(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間に対して非線形に変化する駆動信号に基づいて走査部材を制御して、光源からの照明光を偏向させる走査手段と、
試料からの観察光を受光し、光電変換して電気信号を生成する光検出手段と、
前記光検出手段で生成された前記電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、
サンプリングされた前記電気信号に基づいて、前記試料の観察画像を生成する画像化手段と、
前記電気信号をサンプリングすべき時刻における参照値を演算する演算手段と、
前記サンプリングすべき時刻における前記駆動信号の値と、前記参照値とに基づいて、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する判定手段と
を備え、
前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻に基づいて前記電気信号をサンプリングする
走査型顕微鏡。
【請求項２】
前記参照値は、前記駆動信号が時間に対して線形に変化したならば、前記サンプリングすべき時刻において得られたであろう値である
請求項１に記載の走査型顕微鏡。
【請求項３】
前記演算手段は、前記駆動信号の波形の所定の近似直線を求め、前記電気信号をサンプリングすべき時刻における前記近似直線の値を、前記参照値として算出する
請求項１または請求項２に記載の走査型顕微鏡。
【請求項４】
前記判定手段は、前記駆動信号の値と前記参照値との差が所定の閾値以下となる時刻のみ前記サンプリングが実行されるように、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の走査型顕微鏡。
【請求項５】
前記判定手段は、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を示すサンプリング有効信号を生成し、
前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリング有効信号により示される時刻に前記電気信号をサンプリングする
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の走査型顕微鏡。
【請求項６】
前記走査部材は走査ミラーであり、前記所定の閾値は、前記観察画像の１画素分に相当する距離のＮ倍、又は１／Ｎ倍（Ｎは１以上の任意の数）だけ前記走査ミラーを回転させるのに必要な前記駆動信号の電圧値とされる
請求項４に記載の走査型顕微鏡。
【請求項７】
前記判定手段は、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を示すサンプリング有効信号を生成し、
前記生成された前記サンプリング有効信号を示す制御データと、前記駆動信号を示す駆動データとが対応付けられた駆動テーブルを保持する保持手段をさらに備える
請求項１に記載の走査型顕微鏡。
【請求項８】
前記走査手段は前記駆動テーブルから読み出された前記駆動データにより示される前記駆動信号に基づいて前記走査部材を制御し、前記サンプリング手段は前記駆動テーブルから読み出された前記制御データにより示される前記サンプリング有効信号に基づいて前記電気信号をサンプリングする
請求項７に記載の走査型顕微鏡。
【請求項９】
駆動信号に基づいて走査部材を制御して、光源からの照明光を偏向させるとともに、制御された前記走査部材の位置を示す位置信号を出力する走査手段と、
試料からの観察光を受光し、光電変換して電気信号を生成する光検出手段と、
前記光検出手段で生成された前記電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、
サンプリングされた前記電気信号に基づいて、前記試料の観察画像を生成する画像化手段と、
前記電気信号をサンプリングすべき時刻における参照値を演算する演算手段と、
前記サンプリングすべき時刻における前記位置信号の値と、前記参照値とに基づいて、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する判定手段と
を備え、
前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻に基づいて前記電気信号をサンプリングする
走査型顕微鏡。
【請求項１０】
前記参照値は、前記位置信号が時間に対して線形に変化したならば、前記サンプリングすべき時刻において得られたであろう値である
請求項９に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記位置信号の波形の所定の近似直線を求め、前記電気信号をサンプリングすべき時刻における前記近似直線の値を、前記参照値として算出する
請求項９または請求項１０に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１２】
前記判定手段は、前記位置信号の値と前記参照値との差が所定の閾値以下となる時刻のみ前記サンプリングが実行されるように、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する
請求項９乃至請求項１１の何れか一項に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１３】
前記判定手段は、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を示すサンプリング有効信号を生成し、
前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリング有効信号により示される時刻に前記電気信号をサンプリングする
請求項９乃至請求項１２の何れか一項に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１４】
前記判定手段は、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を示すサンプリング有効信号を生成し、
前記生成された前記サンプリング有効信号を示す制御データと、前記駆動信号を示す駆動データとが対応付けられた駆動テーブルを保持する保持手段をさらに備える
請求項９に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１５】
前記走査手段は、１フレーム分の前記観察画像の取得期間において、他の走査部材を制御させて、前記光源からの前記照明光を偏向させることで、前記走査部材による前記照明光の走査方向と略垂直な方向に前記照明光で前記試料を走査させるとともに、前記他の走査部材を制御前の位置に戻す復帰動作を行い、
前記演算手段は、前記他の走査部材の復帰動作中に、前記走査手段からの前記位置信号を用いて前記参照値を演算するとともに、前記判定手段は、前記他の走査部材の復帰動作中に前記サンプリング有効信号を生成する
