(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源と、
前記レーザ光を偏向する光学部材と、
前記光学部材を駆動して前記レーザ光の偏向角度を変えることにより、前記レーザ光を試料上で走査する駆動手段と、
前記駆動手段に前記偏向角度の制御信号を入力する第１指示手段と、
前記レーザ光の走査により前記試料から発生する光の強度を検出して、該強度に関わる第１の時系列信号を出力する光検出手段と、
前記第１の時系列信号の一部を指示されたタイミングで取得して、前記試料の観察対象範囲の画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段による前記画像の生成に先立ち、前記光学部材による実際の前記偏向角度を逐次検知して、該実際の偏向角度に関わる第２の時系列信号を取得するとともに、前記制御信号により設定された前記偏向角度を逐次検知して、該設定された偏向角度に関わる第３の時系列信号を取得する検知手段と、
前記画像生成手段による前記画像の生成に先立ち、前記第２の時系列信号及び前記第３の時系列信号に基づいて、前記実際の偏向角度が前記設定された偏向角度となるまでの遅延時間を測定する測定手段と、
前記画像生成手段による前記画像の生成時、前記制御信号と前記遅延時間とに基づいて、前記画像生成手段に前記一部の取得タイミングを指示する第２指示手段とを備え、
前記画像生成手段及び前記検知手段は、共通の画像サンプリング回路であって、
該画像サンプリング回路には、前記第１の時系列信号、前記第２の時系列信号、及び前記第３の時系列信号の間で取得すべき信号を切り換えるセレクタが含まれ、
該画像サンプリング回路は、該セレクタの切り替えにより、前記画像生成手段として前記第１時系列信号を取得する状態と、前記検知手段として前記第２の時系列信号を取得する状態と、前記検知手段として前記第３の時系列信号を取得する状態との間で切り換わる
ことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【請求項２】
請求項1に記載のレーザ走査顕微鏡において、
前記第２の時系列信号及び前記第３の時系列信号のそれぞれは、1周期がＮ個の離散的なサンプリング値からなる信号であって、
前記測定手段は、前記第２の時系列信号のうち前記レーザ光の一方向の走査に対応する部分を第１の近似直線に置き換え、かつ、前記第３の時系列信号のうち前記レーザ光の一方向の走査に対応する部分を第２の近似直線に置き換え、前記第１の近似直線および前記第２の近似直線に基づいて、前記遅延時間を測定する
ことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【請求項３】
請求項1に記載のレーザ走査顕微鏡において、
前記第２の時系列信号及び前記第３の時系列信号のそれぞれは、1周期がＮ個の離散的なサンプリング値からなる信号であって、
前記測定手段は、前記第２の時系列信号のうち前記実際の偏向角度が所定角度となる第１のタイミングを求め、かつ、前記第３の時系列信号のうち前記設定された偏向角度が前記所定角度となる第２のタイミングを求め、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの差に基づいて、前記遅延時間を測定する
ことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料上でレーザ光を走査することにより試料を観察するレーザ走査顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザ走査顕微鏡では、レーザ光源と対物レンズとの間の光路上にガルバノスキャナなどの反射部材を配置し、この反射部材の回転角度を連続的に変えることにより、試料上でレーザ光を走査している（例えば特許文献１）。反射部材の回転角度の制御は角度に対応した制御信号を反射部材の駆動装置に入力して行うが、この制御信号は、走査条件(速度など)に応じて変えられる。
【０００３】
しかし、反射部材の実際の回転角度は一般に制御信号の指示に対して遅れるため、この遅延時間を考慮して、試料から発生する光（反射光や蛍光など）の画像化が行われる。通常この遅延時間は、レーザ走査顕微鏡の製造時に走査条件(速度など)に応じて測定され、顕微鏡内部に予め記憶させてある。したがって、ユーザが走査条件を変えても、遅延時間が補正され、試料上での位置ずれや歪みのない画像を観察することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２１９４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーザ走査顕微鏡では、その製造時に想定されなかった新たな走査条件をユーザが設定すると、制御信号に対する反射部材の角度設定の遅れを補正できないので、試料上での位置ずれや歪みのない良好な画像を生成できない。
【０００６】
