JPH11242163A - ２次元走査駆動制御回路 - Google Patents
２次元走査駆動制御回路Info
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- JPH11242163A JPH11242163A JP4343698A JP4343698A JPH11242163A JP H11242163 A JPH11242163 A JP H11242163A JP 4343698 A JP4343698 A JP 4343698A JP 4343698 A JP4343698 A JP 4343698A JP H11242163 A JPH11242163 A JP H11242163A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、高い周波数領域までも安定した駆動
振幅を得ることができる２次元走査駆動制御回路を提供
する。 【解決手段】位置サーボ系を用いてガルバノミラー１４
１のポジションセンサ１４７からの位置信号電圧ＶＰＯ
Ｓの振幅を入力駆動信号ＶＩＮの振幅に追従して等しく
なるように制御している状態から、入力駆動信号ＶＩＮ
の周波数が所定周波数を越えると、入力信号振幅検出回
路３２により入力駆動信号ＶＩＮの振幅を検出するとと
もに、位置信号振幅検出回路３４によりガルバノミラー
１４１のポジションセンサ１４７からの位置信号電圧Ｖ
ＰＯＳを検出し、これら検出値の差出力を差動増幅器３
３から発生するとともに、この差出力を可変ゲインアン
プ３１にゲイン制御信号として与え、位置サーボ系の入
力駆動信号ＶＩＮの振幅を補正する。
振幅を得ることができる２次元走査駆動制御回路を提供
する。 【解決手段】位置サーボ系を用いてガルバノミラー１４
１のポジションセンサ１４７からの位置信号電圧ＶＰＯ
Ｓの振幅を入力駆動信号ＶＩＮの振幅に追従して等しく
なるように制御している状態から、入力駆動信号ＶＩＮ
の周波数が所定周波数を越えると、入力信号振幅検出回
路３２により入力駆動信号ＶＩＮの振幅を検出するとと
もに、位置信号振幅検出回路３４によりガルバノミラー
１４１のポジションセンサ１４７からの位置信号電圧Ｖ
ＰＯＳを検出し、これら検出値の差出力を差動増幅器３
３から発生するとともに、この差出力を可変ゲインアン
プ３１にゲイン制御信号として与え、位置サーボ系の入
力駆動信号ＶＩＮの振幅を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型共焦点顕微
鏡に用いられる２次元走査駆動制御回路に関するもので
ある。
鏡に用いられる２次元走査駆動制御回路に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、点状光投射型（スポット光投射
型）の光学顕微鏡である走査型共焦点顕微鏡が実用化さ
れている。このような走査型共焦点顕微鏡は、図７に示
すように、点光源１からのレーザ光をハーフミラ２を透
過させた後、対物レンズ３を介して観察試料４に点状に
照射し、試料から発生した蛍光を再び対物レンズ３を介
してハーフミラー２で反射させ、図示しない光学系を介
して点状に結像し、これを対物レンズ３の焦点位置に設
けられ、かつ照明光あるいは被測定光の回折限界以下の
径を持つピンホール５を通過させることにより、焦点の
合っている面の輝度情報のみを光検出器６で検出するよ
うにしている。
型）の光学顕微鏡である走査型共焦点顕微鏡が実用化さ
れている。このような走査型共焦点顕微鏡は、図７に示
すように、点光源１からのレーザ光をハーフミラ２を透
過させた後、対物レンズ３を介して観察試料４に点状に
照射し、試料から発生した蛍光を再び対物レンズ３を介
してハーフミラー２で反射させ、図示しない光学系を介
して点状に結像し、これを対物レンズ３の焦点位置に設
けられ、かつ照明光あるいは被測定光の回折限界以下の
径を持つピンホール５を通過させることにより、焦点の
合っている面の輝度情報のみを光検出器６で検出するよ
うにしている。
【０００３】しかし、このままでは、点光源１からのレ
ーザ光が照射された点の輝度しか得られないので、試料
４に対し二次元平面内で点状光源をＸ軸およびＹ軸方向
に機械的にスキャン走査させるガルバノミラーを有する
２次元走査機構を設け、ガルバノミラーによるスキャン
走査により試料４表面の測定領域全体に亘って２次元走
査を行い、この時の光検出器６の検出信号である輝度情
報を画像表示することで、試料４表面の２次元画像を得
るようにしている。
ーザ光が照射された点の輝度しか得られないので、試料
４に対し二次元平面内で点状光源をＸ軸およびＹ軸方向
に機械的にスキャン走査させるガルバノミラーを有する
２次元走査機構を設け、ガルバノミラーによるスキャン
