(57)【要約】本発明は、任意のフレームレートで画像を取得することができる走査型レーザ顕微鏡に関する。コントローラ６１は、設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出し、レーザ光を１ラインずつスキャンさせる走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくともいずれか一方を調整して、スキャナ１４Ｘがレーザ光を１ライン走査する時間を、要求ライン走査時間に略一致させる。本発明は、例えば、共焦点レーザ走査型顕微鏡に適用できる。
2009075346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を走査して画像を取得する走査型レーザ顕微鏡において、
前記レーザ光を１ラインずつスキャンさせる走査手段と、
設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出する算出手段と、
前記走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、前記駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくとも一方を調整して、前記走査手段が１ライン走査する時間を、前記算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致させる調整手段と
を備えることを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
【請求項２】
前記走査型レーザ顕微鏡では、前記レーザ光がスキャンされるスキャン領域のうちの一部のキャプチャ領域の画像が取得され、
前記調整手段は、前記駆動波形データの１ライン分のデータ数のうちの、前記キャプチャ領域以外のスキャン領域についての駆動波形データのデータ数、または、所定のラインの終端から次のラインの先端に前記走査手段を駆動する間の駆動波形データのデータ数を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項３】
基準周波数のクロック信号を所定の分周比で変換し、前記読み出し周期の信号を生成する生成手段をさらに備え、
前記調整手段は、前記生成手段における分周比を変更して前記読み出し周期を段階的に短縮させ、前記走査手段が１ライン走査する時間が、前記要求ライン走査時間とならなかった場合、前記駆動波形データのデータ数を増減させて、前記走査手段が１ライン走査する時間を前記要求ライン走査時間に略一致させる
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関し、特に、任意のフレームレートで画像を取得することができるようにした走査型レーザ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光を反射するミラーをスキャナで駆動し、試料に照射されるレーザ光をラスタスキャンさせて画像を取得する。【０００３】
例えば、走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光が照射される各位置を表す駆動波形データが登録されるテーブルを記憶するメモリを備えており、メモリから駆動波形データが順次読み出される読み出し周期に応じた速度でレーザ光を走査する（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
このような走査型レーザ顕微鏡において、レーザ光が１ラインを走査するライン走査時間は、メモリのテーブルに登録されている１ライン分の駆動波形データのデータ数と、駆動波形データの読み出し周期とを乗算した値に応じて決定される。また、走査型レーザ顕微鏡により取得される画像のフレームレートは、そのライン走査時間と、ラスタスキャンされるラインのライン数とを乗算した値に応じて決定される。【０００５】
また、走査型レーザ顕微鏡では、ユーザが、走査型レーザ顕微鏡の全体の動作の基準となるクロック信号の基準周波数を変換する分周器の分周比を選択することにより、駆動波形データの読み出し周期が設定される。上述したように、駆動波形データの読み出し周期を駆動波形データのデータ数倍した値に応じてライン走査時間が決定され、ライン走査時間をライン数倍した値に応じてフレームレートが決定される。従って、フレームレートは、分周比の変化に対して、駆動波形データのデータ数倍、およびラインのライン数倍した値に応じて不連続に変化し、分周比の変更可能な細かさ（分解能）により、フレームレートを変更する際の細かさが決定される。【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ユーザが、分周比の変更可能な１段階だけを変更して読み出し周期を僅かに変更しようとしても、フレームレートは不連続に変更されるため、所望のフレームレートを選択することができないことがあった。即ち、任意のフレームレートで画像を取得することができないという問題があった。【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、任意のフレームレートで画像を取得することが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】
【０００９】
本発明の走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光を走査して画像を取得する走査型レーザ顕微鏡であって、前記レーザ光を１ラインずつスキャンさせる走査手段と、設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出する算出手段と、前記走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、前記駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくとも一方を調整して、前記走査手段が１ライン走査する時間を、前記算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致させる調整手段とを備えることを特徴とする。【００１０】
本発明の走査型レーザ顕微鏡においては、走査手段により、レーザ光が１ラインずつスキャンされ、算出手段により、設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間が算出される。そして、調整手段により、走査手段が１ライン走査する時間が、算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致するように、走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくともいずれか一方が調整される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の走査型レーザ顕微鏡によれば、１ラインを走査する時間を要求ライン走査時間に略一致させるので、任意のフレームレートで画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した共焦点レーザ走査型顕微鏡の光学系の一実施の形態を示す図である。
【図２】スキャナ駆動系５１の構成の例を示すブロック図である。
【図３】ライン走査時間について説明する図である。
【図４】コントローラ６１がライン走査時間を調整する処理を説明するフローチャートである。
【図５】複数の基準クロック発生器を用いてライン走査時間を調整する方法を説明する図である。