請求項１４に記載の走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を高速で走査して観察する場合において、より簡単な構成で、試料の所望する領域の歪みのない画像を取得できるようにした走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガルバノスキャナを用いて試料の観察面を照明光で走査し、観察面の２次元の観察画像を取得する走査型顕微鏡が知られている。このような走査型顕微鏡では、照明光の照射により観察面から生じた観察光が光電変換され、その結果得られた電気信号がサンプリングされて観察画像の各画素のデータが生成される。【０００３】
観察画像を取得するにあたり、電気信号のサンプリングが時間的に等間隔で行なわれるとすると、歪みのない観察画像を得るには、観察画像の取得期間中は、ガルバノスキャナの走査ミラーを等速度で移動させる必要がある。【０００４】
通常、走査ミラーの位置（回転角度）は、ガルバノスキャナの駆動信号の電圧値（以下、駆動電圧という）に比例するため、走査ミラーを等速度で駆動させる場合には、駆動電圧は時間とともに線形に変化する。【０００５】
一方で、観察画像取得時において、観察面の走査は繰り返し行なわれるため、一定期間、走査ミラーを等速度で駆動させた後、走査ミラーの移動方向を反転させて、走査ミラーを元の位置に戻す駆動が必ず必要となる。この間、走査ミラーの減速、停止、および最加速という駆動が必要となるが、これらの駆動のための駆動信号の駆動電圧は、時間に対して非線形に変化する。なお、駆動電圧が非線形に変化する期間には、観察画像の取得動作は行なわれない。このように、走査ミラーを偏向させて走査を行なう場合、駆動信号には、駆動電圧が時間方向に線形に変化する区間と、非線形に変化する区間とが生じる。【０００６】
ところで、走査ミラーを性能限界近くまで高速で駆動しようとすると、駆動信号の周波数成分における、ガルバノスキャナに固有の共振周波数成分の割合が高くなり、走査ミラーの動作が不安定になってしまうことが知られている。【０００７】
すなわち、一般的に、駆動電圧が線形に変化する区間と非線形に変化する区間とが組み合わされた、波形が鋸歯状の駆動信号により観察面の走査が実現されている。このような場合、駆動電圧が非線形に変化する区間には、高周波数成分が含まれるが、走査ミラーの駆動速度が速くなるほど、この非線形の区間に含まれる共振周波数成分の割合が高くなり、走査ミラーの動作が不安定になる。【０００８】
そのため、走査ミラーを高速で駆動する場合には、鋸歯状の駆動信号での駆動よりも、単一周波数成分で構成される正弦波状の駆動信号での駆動を行なう方が、より安定して走査ミラーを駆動することができる。しかしながら、駆動信号を正弦波形状とすると、正弦波の性質上、駆動信号の振幅変化が非線形となるので、走査ミラーの回転角が時間に対して非線形に変化し、一定の時間間隔で観察画像取得のための電気信号をサンプリングすると、観察画像に歪みが生じてしまう。【０００９】
そこで、走査ミラーの背面側に配置した光学部材により、光学的にサンプリングクロックを生成することで、サンプリングクロックを走査ミラーの回転角に対して線形に変化するものとし、歪みのない観察画像を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【００１０】
また、試料における走査有効範囲を制限し、駆動信号の波形における直線性の高い区間のみを利用して、観察画像の歪みの影響を低減させることも考えられる。このような場合、駆動信号としての正弦波の位相角を０乃至２πとすると、位相が０付近とπ付近では、駆動信号の波形は線形に近い変化をするため、極狭い範囲内であれば、サンプリングを一定時間間隔で行なっても歪みの少ない観察画像を得ることができる。【００１１】
さらに、走査ミラーの位置信号または駆動信号を短時間でサンプリングし、走査ミラーの位置の変移量が一定となるように、サンプリングクロックの元となる発振周波数を可変することで、可変間隔のサンプリングクロックを電子回路で生成する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１４７３９５号公報
【００１３】
【特許文献２】特開２００４−１５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、駆動信号の直線性の高い区間のみを利用して観察画像を得る方法では、正弦波の直線とみなせる領域は限られているため、試料における有効走査範囲が狭くなり、試料の一部の狭い領域の観察画像しか得ることができなくなってしまう。このような場合、観察画像の解像度を高くすると、１画素当たりの走査時間が短くなり、観察画像の画質が低下してしまう。【００１５】
また、走査ミラー背面側に光学部材を配置してサンプリングクロックを生成する方法では、走査ミラー背面側に設ける光学部材や、サンプリングクロック生成用の検出回路等が必要となるため、構成が複雑になりコストアップの要因となる。この方法では、走査ミラーの振幅が変化すると光学部材の移動範囲も変化するため、任意の走査範囲のサンプリングクロックを生成することができず、走査範囲が予め決められた範囲に制限されてしまう。【００１６】
さらに、サンプリングクロックの元となる発振周波数を可変する方法では、画像取得用クロックの生成回路等の構成が複雑になりコストアップの要因となる。また、サンプリングクロックを可変周波数とすると、クロック周期が不安定になり、観察画像の画質低下の原因となる。【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、試料を高速で走査して観察する場合において、より簡単な構成で、試料の所望する領域の歪みのない画像を取得できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の走査型顕微鏡は、時間に対して非線形に変化する駆動信号に基づいて走査部材を制御して、光源からの照明光を偏向させる走査手段と、試料からの観察光を受光し、光電変換して電気信号を生成する光検出手段と、前記光検出手段で生成された前記電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた前記電気信号に基づいて、前記試料の観察画像を生成する画像化手段と、前記電気信号をサンプリングすべき時刻における参照値を演算する演算手段と、前記サンプリングすべき時刻における前記駆動信号の値と、前記参照値とに基づいて、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する判定手段とを備え、前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻に基づいて前記電気信号をサンプリングすることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の走査型顕微鏡は、駆動信号に基づいて走査部材を制御して、光源からの照明光を偏向させるとともに、制御された前記走査部材の位置を示す位置信号を出力する走査手段と、試料からの観察光を受光し、光電変換して電気信号を生成する光検出手段と、前記光検出手段で生成された前記電