JPH06201999A - 連続表示を提供する走査型コンフォーカル顕微鏡 - Google Patents
連続表示を提供する走査型コンフォーカル顕微鏡Info
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- JPH06201999A JPH06201999A JP5241627A JP24162793A JPH06201999A JP H06201999 A JPH06201999 A JP H06201999A JP 5241627 A JP5241627 A JP 5241627A JP 24162793 A JP24162793 A JP 24162793A JP H06201999 A JPH06201999 A JP H06201999A
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- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査型コンフォーカル顕微鏡で得た画像デー
タを的確に処理して同データの有効活用を図る。 【構成】この顕微鏡は、紫外線照射ビームＬＢを用いて
ラスタ走査パターンに従いサンプル１６を走査し、少な
くとも２波長で蛍光を発生させる。蛍光の一部が照射ビ
ームの光学経路をたどってダイクロイックミラー８に戻
り、そこで照射ビームと分離されて一対のフォトマルチ
プライヤ２２，２６で検出される。データプロセッサ３
０はフォトマルチプライヤ２２，２６からのディジタル
データを累算し、走査されているサンプルの一連の画像
データフレームを２つの波長において形成する。各波長
における選ばれた数のフレーム画像データは平均され
て、データ記録システム３２の単一トラックに交互に記
録される。更に、２つの波長に関する平均されたデータ
の比率がディスプレイ３１に与えられる。
タを的確に処理して同データの有効活用を図る。 【構成】この顕微鏡は、紫外線照射ビームＬＢを用いて
ラスタ走査パターンに従いサンプル１６を走査し、少な
くとも２波長で蛍光を発生させる。蛍光の一部が照射ビ
ームの光学経路をたどってダイクロイックミラー８に戻
り、そこで照射ビームと分離されて一対のフォトマルチ
プライヤ２２，２６で検出される。データプロセッサ３
０はフォトマルチプライヤ２２，２６からのディジタル
データを累算し、走査されているサンプルの一連の画像
データフレームを２つの波長において形成する。各波長
における選ばれた数のフレーム画像データは平均され
て、データ記録システム３２の単一トラックに交互に記
録される。更に、２つの波長に関する平均されたデータ
の比率がディスプレイ３１に与えられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般的には走査型コ
ンフォーカル顕微鏡に係り、さらに詳しくは紫外線によ
ってサンプルを走査し、その結果発生する蛍光を検知し
て得られたデータを処理することによって、走査データ
の連続ディスプレイを提供する顕微鏡に関する。
ンフォーカル顕微鏡に係り、さらに詳しくは紫外線によ
ってサンプルを走査し、その結果発生する蛍光を検知し
て得られたデータを処理することによって、走査データ
の連続ディスプレイを提供する顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】生理学および細胞生理学等の学問分野に
おいて、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム等の細
胞内イオンの動態を調べることは重要である。その理由
は、これらのイオンが細胞内生理活性機能と密接に結び
付いていると考えられているからである。これら細胞内
イオンの動態研究の方法としては、蛍光色素を細胞内に
注入することが一般的である。このような蛍光色素は、
細胞内で特定の種のイオンに特異的に結合し、所定波長
の可視または紫外線の励起光が照射されることによって
蛍光を発する。
おいて、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム等の細
胞内イオンの動態を調べることは重要である。その理由
は、これらのイオンが細胞内生理活性機能と密接に結び
付いていると考えられているからである。これら細胞内
イオンの動態研究の方法としては、蛍光色素を細胞内に
注入することが一般的である。このような蛍光色素は、
細胞内で特定の種のイオンに特異的に結合し、所定波長
の可視または紫外線の励起光が照射されることによって
蛍光を発する。
【０００３】例えば、カルシウムイオンの検出に用いら
れる蛍光プローブとして、インド−１（indo-1）、フラ
−２（fura-2）、フルオ−３（fluo-3）及びロッド−２
（rhod-2）等が知られている。細胞内のカルシウムイオ
ンの存在を検出するため、これらの蛍光プローブのいず
れか一つを用いることができる。例えばプローブindo-1
は、波長３５０ナノメータ（ｎｍ）程度の紫外光による
励起に応答して、カルシウムイオン濃度に応じて４０５
ｎｍあるいは４８５ｎｍいずれかの波長で蛍光を発す
る。また、プローブfura-2は、波長３４０ｎｍ程度ある
いは波長３８０ｎｍ程度の紫外光による励起に応答し
て、波長５００ｎｍ近傍で蛍光を発する。
れる蛍光プローブとして、インド−１（indo-1）、フラ
−２（fura-2）、フルオ−３（fluo-3）及びロッド−２
（rhod-2）等が知られている。細胞内のカルシウムイオ
ンの存在を検出するため、これらの蛍光プローブのいず
れか一つを用いることができる。例えばプローブindo-1
は、波長３５０ナノメータ（ｎｍ）程度の紫外光による
励起に応答して、カルシウムイオン濃度に応じて４０５
ｎｍあるいは４８５ｎｍいずれかの波長で蛍光を発す
る。また、プローブfura-2は、波長３４０ｎｍ程度ある
いは波長３８０ｎｍ程度の紫外光による励起に応答し
て、波長５００ｎｍ近傍で蛍光を発する。
【０００４】これらの蛍光プローブがカルシウムイオン
と結合して紫外光によって励起されることにより、カル
シウムイオンの濃度の大小に従って、蛍光の発光量が変
化する。従って蛍光強度を測定することによって、サン
プルの局所領域におけるカルシウムイオンの濃度を検出
することができる。励起及び蛍光の検出はサンプル表面
を横切るように行えば、二次元画像が得られる。更に複
数の画像を時系列的に得ることによって、イオンの時間
的動態を詳細に調べることが可能になる。
と結合して紫外光によって励起されることにより、カル
シウムイオンの濃度の大小に従って、蛍光の発光量が変
化する。従って蛍光強度を測定することによって、サン
プルの局所領域におけるカルシウムイオンの濃度を検出
することができる。励起及び蛍光の検出はサンプル表面
を横切るように行えば、二次元画像が得られる。更に複
数の画像を時系列的に得ることによって、イオンの時間
的動態を詳細に調べることが可能になる。
【０００５】蛍光プローブindo-1の紫外光励起のもと
で、蛍光スペクトルの２つのピークの強度比を検出する
か、あるいは蛍光プローブfura-2の２種類の波長の紫外
光照射による交互の励起操作のもとで、蛍光スペクトル
のそれぞれのピークの強度比を検出することにより、カ
ルシウムイオンの濃度は信頼に足る程度に正確に測定で
きる。
で、蛍光スペクトルの２つのピークの強度比を検出する
か、あるいは蛍光プローブfura-2の２種類の波長の紫外
光照射による交互の励起操作のもとで、蛍光スペクトル
のそれぞれのピークの強度比を検出することにより、カ
ルシウムイオンの濃度は信頼に足る程度に正確に測定で
きる。
【０００６】ひとつの適当な、サンプル走査の結果生じ
た蛍光を検出する走査型コンフォーカル顕微鏡が、同時
係属中で同一人に譲渡された１９９２年４月１日出願の
米国特許出願第０７／８６２，６３３号、発明の名称
「走査型コンフォーカル顕微鏡」に開示されている。こ
の開示された顕微鏡は２つの蛍光波長におけるサンプル
の連続した二次元画像を表す複数セットのディジタルデ
ータワードを発生する。
た蛍光を検出する走査型コンフォーカル顕微鏡が、同時
係属中で同一人に譲渡された１９９２年４月１日出願の
米国特許出願第０７／８６２，６３３号、発明の名称
「走査型コンフォーカル顕微鏡」に開示されている。こ
の開示された顕微鏡は２つの蛍光波長におけるサンプル
の連続した二次元画像を表す複数セットのディジタルデ
ータワードを発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】同時係属中の出願で開
示されている走査型コンフォーカル顕微鏡は、サンプル
の蛍光のイメージを表すデータを発生させるのに非常に
効果的である。しかし、特定の情報に対する要求に答え
るため、データを適切に処理し、サンプルについての適
切で動的な情報を最適に伝送し、ユーザーがデータを選
択的に操作できるフォーマットへとデータ変換を行うプ
ロセッサを更に含む、この種の走査型コンフォーカル顕
微鏡が依然として求められている。この発明は、この要
望を解決することを目的とする。
示されている走査型コンフォーカル顕微鏡は、サンプル
の蛍光のイメージを表すデータを発生させるのに非常に
効果的である。しかし、特定の情報に対する要求に答え
るため、データを適切に処理し、サンプルについての適
切で動的な情報を最適に伝送し、ユーザーがデータを選
択的に操作できるフォーマットへとデータ変換を行うプ
ロセッサを更に含む、この種の走査型コンフォーカル顕
微鏡が依然として求められている。この発明は、この要
望を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の蛍光イ
ンディケータでドープされたサンプルを走査するための
コンフォーカル顕微鏡にて具体化され、この顕微鏡はオ
ペレータの選択による蛍光検出データの処理を行うデー
タプロセッサを有し、サンプルに関する選択情報を記録
し表示する。スキャナが二次元内でレーザビームでサン
プルを横切るように繰り返し走査し、それによりサンプ
ルは少なくとも第１及び第２の予め定められた周波数で
蛍光を発し、検出器はサンプルが発したこれら各波長の
光を検知して、サンプルの一連の関連した一対の二次元
画像を表す生のイメージデータを発生する。次に、この
プロセッサは、２つの蛍光波長の各々で、選択された数
の連続画像に関して生成された生の画像データの平均を
求める。これにより連続する一対の関連した平均画像デ
ータを生成し、これらはデータの永久記憶装置の単一ト
ラックに交互に連続して記録される。このように平均を
求めることにより、ノイズの低減と鋭敏さの改善が可能
になる。
ンディケータでドープされたサンプルを走査するための