【図６】可変クロック発生器を用いてライン走査時間を調整する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  共焦点レーザ走査型顕微鏡，  ２  試料，  １１  レーザ光源，  １２  ダイクロイックミラー，  １３Ｘおよび１３Ｙ  ミラー，  １４Ｘおよび１４Ｙ  スキャナ，  １５  走査レンズ系，  １６  対物レンズ，  １７  ピンホール，  １８  蛍光フィルタ，  １９  検出器，  ２０  制御装置，  ２１  表示装置，  ５１  スキャナ駆動系，  ６１  コントローラ，  ６２  基準クロック発生器，  ６３  分周器，  ６４Ｘおよび６４Ｙ  分周器，  ６５Ｘおよび６５Ｙ  アドレス発生器，  ６６Ｘおよび６６Ｙ  メモリ，  ６７Ｘおよび６７Ｙ  D/Aコンバータ，  ６８Ｘおよび６８Ｙ  駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。【００１５】
図１は、本発明を適用した共焦点レーザ走査型顕微鏡１の光学系の一実施の形態を示す図である。ここで、共焦点レーザ走査型顕微鏡１の光学系の動作について説明する。【００１６】
レーザ光源１１から発せられたレーザ光（励起光）は、出力端がファイバコネクタ（不図示）に接続された光ファイバ（不図示）によりスキャナ光学系に導入される。スキャナ光学系に導入されたレーザ光は、ダイクロイックミラー１２によりミラー１３Ｘの方向に反射される。ミラー１３Ｘおよび１３Ｙは、例えば、全反射ミラーにより構成され、ミラー１３Ｘの方向に反射されたレーザ光は、ミラー１３Ｘおよびミラー１３Ｙにより走査レンズ系１５の方向に反射される。そして、レーザ光は、走査レンズ系１５および対物レンズ１６を透過することにより集光され、ステージ２２上の試料２に照射される。【００１７】
制御装置２０は、スキャナ１４Ｘを駆動し、ミラー１３Ｘの角度を制御することにより、試料２に照射されるレーザ光を共焦点レーザ走査型顕微鏡１の左右方向（ｘ軸方向）に走査し、スキャナ１４Ｙを駆動し、ミラー１３Ｙの角度を制御することにより、試料２に照射されるレーザ光を共焦点レーザ走査型顕微鏡１の奥行き方向（ｙ軸方向）に走査する。【００１８】
レーザ光を照射することにより励起され試料２から発せられた蛍光は、対物レンズ１６および走査レンズ系１５を透過し、ミラー１３Ｙおよびミラー１３Ｘによりデスキャンされた後、ダイクロイックミラー１２を透過する。そして、デスキャンされた蛍光のうち対物レンズ１６の焦点面から発せられた蛍光のみが、ピンホール１７を通過し、蛍光フィルタ１８により所定の波長成分が透過され、例えば、PMT（光電子増倍管、Photomultiplier）により構成される検出器１９により電気信号に変換される。その電気信号は、制御装置２０に供給され、制御装置２０により画像データに変換され、表示装置２１に供給される。表示装置２１は、画像データに基づく画像、すなわち、試料２の画像を表示する。【００１９】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１は、試料２に照射されるレーザ光をラスタスキャンさせ、即ち、レーザ光をｘ軸方向へ１ライン走査させるごとにｙ軸方向に１ステップ移動させ、所定の数のライン数だけｘ軸方向へのレーザ光の走査を繰り返して、１フレームの画像を取得する。【００２０】
ここで、１フレームの画像の取得に必要な時間である１フレーム時間は、ｘ軸方向に向かう１ラインの走査に必要なライン走査時間、ｘ軸方向に向かうラインのライン数、および、１フレームの最終ラインの駆動が終了される位置から先頭ラインの駆動が開始される位置までの移動に必要な時間であるフレーム復帰時間に基づいて決定される。即ち、１フレーム時間は、１フレーム時間＝ライン走査時間×ライン数＋フレーム復帰時間の関係を有する。【００２１】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１では、ユーザが図示しない入力部を操作して、所望のフレームレートを入力（設定）すると、制御装置２０が、ユーザにより要求されたフレームレートで画像が取得されるように、１フレーム時間やライン走査時間を決定する。【００２２】
なお、制御装置２０は、上述した以外にも、ピンホール１７のピンホール径の制御、蛍光フィルタ１８の切替えの制御などを行う。【００２３】
図２は、共焦点レーザ走査型顕微鏡１の制御装置２０を構成する要素のうち、スキャナ１４Ｘおよびスキャナ１４Ｙを介して、ミラー１３Ｘおよびミラー１３Ｙを駆動し、レーザ光のスキャンを制御するスキャナ駆動系５１の構成の例を示すブロック図である。【００２４】
コントローラ６１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）などのプロセッサにより構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、スキャナ駆動系５１全体の動作を制御する。【００２５】
例えば、コントローラ６１には、ユーザにより入力されるフレームレートが供給され、コントローラ６１は、ユーザにより要求されたフレームレートに基くフレーム時間（以下、適宜、要求フレーム時間と称する）を算出し、レーザ光により走査される領域であるスキャン領域を、要求フレーム時間で走査するために要求されるライン走査時間（以下、適宜、要求ライン走査時間と称する）を決定する。【００２６】
そして、コントローラ６１は、要求フレーム時間および要求ライン走査時間に基づいて、スキャナ１４Ｘの駆動を制御する駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データを生成してメモリ６６Ｘに格納するとともに、スキャナ１４Ｙの駆動を制御する駆動信号Ｙを生成するための駆動波形データを生成してメモリ６６Ｙに格納する。さらに、コントローラ６１は、要求フレーム時間および要求ライン走査時間に基づいて、分周器６３、分周器６４Ｘ、および分周器６４Ｙの分周比を、それぞれに設定する。【００２７】
基準クロック発生器６２は、スキャナ駆動系５１全体の動作の基準となる基準周波数のクロック信号を生成し、基準周波数のクロック信号を分周器６３に供給する。【００２８】
分周器６３は、基準クロック発生器６２から供給される基準周波数のクロック信号を、コントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号を分周器６４Ｘおよび分周器６４Ｙにそれぞれ供給する。例えば、基準クロック発生器６２が生成するクロック信号の基準周波数が１０ＭＨｚであるとすると、基準クロック周期は０．１μｓとなり、分周器６３は、０．１μｓの整数倍の周期のクロック信号を出力する。【００２９】
分周器６４Ｘは、分周器６３から供給されるクロック信号を、分周器６３を介してコントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号をアドレス発生器６５Ｘに供給する。同様に、分周器６４Ｙは、分周器６３から供給されるクロック信号を、分周器６３を介してコントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号をアドレス発生器６５Ｙに供給する。【００３０】
アドレス発生器６５Ｘは、分周器６４Ｘからのクロック信号に同期して、データを読み出すアドレスを指示するアドレス信号を生成し、そのアドレス信号をメモリ６６Ｘに供給する。同様に、アドレス発生器６５Ｙは、分周器６４Ｙからのクロック信号に同期して、データを読み出すアドレスを指示するアドレス信号を生成し、そのアドレス信号をメモリ６６Ｙに供給する。【００３１】
メモリ６６Ｘには、コントローラ６１が生成した駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データが格納されており、メモリ６６Ｘは、アドレス発生器６５Ｘから供給されるアドレス信号により指定されるアドレスの駆動波形データを、アドレス信号が供給されるタイミングに従って、D/Aコンバータ６７Ｘに順次出力する。【００３２】