本発明の目的は、納品後に追加された新たな走査条件の下でも良好な画像を生成できるレーザ走査顕微鏡を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ走査顕微鏡は、レーザ光を射出する光源と、レーザ光を偏向する光学部材と、光学部材を駆動してレーザ光の偏向角度を変えることにより、レーザ光を試料上で走査する駆動手段と、駆動手段に偏向角度の制御信号を入力する第１指示手段と、レーザ光の走査により試料から発生する光の強度を検出して、該強度に関わる第１の時系列信号を出力する光検出手段と、第１の時系列信号の一部を指示されたタイミングで取得して、試料の観察対象範囲の画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段による画像の生成に先立ち、光学部材による実際の偏向角度を逐次検知して、該実際の偏向角度に関わる第２の時系列信号を取得するとともに、制御信号により設定された偏向角度を逐次検知して、該設定された偏向角度に関わる第３の時系列信号を取得する検知手段と、画像生成手段による画像の生成に先立ち、第２の時系列信号及び第３の時系列信号に基づいて、実際の偏向角度が設定された偏向角度となるまでの遅延時間を測定する測定手段と、画像生成手段による画像の生成時、制御信号と遅延時間とに基づいて、画像生成手段に一部の取得タイミングを指示する第２指示手段とを備えたものである。
また、前記画像生成手段及び前記検知手段は、共通の画像サンプリング回路であって、該画像サンプリング回路には、前記第１の時系列信号、前記第２の時系列信号、及び前記第３の時系列信号の間で取得すべき信号を切り換えるセレクタが含まれ、該画像サンプリング回路は、該セレクタの切り替えにより、前記画像生成手段として前記第１時系列信号を取得する状態と、前記検知手段として前記第２の時系列信号を取得する状態と、前記検知手段として前記第３の時系列信号を取得する状態との間で切り換わる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０は、図１に示すように、レーザ光源１１と、光分離モジュール１２と、試料２１のＸ軸方向をスキャンするＸ軸用のガルバノスキャナ１３Ｘおよびスキャナドライバ１４Ｘと、試料２１のＹ軸方向をスキャンするＹ軸用のガルバノスキャナ１３Ｙおよびスキャナドライバ１４Ｙと、スキャナ制御回路１５と、光検出器１６と、画像サンプリング回路１７と、クロック生成回路１８と、ＣＰＵ１９と、記憶装置２０とで構成されている。
【００１２】
また、画像サンプリング回路１７は、図２に示すように、セレクタ２２と、Ａ/Ｄコンバータ２３と、フレームメモリ２４と、アドレスカウンタ２５と、書き込み制御信号生成回路２６とで構成される。レーザ走査顕微鏡１０のうち、図１のスキャナ制御回路１５,ＣＰＵ１９、および、図２のＡ/Ｄコンバータ２３,アドレスカウンタ２５,書き込み制御信号生成回路２６は、クロック生成回路１８からのクロックに同期して動作する。
【００１３】
レーザ光源１１から射出されたレーザ光Ｌ１は、光分離モジュール１２とガルバノスキャナ１３Ｘとガルバノスキャナ１３Ｙを介した後、不図示の対物レンズを介して試料２１に入射する。対物レンズ(不図示)はレーザ光Ｌ１を集光するため、試料２１上にはレーザスポットが形成される。ちなみに、光分離モジュール１２は、ハーフミラーまたはダイクロイックミラーにより構成される。
【００１４】
ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙは、各々、反射部材(ミラー)により構成され、その反射作用でレーザ光Ｌ１を偏向する（請求項の「光学部材」）。また、一方のガルバノスキャナ１３Ｘは、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な回転軸を中心として往復回転可能であり、他方のガルバノスキャナ１３Ｙは、Ｘ軸に平行な回転軸を中心として往復回転可能である。Ｘ軸,Ｙ軸は直交する。
【００１５】
このため、一方のガルバノスキャナ１３Ｘで反射した後、他方のガルバノスキャナ１３Ｙで反射して、試料２１に入射するレーザ光Ｌ１は、ガルバノスキャナ１３Ｘの回転によりＸ軸方向に走査され、ガルバノスキャナ１３Ｙの回転によりＹ軸方向に走査される。
なお、ガルバノスキャナ１３Ｘの回転角度とガルバノスキャナ１３Ｘによるレーザ光Ｌ１の偏向角度は、１対１に対応する。同様に、ガルバノスキャナ１３Ｙ回転角度とガルバノスキャナ１３Ｙによるレーザ光Ｌ１の偏向角度も、１対１に対応する。
【００１６】
また、ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙに接続されたスキャナドライバ１４Ｘ,１４Ｙ（請求項の「駆動手段」）は、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡX,ＡYに基づいて各々のガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙを駆動し、ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙの回転角度（つまりレーザ光Ｌ１の偏向角度）を調整する。
【００１７】
ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙを回転させて、図３に示すラスタスキャンを試料２１上で実現させる場合、スキャナドライバ１４Ｘは、スキャナ制御信号ＡXに基づいてガルバノスキャナ１３Ｘを高速で往復回転させ、スキャナドライバ１４Ｙは、スキャナ制御信号ＡYに基づいてガルバノスキャナ１３Ｙを低速で回転させる。
【００１８】
その結果、レーザ光Ｌ１は、Ｘ軸方向に高速で往復走査され、かつ、Ｙ軸方向に低速で走査され、結果として、２次元的に走査される。図３に示した多数の斜め線は、レーザ光Ｌ１の２次元走査に伴う試料２１上でのレーザスポット（走査点）の軌跡を表している。通常、レーザ光Ｌ１の２次元走査は、試料２１の観察対象領域２１ａより広い範囲で行われる。
【００１９】
また、ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙの各々には、ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙの実際の回転角度を逐次検出するためにセンサ(不図示)が設けられている。そして、スキャナドライバ１４Ｘ,１４Ｙは、ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙのセンサ出力（フィードバック信号）に基づいて、各々の回転角度をフィードバック制御する。
【００２０】
なお、Ｘ軸用のガルバノスキャナ１３Ｘのセンサ出力（以下「スキャナ角度信号ＫX」という）は、スキャナドライバ１４Ｘを介して画像サンプリング回路１７のセレクタ２２（図２）に出力され、画像サンプリング回路１７で逐次検知される。スキャナ角度信号ＫXに関わる説明は、後で詳細に行う。
ここで、スキャナ制御回路１５からスキャナドライバ１４Ｘ,１４Ｙに出力されるスキャナ制御信号ＡX,ＡYの説明を行う。スキャナ制御信号ＡX,ＡYは、ＣＰＵ１９がスキャナ制御回路１５に設定したスキャナ制御パターン（スキャン速度,スキャン範囲,スキャン周波数などの走査条件）に基づいて、スキャナ制御回路１５が生成したものである。スキャナ制御回路１５,ＣＰＵ１９は、請求項の「第１指示手段」に対応する。
【００２１】
スキャナドライバ１４Ｘへのスキャナ制御信号ＡXは、図４に示すように、ノコギリ波形（三角波形）の周期的な信号である。図４の横軸は時間、縦軸はガルバノスキャナ１３Ｘの回転角度の設定値（電圧値）を表している。スキャナドライバ１４Ｙへのスキャナ制御信号ＡYは、図示省略したが、同様の信号である。
ただし、スキャナ制御信号ＡX,ＡYは周期が異なる。スキャナ制御信号ＡYの周期は、図３の観察対象領域２１ａを２次元走査する際の所要時間に相当し、スキャナ制御信号ＡXの周期Ｔａは、スキャナ制御信号ＡYの周期と比較して非常に短い（例えば１／１００）。
【００２２】
スキャナ制御信号ＡX,ＡYの波形は、ＣＰＵ１９からスキャナ制御回路１５に設定されるスキャナ制御パターン（スキャン速度,スキャン範囲,スキャン周波数などの走査条件）に応じて異なる。
これらのスキャナ制御信号ＡX,ＡYは、レーザ光Ｌ１の２次元走査時、スキャナドライバ１４Ｘ,１４Ｙに対して「ガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙの回転角度の設定値」を指示するための信号である。本実施形態では、スキャナ制御信号ＡXの設定値が上昇するとき(期間Ｔｂ)、レーザ光Ｌ１が図３の斜め線に沿って図中左方から右方へ走査される。逆に設定値が下降するとき(期間Ｔｃ)、レーザ光Ｌ１は振り戻される。
【００２３】
なお、スキャナドライバ１４Ｘへのスキャナ制御信号ＡX(図４)は、スキャナ制御回路１５から画像サンプリング回路１７（図２）のセレクタ２２にも出力され、画像サンプリング回路１７で逐次検知される。スキャナ制御信号ＡXに関わる説明は、後で詳細に行う。
一方、レーザ光Ｌ１の２次元走査（図３）により、試料２１から発生する戻り光Ｌ２（反射光や蛍光など）は、対物レンズ(不図示)とガルバノスキャナ１３Ｙとガルバノスキャナ１３Ｘを介した後、光分離モジュール１２で分離され、光検出器１６に入射する。この光検出器１６は、例えば光電子増倍管(ＰＭＴ)により構成される。
【００２４】
光検出器１６では、戻り光Ｌ２の強度を逐次検出し、この強度に関わる時系列信号（以下「光強度信号Ｈ」という）を画像サンプリング回路１７のセレクタ２２（図２）に出力する。光分離モジュール１２,光検出器１６は、請求項の「光検出手段」に対応し、光強度信号Ｈは「第１の時系列信号」に対応する。
なお、レーザ走査顕微鏡１０による蛍光観察時、光分離モジュール１２にはダイクロイックミラーが用いられ、光分離モジュール１２とレーザ光源１１の間には励起フィルタが、光分離モジュール１２と光検出器１６の間にはバリアフィルタが配置され、試料２１は、蛍光色素で染色される。
【００２５】
次に、画像サンプリング回路１７（図２）の説明を行う。
セレクタ２２には、３つのアナログ入力と１つのアナログ出力が設けられている。３つのアナログ入力の各々には、上記した光検出器１６からの光強度信号Ｈと、スキャナドライバ１４Ｘからのスキャナ角度信号ＫXと、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXとが供給されている。
