JPH11271626A - Scanning type laser microscope - Google Patents

Scanning type laser microscope

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Publication number
JPH11271626A
JPH11271626A JP10074513A JP7451398A JPH11271626A JP H11271626 A JPH11271626 A JP H11271626A JP 10074513 A JP10074513 A JP 10074513A JP 7451398 A JP7451398 A JP 7451398A JP H11271626 A JPH11271626 A JP H11271626A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
address
sampling
data
scanning
scanner
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10074513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sukehito Arai
祐仁 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP10074513A priority Critical patent/JPH11271626A/en
Publication of JPH11271626A publication Critical patent/JPH11271626A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide images without distortion at high speed even when any phase delay between the driving signals of the mirror and an actual scanning position occurs in the case that the microscope is provided with a scanner for scanning a sample by a laser beam and a detector for sampling data from the sample at an optional scanning position. SOLUTION: This microscope is provided with a memory 30 for preserving driving waveform data for driving the scanner and a sampling clock pattern for sampling sample data at the optional scanning position in the same address, and a digital delay circuit 34 for delaying and outputting the sampling clock pattern by optional time against the driving waveform data preserved in the memory 30. In this case, the scanner is driven based on the driving waveform data in the memory 30 and a sampling clock is delayed by the optional time corresponding to the driving waveform data.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガルバノメータミ
ラーを使用した走査型レーザ顕微鏡に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a scanning laser microscope using a galvanometer mirror.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型レーザ顕微鏡は、点光源であるレ
ーザビームを対物レンズを介してサンプルのX軸及びY
軸方向に走査しながら照射し、サンプルからの蛍光また
は反射光を再び対物レンズ、光学系を介して検出器で検
出し、二次元画像の濃淡情報を得るようにしたもので、
この濃淡情報の2次元分布をX−Y走査位置に対応させ
てCRTモニタ、カラープリンタ等の画像出力装置に輝
点の分布として表示することで画像化し、観察できるよ
うにしている。
2. Description of the Related Art In a scanning laser microscope, a laser beam, which is a point light source, is irradiated with an X-axis and a Y-axis of a sample through an objective lens.
Irradiation while scanning in the axial direction, fluorescence or reflected light from the sample is detected again by a detector via an objective lens and an optical system, so as to obtain density information of a two-dimensional image,
The two-dimensional distribution of the grayscale information is displayed on an image output device such as a CRT monitor or a color printer in correspondence with the XY scanning position as a distribution of bright spots, so that the image can be formed and observed.

【0003】さらに、検出光学系のサンプルと共役な位
置に照明光あるいは、被測定光の回折限界程度の直径を
持つ絞りを設けることにより、焦点の合っている面の情
報のみを検出するようにしたものが、共焦点走査型レー
ザ顕微鏡である。
Further, by providing a stop having a diameter approximately equal to the diffraction limit of the illumination light or the light to be measured at a position conjugate with the sample of the detection optical system, only the information on the in-focus plane is detected. The result is a confocal scanning laser microscope.

【0004】このような走査型レーザ顕微鏡において、
光源のレーザビームを2次元走査する手段としては、主
にガルバノメータミラーが用いられてきた。そして、ガ
ルバノメータミラーを2次元走査手段として用いる場
合、特公平6−27905号公報などに開示されている
ように、駆動信号波形を三角波あるいは鋸歯状波とし、
ミラーの変位が時間とともに直線的に移動する部分で一
定周期のサンプリングクロックでデータをサンプリング
するようにしたものがあり、これによって歪みのない画
像を取り込むようにしていた。
In such a scanning laser microscope,
As means for two-dimensionally scanning the laser beam from the light source, a galvanometer mirror has been mainly used. When the galvanometer mirror is used as a two-dimensional scanning means, as disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-27905, the drive signal waveform is a triangular wave or a sawtooth wave,
In some parts, where the displacement of the mirror moves linearly with time, data is sampled with a sampling clock having a constant period, thereby capturing an image without distortion.

【0005】また、三角波や鋸歯状波のように、波形中
の山や谷の頂点部分に高周波成分を持った波形の駆動信
号でガルバノメータミラーを駆動するよりも、駆動信号
を単一の周波数、例えば正弦波にして、該ミラーの走査
速度の変動を補償するように上記サンプリングクロック
の周期を変調することで、得られる画像の歪みを抑えな
がら高速で画像を取得することが実現できることも公知
である。
[0005] In addition, rather than driving a galvanometer mirror with a drive signal having a high-frequency component at the apexes of peaks and valleys in a waveform, such as a triangular wave or a sawtooth wave, a drive signal having a single frequency, For example, it is also known that an image can be acquired at high speed while suppressing distortion of an obtained image by modulating the period of the sampling clock so as to compensate for the fluctuation of the scanning speed of the mirror by making the mirror a sinusoidal wave. is there.