コンフォーカル顕微鏡にて具体化され、この顕微鏡はオ
ペレータの選択による蛍光検出データの処理を行うデー
タプロセッサを有し、サンプルに関する選択情報を記録
し表示する。スキャナが二次元内でレーザビームでサン
プルを横切るように繰り返し走査し、それによりサンプ
ルは少なくとも第１及び第２の予め定められた周波数で
蛍光を発し、検出器はサンプルが発したこれら各波長の
光を検知して、サンプルの一連の関連した一対の二次元
画像を表す生のイメージデータを発生する。次に、この
プロセッサは、２つの蛍光波長の各々で、選択された数
の連続画像に関して生成された生の画像データの平均を
求める。これにより連続する一対の関連した平均画像デ
ータを生成し、これらはデータの永久記憶装置の単一ト
ラックに交互に連続して記録される。このように平均を
求めることにより、ノイズの低減と鋭敏さの改善が可能
になる。
【０００９】さらに、このコンフォーカル顕微鏡のデー
タプロセッサは、それぞれ関連した一対の画像の平均デ
ータの比率を求める装置を含み、走査ビームの強度や蛍
光インディケータの局部的集中における変化に対して実
質的に鈍感である一連の比率による画像を生成する。こ
れらの比率による画像はビデオディスプレイ上に選択的
に表示することができる。平均を求めるべき連続画像の
数をオペレータが選択できるので、オペレータは走査中
の特定サンプルの動的な情報の可視化を最適にするよう
にプロセッサを調整することができる。
タプロセッサは、それぞれ関連した一対の画像の平均デ
ータの比率を求める装置を含み、走査ビームの強度や蛍
光インディケータの局部的集中における変化に対して実
質的に鈍感である一連の比率による画像を生成する。こ
れらの比率による画像はビデオディスプレイ上に選択的
に表示することができる。平均を求めるべき連続画像の
数をオペレータが選択できるので、オペレータは走査中
の特定サンプルの動的な情報の可視化を最適にするよう
にプロセッサを調整することができる。
【００１０】ビデオディスプレイは、比率化された画像
の連続更新表示を行い、表示された画像は平均画像デー
タに取り入れられた全てのデータを反映する。従って、
先行するデータが記憶及び／又は表示のために処理され
ている間に、検出器によって生成されたデータが失われ
たり未使用になることはない。
の連続更新表示を行い、表示された画像は平均画像デー
タに取り入れられた全てのデータを反映する。従って、
先行するデータが記憶及び／又は表示のために処理され
ている間に、検出器によって生成されたデータが失われ
たり未使用になることはない。
【００１１】この発明のコンフォーカル顕微鏡は３個の
フレームメモリを含み、そのうちの２個は２つの波長に
関する平均画像データ生成用の累積を求めるために用い
られ、１個は比率データの生成に用いられる。累積を求
めるために用いられる２個のフレームメモリのうちの１
個は第２の機能として、ひとつのフレーム時間に関する
平均画像データを記憶するが、この間にこのメモリは別
途用いられない。このことにより、２つの波長に関する
平均画像データを交互にデータの永久記憶装置に記録す
ることができる。
フレームメモリを含み、そのうちの２個は２つの波長に
関する平均画像データ生成用の累積を求めるために用い
られ、１個は比率データの生成に用いられる。累積を求
めるために用いられる２個のフレームメモリのうちの１
個は第２の機能として、ひとつのフレーム時間に関する
平均画像データを記憶するが、この間にこのメモリは別
途用いられない。このことにより、２つの波長に関する
平均画像データを交互にデータの永久記憶装置に記録す
ることができる。
【００１２】下記の例を用いて発明の原理を示す添付の
図面と結合した、好適な実施例の説明によって、この発
明のその他の特徴及び効果を明らかにする。
図面と結合した、好適な実施例の説明によって、この発
明のその他の特徴及び効果を明らかにする。
【００１３】
【実施例】次に、添付の図面を用いて説明する。特に図
１には、サンプル１６を走査してそのサンプル中に含ま
れるカルシウムイオン濃度を測定するのに用いられる走
査型コンフォーカル顕微鏡が示されている。ここで用い
るサンプルには、例えばindo-1などの蛍光プローブがド
ープされている。この顕微鏡の光学系部分は、同時係属
中で同一人に譲渡された１９９２年４月１日出願の米国
特許出願第０７／８６２，６３３号、発明の名称「走査
型コンフォーカル顕微鏡」(Scanning Confocal Microsc
ope)に開示されている。この同時係属中の出願も引用に
よって含まれる。
１には、サンプル１６を走査してそのサンプル中に含ま
れるカルシウムイオン濃度を測定するのに用いられる走
査型コンフォーカル顕微鏡が示されている。ここで用い
るサンプルには、例えばindo-1などの蛍光プローブがド
ープされている。この顕微鏡の光学系部分は、同時係属
中で同一人に譲渡された１９９２年４月１日出願の米国
特許出願第０７／８６２，６３３号、発明の名称「走査
型コンフォーカル顕微鏡」(Scanning Confocal Microsc
ope)に開示されている。この同時係属中の出願も引用に
よって含まれる。
【００１４】図１において、レーザ光源１は、波長３５
１ナノメータ（ｎｍ）の紫外光であって平行にされたビ
ーム（a collimated beam）ＬＢを出力する。その平行
にされたレーザビームは、凸レンズ２ａ、２ｂからなる
ビームエキスパンダによって拡張される。凸レンズ２
ａ、２ｂの間に設けられたピンホールダイヤフラム３等
の空間フィルタを通ったレーザビームは、ビームスプリ
ッタ４、シャッタ５、光量減衰器６及び絞り（開口）７
を通過して、第１のダイクロイックミラー８に入射す
る。ダイクロイックミラー８で反射されたレーザビーム
ＬＢは、水平走査ミラー９及び垂直走査ミラー１０によ
って二次元的に走査される。走査されたビームは、凹面
ミラー１１、１４及び凸面ミラー１３によって構成され
た反射型リレー光学系を通って顕微鏡の対物レンズ１５
に導入される。尚、ミラー１１とミラー１３との間に
は、サンプルの視野領域を制限するために視野絞り１２
が設けられている。
１ナノメータ（ｎｍ）の紫外光であって平行にされたビ
ーム（a collimated beam）ＬＢを出力する。その平行
にされたレーザビームは、凸レンズ２ａ、２ｂからなる
ビームエキスパンダによって拡張される。凸レンズ２
ａ、２ｂの間に設けられたピンホールダイヤフラム３等
の空間フィルタを通ったレーザビームは、ビームスプリ
ッタ４、シャッタ５、光量減衰器６及び絞り（開口）７
を通過して、第１のダイクロイックミラー８に入射す
る。ダイクロイックミラー８で反射されたレーザビーム
ＬＢは、水平走査ミラー９及び垂直走査ミラー１０によ
って二次元的に走査される。走査されたビームは、凹面
ミラー１１、１４及び凸面ミラー１３によって構成され
た反射型リレー光学系を通って顕微鏡の対物レンズ１５
に導入される。尚、ミラー１１とミラー１３との間に
は、サンプルの視野領域を制限するために視野絞り１２
が設けられている。
【００１５】対物レンズ１５は、例えば通常の光学顕微
鏡に用いられるような、紫外線及び可視光に対して収差
補正された結像性能を有する。リレー光学系からのレー
ザビームＬＢは、該対物レンズ１５によってサンプル１
６上に集光され、２つの走査ミラー９、１０による操作
に応答してサンプル１６を二次元走査する。水平走査ミ
ラー９は、図面の記載された紙面に垂直な回転軸９１を
中心にその共振周波数で振動する、高速型のガルバノメ
ータスキャナ（検流計スキャナ）である。このミラー９
は、８ｋＨｚ程度の周波数を有する正弦波状の入力信号
に応答して共振する。これに対して垂直走査ミラー１０
は、低速型のガルバノメータスキャナである。ＮＴＳＣ
システムの標準飛び越し走査を実現するために、この垂
直走査ミラー１０は、図面の記載された紙面と平行な回
転軸１０１を中心に、そして標準ＮＴＳＣビデオ信号の
フィールドレートに等しい周波数である６０Ｈｚを有す
る鋸歯状波形に応答して振動させられる。
鏡に用いられるような、紫外線及び可視光に対して収差
補正された結像性能を有する。リレー光学系からのレー
ザビームＬＢは、該対物レンズ１５によってサンプル１
６上に集光され、２つの走査ミラー９、１０による操作
に応答してサンプル１６を二次元走査する。水平走査ミ
ラー９は、図面の記載された紙面に垂直な回転軸９１を
中心にその共振周波数で振動する、高速型のガルバノメ
ータスキャナ（検流計スキャナ）である。このミラー９
は、８ｋＨｚ程度の周波数を有する正弦波状の入力信号
に応答して共振する。これに対して垂直走査ミラー１０
は、低速型のガルバノメータスキャナである。ＮＴＳＣ
システムの標準飛び越し走査を実現するために、この垂
直走査ミラー１０は、図面の記載された紙面と平行な回
転軸１０１を中心に、そして標準ＮＴＳＣビデオ信号の
フィールドレートに等しい周波数である６０Ｈｚを有す
る鋸歯状波形に応答して振動させられる。
【００１６】カルシウムイオンが存在するサンプル１６
中に添加された蛍光プローブが、レーザビームＬＢによ
って照射されると、その蛍光プローブからはレーザビー
ムに反応して、カルシウムイオン濃度の大小に応じた波
長特性を有する蛍光が発生する。蛍光色素として蛍光プ
ローブ indo-1 を用いると、発せられる蛍光のスペクト
ルは４０５ｎｍと４８５ｎｍとに波長のピークを有す
る。サンプル１６内のカルシウムまたは他のイオンの濃
度を測定するため、他の蛍光プローブも代わりに使用で
きることは自明である。それぞれの場合に、２つの蛍光
波長の強度の比率はそのようなイオン濃度の尺度を表
す。
中に添加された蛍光プローブが、レーザビームＬＢによ
って照射されると、その蛍光プローブからはレーザビー
ムに反応して、カルシウムイオン濃度の大小に応じた波
長特性を有する蛍光が発生する。蛍光色素として蛍光プ
ローブ indo-1 を用いると、発せられる蛍光のスペクト
ルは４０５ｎｍと４８５ｎｍとに波長のピークを有す
る。サンプル１６内のカルシウムまたは他のイオンの濃
度を測定するため、他の蛍光プローブも代わりに使用で
きることは自明である。それぞれの場合に、２つの蛍光
波長の強度の比率はそのようなイオン濃度の尺度を表
す。
【００１７】この蛍光の一部分は、対物レンズ１５によ
って外側方向に向けられて集光され、照射レーザビーム
ＬＢと同一の経路をたどって第１のダイクロイックミラ
ー８を通過する。続いてその蛍光ビームＦＬは、反射ミ
ラー１７で反射され、集光レンズシステム１８によって
ピンホールダイヤフラム１９に導かれる。
って外側方向に向けられて集光され、照射レーザビーム
ＬＢと同一の経路をたどって第１のダイクロイックミラ
ー８を通過する。続いてその蛍光ビームＦＬは、反射ミ
ラー１７で反射され、集光レンズシステム１８によって