走査により試料４表面の測定領域全体に亘って２次元走
査を行い、この時の光検出器６の検出信号である輝度情
報を画像表示することで、試料４表面の２次元画像を得
るようにしている。
【０００４】従って、このような２次元走査機構のガル
バノミラーを駆動する駆動手段には、精度の高い動作が
要求されることから、例えば、ガルバノミラーへの駆動
信号の入力に対して微積分回路によるＰＩＤ制御を用
い、ガルバノミラーの位置信号をアナログ的にフィード
バックをかけて動作させるようにしている。
バノミラーを駆動する駆動手段には、精度の高い動作が
要求されることから、例えば、ガルバノミラーへの駆動
信号の入力に対して微積分回路によるＰＩＤ制御を用
い、ガルバノミラーの位置信号をアナログ的にフィード
バックをかけて動作させるようにしている。
【０００５】特開平６−６５３７号公報は、このような
考えを採用した２次元走査駆動制御回路の一例を示すも
ので、ＰＩＤ演算回路を含むフィードバックループを構
成し、ガルバノミラーの駆動信号と位置信号の偏差を一
定量に収束させるようにすることでガルバノミラーの位
置制御を行うようになっている。
考えを採用した２次元走査駆動制御回路の一例を示すも
ので、ＰＩＤ演算回路を含むフィードバックループを構
成し、ガルバノミラーの駆動信号と位置信号の偏差を一
定量に収束させるようにすることでガルバノミラーの位
置制御を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成したものによると、ＰＩＤ制御によりガルバノミラ
ーの位相特性も含んで制御しているので、ガルバノミラ
ーそのものの振幅特性が減衰してくる高い周波数領域で
は、振幅補正のためにむやみにゲインを上げると発振す
るおそれが生じる。このため、従来では、駆動回路の安
定度と精度の兼ね合いからゲイン調整などが行われるの
で、高い周波数まで、一定の駆動振幅（ゲイン）を保持
させるのは難しいという問題があった。
構成したものによると、ＰＩＤ制御によりガルバノミラ
ーの位相特性も含んで制御しているので、ガルバノミラ
ーそのものの振幅特性が減衰してくる高い周波数領域で
は、振幅補正のためにむやみにゲインを上げると発振す
るおそれが生じる。このため、従来では、駆動回路の安
定度と精度の兼ね合いからゲイン調整などが行われるの
で、高い周波数まで、一定の駆動振幅（ゲイン）を保持
させるのは難しいという問題があった。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、高い周波数領域でも安定した駆動振幅を得ることが
できる２次元走査駆動制御回路を提供することを目的と
する。
で、高い周波数領域でも安定した駆動振幅を得ることが
できる２次元走査駆動制御回路を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
試料に対しガルバノミラーを有する２次元走査手段によ
り点光源を２次元走査しながら照射し、試料からの光を
検出することにより画像情報を得るようにした走査型光
学顕微鏡の２次元走査駆動制御回路において、前記ガル
バノミラーの位置信号の振幅を入力駆動信号の振幅に追
従させるように制御する位置サーボ系と、所定周波数を
越えた周波数領域で前記ガルバノミラーの位置信号の振
幅情報に基づいて前記位置サーボ系の前記入力駆動信号
の振幅を補正する振幅補正手段とにより構成している。
試料に対しガルバノミラーを有する２次元走査手段によ
り点光源を２次元走査しながら照射し、試料からの光を
検出することにより画像情報を得るようにした走査型光
学顕微鏡の２次元走査駆動制御回路において、前記ガル
バノミラーの位置信号の振幅を入力駆動信号の振幅に追
従させるように制御する位置サーボ系と、所定周波数を
越えた周波数領域で前記ガルバノミラーの位置信号の振
幅情報に基づいて前記位置サーボ系の前記入力駆動信号
の振幅を補正する振幅補正手段とにより構成している。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、振幅補正手段は、前記所定周波数を越えた周波数
領域で前記ガルバノミラーの位置信号の振幅を検出する
位置信号振幅検出手段、前記所定周波数を越えた周波数
領域で前記入力駆動信号の振幅を検出する入力信号振幅
検出手段、これら位置信号振幅検出手段および入力信号
振幅検出手段のそれぞれの検出出力の差出力を発生する
差出力発生手段を有し、この差出力発生手段の差出力に
応じて前記位置サーボ系の入力駆動信号の振幅を補正す
るようにしている。
いて、振幅補正手段は、前記所定周波数を越えた周波数
領域で前記ガルバノミラーの位置信号の振幅を検出する
位置信号振幅検出手段、前記所定周波数を越えた周波数