【0006】しかして、上述したミラーの走査速度の変
動を補償するようにサンプリングクロックの周期を変調
して発生させる方法としては、以下に述べる2つの方法
が一般的に知られている。
The following two methods are generally known as methods for modulating and generating the period of the sampling clock so as to compensate for the above-mentioned fluctuation in the scanning speed of the mirror.

【0007】第1の方法は、特開平5−2135号公
報、特開平5−136954号公報、特開平6−148
525号公報などに開示されているものであり、レーザ
ビームによりサンプルを走査し、それと同時にリニアス
ケールパターン上を走査し、このパターンからの反射あ
るいは透過光強度から、サンプリングクロックを生成す
るようにした方法である。
The first method is disclosed in JP-A-5-2135, JP-A-5-136954, and JP-A-6-148.
No. 525, for example, a sample is scanned by a laser beam, and at the same time, a linear scale pattern is scanned, and a sampling clock is generated from the reflected or transmitted light intensity from this pattern. Is the way.

【0008】第2の方法は、駆動信号波形の正弦波に対
して、直線的な走査位置でデータをサンプリングできる
ようにサンプルクロックのパターンをメモリ上に作成し
ておく方法である。
The second method is a method in which a sample clock pattern is created on a memory so that data can be sampled at a linear scanning position for a sine wave of a drive signal waveform.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、これ
らの補償方法には、以下に述べるような問題点があっ
た。すなわち上記第1の方法では、サンプルを走査する
光学系とは別に、リニアスケールを走査する光学系を設
置する必要があり、さらにサンプルを走査する光学系の
中にそのリニアスケールを走査する光学系を設置するよ
うになるため、光量の損失が大きいという問題があっ
た。
However, these compensation methods have the following problems. That is, in the first method, it is necessary to provide an optical system for scanning a linear scale separately from the optical system for scanning the sample, and further, an optical system for scanning the linear scale in the optical system for scanning the sample. , There is a problem that the loss of light amount is large.

【0010】また上記第2の方法では、駆動信号波形と
実際のミラーによる走査位置との間に、ミラー自体およ
びドライブ回路の位相特性などによって位相遅延が生じ
てしまうという問題があった。
In the second method, there is a problem that a phase delay occurs between the drive signal waveform and the actual scanning position by the mirror due to the phase characteristics of the mirror itself and the drive circuit.

【0011】このような位相遅延は、図8にその変化特
性を示すように駆動周波数の変更に伴って変化し、さら
に振幅の変更に対してもその量が変化していた。このよ
うな位相遅延の変化に対して、駆動信号波形とサンプル
クロックパターンとの位相遅延量を適宜変化させなけれ
ば、得られる画像に歪みが生じてしまうという問題があ
った。
As shown in FIG. 8, the phase delay changes with the change of the driving frequency, and the amount of the phase delay changes with the change of the amplitude. If the amount of phase delay between the drive signal waveform and the sample clock pattern is not appropriately changed in response to such a change in phase delay, there is a problem in that the obtained image will be distorted.

【0012】さらに、往路と復路の双方でデータをサン
プリングする場合には、サンプリング開始位置を示す同
期信号のタイミングを微妙に調整しなければならないた
め、往路と復路で同じ位置をサンプリングすることは極
めて困難であるという問題もあった。
Further, when data is sampled on both the forward path and the return path, since the timing of the synchronization signal indicating the sampling start position must be finely adjusted, it is extremely difficult to sample the same position on the forward path and the return path. There was also a problem that it was difficult.

【0013】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ガルバノメータミ
ラーを用いたスキャナで該ミラーの駆動信号と実際の走
査位置とに位相遅延を生じる場合でも、歪みのない画像
を高速に取得することが可能で、往復走査の往路と復路
の双方を利用してデータのサンプリングを行なう場合で
も、歪みや画素ずれのない画質のよい画像を収集するこ
とが可能な走査型レーザ顕微鏡を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a scanner using a galvanometer mirror that causes a phase delay between a drive signal of the mirror and an actual scanning position. However, it is possible to acquire images without distortion at high speed, and to collect images with good image quality without distortion and pixel shift even when sampling data using both the forward and return paths of reciprocal scanning. It is an object of the present invention to provide a scanning laser microscope capable of performing the above.