ピンホールダイヤフラム１９に導かれる。
【００１８】ピンホールダイヤフラム１９を通過した
後、蛍光ビームＦＬは、第２のダイクロイックミラー２
０によって４０５ｎｍの波長を含む第１の波長成分と、
４８５ｎｍの波長を含む第２の波長成分とに分離され
る。分離された一方の蛍光成分はフィルタ２１を通過
し、フォトマルチプライヤチューブ（ＰＭＴ：光電子増
倍管）２２によって光電変換され、他方の蛍光成分はフ
ィルタ２５を通過し、フォトマルチプライヤ２６によっ
て光電変換される。フォトマルチプライヤ２２、２６そ
れぞれからの光電変換出力は、Ａ／Ｄ変換回路２３、２
７において、後述するサンプリングクロックＳＣに応答
してディジタル化される。ここで得られたディジタルデ
ータは、データプロセッサ３０内のフレームメモリに、
画像データとしてそれぞれ蓄えられる。蓄えられた画像
データは、ＣＲＴディスプレイユニット３１上に表示さ
れ、データレコーディングシステム３２に蓄積される。
後、蛍光ビームＦＬは、第２のダイクロイックミラー２
０によって４０５ｎｍの波長を含む第１の波長成分と、
４８５ｎｍの波長を含む第２の波長成分とに分離され
る。分離された一方の蛍光成分はフィルタ２１を通過
し、フォトマルチプライヤチューブ（ＰＭＴ：光電子増
倍管）２２によって光電変換され、他方の蛍光成分はフ
ィルタ２５を通過し、フォトマルチプライヤ２６によっ
て光電変換される。フォトマルチプライヤ２２、２６そ
れぞれからの光電変換出力は、Ａ／Ｄ変換回路２３、２
７において、後述するサンプリングクロックＳＣに応答
してディジタル化される。ここで得られたディジタルデ
ータは、データプロセッサ３０内のフレームメモリに、
画像データとしてそれぞれ蓄えられる。蓄えられた画像
データは、ＣＲＴディスプレイユニット３１上に表示さ
れ、データレコーディングシステム３２に蓄積される。
【００１９】図２に示すように、水平走査ミラー９及び
垂直走査ミラー１０によって反射された照射レーザビー
ムＬＢは、走査線１６１に沿ってサンプル１６の局所走
査領域１６０をラスタ走査する。図２に示された走査パ
ターンは、垂直走査ミラー１０に従うＹ方向への走査位
置のシフトと、水平走査ミラー９に従うＸ方向の走査線
に沿う往復走査との組合せによって形成される。この走
査パターンに従う往復ラスタ走査に基づいて、局所走査
領域１６０を標準ＮＴＳＣライン周波数である１５．７
５ｋＨｚで走査することが可能である。その結果、３０
フレーム／秒のビデオレートでサンプルの画像を得るこ
とが可能になる。
垂直走査ミラー１０によって反射された照射レーザビー
ムＬＢは、走査線１６１に沿ってサンプル１６の局所走
査領域１６０をラスタ走査する。図２に示された走査パ
ターンは、垂直走査ミラー１０に従うＹ方向への走査位
置のシフトと、水平走査ミラー９に従うＸ方向の走査線
に沿う往復走査との組合せによって形成される。この走
査パターンに従う往復ラスタ走査に基づいて、局所走査
領域１６０を標準ＮＴＳＣライン周波数である１５．７
５ｋＨｚで走査することが可能である。その結果、３０
フレーム／秒のビデオレートでサンプルの画像を得るこ
とが可能になる。
【００２０】前述のサンプリングクロックＳＣを生成す
るために、水平走査ミラー９の振動をモニタする参照ビ
ームＲＢが利用される。図１において、参照ビームＲＢ
は、レーザビームＬＢの一部をミラー４１に向けて反射
するビームスプリッタ４によって生成され、一方ミラー
４１は、その参照ビームＲＢを水平走査ミラー９に向け
て反射する。この参照ビームＲＢとレーザビームＬＢと
は、水平走査ミラー９上の同一ポイントに入射し、それ
により、ミラーの機械的な歪みにかかわらず、その二本
のビームは等量ずつ偏光される。そして垂直走査ミラー
１０との干渉を避けるために、参照ビームＲＢは、レー
ザビームＬＢとは異なる角度で水平走査ミラー９に入射
する。水平走査ミラー９によって反射した参照ビームＲ
Ｂは、ｆθレンズ４２によって集光され、ミラー４３に
より反射され、ロンキ回折格子（a Ronchi grating）４
４上にビームスポットを形成する。
るために、水平走査ミラー９の振動をモニタする参照ビ
ームＲＢが利用される。図１において、参照ビームＲＢ
は、レーザビームＬＢの一部をミラー４１に向けて反射
するビームスプリッタ４によって生成され、一方ミラー
４１は、その参照ビームＲＢを水平走査ミラー９に向け
て反射する。この参照ビームＲＢとレーザビームＬＢと
は、水平走査ミラー９上の同一ポイントに入射し、それ
により、ミラーの機械的な歪みにかかわらず、その二本
のビームは等量ずつ偏光される。そして垂直走査ミラー
１０との干渉を避けるために、参照ビームＲＢは、レー
ザビームＬＢとは異なる角度で水平走査ミラー９に入射
する。水平走査ミラー９によって反射した参照ビームＲ
Ｂは、ｆθレンズ４２によって集光され、ミラー４３に
より反射され、ロンキ回折格子（a Ronchi grating）４
４上にビームスポットを形成する。
【００２１】図３に示すように、ロンキ回折格子４４に
は、透明なガラス基板上に透明な領域と不透明な領域と
が交互に設けられている。この透明な領域と不透明な領
域とは等しい幅になっている。または、その回折格子
は、不透明なフィルムで覆われたガラス基板上に、等間
隔で設けられた光透過性繰り返しパターンで形成されて
いてもよい。参照ビームＲＢのスポットは、水平走査ミ
ラー９の振動に応答して、ロンキ回折格子４４上をパタ
ーンの繰り返し方向に往復走査する。
は、透明なガラス基板上に透明な領域と不透明な領域と
が交互に設けられている。この透明な領域と不透明な領
域とは等しい幅になっている。または、その回折格子
は、不透明なフィルムで覆われたガラス基板上に、等間
隔で設けられた光透過性繰り返しパターンで形成されて
いてもよい。参照ビームＲＢのスポットは、水平走査ミ
ラー９の振動に応答して、ロンキ回折格子４４上をパタ
ーンの繰り返し方向に往復走査する。
【００２２】ロンキ回折格子４４を通過した参照ビーム
ＲＢは集光レンズ４５によって集められ、フォトマルチ
プライヤチューブ４６に入射する。集光レンズ４５は、
ロンキ回折格子４４のどの位置から射出されたビームで
あっても、常にフォトマルチプライヤチューブ４６の同
一範囲にそのビームが入射するように、ロンキ回折格子
４４から離して設けられるのが好ましい。そのため、参
照ビームＲＢは、フォトマルチプライヤチューブの空間
的感度ムラの影響を受けることなく検出される。サンプ
リングクロックＳＣを生成するため、フォトマルチプラ
イヤチューブ４６による光電変換出力は、タイミング回
路４７に入力供給される。
ＲＢは集光レンズ４５によって集められ、フォトマルチ
プライヤチューブ４６に入射する。集光レンズ４５は、
ロンキ回折格子４４のどの位置から射出されたビームで
あっても、常にフォトマルチプライヤチューブ４６の同
一範囲にそのビームが入射するように、ロンキ回折格子
４４から離して設けられるのが好ましい。そのため、参
照ビームＲＢは、フォトマルチプライヤチューブの空間
的感度ムラの影響を受けることなく検出される。サンプ
リングクロックＳＣを生成するため、フォトマルチプラ
イヤチューブ４６による光電変換出力は、タイミング回
路４７に入力供給される。
【００２３】ここで、Ａ／Ｄ変換回路２３、２７におけ
るデータサンプリング操作のタイミングについて説明す
る。前述したように、水平走査ミラー９は、正弦波状の
入力信号に応答して駆動される。単位時間ごとの振幅方
向のミラー９の位置変化量が振動の中心付近では大き
く、振動の両端付近では小さくなる。従って、サンプル
１６の表面上を走査するレーザビームＬＢの走査速度
は、図２に示したそれぞれの走査線１６１の中央付近で
最も速く、それぞれの走査線１６１の両端付近では最も
遅くなる。そのため、歪みのないビデオ画像を得るため
には、このような走査特性に応じた時間的に不均等な間
隔のタイミングでＡ／Ｄ変換回路２３、２７におけるデ
ータサンプリング動作を実行することが必要である。
るデータサンプリング操作のタイミングについて説明す
る。前述したように、水平走査ミラー９は、正弦波状の
入力信号に応答して駆動される。単位時間ごとの振幅方
向のミラー９の位置変化量が振動の中心付近では大き
く、振動の両端付近では小さくなる。従って、サンプル
１６の表面上を走査するレーザビームＬＢの走査速度
は、図２に示したそれぞれの走査線１６１の中央付近で
最も速く、それぞれの走査線１６１の両端付近では最も
遅くなる。そのため、歪みのないビデオ画像を得るため
には、このような走査特性に応じた時間的に不均等な間
隔のタイミングでＡ／Ｄ変換回路２３、２７におけるデ
ータサンプリング動作を実行することが必要である。
【００２４】前記のように、ロンキ回折格子４４には、
透明な領域と不透明な領域との交互配列が、等しく均一
な幅で設けられている。参照ビームＲＢのスポットは、
その幅と同一の直径になっている。その結果、フォトマ
ルチプライヤチューブ４６からの信号出力は、ビームが
その格子の中間点を走査しているときの高い値から、ビ
ームがその格子のいずれかの端部を走査しているときの
低い値にわたり変化する周波数を有するクリップされた
正弦波である。
透明な領域と不透明な領域との交互配列が、等しく均一
な幅で設けられている。参照ビームＲＢのスポットは、
その幅と同一の直径になっている。その結果、フォトマ
ルチプライヤチューブ４６からの信号出力は、ビームが
その格子の中間点を走査しているときの高い値から、ビ
ームがその格子のいずれかの端部を走査しているときの
低い値にわたり変化する周波数を有するクリップされた
正弦波である。
【００２５】タイミング回路４７（図１参照）では、フ
ォトマルチプライヤチューブ４６からの出力信号は、直
流成分と様々な低周波数の成分とを除去するため、ハイ
パスフィルタにかけられ、フィルタを通った信号が閾値
と比較される。閾値を越えたことを検出するたびに、短
い固定長のパルスを含むクロック信号ＳＣが発生され、
２つのフォトマルチプライヤー２２、２６をクロッキン
グ（同期化：計時）するために用いられる。このように
２つのクロックパルスがロンキ回折格子のそれぞれの透
明領域のために発生しているので、クロッキングは相異
なる反対側の走査方向についてより確実になっている。
ォトマルチプライヤチューブ４６からの出力信号は、直
流成分と様々な低周波数の成分とを除去するため、ハイ
パスフィルタにかけられ、フィルタを通った信号が閾値
と比較される。閾値を越えたことを検出するたびに、短
い固定長のパルスを含むクロック信号ＳＣが発生され、
２つのフォトマルチプライヤー２２、２６をクロッキン
グ（同期化：計時）するために用いられる。このように
２つのクロックパルスがロンキ回折格子のそれぞれの透