ここで、メモリ６６Ｘに記憶されている駆動テーブルから駆動波形データがD/Aコンバータ６７Ｘに読み出される周期である読み出し周期は、分周器６４Ｘからアドレス発生器６５Ｘに供給されるクロック信号の周波数の逆数であり、基準クロック発生器６２が発生するクロック信号の周期、分周器６３設定されている分周比、および分周器６４Ｘに設定されている分周比を乗算した値となる。【００３３】
メモリ６６Ｙには、コントローラ６１が生成した駆動信号Ｙを生成するための駆動波形データが格納されており、メモリ６６Ｙは、アドレス発生器６５Ｙから供給されるアドレス信号により指定されるアドレスのデータを、アドレス信号が供給されるタイミングに従って、D/Aコンバータ６７Ｙに順次出力する。【００３４】
D/Aコンバータ６７Ｘは、メモリ６６Ｘから読み出した駆動波形データをアナログ信号に変換し、駆動回路６８Ｘに供給する。同様に、D/Aコンバータ６７Ｙは、メモリ６６Ｙから読み出した駆動波形データをアナログ信号に変換し、駆動回路６８Ｙに供給する。【００３５】
駆動回路６８Ｘは、D/Aコンバータ６７Ｘからのアナログ信号に基づいて、駆動テーブルから読み出された駆動波形データに対応する電圧の駆動信号Ｘをスキャナ１４Ｘに供給し、ミラー１３Ｘの角度を制御する。【００３６】
ここで、例えば、メモリ６６Ｘに記憶されている駆動テーブルの駆動波形データのデータ数が1000個であるとすると、１データあたり１μｓで読み出せば、１ラインが１ｍｓで構成される。従って、例えば、クロック信号の基準周波数が１０ＭＨｚであるとき、分周器６３の分周比を１とし、分周器６４Ｘの分周比を１０とすることで、アドレス発生器６５Ｘに入力されるクロック信号の周期は１μｓとなり、駆動回路６８Ｘは、例えば、1000ライン／ｓでレーザ光が走査されるようにスキャナ１４Ｘを駆動することになる。また、アドレス発生器６５Ｘには、メモリ６６Ｘの駆動テーブルの有効なデータを全て読み出すと、ゼロリセットされ、繰り返し同じ波形が生成されるように循環回数が設定されている。【００３７】
また、駆動回路６８Ｙは、駆動回路６８Ｘと同様に、D/Aコンバータ６７Ｙからのアナログ信号に基づいて、駆動テーブルから読み出された駆動波形データに対応する電圧の駆動信号Ｙをスキャナ１４Ｙに供給し、ミラー１３Ｙの角度を制御する。【００３８】
ここで、例えば、コントローラ６１が、分周器６４Ｙの分周比を、アドレス発生器６５Ｘの循環数と一致するように設定することで、ｘ軸方向への１周期ごとにアドレス発生器６５Ｙの入力が更新されるように動作させることができる。即ち、ｘ軸方向への１ラインの走査が完了するごとに、ｙ軸方向の駆動位置を更新することができる。また、アドレス発生器６５Ｙが、ｙ軸方向のライン数および復帰ライン数で出力を循環するように設定することで、１フレーム分の駆動周期が設定される。【００３９】
駆動回路６８Ｘがスキャナ１４Ｘに供給する駆動信号Ｘは、図１に示すように、画像を取得するためにレーザ光をｘ軸方向へ走査させる所定の走査速度で、ラインの先端を示す電圧からラインの終端を示す電圧まで電圧を上昇させ、その後、走査速度と同じや、走査速度よりも速い速度で、ラインの先端を示す電圧まで電圧を降下させる鋸形状の電圧が、１ライン走査時間ごとに繰り返される。【００４０】
また、駆動回路６８Ｙがスキャナ１４Ｙに供給する駆動信号Ｙは、図１に示すように、ｘ軸方向への１ラインの走査が終了するごとに、次のラインを示す電圧へ１段階上昇し、先頭ラインから最終ラインまで電圧が上昇すると、所定のライン復帰時間で先頭ラインを示す電圧まで降下する階段形状の電圧が、１フレーム時間ごとに繰り返される。【００４１】
ここで、スキャナ１４Ｘがレーザ光を１ライン走査させるライン走査時間は、ユーザにより入力されるフレームレートから求められる要求ライン走査時間と一致するように設定される。【００４２】
例えば、コントローラ６１は、ユーザにより入力されたフレームレートの逆数を演算して１フレーム時間を求め、上述したような、１フレーム時間＝ライン走査時間×ライン数＋フレーム復帰時間の関係に基づいて、要求ライン走査時間を算出する。なお、例えば、ライン数は、ｙ軸方向の解像度に基づいて設定される。また、例えば、フレーム復帰時間は、スキャナ１４Ｙや、その他の駆動機構などの特性に基づいて設定される。【００４３】
一方、ライン走査時間は、メモリ６６Ｘの駆動テーブルに登録されている１ライン分のデータ数と、メモリ６６ＸからD/Aコンバータ６７Ｘに１つのデータが読み出される読み出し周期とを乗算した値となる。従って、コントローラ６１は、１ライン分のデータ数、または読み出し周期（即ち、分周器６３および分周器６４Ｘの分周比）を調整することにより、所望のライン走査時間となるようにライン走査時間を決定する。【００４４】
例えば、駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データは、図１に示すように、ある程度決まった形状をしており、コントローラ６１は、所定の駆動波形データと、所定の読み出し周期を用いてライン走査時間を仮設定し、読み出し周期を段階的に短縮させる。そして、コントローラ６１は、仮設定されたライン走査時間が要求ライン走査時間以下となると、要求ライン走査時間に一致する（または、要求ライン走査時間から規定範囲内となる）まで、駆動波形データのデータ数を増加させて、ライン走査時間を調整（再設定）する。
このとき、例えば、画像を取得する領域であるキャプチャ領域における走査速度が一定となるように、即ち、取得される画像が悪影響を受けないように、ライン走査時間が調整される。【００４５】
次に、図３を参照して、駆動波形データのデータ数を増加させて調整されるライン走査時間について説明する。【００４６】
図３には、１ライン走査時間の駆動信号Ｘが示されており、横軸は時刻を表し、縦軸は駆動電圧（駆動信号Ｘの電圧値）を表している。【００４７】
ライン走査時間は、助走区間（加速区間）、キャプチャ区間、停止区間、およびライン復帰区間に区分される。【００４８】
助走区間は、ラインの始点でレーザ光の走査が開始されから、一定の走査速度で安定するまでに必要な時間である。キャプチャ区間は、レーザ光がキャプチャ領域を一定の走査速度で走査する時間である。停止区間は、レーザ光の走査速度を徐々に減速させて、レーザ光の走査がラインの終点で停止するまでの時間である。ライン復帰区間は、ラインの終点から始点までの駆動に必要な時間である。【００４９】
例えば、コントローラ６１は、ライン走査時間を調整するにあたり、図３の破線Ｌ１に示すように、ラインの終端を示す電圧が、停止区間の終端で延長時間△ｔだけ延長されるように、停止区間を延長した駆動波形データを生成する。即ち、コントローラ６１は、ライン走査時間が要求ライン走査時間に一致するように、停止区間とライン復帰区間との間に、ラインの終端を示す電圧を生成するための駆動波形データを必要なデータ数だけ挿入する。【００５０】
なお、停止区間の終端においてレーザ光は停止しているので、停止区間の終端に、ラインの終端を示す電圧を生成するための駆動波形データを挿入しても、キャプチャ区間における走査速度に影響を与えることはない。【００５１】
このように、延長時間△ｔに対応するデータを挿入し、停止区間を延長してライン走査時間を延長した後において、ライン復帰区間が延長時間△ｔだけ後方に移動し、ライン走査時間は延長時間△ｔだけ長くなる。【００５２】
なお、停止区間を延長する他、コントローラ６１は、図３の破線Ｌ２に示すように、ライン復帰区間において駆動電圧が降下する曲線の傾斜が変更されるように、ライン復帰区間のデータ数を延長時間△ｔだけ増やした駆動波形データを生成し、ライン復帰区間を延長することで、ライン走査時間が延長時間△ｔだけ長くなるようにしてもよい。【００５３】
さらに、コントローラ６１は、キャプチャ区間におけるレーザ光の走査速度に影響を及ぼさない範囲で、助走区間のデータ数を増減させることで、ライン走査時間を調整してもよい。即ち、キャプチャ区間のデータ数を変更すると、走査結果、即ち、取得される画像に影響を与えてしまうので、コントローラ６１は、画像に影響を与えない、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数を変更して、ライン走査時間を調整する。また、コントローラ６１は、駆動波形データのデータ数を変更する区間を、例えば、駆動機械の構成や駆動速度などに基づいて、画像に影響を与えないような最適なものを選択することができる。【００５４】