【0014】[0014]

【問題点を解決するための手段】請求項1記載の発明
は、レーザビームでサンプルを走査するスキャナと、上
記サンプルからのデータを任意の走査位置でサンプリン
グする検出器とを備えた走査型レーザ顕微鏡において、
上記スキャナを駆動するための駆動波形データと任意の
走査位置でサンプルデータをサンプリングするためのサ
ンプリングクロックパターンとを同一のアドレスに保存
する記憶手段と、上記記憶手段に保存されている駆動波
形データに対して上記サンプリングクロックパターンを
任意の時間遅延させて出力する遅延手段とを備え、上記
記憶手段の駆動波形データに基づいて上記スキャナを駆
動し、上記遅延手段によって上記検出器でサンプリング
を行なうためのサンプリングクロックを上記駆動波形デ
ータに対応させて任意の時間遅延させることを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning laser having a scanner for scanning a sample with a laser beam, and a detector for sampling data from the sample at an arbitrary scanning position. In a microscope,
Storage means for storing the drive waveform data for driving the scanner and a sampling clock pattern for sampling the sample data at an arbitrary scanning position at the same address; and a drive waveform data stored in the storage means. Delay means for delaying the sampling clock pattern by an arbitrary time and outputting the same, and driving the scanner based on the drive waveform data in the storage means, and performing sampling by the detector by the delay means. It is characterized in that the sampling clock is delayed for an arbitrary time in accordance with the drive waveform data.

【0015】このような構成とした結果、スキャナを駆
動する駆動信号と、実際の走査位置に位相遅延が生じ、
その遅延量が、駆動信号の周波数、振幅により変化して
も、保存されている駆動波形データを書換えることな
く、駆動波形データとサンプリングクロックパターンと
の時間遅延を調整することで、常に歪みのない画像を取
得することが可能となる。
As a result of such a configuration, a phase delay occurs between the driving signal for driving the scanner and the actual scanning position,
Even if the delay amount changes depending on the frequency and amplitude of the drive signal, the time delay between the drive waveform data and the sampling clock pattern is adjusted without rewriting the stored drive waveform data, so that the distortion is always reduced. It will be possible to obtain no images.

【0016】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、上記記憶手段のアドレスを制御するア
ドレス制御手段と、上記アドレス制御手段から出力され
るアドレスと比較される比較アドレスを設定する設定部
と、上記アドレス制御手段から出力されるアドレスと設
定された比較アドレスとを比較し、一致した際に一致信
号を出力するアドレス比較手段とをさらに備え、上記一
致信号をサンプリング開始を示す同期信号としたことを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an address control means for controlling an address of the storage means and a comparison address to be compared with an address output from the address control means are set. And a setting unit for comparing the address output from the address control means with the set comparison address, and outputting a match signal when they match, indicating that the match signal indicates the start of sampling. It is characterized in that it is a synchronization signal.

【0017】このような構成とした結果、上記請求項1
記載の発明の作用に加えて、サンプリング開始位置を調
整する場合、保存されている駆動波形データを書換える
ことなく、またデジタル遅延回路の回路規模を増大させ
ずに微妙なタイミング調整を行なうことが可能となる。
As a result of such a configuration, the above-mentioned claim 1 is obtained.
In addition to the operation of the described invention, when adjusting the sampling start position, fine timing adjustment can be performed without rewriting the stored driving waveform data and without increasing the circuit scale of the digital delay circuit. It becomes possible.

【0018】請求項3記載の発明は、上記請求項2記載
の発明において、上記アドレス比較手段は、複数のアド
レスに対して一致信号を出力することを特徴とする。こ
のような構成とした結果、請求項2記載の発明の作用に
加えて、往復走査の往路と復路双方でサンプリングを行
なう場合、双方のサンプリング範囲を精確に一致させて
歪みや、画素ずれのない画質の高い画像を取得すること
が可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the address comparing means outputs a coincidence signal for a plurality of addresses. As a result of such a configuration, in addition to the effect of the invention described in claim 2, when sampling is performed on both the forward path and the return path of the reciprocal scanning, both sampling ranges are precisely matched to prevent distortion and pixel shift. It is possible to obtain a high quality image.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態に係る
共焦点走査型レーザ顕微鏡について図面を参照して説明
する。図1はその基本構成を示すもので、1は光源であ
るレーザ発振器、2はビームエキスパンダ、3は光路分
割素子、4,5はガルバノメータミラーで構成されるX
方向スキャナ及びY方向スキャナ、6は瞳投影レンズ、
7は結像レンズ、8は対物レンズ,9は観察対象として
のサンプル、14は共焦点光学系、15は波長選択素
子、16は検出器としての光電変換素子、17はデータ
処理装置、18は画像表示装置としてのCRTモニタ、
19は駆動波形発生回路である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A confocal scanning laser microscope according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic configuration of the laser beam generator, wherein 1 is a laser oscillator as a light source, 2 is a beam expander, 3 is an optical path splitting element, and 4 and 5 are galvanometer mirrors.
Direction scanner and Y direction scanner, 6 is a pupil projection lens,
7 is an imaging lens, 8 is an objective lens, 9 is a sample to be observed, 14 is a confocal optical system, 15 is a wavelength selection element, 16 is a photoelectric conversion element as a detector, 17 is a data processing device, and 18 is CRT monitor as image display device,
19 is a drive waveform generation circuit.