明領域のために発生しているので、クロッキングは相異
なる反対側の走査方向についてより確実になっている。
【００２６】クロック信号ＳＣにおけるそれぞれのパル
スは、ロンキ回折格子４４の不透明領域の配置に対応し
た一定量であるから、走査している参照ビームＲＢの動
きを表わし、従って照射レーザビームＬＢの動きを表わ
すことが理解できよう。これによって、フォトマルチプ
ライヤ２２、２６のサンプリングから得られるデータ
は、非線形的な正弦波状で走査する走査ミラー９を使用
しているにもかかわらず、サンプル１６の線形走査を表
している。
スは、ロンキ回折格子４４の不透明領域の配置に対応し
た一定量であるから、走査している参照ビームＲＢの動
きを表わし、従って照射レーザビームＬＢの動きを表わ
すことが理解できよう。これによって、フォトマルチプ
ライヤ２２、２６のサンプリングから得られるデータ
は、非線形的な正弦波状で走査する走査ミラー９を使用
しているにもかかわらず、サンプル１６の線形走査を表
している。
【００２７】走査型コンフォーカル顕微鏡のデータプロ
セッサ３０を更に詳細に図４に示す。画像データはＡ／
Ｄコンバータ２３及び２７からデータプロセッサに供給
され、それぞれメモリ３０２及び３０４に入力される。
図２に示したように、画像データは往復ラスタ走査によ
るものであるので、それを標準のＮＴＳＣフォーマット
に変換する必要がある。そのためラインメモリ３０２及
び３０４はそれぞれ図５に示すように２個のラインメモ
リを含んでいる。第１のラインメモリ３０６はファース
トイン−ファーストアウト(FIFO）メモリであって、そ
の中へ奇数番号の走査線を走査したとき得られる連続し
た画像データワードが書き込まれる。第２のラインメモ
リ３０８はラストイン−ファーストアウト（LIFO）メモ
リであって、その中へ偶数番号の走査線を走査したとき
発生する連続した画像データワードが書き込まれる。従
って、２つのラインメモリ３０６及び３０８は、左から
右への連続走査による標準のＮＴＳＣ走査パターンに従
ってデータを出力する。
セッサ３０を更に詳細に図４に示す。画像データはＡ／
Ｄコンバータ２３及び２７からデータプロセッサに供給
され、それぞれメモリ３０２及び３０４に入力される。
図２に示したように、画像データは往復ラスタ走査によ
るものであるので、それを標準のＮＴＳＣフォーマット
に変換する必要がある。そのためラインメモリ３０２及
び３０４はそれぞれ図５に示すように２個のラインメモ
リを含んでいる。第１のラインメモリ３０６はファース
トイン−ファーストアウト(FIFO）メモリであって、そ
の中へ奇数番号の走査線を走査したとき得られる連続し
た画像データワードが書き込まれる。第２のラインメモ
リ３０８はラストイン−ファーストアウト（LIFO）メモ
リであって、その中へ偶数番号の走査線を走査したとき
発生する連続した画像データワードが書き込まれる。従
って、２つのラインメモリ３０６及び３０８は、左から
右への連続走査による標準のＮＴＳＣ走査パターンに従
ってデータを出力する。
【００２８】再び図４を参照すると、データプロセッサ
３０は、算術論理形式でメモリ３０２及び３０４から受
け取った連続するデータワードと、１６ビットの深い
（deep）フレームメモリ３１４及び３１６から受け取っ
た連続するデータワードとをそれぞれ加算する加算器３
１０及び３１２を含むように示されている。加算器３１
０及び３１２から出た連続するデータワードは、スイッ
チ３１８及び３２０を介してそれぞれフレームメモリ３
１４及び３１６に入力として供給される。従って、第１
セットのスイッチ位置に対して、フレームメモリは、リ
セット信号によってリセットされるまで、連続した複数
の画像フレームのためのデータワードの合計を蓄積す
る。
３０は、算術論理形式でメモリ３０２及び３０４から受
け取った連続するデータワードと、１６ビットの深い
（deep）フレームメモリ３１４及び３１６から受け取っ
た連続するデータワードとをそれぞれ加算する加算器３
１０及び３１２を含むように示されている。加算器３１
０及び３１２から出た連続するデータワードは、スイッ
チ３１８及び３２０を介してそれぞれフレームメモリ３
１４及び３１６に入力として供給される。従って、第１
セットのスイッチ位置に対して、フレームメモリは、リ
セット信号によってリセットされるまで、連続した複数
の画像フレームのためのデータワードの合計を蓄積す
る。
【００２９】スイッチ３１８及び３２０の第２セット位
置は加算器３１０及び３１２による連続データワード出
力を２N−除算器(devide-by-2N device)３２２及び３２
４にそれぞれ結合させる。整数２Nは、データが加算さ
れてフレームメモリ３１４及び３１６に蓄積されている
フレーム数に対応して選ばれる。従って、両スイッチが
それらの第２の位置にあるときは、２N−除算器はそれ
らＮ個のフレームの平均画素値を表す一連のデータワー
ドを出力する。Ｎ＝２であれば、２N−除算器はそれぞ
れ直接的（forward）１ビットシフトレジスタで構成で
きる。
置は加算器３１０及び３１２による連続データワード出
力を２N−除算器(devide-by-2N device)３２２及び３２
４にそれぞれ結合させる。整数２Nは、データが加算さ
れてフレームメモリ３１４及び３１６に蓄積されている
フレーム数に対応して選ばれる。従って、両スイッチが
それらの第２の位置にあるときは、２N−除算器はそれ
らＮ個のフレームの平均画素値を表す一連のデータワー
ドを出力する。Ｎ＝２であれば、２N−除算器はそれぞ
れ直接的（forward）１ビットシフトレジスタで構成で
きる。
【００３０】データプロセッサ３０は更に、２個の２N
−除算器３２２および３２４によって出力された連続平
均データワードの比率を計算するための１６ビット×１
６ビットのルックアップテーブル（look-up table）型
の比率器３２６を含んでいる。これらの比率は、走査さ
れているサンプル１６中のカルシウムイオンの濃度を表
すもので、走査ビームＬＢの強度の変動あるいは各種光
学部品の透過率に対して実質的に鈍感である。計算され
た比率は、中間記憶のため、１６ビットの半分の８ビッ
トワードとして二股のフレームメモリ３２８に供給され
る。そこから、この８ビットワードはＤ／Ａコンバータ
３３０及びカラービデオディスプレイ３１に供給され
る。
−除算器３２２および３２４によって出力された連続平
均データワードの比率を計算するための１６ビット×１
６ビットのルックアップテーブル（look-up table）型
の比率器３２６を含んでいる。これらの比率は、走査さ
れているサンプル１６中のカルシウムイオンの濃度を表
すもので、走査ビームＬＢの強度の変動あるいは各種光
学部品の透過率に対して実質的に鈍感である。計算され
た比率は、中間記憶のため、１６ビットの半分の８ビッ
トワードとして二股のフレームメモリ３２８に供給され
る。そこから、この８ビットワードはＤ／Ａコンバータ
３３０及びカラービデオディスプレイ３１に供給され
る。
【００３１】従って、データプロセッサ３０は参照番号
３１４、３１６及び３２８のそれぞれ１６ビットの３個
のフレームメモリを含む。それぞれにおいて、各画素に
関して記憶されたデータは、その画素に関する新しいデ
ータが書き込まれる直前に読み出される。従って、各メ
モリは、前のフレームの期間中にそれに書き込まれたも
のを読み出し、次いで現在のフレームに関する新しい入
力を受け入れる。ひとつの代替モードにおいては、各フ
レームは与えられた任意のフレームの期間中、凍結、即
ち、それ以上インプットデータを受け入れないようにす
ることができる。フレームメモリ３１４及び３１６はそ
れぞれ加算器３１０及び３１２に関連し、２N個のフレ
ームまでの合計データの累計を記憶する。ここで、Ｎは
８までから選ばれる整数である。
３１４、３１６及び３２８のそれぞれ１６ビットの３個
のフレームメモリを含む。それぞれにおいて、各画素に
関して記憶されたデータは、その画素に関する新しいデ
ータが書き込まれる直前に読み出される。従って、各メ
モリは、前のフレームの期間中にそれに書き込まれたも
のを読み出し、次いで現在のフレームに関する新しい入
力を受け入れる。ひとつの代替モードにおいては、各フ
レームは与えられた任意のフレームの期間中、凍結、即
ち、それ以上インプットデータを受け入れないようにす
ることができる。フレームメモリ３１４及び３１６はそ
れぞれ加算器３１０及び３１２に関連し、２N個のフレ
ームまでの合計データの累計を記憶する。ここで、Ｎは
８までから選ばれる整数である。
【００３２】フレームメモリ３２８は二股に分かれてお
り、そのうちのひとつが２つの蛍光波長における２N個
のフレームのブロックのための平均画素値の比率を表す
単一フレームの比率データを記憶する。二股に分けられ
たフレーム３２８の残りの半分は、第２の蛍光波長のた
めの平均画素値を表す、２N−除算器３２４により出力
される連続１６ビットワードのそれぞれ８ビットを記録
するのに用いられる。この記憶されたデータは、フレー
メモリム３１４によって供給された第１の蛍光波長に関
する対応データとともに、スイッチ３３２に与えられ、
そしてＤ／Ａコンバータ３３４に供給される。このスイ
ッチは各フレーム時間ごとに１回その２つの位置の間に
て切り替えられる。その結果発生するアナログデータは
次にデータ記録システム３２に記録することができる。
このデータ記録システムは、例えば光ディスクレコーダ
の形を取ることができる。経済性及び両画像を表すデー
タが共に保存されることを確保するため、両構成波長に
関して単一のレコーダのみを用いることが望ましい。
り、そのうちのひとつが２つの蛍光波長における２N個
のフレームのブロックのための平均画素値の比率を表す
単一フレームの比率データを記憶する。二股に分けられ
たフレーム３２８の残りの半分は、第２の蛍光波長のた
めの平均画素値を表す、２N−除算器３２４により出力
される連続１６ビットワードのそれぞれ８ビットを記録
するのに用いられる。この記憶されたデータは、フレー
メモリム３１４によって供給された第１の蛍光波長に関
する対応データとともに、スイッチ３３２に与えられ、
そしてＤ／Ａコンバータ３３４に供給される。このスイ
ッチは各フレーム時間ごとに１回その２つの位置の間に
て切り替えられる。その結果発生するアナログデータは
次にデータ記録システム３２に記録することができる。
このデータ記録システムは、例えば光ディスクレコーダ
の形を取ることができる。経済性及び両画像を表すデー
タが共に保存されることを確保するため、両構成波長に
関して単一のレコーダのみを用いることが望ましい。
【００３３】データ記録システム３２に記録されるのは
第１及び第２の蛍光波長に関する平均画素値であって、
そのような値の比ではないことに注目すべきである。こ
