(57)【要約】【課題】精度の高い画像データの取得が可能で、配線が簡単で、ユニットの追加、変更も容易にできる走査型レーザ顕微鏡システムおよびデータ転送方法を提供する。【解決手段】メイン制御ユニット１と、走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられる複数の制御ユニット２，３およびレーザ光の走査により取得される光よりデジタルデータを取得するＨ／Ａユニット４〜７とを具備し、メイン制御ユニット１の指示により制御ユニット２，３を経由して伝送される同期信号に同期してＨ／Ａユニット４〜７により制御ユニット２，３に集められるデジタルデータを制御ユニット３、２を中継させてメイン制御ユニット１に転送する。【選択図】    図１
2004272002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン制御手段と、
走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられ、前記メイン制御手段の指示によりそれぞれの機能を各別に制御する複数のサブ制御手段と、
前記サブ制御手段に接続され、前記走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光よりデジタルデータを取得するデータ取得手段と、を具備し、
前記メイン制御手段、サブ制御手段およびデータ取得手段は、それぞれ通信制御手段を有し、前記複数のサブ制御手段は、前記メイン制御手段に対しそれぞれの通信制御手段を介して複数段直列に接続されるとともに、前記データ取得手段は、前記サブ制御手段に対して通信制御手段を介して接続され、前記メイン制御手段の指示により前記サブ制御手段の通信制御手段を経由して伝送される同期信号に同期して前記データ取得手段により前記サブ制御手段の通信制御手段に集められるデジタルデータを前記サブ制御手段をそれぞれ中継させて前記メイン制御手段に転送することを特徴とする走査型レーザ顕微鏡システム。
【請求項２】
前記サブ制御手段は、前記同期信号に同期して自己の通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを、前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータの後方に付加して出力することを特徴とする請求項１記載の走査型レーザ顕微鏡システム。
【請求項３】
前記サブ制御手段の通信制御手段は、該通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを一時記憶する記憶手段を有し、該記憶手段に記憶されたデータを前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータに続けて読み出すことを特徴とする請求項２記載の走査型レーザ顕微鏡システム。
【請求項４】
メイン制御手段と、走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられ、前記メイン制御手段の指示によりそれぞれの機能を各別に制御する複数のサブ制御手段と、前記サブ制御手段に接続され、前記走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光よりデジタルデータを取得するデータ取得手段とを具備し、前記メイン制御手段、サブ制御手段およびデータ取得手段は、それぞれ通信制御手段を有し、前記複数のサブ制御手段は、前記メイン制御手段に対しそれぞれの通信制御手段を介して複数段直列に接続されるとともに、前記データ取得手段は、前記サブ制御手段に対して通信制御手段を介して接続された走査型レーザ顕微鏡システムのデータ転送方法であって、
前記メイン制御手段の指示により前記サブ制御手段の通信制御手段を経由して伝送される同期信号に同期して前記データ取得手段により前記サブ制御手段の通信制御手段に集められるデジタルデータを前記サブ制御手段をそれぞれ中継させて前記メイン制御手段に転送することを特徴とするデータ転送方法。
【請求項５】
前記同期信号に同期して前記データ取得手段より前記サブ制御手段に集められるデジタルデータを、前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータの後方に付加して出力することを特徴とする請求項４記載のデータ転送方法。
【請求項６】
前記サブ制御手段の通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを一時記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶されたデータを前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータに続けて読み出すことを特徴とする請求項５記載のデータ転送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のユニットから構成される走査型レーザ顕微鏡システムおよびこれらユニットからのデータのデータ転送方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源からのレーザ光により標本上に光スポットを結ばせ、この光スポットを標本上の２次元面内で走査し、標本からの光を検出するようにしたもので、大きく分けると、標本を分析する顕微鏡ユニット、レーザ光の走査や画像データを抽出する制御ユニットおよび画像データを処理する画像処理ユニットなどからなっている。