領域で前記入力駆動信号の振幅を検出する入力信号振幅
検出手段、これら位置信号振幅検出手段および入力信号
振幅検出手段のそれぞれの検出出力の差出力を発生する
差出力発生手段を有し、この差出力発生手段の差出力に
応じて前記位置サーボ系の入力駆動信号の振幅を補正す
るようにしている。
【００１０】この結果、請求項１記載の発明によれば、
位置サーボ制御のみの場合と比べ、高い周波数領域まで
も自動的に低周波数域と同じミラー振れ角を保持するこ
とができるとともに、安定した駆動振幅を得られる。
位置サーボ制御のみの場合と比べ、高い周波数領域まで
も自動的に低周波数域と同じミラー振れ角を保持するこ
とができるとともに、安定した駆動振幅を得られる。
【００１１】請求項２記載の発明によれば、所定周波数
を越えた周波数領域でのみ位置信号振幅検出手段および
入力信号振幅検出手段が動作するようになるので、位置
サーボ系全体で効率のよいサーボ動作を期待できる。
を越えた周波数領域でのみ位置信号振幅検出手段および
入力信号振幅検出手段が動作するようになるので、位置
サーボ系全体で効率のよいサーボ動作を期待できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従い説明する。図１は、本発明が適用される走査型
共焦点顕微鏡の概略構成を示している。この場合、レー
ザ発振器（レーザ光源）１１からの照明光をミラー１２
で反射させ、ハーフミラ１３を透過させた後、Ｘ方向走
査用ガルバノミラーとＹ方向走査用ガルバノミラーを有
する２次元走査機構１４に入射させ、２次元走査駆動制
御回路１５の制御の下で２次元走査するように偏向さ
せ、さらに２次元走査機構１４を出射した照明光を対物
レンズ１６に入射させ、ステージ１７上の試料１８面を
２次元走査させるようにしている。この場合、対物レン
ズ１６は、倍率の異なる複数のものがレボルバ１９に保
持されていて、これら複数の対物レンズ１６のうち、所
望の倍率を持つものをレボルバ１９の切換で顕微鏡の観
察光路中に位置設定することで、この位置設定された対
物レンズ１６を介して２次元走査機構１４からの照明光
が試料１８面を２次元走査されるようになっている。
面に従い説明する。図１は、本発明が適用される走査型
共焦点顕微鏡の概略構成を示している。この場合、レー
ザ発振器（レーザ光源）１１からの照明光をミラー１２
で反射させ、ハーフミラ１３を透過させた後、Ｘ方向走
査用ガルバノミラーとＹ方向走査用ガルバノミラーを有
する２次元走査機構１４に入射させ、２次元走査駆動制
御回路１５の制御の下で２次元走査するように偏向さ
せ、さらに２次元走査機構１４を出射した照明光を対物
レンズ１６に入射させ、ステージ１７上の試料１８面を
２次元走査させるようにしている。この場合、対物レン
ズ１６は、倍率の異なる複数のものがレボルバ１９に保
持されていて、これら複数の対物レンズ１６のうち、所
望の倍率を持つものをレボルバ１９の切換で顕微鏡の観
察光路中に位置設定することで、この位置設定された対
物レンズ１６を介して２次元走査機構１４からの照明光
が試料１８面を２次元走査されるようになっている。
【００１３】そして、試料１８からの蛍光（または反射
光）を照明光と同じ光路をたどって２次元走査機構１４
を介してハーフミラー１３に戻し、このハーフミラー１
３で反射させ、結像レンズ２０を介して点状に結像し、
これを対物レンズ１６の焦点位置と共役な位置に設けら
れたピンホール２１を通過させ、試料１８上の焦点の合
っている面の輝度情報を光検出器２２に入力し、電気信
号に光電変換するようにしている。
光）を照明光と同じ光路をたどって２次元走査機構１４
を介してハーフミラー１３に戻し、このハーフミラー１
３で反射させ、結像レンズ２０を介して点状に結像し、
これを対物レンズ１６の焦点位置と共役な位置に設けら
れたピンホール２１を通過させ、試料１８上の焦点の合
っている面の輝度情報を光検出器２２に入力し、電気信
号に光電変換するようにしている。
【００１４】そして、光検出器２２で変換された電気信
号を２次元走査駆動制御回路１５からのタイミング信号
とともにコンピュータ２３に入力して画像化し、これを
モニター２４に表示することで、試料１８面の２次元画
像情報を得られるようにしている。
号を２次元走査駆動制御回路１５からのタイミング信号
とともにコンピュータ２３に入力して画像化し、これを
モニター２４に表示することで、試料１８面の２次元画
像情報を得られるようにしている。
【００１５】図２は、このように構成した走査型共焦点
顕微鏡の２次元走査駆動制御回路１５の要部の概略構成
を示している。この場合、入力駆動信号ＶＩＮを可変ゲ
インアンプ３１に入力するとともに、入力信号振幅検出
回路３２に入力するようにしている。可変ゲインアンプ