れを行うについては、いくつかの理由がある。第１に、
平均値 <N1+N2>及び <D1+D2>は必ずしも平均画素強度の
完全な尺度（基準）ではない、なぜならば、それらは蛍
光プローブが存在しない状態では、検出器２６及び２７
の出力に対応するベースラインレベル N0 および N1 を
取り込むことができないからである。そのようなベース
ラインレベルは、サンプル１６の走査が完了するまで利
用できないことがあり、従って、それらを必要な比例公
式、すなわち[<N1+N2>-N0]/[<D1+D2>-D0]に取り込むた
めには、<N1+N2>及び <D1+D2> の値を保存しておく必要
がある。
第１及び第２の蛍光波長に関する平均画素値であって、
そのような値の比ではないことに注目すべきである。こ
れを行うについては、いくつかの理由がある。第１に、
平均値 <N1+N2>及び <D1+D2>は必ずしも平均画素強度の
完全な尺度（基準）ではない、なぜならば、それらは蛍
光プローブが存在しない状態では、検出器２６及び２７
の出力に対応するベースラインレベル N0 および N1 を
取り込むことができないからである。そのようなベース
ラインレベルは、サンプル１６の走査が完了するまで利
用できないことがあり、従って、それらを必要な比例公
式、すなわち[<N1+N2>-N0]/[<D1+D2>-D0]に取り込むた
めには、<N1+N2>及び <D1+D2> の値を保存しておく必要
がある。
【００３４】第２に、８ビットの整数とアナログビデオ
光ディスクレコーダで表せる比率の範囲は限られてお
り、オペレータには得られる比率の範囲が予め分からな
いことが多い。生の分子及び分母を保存しておけば、オ
ペレータは２つの値相互のスケール（尺度）を適切に決
定し、エンコード可能な比の適切な範囲を選び、関連情
報を失わないようにすることができる。
光ディスクレコーダで表せる比率の範囲は限られてお
り、オペレータには得られる比率の範囲が予め分からな
いことが多い。生の分子及び分母を保存しておけば、オ
ペレータは２つの値相互のスケール（尺度）を適切に決
定し、エンコード可能な比の適切な範囲を選び、関連情
報を失わないようにすることができる。
【００３５】第３に、ビデオ光ディスクレコーダは一般
的に、それ以前に記録用に受け取った同じ値を正確に再
生するのでなく、その線形変換値すなわち「再生値＝Ａ
ｘ（入力値）＋Ｂ」を再生する。ここで、Ａ及びＢは定
数である。もしも比率が記録されているとすれば、定数
Ａ及びＢは知られるはずである。しかし、種々の分子、
例えば<N1+N2>、及び分母、例えば <D1+D2> の記録中、
またベースライン値 N0 及び D0 の記録中にＡ及びＢが
安定して残っている限り、再生値に基づいて最終比率の
公式 [<N1+N2>-N0]/[<D1+D2>-D0] が計算されるとき、
Ａ及びＢは相殺するであろう。従って、Ａ及びＢの値が
知られる必要はない。
的に、それ以前に記録用に受け取った同じ値を正確に再
生するのでなく、その線形変換値すなわち「再生値＝Ａ
ｘ（入力値）＋Ｂ」を再生する。ここで、Ａ及びＢは定
数である。もしも比率が記録されているとすれば、定数
Ａ及びＢは知られるはずである。しかし、種々の分子、
例えば<N1+N2>、及び分母、例えば <D1+D2> の記録中、
またベースライン値 N0 及び D0 の記録中にＡ及びＢが
安定して残っている限り、再生値に基づいて最終比率の
公式 [<N1+N2>-N0]/[<D1+D2>-D0] が計算されるとき、
Ａ及びＢは相殺するであろう。従って、Ａ及びＢの値が
知られる必要はない。
【００３６】図６〜図１０を参照してプロセッサ３０の
動作を説明する。これらの図面は、Ｎとして１を選んだ
場合、すなわち２つの連続する画像フレームのデータワ
ードが合算平均されるという特殊な場合を表す。１以外
の整数も代わりに選択可能であることは理解されるであ
ろう。
動作を説明する。これらの図面は、Ｎとして１を選んだ
場合、すなわち２つの連続する画像フレームのデータワ
ードが合算平均されるという特殊な場合を表す。１以外
の整数も代わりに選択可能であることは理解されるであ
ろう。
【００３７】図６はタイムチャートであって、ライン
（ａ）には第１の蛍光波長に対応するラインメモリ３０
２からの一連の画像データフレーム D1, D2, ... を、
ライン（ｅ）には第２の蛍光波長に対応するラインメモ
リ３０４からの一連の画像データフレーム N1, N2, ...
を示す。ライン（ｂ）には２N−除算器３２２による平
均データ出力を示すが、平均データの各フレームは、平
均される２つのフレームの最後（この場合第２）のフレ
ーム内の２N−除算器によって出力される。同様に、ラ
イン（ｄ）には２N−除算器３２４によって出力される
平均データ出力を示すが、データの各フレームは、平均
される２つのフレームの第２のものと同時に出力され
る。従って、対応する平均データフレームの各ペアはサ
ンプル１６内で同時に発生している蛍光画像を表すこと
が理解されるであろう。ひとつの比は平均データの２つ
のフレームから計算しなければならない故、それらが２
つの蛍光波長の同時画像を表していることが重要であ
る。
（ａ）には第１の蛍光波長に対応するラインメモリ３０
２からの一連の画像データフレーム D1, D2, ... を、
ライン（ｅ）には第２の蛍光波長に対応するラインメモ
リ３０４からの一連の画像データフレーム N1, N2, ...
を示す。ライン（ｂ）には２N−除算器３２２による平
均データ出力を示すが、平均データの各フレームは、平
均される２つのフレームの最後（この場合第２）のフレ
ーム内の２N−除算器によって出力される。同様に、ラ
イン（ｄ）には２N−除算器３２４によって出力される
平均データ出力を示すが、データの各フレームは、平均
される２つのフレームの第２のものと同時に出力され
る。従って、対応する平均データフレームの各ペアはサ
ンプル１６内で同時に発生している蛍光画像を表すこと
が理解されるであろう。ひとつの比は平均データの２つ
のフレームから計算しなければならない故、それらが２
つの蛍光波長の同時画像を表していることが重要であ
る。
【００３８】図６のライン（ｃ）はデータ記録システム
３２内の記録トラック上への平均データの記録のタイミ
ングを表す。第１の蛍光波長に関する平均データの各フ
レームは、その発生の１フレーム時間後にトラック上に
記録される。この遅延時間はメモリ３１４によって与え
られる。逆に、第２の蛍光波長に関する平均データのフ
レームは、その発生の２フレーム時間後にトラック上に
記録される。この遅延時間はフレームメモリ３２８によ
って与えられる。
３２内の記録トラック上への平均データの記録のタイミ
ングを表す。第１の蛍光波長に関する平均データの各フ
レームは、その発生の１フレーム時間後にトラック上に
記録される。この遅延時間はメモリ３１４によって与え
られる。逆に、第２の蛍光波長に関する平均データのフ
レームは、その発生の２フレーム時間後にトラック上に
記録される。この遅延時間はフレームメモリ３２８によ
って与えられる。
【００３９】データプロセッサ３０はこのように４つの
別々のフェーズの演算を行い、各フェーズの１フレーム
時間の長さは１／３０秒である。これら４つのフェーズ
におけるデータの流れを図７〜図１０に示す。全てのフ
ェーズにおいて、データプロセッサの様々なコンポーネ
ントは制御システム５０（図１）の指令のもとで、タイ
ミング回路４７のサンプリングクロック ＳＣ に同期し
て制御される。
別々のフェーズの演算を行い、各フェーズの１フレーム
時間の長さは１／３０秒である。これら４つのフェーズ
におけるデータの流れを図７〜図１０に示す。全てのフ
ェーズにおいて、データプロセッサの様々なコンポーネ
ントは制御システム５０（図１）の指令のもとで、タイ
ミング回路４７のサンプリングクロック ＳＣ に同期し
て制御される。
【００４０】図７に示すフェーズ１において、第１フレ
ームの第１の画像データＤ１はラインメモリ３０２から
受取り、加算器３１０を通った後、フレームメモリ３１
４に書き込まれる。同時に、第１フレームの画像データ
Ｎ１はラインメモリ３０４から受取り、加算器３１２を
通った後、フレームメモリ３１６に書き込まれる。
ームの第１の画像データＤ１はラインメモリ３０２から
受取り、加算器３１０を通った後、フレームメモリ３１
４に書き込まれる。同時に、第１フレームの画像データ
Ｎ１はラインメモリ３０４から受取り、加算器３１２を
通った後、フレームメモリ３１６に書き込まれる。
【００４１】図８に示すフェーズ２において、第２フレ
ームの画像データＤ２及びＮ２がそれぞれ加算器３１０
及び３１２に供給される。加算器３１０は、供給された
画像データＤ２及びフレームメモリ３１４から読みだし
た画像データＤ１から加算データＤ１＋Ｄ２を求め、２
N−除算器３２２は平均データ＜Ｄ１＋Ｄ２＞を比率器
３２６に送る。同時に、加算器３１２は、供給された画
像データＮ２及びフレームメモリ３１６から読み出した
画像データＮ１から加算データＮ１＋Ｎ２を求め、２N
−除算器は平均データ＜Ｎ１＋Ｎ２＞を比率器３２６に
送る。比率器３２６は次いで、個々のデータワードの比
率、すなわち <N1+N2>/<D1+D2> を演算する。これらの
比率は、走査されるサンプル１６内のカルシウムイオン
の濃度の指標である。比率データは二股に分かれたフレ
ームメモリ３２８の半分に保存される。
ームの画像データＤ２及びＮ２がそれぞれ加算器３１０
及び３１２に供給される。加算器３１０は、供給された
画像データＤ２及びフレームメモリ３１４から読みだし
た画像データＤ１から加算データＤ１＋Ｄ２を求め、２
N−除算器３２２は平均データ＜Ｄ１＋Ｄ２＞を比率器
３２６に送る。同時に、加算器３１２は、供給された画
像データＮ２及びフレームメモリ３１６から読み出した
画像データＮ１から加算データＮ１＋Ｎ２を求め、２N
−除算器は平均データ＜Ｎ１＋Ｎ２＞を比率器３２６に
送る。比率器３２６は次いで、個々のデータワードの比
率、すなわち <N1+N2>/<D1+D2> を演算する。これらの
比率は、走査されるサンプル１６内のカルシウムイオン
の濃度の指標である。比率データは二股に分かれたフレ
ームメモリ３２８の半分に保存される。
【００４２】フェーズ２においてもまた、平均データワ
ード＜Ｄ１＋Ｄ２＞及び＜Ｎ１＋Ｎ２＞が後の記録（次
の２つのフェーズ中）のためデータ記録システム３１２
に保存される。特に、平均データワード＜Ｄ１＋Ｄ２＞
はフレームメモリ３１４に保存され、一方、平均データ
ワード＜Ｎ１＋Ｎ２＞は二股に分かれたフレームメモリ
３２８の半分に保存される。いずれの場合にも、各デー
タワードは、以前にその意図するメモリ位置に保存され
たワードが読み出された直後にメモリに入れられる。
