(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に光を走査させ、この走査に同期したサンプリングクロックに基づいて光検出器で検出される前記試料からの光をサンプリングすることによって前記試料の情報を取得する光走査型サンプリングシステムに適用されるサンプリングクロック発生装置において、
光源からの光を振動しながら反射または屈折して、前記試料に光を照射する走査手段と、
前記走査手段の速度情報を得るための速度情報生成手段と、
前記走査光の前記試料への照射からサンプリングクロック発生までの間の時間的遅延を吸収する移相手段と、
前記走査手段の走査状況に関連した量でその振幅を補正する第１の可変ゲイン手段と、
前記速度情報を絶対値化して絶対値速度情報を生成する手段と、
前記絶対値速度情報を所定の振幅に調整する第２の可変ゲイン手段と、
レベルを補正するオフセット調整手段と、
前記補正された前記絶対値速度情報に対応する周波数のサンプリングクロックを生成する電圧制御発振手段と、
前記走査手段の走査に対応するサンプリングクロック数と前記試料の画像化期間を管理する同期手段と、を具備することを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサンプリングクロック発生装置において、前記電圧制御発振手段に出力される前記制御信号は、前記速度情報生成手段で生成される前記走査手段の速度波形に基づくものであることを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載のサンプリングクロック発生装置において、
前記第１及び第２の可変ゲイン手段及び前記オフセット調整手段に与えられる前記走査手段の走査状況に関連した補正は、
前記走査手段の走査振幅によらず一定の振幅の前記速度情報を出力するようにしたものであって、
前記電圧制御発振手段の出力であるサンプリングクロックを所定数カウントして、このカウント周期と前記走査手段からの走査周期との位相差を低減するように前記絶対速度情報の振幅を微調整するものであり、
前記振幅調整とは別に前記電圧制御発振手段に与える前記絶対値速度情報のレベルを決定するものであることを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のサンプリングクロック発生装置において、
前記走査手段による前記試料上の走査位置を検出する走査位置検出手段と、
画像の線形性を検出し補正する線形性補正手段とを更に具備することを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載のサンプリングクロック発生装置において、前記線形性補正手段は、前記走査位置検出手段により得られる前記走査手段の走査位置を表す走査位置信号を、前記電圧制御発振手段にて生成されるサンプリングクロックのタイミングで取得し、ｎ画素ごとの走査位置の変化量が一定になるように前記オフセット調整手段における前記絶対値速度情報のレベルを決定するものであることを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のサンプリングクロック発生装置において、速度情報生成手段は、前記走査手段の少なくとも１つの速度情報を生成し、
前記生成された少なくとも１つの速度情報を選択する選択手段を更に具備することを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のサンプリングクロック発生装置において、前記同期手段は、前記電圧制御発振手段から出力された前記サンプリングクロックに基づいて画像化有効の開始点と期間を決定するものであることを特徴とするサンプリングクロック発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に光を走査して試料の情報を取得する光走査型サンプリングシステムに適用されるサンプリングクロック発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料に光を走査させると共に走査に同期したサンプリングクロックを発生し、光検出器で検出される前記試料からの反射光や、蛍光又は透過光をサンプリングすることによって試料の情報を取得する光走査型サンプリングシステムとして、例えば走査型共焦点レーザ顕微鏡が知られている。
【０００３】
走査型共焦点レーザ顕微鏡には、光走査のために主にガルバノスキャナや共振スキャナが用いられている。共振スキャナは、その動作原理から正弦波状にミラーが振動している。一方、ガルバノスキャナも画面の更新速度を早めるために正弦波状に駆動することがある。
【０００４】
ミラーの角度が時間と共に正弦波状に変化すると、光走査による試料への光照射位置が時間と共に正弦波状に変化する。このように、光走査による試料への光照射位置が時間と共に正弦波状に変化する場合に、例えば、前記試料からの反射光、蛍光又は透過光を検出した光検出器の検出信号をシステムのタイミングを管理する水晶発振器などにより等しい時間間隔（一定の時間間隔）でサンプリングすると、図１４（ａ）に示すように、試料上でのサンプリング位置が等間隔にならない。このため、画面の両端と中央で著しく歪みのある画像を取得することになってしまう。
【０００５】
このような場合において、歪のない画像を得るためには、図１４（ｂ）に示すように、走査に合わせてサンプリングする時間を一定ではないような時間間隔（以下、「不等時間間隔」と称する）にすることで、最終的に得られる画像において試料上の位置関係（画素の位置関係）が等間隔になるようにすることが考えられる。
【０００６】
上記のように、正弦波状の走査に合わせて不等時間間隔でサンプリングクロックを発生させる方法として、次のような提案がある。
【０００７】
米国特許Ｎｏ．５２７，１３１号（特許第３１２１０３７号）では、正弦波状の速度信号パターンをＲＯＭに記憶させておき、スキャナの１周期に同期させてＲＯＭパターンを出力し、乗算型Ｄ／Ａコンバータによって制御信号としてＶＣＯに与え、ＶＣＯ出力をサンプリングクロックとして得ている。ＲＯＭパターンはサンプリングクロックにより順次アドレスされ、その出力の１周期がスキャナ周期に合致するように乗算型Ｄ／Ａコンバータでゲイン調整され、ＶＣＯは自身の生成するサンプリングクロックからＦ−Ｖコンバータを通してＲＯＭパターンとの偏差をフィードバックしている。
【０００８】
特開平７−１５４５４４号公報では、スキャナの１周期にＰＬＬにより同期した逓倍クロックを発生させて、これにより速度パターンの記憶されたＲＯＭをアドレスする。そして、ＲＯＭの出力を乗算器とＤ／Ａコンバータにより制御信号に変換して、Ｖ−Ｆコンバータによりサンプリングクロックを得ている。なお、ＲＯＭパターン出力に対して乗算器で行われるゲイン調整は、ＲＯＭパターン（速度信号）を積分することで位置情報に変換し画像有効範囲長に合致するように行われる。
