(57)【要約】【課題】入力データ列に異常が発生した場合に、その影響を最小限に抑える。【解決手段】RAM６３とDA変換器６５との間に設けられる保護回路６４においては、監視部７１によって、RAM６３の駆動テーブルに設定されているデータ列がリアルタイムで監視され、データ列に異常が検出された場合、駆動テーブルに設定されているデータ列の読み出しが停止されるとともに、そのデータ列の代わりに、ROM７２に記憶された安全データテーブルに設定されているデータ列が読み出され、DA変換器６５に供給されることで、駆動回路６６によって、スキャナ１４の駆動が停止されるので、入力データ列に異常が発生した場合でも、その影響を最小限に抑えることができる。本発明は、例えば、時間的に変化するデジタルデータ列を用いて所定の被駆動部の動作を制御する機器に適用できる。【選択図】図２
2011237617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の被駆動部の駆動を制御するためのデータ列を生成する制御回路と、
前記制御回路と前記被駆動部の駆動回路との間に配置され、生成された前記データ列を前記駆動回路に出力する保護回路と
を備え、
前記保護回路は、
前記制御回路から入力される前記データ列から、前記制御回路の異常動作により発生する異常データ列を判定するための所定の判定条件に基づいて、前記異常データ列を検出する検出手段と、
前記異常データ列が検出された場合、検出された前記異常データ列の前記保護回路からの出力を遮断する遮断手段と、
検出された前記異常データ列の出力が遮断された後、前記駆動回路への出力を、前記制御回路から入力される前記データ列から、予め設定された前記被駆動部を安全に停止させるための安全データ列に切り替える切り替え手段と
を有する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記データ列は、デジタルデータ列であり、
前記保護回路は、前記デジタルデータ列をアナログ信号に変換して、前記駆動回路に出力するDA（Digital/Analog）変換器の直前に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記判定条件として、前記制御回路から入力される前記データ列の数値的な特性の変化を用いて、前記異常データ列を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記保護回路は、
前記異常データ列が検出された場合、前記異常データ列の検出を示す異常通知信号を他の制御装置に出力する出力手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４に記載のいずれか一項に記載の制御装置と、
試料に照射されるレーザ光を射出するレーザ光源と、
前記被駆動部として、前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を走査する走査部と
を備え、
前記走査部は、前記駆動回路によって、前記制御回路により生成される所定の走査条件に基づいた前記データ列にしたがって駆動される
ことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【請求項６】
前記安全データ列は、前記レーザ光が前記試料に照射されない状態となるように、前記走査部を駆動して停止させるためのデータ列であり、
前記駆動回路は、前記保護回路からの前記安全データ列に基づいて、前記レーザ光が前記試料に照射されない状態となるように前記走査部を駆動して停止させる
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項７】
前記異常通知信号は、前記レーザ光源による前記レーザ光の射出を停止させるための信号であり、
前記レーザ光源を制御する他の制御装置は、前記保護回路から出力される前記異常通知信号に応じて、前記レーザ光源からの前記レーザ光の射出を停止させる
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ走査顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及びレーザ走査顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、時間的に変化するデジタルデータ列を用いて所定の被駆動部の駆動を制御する機器が知られている。このような機器としては、例えば、レーザ走査顕微鏡がある。レーザ走査顕微鏡においては、例えば、試料上でレーザ光を走査させる走査機構を駆動するために、駆動テーブルに格納された時系列のデータが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ走査顕微鏡において、駆動テーブルのデータ列に異常が発生した場合、異常な周期や振幅により走査機構が駆動され、予期しない動作が行われることになる。そのため、異常データ列による動作が与える影響を抑制することが求められていた。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、入力データ列に異常が発生した場合に、その影響を最小限に抑え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】
