される。PLL回路69は、入力されたこの信
号S6のN倍の周波数fのサンプリングクロックS3を
発生させる。このサンプリングクロック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。The output signal S6 of the comparator 65 is output from the PLL circuit 6.
9 is input. The PLL circuit 69 generates a sampling clock S3 having a frequency f that is N times that of the input signal S6. This sampling clock S3 is input to the A/D converter 51 as described above, and the analog image signal S
Specify the sampling period of
一方、上記信号S5およびS7が入力されるAND回路
67の出力信号S8は、第6図の(5)に示す波形のも
のとなり、それをコンデンサ68に通すとひげパルス部
分(同図の矢印す部)が取れて、同図(6)に示す波形
の信号S9が得られる。つまりこの信号S9は、レーザ
光58が第1B図に示した位置B1、B2を通過する毎
に1つのパルスが立ち上がるものとなる。On the other hand, the output signal S8 of the AND circuit 67 to which the above signals S5 and S7 are input has a waveform shown in (5) in FIG. ) is removed, and a signal S9 having a waveform shown in (6) of the same figure is obtained. In other words, in this signal S9, one pulse rises each time the laser beam 58 passes through the positions B1 and B2 shown in FIG. 1B.
この信号S9はA/D変換器51に入力される。This signal S9 is input to the A/D converter 51.
A/D変換器51は各回の照明光主走査において、この
信号S9のパルスが入力されたところで画像信号Sのサ
ンプリングを開始する。このようにしておけば、試料2
3上において照明光光点Pの走査端A1 、A2が第7
図図示のように変動することがあっても、画像信号Sの
サンプリングは必ず、照明光光点Pが主走査方向の一定
位置(本例では往復走査であるので、主走査方向毎にそ
の位置は異なる)を通過したときに開始される。なおこ
の一定位置は、第8図で説明すれば位置81%B2であ
り、これらの位置は第1B図の位置B1、B2と対応し
ている。The A/D converter 51 starts sampling the image signal S when the pulse of the signal S9 is input in each illumination light main scan. If you do this, sample 2
3, the scanning ends A1 and A2 of the illumination light spot P are the seventh
Even if it fluctuates as shown in the figure, the sampling of the image signal S always ensures that the illumination light spot P is at a constant position in the main scanning direction (in this example, since it is a reciprocating scan, the position is fixed in each main scanning direction). is different). Note that this fixed position is a position 81%B2 when explained with reference to FIG. 8, and these positions correspond to positions B1 and B2 in FIG. 1B.
以上のようにしてサンプリング開始タイミングを規定し
て得られたデジタル画像データSdは、いかなる場合も
、試料23上の一定位置B1.82間の画像情報を担う
ものとなるので、この画像データSdによれば、ブレの
無い正確な顕微鏡像を出力可能となる。The digital image data Sd obtained by specifying the sampling start timing as described above will carry the image information between the fixed positions B1 and 82 on the sample 23 in any case. According to this method, it is possible to output an accurate microscope image without blur.
なお図では特に示されていないが、主、副走査方向XS
Yと直交する矢印2方向(第2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2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
をフレームメモリに取り込むことにより、試料23を2
方向に移動させた範囲内で、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。Although not particularly shown in the figure, the main and sub-scanning directions XS
The sample stage 22 can also be moved in two directions of arrows perpendicular to Y (see FIG. 2), that is, in the direction of the optical axis of the optical system 18.21. If the light spot P is two-dimensionally scanned every time the sample stage 22 is moved a predetermined distance in two directions in this manner, only information on the focused plane is detected by the photodetector 9. Therefore, image data Sd obtained from the output S of this photodetector 9
By loading the sample 23 into the frame memory,
Within the range of movement in the direction, it is possible to obtain image data that represents an image in focus on all surfaces.
また、互いに光軸方向にずれた複数のスライス画像から
、立体画像を構築することも可能である。It is also possible to construct a stereoscopic image from a plurality of slice images that are shifted from each other in the optical axis direction.