ード＜Ｄ１＋Ｄ２＞及び＜Ｎ１＋Ｎ２＞が後の記録（次
の２つのフェーズ中）のためデータ記録システム３１２
に保存される。特に、平均データワード＜Ｄ１＋Ｄ２＞
はフレームメモリ３１４に保存され、一方、平均データ
ワード＜Ｎ１＋Ｎ２＞は二股に分かれたフレームメモリ
３２８の半分に保存される。いずれの場合にも、各デー
タワードは、以前にその意図するメモリ位置に保存され
たワードが読み出された直後にメモリに入れられる。
【００４３】フレームメモリ３１４はこのようにして２
つの別々の機能を果たす。第１の機能は第１波長に関す
る入力された作動中のデータワードの累計の保存であ
り、第２の機能は第１波長に関する平均データワードの
保存である。後者の機能は、作動中のデータワードの累
計が必要でないとき、各サイクルにおいて特定のフレー
ム時間中に作動する。
つの別々の機能を果たす。第１の機能は第１波長に関す
る入力された作動中のデータワードの累計の保存であ
り、第２の機能は第１波長に関する平均データワードの
保存である。後者の機能は、作動中のデータワードの累
計が必要でないとき、各サイクルにおいて特定のフレー
ム時間中に作動する。
【００４４】図９に示すフェーズ３においては、現在フ
レームメモリ３２８に保存されている比率データ <N1+N
2>/<D1+D2> がＤ／Ａコンバータ３３０に供給され、次
いでカラービデオディスプレイ３１に与えられる。それ
により、走査されたサンプル１６の特別な疑似カラー画
像が与えられる。同時に、現在フレームメモリ３１４に
保存されている平均データ＜Ｄ１＋Ｄ２＞がスイッチ３
３２を介してＤ／Ａコンバータ３３４に供給され、次い
でデータ記録システム３２のレコーディングトラックに
書き込まれる。これと同じ期間中に、加算器３１０及び
３１２には次の画像データＤ３及びＮ３が供給される。
フェーズ１と同じ方法で、データＤ３はフレームメモリ
３１４に保存され、データＮ３はフレームメモリ３１６
に保存される。
レームメモリ３２８に保存されている比率データ <N1+N
2>/<D1+D2> がＤ／Ａコンバータ３３０に供給され、次
いでカラービデオディスプレイ３１に与えられる。それ
により、走査されたサンプル１６の特別な疑似カラー画
像が与えられる。同時に、現在フレームメモリ３１４に
保存されている平均データ＜Ｄ１＋Ｄ２＞がスイッチ３
３２を介してＤ／Ａコンバータ３３４に供給され、次い
でデータ記録システム３２のレコーディングトラックに
書き込まれる。これと同じ期間中に、加算器３１０及び
３１２には次の画像データＤ３及びＮ３が供給される。
フェーズ１と同じ方法で、データＤ３はフレームメモリ
３１４に保存され、データＮ３はフレームメモリ３１６
に保存される。
【００４５】図１０に示すフェーズ４においては、比率
データ <N1+N2>/<D1+D2> から求めた比率画像がディス
プレイユニット３１に表示され続け、その間に、加算器
３１０に供給された次の画像データＤ４が現在フレーム
メモリ３１４に保存されているデータＤ３に加算され
る。その結果としての合計が、フェーズ２と同じ方法で
２N−除算器３２２内で「２」で除される。このように
して得られた平均データ＜Ｄ３＋Ｄ４＞はフレームメモ
リ３１４に供給される。この平均データ＜Ｄ３＋Ｄ４＞
はまた、比率器３２６にも入力される。
データ <N1+N2>/<D1+D2> から求めた比率画像がディス
プレイユニット３１に表示され続け、その間に、加算器
３１０に供給された次の画像データＤ４が現在フレーム
メモリ３１４に保存されているデータＤ３に加算され
る。その結果としての合計が、フェーズ２と同じ方法で
２N−除算器３２２内で「２」で除される。このように
して得られた平均データ＜Ｄ３＋Ｄ４＞はフレームメモ
リ３１４に供給される。この平均データ＜Ｄ３＋Ｄ４＞
はまた、比率器３２６にも入力される。
【００４６】同様に、加算器３１２に供給された画像デ
ータＮ４は、現在フレームメモリ３１６に保存されてい
る画像データＮ３に加算され、２N−除算器３２４内で
「２」で除される。このようにして得られた平均データ
＜Ｎ３＋Ｎ４＞は比率器３２６に入力される。比率器３
２６は次いで、個々のデータワードの比率、すなわち<N
3+N4>/<D3+D4>を演算する。これらの比率は、走査され
るサンプル１６内のカルシウムイオンの濃度の指標であ
る。この比率データはフレームメモリ３２８に保存され
る。
ータＮ４は、現在フレームメモリ３１６に保存されてい
る画像データＮ３に加算され、２N−除算器３２４内で
「２」で除される。このようにして得られた平均データ
＜Ｎ３＋Ｎ４＞は比率器３２６に入力される。比率器３
２６は次いで、個々のデータワードの比率、すなわち<N
3+N4>/<D3+D4>を演算する。これらの比率は、走査され
るサンプル１６内のカルシウムイオンの濃度の指標であ
る。この比率データはフレームメモリ３２８に保存され
る。
【００４７】フェーズ４においても、平均データ＜Ｎ１
＋Ｎ２＞はフレームメモリ３２８からスイッチ３３２を
介してＤ／Ａコンバータ３３４に供給され、次いでデー
タ記録システム３２の記録トラックに書き込まれる。平
均データ＜Ｎ１＋Ｎ２＞が読み出されているとき、平均
データ＜Ｎ３＋Ｎ４＞がメモリ３２８に書き込まれる。
＋Ｎ２＞はフレームメモリ３２８からスイッチ３３２を
介してＤ／Ａコンバータ３３４に供給され、次いでデー
タ記録システム３２の記録トラックに書き込まれる。平
均データ＜Ｎ１＋Ｎ２＞が読み出されているとき、平均
データ＜Ｎ３＋Ｎ４＞がメモリ３２８に書き込まれる。
【００４８】上記のフェーズ３及びフェーズ４と同様な
演算の繰り返しにより、第１及び第２の蛍光波長の比率
画像がリアルタイムでビデオディスプレイ３１に表示さ
れる。更に、第１蛍光波長に基づく平均データ及び第２
蛍光波長に基づく平均データがデータ記録システム３２
の単一の記録トラックに交互に記録される。上記実施例
においては、平均された分母（即ち＜Ｄ＋Ｄ２＞）が平
均された分子（即ち＜Ｎ１＋Ｎ２＞）の前に保存された
が、この順序は任意であって、比率器３２６を構成する
ルックアップテーブルを再プログラムすることにより容
易に反転できる。
演算の繰り返しにより、第１及び第２の蛍光波長の比率
画像がリアルタイムでビデオディスプレイ３１に表示さ
れる。更に、第１蛍光波長に基づく平均データ及び第２
蛍光波長に基づく平均データがデータ記録システム３２
の単一の記録トラックに交互に記録される。上記実施例
においては、平均された分母（即ち＜Ｄ＋Ｄ２＞）が平
均された分子（即ち＜Ｎ１＋Ｎ２＞）の前に保存された
が、この順序は任意であって、比率器３２６を構成する
ルックアップテーブルを再プログラムすることにより容
易に反転できる。
【００４９】この発明によるコンフォーカル顕微鏡が、
ディスプレイ３１上に現在の画像データ比率の連続的な
表示を与えるように構成されていることが理解されるで
あろう。表示されたフレームは、画像データ比率を新し
い各フレームが利用可能になり次第、繰り返し更新され
る。この顕微鏡はサンプル１６を連続的に走査し、その
結果発生する全ての走査データが保存されることも理解
されるであろう。このデータは、画像データ比率の連続
ディスプレイ及びビデオディスクレコーダ３２への永久
保存用平均データの計算の両方に用いられる。この特徴
により、サンプルの動態が全体的に把握される。
ディスプレイ３１上に現在の画像データ比率の連続的な
表示を与えるように構成されていることが理解されるで
あろう。表示されたフレームは、画像データ比率を新し
い各フレームが利用可能になり次第、繰り返し更新され
る。この顕微鏡はサンプル１６を連続的に走査し、その
結果発生する全ての走査データが保存されることも理解
されるであろう。このデータは、画像データ比率の連続
ディスプレイ及びビデオディスクレコーダ３２への永久
保存用平均データの計算の両方に用いられる。この特徴
により、サンプルの動態が全体的に把握される。
【００５０】上記の実施例においては、２つの連続する
フレームに関する平均画像データが記録トラックに記録
される場合を述べた。代替の実施例として、連続する所
定数、例えば４フレーム、８フレーム、または１６フレ
ームの平均データを記録し、各場合に第１の蛍光波長の
平均データが第２の蛍光波長の平均データと交互に入れ
替わるようにすることも可能である。
フレームに関する平均画像データが記録トラックに記録
される場合を述べた。代替の実施例として、連続する所
定数、例えば４フレーム、８フレーム、または１６フレ
ームの平均データを記録し、各場合に第１の蛍光波長の
平均データが第２の蛍光波長の平均データと交互に入れ
替わるようにすることも可能である。
【００５１】４個以上のフレームを平均するべく、Ｎと
して２以上の整数を選んだ場合、プロセッサ３０の演算
は２つの点で上記と異なる。第１に、いくつかの時間フ
レームの間、データは「２N」で除されることなく加算
される。第２に、他のフレームにおいては、データは記
録されない。
して２以上の整数を選んだ場合、プロセッサ３０の演算
は２つの点で上記と異なる。第１に、いくつかの時間フ
レームの間、データは「２N」で除されることなく加算
される。第２に、他のフレームにおいては、データは記
録されない。
【００５２】更に特記すれば、整数Ｎとして２以上の値
が選ばれたときは、各データ収集サイクルの第１フレー
ムの間、演算は図７及び図９と同じである。２番目から
（２N−１）番目までのフレームの間、フレームメモ
リ３１４及び３１６に含まれる累計はそれぞれ加算器３
１０及び３１２にフィードバックされ、入力される新し
いデータとともに加算され、この間、スイッチ３１８及
び３２０は２N−除算器３２２及び３２４をバイパスす
るようにセットされるであろう。最後すなわち２N番目
のフレームの間中、スイッチ３１８と３２０はリセット
されて最終合計を２N−除算器３２２及び３２４を通過
させるであろう。フレームメモリ３１４からの記録され
るべき第１の波長における平均された画像は、平均が計
算された後の第１の完全なフレームの間中、常にデータ
レコーダ３２に送られ、これが通常は後続の収集サイク
ルの第１フレームとなる。フレームメモリ３２８の下半
分からの記録されるべき第２の波長における平均された
画像は、後続の完全なフレームの間中、常にデータレコ
ーダ３２に送られ、これが通常は後続の収集サイクルの
第２フレームとなる。後続の収集サイクルの残り（２N
−２）フレームの間中、データはレコーダには記録され
ない。
が選ばれたときは、各データ収集サイクルの第１フレー
ムの間、演算は図７及び図９と同じである。２番目から
（２N−１）番目までのフレームの間、フレームメモ
リ３１４及び３１６に含まれる累計はそれぞれ加算器３
１０及び３１２にフィードバックされ、入力される新し