【０００３】
このうち制御ユニットには、レーザ制御部やＨ／Ａ（ヘッドアンプ）が設けられている。Ｈ／Ａ部は、光電変換部や増幅部が設けられていて、レーザ光の走査により顕微鏡ユニットから取得される光信号を光電変換部で電気信号に変換し、増幅部で増幅した後、画像処理ユニットに転送するようになっている。画像処理ユニットでは、Ｈ／Ａ部より転送されてきた電気信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル信号として画像処理を行い、一枚の画像を生成して、モニタに表示するようになっている。
【０００４】
一方、最近の走査型レーザ顕微鏡には、紫外光域から近赤外光までの複数のレーザ光を同時に標本にすることで、多チャンネルの蛍光検出を可能にしたものもある。この場合、制御ユニットには、これらチャンネルの蛍光検出を行うため、各チャンネルごとにＨ／Ａ部が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように各チャンネルごとにＨ／Ａ部が設けられるものでは、全てのＨ／Ａ部を画像処理ユニットに接続する必要があり、このため、これらの間を直接ケーブルで接続するとなると、この間の配線が複雑になって画像処理ユニット側に多くのコネクタが必要となり、システムの拡張性が低下し、また、配線長が長くなることから、外界の電磁波などの影響を受けて雑音が混入しやすくなるという問題も生じる。
【０００６】
また、このようにしたものでは、各チャンネルごとのＨ／Ａ部に対して画像取得タイミングの基準となる同期クロックが別々に設定されているため、画像処理ユニットでの画像データの取得にタイミングのずれを生じ易く、精度の高い画像データの取得が難しいという問題もあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、精度の高い画像データの取得が可能で、しかも配線が簡単で、各ユニットの追加、変更も容易に行うことができる走査型レーザ顕微鏡およびデータ転送方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、メイン制御手段と、走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられ、前記メイン制御手段の指示によりそれぞれの機能を各別に制御する複数のサブ制御手段と、前記サブ制御手段に接続され、前記走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光よりデジタルデータを取得するデータ取得手段と、を具備し、前記メイン制御手段、サブ制御手段およびデータ取得手段は、それぞれ通信制御手段を有し、前記複数のサブ制御手段は、前記メイン制御手段に対しそれぞれの通信制御手段を介して複数段直列に接続されるとともに、前記データ取得手段は、前記サブ制御手段に対して通信制御手段を介して接続され、前記メイン制御手段の指示により前記サブ制御手段の通信制御手段を経由して伝送される同期信号に同期して前記データ取得手段により前記サブ制御手段の通信制御手段に集められるデジタルデータを前記サブ制御手段をそれぞれ中継させて前記メイン制御手段に転送することを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記サブ制御手段は、前記同期信号に同期して自己の通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを、前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータの後方に付加して出力することを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記サブ制御手段の通信制御手段は、該通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを一時記憶する記憶手段を有し、該記憶手段に記憶されたデータを前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータに続けて読み出すことを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、メイン制御手段と、走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられ、前記メイン制御手段の指示によりそれぞれの機能を各別に制御する複数のサブ制御手段と、前記サブ制御手段に接続され、前記走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光よりデジタルデータを取得するデータ取得手段とを具備し、前記メイン制御手段、サブ制御手段およびデータ取得手段は、それぞれ通信制御手段を有し、前記複数のサブ制御手段は、前記メイン制御手段に対しそれぞれの通信制御手段を介して複数段直列に接続されるとともに、前記データ取得手段は、前記サブ制御手段に対して通信制御手段を介して接続された走査型レーザ顕微鏡システムのデータ転送方法であって、前記メイン制御手段の指示により前記サブ制御手段の通信制御手段を経由して伝送される同期信号に同期して前記データ取得手段により前記サブ制御手段の通信制御手段に集められるデジタルデータを前記サブ制御手段をそれぞれ中継させて前記メイン制御手段に転送することを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記同期信号に同期して前記データ取得手段より前記サブ制御手段に集められるデジタルデータを、前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータの後方に付加して出力することを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記サブ制御手段の通信制御手段に接続された前記データ取得手段より集められるデジタルデータを一時記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶されたデータを前記同期信号に同期して後段のサブ制御手段から転送されてくるデジタルデータに続けて読み出すことを特徴としている。
【００１４】
この結果、本発明によれば、各データ取得手段は、機能別に分割して設けられる近傍のサブ制御手段に分散して接続できるので、これらの間の配線を簡単に、しかも配線長を最小限にできる。
【００１５】
また、本発明によれば、データ取得手段からのデジタルデータを各サブ制御手段に集めるとともに、これらサブ制御手段を中継してメイン制御手段に転送するようにしているので、この時の、これらの一連の動作を同期クロックのタイミングに一致させて順に実行させることで、データ取得のタイミングにずれが発生することがなくなり、精度の高い画像データの取得が可能となる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、サブ制御手段が多数存在するような場合、これらをスター、ツリー、カスケードなどの多様な形式で接続することができ、これら制御ユニットの追加・変更も容易にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の考え方を簡単に説明する。
【００１８】
本発明は、レーザ光源からのレーザ光により標本上に光スポットを結ばせ、この光スポットを標本上の２次元面内で走査し、標本からの光を検出する走査型レーザ顕微鏡において、以下述べるように構成されている。
【００１９】
図１において、１はメイン制御手段としてメイン制御ユニットで、このメイン制御ユニット１は、顕微鏡全体の制御を行うもので、例えば、画像データの表示、加工などを行う画像処理部１ａ、同期クロック信号を発生する同期クロック発生回路１ｂおよび通信制御手段を構成するサブ通信コントローラ１ｃが設けられている。
【００２０】
メイン制御ユニット１のサブ通信コントローラ１ｃには、サブ制御手段としての制御ユニット２、３が後述する通信制御手段を介して直列に接続されている。これら制御ユニット２、３は、走査型レーザ顕微鏡を構成する各機能毎に分割して設けられ、例えばレーザ光の走査や光路の切換え制御などを各別に行うもので、メイン制御ユニット１の指示によりそれぞれの機能を制御するようになっている。
【００２１】
制御ユニット２には、通信制御手段を構成するメイン通信コントローラ２ａと、このメイン通信コントローラ２ａに並列に接続されるサブ通信コントローラ２ｂ、２ｃ、２ｄが設けられている。また、制御ユニット３にも、通信制御手段を構成するメイン通信コントローラ３ａと、このメイン通信コントローラ３ａに並列に接続されるサブ通信コントローラ３ｂ、３ｃが設けられている。
【００２２】
制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｂ、２ｃには、データ取得手段としてＨ／Ａユニット４、５が各別に接続され、制御ユニット３のサブ通信コントローラ３ｂ、３ｃには、Ｈ／Ａユニット６、７が各別に接続されている。これらＨ／Ａユニット４〜７は、多チャンネルの光信号を検出をするためのもので、走査型レーザ顕微鏡の各所に配置され、それぞれ近傍に位置される制御ユニット２、３に接続されている。
【００２３】
Ｈ／Ａユニット４は、光電変換部４ａ、増幅器４ｂ、Ａ／Ｄ変換器４ｃおよびメイン通信コントローラ４ｄが設けられ、走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光信号を光電変換部４ａで検出して電気信号に変換し、増幅器４ｂで増幅し、Ａ／Ｄ変換器４ｃでデジタル信号に変換して、メイン通信コントローラ４ｄを介して制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｂに転送するようになっている。その他のＨ／Ａユニット５、６、７についても、Ｈ／Ａユニット４と同様に構成され、各チャンネル毎の光信号を検出するようにしている。