また、例えば、コントローラ６１は、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数を求めるにあたり、まず、要求ライン走査時間およびキャプチャ領域のサイズからキャプチャ区間の走査に必要な時間を求める。そして、キャプチャ区間の走査時間およびｘ軸方向の解像度から、１ピクセルあたりの走査時間（ピクセルデュエル）を算出し、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数（即ち、それぞれの区間の時間）を、１ピクセルあたりの走査時間の関数に基づいて仮設定する。そして、仮設定した停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数から求められるライン走査時間が、要求ライン走査時間に一致する（または、要求ライン走査時間から規定範囲内となる）まで、これらの区間のデータ数と、読み出し周期を変更する処理を繰り返す。【００５５】
また、例えば、要求ライン走査時間を入力すると、駆動波形データおよび読み出し周期を決定する代数を、実験またはシミュレーションなどであらかじめ求めておき、その代数に従って、駆動波形データおよび読み出し周期を決定してもよい。【００５６】
次に、図４は、図２のコントローラ６１がライン走査時間を調整する処理を説明するフローチャートである。【００５７】
例えば、ユーザがフレームレートを入力し、そのフレームレートがコントローラ６１に供給されると処理が開始され、ステップＳ１１において、コントローラ６１は、ユーザにより入力されたフレームレートの逆数を演算して要求フレーム時間を求め、処理はステップＳ１２に進む。【００５８】
ステップＳ１２において、コントローラ６１は、ステップＳ１１で求めた要求フレーム時間、スキャン領域のライン数、およびフレーム復帰時間に基づいて、要求ライン走査時間を算出する。【００５９】
ステップＳ１２の処理後、処理はステップＳ１３に進み、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間に基づいて、読み出し周期の設定、および駆動波形データの生成をして、処理はステップＳ１４に進む。【００６０】
ステップＳ１４において、コントローラ６１は、ステップＳ１３で設定した読み出し周期、および、ステップＳ１３で生成した駆動波形データから、スキャナ１４Ｘがレーザ光を実際に１ライン走査させるライン走査時間を算出する。【００６１】
ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１５に進み、コントローラ６１は、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から、あらかじめ所定の精度に応じて規定されている規定範囲以内であるか否かを判定する。【００６２】
ステップＳ１５において、コントローラ６１が、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内でないと判定した場合、処理はステップＳ１６に進み、コントローラ６１は、上述したように、読み出し周期の再設定、または駆動波形データの再生成を行い、処理はステップＳ１４に戻り、以下、同様の処理が行われる。【００６３】
一方、ステップＳ１５において、コントローラ６１が、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進む。【００６４】
ステップＳ１７において、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定したライン走査時間の算出に用いられた読み出し周期でメモリ６６Ｘに記憶される駆動波形データが読み出されるように、分周器６３および分周器６４Ｘの分周比をそれぞれ求め、それらの分周比を分周器６３および分周器６４Ｘに設定する。また、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定したライン走査時間の算出に用いられた駆動波形データをメモリ６６Ｘに格納し、処理は終了する。【００６５】
以上のように、コントローラ６１が、ライン走査時間が要求ライン走査時間から規定範囲以内となるように、読み出し周期を決定し、駆動波形データを生成するので、共焦点レーザ走査型顕微鏡１は、ユーザにより入力されたフレームレートを正確に実現して、そのフレームレートで画像を取得することができる。【００６６】
また、従来の走査型レーザ顕微鏡では、分周比の細かさが十分に小さくなければ、任意のフレームレートを設定することができなかったが、共焦点レーザ走査型顕微鏡１では、分周比の細かさが十分に小さくなくても、駆動波形データのデータ数を調整することで、任意のフレームレートを設定することができる。【００６７】
なお、ライン走査時間を調整するために、メモリ６６Ｘから駆動波形データを読み出す読み出し周期を変更する方法としては、図２に示すように、分周器６３および分周器６４Ｘを用いる以外の方法を用いることができる。【００６８】
例えば、図５には、複数の基準クロック発生器を用いてライン走査時間を調整するスキャナ駆動系５１’が示されており、図６には、可変クロック発生器を用いてライン走査時間を調整するスキャナ駆動系５１’’が示されている。図５および６において、コントローラ６１、分周器６４、アドレス発生器６５、メモリ６６、D/Aコンバータ６７、駆動回路６８は、図２と同様に構成されており、その説明は省略する。【００６９】
図５のスキャナ駆動系５１’では、Ｎ個の基準クロック発生器６２1’乃至６２N’は、それぞれ異なる周波数のクロック信号を発生する。そして、切り替え器７１は、コントローラ６１から供給される切り替え信号に従って、Ｎ個の基準クロック発生器６２1’乃至６２N’からの出力を切り替え、いずれか１つが生成するクロック信号を分周器６４に供給する。【００７０】
図６のスキャナ駆動系５１’’では、可変クロック発生器６２’’は、複数の異なる周波数のクロック信号を生成することができ、コントローラ６１から供給される周波数設定信号に従って、クロック信号の周波数を変更して分周器６４に供給する。【００７１】
このように構成されているスキャナ駆動系５１’または５１’’において、図２を参照して説明したように、ユーザにより入力されたフレームレートに基づいてコントローラ６１が駆動波形データを生成するとともに、読み出し周期を設定して、切り替え器７１に切り替え信号を供給し、または、可変クロック発生器６２’’に周波数設定値を供給することで、要求フレームレートと一致するフレームレートの画像を取得することができる。【００７２】
なお、駆動信号Ｙが１ステップ増加する時間は、駆動信号Ｘのライン走査時間を基準としており、駆動信号Ｘの変更に同期して駆動信号Ｙを変更してフレーム時間が調整される。【００７３】
また、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。【００７４】
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。
【図１】
2009075346.tif 000003
【図２】
2009075346.tif 000004
【図３】
2009075346.tif 000005
【図４】
2009075346.tif 000006
【図５】
2009075346.tif 000007
【図６】
2009075346.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関し、特に、任意のフレームレートで画像を取得することができるようにした走査型レーザ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光を反射するミラーをスキャナで駆動し、試料に照射されるレーザ光をラスタスキャンさせて画像を取得する。