【0020】レーザ発振器1より射出されたレーザビー
ムによる照明光は、ビームエキスパンダ2及びビームス
プリッタやダイクロイックミラーなどの光路分割素子3
を介して、ガルバノメータミラー等を用いたX方向スキ
ャナ4及びY方向スキャナ5に入射し、2次元を走査す
るように偏向される。
Illumination light from the laser beam emitted from the laser oscillator 1 is applied to a beam expander 2 and an optical path splitting device 3 such as a beam splitter or a dichroic mirror.
, And is incident on an X-direction scanner 4 and a Y-direction scanner 5 using a galvanometer mirror or the like, and is deflected to scan in two dimensions.

【0021】X方向スキャナ4及びY方向スキャナ5
は、それぞれスキャナドライブ回路21,22により駆
動されるもので、これらスキャナドライブ回路21,2
2の駆動信号は後述する駆動波形発生回路19から供給
される。
X direction scanner 4 and Y direction scanner 5
Are driven by scanner drive circuits 21 and 22, respectively.
The second drive signal is supplied from a drive waveform generation circuit 19 described later.

【0022】X方向スキャナ4及びY方向スキャナ5を
介した照明光は、瞳投影レンズ6、結像レンズ7を介し
て対物レンズ8に入射し、サンプル9を2次元走査する
もので、サンプル9からの蛍光が照明光と同じ光路をた
どって光路分割素子3に到達し、この光路分割素子3及
び共焦点光学系14を透過して、ダイクロイックミラ
ー、干渉フィルタ等からなる波長選択素子15を介して
光電変換素子16へ導かれる。
The illumination light passing through the X-direction scanner 4 and the Y-direction scanner 5 enters the objective lens 8 via the pupil projection lens 6 and the imaging lens 7, and scans the sample 9 two-dimensionally. From the light reaches the optical path splitting element 3 along the same optical path as the illumination light, passes through the optical path splitting element 3 and the confocal optical system 14, and passes through the wavelength selecting element 15 including a dichroic mirror, an interference filter, and the like. To the photoelectric conversion element 16.

【0023】ここでは説明を容易にするために光電変換
素子16が1つの場合を記述しているが、これに限定さ
れるものではなく、複数の波長選択素子と光電変換素子
永久くみあわせることにより複数の蛍光波長を測定する
場合にも適応できる。
Although the case where one photoelectric conversion element 16 is used is described here for ease of explanation, the present invention is not limited to this case, and a plurality of wavelength selection elements can be permanently combined with the photoelectric conversion element. The present invention is also applicable to a case where a plurality of fluorescence wavelengths are measured.

【0024】光電変換素子16によりその輝度に応じた
電気信号に変換された蛍光の輝度情報は、駆動波形発生
回路19から供給されるサンプリングクロックに同期し
てA/D変換回路23でデジタル化され、データ処理装
置17により必要な処理が施された後にCRTモニタ1
8で2次元画像として表示出力される。
The fluorescence luminance information converted into an electric signal corresponding to the luminance by the photoelectric conversion element 16 is digitized by the A / D conversion circuit 23 in synchronization with the sampling clock supplied from the drive waveform generation circuit 19. After the necessary processing is performed by the data processing device 17, the CRT monitor 1
At 8, it is displayed and output as a two-dimensional image.

【0025】図2は上記駆動波形発生回路19の詳細な
回路構成を示すもので、この駆動波形発生回路19は実
際には上記X方向スキャナ4とY方向スキャナ5の2つ
のスキャナに対応してスキャナドライブ回路21,22
に駆動信号を発生出力するものであるが、その構成、動
作は同等であるので、ここでは1系統分のスキャナに対
する構成と動作を説明する。
FIG. 2 shows a detailed circuit configuration of the driving waveform generating circuit 19. The driving waveform generating circuit 19 actually corresponds to the two scanners of the X direction scanner 4 and the Y direction scanner 5. Scanner drive circuits 21 and 22
Although the drive signal is generated and output, the configuration and operation are the same, so that the configuration and operation for one system of scanner will be described here.