【００２４】
メイン制御ユニット１のサブ通信コントローラ１ｃと制御ユニット２のメイン通信コントローラ２ａとの間には、ケーブル８ａが接続されている。同様にして、制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｄと制御ユニット３のメイン通信コントローラ３ａとの間にもケーブル８ｂが接続され、さらに制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｂ、２ｃとＨ／Ａユニット４，５のメイン通信コントローラとの間に各別にケーブル８ｃ、８ｄ、制御ユニット３のサブ通信コントローラ３ｂ、３ｃとＨ／Ａユニット６，７のメイン通信コントローラとの間にも各別にケーブル８ｅ、８ｆが接続されている。
【００２５】
ケーブル８ａ〜８ｆは、図２に示すように、両端にコネクタ９ａ、９ｂが設けられ、これらコネクタ９ａ、９ｂの間に、制御データバス９ｃ、Ａ／Ｄデータバス９ｄ、同期信号線９ｅ、電源線９ｆが接続されたもので、これらを１本に纏めた構成からなっている。
【００２６】
このような構成において、メイン制御ユニット１より全体の制御を行うための指示、例えば、シャッタやミラーによる光路の切換え、レーザ光の走査の開始、停止などの制御信号が出力されると、制御信号は、サブ通信コントローラ１ｃよりケーブル８ａの制御データバス９ｃを介して制御ユニット２のメイン通信コントローラ２ａに転送され、さらにサブ通信コントローラ２ｄよりケーブル８ｂの制御データバス９ｃを介して、次の制御ユニット３のメイン通信コントローラ３ａに転送される。このようにして、制御信号は、各制御ユニット２、３に順に転送され、それぞれの制御ユニット２，３において、制御信号に対応したそれぞれの機能の動作が実行される。
【００２７】
この状態から、仮に、Ｈ／Ａユニット４において、レーザ光の走査により取得される光信号が光電変換部４ａで検出されると、光信号は、電気信号に変換され、増幅器４ｂで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４ｃでデジタル信号に変換される。このデジタルデータは、メイン制御ユニット１の同期クロック発生回路１ｂからケーブル８ｃの同期信号線９ｅに送られてくる同期クロックに同期して、メイン通信コントローラ４ｄよりＡ／Ｄデータバス９ｄを通って制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｂに転送される。
【００２８】
その他のＨ／Ａユニット５，６，７からのデジタルデータについても同様で、Ｈ／Ａユニット５からのデジタルデータは、制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｃに転送され、Ｈ／Ａユニット６，７からのデジタルデータは、制御ユニット３のサブ通信コントローラ３ｂ、３ｃに各別に転送される。
【００２９】
これにより、制御ユニット２のメイン通信コントローラ２ａには、サブ通信コントローラ２ｂ、２ｃに転送されたＨ／Ａユニット４，５のデジタルデータが集められ、同様に、制御ユニット３のメイン通信コントローラ３ａには、サブ通信コントローラ３ｂ、３ｃに転送されたＨ／Ａユニット６，７のデジタルデータが集められる。
【００３０】
そして、これらメイン通信コントローラ２ａ、３ａに集められたデジタルデータは、メイン制御ユニット１の同期クロック発生回路１ｂからケーブル８ａ、８ｂのそれぞれの同期信号線９ｅを介して送られてくる同期クロックに同期して、それぞれのＡ／Ｄデータバス９ｄを介してメイン制御ユニット１に転送される。
【００３１】
この場合、各制御ユニット２，３からメイン制御ユニット１へのデータの集め方は、まず、最初の同期クロックで、制御ユニット３に集められているデジタルデータが、制御ユニット２のサブ通信コントローラ２ｄに転送され、制御ユニット２側に集められる。そして、次の同期クロックで、制御ユニット２に集められているデジタルデータに、制御ユニット３から集めたデジタルデータが加えられ、メイン制御ユニット１のサブ通信コントローラ１ｃに転送される。
【００３２】
このようにすると、各チャンネル毎のＨ／Ａユニット４〜７は、機能別に分割して設けられる近傍の制御ユニット２，３に分散して接続できるので、これらの間の配線を簡単に、しかも配線長を最小限にでき、外界の電磁波などの影響を受けて雑音などが混入するのを防止することができる。
【００３３】
また、各チャンネル毎のＨ／Ａユニット４〜７からのデジタルデータをメイン制御ユニット１へ集める場合も、まず、Ｈ／Ａユニット４、５からのデジタルデータを制御ユニット２に、Ｈ／Ａユニット６、７からのデジタルデータを制御ユニット３にそれぞれ集める。次に、制御ユニット３に集めたデジタルデータを制御ユニット２に転送し、続けて、制御ユニット２に集めたデジタルデータに、制御ユニット３から集めたデジタルデータを加えて、メイン制御ユニット１に転送するようにしている。そして、これらの一連の動作を同期クロックのタイミングに一致させて順に実行させることで、データ取得のタイミングにずれが発生することがなくなり、精度の高い画像データの取得が可能となる。