【０００３】
例えば、走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光が照射される各位置を表す駆動波形データが登録されるテーブルを記憶するメモリを備えており、メモリから駆動波形データが順次読み出される読み出し周期に応じた速度でレーザ光を走査する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような走査型レーザ顕微鏡において、レーザ光が１ラインを走査するライン走査時間は、メモリのテーブルに登録されている１ライン分の駆動波形データのデータ数と、駆動波形データの読み出し周期とを乗算した値に応じて決定される。また、走査型レーザ顕微鏡により取得される画像のフレームレートは、そのライン走査時間と、ラスタスキャンされるラインのライン数とを乗算した値に応じて決定される。
【０００５】
また、走査型レーザ顕微鏡では、ユーザが、走査型レーザ顕微鏡の全体の動作の基準となるクロック信号の基準周波数を変換する分周器の分周比を選択することにより、駆動波形データの読み出し周期が設定される。上述したように、駆動波形データの読み出し周期を駆動波形データのデータ数倍した値に応じてライン走査時間が決定され、ライン走査時間をライン数倍した値に応じてフレームレートが決定される。従って、フレームレートは、分周比の変化に対して、駆動波形データのデータ数倍、およびラインのライン数倍した値に応じて不連続に変化し、分周比の変更可能な細かさ（分解能）により、フレームレートを変更する際の細かさが決定される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ユーザが、分周比の変更可能な１段階だけを変更して読み出し周期を僅かに変更しようとしても、フレームレートは不連続に変更されるため、所望のフレームレートを選択することができないことがあった。即ち、任意のフレームレートで画像を取得することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、任意のフレームレートで画像を取得することが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】
【０００９】
本発明の第１の走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光を試料上で走査し、該試料からの光を用いて前記試料の画像を取得する走査型レーザ顕微鏡であって、前記レーザ光を１ラインずつスキャンさせる走査手段と、設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出する算出手段と、前記走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、前記駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくとも一方を調整して、前記走査手段が１ライン走査する時間を、前記算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致させる調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の走査型レーザ顕微鏡においては、走査手段により、レーザ光が１ラインずつスキャンされ、算出手段により、設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間が算出される。そして、調整手段により、走査手段が１ライン走査する時間が、算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致するように、走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくともいずれか一方が調整される。
【００１１】
本発明の第２の走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光を試料上で走査し、該試料からの光を用いて前記試料の画像を取得する走査型レーザ顕微鏡において、前記試料の画像を取得する速度を表すフレームレートを入力する入力手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の走査型レーザ顕微鏡においては、試料の画像を取得する速度を表すフレームレートが入力される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の走査型レーザ顕微鏡によれば、１ラインを走査する時間を要求ライン走査時間に略一致させるので、任意のフレームレートで画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した共焦点レーザ走査型顕微鏡の光学系の一実施の形態を示す図である。
【図２】スキャナ駆動系５１の構成の例を示すブロック図である。
【図３】ライン走査時間について説明する図である。
【図４】コントローラ６１がライン走査時間を調整する処理を説明するフローチャートである。
【図５】複数の基準クロック発生器を用いてライン走査時間を調整する方法を説明する図である。
【図６】可変クロック発生器を用いてライン走査時間を調整する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  共焦点レーザ走査型顕微鏡，  ２  試料，  １１  レーザ光源，  １２  ダイクロイックミラー，  １３Ｘおよび１３Ｙ  ミラー，  １４Ｘおよび１４Ｙ  スキャナ，  １５  走査レンズ系，  １６  対物レンズ，  １７  ピンホール，  １８  蛍光フィルタ，  １９  検出器，  ２０  制御装置，  ２１  表示装置，  ５１  スキャナ駆動系，  ６１  コントローラ，  ６２  基準クロック発生器，  ６３  分周器，  ６４Ｘおよび６４Ｙ  分周器，  ６５Ｘおよび６５Ｙ  アドレス発生器，  ６６Ｘおよび６６Ｙ  メモリ，  ６７Ｘおよび６７Ｙ  D/Aコンバータ，  ６８Ｘおよび６８Ｙ  駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した共焦点レーザ走査型顕微鏡１の光学系の一実施の形態を示す図である。ここで、共焦点レーザ走査型顕微鏡１の光学系の動作について説明する。
【００１８】
レーザ光源１１から発せられたレーザ光（励起光）は、出力端がファイバコネクタ（不図示）に接続された光ファイバ（不図示）によりスキャナ光学系に導入される。スキャナ光学系に導入されたレーザ光は、ダイクロイックミラー１２によりミラー１３Ｘの方向に反射される。ミラー１３Ｘおよび１３Ｙは、例えば、全反射ミラーにより構成され、ミラー１３Ｘの方向に反射されたレーザ光は、ミラー１３Ｘおよびミラー１３Ｙにより走査レンズ系１５の方向に反射される。そして、レーザ光は、走査レンズ系１５および対物レンズ１６を透過することにより集光され、ステージ２２上の試料２に照射される。
【００１９】
制御装置２０は、スキャナ１４Ｘを駆動し、ミラー１３Ｘの角度を制御することにより、試料２に照射されるレーザ光を共焦点レーザ走査型顕微鏡１の左右方向（ｘ軸方向）に走査し、スキャナ１４Ｙを駆動し、ミラー１３Ｙの角度を制御することにより、試料２に照射されるレーザ光を共焦点レーザ走査型顕微鏡１の奥行き方向（ｙ軸方向）に走査する。
【００２０】