３１は、ゲイン制御信号に基づいて入力駆動信号ＶＩＮ
の振幅を調節するものである。また、入力信号振幅検出
回路３２は、入力駆動信号ＶＩＮからその振幅を検出す
るもので、この検出出力を差動増幅器３３に入力し、こ
の差動増幅器３３とともに、後述する位置信号振幅検出
回路３４からの情報に基づいて可変ゲインアンプ３１へ
のゲイン制御信号を発生する振幅補正手段を構成してい
る。
顕微鏡の２次元走査駆動制御回路１５の要部の概略構成
を示している。この場合、入力駆動信号ＶＩＮを可変ゲ
インアンプ３１に入力するとともに、入力信号振幅検出
回路３２に入力するようにしている。可変ゲインアンプ
３１は、ゲイン制御信号に基づいて入力駆動信号ＶＩＮ
の振幅を調節するものである。また、入力信号振幅検出
回路３２は、入力駆動信号ＶＩＮからその振幅を検出す
るもので、この検出出力を差動増幅器３３に入力し、こ
の差動増幅器３３とともに、後述する位置信号振幅検出
回路３４からの情報に基づいて可変ゲインアンプ３１へ
のゲイン制御信号を発生する振幅補正手段を構成してい
る。
【００１６】可変ゲインアンプ３１の出力を差動増幅器
３５に入力している。この差動増幅器３５には、可変ゲ
インアンプ３１からの出力とともに、上述した２次元走
査機構１４のガルバノミラー１４１の位置信号電圧ＶＰ
ＯＳが入力されており、これらの比較値を制御量とした
駆動信号をドライバ３６を介してガルバノミラー１４１
に供給するようにしている。また、ガルバノミラー１４
１の位置信号電圧ＶＰＯＳを位置信号振幅検出回路３４
にも入力している。この位置信号振幅検出回路３４は、
ガルバノミラー１４１の位置信号電圧ＶＰＯＳからその
振幅を検出するもので、この検出出力を可変ゲインアン
プ３１に入力するようにしている。
３５に入力している。この差動増幅器３５には、可変ゲ
インアンプ３１からの出力とともに、上述した２次元走
査機構１４のガルバノミラー１４１の位置信号電圧ＶＰ
ＯＳが入力されており、これらの比較値を制御量とした
駆動信号をドライバ３６を介してガルバノミラー１４１
に供給するようにしている。また、ガルバノミラー１４
１の位置信号電圧ＶＰＯＳを位置信号振幅検出回路３４
にも入力している。この位置信号振幅検出回路３４は、
ガルバノミラー１４１の位置信号電圧ＶＰＯＳからその
振幅を検出するもので、この検出出力を可変ゲインアン
プ３１に入力するようにしている。
【００１７】図３は、入力信号振幅検出回路３２の回路
構成を示すもので、コンデンサ３２１、ダイオード３２
２、３２３、フィルタ回路３２４、３２５および差動増
幅器３２６を有し、入力駆動信号ＶＩＮの最大値および
最小値をそれぞれＶＩＮＨ、ＶＩＮＬとした時、直流電
圧値ＶＩＮＰＰ＝（ＶＩＮＨ−ＶＩＮＬ）を入力駆動信
号ＶＩＮの振幅検出値として出力するようにしている。
この場合、コンデンサ３２１は、入力駆動信号ＶＩＮの
周波数が低周波領域にある時は、入力信号振幅検出回路
３２への入力駆動信号ＶＩＮの入力を阻止し、所定周波
数以上、例えば、３００Ｈｚ以上で、入力駆動信号ＶＩ
Ｎの入力を許可するようにしている。
構成を示すもので、コンデンサ３２１、ダイオード３２
２、３２３、フィルタ回路３２４、３２５および差動増
幅器３２６を有し、入力駆動信号ＶＩＮの最大値および
最小値をそれぞれＶＩＮＨ、ＶＩＮＬとした時、直流電
圧値ＶＩＮＰＰ＝（ＶＩＮＨ−ＶＩＮＬ）を入力駆動信
号ＶＩＮの振幅検出値として出力するようにしている。
この場合、コンデンサ３２１は、入力駆動信号ＶＩＮの
周波数が低周波領域にある時は、入力信号振幅検出回路
３２への入力駆動信号ＶＩＮの入力を阻止し、所定周波
数以上、例えば、３００Ｈｚ以上で、入力駆動信号ＶＩ
Ｎの入力を許可するようにしている。
【００１８】図４は、位置信号振幅検出回路３４の回路
構成を示すもので、この場合もコンデンサ３４１、ダイ
オード３４２、３４３、フィルタ回路３４４、３４５お
よび差動増幅器３４６を有し、位置信号電圧ＶＰＯＳの
最大値および最小値をそれぞれＶＰＯＳＨ、ＶＰＯＳＬ
とした時、直流電圧値ＶＰＯＳＰＰ＝（ＶＰＯＳＨ−Ｖ
ＰＯＳＬ）を位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅検出値として
出力するようにしている。この場合のコンデンサ３４１
は、位置信号電圧ＶＰＯＳの周波数が低周波領域にある
時は、位置信号振幅検出回路３４への位置信号電圧ＶＰ
ＯＳの入力を阻止し、所定周波数以上、例えば、３００
Ｈｚ以上で、位置信号電圧ＶＰＯＳの入力を許可するよ
うにしている。
構成を示すもので、この場合もコンデンサ３４１、ダイ
オード３４２、３４３、フィルタ回路３４４、３４５お
よび差動増幅器３４６を有し、位置信号電圧ＶＰＯＳの
最大値および最小値をそれぞれＶＰＯＳＨ、ＶＰＯＳＬ