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた前記電気信号に基づいて、前記試料の観察画像を生成する画像化手段と、前記電気信号をサンプリングすべき時刻における参照値を演算する演算手段と、前記サンプリングすべき時刻における前記位置信号の値と、前記参照値とに基づいて、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻を判定する判定手段とを備え、前記サンプリング手段は、前記サンプリングすべき時刻のうち、前記サンプリングの実行を有効とする時刻に基づいて前記電気信号をサンプリングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、試料を高速で走査して観察する場合において、より簡単な構成で、試料の所望する領域の歪みのない画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した走査型顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】駆動信号とサンプリングタイミングについて説明する図である。
【図３】駆動テーブルの生成について説明する図である。
【図４】サンプリング有効信号の波形例を示す図である。
【図５】観察画像の例を示す図である。
【図６】駆動テーブル生成処理を説明するフローチャートである。
【図７】駆動テーブルの例を示す図である。
【図８】観察処理を説明するフローチャートである。
【図９】走査型顕微鏡の他の構成例を示す図である。
【図１０】近似直線の決定方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００２５】
〈第１の実施の形態〉
［走査型顕微鏡の構成］
図１は、本発明を適用した走査型顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００２６】
走査型顕微鏡１１は、例えば、図示せぬステージ上の試料１２に対して、励起光としての照明光を照射し、これにより試料１２から生じた蛍光（以下、観察光と称する）を受光して、試料１２の観察面の観察画像を得る共焦点顕微鏡から構成される。
【００２７】
すなわち、走査型顕微鏡１１には、照明光を射出する光源２１が設けられており、光源２１からの照明光は、光学系２２を通って試料１２に照射される。また、光学系２２は、試料１２から生じた観察光を光検出器２３に導く。
【００２８】
光学系２２は、照明光を透過させ、観察光を反射させるダイクロイックミラーや、レンズ等からなる光学系である光路分割部２４と、照明光を偏向させることで、照明光で試料１２の観察面を走査させる走査ミラー２５とを少なくとも備えている。例えば、試料１２からの観察光は、光学系２２を構成する図示せぬ対物レンズ等を通って走査ミラー２５でデスキャンされ、さらに光路分割部２４のダイクロイックミラーで反射されて、光検出器２３に入射する。
【００２９】
光検出器２３は、入射した観察光を光電変換することにより、観察光を、その受光強度に応じた値の電気信号に変換し、サンプリング回路２６に供給する。サンプリング回路２６は、所定のタイミングで光検出器２３から供給された電気信号をサンプリングして画像化回路２７に供給する。画像化回路２７は、サンプリング回路２６から供給された電気信号から観察画像を構築し、図示せぬモニタや後段の処理システムに出力する。
【００３０】
また、走査型顕微鏡１１には、基準クロック発生器２８が設けられており、基準クロック発生器２８は、走査型顕微鏡１１全体の動作タイミングの基準となる基準クロックを生成して、タイミング制御回路２９に供給する。
【００３１】
タイミング制御回路２９は、基準クロック発生器２８からの基準クロックを所定の周波数のクロックに変換することで、テーブル保持部３０に保持されている駆動テーブルから、一定の周期でデータを読み出すための読み出しクロックを生成する。
【００３２】
なお、駆動テーブルは、走査ミラー２５を回転させるための駆動信号の各時刻の値である駆動電圧を示す駆動データと、その駆動データに付加された制御データとから構成され、テーブル保持部３０内部のメモリに各時刻の駆動データと制御データが格納される。また、制御データは、光源２１の点灯，消灯を制御するレーザ制御信号、および観察画像を得るための電気信号のサンプリングの有効，無効を示すサンプリング有効信号からなる。
【００３３】
タイミング制御回路２９は、生成した読み出しクロックに同期して、駆動テーブルから読み出すべき駆動データと制御データが格納されているアドレスを生成し、テーブル保持部３０に供給する。テーブル保持部３０は、タイミング制御回路２９から供給されたアドレスに格納されている駆動データおよび制御データを読み出して、駆動データ、すなわち駆動信号をＤＡ（Digital/Analog）コンバータ３２に供給する。さらに、テーブル保持部３０は、読み出した制御データのレーザ制御信号とサンプリング有効信号を、それぞれ光源２１とサンプリング回路２６に供給する。
【００３４】
演算処理部３１は、ユーザにより駆動信号の波形が指定されると、駆動テーブルを生成し、テーブル保持部３０に記録させる。
【００３５】
また、タイミング制御回路２９は、基準クロック発生器２８からの基準クロックに基づいて、光検出器２３から出力される電気信号のサンプリングのタイミングを示すサンプリングクロックを生成し、サンプリング回路２６に供給する。このサンプリングクロックは、読み出しクロックと一定の時間関係を有しており、サンプリング回路２６では、サンプリングクロックに同期して、電気信号のサンプリングが行なわれる。
【００３６】
ＤＡコンバータ３２は、テーブル保持部３０から供給された駆動信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ信号とされた駆動信号を駆動回路３３に供給する。駆動回路３３は、ＤＡコンバータ３２からの駆動信号に基づいて、ガルバノスキャナ３４を駆動させ、ガルバノスキャナ３４に固定されている走査ミラー２５を回転させる。ガルバノスキャナ３４は、ガルバノモータなどからなり、駆動回路３３の制御に従って、走査ミラー２５が固定されたガルバノモータの軸を所定の範囲で往復運動させる。
【００３７】
［ガルバノスキャナの駆動について］
次に、ガルバノスキャナ３４の駆動について説明する。
【００３８】
例えば、図２の左側に示すように、時間方向に駆動信号の値、すなわち駆動電圧が線形に変化するように、ガルバノスキャナ３４を駆動させたとする。なお、図２において、縦軸は駆動電圧を示しており、横軸は時間を示している。
【００３９】
駆動信号の駆動電圧は、走査ミラー２５の回転角度の変化、つまり走査ミラー２５の位置の変化に対して線形に変化するようになされている。したがって、時間とともに線形に変化する駆動信号がガルバノスキャナ３４に供給されると、走査ミラー２５は、ガルバノスキャナ３４により一定の速度で回転され、試料１２に照射される照明光は、試料１２の観察面上を一定速度で移動することになる。
【００４０】