いデータとともに加算され、この間、スイッチ３１８及
び３２０は２N−除算器３２２及び３２４をバイパスす
るようにセットされるであろう。最後すなわち２N番目
のフレームの間中、スイッチ３１８と３２０はリセット
されて最終合計を２N−除算器３２２及び３２４を通過
させるであろう。フレームメモリ３１４からの記録され
るべき第１の波長における平均された画像は、平均が計
算された後の第１の完全なフレームの間中、常にデータ
レコーダ３２に送られ、これが通常は後続の収集サイク
ルの第１フレームとなる。フレームメモリ３２８の下半
分からの記録されるべき第２の波長における平均された
画像は、後続の完全なフレームの間中、常にデータレコ
ーダ３２に送られ、これが通常は後続の収集サイクルの
第２フレームとなる。後続の収集サイクルの残り（２N
−２）フレームの間中、データはレコーダには記録され
ない。
【００５３】この発明の代替の実施例においては、毎秒
３０ペアの比率が記録されるが、このときにも、データ
のフレームでなく、データのフィールドを記録すること
により、単一の光ディスクレコーダを用いる。代替フィ
ールドの垂直飛び越し走査は無視される。従って、＜Ｎ
１＋Ｎ２＞及び＜Ｄ１＋Ｄ２＞はそれぞれ合算平均され
た２つのビデオフィールドに関連する。それぞれはシン
グルフレームのフィールドとしてレコーダに記録され、
それぞれはノーマルフレームの半分の数のラインしか含
んでいない。このことは垂直解像度は犠牲にするが、そ
れでもなお、局部的空間平均と同等であって、ＳＮ比を
２の平方根倍改善する。
３０ペアの比率が記録されるが、このときにも、データ
のフレームでなく、データのフィールドを記録すること
により、単一の光ディスクレコーダを用いる。代替フィ
ールドの垂直飛び越し走査は無視される。従って、＜Ｎ
１＋Ｎ２＞及び＜Ｄ１＋Ｄ２＞はそれぞれ合算平均され
た２つのビデオフィールドに関連する。それぞれはシン
グルフレームのフィールドとしてレコーダに記録され、
それぞれはノーマルフレームの半分の数のラインしか含
んでいない。このことは垂直解像度は犠牲にするが、そ
れでもなお、局部的空間平均と同等であって、ＳＮ比を
２の平方根倍改善する。
【００５４】他の実施例においては、比率器３２６は、
第１の蛍光波長に関する平均データ又は第２の蛍光波長
に関する平均データを通過させるような構造とすること
ができる。このようにして、第１又は第２の波長におけ
るサンプルの画像をビデオディスプレイ３１に表示する
ことができる。
第１の蛍光波長に関する平均データ又は第２の蛍光波長
に関する平均データを通過させるような構造とすること
ができる。このようにして、第１又は第２の波長におけ
るサンプルの画像をビデオディスプレイ３１に表示する
ことができる。
【００５５】この発明は好ましい実施例に関してのみ詳
細を説明したが、当業者には、この発明からかけ離れる
ことなく様々な変形が行われ得ることが理解できるであ
ろう。従って、この発明は特許請求の範囲によってのみ
定義される。
細を説明したが、当業者には、この発明からかけ離れる
ことなく様々な変形が行われ得ることが理解できるであ
ろう。従って、この発明は特許請求の範囲によってのみ
定義される。
【図１】 本発明にかかる走査型コンフォーカル顕微鏡
の全体的概略図である。
の全体的概略図である。
【図２】 図１に示したコンフォーカル顕微鏡を用いて
走査されるサンプルの局所走査領域を示す図である。
走査されるサンプルの局所走査領域を示す図である。
【図３】 図１に示したコンフォーカル顕微鏡に設けら
れているロンキ回折格子の斜視図である。
れているロンキ回折格子の斜視図である。
【図４】 図１に示したコンフォーカル顕微鏡のプロセ
ッサ部の概略ブロックダイヤグラムである。
ッサ部の概略ブロックダイヤグラムである。
【図５】 ビデオデータを蓄積するラインメモリの配置
の概略ブロックダイヤグラムである。
の概略ブロックダイヤグラムである。
【図６】 図４のデータプロセッサによって平均されか
つ記録される画像データの配列を示す概略タイムチャー
トである。
つ記録される画像データの配列を示す概略タイムチャー
トである。
【図７】 図４のデータプロセッサの簡略化型であっ
て、プロセッサの第１フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
て、プロセッサの第１フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
【図８】 図４のデータプロセッサの簡略化型であっ
て、プロセッサの第２フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
て、プロセッサの第２フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
【図９】 図４のデータプロセッサの簡略化型であっ
て、プロセッサの第３フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
て、プロセッサの第３フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
【図１０】 図４のデータプロセッサの簡略化型であっ
て、プロセッサの第４フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
て、プロセッサの第４フェーズ計算の際たどられる信号
路を示す。
ＬＢ…レーザビーム、ＲＢ…参照ビーム、ＦＬ…蛍光ビ
ーム、ＳＣ…クロック信号、１…レーザ光源、４…ビー
ムスプリッタ、８，２０…クロイックミラー、９…水平
走査ミラー、１０…垂直走査ミラー、１１，１４…凹面
ミラー、１３…凸面ミラー、１５…対物レンズ、１６…
サンプル、１７…反射ミラー、１８…集光レンズシステ
ム、２２，２６…フォトマルチプライヤチューブ、２
３，２７…Ａ／Ｄ変換回路、３０…データプロセッサ、
３１…ディスプレイ、３２…データ記録システム、４
１，４３…ミラー、４４…ロンキ回折格子、４５…集光
レンズ、４６…フォトマルチプライヤ、４７…タイミン
グ回路、５０…コントロールシステム、３０２，３０４
…ラインメモリ、３１０，３１２…加算器、３１４，３
１６，３２８…フレームメモリ、３１８，３２０，３３
２…スイッチ、３２２，３２４…２N−除算器、３２６
…比率器、３３０，３３４…Ｄ／Ａ変換器。
ーム、ＳＣ…クロック信号、１…レーザ光源、４…ビー
ムスプリッタ、８，２０…クロイックミラー、９…水平
走査ミラー、１０…垂直走査ミラー、１１，１４…凹面
ミラー、１３…凸面ミラー、１５…対物レンズ、１６…
サンプル、１７…反射ミラー、１８…集光レンズシステ
ム、２２，２６…フォトマルチプライヤチューブ、２
３，２７…Ａ／Ｄ変換回路、３０…データプロセッサ、
３１…ディスプレイ、３２…データ記録システム、４
１，４３…ミラー、４４…ロンキ回折格子、４５…集光
レンズ、４６…フォトマルチプライヤ、４７…タイミン
グ回路、５０…コントロールシステム、３０２，３０４
…ラインメモリ、３１０，３１２…加算器、３１４，３
１６，３２８…フレームメモリ、３１８，３２０，３３
２…スイッチ、３２２，３２４…２N−除算器、３２６
…比率器、３３０，３３４…Ｄ／Ａ変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジャー ワイ． サイエン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92037 ラホラ ノッティンガムプレイス 8535
Claims (20)
- 【請求項１】 所定の蛍光インディケータによってドー
プされたサンプルを走査するコンフォーカル顕微鏡にお
いて、 サンプルをレーザビームで２次元的に繰り返し走査して
同サンプルに第１及び第２の所定波長の蛍光を発生させ
るスキャナと、 前記第１及び第２波長でサンプルにより放出された光を
検出しかつ前記サンプルの一連の関連した対の同時的な
前記第１及び第２波長に関する２次元画像を表す連続し
た画像データフレームを発生する第１及び第２検出器
と、 前記各第１及び第２波長のための個別フレームの画像デ
ータをそれぞれ一時的に蓄積する第１及び第２フレーム
メモリと、 永久的なデータ蓄積装置と、 前記第１及び第２検出器によって発生されたデータから
引き出した画像データを前記永久的なデータ蓄積装置へ
交互に転送する転送手段と、 前記各第１及び第２波長のための画像データの比率を繰
り返し計算するとともに前記各第１及び第２波長のため
の画像データの比率を一時的に蓄積して一連の画像デー
タ比率を発生する比率手段と、 前記比率手段によって発生された一連の画像データ比率
を受けるとともにビデオディスプレイに適合させる信号
を供給して、走査レーザビームの強度や蛍光インディケ
ータの局部的集中における変化に実質的に影響を受けな
い繰り返し更新される走査されたサンプルの表示を提供
するビデオ手段とを備えた走査型コンフォーカル顕微
鏡。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載のコンフォーカル顕
微鏡は、さらに各第１及び第２波長を表す選択された数
の連続したフレームの画像データを平均化して前記比率
手段に送るための一連の関連した対の平均画像データを
発生する第１及び第２平均手段を含み、 前記比率手段は前記第１及び第２平均手段から受け取っ
た平均画像データの比率を繰り返し計算するとともに蓄
積し、かつ前記ビデオディスプレイは平均画像データの
一連の比率の繰り返し更新された表示を提供するように
したコンフォーカル顕微鏡。 - 【請求項３】 前記請求項２に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記ビデオディスプレイは、平均画像データの次の連続
的な比率が受け入れられるまで、比率手段に現在蓄積さ
れている平均画像データの比率の連続的な表示を提供す
るコンフォーカル顕微鏡。 - 【請求項４】 前記請求項３に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記スキャナはサンプルをレーザビームで連続的に走査
し、 前記第１及び第２検出器はサンプルによって連続的に放
出される光を検出するとともに一連のフレームの画像デ
ータを連続的に発生し、 前記転送手段によって前記永久的な蓄積装置に転送され
た複数フレームの画像データは前記第１及び第２検出器
によって発生された全てのデータを反映しているコンフ
ォーカル顕微鏡。 - 【請求項５】 前記請求項４に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記転送手段は、前記第１及び第２検出器が複数フレー