とした時、直流電圧値ＶＰＯＳＰＰ＝（ＶＰＯＳＨ−Ｖ
ＰＯＳＬ）を位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅検出値として
出力するようにしている。この場合のコンデンサ３４１
は、位置信号電圧ＶＰＯＳの周波数が低周波領域にある
時は、位置信号振幅検出回路３４への位置信号電圧ＶＰ
ＯＳの入力を阻止し、所定周波数以上、例えば、３００
Ｈｚ以上で、位置信号電圧ＶＰＯＳの入力を許可するよ
うにしている。
【００１９】そして、図５は、ガルバノミラー１４１の
概略構成を示すもので、モータと同じ原理の駆動コイル
１４２と磁石１４３を有し、このうち駆動コイル１４２
に上述したドライバ３６から駆動信号を入力して、磁石
１４３を回動させることで、磁石１４３に直結したミラ
ー１４４を駆動するようにしている。また、磁石１４３
には、電極１４５および１４６ａ〜１４６ｄを対向して
配置したポジションセンサ（容量センサ）１４７を接続
していて、磁石１４３の回動とともに電極１４５と電極
１４６ａ〜１４６ｄの対向電極面積を変化（容量変化）
することで、この変化に対応した位置信号電圧ＶＰＯＳ
を出力するようにしている。つまり、磁石１４３の回動
角の変化によりポジションセンサ１４７での電荷のチャ
ージ量の変化に応じた位置信号電圧ＶＰＯＳを出力する
ようになっている。
概略構成を示すもので、モータと同じ原理の駆動コイル
１４２と磁石１４３を有し、このうち駆動コイル１４２
に上述したドライバ３６から駆動信号を入力して、磁石
１４３を回動させることで、磁石１４３に直結したミラ
ー１４４を駆動するようにしている。また、磁石１４３
には、電極１４５および１４６ａ〜１４６ｄを対向して
配置したポジションセンサ（容量センサ）１４７を接続
していて、磁石１４３の回動とともに電極１４５と電極
１４６ａ〜１４６ｄの対向電極面積を変化（容量変化）
することで、この変化に対応した位置信号電圧ＶＰＯＳ
を出力するようにしている。つまり、磁石１４３の回動
角の変化によりポジションセンサ１４７での電荷のチャ
ージ量の変化に応じた位置信号電圧ＶＰＯＳを出力する
ようになっている。
【００２０】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。走査型共焦点顕微鏡により試料１８の２
次元画像情報を得るため、２次元走査が開始されると、
コンピュータ２３より２次元走査駆動制御回路１５に対
して２次元走査機構１４の駆動信号が出力される。
作を説明する。走査型共焦点顕微鏡により試料１８の２
次元画像情報を得るため、２次元走査が開始されると、
コンピュータ２３より２次元走査駆動制御回路１５に対
して２次元走査機構１４の駆動信号が出力される。
【００２１】すると、２次元走査駆動制御回路１５で
は、可変ゲインアンプ３１に所定の振幅の入力駆動信号
ＶＩＮが入力される。この場合、入力駆動信号ＶＩＮの
周波数が、例えば、３００Ｈｚ以下の低周波領域にあっ
て、２次元走査機構１４のガルバノミラー１４１が比較
的低周波で駆動される場合は、入力信号振幅検出回路３
２６および位置信号振幅検出回路３４では、いずれもコ
ンデンサ３２１、３４１の働きにより入力駆動信号ＶＩ
Ｎおよび位置信号電圧ＶＰＯＳの入力が阻止され、不動
作状態が維持される。
は、可変ゲインアンプ３１に所定の振幅の入力駆動信号
ＶＩＮが入力される。この場合、入力駆動信号ＶＩＮの
周波数が、例えば、３００Ｈｚ以下の低周波領域にあっ
て、２次元走査機構１４のガルバノミラー１４１が比較
的低周波で駆動される場合は、入力信号振幅検出回路３
２６および位置信号振幅検出回路３４では、いずれもコ
ンデンサ３２１、３４１の働きにより入力駆動信号ＶＩ
Ｎおよび位置信号電圧ＶＰＯＳの入力が阻止され、不動
作状態が維持される。
【００２２】また、可変ゲインアンプ３１のゲインは、
図６（ｂ）のａ点に示すように１倍に設定される。この
状態から、入力駆動信号ＶＩＮは、可変ゲインアンプ３
１より差動増幅器３５、ドライバ３６、ガルバノミラー
１４１による通常の位置サーボ制御系を介してガルバノ
ミラー１４１に入力されるが、この時の通常の位置サー
ボ系の動作により、ガルバノミラー１４１でのミラー１
４４の振れ角およびポジションセンサ１４７からの位置
信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入力駆動信号ＶＩＮの振幅
に追従して等しくなるように制御される。この状態を図
６（ａ）のａ点に示している。
図６（ｂ）のａ点に示すように１倍に設定される。この
状態から、入力駆動信号ＶＩＮは、可変ゲインアンプ３
１より差動増幅器３５、ドライバ３６、ガルバノミラー
１４１による通常の位置サーボ制御系を介してガルバノ
ミラー１４１に入力されるが、この時の通常の位置サー