レーザ光を照射することにより励起され試料２から発せられた蛍光は、対物レンズ１６および走査レンズ系１５を透過し、ミラー１３Ｙおよびミラー１３Ｘによりデスキャンされた後、ダイクロイックミラー１２を透過する。そして、デスキャンされた蛍光のうち対物レンズ１６の焦点面から発せられた蛍光のみが、ピンホール１７を通過し、蛍光フィルタ１８により所定の波長成分が透過され、例えば、PMT（光電子増倍管、Photomultiplier）により構成される検出器１９により電気信号に変換される。その電気信号は、制御装置２０に供給され、制御装置２０により画像データに変換され、表示装置２１に供給される。表示装置２１は、画像データに基づく画像、すなわち、試料２の画像を表示する。
【００２１】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１は、試料２に照射されるレーザ光をラスタスキャンさせ、即ち、レーザ光をｘ軸方向へ１ライン走査させるごとにｙ軸方向に１ステップ移動させ、所定の数のライン数だけｘ軸方向へのレーザ光の走査を繰り返して、１フレームの画像を取得する。
【００２２】
ここで、１フレームの画像の取得に必要な時間である１フレーム時間は、ｘ軸方向に向かう１ラインの走査に必要なライン走査時間、ｘ軸方向に向かうラインのライン数、および、１フレームの最終ラインの駆動が終了される位置から先頭ラインの駆動が開始される位置までの移動に必要な時間であるフレーム復帰時間に基づいて決定される。即ち、１フレーム時間は、１フレーム時間＝ライン走査時間×ライン数＋フレーム復帰時間の関係を有する。
【００２３】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１では、ユーザが図示しない入力部を操作して、所望のフレームレート（試料の画像を取得する速度）を入力（設定）すると、制御装置２０が、ユーザにより要求されたフレームレートで画像が取得されるように、１フレーム時間やライン走査時間を決定する。
【００２４】
なお、制御装置２０は、上述した以外にも、ピンホール１７のピンホール径の制御、蛍光フィルタ１８の切替えの制御などを行う。
【００２５】
図２は、共焦点レーザ走査型顕微鏡１の制御装置２０を構成する要素のうち、スキャナ１４Ｘおよびスキャナ１４Ｙを介して、ミラー１３Ｘおよびミラー１３Ｙを駆動し、レーザ光のスキャンを制御するスキャナ駆動系５１の構成の例を示すブロック図である。
【００２６】
コントローラ６１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）などのプロセッサにより構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、スキャナ駆動系５１全体の動作を制御する。
【００２７】
例えば、コントローラ６１には、ユーザにより入力されるフレームレートが供給され、コントローラ６１は、ユーザにより要求されたフレームレートに基くフレーム時間（以下、適宜、要求フレーム時間と称する）を算出し、レーザ光により走査される領域であるスキャン領域を、要求フレーム時間で走査するために要求されるライン走査時間（以下、適宜、要求ライン走査時間と称する）を決定する。
【００２８】
そして、コントローラ６１は、要求フレーム時間および要求ライン走査時間に基づいて、スキャナ１４Ｘの駆動を制御する駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データを生成してメモリ６６Ｘに格納するとともに、スキャナ１４Ｙの駆動を制御する駆動信号Ｙを生成するための駆動波形データを生成してメモリ６６Ｙに格納する。さらに、コントローラ６１は、要求フレーム時間および要求ライン走査時間に基づいて、分周器６３、分周器６４Ｘ、および分周器６４Ｙの分周比を、それぞれに設定する。
【００２９】
基準クロック発生器６２は、スキャナ駆動系５１全体の動作の基準となる基準周波数のクロック信号を生成し、基準周波数のクロック信号を分周器６３に供給する。
【００３０】
分周器６３は、基準クロック発生器６２から供給される基準周波数のクロック信号を、コントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号を分周器６４Ｘおよび分周器６４Ｙにそれぞれ供給する。例えば、基準クロック発生器６２が生成するクロック信号の基準周波数が１０ＭＨｚであるとすると、基準クロック周期は０．１μｓとなり、分周器６３は、０．１μｓの整数倍の周期のクロック信号を出力する。
【００３１】
分周器６４Ｘは、分周器６３から供給されるクロック信号を、分周器６３を介してコントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号をアドレス発生器６５Ｘに供給する。同様に、分周器６４Ｙは、分周器６３から供給されるクロック信号を、分周器６３を介してコントローラ６１により設定された分周比で変換し、その変換後の周波数のクロック信号をアドレス発生器６５Ｙに供給する。
【００３２】
アドレス発生器６５Ｘは、分周器６４Ｘからのクロック信号に同期して、データを読み出すアドレスを指示するアドレス信号を生成し、そのアドレス信号をメモリ６６Ｘに供給する。同様に、アドレス発生器６５Ｙは、分周器６４Ｙからのクロック信号に同期して、データを読み出すアドレスを指示するアドレス信号を生成し、そのアドレス信号をメモリ６６Ｙに供給する。
【００３３】
メモリ６６Ｘには、コントローラ６１が生成した駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データが格納されており、メモリ６６Ｘは、アドレス発生器６５Ｘから供給されるアドレス信号により指定されるアドレスの駆動波形データを、アドレス信号が供給されるタイミングに従って、D/Aコンバータ６７Ｘに順次出力する。
【００３４】
ここで、メモリ６６Ｘに記憶されている駆動テーブルから駆動波形データがD/Aコンバータ６７Ｘに読み出される周期である読み出し周期は、分周器６４Ｘからアドレス発生器６５Ｘに供給されるクロック信号の周波数の逆数であり、基準クロック発生器６２が発生するクロック信号の周期、分周器６３設定されている分周比、および分周器６４Ｘに設定されている分周比を乗算した値となる。
【００３５】
メモリ６６Ｙには、コントローラ６１が生成した駆動信号Ｙを生成するための駆動波形データが格納されており、メモリ６６Ｙは、アドレス発生器６５Ｙから供給されるアドレス信号により指定されるアドレスのデータを、アドレス信号が供給されるタイミングに従って、D/Aコンバータ６７Ｙに順次出力する。
【００３６】
D/Aコンバータ６７Ｘは、メモリ６６Ｘから読み出した駆動波形データをアナログ信号に変換し、駆動回路６８Ｘに供給する。同様に、D/Aコンバータ６７Ｙは、メモリ６６Ｙから読み出した駆動波形データをアナログ信号に変換し、駆動回路６８Ｙに供給する。
【００３７】
駆動回路６８Ｘは、D/Aコンバータ６７Ｘからのアナログ信号に基づいて、駆動テーブルから読み出された駆動波形データに対応する電圧の駆動信号Ｘをスキャナ１４Ｘに供給し、ミラー１３Ｘの角度を制御する。
【００３８】
ここで、例えば、メモリ６６Ｘに記憶されている駆動テーブルの駆動波形データのデータ数が1000個であるとすると、１データあたり１μｓで読み出せば、１ラインが１ｍｓで構成される。従って、例えば、クロック信号の基準周波数が１０ＭＨｚであるとき、分周器６３の分周比を１とし、分周器６４Ｘの分周比を１０とすることで、アドレス発生器６５Ｘに入力されるクロック信号の周期は１μｓとなり、駆動回路６８Ｘは、例えば、1000ライン／ｓでレーザ光が走査されるようにスキャナ１４Ｘを駆動することになる。また、アドレス発生器６５Ｘには、メモリ６６Ｘの駆動テーブルの有効なデータを全て読み出すと、ゼロリセットされ、繰り返し同じ波形が生成されるように循環回数が設定されている。
【００３９】
また、駆動回路６８Ｙは、駆動回路６８Ｘと同様に、D/Aコンバータ６７Ｙからのアナログ信号に基づいて、駆動テーブルから読み出された駆動波形データに対応する電圧の駆動信号Ｙをスキャナ１４Ｙに供給し、ミラー１３Ｙの角度を制御する。
【００４０】