【0026】同図に示す如く駆動波形発生回路19は、
2つのスキャナをそれぞれ駆動するための駆動波形のデ
ータ及び後述する任意の走査位置でサンプルデータをサ
ンプリングするサンプリングクロックパターンが書込ま
れ保存された記憶手段としてのメモリ30、このメモリ
30からのデータバス31に接続されて、送られてきた
デジタルデータから実際の駆動波形を生成するD/A変
換回路32、上記データバス31のうちサンプリングク
ロックパターンデータが出力されるビットライン33に
接続され、A/D変換回路23に送出する該パターンデ
ータの遅延量を可変設定可能なデジタル遅延回路34、
上記メモリ30のアドレスバス35に接続され、上記メ
モリ30のアドレス制御を行なうメモリアドレス制御回
路36、同じくアドレスバス35に接続され、同期信号
を発生するアドレス比較回路37、及び上記各回路に対
してデータの書込み及び各種設定を行なう設定部として
のCPU38により構成される。
As shown in FIG.
A memory 30 as storage means in which driving waveform data for driving the two scanners and a sampling clock pattern for sampling sample data at an arbitrary scanning position to be described later are written and stored, and a data bus from the memory 30. A D / A conversion circuit 32 connected to the digital bus 31 for generating an actual drive waveform from the transmitted digital data, and a bit line 33 of the data bus 31 to which sampling clock pattern data is output, A digital delay circuit 34 capable of variably setting a delay amount of the pattern data to be sent to the D conversion circuit 23,
A memory address control circuit 36 connected to the address bus 35 of the memory 30 for controlling the address of the memory 30; an address comparison circuit 37 also connected to the address bus 35 for generating a synchronizing signal; It is composed of a CPU 38 as a setting section for writing data and performing various settings.

【0027】上記のような構成にあって、その動作につ
いて説明する。CPU38は、スキャナを駆動するに当
たってまずメモリ30に対し、図3に示すようにD/A
変換回路32の分解能に応じたビット幅、ここではnビ
ットの駆動波形データと、この波形データを基に駆動さ
れたスキャナ位置においてサンプリングを行なうかどう
かを決定する単一ビットのサンプリングクロックパター
ンデータを示すクロックビットとを同一のメモリアドレ
スに書込む。
The operation of the above configuration will be described. When driving the scanner, the CPU 38 first stores the D / A in the memory 30 as shown in FIG.
A bit width corresponding to the resolution of the conversion circuit 32, here, n-bit drive waveform data, and single-bit sampling clock pattern data for determining whether or not to perform sampling at a scanner position driven based on this waveform data. The indicated clock bit is written to the same memory address.

【0028】ここで、正弦波を出力するための駆動波形
データDは、アドレスA、有効アドレス範囲N、振幅G
として、次式で表すことができる。すなわち D(A)=G・sin(2πA/N) …(1) となるもので、このような波形データに合わせて生成さ
れるサンプリングクロックパターンデータは、図4に示
すように駆動波形データDの変化量が一定間隔になる位
置毎に、クロックが出力されるように1ビットの「0」
「1」の連続するパターンデータを作成し、上記駆動波
形データDの書込みと共にメモリ30に書込む。このメ
モリ30への書込み動作を、駆動波形データDの最低1
周期分を構成するパターンデータの数、ここでは、N回
繰返し実行する。
Here, the driving waveform data D for outputting a sine wave includes an address A, an effective address range N, and an amplitude G.
Can be expressed by the following equation. That is, D (A) = G · sin (2πA / N) (1) The sampling clock pattern data generated in accordance with such waveform data is the driving waveform data D as shown in FIG. 1 bit "0" so that a clock is output at each position where the variation amount of
Consecutive pattern data of “1” is created and written into the memory 30 together with the writing of the drive waveform data D. The write operation to the memory 30 is performed by setting the drive waveform data D to at least 1
The number of pattern data constituting the cycle, here, is repeated N times.

【0029】次にCPU38は、メモリアドレス制御回
路36に対して、メモリ30の先頭アドレス、有効アド
レス範囲、アドレス出力速度などを設定した後、メモリ
アドレスの出力を開始するように設定する。
Next, the CPU 38 sets the start address of the memory 30, the effective address range, the address output speed, and the like to the memory address control circuit 36, and then starts outputting the memory address.

【0030】メモリアドレス制御回路36は、設定され
た上記先頭アドレスから、順にアドレスをカウントアッ
プし、有効アドレス範囲のアドレス値を出力した後、先
頭アドレスに戻ってアドレスのカウントアップを繰り返
す。このように出力されるアドレスにより、波形データ
がメモリ30からD/A変換回路32に対して出力さ
れ、D/A変換回路32から図4の波形が、電圧波形と
して出力される。
The memory address control circuit 36 counts up the addresses sequentially from the set start address, outputs an address value within the effective address range, returns to the start address, and repeats the address count-up. According to the address thus output, the waveform data is output from the memory 30 to the D / A conversion circuit 32, and the waveform of FIG. 4 is output from the D / A conversion circuit 32 as a voltage waveform.

【0031】以上のように作成した駆動波形データDに
よりX方向スキャナ4またはY方向スキャナ5を構成す
るガルバノメータミラーを駆動した場合の、駆動波形と
ミラーの実位置との関係を図5に示す。実線が駆動波
形、破線がミラーの実位置を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the driving waveform and the actual position of the mirror when the galvanometer mirror constituting the X-direction scanner 4 or the Y-direction scanner 5 is driven by the driving waveform data D created as described above. The solid line indicates the driving waveform, and the broken line indicates the actual position of the mirror.