こうする場合に、画像信号Sのサンプリング開始タイミ
ングを前述のように規定しておけば、光軸方向にずれた
各画像間で、照明光走査端の変動による画像のブレを補
正する処理を行なう必要がなくなる。In this case, if the sampling start timing of the image signal S is defined as described above, processing for correcting image blur caused by fluctuations in the scanning edge of the illumination light can be performed between images shifted in the optical axis direction. There will be no need.
なお以上説明の実施例においては、主走査方向の照明光
走査端変動にのみ対処するようにしているが、それに加
えて、上記と同様にして副走査方向の照明光走査端変動
に対処することも勿論可能である。In the embodiment described above, only illumination light scan edge fluctuations in the main scanning direction are dealt with, but in addition, illumination light scan edge fluctuations in the sub-scanning direction can also be dealt with in the same manner as described above. Of course, it is also possible.
また上記実施例におけるのとは反対に、投光部55を架
台32に固定する一方、リニアエンコーダ56を移動台
I5に固定してもよい。さらに、このような投光部は、
レーザダイオード57等の光源を設けて構成する他、照
明光11の一部を分岐して利用するように構成してもよ
い。Further, contrary to the above embodiment, the light projecting section 55 may be fixed to the pedestal 32, and the linear encoder 56 may be fixed to the movable table I5. Furthermore, such a light projecting unit,
In addition to being configured by providing a light source such as a laser diode 57, a configuration may be adopted in which a part of the illumination light 11 is branched and used.
さらに、第1B図に示したようにスリットを設けて反射
率を下げた反射パターン61a、61bの代わりに、小
孔を多数設けて反射率を下げた反射パターンや、あるい
は反射率が低い材料を用いて形成した反射パターン等を
利用することもできる。Furthermore, instead of the reflective patterns 61a and 61b in which slits are provided to lower the reflectance as shown in FIG. It is also possible to use a reflection pattern formed using the above method.
また本発明は、ピエゾ素子によって光学系と試料台とを
相対移動させる走査型顕微鏡に限らず、その他超音波振
動子やモータ等によって上記相対移動を果たすように構
成した走査型顕微鏡や、さらには、光偏向器により照明
光ビームを偏向させて照明光光点の走査を行なうように
構成した走査型顕微鏡に対しても適用可能である。Further, the present invention is not limited to a scanning microscope in which an optical system and a sample stage are moved relative to each other using a piezo element, but also to a scanning microscope configured to achieve the above-mentioned relative movement using an ultrasonic transducer, a motor, etc. The present invention can also be applied to a scanning microscope configured to scan an illumination light spot by deflecting an illumination light beam using an optical deflector.
(発明の効果)
以上詳細に説明した通り、本発明による走査型顕微鏡の
撮像方法においては、照明光で走査された試料部分から
の光を光検出器により検出し、そしてこの光検出器の連
続出力をサンプリングしてデジタル画像データを得るの
に際して、試料上における照明光の、想定される最内方
主走査端よりも内側の所定位置を照明光が通過すること
を検出し、この検出がなされた時点で、1主走査毎のサ
ンプリングを開始するようにしたので、得られるデジタ
ル画像データは、照明光主走査端位置の変動とは係わり
なく、常に試料上の一定領域の画像情報を示すものとな
る。したがって本方法によれば、上記照明光主走査端位
置の変動の影響を受けないで、ブレのない正確な顕微鏡
像を再生可能となる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, in the imaging method of a scanning microscope according to the present invention, light from a sample portion scanned by illumination light is detected by a photodetector, and a continuous When sampling the output to obtain digital image data, it is detected that the illumination light passes through a predetermined position inside the assumed innermost main scanning edge of the illumination light on the sample, and this detection is performed. At this point, sampling starts for each main scan, so the obtained digital image data always shows image information of a fixed area on the sample, regardless of fluctuations in the main scan end position of the illumination light. becomes. Therefore, according to this method, an accurate microscope image without blur can be reproduced without being affected by the fluctuation of the illumination light main scanning end position.