【０００６】
本発明の制御装置は、所定の被駆動部の駆動を制御するためのデータ列を生成する制御回路と、前記制御回路と前記被駆動部の駆動回路との間に配置され、生成された前記データ列を前記駆動回路に出力する保護回路とを備え、前記保護回路は、前記制御回路から入力される前記データ列から、前記制御回路の異常動作により発生する異常データ列を判定するための所定の判定条件に基づいて、前記異常データ列を検出する検出手段と、前記異常データ列が検出された場合、検出された前記異常データ列の前記保護回路からの出力を遮断する遮断手段と、検出された前記異常データ列の出力が遮断された後、前記駆動回路への出力を、前記制御回路から入力される前記データ列から、予め設定された前記被駆動部を安全に停止させるための安全データ列に切り替える切り替え手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーザ走査顕微鏡は、上記の制御装置と、試料に照射されるレーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を走査する走査部とを備え、前記走査部は、前記被駆動部として、前記駆動回路によって、前記制御回路により生成される所定の走査条件に基づいた前記データ列にしたがって駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、入力データ列に異常が発生した場合に、その影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用したレーザ走査顕微鏡の光学系の一実施の形態を示す図である。
【図２】スキャナ駆動系の構成の例を示すブロック図である。
【図３】被駆動部等を保護する処理を説明するフローチャートである。
【図４】エラー判定処理の詳細について説明するフローチャートである。
【図５】正常データ列の例を示す図である。
【図６】異常データ列の例を示す図である。
【図７】保護回路を有する機器の構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．変形例
【００１１】
＜１．第１の実施の形態＞
最初に、図１乃至図６を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用したレーザ走査顕微鏡１の光学系の一実施の形態を示す図である。ここで、共焦点観察に用いられるレーザ走査顕微鏡１の光学系の動作について説明する。
【００１３】
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の方向に反射されたレーザ光は、ミラー１３Ｘ及びミラー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及び対物レンズ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。
【００１４】
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レーザ走査顕微鏡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レーザ走査顕微鏡１の奥行き方向（ｙ軸方向）に走査する。
【００１５】
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及び走査レンズ系１５を透過し、ミラー１３Ｙ及びミラー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の焦点面近傍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。
【００１６】
なお、制御装置２０は、上述した以外にも、レーザ光源１１によるレーザ光の照射の制御、ピンホール１７のピンホール径の制御、あるいは蛍光フィルタ１８の切り替えの制御等を行う。
【００１７】
また、以下の説明において、スキャナ１４Ｘ及びスキャナ１４Ｙを特に区別する必要がない場合、スキャナ１４と称し、ミラー１３Ｘ及びミラー１３Ｙを特に区別する必要がない場合、ミラー１３と称する。
【００１８】
図２は、レーザ走査顕微鏡１の制御装置２０を構成する要素のうち、スキャナ１４Ｘ及びスキャナ１４Ｙを介して、ミラー１３Ｘ及びミラー１３Ｙを駆動し、レーザ光のスキャン（走査）を制御するスキャナ駆動系５１（制御装置）の構成の例を示すブロック図である。なお、図２では、ミラー１３Ｘ及びミラー１３Ｙの記述は省略している。
【００１９】
スキャナ駆動系５１は、制御用コントローラ６１、タイミング制御回路６２、RAM（Random Access Memory）６３、保護回路６４、DA（Digital/Analog）変換器６５、及び駆動回路６６から構成される。
【００２０】
制御用コントローラ６１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）等のプロセッサにより構成され、スキャナ駆動系５１全体の動作を制御する。また、制御用コントローラ６１は、制御装置２０を構成する他の要素からの情報に基づいて、レーザ走査顕微鏡１の各部の動作の状況に関する情報を取得する。
【００２１】
制御用コントローラ６１は、指示された走査領域を指示された速度で走査するようにスキャナ１４Ｘ及びスキャナ１４Ｙを駆動する駆動信号Ｘ，Ｙの生成に用いる駆動テーブルを作成し、RAM６３に格納する。すなわち、駆動テーブルは、スキャナ１４Ｘの駆動用（以下、ｘ軸用とも称する）、及びスキャナ１４Ｙの駆動用（以下、ｙ軸用とも称する）の２種類からなり、例えば、駆動回路６６から出力される駆動信号Ｘと駆動信号Ｙの電圧値に対応するデータ列が時系列に並べられている。換言すれば、駆動テーブルは、スキャナ１４Ｘ又はスキャナ１４Ｙを駆動するための時系列のデジタルデータ列であると言える。
【００２２】
また、制御用コントローラ６１は、RAM６３に記憶されているｘ軸用及びｙ軸用の駆動テーブルに基づいて、指示された走査領域が指示された速度で走査されるように、タイミング制御回路６２を制御する。
【００２３】
タイミング制御回路６２には、基準クロック発生器（不図示）が設けられており、この基準クロック発生器によりクロック信号が発生される。なお、クロック信号は、図示はしていないが、例えば、基準クロック発生器からのクロック信号を変換する分周器により所定の周波数に変換された状態で、タイミング制御回路６２により取得される。
【００２４】
タイミング制御回路６２は、制御用コントローラ６１の制御に基づいて、基準クロック発生器により発生された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RAM６３に供給する。RAM６３は、アドレス信号に基づいて、駆動テーブルに設定されているデジタルデータ列を、保護回路６４を介して順次DA変換器６５に出力する。
【００２５】
DA変換器６５は、保護回路６４を介して供給されたデジタルデータ列をアナログ信号に変換し、駆動回路６６に供給する。駆動回路６６は、DA変換器６５からのアナログ信号に基づいて、ｘ軸用の駆動テーブルから読み出されたデジタルデータ列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。同様に、駆動回路６６は、DA変換器６５からのアナログ信号に基づいて、ｙ軸用の駆動テーブルから読み出されたデジタルデータ列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。
【００２６】
保護回路６４は、制御用コントローラ６１の異常動作などにより発生する異常なデジタルデータ列が入力されたとき、スキャナ１４等の被駆動部や、観察対象である試料２などを保護するために設けられている。保護回路６４は、監視部７１及びROM（Read Only Memory）７２から構成される。
【００２７】
監視部７１は、RAM６３とDA変換器６５との間に配置され、RAM６３からDA変換器６５に入力される、駆動テーブルに設定されているデジタルデータ列（以下、入力データ列ともいう）をリアルタイムで監視して、RAM６３からの入力データ列が、正常なデータ列（以下、正常データ列という）であるか、あるいは異常なデータ列（以下、異常データ列という）であるかの判定を行うことで、異常データ列の検出を行う。
【００２８】
異常データ列は、例えば、制御用コントローラ６１の異常動作などにより発生するものであり、この判定処理は、所定の判定条件（後述するエラー判定条件）に基づいて行われる。なお、詳細は後述するが、この判定条件には、例えば、入力データ列の数値的な特性の変化などを用いることができる。また、この判定条件は、例えば工場出荷時に予め設定されるものであり、例えばタイミング制御回路６２内に記憶され、監視を開始する際に取得される。
【００２９】
監視部７１は、RAM６３からの入力データ列が正常データ列であると判定した場合、すなわち、異常データ列が検出されていない場合、RAM６３から入力される入力データ列をそのまま通過させて、DA変換器６５に出力する。
【００３０】
一方、監視部７１は、RAM６３からの入力データ列が異常データ列であると判定した場合、すなわち、異常データ列が検出された場合、監視部７１からの出力を遮断するとともに、RAM６３の駆動テーブルに設定されている入力データ列の読み出しを停止して、検出された異常データ列の入力を遮断する。そして、検出された異常データ列の出力が遮断された後、監視部７１は、ROM７２に記憶された安全データテーブルに設定されているデータ列（以下、安全データ列という）を読み出し、その安全データ列を、RAM６３からの入力データ列の代わりに、DA変換器６５に出力する。