【００３４】
さらに、各制御ユニット３，２に集められたデジタルデータを、これら制御ユニット３，２を中継してメイン制御ユニット１に転送することにより、制御ユニットが多数存在するような場合、これらをスター、ツリー、カスケードなどの多様な形式で接続することができ、また、これら制御ユニットの追加・変更も容易にできる。
【００３５】
次に、このような考えに基づいた本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００３６】
図３は、本発明が適用される走査型レーサ顕微鏡の概略構成を示している。
【００３７】
図において、１１はメイン制御ユニットに相当するＰＣ／ＡＴ互換機からなるコンピュータで、このコンピュータ１１は、走査型レーザ顕微鏡全体の制御を行うもので、画像データの表示、加工などを行う画像処理部１１ａおよびサブ通信コントローラ１１ｂを内蔵した拡張カードを挿入されている。
【００３８】
コンピュータ１１のサブ通信コントローラ１１ｂには、走査型レーサ顕微鏡を構成する各機能毎に分割された制御ユニットとして、電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３、レーザ制御ユニット１４が接続されている。
【００３９】
電源制御ユニット１２は、各ユニットに電源を供給するもので、メイン通信コントローラ１２ａと、このメイン通信コントローラ１２ａに並列に接続されるサブ通信コントローラ１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが設けられている。
【００４０】
メイン通信コントローラ１２ａには、電源制御部１２ｅと同期クロック発生回路１２ｇが接続されている。電源制御部１２ｅには、電源１２ｆが接続されている。
【００４１】
電源制御部１２ｅは、メイン通信コントローラ１２ａを介してコンピュータ１１より与えられる指示により電源１２ｆのオンオフを制御するものである。同期クロック発生回路１２ｇは、同期クロックを発生するもので、各ユニットを始め、ガルバノ制御ユニット１５に同期クロックを供給するようにしている。ガルバノ制御ユニット１５は、同期クロック発生回路１２ｇからの同期クロックと同期して図示しないガルバノメータを駆動するようになっている。
【００４２】
光路制御ユニット１３は、レーザ光の光路切換え制御を行うもので、メイン通信コントローラ１３ａと、このメイン通信コントローラ１３ａに並列に接続されるサブ通信コントローラ１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている。
【００４３】
メイン通信コントローラ１３ａには、モータ制御部１３ｅが接続されている。モータ制御部１３ｅには、フィルタ１３ｆ、シャッタ１３ｇ、ミラー１３ｈが接続されている。モータ制御部１３ｅは、メイン通信コントローラ１３ａを介してコンピュータ１１より与えられる指示により、光路に対するフィルタ１３ｆ、シャッタ１３ｇ、ミラー１３ｈの挿脱を制御し、光路条件の切換えを行うようになっている。
【００４４】
レーザ制御ユニット１４は、レーザ光源の設定を行うもので、メイン通信コントローラ１４ａと、このメイン通信コントローラ１４ａに並列に接続されるサブ通信コントローラ１４ｂ、１４ｃが設けられている。
【００４５】
メイン通信コントローラ１４ａには、レーザ制御部１４ｄが接続されている。レーザ制御部１４ｄには、レーザ光源１４ｅが接続されている。レーザ制御部１４ｄは、メイン通信コントローラ１４ａを介してコンピュータ１１より与えられる指示により標本観察に必要なレーザ光源１４ｅの設定などを行うものである。
【００４６】
電源制御ユニット１２のサブ通信コントローラ１２ｂ、１２ｃには、Ｈ／Ａユニット１６、１７が各別に接続されている。Ｈ／Ａユニット１６は、光電変換部１６ａ、増幅器１６ｂ、Ａ／Ｄ変換器１６ｃおよびメイン通信コントローラ１６ｄが設けられ、走査型レーザ顕微鏡でのレーザ光の走査により取得される光信号を光電変換部１６ａで検出して電気信号に変換し、増幅器１６ｂで増幅し、Ａ／Ｄ変換器１６ｃでデジタル信号に変換した後、メイン通信コントローラ１６ｄを介して電源制御ユニット１２側のサブ通信コントローラ１２ｂに転送するようになっている。Ｈ／Ａユニット１７についても、Ｈ／Ａユニット１６と同様に構成されている。
【００４７】
光路制御ユニット１３のサブ通信コントローラ１３ｂ、１３ｃには、Ｈ／Ａユニット１８、１９が各別に接続されている。これらＨ／Ａユニット１８，１９についても、Ｈ／Ａユニット１６と同様に構成されている。
【００４８】
さらに、レーザ制御ユニット１４のサブ通信コントローラ１４ｂ、１４ｃには、Ｈ／Ａユニット２０、２１が各別に接続されている。これらＨ／Ａユニット２０，２１についても、Ｈ／Ａユニット１６と同様に構成されている。
【００４９】
つまり、これらＨ／Ａユニット１６〜２１は、多チャンネルの蛍光信号を検出をするためのもので、走査型レーサ顕微鏡の各所に配置され、近傍に位置される電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３、レーザ制御ユニット１４に接続されている。