ボ系の動作により、ガルバノミラー１４１でのミラー１
４４の振れ角およびポジションセンサ１４７からの位置
信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入力駆動信号ＶＩＮの振幅
に追従して等しくなるように制御される。この状態を図
６（ａ）のａ点に示している。
【００２３】その後、可変ゲインアンプ３１に入力され
る入力駆動信号ＶＩＮの周波数が高くなって、例えば、
３００Ｈｚ付近までになると、通常の位置サーボ系のゲ
インに減衰が生じ、ガルバノミラー１４１でのミラー１
４４の振れ角およびポジションセンサ１４７からの位置
信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入力駆動信号ＶＩＮの振幅
と異なって、図６（ａ）のｂ点に示すように小さくなっ
てくる。
る入力駆動信号ＶＩＮの周波数が高くなって、例えば、
３００Ｈｚ付近までになると、通常の位置サーボ系のゲ
インに減衰が生じ、ガルバノミラー１４１でのミラー１
４４の振れ角およびポジションセンサ１４７からの位置
信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入力駆動信号ＶＩＮの振幅
と異なって、図６（ａ）のｂ点に示すように小さくなっ
てくる。
【００２４】すると、この周波数付近から、入力信号振
幅検出回路３２および位置信号振幅検出回路３４は、そ
れぞれのコンデンサ３２１、３４１による入力駆動信号
ＶＩＮおよび位置信号電圧ＶＰＯＳの入力阻止が解除さ
れ、動作状態に移行され、入力信号振幅検出回路３２よ
り、入力駆動信号ＶＩＮの最大値ＶＩＮＨおよび最小値
ＶＩＮＬの差分から直流電圧値ＶＩＮＰＰ＝（ＶＩＮＨ
−ＶＩＮＬ）が入力駆動信号ＶＩＮの振幅検出値として
出力され、また、位置信号振幅検出回路３４より、入力
駆動信号ＶＩＮに対応したガルバノメータ１４１の位置
信号電圧ＶＰＯＳの最大値ＶＰＯＳＨおよび最小値ＶＰ
ＯＳＬの差分から直流電圧値ＶＰＯＳＰＰ＝（ＶＰＯＳ
Ｈ−ＶＰＯＳＬ）が位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅検出値
として出力され、これら直流電圧値ＶＩＮＰＰおよびＶ
ＰＯＳＰＰが差動増幅器３３に入力され比較される。こ
の場合、上述したように、入力駆動信号ＶＩＮの周波数
が高まるとともに、位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入
力駆動信号ＶＩＮの振幅と異なって、図６（ａ）のｂ点
に示すように−Ｇのゲイン分低下するので、差動増幅器
３３より差出力が可変ゲインアンプ３１へのゲイン制御
信号として発生される。
幅検出回路３２および位置信号振幅検出回路３４は、そ
れぞれのコンデンサ３２１、３４１による入力駆動信号
ＶＩＮおよび位置信号電圧ＶＰＯＳの入力阻止が解除さ
れ、動作状態に移行され、入力信号振幅検出回路３２よ
り、入力駆動信号ＶＩＮの最大値ＶＩＮＨおよび最小値
ＶＩＮＬの差分から直流電圧値ＶＩＮＰＰ＝（ＶＩＮＨ
−ＶＩＮＬ）が入力駆動信号ＶＩＮの振幅検出値として
出力され、また、位置信号振幅検出回路３４より、入力
駆動信号ＶＩＮに対応したガルバノメータ１４１の位置
信号電圧ＶＰＯＳの最大値ＶＰＯＳＨおよび最小値ＶＰ
ＯＳＬの差分から直流電圧値ＶＰＯＳＰＰ＝（ＶＰＯＳ
Ｈ−ＶＰＯＳＬ）が位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅検出値
として出力され、これら直流電圧値ＶＩＮＰＰおよびＶ
ＰＯＳＰＰが差動増幅器３３に入力され比較される。こ
の場合、上述したように、入力駆動信号ＶＩＮの周波数
が高まるとともに、位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅は、入
力駆動信号ＶＩＮの振幅と異なって、図６（ａ）のｂ点
に示すように−Ｇのゲイン分低下するので、差動増幅器
３３より差出力が可変ゲインアンプ３１へのゲイン制御
信号として発生される。
【００２５】これにより、可変ゲインアンプ３１のゲイ
ンは、図６（ｂ）のｂ点に示すように＋Ｇ分増加され、
位置サーボ系には、入力駆動信号ＶＩＮの周波数の高ま
りに応じた大きな振幅の入力駆動信号が与えられること
になる。この場合、位置サーボ系のループの特性を変化
させたわけではないので、入力に対する位置信号電圧Ｖ
ＰＯＳの振幅（ゲイン）の減衰比は変化しないが、ガル
バノミラー１４１にとっては、ゲイン減衰分だけ入力を
大きくされたことになり、この結果として位置信号電圧
ＶＰＯＳの振幅が増加され、その後、入力駆動信号ＶＩ
Ｎの振幅と等しくなるところで差動増幅器３３は、可変