【００２６】
そして、セレクタ２２は、ＣＰＵ１９からの切り替え信号に応じて、３つのアナログ入力（光強度信号Ｈ,スキャナ角度信号ＫX,スキャナ制御信号ＡX）のうち何れか１つを選択し、後段のＡ/Ｄコンバータ２３に出力する。
Ａ/Ｄコンバータ２３は、セレクタ２２からの信号(光強度信号Ｈ,スキャナ角度信号ＫX,スキャナ制御信号ＡXのうち何れか１つ)をデジタル信号に変換し、フレームメモリ２４に出力する。ただし、Ａ/Ｄコンバータ２３からのデジタル信号をフレームメモリ２４に保存するためには、アドレスカウンタ２５からのアドレス指定信号と、書き込み制御信号生成回路２６からの書き込み制御信号とが必要である。
【００２７】
書き込み制御信号生成回路２６は、ＣＰＵ１９からの制御信号に基づいて、フレームメモリ２４への保存(データ書き込み)を許可するか否かに応じた書き込み制御信号を生成し、これをアドレスカウンタ２５とフレームメモリ２４の各々に出力する。
アドレスカウンタ２５は、フレームメモリ２４の書き込みアドレスの指定値を保持している。アドレスの指定値は、書き込み制御信号生成回路２６からの書き込み制御信号が「許可」を表す場合に、クロック生成回路１８からのクロックに応じて更新され、フレームメモリ２４にアドレス指定信号として出力される。アドレスカウンタ２５のイニシャライズはＣＰＵ１９からの制御信号に基づいて行われる。
【００２８】
このように、Ａ/Ｄコンバータ２３からのデジタル信号(光強度信号Ｈ,スキャナ角度信号ＫX,スキャナ制御信号ＡXのうち何れか１つ)は、書き込み制御信号が「許可」を表す場合に限って、選択的に、アドレス指定信号に応じたフレームメモリ２４のアドレスに実際に保存されることになる。
書き込み制御信号の「許可」から「不許可」への切り替えや「不許可」から「許可」への切り替え、つまり、フレームメモリ１４への保存データの選択は、ＣＰＵ１９からの制御信号に応じて自在に行うことができる。
【００２９】
また、フレームメモリ２４に保存されたデジタル信号(光強度信号Ｈ,スキャナ角度信号ＫX,スキャナ制御信号ＡXのうち何れか１つ)は、ＣＰＵ１９からの制御信号に応じて読み出し可能となっている。
ここで、セレクタ２２が光検出器１６に切り替えられた場合について説明する。この場合、フレームメモリ２４には、光検出器１６からの光強度信号Ｈのうち一部が選択的に保存されていく。これは、画像サンプリング回路１７による画像の生成(画像化)を意味する。フレームメモリ２４に保存された各データは、各画素のデータである。画像サンプリング回路１７は、請求項の「画像生成手段」に対応する。
【００３０】
画像サンプリング回路１７により生成される画像の試料２１上での位置や歪みの程度は、光検出器１６からの光強度信号Ｈのうち一部を選択するタイミングに依存している。この選択タイミングに応じてフレームメモリ２４に保存されるデータの試料２１上での位置が変わるからである。
レーザ走査顕微鏡１０では、画像サンプリング回路１７における光強度信号Ｈの一部の選択タイミングを、ＣＰＵ１９から書き込み制御信号生成回路２６への指示によって制御可能である。なお、ＣＰＵ１９は、請求項の「第２指示手段」に対応する。
【００３１】
また、ＣＰＵ１９は、ガルバノスキャナ１３Ｘの回転角度の設定値（図４のスキャナ制御信号ＡX参照）と、記憶装置２０内の遅延時間ΔＴ（後述の方法により測定されたもの）を考慮して、画像サンプリング回路１７における光強度信号Ｈの一部の選択タイミングを指示する。
遅延時間ΔＴとは、図５に示すように、ガルバノスキャナ１３Ｘの実際の回転角度(ＫX)が設定値の回転角度(ＡX)となるまでの遅れ時間に相当し、一般に、レーザ光Ｌ１の走査条件ごとに最適値が異なる。また、遅延時間ΔＴの最適値は、スキャナドライバ１４Ｘの調整状態や、ガルバノスキャナ１３Ｘの機差によっても変化する。
【００３２】
光強度信号Ｈを取り込む際のレーザ光Ｌ１の走査条件に適した遅延時間ΔＴを考慮し、画像サンプリング回路１７における光強度信号Ｈの一部の選択タイミングを指示することにより、試料２１上での位置ずれや歪みのない良好な画像（例えば図３の観察対象領域２１ａの画像）を生成することが可能となる。
例えば図５の例では、ガルバノスキャナ１３Ｘの回転角度の変化が安定している期間（つまり時間ｔ１から時間ｔ２までの期間）内に、画像サンプリング回路１７に入力した光強度信号Ｈのみをフレームメモリ２４に保存できるように、選択タイミングの指示が行われ、良好な画像が生成される。
【００３３】
本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０では、上記の遅延時間ΔＴを容易に測定することができる。つまり、レーザ走査顕微鏡１０の製造時に限らず、納品後であっても、遅延時間ΔＴを容易に測定できる。遅延時間ΔＴを測定するタイミングは任意であるが、試料２１の画像を生成する直前や、装置の立ち上げ時などが考えられる。遅延時間ΔＴの測定方法については後述する。
【００３４】