このような場合、サンプリング回路２６に、一定周期のサンプリングクロックが供給されると、すなわち一定の時間間隔でサンプリングが行なわれると、試料１２上の等間隔で並ぶ各領域が観察画像の各画素に表示されることになり、歪みのない観察画像が得られる。
【００４１】
ところが、上述したように、ガルバノスキャナ３４を高速で安定して駆動しようとすると、ガルバノスキャナ３４の性質上、図２の右側に示すように、正弦波形状の波形の駆動信号でガルバノスキャナ３４を駆動する必要がある。
【００４２】
このような正弦波形状の駆動信号では、その波形が線形に変化すると近似できる区間は短いため、観察画像の広い範囲に歪みが生じる。
【００４３】
すなわち、駆動信号の波形が非線形に変化する区間では、走査ミラー２５は等速で回転しないので、試料１２に照射される照明光の、試料１２の観察面上での移動速度も一定でなくなる。このような場合、サンプリング回路２６において、一定の時間間隔で電気信号のサンプリングが行なわれると、試料１２上の不等間隔で並ぶ各領域が観察画像の各画素に表示されることになり、観察画像に歪みが生じる。
【００４４】
そこで、走査型顕微鏡１１では、サンプリングクロックは一定周期のクロックのままとされ、試料１２上の等間隔で並ぶ各領域からの観察光に対応する電気信号がサンプリングされるように、サンプリング有効信号によりサンプリング制御が行なわれる。すなわち、サンプリングクロックに示される全てのサンプリングタイミングでサンプリングが実行されるのではなく、それらのサンプリングタイミングのうちのいくつかのタイミングにおいてのみ、サンプリングが実行される。これにより、駆動信号の波形が正弦波形状であっても、サンプリングクロックの周波数を可変することなく、歪みのない観察画像が得られる。
【００４５】
具体的には、例えば図３に示すように、曲線Ｃ１１に示す波形の駆動信号でガルバノスキャナ３４が駆動されるとすると、この駆動信号の波形（信号の形状、形態）に基づいて、駆動テーブルの駆動データと制御データが生成される。
【００４６】
なお、図３では、正弦波形状の駆動信号における、波形の傾斜が直線に近い部分から、曲率が大きくなる部分までが拡大されて示されている。また、図中、縦軸は駆動電圧を示しており、横軸は時間を示している。さらに、図３の下側には、テーブル保持部３０に供給される読み出しクロックＫ１１の波形と、サンプリング回路２６に供給されるサンプリングクロックＫ１２、およびサンプリング有効信号ＳＧ１１の波形とが示されている。Ｋ１１、Ｋ１２、ＳＧ１１は、それぞれデジタル信号であり、HighまたはLowの値をとる（図３の紙面において、各々の信号の上位位置にある場合がHigh，下位位置にある場合がLowを示す）。
【００４７】
ここで、読み出しクロックＫ１１において、波形が立ち下がるタイミングが駆動テーブルの読み出しタイミングであり、サンプリングクロックＫ１２において、波形が立ち下がるタイミングが電気信号のサンプリングのタイミングであるとする。また、サンプリング有効信号ＳＧ１１のLowの期間に実際にサンプリングが行なわれ、Highの期間には、サンプリングクロックにより示されるサンプリングタイミングであっても、実際のサンプリングは抑制される。
【００４８】
いま、仮に走査型顕微鏡１１が、曲線Ｃ１１の変曲点における接線Ｃ１２を近似直線と仮定し、時間的に線形な駆動信号で走査ミラー２５を回転させるものとすると、サンプリングクロックＫ１２が立ち下がる時刻ｔ１乃至時刻ｔ７の各時刻において、サンプリングが行なわれる。つまり、走査ミラー２５が、接線Ｃ１２の時刻ｔ１乃至時刻ｔ７の各時刻における駆動電圧に対応する位置にあるときに、サンプリングが行なわれることになる。
【００４９】
この場合、走査ミラー２５の位置は、時間とともに線形に変化するので、得られる観察画像は歪みのないものとなる。ところが、実際には、走査型顕微鏡１１では、曲線Ｃ１１に示される駆動信号に従って走査ミラー２５が回転される。
【００５０】
時刻ｔ１乃至時刻ｔ７の各時刻における接線Ｃ１２と曲線Ｃ１１の駆動電圧を比較すると、時刻ｔ１では、接線Ｃ１２と曲線Ｃ１１の駆動電圧の値はほぼ一致しているが、時間が経過するにしたがって、接線Ｃ１２と曲線Ｃ１１の駆動電圧の差は大きくなる。
【００５１】
つまり、曲線Ｃ１１の駆動信号に従って走査ミラー２５を回転させながら、サンプリングを行なうと、時間とともにサンプリング時における走査ミラー２５の実際の位置が、理想的な位置とずれていく。そのため、観察画像において、時間的に後の時刻のサンプリングにより得られた画素の領域ほど、大きく歪むことになる。
【００５２】
しかしながら、曲線Ｃ１１の駆動信号に従って走査ミラー２５を回転させる場合、時間とともに走査ミラー２５の理想的な位置からのずれは大きくなるが、走査ミラー２５は、いずれは本来サンプリングを行なうべき理想的な位置に到達する。
【００５３】
そこで、走査型顕微鏡１１は、接線Ｃ１２上の時刻ｔ１乃至時刻ｔ７における点ＰＬ１乃至点ＰＬ７のそれぞれの駆動電圧を特定し、曲線Ｃ１１の駆動電圧が、それらの特定された駆動電圧の値となるタイミングでサンプリングが実行されるように、サンプリング有効信号ＳＧ１１を生成する。
【００５４】
例えば、走査型顕微鏡１１は、曲線Ｃ１１上の時刻ｔ１乃至時刻ｔ７における点ＰＳ１乃至点ＰＳ７の駆動電圧と、接線Ｃ１２上の点ＰＬ１乃至点ＰＬ７の駆動電圧とを順番に比較していく。まず、走査型顕微鏡１１は、時刻ｔ１の点ＰＳ１と点ＰＬ１の駆動電圧を比較し、それらの駆動電圧の差は殆どないので、時刻ｔ１にサンプリングを実行するものとして、時刻ｔ１におけるサンプリング有効信号ＳＧ１１の値を、有効であることを示す値とする。
【００５５】
次に、走査型顕微鏡１１は、時刻ｔ２の点ＰＳ２と点ＰＬ２の駆動電圧を比較し、それらの駆動電圧の差は殆どないので、時刻ｔ２にサンプリングを実行するものとする。換言すれば、実際に曲線Ｃ１１において、駆動電圧が点ＰＬ２の駆動電圧と同じ値となるのは、点ＰＮ１であるが、点ＰＳ２と点ＰＮ１の時間方向の距離は充分短いので、時刻ｔ２のサンプリング有効信号ＳＧ１１が有効とされる。
【００５６】
同様に、曲線Ｃ１１において、駆動電圧が点ＰＬ３の駆動電圧と同じ値となるのは、実際には点ＰＮ２であるが、点ＰＳ３と点ＰＮ２の距離は充分短いので、時刻ｔ３のサンプリング有効信号ＳＧ１１が有効とされる。
【００５７】
なお、より詳細には、曲線Ｃ１１上の点の駆動電圧と、接線Ｃ１２上の点の駆動電圧の差分が、予め定められた閾値ｔｈ以下である場合に、その曲線Ｃ１１上の点に対応する時刻でのサンプリング有効信号ＳＧ１１が有効とされる。ここで、閾値ｔｈは、画像要求精度に応じて、観察画像上の隣接する画素間の距離のＮ倍、又は１／Ｎ倍（Ｎは１以上の任意の数）に相当する距離だけ走査ミラー２５を回転させる駆動信号の電圧値とされる。つまり、走査ミラー２５が所定位置にある状態から、駆動信号の駆動電圧を閾値ｔｈに対応する電圧値だけ大きくすると、走査ミラー２５が回転し、試料１２における照明光の照射位置が、観察画像の１画素分の距離だけ移動する。
【００５８】