第1A図は、本発明の方法を実施するためのサンプリン
グクロック作成装置の一例を示す斜視図、第1B図は、
上記サンプリングクロック作成装置の要部を示す正面図
、
第2図は、上記サンプリングクロック作成装置が搭載さ
れた走査型顕微鏡の概略正面図、第3図は、上記走査型
顕微鏡の要部を示す斜視図、
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図の電気回路のサンプリングクロック発
生回路を詳しく示す回路図、
第6図は、第5図の回路における各点の信号波形を示す
グラフ、
第7図は、照明光走査端位置の変動を説明する説明図、
第8図は、照明光走査端位置の変動と、本発明における
サンプリング開始点との関係を説明する説明図である。
15・・・移動台 I6・・・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32
・・・架台 33.47・・・積層ピエゾ
素子34.48・・・ピエゾ素子駆動回路
50、83・・・アンプ 51・・・A/D変換
器52・・・サンプリングクロック発生回路55・・・
投光部 56・・・リニアエンコーダ58・
・・レーザ光 59・・・投影レンズ60・・
・ハーフミラ−61・・・反射パターン64.85・・
・コンパレータ 66・・・NOT回路B7・・・AN
D回路 68・・・コンデンサ69・・・PLL
回路
5.57・・・レーザダイオード
9.82・・・光検出器
11・・・照明光 11’ ・・・透過光第
1A
図
第
旧
図
第
図
第
図
第
図
藷聞FIG. 1A is a perspective view showing an example of a sampling clock generation device for implementing the method of the present invention, and FIG. 1B is a
FIG. 2 is a schematic front view of a scanning microscope equipped with the sampling clock generation device; FIG. 3 is a perspective view showing the main portions of the scanning microscope. 4 is a block diagram showing the electric circuit of the scanning microscope, FIG. 5 is a circuit diagram showing in detail the sampling clock generation circuit of the electric circuit of FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram showing the electrical circuit of the scanning microscope. A graph showing the signal waveform at each point in the circuit, FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating fluctuations in the illumination light scanning end position, and FIG. 8 shows fluctuations in the illumination light scanning end position and the sampling start point in the present invention. It is an explanatory diagram explaining the relationship between. 15... Moving table I6... Collimator lens 17. 19... Objective lens 18... Light transmitting optical system 20... Condensing lens 21... Light receiving optical system 22... Sample stage 23 ...Sample 32
... Frame 33.47... Laminated piezo element 34.48... Piezo element drive circuit 50, 83... Amplifier 51... A/D converter 52... Sampling clock generation circuit 55...・
Light projecting section 56... linear encoder 58...
... Laser light 59 ... Projection lens 60 ...
・Half mirror 61...Reflection pattern 64.85...
・Comparator 66...NOT circuit B7...AN
D circuit 68...Capacitor 69...PLL
Circuit 5.57...Laser diode 9.82...Photodetector 11...Illumination light 11'...Transmitted light 1A
Claims (1)
照射を受けた試料の部分からの光を光検出器により検出
して、試料の顕微鏡像を示す画像信号を得る走査型顕微
鏡において、 前記光検出器の連続出力を所定の周期でサンプリングし
てデジタル画像データを得るとともに、試料上における
照明光の、想定される最内方主走査端よりも内側の所定
位置を照明光が通過することを検出し、 この検出がなされた時点で、1主走査毎の前記サンプリ
ングを開始することを特徴とする走査型顕微鏡の撮像方
法。[Claims] Illumination light is caused to main and sub-scan on a sample, and a photodetector detects light from a portion of the sample irradiated with this illumination light to generate an image signal representing a microscopic image of the sample. In a scanning microscope to obtain digital image data, the continuous output of the photodetector is sampled at a predetermined period, and a predetermined position of the illumination light on the sample is located inside the assumed innermost main scanning edge. An imaging method for a scanning microscope, comprising: detecting that illumination light passes through; and starting the sampling for each main scan at the time when this detection is made.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18973590A JPH0476512A (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Image pickup method in scanning type microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18973590A JPH0476512A (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Image pickup method in scanning type microscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0476512A true JPH0476512A (en) | 1992-03-11 |
Family
ID=16246308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18973590A Pending JPH0476512A (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Image pickup method in scanning type microscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0476512A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008152011A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Lasertec Corp | Confocal microscope and method for picking up confocal image |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP18973590A patent/JPH0476512A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008152011A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Lasertec Corp | Confocal microscope and method for picking up confocal image |
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