ゲインアンプ３１へのゲイン増加指令を停止させ、ガル
バノミラー１４１は低周波入力時と同じミラー１４４の
振れ角を保つことになる。この状態を図６（ｃ）のｂ点
に示している。
ンは、図６（ｂ）のｂ点に示すように＋Ｇ分増加され、
位置サーボ系には、入力駆動信号ＶＩＮの周波数の高ま
りに応じた大きな振幅の入力駆動信号が与えられること
になる。この場合、位置サーボ系のループの特性を変化
させたわけではないので、入力に対する位置信号電圧Ｖ
ＰＯＳの振幅（ゲイン）の減衰比は変化しないが、ガル
バノミラー１４１にとっては、ゲイン減衰分だけ入力を
大きくされたことになり、この結果として位置信号電圧
ＶＰＯＳの振幅が増加され、その後、入力駆動信号ＶＩ
Ｎの振幅と等しくなるところで差動増幅器３３は、可変
ゲインアンプ３１へのゲイン増加指令を停止させ、ガル
バノミラー１４１は低周波入力時と同じミラー１４４の
振れ角を保つことになる。この状態を図６（ｃ）のｂ点
に示している。
【００２６】なお、ガルバノミラー１４１の補正可能な
周波数範囲は、可変ゲインアンプ３３に無限に大きな出
力振幅を発生させることはできないので、可変ゲインア
ンプ３３の出力ダイナミックレンジ以内で、入力駆動信
号ＶＩＮの増幅度と位置サーボ系のゲイン減衰比を等し
くできるところまでであり、今一つは、ガルバノミラー
１４１の入力電力許容範囲内であることである。
周波数範囲は、可変ゲインアンプ３３に無限に大きな出
力振幅を発生させることはできないので、可変ゲインア
ンプ３３の出力ダイナミックレンジ以内で、入力駆動信
号ＶＩＮの増幅度と位置サーボ系のゲイン減衰比を等し
くできるところまでであり、今一つは、ガルバノミラー
１４１の入力電力許容範囲内であることである。
【００２７】従って、このようにすれば、位置サーボ系
を用いてガルバノミラー１４１のポジションセンサ１４
７からの位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅を入力駆動信号Ｖ
ＩＮの振幅に追従して等しくなるように制御している状
態から、入力駆動信号ＶＩＮの周波数が所定周波数を越
えると、入力信号振幅検出回路３２により入力駆動信号
ＶＩＮの振幅を検出するとともに、位置信号振幅検出回
路３４によりガルバノミラー１４１のポジションセンサ
１４７からの位置信号電圧ＶＰＯＳを検出し、これら検
出値の差出力を差動増幅器３３から発生するとともに、
この差出力を可変ゲインアンプ３１にゲイン制御信号と
して与え、位置サーボ系の入力駆動信号ＶＩＮの振幅を
補正するようにしたので、位置サーボのみの場合と比べ
て高い周波数領域までも自動的に低周波入力時と同じミ
ラー振れ角を保つようにすることが可能になり、また、
回路自身の周波数特性の調整を必要以上に行うことな
く、さらに高い周波数領域まで安定した駆動振幅を得る
ことができる。
を用いてガルバノミラー１４１のポジションセンサ１４
７からの位置信号電圧ＶＰＯＳの振幅を入力駆動信号Ｖ
ＩＮの振幅に追従して等しくなるように制御している状
態から、入力駆動信号ＶＩＮの周波数が所定周波数を越
えると、入力信号振幅検出回路３２により入力駆動信号
ＶＩＮの振幅を検出するとともに、位置信号振幅検出回
路３４によりガルバノミラー１４１のポジションセンサ
１４７からの位置信号電圧ＶＰＯＳを検出し、これら検
出値の差出力を差動増幅器３３から発生するとともに、
この差出力を可変ゲインアンプ３１にゲイン制御信号と
して与え、位置サーボ系の入力駆動信号ＶＩＮの振幅を
補正するようにしたので、位置サーボのみの場合と比べ
て高い周波数領域までも自動的に低周波入力時と同じミ
ラー振れ角を保つようにすることが可能になり、また、
回路自身の周波数特性の調整を必要以上に行うことな
く、さらに高い周波数領域まで安定した駆動振幅を得る
ことができる。
【００２８】なお、上述した実施の形態では、ガルバノ
ミラー１４１の位置信号電圧ＶＰＯＳをポジションセン
サ１４７での電荷のチャージ量の変化から求めるように
したが、ガルバノミラー１４１のミラー１４４の振れ量
から求めることもできる。
ミラー１４１の位置信号電圧ＶＰＯＳをポジションセン
サ１４７での電荷のチャージ量の変化から求めるように
したが、ガルバノミラー１４１のミラー１４４の振れ量
から求めることもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、位置
サーボ制御のみの場合と比べ、高い周波数領域までも自
動的に低周波数域と同じミラー振れ角を保持することが
できるとともに、回路自身の周波数特性の調整を必要以
上に行うことなく、さらに高い周波数領域まで安定した
駆動振幅を得ることができる。
サーボ制御のみの場合と比べ、高い周波数領域までも自
動的に低周波数域と同じミラー振れ角を保持することが