【００３１】
この安全データテーブルには、例えば駆動中のスキャナ１４（被駆動部）を安全に停止させるための駆動信号に対応する安全データ列が予め設定されており、DA変換器６５を介した駆動回路６６への出力を、RAM６３の駆動テーブルのデータ列から、ROM７２の安全データテーブルの安全データ列に切り替えることで、駆動回路６６によって、スキャナ１４の駆動が安全に停止されることになる。
【００３２】
また、監視部７１は、異常データ列が検出された場合、その異常の検出を通知するための信号（以下、異常通知信号という）を、図１の制御装置２０（他の制御装置）に出力する。これにより、制御装置２０は、例えば、監視部７１から出力された異常通知信号に応じて、レーザ光源１１を制御して、レーザ光の射出を停止させることが可能となる。
【００３３】
以上のようにして、図２のスキャナ駆動系５１は構成される。
【００３４】
次に、図３のフローチャートを参照して、図２の保護回路６４により実行される、異常データ列による影響から被駆動部（スキャナ１４等）や試料２などを保護する処理について説明する。
【００３５】
レーザ走査顕微鏡１が起動されると、保護回路６４においては、駆動テーブルに設定されているデジタルデータ列のDA変換器６５への出力が遮断（以下、「オフ」とも称する）され（ステップＳ１１の処理）、RAM６３からの入力データ列が正常データ列であるか、あるいは異常データ列であるかの判定を行うためのエラー判定条件が監視部７１に読み込まれる（ステップＳ１２の処理）。これにより、エラー判定のための条件が初期化されることになる。
【００３６】
続いて、監視部７１は、ステップＳ１３において、時間計数カウンタやエラー回数などのエラー判定のために用いられる変数を初期化し、さらに、ステップＳ１４において、例えば、入力データ列の最大値と最小値や、変曲点の計数カウンタなどのエラー判定条件を初期化する。
【００３７】
以上の初期設定が終了すると、監視部７１は、RAM６３からの入力データが更新されるまで待機し（ステップＳ１５の処理）、その後、入力データが到達した場合に、処理は、ステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６においては、監視部７１によって、到達した入力データ列に対するエラー判定処理が行われる。このエラー判定処理においては、例えば、入力データ列の最大値と最小値や、変曲点の数などの所定のエラー判定条件に基づいてエラー回数がカウントされるが、その処理の詳細については、図４のフローチャートを参照して後述する。
【００３８】
到達した入力データ列に対するエラー判定処理が終了すると、ステップＳ１７において、監視部７１は、エラー判定処理により得られたエラー回数が所定の閾値を超えるか否かを判定する。ステップＳ１７において、エラー回数が所定の閾値以下であると判定された場合、入力データ列から異常データ列が検出されなかったことになるので、処理は、ステップＳ１８に進む。そして、ステップＳ１８において、監視部７１は、DA変換器６５への出力がオフされていた入力データ列のDA変換器６５への出力を開始（以下、「オン」とも称する）する。これにより、RAM６３の駆動テーブルに設定されているデジタルデータ列は、監視部７１を通過して、DA変換器６５に供給され、駆動回路６６による通常のスキャナ１４の駆動が行われる。
【００３９】
その後、監視部７１は、ステップＳ１９において、時間計数カウンタをカウントアップして、経過時間を更新し、ステップＳ２０において、更新した経過時間が、所定の監視時間単位内となるか否かを判定する。監視時間単位内であると判定された場合（ステップＳ２０の「Yes」）、エラー判定条件を初期化せずにそのまま監視を続けるので、処理は、ステップＳ１５に戻り、上述した処理が繰り返される。これにより、監視時間単位外であると判定されるまで（ステップＳ２０の「No」）、入力データ列が到達するごとにエラー判定処理（ステップＳ１６の処理）が行われ、そのエラー判定処理により得られたエラー回数が所定の閾値を超えるか否かが判定される（ステップＳ１７の処理）。なお、ステップＳ２０において、監視時間単位外であると判定された場合（ステップＳ２０の「No」）、処理は、ステップＳ１３に戻り、エラー判定条件が初期化された上で、再度、エラー判定処理が行われることになる。
【００４０】
そして、ステップＳ１３ないしＳ２０の処理が繰り返され、ステップＳ１７において、エラー回数が所定の閾値を超えたと判定された場合、入力データ列から異常データ列が検出されたことになるので、監視部７１は、RAM６３からの入力データ列（異常データ列）の出力を遮断するとともに、その入力をも遮断する（ステップＳ２１の処理）。このとき、監視部７１は、異常通知信号を制御装置２０に出力する（ステップＳ２２の処理）。
【００４１】
ステップＳ２３において、監視部７１は、ROM７２に記憶された安全データテーブルに設定されている安全データ列を読み出して、DA変換器６５を介した駆動回路６６への出力を、駆動テーブルのデータ列から、安全データテーブルのデータ列に切り替える。