【００５０】
コンピュータ１１のサブ通信コントローラ１ｃと電源制御ユニット１２のメイン通信コントローラ１２ａとの間には、ケーブル２２ａが接続されている。同様に、電源制御ユニット１２のサブ通信コントローラ１２ｄと光路制御ユニット１３のメイン通信コントローラ１３ａとの間には、ケーブル２２ｂ、光路制御ユニット１３のサブ通信コントローラ１３ｄとレーザ制御ユニット１４のメイン通信コントローラ１４ａとの間には、ケーブル２２ｃがそれぞれ接続されている。さらに、電源制御ユニット１２のサブ通信コントローラ１２ｂ、１２ｃとＨ／Ａユニット１６、１７のメイン通信コントローラとの間には各別にケーブル２２ｄ、２２ｅ、光路制御ユニット１３のサブ通信コントローラ１３ｂ、１３ｃとＨ／Ａユニット１８，１９のメイン通信コントローラとの間には各別にケーブル２２ｆ、２２ｇ、レーザ制御ユニット１４のサブ通信コントローラ１４ｂ、１４ｃとＨ／Ａユニット２０，２１のメイン通信コントローラとの間には各別にケーブル２２ｈ、２２ｉが接続されている。
【００５１】
これらケーブル２２ａ〜２２ｉは、図２で述べたものと同様であり、ここでは同図を援用するものとして説明を省略する。
【００５２】
図４は、電源制御ユニット１２に設けられる通信制御手段の概略構成を示すものである。
【００５３】
この場合、メイン通信コントローラ１２ａは、コンピュータ１１又はコンピュータ１１からの信号を中継している各ユニットとのインターフェース部で、パラレルバスレシーバ２３ａ、パラレルバスドライバ２３ｂ、２３ｃ、ＬＶＤＳレシーバ２３ｄから構成されている。また、サブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄは、他の制御ユニットを接続するために使用するもので、パラレルバスドライバ２４ａ、パラレルバスレシーバ２４ｂ、２４ｃ、ＬＶＤＳドライバ２４ｄから構成されている。
【００５４】
コンピュータ１１からの制御信号は、メイン通信コントローラ１２ａのパラレルバスレシーバ２３ａから入力される。バスコントローラ２５は、入力された信号をサブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄのパラレルバスドライバ２４ａへ分配するとともに、自ユニットヘの信号かを判定する。
【００５５】
他の制御ユニットからの制御用データのリードデータは、サブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄのパラレルバスレシーバ２４ｂで受信する。バスコントローラ２６は、アクティブになっているバスを判定し、この結果により、受信したデータをメイン通信コントローラ１２ａのパラレルバスドライバ２３ｂへ出力する。
【００５６】
同期クロック発生回路１２ｇから発生した同期クロックは、メイン通信コントローラ１２ａのＬＶＤＳレシーバ２３ｄで受信し、サブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄのＬＶＤＳドライバ２４ｄへ直接出力する。また、データ送信のタイミングを取るために、ＬＶＤＳレシーバ２３ｄには、バスコントローラ２７、制御装置２８が接続されている。
【００５７】
サブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄのパラレルバスレシーバ２４ｃには、同期クロックに合わせて各ユニットでサンプリングされたデータが入力される。入力データは、記憶手段としてＦＩＦＯ２９に一旦格納された後、同期クロックに同期してバスコントローラ２７からパラレルバスドライバ２３ｃに出力される。
【００５８】
ここでは、バスドライバとして、ＬＶＤＳのパラレルバスを想定しているが、ＴＴＬ、ＬＶＴＴＬ等を使用してもよい。また、パラレルデータではなく、シリアルデータに変換して送受信してもよい。
【００５９】
この他の光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４の通信制御手段についても、同様に構成されている。
【００６０】
このような構成において、まず、コンピュータ１１から各ユニットの制御を行う場合、ケーブル２２ａの制御データバス９ｃからユニットＩＤ、ユニットのレジスタアドレス、設定データ、パリティビットなどを送信する。
【００６１】
電源制御ユニット１２では、コンピュータ１１からの制御信号をメイン通信コントローラ１２ａのパラレルバスレシーバ２３ａで受け取ると、バスコントローラ２５よりサブ通信コントローラ１２ｂ（１２ｃ）、１２ｄのパラレルバスドライバ２４ａへ分配し、光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４側にデータを転送する。また、同時に送られきたＩＤを調べ、ユニットＩＤが同一であれば制御装置２８にデータを伝達する。制御装置２８は、データのパリティチェックを行い、正常であれば与えられたアドレスとデータに応じて、電源制御部１２ｅによる電源１２ｆのオンオフを制御する。
【００６２】