【０００９】
特開２００１―２１８２９号公報では、上記と同様にスキャナの１周期にＰＬＬにより同期した逓倍クロックを発生させて、これにより速度パターンの記憶されたＲＯＭをアドレスする。ＲＯＭ出力の１周期がスキャナ周期に合致するように乗算型Ｄ／Ａコンバータでゲイン調整され、制御信号としてＶＣＯに与えることでサンプリングクロックが得られる。
【００１０】
一方、ガルバノスキャナは位置の制御が可能であり、ガルバノスキャナを鋸歯状波で駆動する場合においては、図１４（ｃ）に示すように、その走査位置が時間的に等間隔に変化していく。従って、例えば前記試料の反射光、蛍光又は透過光を検出した光検出器の検出信号をシステムのタイミングを管理する水晶発振器などにより一定の時間間隔でサンプリングしても、試料上でのサンプリング位置が等間隔になるので直ちに画面内で著しく歪みのある画像を取得することにはならない。
【００１１】
そのため、スキャナを駆動する鋸歯状波はその目標位置波形をメモリなどに記憶させ、システムのタイミングを管理する水晶発振器などにより順次データをデジタル−アナログ変換して駆動回路に供給し、同時にそのクロックでサンプリングする方式が一般的である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、正弦波駆動の場合には、いずれもＲＯＭに速度パターンをあらかじめ記憶させ、スキャナの１周期に同期するように動作させながら電圧制御発振手段によって不等時間間隔のサンプリングクロックを得ている。
【００１３】
このような方法はスキャナの動作が理想的な正弦波状に動作していることを前提としており、かつ数学的な考察からパターンデータを生成している。しかし、実際にスキャナを装置内へ搭載して使用すると様々な誤差要因が重畳し、最終的に得られる画像の線形性は必ずしも最良の状態になるとは限らない。この歪みをデータの補正で相殺することも可能ではあるが、数千点に及ぶデータの一部を修正することになり長時間に亘る試行錯誤を要する。また、この作業でプログラムによってデータ生成を行うようにしたとしても、クロック発生装置の開発以外にその治具開発にも多大な苦労を強いられることとなる。
【００１４】
米国特許Ｎｏ．５２７，１３１号（特許第３１２１０３７号）では、ＶＣＯ部分でＲＯＭパターンとの比較によるフィードバック制御で精度向上を図っている。ところが、ＲＯＭ側回路の遅延時間とＦ−Ｖコンバータ側回路の遅延時間が一致していないため、かえってサンプリングクロックの周波数変化に歪みが生じるおそれがある。
【００１５】
特開平７−１５４５４４号公報も同様にＶＣＯへ与える最低周波数と最高周波数の間の関係はＲＯＭパターンとして数学的に正弦波で規定されてしまっているので、そのＲＯＭパターンが装置内での様々な誤差要因を吸収する上での制限となってしまう可能性がある。そのため、画像の両端において歪みを取りきれないおそれが考えられる。
【００１６】
特開２００１―２１８２９号公報においても、スキャナの動作に同期した信号入力によって後段でＰＬＬをかけているものの、そもそもスキャナ周期に対する管理しかされていないことから、スキャナ振幅を変化させて光学的なズームをかけるとスキャナに対する同期信号の位相がずれて、回路全体の動作点がずれる可能性がある。この理由は、次のように考えられる。コンパレータで動作検出コイルの正弦波信号のゼロクロスを検出するので、ズームによってスキャナ振り角が小さくなると動作検出コイルの信号振幅も小さくなりゼロクロスの検出位置が遅れてくる。即ち、ズームを掛けると視野が右（画像が左）に移動する現象が発生する。そして、ＲＯＭに記憶されている速度パターンはスキャナ動作と位相遅れなく完全に合致していることを前提とするので、ズームによって位相ずれが生じると画像の歪み具合に変化が生じることになる。
【００１７】
一方、ガルバノスキャナの鋸歯状波駆動においては、駆動波形入力にサーボをかけてスキャナの位置（姿勢）を管理しているが、スキャナの周波数応答に応じて駆動回路の調整を最適化しているので折り返し点での急激な入力変化に追従するには限界がある。そのため、整定するための時間を考慮すると、直線駆動していながらスキャナの１周期に対する画像化できる範囲の効率は走査速度の上昇に応じて劣化してくる。スキャナの応答する領域内で走査速度を上げていくと、画像化できる範囲が減少すると共に無効期間を大きく取ることになり、走査型共焦点レーザ顕微鏡において蛍光などを観察している場合は、試料の観察対象範囲以外の不必要な領域まで蛍光の退色を与える割合が多くなり、好ましい状態ではない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光走査型サンプリングシステムで画像劣化の無いサンプリングを行うために、走査手段の動作に忠実にサンプリング可能であり、画像の線形性を自動補正可能であり、ズームによる位相ずれを起こさない、走査手段の走査範囲を任意の有効画素数で有効に画像期間に割り当てることができるサンプリングクロック発生装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じた。
【００２０】
本発明の一局面に係るサンプリングクロック発生装置は、試料に光を走査させ、この走査に同期したサンプリングクロックに基づいて光検出器で検出される前記試料からの光をサンプリングすることによって前記試料の情報を取得する光走査型サンプリングシステムに適用されるサンプリングクロック発生装置において、光源からの光を振動しながら反射または屈折して、前記試料に光を照射する走査手段と、前記走査手段の速度情報を得るための速度情報生成手段と、前記走査光の前記試料への照射からサンプリングクロック発生までの間の時間的遅延を吸収する移相手段と、前記速度情報を絶対値化して絶対値速度情報を生成する手段と、前記絶対値速度情報を所定の振幅に調整する第１の可変ゲイン手段と、前記走査手段の走査状況に関連した量でその振幅を補正する第２の可変ゲイン手段と、レベルを補正するオフセット調整手段と、前記補正された前記絶対値速度情報に対応する周波数のサンプリングクロックを生成する電圧制御発振手段と、前記走査手段の走査に対応するサンプリングクロック数と前記試料の画像化期間を管理する同期手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明の一局面によれば、走査手段から得られる速度情報を絶対値化し、電圧制御発振手段に与えることでサンプリングクロックを得る。このとき、走査手段の１周期中に所定数のサンプリングクロックが包含されるように速度情報の振幅調整を行うが、速度情報の形状をそのままクロック周波数制御に用いるため、周期だけでなく走査手段の動作パターンに常に追従しサンプリング位置ずれが生じない。一方で、画像線形性補正をかけるための周波数調整も可能であり、画像歪みの生じないサンプリングクロックが得られる。
【００２２】