【0032】同図からわかるように、駆動波形に対して
ミラーの実位置は遅延Δtを生じている。これは、スキ
ャナドライブ回路21,22及びX,Y方向スキャナ
4,5自体の位相特性によるものである。このように遅
延を生じた状態で、そのまま上記サンプリングクロック
パターンを用いてデータをサンプリングすると、得られ
る画像は大きく歪んだものとなってしまう。
As can be seen from the figure, the actual position of the mirror has a delay Δt with respect to the driving waveform. This is due to the phase characteristics of the scanner drive circuits 21, 22 and the X, Y direction scanners 4, 5 themselves. If the data is sampled using the sampling clock pattern as it is in the state where the delay has occurred, the obtained image is greatly distorted.

【0033】そこでCPU38は、デジタル遅延回路3
4に実位置の遅延量Δt分だけサンプリングクロックパ
ターンを遅延させて出力する設定を行ない、デジタル遅
延回路34から出力される信号によりA/D変換回路2
3でデータをサンプリングさせることで、実位置の遅延
を補償した、歪みのない画像が得られるようにする。
Therefore, the CPU 38 operates the digital delay circuit 3
4 is set so that the sampling clock pattern is delayed and output by the delay amount Δt at the actual position, and the signal output from the digital delay circuit 34 is used to set the A / D conversion circuit 2.
By sampling the data in step 3, it is possible to obtain a distortion-free image in which the delay at the actual position is compensated.

【0034】ここで、1画像を取得するまでの時間を変
更するために駆動周波数を変更した場合には、上記図8
で示すように遅延量が変化する。さらに走査範囲を変更
するためにX方向スキャナ4及びY方向スキャナ5を構
成するガルバノメータミラーの振幅範囲を変更した場合
も、生じる遅延量は図6に示すように振幅の増大に伴っ
て拡大するようになる。
Here, when the drive frequency is changed in order to change the time until one image is obtained, FIG.
The delay amount changes as shown by. Further, when the amplitude range of the galvanometer mirrors constituting the X-direction scanner 4 and the Y-direction scanner 5 is changed in order to change the scanning range, the generated delay amount increases as the amplitude increases, as shown in FIG. become.

【0035】そこでデジタル遅延回路34では、その遅
延量を可変できるようにFIFOメモリなどで構成して
おくことで、ガルバノメータミラーの振幅を変更した場
合にも適切なサンプリングクロックを発生させることが
できる。
Therefore, the digital delay circuit 34 is configured by a FIFO memory or the like so that the delay amount can be varied, so that an appropriate sampling clock can be generated even when the amplitude of the galvanometer mirror is changed.

【0036】なお、上記した遅延量については、予め駆
動周波数、駆動振幅をパラメータとしてその遅延量をデ
ータテーブルあるいは近似式として持っておくものとし
ておいてもよいし、あるいは実際の走査位置を検出でき
るような検出手段を別途設けておいてもよい。
As for the above-mentioned delay amount, the drive frequency and the drive amplitude may be used as parameters, and the delay amount may be stored as a data table or an approximate expression, or the actual scanning position can be detected. Such a detecting means may be separately provided.

【0037】一方、一走査線内で、サンプリングの開始
位置を示す同期信号は、通常の構成では、上記サンプリ
ングクロックパターン同様にメモリ30に専用のビット
を設け、任意の位置で同期信号パルスが出力できるよう
に構成するが、本発明の駆動波形発生回路19で同様の
構成を採ると、デジタル遅延回路34の回路規模、具体
的に該遅延回路をFIFOメモリで構成した場合にはそ
のメモリ容量が2倍必要になるという欠点がある。
On the other hand, in a normal configuration, the synchronization signal indicating the sampling start position within one scanning line is provided with a dedicated bit in the memory 30 similarly to the sampling clock pattern, and a synchronization signal pulse is output at an arbitrary position. If the same configuration is adopted in the drive waveform generation circuit 19 of the present invention, the circuit scale of the digital delay circuit 34, specifically, when the delay circuit is configured by a FIFO memory, the memory capacity is reduced. There is a disadvantage that it is required twice.

【0038】そこで本実施の形態ではアドレス比較回路
37を設置している。このアドレス比較回路37は、メ
モリアドレス制御回路36からアドレスバスに出力され
るアドレス値と、CPU38により設定された比較アド
レス値とが一致した場合に同期信号を発生してA/D変
換回路23に出力する。
Therefore, in this embodiment, an address comparison circuit 37 is provided. The address comparison circuit 37 generates a synchronization signal when the address value output from the memory address control circuit 36 to the address bus matches the comparison address value set by the CPU 38, and sends the synchronization signal to the A / D conversion circuit 23. Output.