ここで、例えば、コントローラ６１が、分周器６４Ｙの分周比を、アドレス発生器６５Ｘの循環数と一致するように設定することで、ｘ軸方向への１周期ごとにアドレス発生器６５Ｙの入力が更新されるように動作させることができる。即ち、ｘ軸方向への１ラインの走査が完了するごとに、ｙ軸方向の駆動位置を更新することができる。また、アドレス発生器６５Ｙが、ｙ軸方向のライン数および復帰ライン数で出力を循環するように設定することで、１フレーム分の駆動周期が設定される。
【００４１】
駆動回路６８Ｘがスキャナ１４Ｘに供給する駆動信号Ｘは、図２に示すように、画像を取得するためにレーザ光をｘ軸方向へ走査させる所定の走査速度で、ラインの先端を示す電圧からラインの終端を示す電圧まで電圧を上昇させ、その後、走査速度と同じや、走査速度よりも速い速度で、ラインの先端を示す電圧まで電圧を降下させる鋸形状の電圧が、１ライン走査時間ごとに繰り返される。
【００４２】
また、駆動回路６８Ｙがスキャナ１４Ｙに供給する駆動信号Ｙは、図２に示すように、ｘ軸方向への１ラインの走査が終了するごとに、次のラインを示す電圧へ１段階上昇し、先頭ラインから最終ラインまで電圧が上昇すると、所定のライン復帰時間で先頭ラインを示す電圧まで降下する階段形状の電圧が、１フレーム時間ごとに繰り返される。
【００４３】
ここで、スキャナ１４Ｘがレーザ光を１ライン走査させるライン走査時間は、ユーザにより入力されるフレームレートから求められる要求ライン走査時間と一致するように設定される。
【００４４】
例えば、コントローラ６１は、ユーザにより入力されたフレームレートの逆数を演算して１フレーム時間を求め、上述したような、１フレーム時間＝ライン走査時間×ライン数＋フレーム復帰時間の関係に基づいて、要求ライン走査時間を算出する。なお、例えば、ライン数は、ｙ軸方向の解像度に基づいて設定される。また、例えば、フレーム復帰時間は、スキャナ１４Ｙや、その他の駆動機構などの特性に基づいて設定される。
【００４５】
一方、ライン走査時間は、メモリ６６Ｘの駆動テーブルに登録されている１ライン分のデータ数と、メモリ６６ＸからD/Aコンバータ６７Ｘに１つのデータが読み出される読み出し周期とを乗算した値となる。従って、コントローラ６１は、１ライン分のデータ数、または読み出し周期（即ち、分周器６３および分周器６４Ｘの分周比）を調整することにより、所望のライン走査時間となるようにライン走査時間を決定する。
【００４６】
例えば、駆動信号Ｘを生成するための駆動波形データは、図２に示すように、ある程度決まった形状をしており、コントローラ６１は、所定の駆動波形データと、所定の読み出し周期を用いてライン走査時間を仮設定し、読み出し周期を段階的に短縮させる。そして、コントローラ６１は、仮設定されたライン走査時間が要求ライン走査時間以下となると、要求ライン走査時間に一致する（または、要求ライン走査時間から規定範囲内となる）まで、駆動波形データのデータ数を増加させて、ライン走査時間を調整（再設定）する。このとき、例えば、画像を取得する領域であるキャプチャ領域における走査速度が一定となるように、即ち、取得される画像が悪影響を受けないように、ライン走査時間が調整される。
【００４７】
次に、図３を参照して、駆動波形データのデータ数を増加させて調整されるライン走査時間について説明する。
【００４８】
図３には、１ライン走査時間の駆動信号Ｘが示されており、横軸は時刻を表し、縦軸は駆動電圧（駆動信号Ｘの電圧値）を表している。
【００４９】
ライン走査時間は、助走区間（加速区間）、キャプチャ区間、停止区間、およびライン復帰区間に区分される。
【００５０】
助走区間は、ラインの始点でレーザ光の走査が開始されから、一定の走査速度で安定するまでに必要な時間である。キャプチャ区間は、レーザ光がキャプチャ領域を一定の走査速度で走査する時間である。停止区間は、レーザ光の走査速度を徐々に減速させて、レーザ光の走査がラインの終点で停止するまでの時間である。ライン復帰区間は、ラインの終点から始点までの駆動に必要な時間である。
【００５１】
例えば、コントローラ６１は、ライン走査時間を調整するにあたり、図３の破線Ｌ１に示すように、ラインの終端を示す電圧が、停止区間の終端で延長時間△ｔだけ延長されるように、停止区間を延長した駆動波形データを生成する。即ち、コントローラ６１は、ライン走査時間が要求ライン走査時間に一致するように、停止区間とライン復帰区間との間に、ラインの終端を示す電圧を生成するための駆動波形データを必要なデータ数だけ挿入する。
【００５２】
なお、停止区間の終端においてレーザ光は停止しているので、停止区間の終端に、ラインの終端を示す電圧を生成するための駆動波形データを挿入しても、キャプチャ区間における走査速度に影響を与えることはない。
【００５３】
このように、延長時間△ｔに対応するデータを挿入し、停止区間を延長してライン走査時間を延長した後において、ライン復帰区間が延長時間△ｔだけ後方に移動し、ライン走査時間は延長時間△ｔだけ長くなる。
【００５４】
なお、停止区間を延長する他、コントローラ６１は、図３の破線Ｌ２に示すように、ライン復帰区間において駆動電圧が降下する曲線の傾斜が変更されるように、ライン復帰区間のデータ数を延長時間△ｔだけ増やした駆動波形データを生成し、ライン復帰区間を延長することで、ライン走査時間が延長時間△ｔだけ長くなるようにしてもよい。
【００５５】
さらに、コントローラ６１は、キャプチャ区間におけるレーザ光の走査速度に影響を及ぼさない範囲で、助走区間のデータ数を増減させることで、ライン走査時間を調整してもよい。即ち、キャプチャ区間のデータ数を変更すると、走査結果、即ち、取得される画像に影響を与えてしまうので、コントローラ６１は、画像に影響を与えない、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数を変更して、ライン走査時間を調整する。また、コントローラ６１は、駆動波形データのデータ数を変更する区間を、例えば、駆動機械の構成や駆動速度などに基づいて、画像に影響を与えないような最適なものを選択することができる。
【００５６】
また、例えば、コントローラ６１は、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数を求めるにあたり、まず、要求ライン走査時間およびキャプチャ領域のサイズからキャプチャ区間の走査に必要な時間を求める。そして、キャプチャ区間の走査時間およびｘ軸方向の解像度から、１ピクセルあたりの走査時間（ピクセルデュエル）を算出し、停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数（即ち、それぞれの区間の時間）を、１ピクセルあたりの走査時間の関数に基づいて仮設定する。そして、仮設定した停止区間、ライン復帰区間、および助走区間のデータ数から求められるライン走査時間が、要求ライン走査時間に一致する（または、要求ライン走査時間から規定範囲内となる）まで、これらの区間のデータ数と、読み出し周期を変更する処理を繰り返す。
【００５７】
また、例えば、要求ライン走査時間を入力すると、駆動波形データおよび読み出し周期を決定する代数を、実験またはシミュレーションなどであらかじめ求めておき、その代数に従って、駆動波形データおよび読み出し周期を決定してもよい。
【００５８】
次に、図４は、図２のコントローラ６１がライン走査時間を調整する処理を説明するフローチャートである。
【００５９】
例えば、ユーザがフレームレートを入力し、そのフレームレートがコントローラ６１に供給されると処理が開始され、ステップＳ１１において、コントローラ６１は、ユーザにより入力されたフレームレートの逆数を演算して要求フレーム時間を求め、処理はステップＳ１２に進む。
【００６０】
ステップＳ１２において、コントローラ６１は、ステップＳ１１で求めた要求フレーム時間、スキャン領域のライン数、およびフレーム復帰時間に基づいて、要求ライン走査時間を算出する。
【００６１】
ステップＳ１２の処理後、処理はステップＳ１３に進み、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間に基づいて、読み出し周期の設定、および駆動波形データの生成をして、処理はステップＳ１４に進む。