上記のサンプリングクロック発生装置の好ましい実施態様は以下のとおりである。なお、以下の各実施態様は、単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用しても良い。
（１）  前記電圧制御発振手段に出力される前記制御信号は、前記速度情報生成手段で生成される前記走査手段の速度波形に基づくものであること。速度情報の形状をそのままクロック周波数制御に用いるため、正確に走査手段の動作パターンに常に追従しサンプリング位置ずれが生じない。
【００２３】
（２）  前記第１及び第２の可変ゲイン手段及び前記オフセット調整手段に与えられる前記走査手段の走査状況に関連した補正は、前記走査手段の走査振幅によらず一定の振幅の前記速度情報を出力するようにしたものであって、前記電圧制御発振手段の出力であるサンプリングクロックを所定数カウントして、このカウント周期と前記走査手段からの走査周期との位相差を低減するように前記絶対速度情報の振幅を微調整するものであり、前記振幅調整とは別に前記電圧制御発振手段に与える前記絶対値速度情報のレベルを決定するものであること。スキャナの走査振幅（即ち光学ズーム）によらず一一定の振幅の速度情報を出力できるため、後に続く周期管理のための回路動作においてスキャナとの時間的動作点のずれが生じない。一方、スキャナの周期とサンプリングクロックの計数の周期が合致するように前記絶対値速度情報のゲインを微調整するが、これとは別に電圧制御発振手段に与える最低周波数を調節できるため、周期だけでなく画像線形性補正をかけることも可能であり、画像歪みの生じないサンプリングクロックが得られる。
【００２４】
（３）  前記走査手段による前記試料上の走査位置を検出する走査位置検出手段と、画像の線形性を検出し補正する線形性補正手段とを更に具備すること。走査手段から得られる速度情報を絶対値化し、電圧制御発振手段に与えることでサンプリングクロックを得る。このとき、走査手段の１周期中に所定数のサンプリングクロックが包含されるように速度情報の振幅調整を行うが、速度情報の形状をそのままクロック周波数制御に用いるため、周期だけでなく走査手段の動作パターンに常に追従しサンプリング位置ずれが生じない。一方で、画像線形性補正をかけながら周波数調整も行い、画像歪みの生じないサンプリングクロックが得られる。
【００２５】
（４）  前記線形性補正手段は、前記走査位置検出手段により得られる前記走査手段の走査位置を表す走査位置信号を、前記電圧制御発振手段にて生成されるサンプリングクロックのタイミングで取得し、ｎ画素ごとの走査位置の変化量が一定になるように前記第２のゲイン可変手段における前記絶対値速度情報のレベルを決定するものであること。任意量離れたサンプリングポイントで実際の走査手段の変位量を確認しながら常に電圧制御発振手段に与える最低周波数を調節できるため、画像線形性補正をかけながらサンプリングクロックが生成される。
【００２６】
（５）  速度情報生成手段は、前記走査手段の少なくとも１つの速度情報を生成し、前記生成された少なくとも１つの速度情報を選択する選択手段を更に具備すること。サンプリングクロックを発生させるための回路に入力する速度情報に精度とコストを考慮した適当な組み合わせを実現できる。
【００２７】
（６）  前記同期手段は、前記電圧制御発振手段から出力された前記サンプリングクロックに基づいて画像化有効の開始点と期間を決定するものであること。走査手段の走査開始点から画像期間の開始点までのクロック数と画像の有効画素数とから走査手段の１周期中に含まれるサンプリングクロック数が決定されるので、走査手段の走査範囲に対して任意の有効画素数を効率的に画像期間として割り当てることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るサンプリングクロック発生装置が適用される走査型共焦点レーザ顕微鏡のブロック図である。本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置が適用される走査型共焦点レーザ顕微鏡の顕微鏡本体１は次のように構成されている。
【００３０】
レーザ光源６からは、試料１１の焦点面（表面）を走査するスポット光としてのレーザ光が出射される。レーザ光源６から出射されたレーザ光は、ミラー７に導かれ、このミラー７で反射されたレーザ光は、ハーフミラー８を透過して、２次元走査機構５に導かれる。２次元走査機構５は、ミラー７を介して得たレーザ光源６からのレーザ光を２次元走査するための機構であって、次のような構成を有している。２次元走査機構５は、２次元走査駆動制御回路４の制御下において、レーザ光をＸＹ走査する。例えば、２次元走査機構５は、Ｘ軸方向走査用の共振スキャナとＹ軸方向走査用のガルバノスキャナとを有しており、これらのスキャナのミラーをそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に振る（振動させる）ことによって、対物レンズ１０に対するレーザ光の光路をＸＹ方向に振らせることができる。
【００３１】
レボルバ９には、倍率の異なる複数の対物レンズ１０が保持されており、レボルバ９の切り替えにより、複数の対物レンズ１０の中で所望の倍率を持つ対物レンズ１０を顕微鏡の観察光路中に配置することができる。また、レボルバ９は、Ｚ軸駆動制御回路１６により光軸方向（上下方向）に移動させることができるようになっている。２次元走査機構５からのレーザ光が、光軸上に配置された対物レンズ１０を介してステージ１２上の試料１１を２次元走査しながら照射する。なお、ステージ１２は、試料１１を載置するために使用される。
【００３２】
試料１１からの反射光は、入射光とは逆の経路で、対物レンズ１０及び２次元走査機構５を介してハーフミラー８へ至る。ハーフミラー８に入射した反射光は、ハーフミラー８で反射されて検出系に導かれる。検出系は、レンズ１３と、ピンホール板１４と、光検出器１５とからなる。レンズ１３は、ハーフミラー８を介して得られた２次元走査機構５からの反射光を集光する。ピンホール板１４は、所要の径のピンホールを有し、光検出器１５の受光面の前面におけるレンズ１３の焦点位置にそのピンホールがくるように配置される。光検出器１５は、ピンホールを介して得られる光を、その光量に対応する電気信号に変換する光検出素子である。
【００３３】
なお、光検出器１５、２次元走査駆動制御回路４、Ｚ軸駆動制御回路１６は、それぞれ顕微鏡入出力回路１７に接続されている。顕微鏡入出力回路１７は、共焦点走査型レーザ顕微鏡の顕微鏡本体１と外部機器（本実施形態では、コンピュータ２）とについてデータ（信号）の授受を行う。すなわち、顕微鏡入出力回路１７は、光検出器１５で光電変換された信号を２次元走査駆動制御回路４からのタイミング信号と共にコンピュータ２へ送り、また、コンピュータ２からの各種制御信号を２次元走査駆動制御回路４、Ｚ軸駆動制御回路１６、その他図示しない顕微鏡内部機能などへ送る機能を有している。