さらに、走査型顕微鏡１１は、時刻ｔ４の点ＰＳ４と点ＰＬ４の駆動電圧を比較し、それらの駆動電圧の差分が閾値ｔｈより大きいので、時刻ｔ４のサンプリング有効信号ＳＧ１１を無効とする。また、走査型顕微鏡１１は、時刻ｔ４の点ＰＬ４と、時刻ｔ５の点ＰＳ５を比較し、それらの駆動電圧の差分が閾値ｔｈ以下であるので、時刻ｔ５のサンプリング有効信号ＳＧ１１を有効とする。
【００５９】
すなわち、曲線Ｃ１１において、駆動電圧が点ＰＬ４の駆動電圧と同じ値となるのは点ＰＮ３であるが、点ＰＮ３は、点ＰＳ４よりも点ＰＳ５に近いので、時刻ｔ４ではサンプリングが行なわれず、時刻ｔ５においてサンプリングが行なわれる。
【００６０】
同様に、曲線Ｃ１１において、駆動電圧が時刻ｔ５の点ＰＬ５の駆動電圧と同じ値となるのは点ＰＮ４であり、点ＰＮ４に最も近いのは点ＰＳ７であるので、時刻ｔ６のサンプリング有効信号ＳＧ１１は無効とされ、時刻ｔ７のサンプリング有効信号ＳＧ１１が有効とされる。
【００６１】
走査型顕微鏡１１では、以上のような処理が繰り返されてサンプリング有効信号ＳＧ１１が生成される。図３の例では、サンプリング有効信号ＳＧ１１は、時刻ｔ１乃至時刻ｔ３の各時刻において有効とされ、時刻ｔ４において無効となり、時刻ｔ５において有効となった後、時刻ｔ６で無効となり、時刻ｔ７において再び有効となる。すなわち、時刻ｔ１乃至時刻ｔ３、時刻ｔ５、および時刻ｔ７において、電気信号のサンプリングが行なわれる。
【００６２】
このように、サンプリング回路２６で電気信号のサンプリングを行なう場合に、走査ミラー２５の位置がサンプリングを実行すべき位置に到達したときのみサンプリングが行なわれるように、サンプリングを適宜抑制することで、歪みのない観察画像が得られる。
【００６３】
なお、図３では、説明を分かり易くするため、駆動信号の波形を表す曲線Ｃ１１の傾きが強調されている。そのため、図３に示すサンプリング有効信号ＳＧ１１は、時間方向に緩やかに変化するが、実際には例えば、図４に示すように変化する。図４には、駆動信号Ｃ３１、サンプリング有効信号ＳＧ３１、およびサンプリングクロックＫ３１が示されており、図中、縦方向は各信号の値を示し、横方向は時間を示している。
【００６４】
図４の例では、駆動信号Ｃ３１の波形は、正弦波形状となっており、サンプリングクロックＫ３１は、一定周期でオン、オフする矩形波となっている。また、サンプリング有効信号ＳＧ３１は、駆動信号Ｃ３１の変曲点近傍では継続して有効、つまりLowとなっており、駆動信号Ｃ３１の振幅が最大または最小となる部分では継続して無効、つまりHighとなっている。さらに、サンプリング有効信号ＳＧ３１において、継続して有効となる区間と継続して無効となる区間の間では、有効となる区間と無効となる区間が繰り返され、変曲点から近い位置ほど有効となる期間が長くなっている。
【００６５】
なお、図４において、駆動信号の振幅が最大となる時刻から、最小となる時刻までの期間において、観察画像における、図１中、横方向（以下、ｘ方向と称する）に対応する方向の一行分のデータが得られることになる。つまり、この期間は、観察画像の一行分に相当する試料１２の領域が照明光により走査される期間である。
【００６６】
このようなサンプリング有効信号ＧＳ３１とサンプリングクロックＫ３１とに基づいて、光検出器２３からの電気信号をサンプリングすれば、例えば図５に示すように、歪みのない観察画像が得られる。
【００６７】
観察画像ＰＣ１１は、直線で構成された格子状のサンプルを、駆動信号を正弦波として、一定周波数のサンプリングクロックにしたがってサンプリングを行なうことで得られた観察画像である。観察画像ＰＣ１１では、本来、図中、右斜め方向および左斜め方向の直線となるべき試料１２の模様に歪みが生じている。これに対して、図３のサンプリング有効信号ＧＳ３１と、サンプリングクロックＫ３１とに基づいてサンプリングを行なうことで得られた観察画像ＰＣ１２では、図中、右斜め方向および左斜め方向の直線が表示され、本来の試料１２の模様が再現されている。
【００６８】
［駆動テーブル生成処理の説明］
次に、図１の走査型顕微鏡１１の具体的な動作について説明する。
【００６９】
例えば走査型顕微鏡１１は、ユーザの操作により、駆動信号の波形が指定されると、駆動テーブル生成処理を行って、指定された駆動信号に応じてガルバノスキャナ３４やサンプリング回路２６を動作させるための駆動テーブルを生成する。以下、図６のフローチャートを参照して、走査型顕微鏡１１による駆動テーブル生成処理について説明する。
【００７０】
ステップＳ１１において、演算処理部３１は、ユーザから指定された駆動信号の波形に応じて、テーブル保持部３０のメモリに、駆動テーブルの駆動データを書き込む。
【００７１】
例えば、演算処理部３１は、図７に示す駆動テーブルＴＢ１１をテーブル保持部３０のメモリに記録させる。この駆動テーブルＴＢ１１には、図１の走査ミラー２５を回転させて、試料１２上で照明光をｘ方向に移動させるための駆動データと、制御データとが格納される。
【００７２】
すなわち、駆動テーブルＴＢ１１における１つの駆動データは、読み出しクロックが立ち下がる所定時刻における駆動信号の駆動電圧を示すデータであり、図７中、駆動データの左側に位置する制御データは、その駆動データに付加された制御データである。この制御データは、所定時刻におけるサンプリング有効信号の値とレーザ制御信号の値とを示すデータからなる。
【００７３】
図７では、これらの各時刻の駆動データと制御データのセットが、図中、縦方向に時系列に並べられて１つの駆動テーブルＴＢ１１とされており、各駆動データと制御データのセットは、メモリ上の１アドレスで読み出されるビット列とされている。
【００７４】
例えば、演算処理部３１は、図３の曲線Ｃ１１で表される波形の駆動信号が指定されると、読み出しクロックＫ１１が立ち下がる各時刻における駆動信号の駆動電圧のそれぞれを、図７の駆動テーブルＴＢ１１の各駆動データの位置に格納する。したがって、例えば図７中、一番上側の駆動データの部分には、図３の時刻ｔ１における駆動信号の駆動電圧が格納される。
【００７５】
ステップＳ１１の処理が行われると、駆動テーブルＴＢ１１には、駆動データのみが書き込まれ、制御データは書き込まれていない状態となる。
【００７６】
図６のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ１２において、演算処理部３１は、指定された駆動信号に基づいて、駆動信号の変曲点における接線を求める。これにより、例えば、図３の接線Ｃ１２が求められる。
【００７７】
ステップＳ１３において、演算処理部３１は、サンプリングクロックにより定まるサンプリングタイミング、つまりサンプリングクロックが立ち下がる時刻について、求めた接線における駆動電圧を算出する。
【００７８】
具体的には、演算処理部３１は、１つの変曲点について、その変曲点が位置する時刻に近い順に、サンプリングクロックが立ち下がる時刻を１つずつ処理対象の時刻として選択していく。例えば、図３において、点ＰＳ１が駆動信号と接線Ｃ１２の接点であるとすると、未来方向または過去方向の何れか一方の方向に、点ＰＳ１が位置する時刻ｔ１に近いものから順番に、サンプリングクロックＫ１２が立ち下がる時刻が１つずつ処理対象の時刻とされていく。したがって、例えば未来方向に向かって処理対象の時刻が選択される場合、時刻ｔ１乃至時刻ｔ７が順番に処理対象の時刻とされる。