ムの画像データを発生するフレームレートと同じフレー
ムレートにて複数フレームの画像データを前記永久的な
データ蓄積装置に転送するように適応されているコンフ
ォーカル顕微鏡。 - 【請求項６】 前記請求項２に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、それぞれ前記第１及び第２平均手段が、 以前の画像データフレームの合計に現在の画像データフ
レームを加算して現在の画像データフレームの合計を発
生する加算器と、 関連する第１又は第２フレームメモリへの蓄積のために
現在の画像データフレームの合計を転送する手段と、 関連するフレームメモリに現在蓄積されている画像デー
タフレームを加算器に選択的に供給する手段と、 平均化されている各一連の画像フレームにおける最後の
フレームの期間中に動作して、前記加算器によって発生
された現在の画像データフレームの合計を予め決めた整
数により除算して前記比率手段に転送するための前記平
均画像データを発生する手段とを備えているコンフォー
カル顕微鏡。 - 【請求項７】 前記請求項２に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記比率手段は単一の二股に別れたフレームメモリを有
し、 前記転送手段は前記第１及び第２波長のための複数の平
均画像データフレームを交互に前記永久的な蓄積装置に
転送し、 前記第１波長のための連続的な平均画像データフレーム
はそれぞれ１フレームの期間中に前記第１フレームメモ
リ内に蓄積され、かつ前記第２波長のための連続的な平
均画像データフレームはそれぞれ２フレームの期間中に
前記比率手段の二股に別れたフレームメモリの半分に蓄
積されるようにしたコンフォーカル顕微鏡。 - 【請求項８】 前記請求項７に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記第１及び第２フレームメモリと前記比率手段のフレ
ームメモリは予め決めた同一サイズであり、 前記第１及び第２フレームメモリはそれぞれ画像データ
の単一のフレームだけを蓄積し、かつ以前に蓄積されて
いたデータが読み出された直後に蓄積のためのデータを
受け入れるようにしたコンフォーカル顕微鏡。 - 【請求項９】 前記請求項１に記載のコンフォーカル顕
微鏡において、 前記スキャナはラスタ走査パターンでサンプルを走査
し、 前記第１及び第２検出器は前記第１及び第２波長のため
のビデオ信号を表すデータを発生するようにしたコンフ
ォーカル顕微鏡。 - 【請求項１０】 所定の蛍光インディケータによってド
ープされたサンプルを走査して同サンプルのビデオ表示
を提供する方法において、 サンプルをレーザビームで２次元的に繰り返し走査して
同サンプルに第１及び第２の所定波長の蛍光を発生させ
るステップと、 前記第１及び第２波長でサンプルにより放出された光を
検出しかつ前記サンプルの一連の関連した対の同時的な
前記第１及び第２波長に関する２次元画像を表す連続し
た画像データフレームを発生するステップと、 前記各第１及び第２波長のための個別フレームの画像デ
ータをそれぞれ一時的に第１及び第２フレームメモリに
蓄積するステップと、 前記検出のステップにて発生された前記第１及び第２波
長のためのデータから引き出した画像データを永久的な
データ蓄積装置へ交互に転送するステップと、 前記各第１及び第２波長のための画像データの比率を繰
り返し計算するとともに一時的に蓄積して一連の画像デ
ータ比率を発生するステップと、 前記繰り返し計算のステップにて発生された一連の画像
データ比率を受けるとともにビデオディスプレイに適合
させるビデオ信号を供給して、走査レーザビームの強度
や蛍光インディケータの局部的集中における変化に実質
的に影響を受けない繰り返し更新される走査されたサン
プルの表示を提供するステップとを備えたサンプルのビ
デオ表示を提供する方法。 - 【請求項１１】 前記請求項１０に記載の方法は、さら
にそれぞれ前記各第１及び第２波長を表す選択された数
の連続したフレームの画像データを平均化して前記繰り
返し計算するステップにて使用するための一連の関連し
た対の平均画像データを発生するステップを含み、 前記繰り返し計算するステップは前記平均化するステッ
プにて提供された平均画像データの比率を繰り返し計算
するとともに蓄積し、かつ前記画像データを受けるステ
ップは平均画像データの一連の比率の繰り返し更新され
た表示を提供するようにしたサンプルのビデオ表示を提
供する方法。 - 【請求項１２】 前記請求項１１に記載の方法におい
て、 前記画像データを受けるステップは、平均画像データの
次の連続的な比率が受け入れられるまで、前記繰り返し
計算するステップにて現在蓄積されている平均画像デー
タの比率の連続的な表示を提供するようにしたサンプル
のビデオ表示を提供する方法。 - 【請求項１３】 前記請求項１２に記載の方法におい
て、 前記繰り返し走査するステップは連続的に実行され、 前記検出するステップは前記一連のフレームの画像デー
タが連続的になるように実行され、 前記転送するステップにて前記永久的な蓄積装置に転送
された複数フレームの画像データは前記検出するステッ
プにて発生された全てのデータを反映しているようにし
たサンプルのビデオ表示を提供する方法。 - 【請求項１４】 前記請求項１３に記載の方法におい
て、 前記転送するステップは、前記検出するステップが複数
フレームの画像データを発生するフレームレートと同じ
フレームレートにて複数フレームの画像データを前記永
久的なデータ蓄積装置に転送するステップを有するサン
プルのビデオ表示を提供する方法。 - 【請求項１５】 前記請求項１１に記載の方法におい
て、前記平均化する方法は、 以前の画像データフレームの合計に現在の画像データフ
レームを加算して現在の画像データフレームの合計を発
生するステップと、 関連する第１又は第２フレームメモリへの蓄積のために
現在の画像データフレームの合計を転送するステップ
と、 関連するフレームメモリに現在蓄積されている画像デー
タフレームを加算器に選択的に供給するステップと、 平均化されている各一連の画像フレームにおける最後の
フレームの期間中に、前記加算するステップにて発生さ
れた現在の画像データフレームの合計を予め決めた整数
により除算して前記繰り返し計算するステップにて使用
するための前記平均画像データを発生するステップとを
備えているサンプルのビデオ表示を提供する方法。 - 【請求項１６】 前記請求項１１に記載の方法におい
て、 前記繰り返し計算するステップは単一の二股に別れたフ
レームメモリを利用し、 前記転送するステップは前記第１及び第２波長のための
複数の平均画像データフレームを交互に前記永久的な蓄
積装置に転送し、 前記第１波長のための連続的な平均画像データフレーム
はそれぞれ１フレームの期間中に前記第１フレームメモ
リ内に蓄積され、かつ前記第２波長のための連続的な平
均画像データフレームはそれぞれ２フレームの期間中に
前記繰り返し計算するステップにて使われる二股に別れ
たフレームメモリの半分に蓄積されるようにしたサンプ
ルのビデオ表示を提供する方法。 - 【請求項１７】 前記請求項１６に記載の方法におい
て、 前記一次的に記憶するステップにて使われる第１及び第
２フレームメモリと前記繰り返し計算するステップにて
使われるフレームメモリは予め決めた同一サイズであ
り、かつ前記繰り返し蓄積するステップは以前に蓄積さ
れていたデータが読み出された直後に前記第１及び第２
フレームメモリへの蓄積のためのデータを受け入れるス
テップを有するようにしたサンプルのビデオ表示を提供
する方法。 - 【請求項１８】 前記請求項１０に記載の方法におい
て、 前記繰り返し走査するステップはラスタ走査パターンで
サンプルを走査するステップを有し、 前記検出するステップは前記第１及び第２波長のそれぞ
れのためのビデオ信号を表すデータを発生するステップ
を有するようにしたサンプルのビデオ表示を提供する方
法。 - 【請求項１９】 所定の蛍光インディケータによってド
ープされたサンプルを走査するコンフォーカル顕微鏡に
おいて、 サンプルをレーザビームでラスタ走査パターンに従って
繰り返し走査して同サンプルに第１及び第２の所定波長
の蛍光を発生させるスキャナと、 前記第１及び第２の波長でサンプルにより放出された光
を検出しかつ前記サンプルの一連の関連した対の同時的
な前記第１及び第２の波長に関する２次元画像を表す連
続したフレームの画像データからなるビデオ信号を発生
する第１及び第２光検出器と、 前記各第１及び第２波長のために個別フレームの画像デ
ータをそれぞれ一時的に蓄積する第１及び第２フレーム
メモリと、 前記各第１及び第２波長を表す選択された数の連続した
フレームの画像データを平均化して一連の関連した対の
平均画像データを発生するものであって、それぞれが、
以前の画像データフレームの合計に現在の画像データフ
レームを加算して現在の画像データフレームの合計を発
生する加算器、関連する第１又は第２フレームメモリへ
の蓄積のために現在の画像データフレームの合計を転送
する手段、関連するフレームメモリに現在蓄積されてい
る画像データフレームを加算器に選択的に供給する手
段、及び平均化されている各一連の画像フレームにおけ
る最後のフレームの期間中に動作し前記加算器によって
発生された現在の画像データフレームの合計を予め決め
た整数により除算して前記前記平均画像データを発生す
る手段からなる第１及び第２平均手段と、 永久的なデータ蓄積装置と、 前記平均画像データを前記第１及び第２平均手段から前
記永久的なデータ蓄積装置へ交互に転送する転送手段
と、 前記第１及び第２平均手段から受けた平均画像データの
比率を繰り返し計算するとともに一時的に第３のフレー
ムメモリに蓄積して一連の画像データ比率を発生する比
率手段と、 前記比率手段によって発生された一連の画像データ比率
を受けるとともにビデオディスプレイに適合させるため
の信号を供給して、走査レーザビームの強度や蛍光イン
ディケータの局部的集中における変化に実質的に影響を
受けない連続的かつ繰り返し更新される走査されたサン
プルの表示を提供するビデオ手段とを備えたコンフォー
カル顕微鏡。 - 【請求項２０】 前記請求項１９に記載のコンフォーカ
ル顕微鏡において、前記スキャナは、 レーザビームを供給するためのレーザと、 顕微鏡の対物レンズと、 走査されるべきサンプルに隣接して顕微鏡の対物レンズ
を位置させる手段と、前記サンプルをレーザビームでラ
スタ走査パターンに従ってを繰り返し走査する手段とを
有し、さらに前記ビデオ手段によって提供される信号を
表示するビデオディスプレイを備えたコンフォーカル顕
微鏡。
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