【００４２】
これにより、DA変換器６５には、駆動中のスキャナ１４を安全に停止させるための駆動信号に対応する安全データ列が入力され、駆動回路６６によって、スキャナ１４Ｘ及びスキャナ１４Ｙの駆動が安全に停止され、ミラー１３Ｘ及びミラー１３Ｙが所定の角度で停止する。
【００４３】
例えば、制御用コントローラ６１等に何らかの異常が発生して、駆動テーブルのデジタルデータ列に異常が発生した場合、異常な周期や振幅により走査機構（ミラー１３やスキャナ１４等）が駆動されると、予期しない動作が行われ、長時間そのような駆動が行われると走査機構が破損する場合が考えられる。すなわち、例えば、ガルバノスキャナ等のスキャナ１４は、ある一定の周波数以下で駆動しなければならないが、異常データ列が発生すると、高い周波数成分が含まれることになり、その周波数成分が、スキャナ１４の持っている固有周波数に達したときに負荷がかかって、スキャナ１４が破損する恐れがある。また、駆動回路６６によって、スキャナ１４を駆動して、ミラー１３の角度を制御しているため、スキャナ１４の駆動を急に停止してしまうと、ミラー１３が停止する直前のある角度を向いたままとなり、その方向にレーザ光が固定されて出力されることになる。その結果、そのレーザ光が、試料２（の特定の部分）に照射され続けることとなり、試料２にダメージを与えてしまうことも考えられる。
【００４４】
そこで、保護回路６４は、入力データ列から異常データ列が検出された時点で、駆動信号の元になるデータ列を、RAM６３の駆動テーブルのデータ列から、ROM７２に予め設定された安全データテーブルのデータ列に切り替えることで、スキャナ１４の駆動を安全に停止させるだけでなく、レーザ光が試料２に照射され続けない安全な状態となるようにしている。つまり、この場合、安全データ列は、レーザ光源１１から射出されたレーザ光が試料２に照射され続けない安全な状態となるように、スキャナ１４を駆動して停止させるための駆動信号に対応することになる。
【００４５】
また、制御装置２０には、監視部７１からの異常通知信号が供給される。制御装置２０は、監視部７１からの異常通知信号に応じて、レーザ光源１１からのレーザ光の射出を停止させる。
【００４６】
これにより、上述したように、レーザ光源１１から射出されたレーザ光が試料２に照射され続けない状態となるようにスキャナ１４を駆動させた上で、監視部７１からの異常通知信号に応じた制御装置２０によって、レーザ光源１１が制御され、レーザ光の照射が停止されるので、試料２に想定外のレーザ光が照射されるのを確実に防止することができる。
【００４７】
以上のように、入力データ列に異常が発生した場合、入力データ列の出力を遮断した後、安全データ列を出力してスキャナ１４を安全に停止させるとともに、異常通知信号を制御装置２０に通知してレーザ光源１１によるレーザ光の照射を停止させることができる。その結果、スキャナ１４等の被駆動部の破損を未然に防止しつつ、レーザ光が試料２に照射され続けることによる試料２へのダメージを防止することが可能となるため、入力データ列の異常の発生による影響を最小限に抑制することができる。
【００４８】
次に、図４のフローチャートを参照して、上述した図３のステップＳ１６の処理に対応する、エラー判定処理の詳細について説明する。このエラー判定処理は、監視部７１により実行される。なお、エラー判定条件として、RAM６３からの入力データ列の最大値と最小値や、変曲点数等の入力データ列の数値的な特性の変化が用いられるのは、先に述べた通りである。
【００４９】
まず、ステップＳ５１において、RAM６３からの入力データが、先に入力された入力データ列の最小値以下であるか否かが判定され、最小値以下であると判定された場合（ステップＳ５１の「Yes」）、ステップＳ５２において、先に入力された入力データ列の最小値が、その最小値以下であると判定された入力データで置き換えられる。
【００５０】
一方、ステップＳ５１において、入力データが、先に入力された入力データ列の最小値を超えると判定された場合、ステップＳ５２の処理がスキップされ、処理は、ステップＳ５３に進む。
【００５１】
次に、ステップＳ５３において、RAM６３からの入力データが、先に入力された入力データ列の最大値以上であるか否かが判定され、最大値以上であると判定された場合（ステップＳ５３の「Yes」）、ステップＳ５４において、先に入力された入力データ列の最大値が、その最大値以上であると判定された入力データで置き換えられる。
【００５２】
一方、ステップＳ５３において、入力データが、先に入力された入力データ列の最大値未満であると判定された場合、ステップＳ５３の処理がスキップされ、処理は、ステップＳ５５に進む。
【００５３】
次に、ステップＳ５５において、RAM６３からの入力データが、（時系列に並べた入力データ列の）変曲点であるか否かが判定され、変曲点であると判定された場合（ステップＳ５５の「Yes」）、ステップＳ５６において、変曲点数がインクリメントされる。