【0039】このように構成することで、上記デジタル
遅延回路34の遅延量に合わせて比較アドレスの変更を
行なうのみで同期信号の出力されるタイミングを任意に
設定することが可能となる。ここで比較アドレスの設定
についても、上記サンプリングクロックパターンデータ
の遅延量と同様に、データテーブルとして予め保存して
いたものを使用するか、あるいは実際の走査位置を検出
する手段を別途設けるようにすることで、最適な設定値
を得ることができる。
With this configuration, it is possible to arbitrarily set the output timing of the synchronization signal only by changing the comparison address in accordance with the delay amount of the digital delay circuit 34. Here, as for the setting of the comparison address, similarly to the above-described delay amount of the sampling clock pattern data, a data table stored in advance is used or a means for detecting the actual scanning position is separately provided. As a result, an optimal setting value can be obtained.

【0040】以上のような駆動波形発生回路19を用い
ることで、X方向スキャナ4及びY方向スキャナ5を構
成するガルバノメータミラーの駆動信号と実際の走査位
置との遅延を補償し、駆動周波数、振幅の変更に対して
も適宜遅延量を調整できることから、高速に且つ歪みの
ない2次元画像を取得することが可能となるものであ
る。
By using the driving waveform generating circuit 19 as described above, the delay between the driving signal of the galvanometer mirror constituting the X-direction scanner 4 and the Y-direction scanner 5 and the actual scanning position is compensated, and the driving frequency and amplitude are compensated. In this case, the amount of delay can be appropriately adjusted even for the change of .times., So that it is possible to acquire a two-dimensional image at high speed and without distortion.

【0041】次に、走査の往路と復路の双方で同一範囲
のデータを得る場合について考える。この場合、上記ア
ドレス比較回路37に複数の比較アドレスを設定できる
ように構成し、それぞれのアドレスが一致した場合にA
/D変換回路23に対して同期信号を出力できるように
すると、図7のように正弦波駆動波形の1周期内で複数
の同期信号を得ることができるようになり、相互のサン
プリング位置を細かく調整可能とすることができる。
Next, consider a case where data in the same range is obtained on both the forward and backward scan paths. In this case, the address comparison circuit 37 is configured so that a plurality of comparison addresses can be set.
If the synchronizing signal can be output to the / D conversion circuit 23, a plurality of synchronizing signals can be obtained within one cycle of the sine wave driving waveform as shown in FIG. It can be adjustable.

【0042】すなわち、図7の駆動波形において、<1
>の位置から往路のサンプリングを開始し、n画素のデ
ータをサンプリングを終了する位置を<3>とすると、
復路のサンプリング開始位置は、正確に<2>の位置に
設定しなければならない。
That is, in the driving waveform of FIG.
Assuming that the sampling of the outward path is started from the position> and the position where the sampling of the data of n pixels ends is <3>,
The sampling start position on the return path must be set exactly at the position <2>.

【0043】このような場合、上記のような構成を用い
れば、2つの同期信号位置は、それぞれ任意な位置に設
定することができるため、<1>,<2>の位置に対応
するような同期信号を容易に設定することが可能とな
る。
In such a case, if the above-described configuration is used, the two synchronization signal positions can be set to arbitrary positions, respectively, so that the positions corresponding to the positions <1> and <2> can be set. The synchronization signal can be easily set.

【0044】このように本実施の形態によれば、往路と
復路の双方を利用してデータのサンプリングを行なう往
復走査を実施する場合においても、歪みや画素ずれを生
じることがなく、画質の高い鮮明な画像を得ることがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, even when reciprocating scanning is performed in which data is sampled using both the forward path and the return path, distortion and pixel shift do not occur, and high image quality can be obtained. A clear image can be obtained.

【0045】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変
形して実施することが可能であるものとする。前述した
本実施の形態では、ガルバノメータミラーの駆動信号と
して正弦波を例に説明したが、これに限られるものでは
なく、例えばサンプリングクロックと駆動波形データと
の対応関係を各種波形に応じて設定してやることで、ガ
ルバノメータミラーの駆動信号波形に三角波あるいは鋸
歯状波を用いたとしても、駆動しこと走査位置との遅延
を補償することが可能となる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof. In the above-described embodiment, a sine wave is described as an example of the drive signal of the galvanometer mirror. However, the present invention is not limited to this. For example, the correspondence between the sampling clock and the drive waveform data is set according to various waveforms. Accordingly, even if a triangular wave or a sawtooth wave is used as the drive signal waveform of the galvanometer mirror, it is possible to compensate for the delay between the drive and the scanning position.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ガ
ルバノメータミラーの駆動信号と実際の走査位置との遅
延を補償し、駆動周波数、振幅の変更に対しても、適宜
遅延量が調整できることから、高速かつ歪みのない画像
の取得が可能になる。さらに、往復走査の往路と復路両
方を利用してデータのサンプリングを行う場合において
も、歪みや、画素ずれのない画像を収集することが可能
となる。
As described above, according to the present invention, the delay between the drive signal of the galvanometer mirror and the actual scanning position is compensated, and the delay amount is appropriately adjusted even when the drive frequency and the amplitude are changed. As a result, it is possible to acquire images at high speed and without distortion. Furthermore, even when data is sampled using both the forward path and the return path of the reciprocating scanning, it is possible to collect an image without distortion or pixel shift.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態に係る走査型レーザ顕微
鏡の基本構成示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a scanning laser microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の主として駆動波形発生回路内の詳細な回
路構成を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed circuit configuration mainly in a drive waveform generation circuit of FIG. 1;

【図3】同実施の形態に係る波形データのフォーマット
構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a format configuration of waveform data according to the embodiment;

【図4】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation according to the embodiment;

【図5】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 5 is a diagram illustrating an operation according to the embodiment.