【００７９】
演算処理部３１は、１つの処理対象の時刻を選択すると、その時刻における駆動信号の接線上の位置の駆動電圧を算出する。例えば、図３の時刻ｔ１が処理対象の時刻とされた場合、接線Ｃ１２上の点ＰＬ１における駆動電圧が算出される。
【００８０】
ステップＳ１４において、演算処理部３１は、駆動テーブルを参照して、駆動信号における、サンプリングクロックが立ち下がる時刻のうち、それらの時刻の駆動電圧とステップＳ１３で算出した駆動電圧との差分が閾値ｔｈ以下となる時刻を検出する。
【００８１】
例えば、図３の時刻ｔ１が処理対象の時刻とされている場合、ステップＳ１３では、接線Ｃ１２の点ＰＬ１における駆動電圧が算出されるので、まず、その駆動電圧と、時刻ｔ１の点ＰＳ１における駆動信号の駆動電圧との差分が求められる。そして、求められた差分が、閾値ｔｈ以下であるか否かが判定される。この場合、点ＰＬ１と点ＰＳ１の駆動電圧の差分は、閾値ｔｈ以下であるので、差分が閾値ｔｈ以下となる時刻として、時刻ｔ１が検出される。
【００８２】
また、例えば、図３の時刻ｔ４が処理対象の時刻とされている場合、点ＰＬ４および点ＰＳ４の駆動電圧の差分と、閾値ｔｈとが比較され、この差分は閾値ｔｈよりも大きいので、次に隣接する点ＰＳ５および点ＰＬ４の駆動電圧の差分について、閾値判定がされる。図３の例では、点ＰＳ５と点ＰＬ４の駆動電圧の差分は、閾値ｔｈ以下であるので、差分が閾値ｔｈ以下となる時刻として、点ＰＳ５が位置する時刻ｔ５が検出される。
【００８３】
図６のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ１５において、演算処理部３１は、駆動テーブルにおける、ステップＳ１４において検出された時刻の駆動データに付加された制御データのサンプリング有効信号を有効とする。
【００８４】
例えば、駆動テーブルに駆動データのみが格納された状態では、各制御データに含まれるサンプリング有効信号の部分は、サンプリング有効信号が無効である旨の値とされ、同様に制御データのレーザ制御信号の部分は、光源２１を消灯する旨の値とされている。
【００８５】
この状態で、例えばステップＳ１４において、差分が閾値ｔｈ以下となる時刻として時刻ｔ５が検出されたとする。この場合、演算処理部３１は、駆動テーブルにおける時刻ｔ５の駆動データに付加されている制御データのサンプリング有効信号の部分を、無効である旨の値から、有効である旨の値に書き換える。同時に、演算処理部３１は、駆動テーブルにおいて、時刻ｔ５よりも予め定められた時間だけ前の時刻の駆動データに付加されている制御データのレーザ制御信号の部分を、消灯する旨の値から点灯する旨の値に書き換える。
【００８６】
このように、サンプリング有効信号を有効とする時刻から、所定の時間だけ前の時刻の制御データのレーザ制御信号を点灯する旨の値とするのは、光源２１の点灯，消灯には遅延が生じるためである。例えば、時刻ｔ５にサンプリングを行なおうとする場合、時刻ｔ５よりも光源２１の応答の遅延時間分だけ前の時刻のレーザ制御信号を、点灯する旨の値としておけば、実際に走査型顕微鏡１１を動作させるときに、時刻ｔ５に照明光が射出されるようになる。
【００８７】
ステップＳ１６において、演算処理部３１は、予め定められた必要な数の時刻のサンプリング有効信号が有効とされたか否かを判定する。
【００８８】
例えば、観察画像のｘ方向に対応する方向の画素数の半分の数だけ、制御データのサンプリング有効信号が有効とされた場合、ステップＳ１６において、必要な数の時刻のサンプリング有効信号が有効とされたと判定される。
【００８９】
ステップＳ１６において、必要な数だけサンプリング有効信号が有効とされていないと判定された場合、処理はステップＳ１３に戻り、上述した処理が繰り返される。すなわち、次のサンプリングタイミングの時刻が処理対象の時刻とされ、駆動電圧の差分の閾値判定の処理が行われる。
【００９０】
これに対して、ステップＳ１６において、必要な数だけサンプリング有効信号が有効とされたと判定された場合、ステップＳ１７において、演算処理部３１は、折り返し処理を行う。
【００９１】
例えば、駆動信号の変曲点から未来方向に向かう所定の区間（以下、処理完了区間と称する）について、上述したステップＳ１３乃至ステップＳ１６の処理が行われたとする。この場合、演算処理部３１は、処理完了区間の各時刻の制御データを、時間方向に反転させた制御データを生成する。そして、演算処理部３１は、生成した制御データを、駆動テーブルにおける処理完了区間に対して時間方向の過去方向に隣接する、処理完了区間と同じ長さの区間の各時刻の制御データとして、制御データの駆動テーブルへの書き込みを行なう。
【００９２】
例えば、図４に示したように、サンプリング有効信号は、駆動信号の変曲点を中心として、図４中、左右対称の波形となる。つまり、サンプリング有効信号の変曲点に対応する時刻から過去方向の所定区間の波形は、その所定区間と同じ長さである、変曲点を始点とする未来方向の区間の波形を、時間方向に折り返した（反転させた）波形となる。
【００９３】
そこで、例えば変曲点に対応する時刻から未来方向に、観察画像のｘ方向に対応する方向の画素数の半分の数だけ、サンプリング有効信号が有効とされるまで制御データの書き込みを行なえば、得られたそれらの制御データを反転させて、過去方向の制御データを得ることができる。このようにして得られた未来方向と過去方向の制御データを用いれば、変曲点の時刻を中心として、観察画像を構成するｘ方向に対応する方向の画素数分だけ、サンプリングが行なわれることになる。つまり、観察画像のｘ方向に対応する方向の一行分だけ、画素データが得られることになる。
【００９４】
駆動信号は、正弦波形状であるから、各変曲点近傍の駆動データと制御データは、同じものとなるので、１つの変曲点近傍について、駆動データと制御データが生成されれば、他の変曲点近傍の駆動データと制御データも得られることになる。
【００９５】
このように、折り返し処理を行うことで、より迅速に駆動テーブルを生成することができる。ステップＳ１７において、折り返し処理が行われると、駆動テーブル生成処理は終了する。
【００９６】
以上のようにして、走査型顕微鏡１１は、指定された駆動信号に基づいて、各時刻の駆動データと制御データとからなる駆動テーブルを生成する。このようにして得られた駆動テーブルを用いて観察画像の取得動作を行えば、一定周波数のサンプリングクロックを用いても、サンプリング有効信号により実質的なサンプリングタイミングが適切に制御され、歪みのない観察画像が得られる。
【００９７】
しかも、走査型顕微鏡１１では、試料１２を高速で走査する場合においても、駆動テーブルを生成するという簡単な処理で、かつ従来の構成から新たなハードウェアを追加することなく、簡単な構成で試料１２の所望の領域の観察画像を得ることができる。特に、駆動信号から駆動テーブルを生成するアルゴリズムは、駆動信号の波形の形状によらず同じであるので、どのような波形の駆動信号にも対応することができる。
【００９８】