【００５４】
一方、ステップＳ５５において、入力データが変曲点でないと判定された場合、ステップＳ５６の処理がスキップされ、処理は、ステップＳ５７に進む。
【００５５】
そして、ステップＳ５７において、変曲点数又は入力データ列の最大値と最小値の差が所定の閾値を超えるか否かが判定される。ステップＳ５７において、変曲点数又は最大値と最小値の差が所定の閾値を超えると判定された場合、ステップＳ５８において、エラー回数がインクリメントされる。
【００５６】
一方、ステップＳ５７において、変曲点数又は入力データ列の最大値と最小値の差が所定の閾値以下であると判定された場合、ステップＳ５８の処理がスキップされる。
【００５７】
ステップＳ５７又はＳ５８の処理が終了すると、処理は、図３のステップＳ１６に戻り、ステップＳ１７以降の処理が繰り返される。すなわち、監視部７１に入力データ列が到達するごとに、図４のエラー判定処理（図３のステップＳ１６の処理）が行われ、例えば、変曲点数又は入力データ列の最大値と最小値の差が所定の閾値を超えると判定された場合には、エラー回数がインクリメントされ、続いて、そのエラー判定処理により得られたエラー回数が所定の閾値を超えるか否かが判定される（図３のステップＳ１７の処理）。ステップＳ１７以降の処理は、先に述べた通りである。
【００５８】
なお、通常、デジタルデータでの制御を行う場合であっても、ランダムな数値で制御される場合は稀であり、一定の時間単位では、規定のデータの変化幅を示したときに正常となる場合がほとんどであるため、入力データ列の最大値と最小値の比較によるデータの変化の幅が、エラー判定処理の一つの指針となるので、上述した図４のエラー判定処理のエラー判定条件としている。また、変化量が規定の範囲内にあっても、短時間に振動するデータが想定されない場合には、入力データの変曲点の回数を計数することも、エラー判定処理の一つの指針となる場合が多いため、上述した図４のエラー判定処理では、変曲点数も判定の条件としている。ただし、上述した図４のエラー判定処理において、入力データ列の最大値と最小値の差又は変曲点数を判定条件としたのは一例であって、これらの例に限定されるものではなく、想定されるデジタルデータ列の数値的な特性の変化に応じて、適切な判定条件が適宜決定される。
【００５９】
すなわち、デジタルデータ列の正常・異常の判定では、時間との関連性が重要な要因となる。例えば、データの示す出力の変化範囲は、常に、機器の許容範囲内に留まるように設計されるのが普通であるが、単位時間内に許容されるデータの変化幅は、通常、出力側の許容範囲よりも大幅に小さい場合が普通であり、さらに、使用環境によっても異なる場合が普通である。従って、監視部７１には、データ列を検査する最小単位時間、最小単位時間で許容されるデータの変化量、データ列を監視する時間をパラメータとして設定することで、所定時間内で、所定回数を超える異常データ列を検出した場合のエラー判定処理を行うことができる。
【００６０】
ここで、図５及び図６を参照して、保護回路６４に入力されるデジタルデータ列について説明する。
【００６１】
図５には、正常データ列（駆動信号の電圧値に対応するデータ）を時系列（図中左から右に向かう方向）で示したグラフの例が示されている。図５に示すように、正常データ列の場合には、その変化幅が一定時間内であれば、一定の想定量に留まるのが普通であり、その曲線は滑らかなものとなる。一方、図６には、異常データ列（駆動信号の電圧値に対応するデータ）を時系列（図中左から右に向かう方向）で示したグラフの例が示されている。図６に示すように、異常データ列の場合には、短い時間内に想定を超えたデータの変化が起こるのが普通であり、その曲線は滑らかなものにはならない。
【００６２】
すなわち、保護回路６４では、入力データ列の最大値と最小値の差や、変曲点数等の入力データ列の数値的な特性の変化が監視され、RAM６３からの入力データ列が、図５に示すような正常データ列の場合には、入力データ列がDA変換器６５にそのまま出力される一方、図６に示すような、入力データ列が入力された場合には異常データ列として検出されて、入力データ列の出力が遮断され、代わりに安全データ列がDA変換器６５に出力される。
【００６３】
また、保護回路６４は、図２に示したように、スキャナ駆動系５１の各部の制御を行う制御回路としての制御用コントローラ６１と別の回路となっているため、制御用コントローラ６１に何らかの異常が発生した場合でもその影響を受けることはない。すなわち、制御用コントローラ６１に何らかの異常が発生した場合には、制御用コントローラ６１とは独立した保護回路６４によって、例えば、図６に示すような、異常データ列が検出されて、入力データ列の出力が遮断され、代わりに安全データ列がDA変換器６５に出力される。このように、保護回路６４は、制御用コントローラ６１が異常動作をしても何ら影響を受けることなく、被駆動部を安全に停止させることが可能となる。
【００６４】