また、画像サンプリング回路１７により生成された画像（例えば図３の観察対象領域２１ａの画像）、つまり、フレームメモリ２４に保存された一部の光強度信号Ｈは、ＣＰＵ１９からの制御信号に応じて読み出され、例えば表示装置(不図示)に出力され、そこで可視化される。
次に、画像サンプリング回路１７のセレクタ２２がスキャナドライバ１４Ｘに切り替えられた場合について説明する。この場合、フレームメモリ２４には、スキャナドライバ１４Ｘからのスキャナ角度信号ＫXが保存されていく。これは、スキャナ角度信号ＫXの画像サンプリング回路１７による逐次検知を意味する。画像サンプリング回路１７は、請求項の「検知手段」に対応する。
【００３５】
そして、画像サンプリング回路１７により逐次検知されたスキャナ角度信号ＫX（つまりフレームメモリ２４に保存されたスキャナ角度信号ＫX）は、ＣＰＵ１９からの制御信号に応じて読み出され、ＣＰＵ１９に出力される。以下の説明では、フレームメモリ２４からＣＰＵ１９に出力されるスキャナ角度信号ＫXを「スキャナ角度信号ＫXS」という。このスキャナ角度信号ＫXS（請求項の「第２の時系列信号」）は、遅延時間ΔＴの測定（後述）に用いられる。
【００３６】
さらに、セレクタ２２がスキャナ制御回路１５に切り替えられた場合について説明する。この場合、フレームメモリ２４には、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXが保存されていく。これはスキャナ制御信号ＡXの画像サンプリング回路１７（検知手段）による逐次検知を意味する。
そして、画像サンプリング回路１７により逐次検知されたスキャナ制御信号ＡX（つまりフレームメモリ２４に保存されたスキャナ制御信号ＡX）は、ＣＰＵ１９からの制御信号に応じて読み出され、ＣＰＵ１９に出力される。以下の説明では、フレームメモリ２４からＣＰＵ１９に出力されるスキャナ制御信号ＡXを「スキャナ制御信号ＡXS」という。このスキャナ制御信号ＡXS（請求項の「第３の時系列信号」）は、遅延時間ΔＴの測定（後述）に用いられる。
【００３７】
さて次に、本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０における遅延時間ΔＴの測定について説明する。遅延時間ΔＴの測定は、ＣＰＵ１９が次の手順(１)〜(７)により行う。手順(１)〜(３)の順序は変更しても構わない。ＣＰＵ１９は、請求項の「測定手段」に対応する。
(１)  ＣＰＵ１９は、画像サンプリング回路１７のセレクタ２２をスキャナ制御回路１５に切り替える。そして、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXを画像サンプリング回路１７に逐次検知させ、最終的に、フレームメモリ２４からスキャナ制御信号ＡXSを取り込む。
【００３８】
ここで、スキャナ制御信号ＡXSには、画像サンプリング回路１７のＡ/Ｄコンバータ２３における変換誤差が含まれている。したがって、ＣＰＵ１９は、スキャナ制御信号ＡXSの取り込みを、スキャナ制御信号ＡXSの複数の周期Ｔａ（図４参照）にわたって繰り返し実行すると共に、複数の周期Ｔａ分のスキャナ制御信号ＡXSを平均化する。
【００３９】
スキャナ制御信号ＡXSはデジタル信号であり、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ制御信号ＡXSのサンプリング値（設定値の回転角度）は画像サンプリング回路１７でのサンプリング時間Ｐｔごとに分割されている。つまり、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ制御信号ＡXSはＮ個の離散的なサンプリング値により構成されている（Ｎ＝Ｔａ/Ｐｔ）。以下の説明では、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ制御信号ＡXSの各々のサンプリング値に番号Ｘ(＝１〜Ｎ)を付与する。番号Ｘはサンプリング順を表している。
【００４０】
上記した複数の周期Ｔａ分のスキャナ制御信号ＡXSを平均化する処理とは、スキャナ制御信号ＡXSの各々のサンプリング値（設定値の回転角度）を、周期Ｔａごとの同じ番号Ｘどうしで平均化する処理に対応する。平均化処理後のスキャナ制御信号ＡXSの各々のサンプリング値を“Ｉ(Ｘ)”と記す（Ｘ＝１〜Ｎ）。
【００４１】
(２)  ＣＰＵ１９は、画像サンプリング回路１７のセレクタ２２をスキャナドライバ１４Ｘに切り替える。そして、スキャナドライバ１４Ｘからのスキャナ角度信号ＫXを画像サンプリング回路１７に逐次検知させ、最終的に、フレームメモリ２４からスキャナ角度信号ＫXSを取り込む。
なお、スキャナ角度信号ＫXSにも、Ａ/Ｄコンバータ２３における変換誤差が含まれている。したがって、ＣＰＵ１９は、スキャナ角度信号ＫXSの取り込みを、上記したスキャナ制御信号ＡXSの複数の周期Ｔａ（図４参照）にわたって繰り返し実行すると共に、複数の周期Ｔａ分のスキャナ角度信号ＫXSを平均化する。
【００４２】