なお、以上においては、駆動テーブルに駆動データを書き込んでから、制御データの書き込みを行なうと説明したが、駆動データと制御データの書き込みが同時に行なわれるようにしてもよい。そのような場合、処理対象の時刻について、駆動信号の駆動電圧と、接線の駆動電圧とが算出されて、それらの駆動電圧の差分の閾値判定の処理が行われる。そして、その閾値判定の結果に応じて、駆動データと制御データが順次、書き込まれていく。
【００９９】
このように、駆動データと制御データの書き込みを同時に行なえば、一旦、駆動テーブルに書き込まれた駆動データを参照しながら制御データを生成する場合と比べて、駆動データを参照しなくて済む分だけ、より迅速に駆動テーブルを得ることができる。
【０１００】
［観察処理の説明］
以上において説明した駆動テーブル生成処理が行われて、テーブル保持部３０に駆動テーブルが記録された後、ユーザが走査型顕微鏡１１を操作して、試料１２の蛍光観察を指示すると、走査型顕微鏡１１は、ユーザの指示に応じて観察処理を開始する。以下、図８のフローチャートを参照して、走査型顕微鏡１１による観察処理について説明する。
【０１０１】
ステップＳ４１において、テーブル保持部３０は、駆動テーブルの読み出しを行なう。すなわち、タイミング制御回路２９は、読み出しクロックに同期して、駆動テーブルから読み出すべき駆動データと制御データのアドレスを生成し、テーブル保持部３０に供給する。すると、テーブル保持部３０は、駆動テーブルの供給されたアドレスに格納されている駆動データと制御データを読み出す。
【０１０２】
テーブル保持部３０により読み出された駆動データは、ＤＡコンバータ３２を介して駆動回路３３に供給され、制御データのうちのレーザ制御信号は光源２１に供給され、さらに制御データのうちのサンプリング有効信号はサンプリング回路２６に供給される。
【０１０３】
ステップＳ４２において、駆動回路３３はＤＡコンバータ３２からの駆動データ、すなわち駆動信号に応じてガルバノスキャナ３４を動作させる。ガルバノスキャナ３４は、駆動回路３３の指示に応じて、駆動信号の駆動電圧により定まる位置に走査ミラー２５を回転移動させる。また、光源２１はテーブル保持部３０から供給されたレーザ制御信号に応じて、照明光を射出する。すなわち、点灯する旨のレーザ制御信号であれば照明光が射出され、消灯する旨のレーザ制御信号であれば照明光は射出されない。
【０１０４】
光源２１から照明光が射出されると、照明光は、光学系２２を通って試料１２に照射される。このとき、走査ミラー２５がガルバノスキャナ３４により回転（偏向）されると、照明光で試料１２の観察面が走査される。また、試料１２に照明光が照射されると、試料１２からは観察光が発せられ、この観察光は光学系２２を通り、光検出器２３に受光される。そして、光検出器２３は、入射した観察光を光電変換し、その結果得られた電気信号をサンプリング回路２６に供給する。
【０１０５】
ステップＳ４３において、サンプリング回路２６は、電気信号のサンプリングを行なうか否かを判定する。例えば、サンプリング回路２６は、タイミング制御回路２９から供給されたサンプリングクロックが立ち下がるタイミングであり、かつテーブル保持部３０から有効である旨のサンプリング有効信号が供給された場合、サンプリングを行なうと判定する。
【０１０６】
ステップＳ４３において、サンプリングを行なわないと判定された場合、ステップＳ４４の処理はスキップされ、処理はステップＳ４５に進む。
【０１０７】
一方、ステップＳ４３においてサンプリングを行なうと判定された場合、ステップＳ４４において、サンプリング回路２６は、光検出器２３からの電気信号をサンプリングして、電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、画像化回路２７に供給する。
【０１０８】
画像化回路２７は、サンプリング回路２６から供給された電気信号を、必要な画素数分だけ蓄積して観察画像を生成し、モニタ等に出力する。これにより、例えばモニタに観察画像が表示され、ユーザは試料１２を観察することができる。
【０１０９】
ステップＳ４４においてサンプリングが行なわれたか、またはステップＳ４３においてサンプリングを行なわないと判定されると、ステップＳ４５において、走査型顕微鏡１１は、処理を終了するか否かを判定する。例えば、テーブル保持部３０の駆動テーブルから、全ての駆動データが読み出されたか、ユーザにより観察の終了が指示された場合、処理を終了すると判定される。
【０１１０】
ステップＳ４５において、処理を終了しないと判定された場合、処理はステップＳ４１に戻り、上述した処理が繰り返される。すなわち、駆動テーブルから次の駆動データと制御データが読み出され、試料１２の観察が行なわれる。
【０１１１】
これに対して、ステップＳ４５において、処理を終了すると判定された場合、走査型顕微鏡１１の各部は行なっている処理を停止し、観察処理は終了する。
【０１１２】
このように走査型顕微鏡１１は、駆動テーブルに従って、ガルバノスキャナ３４の駆動や、光源２１の点灯，消灯、サンプリング回路２６によるサンプリングタイミングを制御する。したがって、固定周期のサンプリングクロックを用いても、不等間隔でのサンプリングが実現され、結果的に、線形な波形の駆動信号でガルバノスキャナ３４を駆動したときと同じ位置の試料１２の領域からの観察光を検出し、画像化することができる。これにより、歪みのない観察画像を得ることができる。
【０１１３】
〈変形例〉
なお、以上においては、駆動データに基づいて、各時刻の制御データを生成すると説明したが、駆動データにより特定される走査ミラー２５の位置（偏向角度）と、その駆動データにより駆動したときの実際の走査ミラー２５の位置とに誤差が生じることがある。そこで、ガルバノスキャナ３４から出力される、実際の走査ミラー２５の位置（偏向角度）を示す位置信号が用いられて、各時刻の制御データが生成されるようにしてもよい。
【０１１４】
そのような場合、走査型顕微鏡１１は、例えば、図９に示すように構成される。なお、図９において、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１５】
図９の走査型顕微鏡１１は、図１の走査型顕微鏡１１にさらに計測部６１が設けられている。計測部６１は、ガルバノスキャナ３４から出力される走査ミラー２５の位置信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、演算処理部３１に供給する。また、演算処理部３１は、計測部６１から供給された走査ミラー２５の各時刻の位置信号に基づいて、駆動テーブルの各時刻の制御データを生成し、テーブル保持部３０に記録させる。
【０１１６】
次に、図９の走査型顕微鏡１１の動作について説明する。
【０１１７】
例えば、走査型顕微鏡１１は、ユーザから駆動信号の波形が指定されたとき、指定された駆動信号に基づいて、各時刻の駆動データを生成し、テーブル保持部３０の駆動テーブルに格納する。この時点において、駆動テーブルには、駆動データのみが格納された状態となっている。
【０１１８】