また、保護回路６４は、DA変換器６５の直前に配置されることから、DA変換器６５には、保護回路６４による監視により異常データ列が入力されることはなく、保護回路６４からの正常データ列又は安全データ列が入力されることになる。
【００６５】
＜２．変形例＞
以上の説明では、レーザ走査顕微鏡１を例にして説明したが、本発明は、時間的に変化するデジタルデータ列を用いて所定の被駆動部の動作を制御するその他の機器にも適用することができる。そこで、次に、図７を参照しながら、本発明をレーザ走査顕微鏡１以外の機器に適用する場合について説明する。時間的に変化するデジタルデータ列を用いて所定の被駆動部の動作を制御する機器としては、例えば、デジタルオーディオ機器やNC（Numerical Control）工作機器などがある。
【００６６】
このようなデジタルオーディオ機器やNC工作機器等の機器においては、図７に示すように、デジタルデータ生成元により生成されたデジタルデータ列は、所定のデータ伝送経路を経由して、デジタルデータ出力先に入力されることになるが、デジタルデータ生成元とデジタルデータ出力先との間には、上述した図２の保護回路６４が設けられる。
【００６７】
この保護回路６４には、データ伝送経路を介してデジタルデータ列が入力され、設定されたエラー判定条件にしたがった異常データ列の検出が行われ、入力データ列が正常データ列の場合にはそのままデジタルデータ出力先に入力される。一方、入力データ列から異常データ列が検出された場合には、安全データテーブルの安全データ列がデジタルデータ出力先に入力されるとともに、異常通知信号が出力されることは先に述べた通りである。そして、デジタルデータ出力先においては、通常は、入力データ列が入力されるが、入力データ列に異常が発生した時点で、入力が、入力データ列から安全データ列に切り替えられるので、異常データ列の発生による影響が抑制される。
【００６８】
例えば、従来、デジタルオーディオ機器においては、元となるデジタルデータに対して、チェックサムなどを施すことで、データの破損を検出して異常なデータが再生されることを防止することは一般的に行われているが、元となるデジタルデータは、最終的にDA変換器に入力される時系列のデータ列に変換されるため、その後は、直接DA変換器に入力されることになる。従って、DA変換器に入力されるまでの経路に異常があって、DA変換器の入力が意図したデータ列となっていない場合には、被駆動部で予期しない動作が行われる可能性があった。通常、DA変換器の出力側には、所定の帯域フィルタが設けられるため、ある程度の出力保護は行われるものの、例えばデジタルオーディオ機器では、最大出力、最大帯域で連続出力されていた場合、被駆動部の予期せぬ動作により、視聴者の聴覚に障害を与えるリスクはゼロではない。また、デジタルデータで制御されるNC工作機器では、入力データ列により、例えば被駆動部を移動させる場合があるが、被駆動部の能力限界の作動範囲や作動速度が連続的に与えられた場合、使用環境によっては被駆動部による予期せぬ動作が行われ、危険が生じる恐れがある。本発明では、図７に示すように、保護回路６４によって、デジタルデータ列が、DA変換器等のデジタルデータ出力先に出力される直前での監視を行い、所定のエラー判定条件にしたがって、異常データ列を検出した場合には、直ちにデジタルデータ列の伝送を遮断するとともに、被駆動部を安全に停止させるための安全データ列を代替データとして出力するので、上述したような異常データ列による被駆動部の予期しない動作を回避することができる。
【００６９】
また、以上の説明では、異常通知信号は、異常データ列が検出されたとき、監視部７１から制御装置２０に出力され、その異常通知信号に応じて、制御装置２０が、レーザ光源１１からのレーザ光の射出を停止させる例を説明したが、異常通知信号に応じて制御されるのはレーザ光源１１に限らず、他の装置を制御してもよい。さらに、保護回路６４に入力され、監視されるデータ列は、デジタルデータ列に限らずアナログ信号であってもよい。
【００７０】
なお、本明細書において、図３及び図４のフローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００７１】
また、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】
【００７２】
１  レーザ走査顕微鏡，  １１  レーザ光源，  １２  ダイクロイックミラー，  １３Ｘ，１３Ｙ，１３  ミラー，  １４Ｘ，１４Ｙ，１４  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，  ２２  ステージ，  ５１  スキャナ駆動系，  ６１  制御用コントローラ，  ６２  タイミング制御回路，  ６３  RAM，  ６４  保護回路，  ６５  DA変換器，  ６６  駆動回路，  ７１  監視部，  ７２  ROM
【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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