【００６２】
ステップＳ１４において、コントローラ６１は、ステップＳ１３で設定した読み出し周期、および、ステップＳ１３で生成した駆動波形データから、スキャナ１４Ｘがレーザ光を実際に１ライン走査させるライン走査時間を算出する。
【００６３】
ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１５に進み、コントローラ６１は、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から、あらかじめ所定の精度に応じて規定されている規定範囲以内であるか否かを判定する。
【００６４】
ステップＳ１５において、コントローラ６１が、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内でないと判定した場合、処理はステップＳ１６に進み、コントローラ６１は、上述したように、読み出し周期の再設定、または駆動波形データの再生成を行い、処理はステップＳ１４に戻り、以下、同様の処理が行われる。
【００６５】
一方、ステップＳ１５において、コントローラ６１が、ステップＳ１４で算出したライン走査時間が、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進む。
【００６６】
ステップＳ１７において、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定したライン走査時間の算出に用いられた読み出し周期でメモリ６６Ｘに記憶される駆動波形データが読み出されるように、分周器６３および分周器６４Ｘの分周比をそれぞれ求め、それらの分周比を分周器６３および分周器６４Ｘに設定する。また、コントローラ６１は、ステップＳ１２で算出した要求ライン走査時間から規定範囲以内であると判定したライン走査時間の算出に用いられた駆動波形データをメモリ６６Ｘに格納し、処理は終了する。
【００６７】
以上のように、コントローラ６１が、ライン走査時間が要求ライン走査時間から規定範囲以内となるように、読み出し周期を決定し、駆動波形データを生成するので、共焦点レーザ走査型顕微鏡１は、ユーザにより入力されたフレームレートを正確に実現して、そのフレームレートで画像を取得することができる。
【００６８】
また、従来の走査型レーザ顕微鏡では、分周比の細かさが十分に小さくなければ、任意のフレームレートを設定することができなかったが、共焦点レーザ走査型顕微鏡１では、分周比の細かさが十分に小さくなくても、駆動波形データのデータ数を調整することで、任意のフレームレートを設定することができる。
【００６９】
なお、ライン走査時間を調整するために、メモリ６６Ｘから駆動波形データを読み出す読み出し周期を変更する方法としては、図２に示すように、分周器６３および分周器６４Ｘを用いる以外の方法を用いることができる。
【００７０】
例えば、図５には、複数の基準クロック発生器を用いてライン走査時間を調整するスキャナ駆動系５１’が示されており、図６には、可変クロック発生器を用いてライン走査時間を調整するスキャナ駆動系５１’’が示されている。図５および６において、コントローラ６１、分周器６４、アドレス発生器６５、メモリ６６、D/Aコンバータ６７、駆動回路６８は、図２と同様に構成されており、その説明は省略する。
【００７１】
図５のスキャナ駆動系５１’では、Ｎ個の基準クロック発生器６２1’乃至６２N’は、それぞれ異なる周波数のクロック信号を発生する。そして、切り替え器７１は、コントローラ６１から供給される切り替え信号に従って、Ｎ個の基準クロック発生器６２1’乃至６２N’からの出力を切り替え、いずれか１つが生成するクロック信号を分周器６４に供給する。
【００７２】
図６のスキャナ駆動系５１’’では、可変クロック発生器６２’’は、複数の異なる周波数のクロック信号を生成することができ、コントローラ６１から供給される周波数設定信号に従って、クロック信号の周波数を変更して分周器６４に供給する。
【００７３】
このように構成されているスキャナ駆動系５１’または５１’’において、図２を参照して説明したように、ユーザにより入力されたフレームレートに基づいてコントローラ６１が駆動波形データを生成するとともに、読み出し周期を設定して、切り替え器７１に切り替え信号を供給し、または、可変クロック発生器６２’’に周波数設定値を供給することで、要求フレームレートと一致するフレームレートの画像を取得することができる。
【００７４】
なお、駆動信号Ｙが１ステップ増加する時間は、駆動信号Ｘのライン走査時間を基準としており、駆動信号Ｘの変更に同期して駆動信号Ｙを変更してフレーム時間が調整される。
【００７５】
また、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。
【００７６】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を試料上で走査し、該試料からの光を用いて前記試料の画像を取得する走査型レーザ顕微鏡において、
前記レーザ光を１ラインずつスキャンさせる走査手段と、
設定されたフレームレートから求められる１フレームの走査に必要な時間に基づいて、１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出する算出手段と、
前記走査手段を駆動する駆動波形データの１ライン分のデータ数、および、前記駆動波形データの読み出し周期のうちの少なくとも一方を調整して、前記走査手段が１ライン走査する時間を、前記算出手段により算出された要求ライン走査時間に略一致させる調整手段と
を備えることを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
【請求項２】
前記走査型レーザ顕微鏡では、前記レーザ光がスキャンされるスキャン領域のうちの一部のキャプチャ領域の画像が取得され、
前記調整手段は、前記駆動波形データの１ライン分のデータ数のうちの、前記キャプチャ領域以外のスキャン領域についての駆動波形データのデータ数、または、所定のラインの終端から次のラインの先端に前記走査手段を駆動する間の駆動波形データのデータ数を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項３】
基準周波数のクロック信号を所定の分周比で変換し、前記読み出し周期の信号を生成する生成手段をさらに備え、
前記調整手段は、前記生成手段における分周比を変更して前記読み出し周期を段階的に短縮させ、前記走査手段が１ライン走査する時間が、前記要求ライン走査時間とならなかった場合、前記駆動波形データのデータ数を増減させて、前記走査手段が１ライン走査する時間を前記要求ライン走査時間に略一致させる
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項４】
レーザ光を試料上で走査し、該試料からの光を用いて前記試料の画像を取得する走査型レーザ顕微鏡において、
前記試料の画像を取得する速度を表すフレームレートを入力する入力手段
を有することを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
【請求項５】
前記レーサ光を前記試料上で１ラインずつ走査する走査手段と、
前記入力手段で入力された前記フレームレートから１フレームの走査に必要な時間を算出し、該１フレームの走査に必要な時間から１ラインの走査に用いられる時間として要求される要求ライン走査時間を算出する算出手段と
をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【国際調査報告】
2009075346.tif 000009
2009075346.tif 000010
2009075346.tif 000011
2009075346.tif 000012