そして、走査型顕微鏡１１は、駆動データが得られると、それらの駆動データを用いてガルバノスキャナ３４の予備的な駆動を行なう。すなわち、得られた駆動データが用いられて、実際にガルバノスキャナ３４が駆動される。このようにして、駆動テーブルに格納されている駆動データに従って、ガルバノスキャナ３４が駆動され、走査ミラー２５が回転すると、ガルバノスキャナ３４からは、実際の走査ミラー２５の位置を示す位置信号が出力される。
【０１１９】
すると、演算処理部３１は、計測部６１を介してガルバノスキャナ３４から供給された各時刻の位置信号を用いて、図６のステップＳ１２乃至ステップＳ１７と同様の処理を行って、各時刻の制御データを生成し、駆動テーブルに格納させる。
【０１２０】
例えば、各時刻の位置信号の値は、それらの時刻における走査ミラー２５の実際の位置に対応する駆動信号の駆動電圧を示す値とされる。具体的には、例えば走査ミラー２５を位置Ａに回転させようとするときに、ガルバノスキャナ３４に供給される駆動信号の駆動電圧がＢであり、駆動電圧Ｂで走査ミラー２５を回転させると、実際には走査ミラー２５は位置Ａ＋αまで回転移動するとする。このとき、ガルバノスキャナ３４から出力される位置信号の値は、走査ミラー２５を位置Ａ＋αに回転させようとするときに、ガルバノスキャナ３４に供給される駆動信号の駆動電圧の値となる。
【０１２１】
このような場合、演算処理部３１は、まず位置信号の波形の変曲点における接線を求める。そして、演算処理部３１は、サンプリングタイミングのうち、その時刻における位置信号の値と、所定のサンプリングタイミングにおける接線の値との差分が閾値ｔｈ以下となるサンプリングタイミングにおいてのみ、サンプリング有効信号を有効とする。
【０１２２】
なお、位置信号が走査ミラー２５の実際の位置に対応する駆動電圧の値を示す信号である場合を例として説明したが、位置信号は、走査ミラー２５の実際の位置を特定できるものであればよい。位置信号が走査ミラー２５の位置を特定できるものであれば、位置信号と駆動信号は等価な情報であり、位置信号を用いて図６の各ステップの処理は実現可能である。
【０１２３】
以上のようにしてガルバノスキャナ３４の予備的な駆動が行なわれると、制御データが生成され、最終的な駆動テーブルが得られるので、その後、この駆動テーブルを用いた試料１２の蛍光観察が可能となる。予備的な駆動を行なって駆動テーブルを生成する方法では、より正確な走査ミラー２５の位置を特定できるので、より歪みのない観察画像を得ることができる。
【０１２４】
なお、ガルバノスキャナ３４には、図９中、横方向（ｘ方向）に照明光を走査させる走査ミラー２５だけでなく、照明光を図９中、奥行き方向（以下、ｙ方向と呼ぶ）に走査させる第２走査ミラーが設けられることがある。第２走査ミラーを設けて、照明光をｘｙ方向に走査すれば、２次元の観察画像が得られる。
【０１２５】
走査型顕微鏡１１に２つの走査ミラーが設けられる場合、１フレーム分の観察画像取得期間において、試料１２の観察面のｘ方向の走査は、予め決められた回数だけ行なわれ、ｙ方向の走査は観察面の一方の端から他方の端まで１度だけ走査が行なわれる。また、１フレーム分の観察画像取得期間において、走査が終了すると、第２走査ミラーは、走査開始前の位置、つまり回転前の位置まで戻される（以下、復帰動作とも称する）。
【０１２６】
第２走査ミラーの復帰動作中は、観察画像の取得を行なうことができないが、走査ミラー２５は継続して駆動されたままである。そこで、第２走査ミラーの復帰動作中に、演算処理部３１がガルバノスキャナ３４からの位置信号に基づいて、駆動テーブルの各時刻の制御データを再生成し、駆動テーブルを更新するようにしてもよい。なお、実際にｘ方向の走査が行なわれている間に出力された位置信号が用いられて、復帰動作中に制御データが生成されてもよい。
【０１２７】
また、以上においては、ｘ方向についての駆動テーブルを生成すると説明したが、ｙ方向についての駆動テーブルが生成されるようにしてもよい。
【０１２８】
本実施形態においては、駆動信号（または位置信号）の波形の変曲点（変極点）（駆動信号が正弦波の場合は、位相が０近傍またはπ近傍）における接線を近似直線として求めたが、これに限らず、サンプリングを有効にしたい領域の駆動信号の波形の変化を近似し得る如何なる近似方法が用いられてもよい。例えば、図１０に示すように、位相０またはπを中心として所定の範囲（区間）を設定し、その範囲の両端の駆動信号の値（位置信号の値）を結んだ直線（位相０、πの近傍の平均傾き）を近似直線としてもよい。
【０１２９】
本実施形態においては、ガルバノスキャナ３４を駆動する駆動信号の波形である図３の曲線Ｃ１１に対して近似曲線という概念を導入して、サンプリングすべき各時刻における曲線Ｃ１１と近似曲線の駆動電圧の値を比較して、サンプリングすべき時刻のうち、サンプリングの実行を有効とする判定を行う例を説明したが、これに限られない。
【０１３０】
例えば、サンプリングすべき各時刻における参照値をそれぞれ算出して、サンプリングすべき各時刻における曲線Ｃ１１と比較して、サンプリングすべき時刻のうち、サンプリングの実行を有効とする判定を行ってもよい。ここで、サンプリングすべき時刻は、図３に示すように等間隔であるので、駆動信号の波形が時間に対して線形に変化したならば、サンプリングすべき各時刻において得られたであろう駆動信号の値（駆動電圧）を、参照値として用いることができる。
【０１３１】
この場合、駆動信号の値と参照値との差が所定の閾値以下であるときに、サンプリングの実行が有効とされる。
【０１３２】
また、走査ミラー２５の位置信号の波形に対しても同様な考え方が適用できる。つまり、サンプリングすべき各時刻における参照値をそれぞれ算出して、サンプリングすべき各時刻における位置信号と参照値とを比較して、サンプリングすべき時刻のうち、サンプリングの実行を有効とする判定を行ってもよい。ここで、サンプリングすべき時刻は、図３に示すように等間隔であるので、位置信号の波形が時間に対して線形に変化したならば、サンプリングすべき各時刻において得られたであろう位置信号の値を、参照値として用いることができる。この場合においても、位置信号の値と参照値との差が所定の閾値以下であるときに、サンプリングの実行が有効とされる。
【０１３３】
また、サンプリングすべき時刻のうち、サンプリングの実行を有効とする時刻を判定し、サンプリングの実行を有効とする時刻に電気信号をサンプリングする方法として、例えば、サンプリングすべき時刻において一旦すべての電気信号をサンプリングした後、前述の方法でサンプリングの実行を有効とする時刻を判定し、サンプリングした電気信号のうち、サンプリングの実行を有効とする時刻に取得した電気信号をサンプリングして、画像を形成してもよい。
【０１３４】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１１  走査型顕微鏡，  １２  試料，  ２１  光源，  ２２  光学系，  ２３  光検出器，  ２５  走査ミラー，  ２６  サンプリング回路，  ３０  テーブル保持部，  ３１  演算処理部，  ３４  ガルバノスキャナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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