光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４についても同様で、光路制御ユニット１３では、モータ制御部１３ｅにより光路に対するフィルタ１３ｆ、シャッタ１３ｇ、ミラー１３ｈの挿脱を行ない、光路条件の切換えを制御し、また、レーザ制御ユニット１４では、レーザ制御部１４ｄにより標本観察に必要なレーザ光源１４ｅの設定を行う。
【００６３】
このようにして標本観察のための設定が行われると、その後、同期クロック発生回路１２ｇが起動され、同期クロックが出力される。
【００６４】
同期クロックは、電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４を経由して各Ｈ／Ａユニット１６〜２１に分配される。各Ｈ／Ａユニット１６（〜２１）では、レーザ光の走査により取得される光信号を光電変換部１６ａで検出して電気信号に変換し、増幅器１６ｂで増幅し、Ａ／Ｄ変換器１６ｃでデジタル信号に変換した後、メイン通信コントローラ１６ｄを介して、接続されている電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４の各制御ユニットに転送する。
【００６５】
電源制御ユニット１２では、データが送られてくると、このデータをパラレルバスレシーバ２４ｃで受信して、一旦ＦＩＦＯ２９に格納する。格納されたデータは、次の同期クロックのタイミングでバスコントローラ２７によりまとめられ、メイン通信コントローラ１２ａのパラレルバスドライバ２３ｃから出力される。光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４についても同様な動作が行われる。
【００６６】
この場合、電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４の各制御ユニットでは、ＦＩＦＯ２９に一旦データを格納した後、次の同期クロックで出力するようにしているため、コンピュータ１１に達するデータは、経由した制御ユニットの数分だけデータの取り込みタイミングの異なったデータとして届くことになる。このタイミングのずれ量は一定なのでデータ処理の際に補正してもよいが、図５に示すように各制御ユニットにおいてＦＩＦＯ２９からデータを取り出す際に補正して送信するようにする。
【００６７】
図５は、電源制御ユニット１２および光路制御ユニット１３に接続される４台のＨ／Ａユニット１７〜１９からのデータを取得する例を示している。ここで、ａ（ｎ）は、Ｈ／Ａユニット１８から送信されるデジタルデータ、ｂ（ｎ）は、Ｈ／Ａユニット１９から送信されるデジタルデータ、ｃ（ｎ）は、Ｈ／Ａユニット１６から送信されるデジタルデータ、ｄ（ｎ）は、Ｈ／Ａユニット１７から送信されるデジタルデータをそれぞれ表わしている。また、これらのデータは、同図（ｈ）に示す同期クロックｎに同期して送信され、電源制御ユニット１２および光路制御ユニット１３から出力されるデータの区切りの判定は同図（ｇ）に示すデータ転送クロックで行うようにしている。
【００６８】
まず、最初の同期クロックｎが発せられると、光路制御ユニット１３に接続されたＨ／Ａユニット１８，１９からの同図（ａ）（ｂ）に示すデータａ（ｎ）、ｂ（ｎ）は、光路制御ユニット１３内のＦＩＦＯ２９に一旦格納される。次に、同期クロックｎ＋１が発せられると、ＦＩＦＯ２９に格納されたデータａ（ｎ）、ｂ（ｎ）は、読み出され、同図（ｃ）に示すようにａ（ｎ）＋ｂ（ｎ）の順で光路制御ユニット１３から出力される。また、この同期クロックｎ＋１のタイミングで、Ｈ／Ａユニット１８，１９から出力される同図（ａ）（ｂ）に示すデータａ（ｎ＋１）、ｂ（ｎ＋１）は、光路制御ユニット１３内のＦＩＦＯ２９に格納される。
【００６９】
一方、最初の同期クロックｎで、電源制御ユニット１２に接続されたＨ／Ａユニット１６，１７からの同図（ｄ）（ｅ）に示すデータｃ（ｎ）、ｄ（ｎ）が、電源制御ユニット１２内のＦＩＦＯ２９に一旦格納される。次に、同期クロックｎ＋１が発せられると、ＦＩＦＯ２９に格納されたデータｃ（ｎ）、ｄ（ｎ）は、読み出しタイミングを同図（ｇ）に示すデータ転送クロックで２クロック分でけ遅れて読み出される。これにより、電源制御ユニット１２から出力されるデータは、同図（ｆ）に示すように光路制御ユニット１３から出力されるデータａ（ｎ）＋ｂ（ｎ）に、ＦＩＦＯ２９から読み出されたデータｃ（ｎ）、ｄ（ｎ）が続くようになり、ａ（ｎ）＋ｂ（ｎ）＋ｃ（ｎ）＋ｄ（ｎ）の順で出力される。また、この同期クロックｎ＋１のタイミングで、Ｈ／Ａユニット１６，１７から出力される同図（ｄ）（ｅ）に示すデータｃ（ｎ＋１）、ｄ（ｎ＋１）は、電源制御ユニット１２内のＦＩＦＯ２９に格納される。
【００７０】
以下、同期クロックｎ＋２以降についても、同様な動作が繰り返して実行される。
【００７１】