スキャナ角度信号ＫXSもデジタル信号であり、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ角度信号ＫXSのサンプリング値（実際の回転角度）はサンプリング時間Ｐｔごとに分割されている。つまり、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ角度信号ＫXSもＮ個の離散的なサンプリングにより構成されている（Ｎ＝Ｔａ/Ｐｔ）。このため、１つの周期Ｔａにおけるスキャナ角度信号ＫXSの各々のサンプリング値にも番号Ｘ(＝１〜Ｎ)を付与する。
【００４３】
上記した複数の周期Ｔａ分のスキャナ角度信号ＫXSを平均化する処理とは、スキャナ角度信号ＫXSの各々のサンプリング値（実際の回転角度）を、周期Ｔａごとの同じ番号Ｘどうしで平均化する処理に対応する。平均化処理後のスキャナ角度信号ＫXSの各々のサンプリング値を“Ｊ(Ｘ)”と記す（Ｘ＝１〜Ｎ）。
(３)  ＣＰＵ１９は、次の手順(４),(５)でスキャナ制御信号ＡXSのサンプリング値Ｉ(Ｘ)とスキャナ角度信号ＫXSのサンプリング値Ｊ(Ｘ)を正規化するため、ここで、スキャナ制御信号ＡXの最小値(０)と最大値(１６ビットの場合は０ｘＦＦＦＦ)を画像サンプリング回路１７に検知させる。この場合にも、セレクタ２２はスキャナ制御回路１５に切り替えられる。
【００４４】
具体的に説明すると、ＣＰＵ１９は、スキャナ制御信号ＡXが常に一定の最小値(０)となるようにスキャナ制御回路１５を設定し、この最小値(０)を画像サンプリング回路１７に検知させ、フレームメモリ２４からスキャナ制御信号ＡXSのサンプリング値を繰り返し取り込む。そして、最小値(０)に関わる複数のサンプリング値を平均化する。この平均化処理後のサンプリング値を“ＩL”と記す。
【００４５】
同様に、ＣＰＵ１９は、スキャナ制御信号ＡXが常に一定の最大値(０ｘＦＦＦＦ)となるようにスキャナ制御回路１５を設定し、この最大値(０ｘＦＦＦＦ)を画像サンプリング回路１７に検知させ、フレームメモリ２４からスキャナ制御信号ＡXSのサンプリング値を繰り返し取り込む。そして、最大値(０ｘＦＦＦＦ)に関わる複数のサンプリング値を平均化する。この平均化処理後のサンプリング値を“ＩH”と記す。同様に、スキャナ角度信号ＫXSの最大値、最小値を測定し、それぞれをスキャナ角度信号ＫXSの最大値のサンプリング値“ＪH”、最小値のサンプリング値“ＪL”とする。
【００４６】
(４)  ＣＰＵ１９は、手順(３)で求めたスキャナ制御信号ＡXSの最小値,最大値のサンプリング値ＩL,ＩHを用いて、手順(１)で求めたスキャナ制御信号ＡXSの各々のサンプリング値Ｉ(Ｘ)を正規化する（Ｘ＝１〜Ｎ）。正規化後の各々のサンプリング値（以下「正規サンプリング値」という）ＩS(Ｘ)は、次式(１)のようになる。
【００４７】
ＩS(Ｘ)＝（Ｉ(Ｘ)−ＩL）/（ＩH−ＩL）  ……(１)
(５)  同様に、手順(３)で求めたスキャナ制御信号ＡXSの最小値,最大値のサンプリング値ＩL,ＩHを用いて、手順(２)で求めたスキャナ角度信号ＫXSの各々のサンプリング値Ｊ(Ｘ)を正規化する（Ｘ＝１〜Ｎ）。正規サンプリング値ＪS(Ｘ)は、次式(２)のようになる。
【００４８】
ＪS(Ｘ)＝（Ｊ(Ｘ)−ＩL）/（ＩH−ＩL）  ……(２)
なお、（４），（５）において正規化にスキャナ制御信号ＡXSの最小値,最大値のサンプリング値ＩL,ＩHを用いたが、スキャナ角度信号ＫXSの最小値,最大値のサンプリング値ＪL,ＪHを用いて正規化しても構わない。また、スキャナ制御信号ＡXSの最大値のサンプリング値ＩHおよびスキャナ角度信号ＫXSの最大値のサンプリング値ＪH、スキャナ制御信号ＡXSの最小値のサンプリング値ＩLおよびスキャナ角度信号ＫXSの最小値のサンプリング値ＪLは、スキャナを高速で走査しない場合、例えば、スキャナ角度を最大値もしくは最小値の一定の角度に保った状態では、等しい値になるので、スキャナ制御信号ＡXSの正規化にスキャナ制御信号ＡXSの最小値,最大値のサンプリング値ＩL,ＩHを用い、スキャナ角度信号ＫXSの正規化にはスキャナ角度信号ＫXSの最小値,最大値のサンプリング値ＪL,ＪHを用いても構わない。
【００４９】
また、スキャナ制御信号ＡXSおよびスキャナ角度信号ＫXSを正規化してから一次式で近似しているが、正規化せずに一次式で近似しても構わない。
(６)  ＣＰＵ１９は、手順(４)で求めたスキャナ制御信号ＡXSに関わる正規サンプリング値ＩS(Ｘ)のうち、レーザ光Ｌ１の一方向（例えば図３の左側→右側の方向）の走査に対応する部分（図５の時間ｔ１から時間ｔ２までの期間に相当）を、一次式(３)の近似直線ＩS(Ｘ)に置き換える。近似直線ＩS(Ｘ)の係数ａ,ｂは、式(１)の正規サンプリング値ＩS(Ｘ)との対応により求めることができる。
【００５０】
ＩS(Ｘ)＝ａＸ＋ｂ  ……(３)
同様に、ＣＰＵ１９は、手順(５)で求めたスキャナ角度信号ＫXSに関わる正規サンプリング値ＪS(Ｘ)のうち、レーザ光Ｌ１の一方向（図３の左側→右側の方向）の走査に対応する部分（図５の時間ｔ１から時間ｔ２までの期間に相当）を、一次式(４)の近似直線ＪS(Ｘ)に置き換える。近似直線ＪS(Ｘ)の係数ｃ,ｄは、式(２)の正規サンプリング値ＪS(Ｘ)との対応により求めることができる。
【００５１】