【００３４】
コンピュータ２は、制御回路１８と画像入力回路１９を備えている。制御回路１８は、図示しない入力手段でオペレータによって入力された命令を、コンピュータ２が適切に実行するように制御する。画像入力回路１９は、光検出器１５で光電変換された信号と２次元走査駆動制御回路４からのタイミング信号を入力する。コンピュータ２はこれらの入力信号に基づいて、モニタ３に光検出器１５で検出した画像を表示することで試料１１の表面情報を得ることができる。
【００３５】
第１の実施形態におけるサンプリングクロック発生装置は、上記の走査型共焦点レーザ顕微鏡において、２次元走査機構５と２次元走査駆動制御回路４の一部（Ｘ軸方向走査用の共振スキャナとタイミング信号の生成部）を構成し、例えば、図２に示すような構成を備えている。
【００３６】
共振スキャナ２１は駆動回路２２からの信号により正弦波状にミラーを振動させる。駆動回路２２は共振スキャナ２１に内蔵される速度ピックアップコイルによるミラーの速度信号に基づいて自励発振し、フィードバック制御により、その駆動振幅が制御される。
【００３７】
速度入力選択回路２３は、駆動回路２２からの出力信号の種類（例えば、駆動回路２２は、速度信号を出力するのではなく、位置信号や同期信号を出力する場合もあり）に応じて自由に本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置への入力を選ぶための回路であって、この速度入力選択回路２３によって、サンプリングクロック発生装置を走査手段や駆動回路によらず使用できる。例えば、駆動回路２２から位置信号が出力される場合には、その信号を速度信号に変換すれば良い。本実施形態では、駆動回路２２から、例えば、ピックアップコイル信号（センス信号：Ｓｅｎｓ）とその方向を示す信号（ＳＹＮＣ）が与えられている。これらの信号の関係を図３（ａ）に示す。図３（ｂ）は、速度入力選択回路２３の回路例を示す図である。図３（ｂ）に示す速度入力選択回路２３は、バンドパスフィルタ３３（ＢＰＦ）と、マルチプレクサ３４とを備えている。バンドパスフィルタ３３は、共振スキャナ２１の共振周波数に中心周波数を有する。これにより、ＳＹＮＣ信号が通過すると正弦波状の信号が生成される。そして、マルチプレクサ３４で選択された信号は、速度信号（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）として出力される。そして、移相回路６０によって、前記走査光の前記試料への照射からサンプリングクロック発生までの時間（すなわち、時間遅延）を吸収する。その後、ＡＧＣ回路２４で所定の振幅に調節されて、絶対値回路２５と比較器２６に入力される。
【００３８】
比較器２６は、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号のゼロクロス位置（＋と−が入れ替わる位置）でＨレベルとＬレベルとが切り替わるＣＹＣＬＥ信号を生成する。絶対値回路２５を通ったＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は可変ゲインアンプ２７でゲイン調節され、バイアス回路２８によって与えられるオフセット電圧が加算器６１で加算された後に、Ｃｏｎｔｒｏｌ信号として電圧制御発振器２９（以下、「ＶＣＯ」と称する）に与えられる。ＶＣＯ２９は、サンプリングクロック（以下、「ＳＣＬＫ」と称する）を出力する。同期回路３０は、ＶＣＯからのＳＣＬＫを入力して、画像有効期間信号（以下、「ＤＥ」と称する）とタイミング信号（以下、「ＣＬＲ」と称する）を生成する。
【００３９】
位相比較器３１は、ＣＹＣＬＥ信号とＣＬＲを入力して、それらの位相を比較して、その位相差に応じた出力信号をローパスフィルタ３２（以下、「ＬＰＦ」と称する）に出力する。ローパスフィルタ３２を通過した信号は、可変ゲインアンプ２７のゲイン制御信号（ｇａｉｎ）となる。
【００４０】
上記のように構成された第１の実施形態に係るサンプリングクロック発生装置の動作を、図２から図５を参照して説明する。
【００４１】
まず、駆動回路２２によって共振スキャナ２１が動作を開始すると、図４（ａ）に示すように、ミラー位置は正弦波状の振動軌跡になる。そして、この場合には、ミラー位置（図４（ａ））、Ｓｅｎｓ信号（図４（ｂ））、ＳＹＮＣ信号（図４（ｃ））は、図示のような関係になっている。ここで、速度入力選択回路２３において、サンプリングの精度を高めるためにＳｅｎｓ信号を図示しない設定手段によって選択したとする。Ｓｅｎｓ信号はマルチプレクサ３４によってＶｅｌｏｃｉｔｙ信号（図４（ｄ））として出力される。
【００４２】
続いて、速度入力選択回路２３から出力されたＶｅｌｏｃｉｔｙ信号が移相回路６０に入力される。サンプリングクロック発生には、回路の時間的遅延があるので、共振スキャナ２１が指示した位置に即座に対応して出力されず、実際にサンプリングされた画像は本来希望する位置よりずれた位置になってしまう。不等間隔のサンプリングクロックが出力されるため、このずれは画像の歪みを生じさせる。そのため、移相回路６０は、この時間的遅延を吸収し、光照射位置とサンプリングクロック発生が揃うようにＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の位相を調整する。このように位相が調整されたＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は、ＡＧＣ回路２４に入力されて、共振スキャナ２１の光学ズームに伴うＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の振幅変化を相殺して常に一定の振幅の信号となるように調整される。次に、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号は、絶対値回路２５を通過することで図４（ｅ）に示すように正の振幅のみを有する信号に変換され、一方、比較器２６に入力したＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は、比較器２６でゼロレベルと比較されて（すなわち、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号の正負が判定されて）、図４（ｆ）に示すＣＹＣＬＥ信号となる。Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号が、先のＡＧＣ回路２４で一定振幅に調整されているので、ズームによるゼロクロス点を横切る傾斜角が変化しないのでＣＹＣＬＥ信号に位相ずれが生じない。
【００４３】
絶対値回路２５で絶対値化されたＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は可変ゲインアンプ２７でゲイン調節され、バイアス回路２８から出力された所定のオフセット電圧が加算器６１で加算された後に、Ｃｏｎｔｒｏｌ信号（図４（ｇ））としてＶＣＯ２９に与えられる。ＶＣＯ出力がＳＣＬＫ（図４（ｈ））となる。
【００４４】
この場合において、可変ゲインアンプ２７によるゲイン調整は、以下に詳述するようなフィードバック制御により行なわれる。
図５に示すように画像の有効期間ＮＥＮを１０２４画素とし、走査に対する画像化効率９５％とすると、共振スキャナ２１の１周期に対し全クロック数は２１５６、前側無効期間ＮＬは２７画素、後側無効期間ＮＴ（＝ＮＬ）は２７画素となる。これを図示しない入力手段によって同期回路３０へ設定すると、同期回路３０はＶＣＯ２９から出力されたＳＣＬＫを、上記の所定数（＝２１５６）だけ計数しながら、ＤＥとＣＬＲを出力する。
【００４５】
位相比較器３１は前記ＣＹＣＬＥ信号（図４（ｆ））とＣＬＲ（図４（ｉ））との位相を比較し、その位相差に応じた誤差信号を出力する（図４（ｊ））。この誤差信号をＬＰＦ３２で平滑化することでｇａｉｎ信号（図４（ｋ））を得て、可変ゲインアンプ２７のゲインが調節される。
【００４６】
バイアス回路２８から出力されるＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の直流レベルは、最終的に画像の線形性が最良になるようなレベルに調整されるが、このレベルはＶＣＯ２９の出力の最低周波数を決定している。そして、ＶＣＯ２９ではこの周波数を基準にＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の形状に応じてＳＣＬＫの周波数が上昇及び下降する。例えば、ゲインが高めでＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の電圧差が大きく与えられている場合には、ＳＣＬＫの周波数が高めになる。このため、共振スキャナ２１の走査１周期に対し、２１５６個のＳＣＬＫ計数時間の方が速くなる。逆に、ゲインが低めでＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の電圧差が小さく与えられている場合には、ＳＣＬＫの周波数が低めになる。このため、２１５６個のＳＣＬＫの計数時間の方が遅くなる。このように、位相比較器３１は、ＣＹＣＬＥ信号とＣＬＲとのずれが無くなるようにｇａｉｎ信号を常に制御している。
【００４７】
従って、上記のような制御により、共振スキャナ２１の１周期に対しＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の形状に応じて加減速する２１５６個のＳＣＬＫが出る時間が一致するように、ＶＣＯ２９へ与えられるＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の振幅が調整されることになる。最終的にＶＣＯ２９の出力であるＳＣＬＫは共振スキャナ２１の速度波形を反映した周波数変化を伴うクロックとなり、ミラー位置の変化量が等間隔となる位置及び時間でサンプリングクロックが発生することになる。
【００４８】
以上に説明したように、ＶＣＯ２９から出力されるＳＣＬＫの周波数変化は、共振スキャナ２１の速度波形そのものから生成されているので、周期内の加減速変化も直接反映していることになる。このため、本実施形態によれば、近似波形では得ることのできない変動まで吸収することができる。即ち、本実施形態による構成では、サンプリング位置ずれが起きないことを意味する。また、ＡＧＣ回路２４により、位相比較の基準になるＣＹＣＬＥ信号はズームによる共振スキャナ２１の動作との位相ずれが生じないので、ズームの有無に関わらず常に安定したサンプリングクロックが得られる。
【００４９】
上記の第１の実施形態では、往復サンプリングを例に取って説明したが、同期回路３０における有効画素期間信号の半周期側をマスクすれば片側サンプリングももちろん可能である。加えて、更に画像期間、有効画素数も可変、特にスキャナの動作の数学的近似などの考察をしなくても条件設定が可能である
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るサンプリングクロック発生装置の概略構成を、図６に示す。図６において、図１と同じ部分には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２の実施形態においては、共振スキャナ２１のミラー位置を直接検出できるようにするために、レーザ光源３５から出力されてミラー２１で反射されたレーザ光は位置検出素子３７（以下「ＰＳＤ」と称する）で検出される。なお、レーザ光源３５は、例えば、図１のレーザ光源６と同じものであって、走査型共焦点レーザ顕微鏡内のレーザ光をＸ走査用共振スキャナの後で光学的に分岐したものであっても良いし、別途、共振スキャナ２１のミラー位置を直接検出するために設けられた半導体レーザなどであっても良い。ＰＳＤ３７の出力はアンプ３８で増幅されて、共振スキャナ２１のミラー位置に対応した正弦波状の位置信号として出力される。移相回路６０は、第１の実施形態と同様に、走査光の試料の照射からサンプリングクロック発生までの遅延を吸収する。
【００５０】
速度入力選択回路３６は、第１の実施形態と同様に自由に本発明のサンプリングクロック発生装置への入力を選べるようにしたものであり、走査手段や駆動回路によらず、本発明の第２の実施形態に係るサンプリングクロックが走査型共焦点レーザ顕微鏡に適用できるように設けられたものである。本実施形態では、共振スキャナ２１のミラー位置を示すＰｏｓｉｔｉｏｎ信号と、駆動回路２２から出力されたピックアップコイル信号（Ｓｅｎｓ）及びその方向を示す信号（ＳＹＮＣ）が与えられている。これらの信号の関係を図７（ａ）に示す。図７（ｂ）は、速度入力選択回路３６の構成の一例であり、ＳＹＮＣ信号は共振スキャナ２１の共振周波数に中心周波数をもつバンドパスフィルタ４３を通過し、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ信号は微分回路４４を通過する。バンドパスフィルタ４３と微分回路４４は、それぞれ正弦波状の信号を生成し、マルチプレクサ４５で選択された信号が速度信号（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）として出力される。
【００５１】
位相比較器４２は、その動作が安定すると、線形性補正回路４１への通知信号としてＬＯＣＫ信号を出力する。
【００５２】
一方、共振スキャナ２１のＰｏｓｉｔｉｏｎ信号はＡＧＣ回路３９で適当な振幅に調節された後に、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタルデータに変換され線形性補正回路４１に与えられる。線形性補正回路４１は、ＳＣＬＫ、ＤＥ、ＬＯＣＫの各信号からＡ／Ｄ変換のタイミング信号Ｃｏｎｖｅｒｔを生成して、それらをＡ／Ｄ変換器４０へ出力する。線形性補正回路４１は、ＶＣＯ２９へ与えるＣｏｎｔｒｏｌ信号をオフセットさせるＯＦＦＳＥＴ信号を発生する。例えば、線形性補正回路４１は、図８に示すように、分周器４６と、メモリ４７と、ＣＰＵ４８と、Ｄ／Ａ変換器４９と、スイッチ５０と、固定バイアス５１からなっている。ここで、Ｄ／Ａ変換器４９の初期値は固定バイアス５１のレベルと同じ値が設定されているものとする。ＶＣＯ２９へ与えられるＣｏｎｔｒｏｌ信号のオフセット量はスイッチ５０によって固定値からＤ／Ａ変換器４９の発生するＯＦＦＳＥＴ信号へ切り換えられるようになっている。スイッチ５０は位相比較器４２からのＬＯＣＫ信号に従って動作する。
【００５３】
上記のような構成において、本第２の実施形態において、サンプリングの精度を最も高めるために速度入力選択回路３６においてＰｏｓｉｔｉｏｎ信号を図示しない設定手段によって選択したものとして説明する。Ｐｏｓｉｔｉｏｎ信号は図７（ｂ）に示す微分回路４４によってＶｅｌｏｃｉｔｙ信号に変換され、出力される。
【００５４】
これ以降のＳＣＬＫ発生の基本的な動作は第１の実施形態と同様であり、これにより安定なサンプリングクロックが得られる。しかし、走査型共焦点レーザ顕微鏡などに共振スキャナ２１が搭載されると様々な誤差要因が重畳し、最終的に得られる画像の線形性は必ずしも最良の状態になるとは限らない。これは、共振スキャナ２１の１周期に対し、所定数のクロックが出る時間が一致していても、特にＸ方向の画面内位置で図９に示すような非線型性が残る場合があるからである。すなわち、基準スケールなどを観察したとき、スケール上を走査するレーザ光の画面両端部と中央部での実際の速度比とＶｅｌｏｃｉｔｙ信号における画面両端部と中央部での速度比とが、光学系や回路の歪みなどで完全に一致していない状態が起こり得る。
【００５５】
例えば、図９（ａ）は画面両端の寸法が中央に比べて広がって見える場合であって、走査に対して両端部でクロックが速すぎで、中央部で遅すぎの状態である。図９（ｂ）はこの逆の場合であって、画面両端の寸法が中央に比べて縮んで見える場合で、走査に対して両端部でクロックが遅すぎで、中央部で速すぎの状態である。
【００５６】
以下、第２の実施形態における上記のような歪に対する補正作用を説明する。位相比較器４２において位相比較が定常状態に入り、共振スキャナ２１の動作にＳＣＬＫの発生タイミングが一致すると、位相比較器４２から、その通知（ＬＯＣＫ信号）を受けた線形性補正回路４１はその補正動作を開始する。すなわち、共振スキャナ２１のミラー位置に対応した正弦波状のＰｏｓｉｔｉｏｎ信号はＡＧＣ回路３９で適当な振幅に調節された後に、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタルデータに変換され線形性補正回路４１に与えられる。この変換タイミングは画像有効期間中のｎ画素おきのＳＣＬＫのタイミングとする。ここではｎ＝４とする。分周器４６は図示しない設定手段によってこのｎ＝４が設定されると、ＤＥ中のＳＣＬＫを分周し、４画素に１回Ｃｏｎｖｅｒｔ信号としてＡ／Ｄ変換器４０に変換パルスを送出し、その瞬間のＰｏｓｉｔｉｏｎ信号（共振スキャナ２１のミラー位置）データがＡ／Ｄ変換器４０から出力されてメモリ４７に蓄積される。Ａ／Ｄ変換器４０でのサンプリングによって得られる共振スキャナ２１の位置データは、本来のＳＣＬＫの生成目的から考えると一定の値で増加（または減少）するデータとなるはずである。これは、スキャナの走査位置が時間的に不等時間間隔に変化していくので等間隔位置でサンプリングされるように時間間隔が不等なＳＣＬＫを生成したからである。
【００５７】
１ラインの有効画素数を１０２４画素とすると、ＣＰＵ４８は共振スキャナ２１の１ライン分の走査で２５６個の位置データをメモリ４７から得ることになる。このサンプリングされた位置データ間の変化量は取得順に見ると、図９（ａ）や図９（ｂ）のようなサンプリングの線形性を反映していることになる。
【００５８】
ここで、例えば、図９（ａ）に示すように画面両端部の寸法が伸びて見えるようなサンプリング状態であった場合を考慮する。この場合には、位置データの変化量が両端部で小さく、中央部で大きいような位置データ群が得られているはずである。このことは、例えば、位相比較器４２からのＬＯＣＫ信号を受けてスイッチ５０が切り替わる前に固定バイアス５１によって与えられているＶＣＯ２９のＣｏｎｔｒｏｌ信号の直流分が大きくて、全体的にＳＣＬＫの周波数が高めに動作していることを意味する。それでも共振スキャナ２１の１周期と所定数（第１の実施形態と同じとすると２１５６個）のＳＣＬＫが出る時間は合致しているので、周期でのつじつまが合うように可変ゲインアンプ２７でのゲイン設定が低めに設定されており、ＳＣＬＫの周波数変調比が小さくなっている状態で安定していることになる。これは、走査に対して両端部でクロックが速すぎで、中央部で遅すぎるという状態である。
【００５９】
続いて、ＣＰＵ４８は得られたデータ群から線形性を判断し、これに関連する補正値をＤ／Ａ変換器４９に設定することで、ＶＣＯ２９のＣｏｎｔｒｏｌ信号をオフセットするＯＦＦＳＥＴ信号を発生する。この場合には、上述の理由からＣＰＵ４８はＶＣＯ２９のＣｏｎｔｒｏｌ信号のオフセットを下げなくてはならない。ＣＰＵ４８は固定バイアス５１のレベルよりも低くなる補正値をＤ／Ａ変換器４９に設定する。これにより、ＶＣＯ２９のＣｏｎｔｒｏｌ信号のレベルが下がる。ＶＣＯ２９のＣｏｎｔｒｏｌ信号のレベルが下がるとＶＣＯ２９の動作点が変わり、全体的にＳＣＬＫの周波数が低くなって出力される。この場合には、画像両端部でのクロックが遅くなるように作用している。そのままでは１周期のクロック数が減ってしまうので、２１５６個のＳＣＬＫがカウントされるようにゲインループの働きでＶｅｌｏｃｉｔｙ信号に与えるゲインが上がり、中央部のクロック周波数比が高くなる。本実施形態では、線形性補正回路４１でのサンプリングによって、走査するレーザ光の画面両端部と中央部での実際の速度比とサンプリングクロックにおける画面両端部と中央部での周波数比とが一致するまでループが回り、図９（ｃ）にように最終的に線形性が向上する。但し、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号のオフセットを変化させることでゲインループの動作点を変化させているので、線形性補正ループ時定数をゲインループ時定数より十分下げておく必要がある。
【００６０】
なお、線形性が図９（ｂ）のような分布を示している場合は、上記の説明と反対にオフセットを上げる方向へ補正が働くことにより、図９（ｃ）のように線形性が向上する。
【００６１】