なお、上述では、制御ユニットとして、電源制御ユニット１２と光路制御ユニット１３の場合を述べたが、電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３およびレーザ制御ユニット１４を用いた場合で、合計６台のＨ／Ａユニット１７〜２１からデータを取得する場合は、光路制御ユニット１３のＦＩＦＯ２９において、データ転送クロックで２クロック分、電源制御ユニット１２のＦＩＦＯ２９において、データ転送クロックで２クロック分、それぞれデータの読み出しタイミングを遅らせるようにすればよい。このような実際のＨ／Ａユニット数の設定、各制御ユニットに対するＦＩＦＯ２９からのデータの読み出しタイミングの設定は、走査開始前にコンピュータ１１により行うようになる。
【００７２】
また、サンプリングされるデータと同期して収集されるデータは、光電変換部４ａで検出されるレーザ光の走査により取得される光信号に応じたデータのみに限らず、例えば、光路制御ユニット１３において、モータ制御部１３ｅによりサンプリング中に駆動しているモータの駆動位置などのデータも同様にして収集することができる。
【００７３】
従って、このようにすれば、各チャンネル毎のＨ／Ａユニット１６〜２１は、機能別に分割して設けられる近傍の電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３、レーザ制御ユニット１４に分散して接続できるので、これらの間の配線を簡単に、しかも配線長を最小限にすることができ、外界の電磁波などの影響を受けずらい構成とすることができる。
【００７４】
また、電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３、レーザ制御ユニット１４に集められたデジタルデータを、レーザ制御ユニット１４、光路制御ユニット１３および電源制御ユニット１２を中継してコンピュータ１１に転送されるようになるので、これら電源制御ユニット１２、光路制御ユニット１３、レーザ制御ユニット１４を含めて、制御ユニットが多数存在するような場合に、これら制御ユニットをスター、ツリー、カスケードなどの多様な形式で自由に接続することができ、また、これら制御ユニットの追加・変更も簡単にできる。
【００７５】
さらに、レーザ制御ユニット１４、光路制御ユニット１３および電源制御ユニット１２を中継してコンピュータ１１までデータが転送される一連の動作を同期クロックのタイミングに一致させて順に実行させることができるので、データ取得のタイミングにずれが発生することがなくなり、精度の高い画像データの取得が可能となる。
【００７６】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７７】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、精度の高い画像データの取得が可能で、しかも配線が簡単で、各ユニットの追加、変更も容易に行うことができる走査型レーザ顕微鏡システムおよびデータ転送方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の考え方を説明するための概略構成を示す図。
【図２】本発明の考え方に用いられるケーブルの概略構成を示す図。
【図３】本発明の一実施の形態に適用される走査型レーサ顕微鏡の概略構成を示す図。
【図４】一実施の形態の電源制御ユニットに用いられる通信制御部の概略構成を示す図。
【図５】一実施の形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１…メイン制御ユニット、１ａ…画像処理部、１ｂ…同期クロック発生回路
１ｃ…サブ通信コントローラ、２．３…制御ユニット、
２ａ、３ａ…メイン通信コントローラ
２ｂ．２ｃ、２ｄ、３ｂ．３ｃ…サブ通信コントローラ
４、５、６，７…Ｈ／Ａユニット、４ａ…光電変換部、４ｂ…増幅器
４ｃ…Ａ／Ｄ変換器、４ｄ…メイン通信コントローラ
８ａ〜８ｆ…ケーブル、９ａ．９ｂ…コネクタ、９ｃ…制御データバス
９ｄ…Ａ／Ｄデータバス、９ｅ…同期信号線、９ｆ…電源線
１１…コンピュータ、１１ａ…画像処理部、１１ｂ…サブ通信コントローラ
１２…電源制御ユニット、１２ａ…メイン通信コントローラ
１２ｂ．１２ｃ、１２ｄ…サブ通信コントローラ
１２ｅ…電源制御部、１２ｆ…電源、１２ｇ…同期クロック発生回路
１３…光路制御ユニット、１３ａ…メイン通信コントローラ
１３ｂ．１３ｃ、１３ｄ…サブ通信コントローラ、１３ｅ…モータ制御部
１３ｆ…フィルタ、１３ｇ…シャッタ、１３ｈ…ミラー
１４…レーザ制御ユニット、１４ａ…メイン通信コントローラ
１４ｂ．１４ｃ…サブ通信コントローラ、１４ｄ…レーザ制御部
１４ｅ…レーザ光源、１５…ガルバノ制御ユニット
１６〜２１…Ｈ／Ａユニット、１６ａ…光電変換部、１６ｂ…増幅器、
１６ｃ…Ａ／Ｄ変換器、１６ｄ…メイン通信コントローラ
２２ａ〜２２ｉ…ケーブル、２３ａ…パラレルバスレシーバ
２３ｂ．２３ｃ…パラレルバスドライバ、２３ｄ…ＬＶＤＳレシーバ
２４ａ…パラレルバスドライバ、２４ｂ．２４ｃ…パラレルバスレシーバ
２４ｄ…ＬＶＤＳドライバ、２５〜２７…バスコントローラ
２８…制御装置、２９…ＦＩＦＯ
【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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