ＪS(Ｘ)＝ｃＸ＋ｄ  ……(４)
ここで、２つの近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)を図示すると、図６のようになる。図６の横軸は番号Ｘ(＝１,２,…)であり、縦軸は正規サンプリング値である。また、横軸の番号Ｘはサンプリング順を表すため、横軸のスケールは、番号Ｘとサンプリング時間Ｐｔの積に応じた“時間”と考えることもできる。
【００５２】
一次式（３），（４）の近似式に置き換える部分は、時間ｔ１から時間ｔ２の間に限られず、例えば、スキャナ制御信号ＡXSの最小値と最大値との間、スキャナ角度信号ＫXSの最小値と最大値との間でも構わない。なお、この場合には、スキャナ制御信号ＡXSの近似式とスキャナ角度信号ＫXSの近似式とで傾きが異なり、時間によって遅延時間が異なる場合があるが、その場合には、近似した範囲での遅延時間の中から最適な遅延時間を選択する。最適な遅延時間は画像を見ながら選択しても構わないし、近似した範囲での最大値、平均値、最小値などを選択しても構わない。
【００５３】
(７)  最後にＣＰＵ１９は、手順(６)で求めた近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)に基づいて、遅延時間ΔＴを算出する。
ただし、遅延時間ΔＴの算出に先立って、スキャナ角度信号ＫXSに関わる近似直線ＪS(Ｘ)とスキャナ制御信号ＡXSに関わる近似直線ＩS(Ｘ)との、横軸方向のずれ量ΔＸを計算する。つまり、手順(６)で求めた近似直線ＩS(Ｘ)の係数ａ,ｂと近似直線ＪS(Ｘ)の係数ｃ,ｄを次の式(５)に代入することにより、近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)のずれ量ΔＸを計算する。
【００５４】
ΔＸ＝ｂ/ａ−ｄ/ｃ  ……(５)
そして、近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)のずれ量ΔＸと、サンプリング時間Ｐｔとの積（次の式(６)）に基づいて、遅延時間ΔＴを計算する。ＣＰＵ１９は、計算結果の遅延時間ΔＴを記憶装置２０に記憶させる。
ΔＴ＝Ｐｔ・(ｂ/ａ−ｄ/ｃ)  ……(６)
このように、本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０では、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXとスキャナドライバ１４Ｘからのスキャナ角度信号ＫXを画像サンプリング回路１７に逐次検知させ、フレームメモリ２４からスキャナ制御信号ＡXSとスキャナ角度信号ＫXSをＣＰＵ１９に出力し、その後、上記した手順(１)〜(７)の処理を実行することにより、簡単に遅延時間ΔＴを自動測定することができる。
【００５５】
また、ＣＰＵ１９からスキャナ制御回路１５に設定するスキャナ制御パターン（スキャン速度,スキャン範囲,スキャン周波数などの走査条件）を変更するだけで、スキャナ制御回路１５が走査条件の設定に応じたスキャナ制御信号ＡXを生成するため、走査条件に適した遅延時間ΔＴを簡単に自動測定することもできる。
したがって、レーザ走査顕微鏡１０の納品後にユーザがソフトウエアで新たに追加設定した走査条件であっても、同様に、その走査条件に適した遅延時間ΔＴを簡単に自動測定することができる。その結果、新たな走査条件の下でも、試料２１上での位置ずれや歪みのない良好な画像を生成することができる。
【００５６】
さらに、遅延時間ΔＴの測定を試料２１の画像を生成する直前に行うことにより、スキャナドライバ１４Ｘの調整状態に適した遅延時間ΔＴを簡単に自動測定できるため、スキャナドライバ１４Ｘの調整状態に拘わらず、良好な画像を生成することができる。
また、レーザ走査顕微鏡１０の納品後の任意のタイミングで簡単に遅延時間ΔＴを自動測定できるため、ユーザ側におけるメンテナンス作業時間を短縮することができる。その結果、メンテナンスコストの低下が図られ、常に、良好な画像が生成可能となる。
【００５７】
さらに、遅延時間ΔＴの測定が非常に簡単であるため、レーザ走査顕微鏡１０の製造時における遅延時間ΔＴの測定時間を短縮することや、遅延時間ΔＴの測定自体を省略することができる。その結果、製造時間を短縮でき、製造コストの低下が図られる。
また、本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０では、スキャナドライバ１４Ｘからのスキャナ角度信号ＫXを画像サンプリング回路１７に検知させるだけでなく、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXも画像サンプリング回路１７に検知させて、その結果を用いて遅延時間ΔＴを測定するため、遅延時間ΔＴの測定精度を向上させることができる。
【００５８】
前述のように、フレームメモリ２４からＣＰＵ１９に出力されるスキャナ角度信号ＫXSにはＡ/Ｄコンバータ２３における変換誤差が含まれるが、その変換誤差は、同じＡ/Ｄコンバータ２３を介してフレームメモリ２４から出力されるスキャナ制御信号ＡXSを用いることにより相殺できるからである。