【図6】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation according to the embodiment.

【図7】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram illustrating an operation according to the embodiment.

【図8】ガルバノメータミラーに与えられる駆動信号と
該ミラーの実位置との遅延量を説明する図。
FIG. 8 is a view for explaining a delay amount between a drive signal given to a galvanometer mirror and an actual position of the mirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ発振器 2…ビームエキスパンダ 3…光路分割素子 4…X方向スキャナ 5…Y方向スキャナ 6…瞳投影レンズ 7…結像レンズ 8…対物レンズ 9…サンプル 14…共焦点光学系 15…ダイクロイックミラー 16…光電変換回路 17…データ処理装置 18…CRTモニタ 19…駆動波形発生回路 21,22…スキャンドライブ回路 23…A/D変換回路 30…メモリ 32…D/A変換回路 34…ディジタル遅延回路 36…メモリアドレス制御回路 37…アドレス比較回路 38…CPU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator 2 ... Beam expander 3 ... Optical path splitting element 4 ... X direction scanner 5 ... Y direction scanner 6 ... Pupil projection lens 7 ... Imaging lens 8 ... Objective lens 9 ... Sample 14 ... Confocal optical system 15 ... Dichroic Mirror 16 Photoelectric conversion circuit 17 Data processing device 18 CRT monitor 19 Drive waveform generation circuit 21, 22 Scan drive circuit 23 A / D conversion circuit 30 Memory 32 D / A conversion circuit 34 Digital delay circuit 36 memory address control circuit 37 address comparison circuit 38 CPU

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームでサンプルを走査するスキ
ャナと、 上記サンプルからのデータを任意の走査位置でサンプリ
ングする検出器とを備えた走査型レーザ顕微鏡におい
て、 上記スキャナを駆動するための駆動波形データと任意の
走査位置でサンプルデータをサンプリングするためのサ
ンプリングクロックパターンとを同一のアドレスに保存
する記憶手段と、 上記記憶手段に保存されている駆動波形データに対して
上記サンプリングクロックパターンを任意の時間遅延さ
せて出力する遅延手段とを備え、 上記記憶手段の駆動波形データに基づいて上記スキャナ
を駆動し、 上記遅延手段によって上記検出器でサンプリングを行な
うためのサンプリングクロックを上記駆動波形データに
対応させて任意の時間遅延させることを特徴とする走査
型レーザ顕微鏡。
1. A scanning laser microscope comprising: a scanner for scanning a sample with a laser beam; and a detector for sampling data from the sample at an arbitrary scanning position, wherein drive waveform data for driving the scanner is provided. Storage means for storing, at the same address, a sampling clock pattern for sampling sample data at an arbitrary scanning position; and storing the sampling clock pattern at an arbitrary time with respect to the drive waveform data stored in the storage means. Delay means for delaying and outputting the data, driving the scanner based on the drive waveform data in the storage means, and causing the delay means to cause a sampling clock for sampling by the detector to correspond to the drive waveform data. Running characterized by delaying any time Type laser microscope.
【請求項2】 上記記憶手段のアドレスを制御するアド
レス制御手段と、 上記アドレス制御手段から出力されるアドレスと比較さ
れる比較アドレスを設定する設定部と、 上記アドレス制御手段から出力されるアドレスと設定さ
れた比較アドレスとを比較し、一致した際に一致信号を
出力するアドレス比較手段とをさらに備え、 上記一致信号をサンプリング開始を示す同期信号とした
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。
2. An address control unit for controlling an address of the storage unit, a setting unit for setting a comparison address to be compared with an address output from the address control unit, and an address output from the address control unit. 2. The scanning device according to claim 1, further comprising address comparing means for comparing the set comparison address and outputting a coincidence signal when they coincide with each other, wherein the coincidence signal is a synchronization signal indicating the start of sampling. Type laser microscope.
【請求項3】 上記アドレス比較手段は、複数のアドレ
スに対して一致信号を出力することを特徴とする請求項
2記載の走査型レーザ顕微鏡。
3. The scanning laser microscope according to claim 2, wherein said address comparing means outputs a coincidence signal for a plurality of addresses.
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