できるとともに、回路自身の周波数特性の調整を必要以
上に行うことなく、さらに高い周波数領域まで安定した
駆動振幅を得ることができる。
【００３０】所定周波数を越えた周波数領域でのみ位置
信号振幅検出手段および入力信号振幅検出手段が動作す
るようになるので、位置サーボ系全体で効率のよいサー
ボ動作を期待できる。
信号振幅検出手段および入力信号振幅検出手段が動作す
るようになるので、位置サーボ系全体で効率のよいサー
ボ動作を期待できる。
【図１】本発明の一実施の形態の走査型共焦点顕微鏡の
概略構成を示す図。
概略構成を示す図。
【図２】一実施の形態に適用される２次元走査駆動制御
回路の概略構成を示す図。
回路の概略構成を示す図。
【図３】一実施の形態に適用される入力信号振幅検出回
路の概略構成を示す図。
路の概略構成を示す図。
【図４】一実施の形態に適用される位置信号振幅検出回
路の概略構成を示す図。
路の概略構成を示す図。
【図５】一実施の形態に適用されるガルバノミラーの概
略構成を示す図。
略構成を示す図。
【図６】一実施の形態の動作を説明するための図。
【図７】従来の走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す
図。
図。
【符号の説明】 １１…レーザ発振器、 １２…ミラー、 １３…ハーフミラ、 １４…２次元走査機構、 １４１…ガルバノミラー、 １４２…駆動コイル、 １４３…磁石、 １４４…ミラー、 １４５、１４６ａ〜１４６ｄ…電極、 １４７…ポジションセンサ、 １５…２次元走査駆動制御回路、 １６…対物レンズ、 １７…ステージ、 １８…試料、 １９…レボルバ、 ２０…結像レンズ、 ２１…ピンホール、 ２２…光検出器、 ２３…コンピュータ、 ２４…モニター、 ３１…可変ゲインアンプ、 ３２…入力信号振幅検出回路、 ３３…差動増幅器、 ３４…位置信号振幅検出回路、 ３５…差動増幅器、 ３６…ドライバ。
Claims (2)
- 【請求項１】 試料に対しガルバノミラーを有する２次
元走査手段により点光源を２次元走査しながら照射し、
試料からの光を検出することにより画像情報を得るよう
にした走査型光学顕微鏡の２次元走査駆動制御回路にお
いて、 前記ガルバノミラーの位置信号の振幅を入力駆動信号の
振幅に追従させるように制御する位置サーボ系と、 所定周波数を越えた周波数領域で前記ガルバノミラーの
位置信号の振幅情報に基づいて前記位置サーボ系の前記
入力駆動信号の振幅を補正する振幅補正手段とを具備し
たことを特徴とする２次元走査駆動制御回路。 - 【請求項２】 振幅補正手段は、前記所定周波数を越え
た周波数領域で前記ガルバノミラーの位置信号の振幅を
検出する位置信号振幅検出手段、前記所定周波数を越え
た周波数領域で前記入力駆動信号の振幅を検出する入力
信号振幅検出手段、これら位置信号振幅検出手段および
入力信号振幅検出手段のそれぞれの検出出力の差出力を
発生する差出力発生手段を有し、 この差出力発生手段の差出力に応じて前記位置サーボ系
の入力駆動信号の振幅を補正することを特徴とする請求
項１記載の２次元走査駆動制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343698A JPH11242163A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | ２次元走査駆動制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343698A JPH11242163A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | ２次元走査駆動制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11242163A true JPH11242163A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12663657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4343698A Withdrawn JPH11242163A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | ２次元走査駆動制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11242163A (ja) |
-
1998
- 1998-02-25 JP JP4343698A patent/JPH11242163A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |