(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対し集束光を照射するとともに、該集束光を前記試料に対して２次元方向へ走査しながら前記試料での前記集束光の反射光を受光しその受光強度に応じた信号を検出するようにした走査型顕微鏡において、
前記２次元方向の走査に応じた走査位置情報に基づいて光学的走査範囲の中心を検出する光学的走査範囲中心検出手段と、
前記２次元方向の走査に応じた検出信号を画像表示するための電気的サンプリング範囲の中心を設定するサンプリング範囲中心設定手段と、
少なくとも１ライン走査ごとに前記光学的走査範囲中心検出手段により検出された前記光学的走査範囲の中心と前記サンプリング範囲中心設定手段に設定された前記電気的サンプリング範囲の中心とが常に一致するように補正する補正手段と、
を具備したことを特徴とする走査型顕微鏡。
【請求項２】
前記サンプリング範囲中心設定手段は、前記電気的サンプリング範囲の中心に対応する画面内の中央画素を設定し、
前記補正手段は、少なくとも１ライン走査ごとに前記光学的走査範囲中心検出手段による前記光学的走査範囲の中心と前記サンプリング範囲中心設定手段により設定された画面内の中央画素とを比較し、この比較結果に基づいて前記光学的走査範囲の中心と前記画面内の前記中央画素とを一致させるように前記光学的走査範囲に対する画像表示位置を補正する、
ことを特徴とする請求項１記載の走査型顕微鏡。
【請求項３】
前記サンプリング範囲中心設定手段は、前記電気的サンプリング範囲の中心に対応する値を設定し、
前記補正手段は、少なくとも１ラインごとに前記２次元方向の移動走査に応じた走査位置情報のうち画像有効期間信号の開始点から前記光学的走査範囲の中心位置までの期間の第１の積分値と前記光学的走査範囲の中心位置から前記画像有効期間信号の終了点までの期間の第２の積分値を比較するとともに、この比較結果が前記サンプリング範囲中心設定手段の値に一致するように前記画像有効期間信号の発生タイミングを補正する、
ことを特徴とする請求項１記載の走査型顕微鏡。
【請求項４】
前記光学的走査範囲中心検出手段から得られる前記光学的走査範囲の中心と前記画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて前記光学的走査範囲の中心と前記電気的サンプリング範囲の中心とを合わせる機能を有することを特徴とする請求項１記載の走査型顕微鏡。
【請求項５】
試料に対し集束光を照射するとともに、該集束光を前記試料に対して２次元方向へ走査しながら前記試料での前記集束光の反射光を受光しその受光強度に応じた信号を検出するようにした走査型顕微鏡において、
前記集束光を前記試料に対して前記２次元方向へ走査するときの光学的走査振幅を検出する走査振幅検出手段と、
この走査振幅検出手段により検出された前記光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とに基づいて前記光学的走査振幅の補正量を検出する走査振幅補正手段と、
この走査振幅補正手段により検出された前記補正量に基づいて前記光学的走査振幅を調整する走査位置調整手段と、
を具備したことを特徴とする走査型顕微鏡。
【請求項６】
前記走査振幅検出手段は、任意の走査振幅及びその中心位置を記した基準スケールを有し、この基準スケールに走査位置検出用光源からの光を走査して前記光学的走査振幅を得る機能を有し、
この走査振幅検出手段により検出された前記光学的走査振幅と前記画像の大きさに応じた前記規定値とにより検出される前記光学的走査振幅の前記補正量に基づいて前記光学的走査振幅を前記基準スケールの任意の走査振幅に調整する、
ことを特徴とする請求項５記載の走査型顕微鏡。
【請求項７】
前記走査振幅検出手段の前記基準スケールに前記走査位置検出用光源からの光を走査して得られる前記光学的走査振幅の中心と前記画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて前記光学的走査振幅の中心と前記電気的サンプリング範囲の中心とを合わせる機能を有することを特徴とする請求項６記載の走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取得画像の歪みを防止した走査型顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走査型顕微鏡として、点状光源によって試料の表面を点状に照明し、照明された試料表面からの透過光または反射光を再び点状に集光するとともに、ピンホール開口を介して検出器に結像させ、この検出器より結像の濃度情報を得るようにした走査型共焦点顕微鏡が知られている。
【０００３】
図１７は、このような走査型共焦点顕微鏡の基本構成を示すもので、点光源９１から出射された点状光を、ハーフミラー９２を透過させ、収差が補正された対物レンズ９３によって試料９４の表面に点状結像し、また、この試料９４からの反射光を、再び対物レンズ９３を透過させ、ハーフミラー９２で反射させて集光する。この集光位置にはピンホール９５を配置しており、このピンホール９５を通過した反射光を光検出器９６によって検出する。
【０００４】
そして、このような点状照明をラスタ走査等により試料９４表面の測定領域全体にわたって２次元走査し、その反射光の光検出器９６による検出信号を画像表示することにより、試料９４表面の２次元画像を得るようにしている。
【０００５】
ところで、点状照明を２次元走査するには、例えばＸ方向にはガルバノミラーやレゾナントスキャナ、Ｙ方向にはガルバノミラーが用いられているが、これらスキャナの制御回路は、光検出器９６による検出信号を画像表示するためにスキャナの走査に同期して画像生成用の同期信号を発生させるようにしている。
【０００６】
しかしながら、スキャナの駆動波形と画像用の同期信号を同じタイミングで出力すると、実際にはスキャナの動作遅れや電気回路系の時間遅れなどが存在するので、光学的走査位置と電気的サンプリング位置が必ずしも一致しないことがあり、このことが原因で画像の歪みなどの画質劣化が発生する可能性があった。
【０００７】
そこで、従来、特開平５−２１３５号公報に開示されるように、照明光走査と同時にグリッドパターンを光で走査し、ここでの検出出力に基づいてスキャナ動作をモデル化し近似計算により推測して駆動信号を補正することにより、画像歪みなどの画像劣化を改善するもの、特開平５−３１３０８７号公報に開示されるように音叉の変位を変位検出器で検出し、この検出出力に基づいて走査開始点の安定化を図り画質劣化を改善するもの、さらには、特開平７−８７２７７号公報に開示されるように往復走査にてフレームタイムを短縮させている場合に、この時の遅延が影響するサンプリング位置ずれによる画質劣化を改善するものなどが提案されている。
【０００８】
又、２次元走査には上記の如くＸ方向にはガルバノミラーやレゾナントスキャナ、Ｙ方向にはガルバノミラーが用いられており、これらスキャナの駆動回路では、与えられた幅に走査振幅が一致するようフィードバック制御がかけられている。
【０００９】
しかしながら、走査範囲を任意の幅にするための指示値としては、使用する走査振幅数（ズーム値）だけデータを持たなくてはならなかったり、スキャナ個体のばらつきが影響して一定の走査振幅を得ようとしたときそのデータが個別に異なってしまう。特開平７−３３３５３４号公報にはリニアスケールを走査することで発生するパルス数から走査振幅を検出し安定化する一例が、特開平５−１３６９５４号公報には振幅が変化する際には幅の異なるリニアスケールを走査することで発生するパルスからサンプリングロックが安定して発生できるようにした一例が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする問題点】
ところが、上記特開平５−２１３５号公報および上記特開平５−３１３０８７号公報に開示されるものは、いずれも、スキャナ駆動の位相遅れ等を補正するのに、実際の走査光とは異なる光学系や振動系によるスキャナ動作をモデル化し近似計算により推測しているため、実際の走査光と近似計算により推測されたスキャナ動作の条件が完全に一致していなかったり、一方の条件が変化したような場合は補正に悪影響が生じ、画像劣化の改善が十分に得られないという問題があった。また、上記特開平７−８７２７７号公報に開示されるものは、遅延回路による電気的サンプリングの遅延量をあらかじめ保持していて一定の値であるので、調整点での補正はできるものの走査条件の連続的変化や経時変化に追従させることが困難になるという問題があった。
【００１１】
又、上記特開平７−３３３５３４号公報に開示されている技術は、リニアスケールの分解能で制御安定量が制限されたり（白又は黒の間には収束させられない）振幅の小さい領域では誤差が大きくなる。また、走査振幅の変化によって走査中心とサンプリング範囲の中心位置が相対的にずれたりしても検出はできず、最終的な取得画像のずれは補正することができない。
【００１２】
同じく特開平５−１３６９５４号公報に開示されている技術も、走査振幅の変化によって走査中心とサンプリング範囲の中心位置が相対的にずれたりしても検出はできず、最終的な取得画像のずれは補正することができない。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、画質劣化のない良質な走査画像が得られる走査型顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１４】
又、本発明は、光学的な走査振幅を所望の走査振幅に一致させるように補正できる走査型顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、試料に対し集束光を照射するとともに、該集束光を前記試料に対して２次元方向へ走査しながら前記試料での前記集束光の反射光を受光しその受光強度に応じた信号を検出するようにした走査型顕微鏡において、前記２次元方向の走査に応じた走査位置情報に基づいて光学的走査範囲の中心を検出する光学的走査範囲中心検出手段と、前記２次元方向の走査に応じた検出信号を画像表示するための電気的サンプリング範囲の中心を設定するサンプリング範囲中心設定手段と、少なくとも１ライン走査ごとに前記光学的走査範囲中心検出手段により検出された前記光学的走査範囲の中心と前記サンプリング範囲中心設定手段に設定された前記電気的サンプリング範囲の中心とが常に一致するように補正する補正手段とにより構成している。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記サンプリング範囲中心設定手段は、前記電気的サンプリング範囲の中心に対応する画面内の中央画素を設定し、前記補正手段は、少なくとも１ライン走査ごとに前記光学的走査範囲中心検出手段による前記光学的走査範囲の中心と前記サンプリング範囲中心設定手段により設定された画面内の中央画素とを比較し、この比較結果に基づいて前記光学的走査範囲の中心と前記画面内の前記中央画素とを一致させるように前記光学的走査範囲に対する画像表示位置を補正するようにしている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記サンプリング範囲中心設定手段は、前記電気的サンプリング範囲の中心に対応する値を設定し、前記補正手段は、少なくとも１ラインごとに前記２次元方向の移動走査に応じた走査位置情報のうち画像有効期間信号の開始点から前記光学的走査範囲の中心位置までの期間の第１の積分値と前記光学的走査範囲の中心位置から前記画像有効期間信号の終了点までの期間の第２の積分値を比較するとともに、この比較結果が前記サンプリング範囲中心設定手段の値に一致するように前記画像有効期間信号の発生タイミングを補正するようにしている。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学的走査範囲中心検出手段から得られる前記光学的走査範囲の中心と前記画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて前記光学的走査範囲の中心と前記電気的サンプリング範囲の中心とを合わせる機能を有する。
【００１９】
請求項５記載の発明は、試料に対し集束光を照射するとともに、該集束光を前記試料に対して２次元方向へ走査しながら前記試料での前記集束光の反射光を受光しその受光強度に応じた信号を検出するようにした走査型顕微鏡において、前記集束光を前記試料に対して２次元方向へ走査するときの光学的走査振幅を検出する走査振幅検出手段と、この走査振幅検出手段により検出された光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とに基づいて前記光学的走査振幅の補正量を検出する走査振幅補正手段と、この走査振幅補正手段により検出された補正量に基づいて前記光学的走査振幅を調整する走査位置調整手段とにより構成している。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記走査振幅検出手段は、任意の走査振幅及びその中心位置を記した基準スケールを有し、この基準スケールに走査位置検出用光源からの光を走査して前記光学的走査振幅を得る機能を有し、この走査振幅検出手段により検出された光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とにより検出される前記光学的走査振幅の補正量に基づいて前記光学的走査振幅を前記基準スケールの任意の走査振幅に調整する。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記走査振幅検出手段の前記基準スケールに前記走査位置検出用光源からの光を走査して得られる前記光学的走査振幅の中心と前記画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて前記光学的走査振幅の中心と前記電気的サンプリング範囲の中心とを合わせる機能を有する。
【００２２】
この結果、請求項１記載の発明によれば、実際の光学的走査範囲の中心位置を検出し、その位置が電気的サンプリング範囲の中心に対応するように１ライン走査ごとに補正できるので、走査の駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、実際の光学的走査範囲の中心位置を検出し、その中心位置と電気的サンプリング範囲の中心に対応する画面内中央画素を比較し、光学的走査に対しての相対的な画像表示位置を１ライン走査ごとに瞬時に補正できるので、この場合も、走査の駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、電気的な画像有効期間信号の開始点が来た時から実際の走査光が光学的走査範囲の中心位置に来るまでの期間だけ走査位置信号を積分し、続いて実際の走査光が光学的走査範囲の中心位置にいる時から電気的な画像有効期間信号の終了点が来るまでの期間だけ走査位置信号を積分し、それぞれの積分値を比較し、これらが等しくなるように光学的走査に対しての相対的な画像表示位置を１ライン走査ごとに瞬時に補正できるので、この場合も、走査の駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、前記光学的走査範囲中心検出手段から得られる前記光学的走査範囲の中心と前記画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて前記光学的走査範囲の中心と前記電気的サンプリング範囲の中心と合わせる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、集束光を試料に対して２次元方向へ走査するときの光学的走査振幅を検出し、この光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とに基づいて光学的走査振幅の補正量を検出し、この補正量に基づいて光学的走査振幅を調整することにより、ズーム、温度変化、系時変化、スキャナ個体のバラツキに影響されず所望の走査振幅への安定化が可能となり、常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、任意の走査振幅及びその中心位置を記した基準スケールに集束光を走査して光学的走査振幅を得、この光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とにより検出される光学的走査振幅の補正量に基づいて光学的走査振幅を基準スケールの任意の走査振幅に調整するので、ズーム、温度変化、系時変化、スキャナ個体のバラツキに影響されず所望の走査振幅への安定化が可能となり、常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２８】
請求項７記載の発明によれば、基準スケールに集束光を走査して得られる光学的走査振幅の中心と画像を得るための電気的サンプリング範囲の中心とに基づいて光学的走査振幅の中心と電気的サンプリング範囲の中心と合わせるので、ズーム、温度変化、系時変化、スキャナ個体のバラツキに影響されず所望の走査振幅への安定化が可能となり、常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される共焦点レーザ走査型顕微鏡の概略構成を示している。図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、以下のように構成している。
【００３１】
この場合、スポット光としてのレーザ光を発生するレーザ光源２からのレーザ光は、ミラー３で反射し、ハーフミラー４を透過して２次元走査機構５に入射される。２次元走査機構５は、ミラー３を介して得たレーザ光源２からのレーザ光を２次元走査するための機構で、Ｘ軸方向走査用のガルバノミラーとＹ軸方向走査用のガルバノミラーとから構成されているものとして、２次元走査駆動制御回路６の制御のもとに、これらガルバノミラーをＸ軸方向、Ｙ軸方向に振ることでスポット光の光路を２次元走査するようにしている。
【００３２】
そして、２次元走査機構５で２次元走査されたスポット光は、対物レンズ７を介してステージ８に保持した試料９上に照射される。
【００３３】
この場合、対物レンズ７は、レボルバ１０に倍率を異ならして複数保持されていて、このレボルバ１０の切り替えにより、複数の対物レンズ７のうちの所望の倍率を持つものを顕微鏡の観察光路中に位置設定させることで、このときの対物レンズ７を介して２次元走査機構５からのスポット光の照射を試料９上で２次元走査している。
【００３４】
また、試料９からの反射光は、対物レンズ７、２次元走査機構５を介してハーフミラー４に戻される。ハーフミラー４は、２次元走査機構５に対するレーザ光源２の出射光路上に設けられ、２次元走査機構５を介して得られる試料９からの反射光を検出系に導くための光学系で、半透明鏡である。
【００３５】
このハーフミラー４を介して得た試料９表面からの反射光は、レンズ１１で集光され、ピンホール板１２に入射される。ピンホール板１２は、所要の径のピンホールを開けたもので、光検出器１３の受光面の前面におけるレンズ１１の焦点位置に、そのピンホールを位置させて配置している。
【００３６】
そして、ピンホールを介して得られた光は、光検出器１３により電気信号に変換された後、コンピュータ１４に出力される。コンピュータ１４は、光検出器１３から入力された電気信号と２次元走査駆動制御回路６からのタイミング信号とを基に画像処理を行ない、モニタ１５に試料９の表面情報を表示する。
【００３７】
図２は、このような顕微鏡本体１に適用される光学的走査範囲検出部の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００３８】
この場合、２次元走査機構５のＸ軸方向走査用ガルバノミラー２０は、レーザ光源２からの照射光をＸ軸方向に走査するようにしている。このＸ軸方向走査用ガルバノミラー２０からの走査光は瞳投影レンズ２１，２３を通り、Ｙ軸方向走査用ガルバノミラー２４へ導かれる。Ｙ軸方向走査用ガルバノミラー２４は、Ｘ走査光をさらにＹ軸方向へ走査するようにしている。そして、このＹ軸方向走査用ガルバノミラー２４により、さらにＹ軸方向へ走査される光は、瞳投影レンズ２５を通り、対物レンズ７を介して試料９に２次元走査照射される。
【００３９】
また、瞳投影レンズ２１，２３の間には、ハーフミラー２２が設けられており、このハーフミラー２２は、例えば、瞳投影レンズ２１を通ったＸ走査光の１０％を反射し、９０％を透過させるものとする。そして、このうちの反射されたＸ走査光は、Ｘ方向の光学的走査位置を検出するためのセンサ２６に結像し電気信号に変換される。このセンサ２６はＸ走査の中心を検出するためのもので、例えばフォトダイオードなどで構成され、走査の中心軸上に設置されてＸ走査が光学的中心軸を横切るときに電気信号のパルスを発生するようにしている。そして、この電気信号は、アンプ２７により増幅されるとともに、波形整形され、センサパルスとして出力される。
【００４０】
次に、図３は、図２で示した光学的走査範囲検出部より検出される光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲のそれぞれの中心を一致させるための補正回路を示すもので、ここでは、上述した２次元走査駆動制御回路６の一部として構成している。
【００４１】
この場合、カウンタ３０は、画像表示用のサンプリングクロック（以下、ＣＬＫと称する。）を数えるもので、このカウンタ３０のカウント値をラッチ３１に出力する。ラッチ３１は、カウンタ３０のカウント値をセンサ２６からのＸ走査の中心位置に対応するセンサパルスにより保持するものである。
【００４２】
そして、このラッチ３１に保持されたカウンタ３０の値は、減算器３２に入力され、あらかじめ設定されている補正用レジスタ３３の値が引き算され、この減算結果が符号とともに出力される。ここで、補正用レジスタ３３は、図示しない入力手段により補正値を設定され、上述したセンサ２６の機械的取付位置をはじめ、センサ２６、アンプ２７等の電気回路の遅れを吸収するために動作点にオフセットを与えるものである。
【００４３】
減算器３２の減算結果は、ラッチ＆判別回路３４に入力される。このラッチ＆判別回路３４は、減算器３２からの演算結果をアドレス加算器３６またはアドレス減算器３７に与えるもので、基準パルス生成回路３５で発生されるタイミング信号により動作される。基準パルス生成回路３５は水平同期信号（以下、＊ＨＤと称する。）に基づき動作し、減算器３２の演算結果によりその動作が制御される。また、アドレス加算器３６、アドレス減算器３７は後述のアドレスカウンタ３９からのカウント値にラッチ＆判別回路３４からの減算器３２の演算結果を加算又は減算するもので、それぞれ動作の有効無効がラッチ＆判別回路３４により制御される。
【００４４】
そして、これらアドレス加算器３６、アドレス減算器３７の加算又は減算結果は、メモリ３８に入力される。このメモリ３８は、画像用の各種同期信号＊ＨＤ、データ有効期間信号（以下、＊ＤＥと称する。）、ＣＬＫ）のパターンが１ビットずつに割り当てられ記憶されており、アドレスが順次与えられることで同期信号波形を出力するようになっている。アドレスカウンタ３９は、基準クロック（以下、ＭＣＬＫと称する。）をカウントし、そのカウント値がアドレス加算器３６、アドレス減算器３７を介してメモリ３８のアドレスとして与えられる。また、ラッチ＆遅延回路４０は画像取り込み開始の信号をＸ走査に同期させたのちアドレスカウンタ３９の動作を有効とするものである。
【００４５】
次に、以上のように構成した第１の実施の形態の作用を説明する。
【００４６】
いま、１ライン当たりの画素数として１０２４画素ある場合を例とし、初期状態として、後述する状態が与えられているものとする。つまり、カウンタ３０はクリア状態（カウント値０）、補正用レジスタ３３には図示しない入力手段により１ライン当たりの画素数の半分の値（この場合１０２４画素なので「５１２」）が入力されている。また、基準パルス生成回路３５は、＊ＨＤを受け付けずラッチ＆判別回路３４へのタイミング信号を出力せずに、ラッチ＆判別回路３４からのアドレス加算器３６、減算器３７の制御信号はどちらも無効とする。この場合は、アドレス加算器３６、減算器３７のどちらか一方がアドレスカウンタ３９からのアドレスを通過させるようになっている。そして、アドレスカウンタ３９はメモリ３８の初期アドレスがロードされ停止している。
【００４７】
この状態から走査の開始が図示しない入力装置によりコンピュータ１４に与えられると、コンピュータ１４は顕微鏡本体１の２次元走査駆動制御回路６に指令を発する。
【００４８】
こうして走査が開始されると、ガルバノミラー２０のＸ走査に応じてスポット光が光学的な中心位置を横切る度にセンサ２６から電気信号のパルスが発生される。すると、画像取り込み開始信号（以下、＊ＳＴＡＲＴと称する。）が、センサ２６のパルスを受けたラッチ＆遅延回路４０によりＸ走査と同期が取られ、Ｘ走査のある位相の時にアドレスカウンタ３９を動作有効とする。（この位相は大まかに光学走査の端の辺りになっていれば厳密な管理をする必要がなくなる。）これにより、アドレスカウンタ３９は、ＭＣＬＫをカウントし始め、その値がアドレス加算器３６を通過しアドレスとしてメモリ３８に与えられる。すると、メモリ３８からは、このときのカウント動作に従って画像用各種同期信号として＊ＨＤ、＊ＤＥ、ＣＬＫを発生する。この場合、アドレスカウンタ３９がガルバノミラー２０の周期に等しい時間だけＭＣＬＫをカウントすると、メモリ３８の初期アドレスがリロードされるようになっており、これにより、メモリ３８からは各種同期信号がガルバノミラー２０の周期に同期して繰り返し出力される。
【００４９】
このサンプリングクロックＣＬＫに合わせて光検出器１３からの電気信号がサンプリングされ、ＸＹ走査に同期した＊ＨＤ、＊ＤＥ、＊ＶＤ（垂直同期信号：図示しないＹ駆動制御回路により生成）によりコンピュータ１４内で画像化処理されモニタ１５に試料９の表面情報が表示される。
【００５０】
この場合、Ｘ走査の光学的位置と電気系のサンプリングとのタイミングは走査の１周期には同期が取られるが、ガルバノミラー２０の駆動信号に対する動作遅れや画像化のための電気系の遅延量等は撮像条件や個体別に異なったりするので光学走査のどの位置で画像化のためのサンプリングが開始され終了するかは定まらず、これが取得画像の劣化となって現れてくる。
【００５１】
本発明では、このような不都合を解消するため、次のような補正を実行するようにしている。
【００５２】
この場合、メモリ３８から出力される＊ＨＤ、＊ＤＥは、図４に示すようになる（この場合、ＣＬＫは省略してある。）。ここで、アドレスカウンタ３９には初期アドレスとして（ｂ）のアドレスが与えられているものとし、また、データとしてのガルバノミラー２０の１周期の時間は、ＭＣＬＫのカウントでアドレス（ｂ）〜（ｈ）までに相当するものとする。そのうち＊ＤＥが「０」の期間に１ラインにつき１０２４画素のデータが有効画素として取得され、また、＊ＨＤの前後と＊ＤＥの終わりに光学的走査と電気的サンプリング位置の位相ズレの吸収領域を設けてある。（この領域をそれぞれ１０２４画素分に設定しておけば、取得画像で左右半分の位相ズレまで補正可能となる。）
この状態で、第１回目のＸ走査ではアドレスが（ｂ）からスタートし、アドレス（ｃ），（ｄ）間で＊ＨＤが出力され、カウンタ３０がクリアされる。この場合、基準パルス生成回路３５、ラッチ＆判別回路３４が初期状態で動作無効となっているので、続いてアドレスが（ｆ）まで進み、＊ＤＥが有効となるとカウンタ３０が動作有効となり、メモリ３８からのＣＬＫをカウントする。ここでのＸ走査に対するアドレスカウンタ３９のスタート点は、上述したようにラッチ＆遅延回路４０により大まかに制御されているので、光学中心を通ったときのセンサパルスは＊ＤＥの有効期間内に発生する。このときラッチ３１はカウンタ３０のカウント値を保持する。減算器３２は、この値からあらかじめ設定されている補正用レジスタ３３の値（ここでは、１０２４画素／２＝５１２）を引き算し符号とともにラッチ＆判別回路３４に伝える。
【００５３】
このとき両者が異なる値であれば基準パルス生成回路３５へ動作有効信号を発行するが、このとき、既に＊ＨＤは過ぎてしまっているので、基準パルスは生成されず、ラッチ＆判別回路３４は動作無効状態を保つ。その後、アドレスが（ｈ）まで進むとアドレスカウンタ３９はリロードされ、アドレス（ｂ）に戻り、第２回目のＸ走査が始まる。この１回目のＸ走査にて光学的走査中心位置が取得画像中のどの位置に（何画素目に）相当しているかが得られている。
【００５４】
ここで、例えばラッチ３１のラッチデータが「５１２」より大きい場合はそのままでは光学的走査中心に対して視野中心が左に偏った画像が得られる（図５（Ａ）参照）。つまり、ガルバノミラー２０が鋸歯状波駆動なら左側が歪んで伸びた画像になり、正弦波駆動なら全面が歪みの影響を受け、左側が伸びて右側が縮んだ画像になる。
【００５５】
次に、２回目の＊ＨＤ出力で、カウンタ３０がクリアされ、図６（Ａ）に示すようにアドレス（ｅ）において基準パルス生成回路３５からラッチ＆判別回路３４に基準パルスが入力される。ラッチ＆判別回路３４は、減算器３２での差分が与えられているので瞬時に符号を判別しそれらを保持し、この場合後段のアドレス減算器３７を動作有効とする。この後はアドレスカウンタ３９がそのままカウントをし続けているが、アドレス減算器３７の作用でメモリ３８にとっては瞬時にアドレス（ｄ）まで戻ったことになるので、＊ＤＥはＸ走査に対し時間的には１回目の時に比べアドレス（ｄ）〜（ｅ）間の時間だけ遅れて出力する。
【００５６】
これにより、取得画像領域は光学的走査に対して右にずらされる。また、アドレスが戻った分、メモリ３８においてはアドレスカウンタ３９のリロード点はアドレス（ｇ）になり、リロード後の先頭アドレスは（ａ）になる。そして、１回目のＸ走査で得られた光学的走査の中心位置と電気的サンプリング範囲の中心とのズレ量だけアドレスがずれたので、２回目の＊ＤＥ中でセンサパルスが再び来たときのカウンタ３０、ラッチ３１の値は「５１２」となるはずなので減算器３２は基準パルス生成回路３５に動作無効の信号を発行しラッチ＆判別回路３４は動作を停止、先のアドレス補正量を保持したままになる。これによってアドレスカウンタ３９は始めとなんら変わることなくカウントを続けるが、３回目以降のＸ走査ではメモリ３８ではアドレス（ａ）〜（ｇ）を繰り返すことになる。
【００５７】
一方、ラッチ３１のラッチデータが５１２より小さい場合は、そのままでは光学走査中心に対して視野中心が右に偏った画像が得られる（図５（Ｃ）参照）。つまり、ガルバノミラー２０が鋸歯状波駆動なら右側が歪んで伸びた画像になり、正弦波駆動なら全面が歪みの影響を受け、右側が伸びて左側が縮んだ画像になる。
【００５８】
この場合の動作は１ライン目で光学的走査の中心位置と電気的サンプリング範囲の中心とのズレ量を検出し、図６（Ｂ）に示すように２ライン目の＊ＨＤ後の基準パルスでアドレス加算器３６が動作しアドレス（ｅ）からアドレス（ｆ）まで飛ばして先送りする。すると、＊ＤＥはＸ走査に対して時間的には１回目の時に比べアドレス（ｅ）〜（ｆ）間の時間だけ進んで出力される。即ち、取得画像領域は光学的走査に対して左にずらされる。それ以降はメモリ３８にとってはアドレスが（ｃ）〜（ｉ）を繰り返すことになる。
【００５９】
なお、このような動作では、補正量を検出するのに１回のＸ走査が必要となるが、実際の画像生成のためにはＹ方向走査に帰線期間が必要なので、画像取り込み開始が発せられた直後のズレが補正されているときのＸ走査は画像取得のための走査とはならず、取得画像に影響は出ない。また、補正用レジスタ３３の値は、このアドレス制御による電気的サンプリング位置補正動作の収束点を決定しているもので、センサ２６の機械的取付位置やセンサ２６、アンプ２７等の電気回路の遅れを吸収するため動作点にオフセットを与えている。このことから、最終的に基準スケール等を観察して歪みが無くなるように補正用レジスタ３３の値の調整をすることにより個々のばらつきを取り除くことができる。
【００６０】
従って、このようにすれば、実際の光学的走査範囲の中心位置を検出し、その位置と画面内の中心画素とを比較し、タイミング信号発生メモリに与えるアドレスをそのズレ量分加減し、光学的走査に対しての相対的な画像表示位置を１ライン走査ごとに瞬時に補正することにより、スキャナの駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず、常に、光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が一致するようになるので、光学走査中心に対して視野中心が偏るような歪みを補正することができ、画質劣化のない良質な走査画像を得ることができる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態では、光学的走査中心を検出するための光学系をＸ軸用ガルバノミラー２０の後にハーフミラー２２を設けることで照明光の一部を参照して検出するようにしたが、例えば、図２中の破線で囲った部分に示す位置検出用レーザ光源２８、結像レンズ２９、センサ２６′を有する位置検出光学系を独立して設けるようにしても、上述したのと同様な効果が期待できる。
【００６２】
（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態では、走査型共焦点顕微鏡本体の構成については、上述した第１の実施の形態の図１に示したものと同様である。また、光学的走査範囲検出部の構成を図７に、この光学的走査範囲検出部より検出される光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲のそれぞれの中心を一致させるための補正回路の構成を図８にそれぞれ示している。
【００６３】
この場合、図７において、ガルバノミラー２０の振れ角に対応するＸ走査光の位置を電気信号として検出する、例えばＰＳＤからなるセンサ７０を図２を参照して説明した第１の実施の形態のセンサ２６と同様に設け、このセンサ７０からの電気信号をアンプ７１により所定レベルまで増幅する。
【００６４】
このアンプ７１からの出力は、可変電流源７２，７６に入力される。これら可変電流源７２，７６は、アンプ７１から得られるＸ走査の位置信号を受けてその信号電圧に応じた量の電流を出力するものである。
【００６５】
そして、これら可変電流源７２，７６からの出力電流は、コンデンサ７３，７７に入力され、各別に充電される。
【００６６】
これらコンデンサ７３，７７には、スイッチ７４，７８を接続するとともに、サンプルホールドアンプ７５，７９を接続している。スイッチ７４，７８はタイミング回路８０の制御によりコンデンサ７３，７７に溜まった電荷を放電させリセットするものである。サンプルホールドアンプ７５，７９はコンデンサ７３，７７に溜まった電荷による電圧をタイミング回路８０の制御により保持し、それぞれ面積信号（以下、Ｓｌ，Ｓｒと称する。）として取り出すためのものである。タイミング回路８０はスイッチ７４，７８やサンプルホールドアンプ７５，７９に対し制御指令を出力するとともに、後段の回路動作に必要なパルスを発生するものである。
【００６７】
また、図８において、上述のサンプルホールドアンプ７５，７９からのＳｌ，Ｓｒは、差動増幅器６０に入力される。この差動増幅器６０は、サンプルホールドアンプ７５，７９からのＳｌ，Ｓｒの差を出力するものである。
【００６８】
そして、この差動増幅器６０からの差出力は、Ａ／Ｄコンバータ６１に入力される。このＡ／Ｄコンバータ６１は、差動増幅器６０からの差出力を上述したタイミング回路８０から発せられるタイミング信号（以下、Ａ／Ｄパルスと称する。）によりデジタル信号に変換するものである。
【００６９】
その他は、上述した図３と同様であり、同一部分には、同符号を付している。
【００７０】
次に、このように構成した第２の実施の形態の作用を説明する。
【００７１】
いま、走査が開始されると、この走査ごとにセンサ７０にＸ走査光が照射される。センサ７０ではＸ走査光の照射位置によって電流量が配分された２出力が得られる。つまり、受光面中央に照射すれば照射光量に対応した電流の半分ずつ（５０：５０）が得られ、受光面の両端の位置なら照射光量に対応した電流がそれぞれ１００：０または０：１００に配分されて得られる。
【００７２】
この２出力は、アンプ７１に入力され、ここで電流から電圧に変換され、両出力の差分を取ることで符号とともに照射位置対応の電圧として得、同時に総入射光量の変動をキャンセルするため両出力の差分を総入射光量で割り正規化処理を行う。
【００７３】
これにより、例えばＸ走査光がセンサ７０の中央に照射されているときはアンプ７１からの出力電圧は０Ｖ、左右にいっぱいの位置に照射されているならそれぞれ−１０、＋１０Ｖというようにガルバノミラー２０の振れ角に対応した位置信号電圧がアンプ７１から出力される。また、この位置信号電圧はガルバノミラー２０の駆動波形に追従したものとなり、例えば鋸歯状波駆動に対して得られるようにしている。この場合、位置信号電圧のリニアな領域が光学的にリニアに撮像できる領域として対応する。
【００７４】
メモリ３８からの同期信号出力が始まり、いま、＊ＤＥが図５（Ａ）のような位置にあるとすると、光学的にリニアな像が得られる領域に対して電気的なサンプリングによる取得画像領域は図中点線の四角の部分を撮像することになる。この時の取得画像は左ほど伸びて見える像になってしまう。また反対に＊ＤＥが図５（Ｃ）のような位置にあるとすると、取得画像は右ほど伸びて見える像になってしまう。
【００７５】
そこで、このような画像の歪みを補正するために次のように作用する。
【００７６】
まず、初期条件は基準パルス生成回路３５、ラッチ＆判別回路３４、アドレスカウンタ３９は、いずれも動作無効である。また、アドレス加算器３６、アドレス減算器３７も動作停止であるが、どちらか一方がアドレスカウンタ３９からのアドレスをメモリ３８に供給できる状態である。
【００７７】
そして、走査の開始がコンピュータ１４に与えられると、ガルバノミラー２０がＸ走査を開始し、センサ７０から位置信号電圧が出力され始める。これを受けてタイミング回路８０が位置信号電圧振幅とその中心電圧を検出する。ここでのタイミング回路８０は、例えば検波回路を組み合わせたようなもので、位置信号電圧の最大値及び最小値を検出しその中間電位を演算し、その中間電位を位置信号電圧が横切るときセンサパルスとして出力する。これにより光学的走査の中心位置で電気的パルスが得られる。
【００７８】
次いで、画像取り込み開始信号（図８の＊ＳＴＡＲＴ）が与えられると、センサパルスによりラッチ＆遅延回路４０がＸ走査の位相に同期させてアドレスカウンタ３９を動作有効とする。
【００７９】
１回目のＸ走査で＊ＤＥが出力されると、タイミング回路８０は中心位置補正動作を開始する。ここで、光学的に左半分を走査しているとき、センサ７０からの位置信号電圧は、可変電流源７２、コンデンサ７３、スイッチ７４、サンプルホールドアンプ７５からなる左側回路にて処理される。一方、光学的に右半分を走査しているときは、センサ７０からの位置信号電圧は、可変電流源７６、コンデンサ７７、スイッチ７８、サンプルホールドアンプ７９からなる右側回路にて処理される。
【００８０】
まず、タイミング回路８０に＊ＤＥが入力されると、左側回路が動作し、スイッチ７４を開いて可変電流源７２によって位置信号電圧値に対応した電流（電荷）でコンデンサ７３に充電し始める。この充電をセンサパルス（位置信号電圧振幅の中心点）が来るまで行う。センサパルスが発せられたら、タイミング回路８０はサンプルホールドアンプ７５をホールドし、スイッチ７４を閉じてコンデンサ７３の充電された電荷を放電させる。このときサンプルホールドアンプ７５の出力には、画像取得データ有効となってから実際の光学的走査の中心が来るまでの時間にコンデンサ７３に溜まった電荷量に対応した電圧が生じている。（図５の面積Ｓｌに相当する。）
この動作に続きセンサパルスが発せられてから右側回路が動作し、スイッチ７８を開いて可変電流源７６によって位置信号電圧値に対応した電流（電荷）でコンデンサ７７に充電し始める。この充電を＊ＤＥの終わりが来るまで行う。＊ＤＥが終了したら、タイミング回路８０はサンプルホールドアンプ７９をホールドし、スイッチ７８を閉じてコンデンサ７７に充電された電荷を放電させる。このときサンプルホールドアンプ７９の出力には、実際の光学的走査の中心が来てから画像取得データ無効となるまでの時間にコンデンサ７７に溜まった電荷量に対応した電圧が生じている。（図５の面積Ｓｒに相当する。）
そして、このＳｌ，Ｓｒを比較することで、光学的走査範囲の中心に対して電気的サンプリング範囲の中心位置が何処にあるかが分かる。即ち、Ｓｌ＞Ｓｒであれば図５（Ａ）の状態で取得画像の視野が左に偏っていることになり、Ｓｌ＞Ｓｒであれば同図（Ｃ）の状態で取得画像の視野が右に偏っていることになる。そして、同図（ｂ）のようにＳｌ＝Ｓｒのとき光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が合っていることになり、歪みの無い良好な画像が得られる。
【００８１】
差動増幅器６０では、面積信号ＳｌとＳｒの差信号を出力する。ここでは簡単のため、例えば差動増幅器６０のダイナミックレンジを±５Ｖ、後段のＡ／Ｄコンバータ６１を１０ビット（１０２４分割）、正負両方の入力を受け、デジタル出力はオフセットバイナリコードにて得られるものとする。すなわち、差動増幅器６０の出力が「０Ｖ」であればデジタルデータ「０」、差動増幅器６０の出力が「＋５Ｖ」ならデジタルデータ「５１２」、差動増幅器６０の出力が「−５Ｖ」ならデジタルデータ「−５１１」を出力するようにする。
【００８２】
そして、１回目の＊ＤＥ終了後にタイミング回路８０からＡ／Ｄパルスが出力されるとＡ／Ｄコンバータ６１が動作し、差動増幅回路６０からの面積信号の違いを画素量に変換する。減算器３２では、あらかじめ設定されている補正用レジスタ３３の値（こちらもオフセットバイナリ指定、「０」が入力されている。）とＡ／Ｄ変換後の画素量を演算し、この結果を符号とともにラッチ＆判別回路３４に出力する。これと同時に両者が異なっていれば基準パルス生成回路３５を動作有効とする。
【００８３】
次に、２回目のＸ走査で＊ＨＤが出力され、基準パルス生成回路３５が動作すると減算器３２の補正量がメモリ３８のアドレスに加減され、以降は第１の実施の形態で述べたと同様の作用により光学的走査に対する＊ＤＥの位置が調整されることになる。もちろん補正用レジスタ３３の使用法も第１の実施の形態の場合と同様である。
【００８４】
またこの第２の実施の形態においては、センサ７０にＰＳＤを用いておりタイミング回路８０にて走査振幅とその中心位置を常に検出できるので、光学ズームなどでガルバノミラー２０の振れ角（Ｘ走査範囲）が減少し、その分中心を左右にオフセットして走査されていても対応することが出来る。
【００８５】
従って、このようにすれば、電気的な＊ＤＥの開始点が来た時から実際の走査光が光学的走査範囲の中心位置に来るまでの期間だけ走査位置信号を積分し、続いて実際の走査光が光学的走査範囲の中心位置にいる時から電気的な画像有効期間信号の終了点が来るまでの期間だけ走査位置信号を積分し、それぞれの積分値を比較するとともに、これらが一致するように光学的走査に対しての相対的な画像表示位置を１ライン走査ごとに瞬時に補正するようにしているので、スキャナの駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず、常に、光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が一致するようにでき、光学走査中心に対して視野中心が偏るような歪みが補正され、画質劣化のない良質な走査画像を得ることができる。
【００８６】
（第３の実施の形態）
図９は走査型共焦点顕微鏡の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００８７】
先ず、顕微鏡本体１は次のように構成される。
【００８８】
レーザ光源２は試料９の表面を走査するスポット光としてのレーザ光を発生させるためのレーザ光源であり、ミラー３は、このレーザ光源２からのレーザ光を２次元走査機構１００に導くための反射鏡である。
【００８９】
この２次元走査機構１００は、ミラー３を介して得たレーザ光源２からのレーザ光を２次元走査するための機構である。これは、２次元走査駆動制御回路１０１の制御のもとにスポット光をＸＹ走査し、例えば、Ｘ軸方向走査用のガルバノミラーとＹ軸方向走査用のガルバノミラーとを有していて、これらガルバノミラーをＸ軸方向、Ｙ軸方向に振ることで対物レンズ７に対するスポット光の光路をＸＹ方向に振らせることができる。
【００９０】
レボルバ１０は、倍率の異なる複数の対物レンズ７を保持したものであり、ステージ８は、試料９を保持するものである。複数の対物レンズ７のうちの所望の倍率を持つものをレボルバ１０の切り替えにより、顕微鏡の観察光路中に位置設定することで、この位置設定された対物レンズ７を介して２次元走査機構１００からのスポット光をステージ８上の試料９に２次元走査しながら照射することができる。
【００９１】
また、試料９からの反射光は対物レンズ７を通り２次元走査機構１００に戻り、この２次元走査機構１００からハーフミラー４へと戻される構成である。このハーフミラー４は、２次元走査機構１００に対するレーザ光源２の出射光路上に設けられ、２次元走査機構１００を介して得られる試料９からの反射光を検出系に導くための鏡であって、半透明鏡である。
【００９２】
レンズ１１は、ハーフミラー４を介して得た２次元走査機構１００からの反射光を集光するレンズであり、ピンホール板１２は所要の径のピンホールを開けたもので、光検出器１３の受光面の前面におけるレンズ１１の焦点位置にそのピンホール板１２を配置される。
【００９３】
光検出器１３は、ピンホール板１２を介して得られる光をその光量対応の電気信号に変換する光検出素子である。そして、光検出器１３で光電変換された信号を２次元走査駆動制御回路１０１からのタイミング信号と共にコンピュータ１４で画像化し、モニタ１５に表示することで試料９の表面情報を得ることができる。
【００９４】
図１０は、走査振幅検出手段の構成を示すもので、走査型共焦点顕微鏡本体１の構成の一部と交えて示してある。
【００９５】
Ｘ軸方向走査用ガルバノミラー１０２は、レーザ光源２からの照射光をＸ軸方向に走査し、その走査光は瞳投影レンズ１０３，１０４を通り、Ｙ軸方向走査用ガルバノミラー１０５へ導かれる。このＹ軸方向走査用ガルバノミラー１０５はＸ走査光をさらにＹ軸方向はへ走査させ、瞳投影レンズ１０６、結像レンズ１０７を介して対物レンズ７、試料９へと２次元走査光を照射する。
【００９６】
Ｘ方向の光学的走査位置を検出するためにＸ軸方向走査用ガルバノミラー１０２の背面には、検出用光学系が設けられている。レーザ光源１０８は、走査位置検出用の光源であり、Ｘ軸方向走査用ガルバノミラー１０２の背面で反射され、結像レンズ１１０を通って、基準スケール１１１にスポットとして照射される。
【００９７】
この基準スケール１１１は図１１に示すように所望の走査振幅及びその中心を記したものであり、例えばガラス板にアルミ蒸着などで目盛り部分は反射率が高く、その間隙部は反射率が低くしたようなものである。
【００９８】
この基準スケール１１１から反射した光は、結像レンズ１１０、Ｘ軸方向走査用ガルバノミラー１０２を戻り、ハーフミラー１０９で反射される。反射されたＸ走査光はセンサ１１２に入射し図１２に示す電気信号に変換される。このセンサ１１２はＸ走査の範囲と光学的中心を検出するためのものであり例えばフォトダイオードなどで、Ｘ軸方向走査用ガルバノミラー１０２の走査により照射光が基準スケール１１１上を移動すると、その反射率の差によって刻線部分で電気信号のパルス列を発生する。アンプ１１３はこの電気信号を増幅し、波形整形する。
【００９９】
図１３は、２次元走査駆動制御回路１０１における走査振幅補正手段及び走査位置調整手段の構成図である。
【０１００】
カウンタ１２０は画像表示用のサンプリングクロック（以下ＳＣＬＫ）を数えるものであり、パルス発生回路１２１は前記センサパルス列を受けてラッチ＆平均回路１２２にタイミング信号を与えるものである。このラッチ＆平均回路１２２はカウンタ１２０の値をパルス発生回路１２１からのタイミング信号で時間をずらして２点保持し、その２値の平均値を算出するのものである。もう一方のラッチ＆平均回路１２３はセンサパルス列を受けたタイミング回路１２４からのタイミング信号で同様の保持を行い、その２値の平均値を算出するものである。減算器１２５はラッチ＆平均回路１２３の値から、ラッチ＆平均回路１２２の値を減算しその差を出力する。
【０１０１】
減算器１２６は、減算器１２５の出力からあらかじめ設定されている画素数レジスタ１２７の値を減算し、その差が０のとき＊ＥＮ信号出力を「１（Ｈレベル）」とし、減算器１２５の出力が画素数レジスタ１２７の値より大きい場合は＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」及びＵ／＊Ｄ信号「１（Ｈレベル）」を出力し、減算器１２５の出力が画素数レジスタ１２７の値より小さい場合は＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」及びＵ／＊Ｄ信号「０（Ｌレベル）」を出力する。画素数レジスタ１２７は図示しない入力手段により値を入力され、サンプリング範囲の画素数が入力される。
【０１０２】
タイミング回路１２４は、センサパルス列や画像化のための水平同期信号（以下＊ＨＤ）を受けて同回路各部の動作の同期を取るものである。以上が定常的に走査振幅を一定に保つために必要な構成である。
【０１０３】
一方、カウンタ１２８は、サンプリング範囲にあるセンサパルス列の数を数えるものであり、減算器１２９は、振幅値レジスタ１３０の値からカウンタ１２８の値をタイミング回路１２４の指示するタイミングで減算し、その差が０のとき＊ＥＮ信号出力を「１（Ｈレベル）」とし、カウンタ１２８の出力が振幅値レジスタ１３０の値より小さい場合は＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」及びＵ／＊Ｄ信号「１（Ｈレベル）」を出力し、カウンタ１２８出力が振幅値レジスタ１３０の値より大きい場合は＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」及びＵ／＊Ｄ信号「０（Ｌレベル）」を出力する。
【０１０４】
振幅値レジスタ１３０は、図示しない入力手段により値を入力され、走査範囲中のセンサパルス数が入力される。以上が走査振幅を変更するために必要な構成である。タイミング回路１２４には走査振幅を変更するため図示しない入力手段から走査振幅の変更命令信号（以下ＺＯＯＭ）を与え、変更完了信号（以下ＬＯＣＫ）が出力される。
【０１０５】
カウンタ１３１は、スキャナの走査振幅を決定するデータを発生するもので、図示しない入力手段によって基準値が与えられている。そして＊ＥＮ信号及びＵ／＊Ｄ信号によって動作条件が決まるとタイミング回路１２４からのパルスによりその値を変化させる。
【０１０６】
Ｄ／Ａコンバータ１３２は、カウンタ１３１のカウント値が増減すると、図示しないスキャナの駆動回路部分へ振幅制御電圧として出力し、スキャナの走査振幅を変化させる。
【０１０７】
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について図１４及び図１５を参照して説明する。
【０１０８】
１ライン当たりの画素数として１０２４画素あり、図１１に示す「１×」の幅を走査する場合を例とし、水平同期信号＊ＨＤに同期した信号＊ＤＥはサンプリングクロックＳＣＬＫの１００番目から１１２４番目に存在しているとする。また初期状態として、画素数レジスタ１２７に「１０２４」が、振幅値レジスタ１３０に基準スケール１１１で発生するパルス数として「９」が与えられているものとする。
【０１０９】
この状態で走査の開始が図示しない入力装置によりコンピュータ１４に与えられると、このコンピュータ１４は顕微鏡本体１の２次元走査駆動制御回路１０１に指令を発する。走査が開始されるとＸ軸方向走査用ガルバノミラー１０２のＸ走査に応じて背面のスポット光が基準スケール１１１を走査し、センサ１１２から図１２に示すような電気信号のパルスが発生し始める。
【０１１０】
Ｘ走査の時間的な開始点として水平同期信号＊ＨＤを基準に考えると、この水平同期信号＊ＨＤによりカウンタ１２０、パルス発生回路１２１、タイミング回路１２４、カウンタ１２８などがそれぞれリセットされる（図１４の＊ＨＤがＬレベルのときの状態）。
【０１１１】
走査が進みカウンタ１２０はサンプリングクロックＳＣＬＫをカウントし始め、その後第１番目のセンサパルスが発生すると、パルス発生回路１２１は（ａ）信号を発生する。この（ａ）信号は第１番目のセンサパルスの立ち上がりと立ち下がりに同期しており、この２組の立ち上がりエッジでカウンタ１２０の値をラッチ＆平均回路１２２が取り込む（「１４５」と「１５５」が取れたとする）。直ちにラッチ＆平均回路１２２は取り込まれた２つのカウント値から平均値「１５０」を算出する。この結果は第１番目のセンサパルスの中間点が水平同期信号＊ＨＤから数えてサンプリングクロックＳＣＬＫの１５０番目に相当していることを示している。
【０１１２】
同様にラッチ＆平均回路１２３にも（ｂ）信号が与えられ、このＸ走査の＊ＤＥが終了した時点では最後のセンサパルスを受けたときのカウンタ１２０の値（「１０６９」と「１０７９」が取れたとする）が保持され、最後の（この場合９番目）センサパルスの中間点が＊ＨＤから数えてＳＣＬＫの１０７４番目に相当していることを示している。減算器１２５はこのラッチ＆平均回路１２２，１２３の２つの値の差を演算しており、このＸ走査の＊ＤＥが終了した時点でサンプリング範囲内に一番広く入っている基準スケール１１１の目盛りはＳＣＬＫ９２４個分に相当する広さであることを示している。つまり、基準スケール１１１の目盛りが１０２４画素の間隔に見えれば良いので、１００画素分だけ希望する１×の走査範囲に対して広く振りすぎていることが分かる。
【０１１３】
この後、減算器１２６は（ｃ）信号のＨレベルの時に動作有効となり、あらかじめ入力されている画素数レジスタ１２７の「１０２４」と比較する。図１４の場合は「９２４」＜「１０２４」であるから、＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」、Ｕ／＊Ｄ信号「０（Ｌレベル）」を出力する。
【０１１４】
カウンタ１３１はあらかじめ与えられていた基準値から１つ小さい値へ変化する。これを受けてＤ／Ａコンバータ１３２は振幅制御電圧を低下させ、スキャナの走査振幅が減少する。これを繰り返し、何ラインかの走査の後、スケール１１１の目盛りがＳＣＬＫ１０２４個分に相当する広さまで走査範囲が変化すると「１×」の走査範囲に合うことになり、減算器１２６は＊ＥＮ信号Ｈレベルを維持し、カウンタ１３１は動作を停止するので走査振幅は一定値に留まる。反対に１０２４画素分より大きければ振幅制御電圧が増加して視野が広がり、やはり１０２４に合ったときに走査振幅が安定することになる。
【０１１５】
次に走査振幅を変化させる場合について図１５を用いて述べる。
【０１１６】
振幅値レジスタ１３０に新たな走査振幅に相当するセンサパルス数を与え、ＺＯＯＭが与えられると振幅が変化する。今、振幅値レジスタ１３０には「１×」に相当する「９」が与えられているが、これを「２×」に変えることとする。この場合「２×」の振幅ではセンサパルス列は７つになっていれば良いので、振幅値レジスタ１３０には「７」が与えられる。
【０１１７】
カウンタ１２８は、毎ラインの＊ＤＥ期間中のセンサパルス数を数えており、ＺＯＯＭがタイミング回路１２４に与えられると、このタイミング回路１２４は（ｄ）信号を減算器１２９に与える。
【０１１８】
この減算器１２９は振幅値レジスタ１３０の値とカウンタ１２８の値の差を演算し、ＺＯＯＭがタイミング回路１２４に与えられたときは「９」＞「７」となっているので＊ＥＮ信号「０（Ｌレベル）」、Ｕ／＊Ｄ信号「０（Ｌレベル）」を出力する。カウンタ１３１は「１×」の状態で安定していたカウント値から１つ小さい値へ変化する。これを受けてＤ／Ａコンバータ１３２は振幅制御電圧を減少させ、スキャナの走査振幅が減少する。何ラインかの走査の後＊ＤＥ期間中のセンサパルス数が「７」になる広さまで走査範囲が変化すると「２×」の走査範囲よりやや広い走査振幅に合うことになり、タイミング回路１２４から（ｄ）信号は出力されなくなり、減算器１２９は＊ＥＮ信号Ｈレベルを維持し、カウンタ１３１は動作を停止するので走査振幅は一定値に留まる。
【０１１９】
そして、続くＸ走査からは上記の振幅安定化動作が起こり、「２×」の走査振幅に一致するように補正される。反対に振幅値レジスタ１３０の値がセンサパルス数より大きければ振幅制御電圧が増加して視野が広がり、やはり両者が合ったときに走査振幅が安定することになる。
【０１２０】
以上のように、基準スケール１１１を用いることで走査が所望の走査振幅にいつも一致するように一連の振幅制御回路が動作することになる。
【０１２１】
次に、上記一連の振幅制御に合わせ、走査範囲とサンプリング範囲との相対位置の安定化について説明する。
【０１２２】
走査の中心位置検出方法は例えば基準スケール１１１の中央刻線のみ反射率を上げておく。得られるセンサパルス列の信号のうち中央のパルスのみ波高値が大きいので、アンプ１１３にて増幅、波形整形する際にスレシホールドレベルを２つ用意しておく。低レベル側にて検出されるパルス列は走査振幅調節用とし、高レベル側を中央刻線のみ検出できるように設定することで、Ｘ走査ごとに中央を横切るときのみパルスが発生させられる。
【０１２３】
なお、スケールの取り付けは、走査停止状態で走査位置検出用レーザ光が光学的中心位置にあるとき、センサ１１２からの中央刻線波高値をモニタし、最高輝度が得られる位置に設定する。
【０１２４】
この走査範囲とサンプリング範囲との相対位置の安定化には、上記図３に示す補正回路が用いられる。この補正回路の動作は、上記第１の実施の形態にて説明したので、ここではその重複を避けるために省略する。
【０１２５】
この補正回路の動作により光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心がいつも合っているように一連のアドレス制御が動作することになる。
【０１２６】
このように上記第３の実施の形態においては、実際の光学的走査範囲を検出し、その振幅とスケール上の基準振幅とを比較し、スキャナ駆動回路に与える振幅制御電圧をそのズレ量分加減することにより走査振幅をライン走査ごとに補正し、実際の光学的走査範囲の中心位置を検出し、その位置と画面内の中心画素とを比較し、またタイミング信号発生メモリに与えるアドレスをそのズレ量分加減することにより光学的走査に対しての相対的な画像表示位置を１ライン走査ごとに瞬時に補正するので、光学的な走査振幅を所望の走査振幅に一致させるように補正でき、ズーム温度変化、経時変化、スキャナ個体のばらつきに影響されず所望の走査振幅への安定化が可能となり、且つ常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【０１２７】
（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態は、基準スケール１４０を目盛り部分を非透過、間隙部分を透過としたものとし、図１６のように位置検出光学系を透過型にしたものである。透過光検出のセンサ１４１には例えばラインセンサを用い、基準スケール１４０の目盛り位置をＳＣＬＫ数に対応付ける。なお、振幅制御関連の詳細動作は上記第３の実施の形態と同様であり、その作用については省略する。
【０１２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、２次元方向の走査に応じた走査位置情報に基づいて光学的走査範囲の中心を検出する光学的走査範囲中心検出手段と、２次元方向の走査に応じた検出信号を画像表示するための電気的サンプリング範囲の中心を設定するサンプリング範囲中心設定手段と、少なくとも１ライン走査ごとに光学的走査範囲中心検出手段により検出された光学的走査範囲の中心とサンプリング範囲中心設定手段に設定された電気的サンプリング範囲の中心とが常に一致するように補正する補正手段とを備えたので、スキャナの駆動パターンやズーム、温度変化、系時変化に影響されず、常に、光学的走査範囲の中心と電気的サンプリング範囲の中心が一致するようにできるので、光学走査中心に対して視野中心が偏るような歪みが補正され、画質劣化のない良質な走査画像が得られる。
又、本発明によれば、集束光を試料に対して２次元方向へ走査するときの光学的走査振幅を検出する走査振幅検出手段と、この走査振幅検出手段により検出された光学的走査振幅と画像の大きさに応じた規定値とに基づいて光学的走査振幅の補正量を検出する走査振幅補正手段と、この走査振幅補正手段により検出された補正量に基づいて光学的走査振幅を調整する走査位置調整手段とを備えたので、光学的な走査振幅を所望の走査振幅に一致させるように補正でき、ズーム温度変化、経時変化、スキャナ個体のばらつきに影響されず所望の走査振幅への安定化が可能となり、且つ常に光学的走査範囲と電気的サンプリング範囲の中心自動補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に適用される光学的走査範囲検出部の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態に適用される補正回路の概略構成を示す図。
【図４】第１の実施の形態の動作を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態の動作を説明するための図。
【図６】第１の実施の形態の動作を説明するための図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に用いられる光学的走査範囲検出部の概略構成を示す図。
【図８】第２の実施の形態に適用される補正回路の概略構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に適用される走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【図１０】第３の実施の形態に適用される走査振幅検出手段の構成図。
【図１１】第３の実施の形態に適用される基準スケールを示す図。
【図１２】第３の実施の形態において基準スケールを走査したときのセンサパルス列を示す図。
【図１３】第３の実施の形態における走査振幅補正手段及び走査位置調整手段を示す図。
【図１４】第３の実施の形態の動作を示す図。
【図１５】第３の実施の形態の動作を示す図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態を示す概略構成図。
【図１７】一般的な走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１：顕微鏡本体、
２：レーザ光源、
３：ミラー、
４：ハーフミラー、
５：２次元走査機構、
６：２次元走査駆動制御回路、
７：対物レンズ、
８：ステージ、
９：試料、
１０：レボルバ、
１１：レンズ、
１２：ピンホール板、
１３：光検出器、
１４：コンピュータ、
１５：モニタ、
２０，１０２：Ｘ軸方向走査用ガルバノミラー、
２１，１０３：瞳投影レンズ、
２２：ハーフミラー、
２３，１０４：瞳投影レンズ、
２４，１０５：Ｙ軸方向走査用ガルバノミラー、
２５，１０６：瞳投影レンズ、
２６，２６′，１１２：センサ、
２７，１１３：アンプ、
２８，１０８：位置検出用レーザ光源、
２９，１１０：結像レンズ、
３０：カウンタ、
３１：ラッチ、
３２：減算器、
３３：補正用レジスタ、
３４：ラッチ＆判別回路、
３５：基準パルス生成回路、
３６：アドレス加算器、
３７：アドレス減算器、
３８：メモリ、
３９：アドレスカウンタ、
４０：ラッチ＆遅延回路、
６０：差動増幅器、
６１：Ａ／Ｄコンバータ、
７０：センサ、
７１：アンプ、
７２，７６：可変電流源、
７３，７７：コンデンサ、
７４，７８：スイッチ、
７５，７９：サンプルホールドアンプ、
８０：タイミング回路、
１００：２次元走査機構、
１０１：２次元走査駆動制御回路、
１１１：基準スケール、
１２０：カウンタ、
１２１：パルス発生回路、
１２２，１２３：ラッチ＆平均回路、
１２４：タイミング回路、
１２５，１２６，１２９：減算回路、
１２７：画素数レジスタ、
１２８：カウンタ、
１３０：振幅値レジスタ、
１３１：カウンタ、
１３２：Ｄ／Ａコンバータ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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