さらに、本実施形態のレーザ走査顕微鏡１０では、上記の手順(６)で図６に示す近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)を求め、これらの近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)に基づいて遅延時間ΔＴを算出するため、遅延時間ΔＴを精度よく測定できる。
【００５９】
（変形例）
上記した実施形態では、図６の近似直線ＩＳ（Ｘ），ＪＳ（Ｘ）に基づいて遅延時間ΔＴを算出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、手順（５）で求めたスキャナ角度信号ＫＸＳに関わる正規サンプリング値ＪＳ（Ｘ）のうち、実際の回転角度が所定角度θとなる番号Ｘ１（つまりタイミングｔ１＝Ｘ１・Ｐｔ）を求め、さらに、手順（４）で求めたスキャナ制御信号ＡＸＳに関わる正規サンプリング値ＩＳ（Ｘ）のうち、設定値の回転角度が所定角度θとなる番号Ｘ２（つまりタイミングｔ２＝Ｘ２・Ｐｔ）を求め、これらのタイミングｔ１とタイミングｔ２との差に基づいて、遅延時間ΔＴを算出してもよい。所定角度θは、中央の角度が好ましい。この方法によれば、非常に短時間で遅延時間ΔＴを測定できる。
【００６０】
また、１つの所定角度θにおけるタイミング差（＝ｔ1−ｔ2）に限らず、複数の所定角度θ,φ,…の各々のタイミング差に基づいて、例えば平均化することにより、遅延時間ΔＴを算出してもよい。タイミング差を求める所定角度θ,φ,…の数を増やすことにより、測定精度を向上させることができる。
さらに、上記した実施形態では、遅延時間ΔＴの測定に当たって、スキャナ制御回路１５からのスキャナ制御信号ＡXも画像サンプリング回路１７に検知させたが、スキャナ制御信号ＡXを検知させなくても構わない。この場合、ＣＰＵ１９がスキャナ制御パターン（走査条件）に基づいて生成したスキャナ制御信号ＡXを用いることで、同様に遅延時間ΔＴを測定できる。
【００６１】
また、上記した実施形態では、２つのガルバノスキャナ１３Ｘ,１３Ｙのうち、高速回転する方（１３Ｘ）の遅延時間ΔＴのみを考慮して試料２１の画像を生成したが、本発明はこれに限定されない。高速回転する方（１３Ｘ）に加えて、低速回転する方（１３Ｙ）の遅延時間を考慮してもよい。この場合、試料２１の画像をさらに良好に生成できる。
【００６２】
さらに、上記した実施形態では、試料２１上でレーザ光Ｌ１を２次元的に走査する際、レーザ光Ｌ１をＸ軸方向に高速で往復走査しながら、Ｙ軸方向に低速で走査した（図３）が、本発明はこれに限定されない。例えば、Ｘ軸方向の１ライン走査の終了後、Ｙ軸方向に１ライン分だけシフトさせてもよい。
また、上記した実施形態では、レーザ光の往復移動のうち往路のみ（または復路のみ）を利用して試料を２次元走査したが、往路と復路との双方を利用して２次元走査してもよい。この場合には、測定時間を短縮できる。
【００６３】
さらに、上記した実施形態では、２つのガルバノスキャナ(１３Ｘ,１３Ｙ)を設けたが、レーザ光Ｌ１をＸ方向,Ｙ方向に走査可能な１つのスキャナを設けた場合にも、本発明を適用できる。スキャナが１つであっても、Ｘ軸用のスキャナドライバ１４ＸとＹ軸用のスキャナドライバ１４Ｙとは各々必要となる。
また、上記した実施形態では、レーザ光源１１と対物レンズ(不図示)の間にガルバノスキャナを配置したが、ガルバノスキャナに代えて、他のスキャナ（反射部材）を設けても構わない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、納品後に追加された新たな走査条件の下でも良好な画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ走査顕微鏡１０の全体構成を示すブロック図である。
【図２】画像サンプリング回路１７の構成を示すブロック図である。
【図３】ラスタスキャンを説明する図である。
【図４】スキャナドライバ１４Ｘへのスキャナ制御信号ＡXを説明する図である。
【図５】ガルバノスキャナ１３Ｘの遅延時間ΔＴを説明する図である。
【図６】遅延時間ΔＴを算出する際に求めた近似直線ＩS(Ｘ),ＪS(Ｘ)の説明図である。
【符号の説明】
１０  レーザ走査顕微鏡
１１  レーザ光源
１２  光分離モジュール
１３Ｘ，１３Ｙ  ガルバノスキャナ
１４Ｘ，１４Ｙ  スキャナドライバ
１５  スキャナ制御回路
１６  光検出器
１７  画像サンプリング回路
１８  クロック生成回路
１９  ＣＰＵ
２０  記憶装置
２１  試料
２１ａ  観察対象領域
２２  セレクタ
２３  Ａ/Ｄコンバータ
２４  フレームメモリ
２５  アドレスカウンタ
２６  書き込み制御信号生成回路
【図１】
0004337346.tif 000002
【図２】
0004337346.tif 000003
【図３】
0004337346.tif 000004
【図４】
0004337346.tif 000005
【図５】
0004337346.tif 000006
【図６】
0004337346.tif 000007