以上に説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、サンプリング位置ずれが起きず、ズームに関わらず常に安定したサンプリングクロックが得られることに加えて、実際の共振スキャナ２１の走査位置をサンプリングクロックのタイミングで検出し、その変化率からＶＣＯ２９で生成されるサンプリングクロックの周波数変調比を調節するようにしたので、得られる画像の線形性をも補正可能としている。ここでは位置データの取得を４画素おきに行う例で説明したが、もちろんこれ以外の画素数おきに取得しても問題ない。
【００６２】
また、第１の実施形態と同様に、同期回路３０における有効画素期間信号の半周期側をマスクすれば片側サンプリングももちろん可能であり、更に画像期間、有効画素数も可変、特にスキャナの動作の数学的近似などの考察をしなくても条件設定が可能である。
【００６３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るサンプリングクロック発生装置の概略構成を、図１０に示す。図１０において、図１又は図６と同じ部分には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。図１０において、Ｘ軸方向走査用のスキャナにはガルバノスキャナ５２を使用したものとしている。ガルバノスキャナ５２は通常その内部に位置検出用のセンサを内蔵しているので、そのＰｏｓｉｔｉｏｎ信号が直接得られる。駆動回路５３はガルバノスキャナ５２に内蔵された位置センサによりフィードバック制御で位置の指示入力に追従するようガルバノスキャナ５２の動作を制御する。移相回路６０は、第１の実施形態と同様に、走査光の試料の照射からサンプリングクロック発生までの遅延を吸収する。
【００６４】
微分回路５４は、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ信号を微分し、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号に変換する。Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号は、ＡＧＣ回路２４へ入力されて所定の振幅に調節され、絶対値回路２５と比較器２６に入力する。比較器２６は、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号のゼロクロス位置でＨレベルとＬレベルとが切り替わるＣＹＣＬＥ信号を生成する。絶対値回路２５で絶対値化されたＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は可変ゲインアンプ２７でゲイン調節されて、線形性補正回路４１から出力されるオフセット電圧が加算器６１で加算された後に、Ｃｏｎｔｒｏｌ信号としてＶＣＯ２９に与えられる。そして、ＶＣＯ出力がサンプリングクロック（ＳＣＬＫ）となる。
【００６５】
同期回路５５はＳＣＬＫを入力して、画像有効期間信号（ＤＥ）とタイミング信号（ＣＬＲ）を生成する。
【００６６】
位相比較器４２は、ＣＹＣＬＥ信号とＣＬＲの位相を比較し、その位相差に応じた信号を出力する。位相比較器４２からの出力信号はローパスフィルタ３２を通過して可変ゲインアンプ２７のゲイン制御信号（ｇａｉｎ）となる。また、位相比較器４２はその動作が安定すると、線形性補正回路４１へ通知信号としてのＬＯＣＫ信号を生成する。
【００６７】
一方、ガルバノスキャナ５２のＰｏｓｉｔｉｏｎ信号はＡＧＣ回路３９で適当な振幅に調節された後に、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタルデータに変換されて線形性補正回路４１に与えられる。第２の実施形態と同様に、線形性補正回路４１は、ＳＣＬＫ、ＤＥ、ＬＯＣＫの各信号からＡ／Ｄ変換のタイミング信号Ｃｏｎｖｅｒｔを生成して、それらをＡ／Ｄ変換器４０へ出力する。線形性補正回路４１は、ＶＣＯ２９へ与えるＣｏｎｔｒｏｌ信号をオフセットさせるＯＦＦＳＥＴ信号を発生する。なお、線形性補正回路４１の構成は、第２の実施形態と同様で良い。
【００６８】
続いて以上のように構成された本発明の動作を説明する。ガルバノスキャナ５２の駆動回路５３に鋸歯状波を与えるとガルバノスキャナ５２が動作を開始し、ガルバノスキャナ５２は図１１（ａ）の鋸歯状波状の振動軌跡で動作する。そのため、位置の変化は時間に対して等間隔であり、図１１（ｂ）のようなＶｅｌｏｃｉｔｙ信号が得られる。
【００６９】
続いて、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号はＡＧＣ回路２４に入力され、ガルバノスキャナ５２の光学ズームに伴うＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の振幅変化を相殺して常に一定の振幅の信号となるように調整される。次に、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号は、絶対値回路２５を通過することで図１１（ｃ）に示すように正の振幅のみを有する信号に変換される。一方、比較器２６に入力したＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は、比較器２６でゼロレベルと比較されて（すなわち、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号の正負が判定されて）、図１１（ｄ）に示すＣＹＣＬＥ信号となる。このＣＹＣＬＥ信号は、先のＡＧＣ回路２４で一定振幅に調整されているので、ズームによってゼロクロス点を横切る傾斜角が変化しないのでＣＹＣＬＥ信号に位相ずれが生じない。
【００７０】
絶対値回路２５を通ったＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は可変ゲインアンプ２７でゲイン調節され、線形性補正回路４１によって適当なオフセット電圧を加算された後に、Ｃｏｎｔｒｏｌ信号（図１１（ｅ））としてＶＣＯ２９に与えられる。ＶＣＯの出力がＳＣＬＫ（図１１（ｆ））となる。
【００７１】
第３の実施形態では、位置信号が鋸歯状波駆動であるのでＶｅｌｏｃｉｔｙ信号は走査の期間中ある一定レベルを示し、動作が急峻な帰線期間ではそれよりも大きなレベルを示す。ところがガルバノスキャナ５２の帯域は有限であるので波形の折り返し点では応答できず、画像両端部分に対応するＶｅｌｏｃｉｔｙ信号に曲線部分が発生する。ガルバノスキャナ５２の個別の帯域ばらつきなども考慮しながら従来の一般的なサンプリング回路においてはこの曲線部分を避けて画像化するため、どうしても走査範囲に対する画像化期間の割合が限定される。しかし、本実施形態ではＶＣＯ２９によってＳＣＬＫのタイミングが調節されるので特に気にする必要がない。
【００７２】
そして、可変ゲインアンプ２７によるゲイン調整は、以下に詳述するようなフィードバック制御により行なわれる。
図１２に示すように画像の有効期間ＮＥＮを１０２４画素とし、走査に対する画像化効率９５％（従来は、８０％以下である）とする。帰線期間の速度を画像取得する方向の走査速度の４倍となるように鋸歯状波形が作られているとすると、ガルバノスキャナ５２の１周期に対し全クロック数は１３４８、前側無効期間ＮＬは２７画素、後側無効期間ＮＴ（＝ＮＬ）は２７画素、帰線期間ＮＲは２７０画素となる。これを図示しない入力手段によって同期回路５５へ設定すると、同期回路５５はＶＣＯ２９によって得られたＳＣＬＫを上記の所定数だけ計数しながら、ＤＥとＣＬＲを出力する。位相比較器４２は前記ＣＹＣＬＥ信号（図１１（ｄ））とＣＬＲ（図１１（ｇ））を位相比較し、その差に応じた誤差信号を出力する。（図１１（ｈ））これをＬＰＦ３２で平滑化することでｇａｉｎ信号（図１１（ｉ））を得て、可変ゲインアンプ２７のゲインが調節される。これにより、ガルバノスキャナ５２の１周期に対し、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号の形状に応じて加減速する１３４８個のＳＣＬＫが出る時間が一致するように、ＶＣＯ２９へ与えられるＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の振幅が調整されることになる。
【００７３】
ところで、第２の実施形態で説明したように、ゲインループ安定直後に固定バイアス５１で与えられるオフセット量が適切でない場合は、やはり画像の線形性は完全にならない。Ｖｅｌｏｃｉｔｙ信号がガルバノスキャナ５２の周期に渡ってほぼ一定レベルであるので、第２の実施形態の場合とは異なり、線形性の分布は図１３（ａ）や図１３（ｂ）のような画像両端部、つまりＶｅｌｏｃｉｔｙ信号の曲線部分でのみ少々劣化することが考えられる。しかし、このような問題点も第２の実施形態と同様に、線形性補正回路４１によって自動的に図１３（ｃ）に示すように解消される。
【００７４】
以上に説明したように、本実施形態においては、ＶＣＯ２９で生成されるＳＣＬＫの周波数変化は、ガルバノスキャナ５２の速度波形そのものから作られており、周期内の加減速変化も直接反映しているのでサンプリング位置ずれが起きない。また、従来では画像化出来ない波形の折り返し点近傍まで効率良く利用できることになる。即ち、試料への無駄な範囲のレーザ照射も抑えられることを意味する。また、前述したＡＧＣ回路２４の作用のため、位相比較の基準になるＣＹＣＬＥ信号はズームによってガルバノスキャナ５２の動作との位相ずれが生じないので、ズームに関わらず常に安定したサンプリングクロックが得られる。
【００７５】
更に、実際のガルバノスキャナ５２の走査位置をサンプリングクロックのタイミングで検出し、その変化率からＶＣＯ２９で生成されたサンプリングクロックの周波数変調比を調節するようにしたので、得られる画像の線形性をも補正可能としている。
【００７６】
また、三角波を使うことで両側サンプリングももちろん可能であり、更に画像期間、有効画素数も可変、特にスキャナの動作の数学的近似などの考察をしなくても条件設定が可能である。
【００７７】
本発明は、上記の発明の実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できるのは勿論である。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の各実施形態によれば、試料に光を走査させると共に走査に同期したサンプリングクロックを発生し、光検出器で検出される前記試料の反射光、蛍光又は透過光をサンプリングすることによって試料の情報を取得する光走査型サンプリングシステムに適用されるサンプリングクロック発生装置において、本実施形態で得られる全ての効果ではないが、例えば、下記のような効果が得られる。
（１）  走査手段の動作パターンに常に追従しサンプリング位置ずれが生じない。
（２）  走査手段における光学ズームによる位相ずれも起きない。
（３）  スキャナの走査範囲に対して任意の有効画素数を効率的に画像期間に割り当てることができる。
（４）  画像歪みが生じない。
（５）  サンプリングクロック発生回路に与える速度情報に精度とコストを考慮した適当な組み合わせが選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を搭載する走査型共焦点レーザ顕微鏡の構成図。
【図２】  本発明の第１の実施形態の構成図。
【図３】  第１の実施形態に使用される速度入力選択回路の説明図。
【図４】  第１の実施形態の動作を説明するためのタイミング図。
【図５】  第１の実施形態の走査と画像化期間の対応を示した図。
【図６】  本発明の第２実施形態の構成図。
【図７】  第２実施形態に使用される速度入力選択回路の説明図。
【図８】  第２実施形態に使用される線形性補正回路の構成図。
【図９】  第２実施形態での画像に残る非線形性を示した図。
【図１０】  本発明の第３実施形態の構成図。
【図１１】  第３実施形態の動作を説明するためのタイミング図。
【図１２】  第３実施形態の走査と画像化期間の対応を示した図。
【図１３】  第３実施形態での画像に残る非線形性を示した図。
【図１４】  走査位置とサンプリングクロックのタイミングの説明図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
２…コンピュータ
３…モニタ
４…２次元走査駆動制御回路
５…２次元走査機構
６…レーザ光源
７…ミラー
８…ハーフミラー
９…レボルバ
１０…対物レンズ
１１…試料
１２…ステージ
１３…レンズ
１４…ピンホール板
１５…光検出器
１６…Ｚ軸駆動制御回路
１７…顕微鏡入出力回路
１８…制御回路
１９…画像入力回路
２１…共振スキャナ
２２…駆動回路
２３…速度入力選択回路
２４…ＡＧＣ回路
２５…絶対値回路
２６…比較器
２７…可変ゲインアンプ
２８…バイアス回路
２９…電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３０…同期回路
３１…位相比較器
３２…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３３…バンドパスフィルタ
３４…マルチプレクサ
３５…レーザ光源
３６…速度入力選択回路
３７…位置検出素子（ＰＳＤ）
３８…アンプ
３９…ＡＧＣ回路
４０…Ａ／Ｄ変換器
４１…線形性補正回路
４２…位相比較器
４３…バンドパスフィルタ
４４…微分回路
４５…マルチプレクサ
４６…分周器
４７…メモリ
４８…ＣＰＵ
４９…Ｄ／Ａ変換器
５０…スイッチ
５１…固定バイアス
５２…ガルバノスキャナ
５３…駆動回路
５４…微分回路
５５…同期回路
６０…移相回路
６１…加算器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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