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JPH1138338A - Sampling signal generator and scanning optical microscope - Google Patents

Sampling signal generator and scanning optical microscope

Info

Publication number
JPH1138338A
JPH1138338A JP9194062A JP19406297A JPH1138338A JP H1138338 A JPH1138338 A JP H1138338A JP 9194062 A JP9194062 A JP 9194062A JP 19406297 A JP19406297 A JP 19406297A JP H1138338 A JPH1138338 A JP H1138338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
scanning
deflecting
sampling signal
detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9194062A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Asao Uenodai
浅雄 上野台
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP9194062A priority Critical patent/JPH1138338A/en
Publication of JPH1138338A publication Critical patent/JPH1138338A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide digital image data without distortion from which the influence of change of a scanning frequency is removed, by generating a sampling signal utilized at the time of digitizing an object image signal irradiated with scanning light as one exactly following up the scanning frequency. SOLUTION: When a mirror of a resonant galvano scanner 14 is moved for deflecting a laser beam from a laser beam source 10 and scanning it on a sample 12, the moving speed is detected by a speed sensor 16 and the detected signal is sent to a frequency measuring part 17 and a comparator 21. In the comparator 21, the detected signal is compared with a preset reference voltage and a pulse signal as a coincident detection signal to CPU 18. In CPU 18, a sampling signal having the frequency corresponding to the scanning frequency measured in the frequency measuring part 17 is calculated according to an arithmetic expression. In a delay circuit 20, after delaying the sampling signal from CPU 18 by a prescribed time, it is sent to a A/D converter 19.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザプリ
ンタやバーコードリーダ等に使用され、光源からの光を
偏向して対象を走査するスキャナの走査タイミングに同
期して、アナログ値の上記対象の画像信号をデジタル化
するためのサンプリング信号を生成するサンプリング信
号発生装置及びこの装置を用いた走査型光学顕微鏡に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for, for example, a laser printer or a bar code reader, and deflects light from a light source to scan an object. The present invention relates to a sampling signal generator for generating a sampling signal for digitizing an image signal and a scanning optical microscope using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の如く、走査型顕微鏡は試料を光学
的に走査し、走査光による試料からの反射光を光検出器
に入射させ、これを光電変換することにより画像信号を
得て、得た画像信号のサンプリング信号をトリガとして
信号としてデジタル画像信号に変換している。
2. Description of the Related Art As is well known, a scanning microscope optically scans a sample, makes reflected light from the sample by the scanning light incident on a photodetector, and obtains an image signal by photoelectrically converting the light. A digital image signal is converted as a signal using the sampling signal of the obtained image signal as a trigger.

【0003】従来、この種の走査型顕微鏡で光学的走査
を行なうものとしては、線形の運動として往復運動を行
なうガルバノミラーや回転運動を行なうポリゴンミラー
があり、また走査系の高速化の要求に対して非線形の運
動を行なうレゾナントスキャナ等の共振スキャナを用い
るものがある。
Conventionally, optical scanning with this type of scanning microscope includes a galvanometer mirror that performs reciprocating motion as a linear motion and a polygon mirror that performs a rotary motion. Some use a resonant scanner such as a resonant scanner that performs nonlinear motion.

【0004】しかるに、線形な運動を行なうガルバノミ
ラーやポリゴンミラーでは、線形な画像を得るために発
生するサンプリング信号は時間が等間隔なものでよい。
これに対して、非線形な運動を行なう共振スキャナを使
用する場合には、線形な画像を得るためにサンプリング
信号の時間間隔を不均等としている。
However, in a galvanomirror or a polygon mirror that performs a linear motion, sampling signals generated to obtain a linear image may have equal time intervals.
On the other hand, when using a resonant scanner that performs nonlinear motion, the time intervals of the sampling signals are made unequal in order to obtain a linear image.

【0005】図6は上記レゾナントスキャナを用いたス
ポット移動波形におけるサンプル信号列の発生タイミン
グを例示するものであり、図中に示す如くスポット移動
波形x軸の間隔が一定になるように時間間隔が不均等な
サンプリング信号を発生させなければならないことがわ
かる。
FIG. 6 exemplifies the timing of generation of a sample signal sequence in a spot movement waveform using the above-described resonant scanner. The time interval is set so that the interval of the x axis of the spot movement waveform is constant as shown in the figure. It can be seen that an uneven sampling signal must be generated.

【0006】また、光学的な走査を行なう他の例として
は、特開平7−159711号公報に示すように、共振
スキャナの振幅を最大に安定させるべくその駆動信号の
周波数を変更するようにしたものがある。
As another example of performing optical scanning, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-159711, the frequency of a drive signal of a resonance scanner is changed so as to stabilize the amplitude of the resonance scanner to the maximum. There is something.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の走
査型光学顕微鏡においては、使用する共振スキャナが個
体差をなくして共振周波数を揃えるために深い注意が払
われながら製造されているにも拘らず、環境温度等の要
因によって共振周波数が変化してしまうので、線形な画
像を得るためには共振スキャナの変化した共振周波数に
適応した周波数を有するサンプリング信号が必要とな
る。
However, in the above-mentioned scanning optical microscope, although the resonance scanner to be used is manufactured with great care in order to eliminate individual differences and to align resonance frequencies, Since the resonance frequency changes due to factors such as the environmental temperature, a sampling signal having a frequency adapted to the changed resonance frequency of the resonance scanner is required to obtain a linear image.

【0008】例えば、共振周波数が4[kHz]のガル
バノスキャナを使用した場合、温度変化によって該周波
数が4.04[kHz]になったとき、4[kHz]の
場合のサンプリング信号を用いてアナログの画像信号を
サンプリングし、デジタル値の画像データを得るものと
すると、得られる画像データ中の左右部分に全体比で5
%もの歪みが発生してしまうことになる。
For example, when a galvano scanner having a resonance frequency of 4 [kHz] is used, when the frequency becomes 4.04 [kHz] due to a temperature change, an analog signal is used using a sampling signal of 4 [kHz]. Is sampled to obtain digital-value image data, the left and right portions in the obtained image data have a total ratio of 5%.
% Of distortion will occur.

【0009】また、上述したように特開平7−1597
11号公報では、共振スキャナの振幅を最大に安定させ
るべくその駆動信号の周波数を変更するようにしている
が、このような制御を実行するために駆動信号の周波数
を常時変更していなければならず、それがために共振周
波数に変動を生じて、線形性の良好なデジタル値の画像
データを得ることができないという不具合がある。
Further, as described above, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In Japanese Patent Laid-Open No. 11 (1999), the frequency of the drive signal is changed in order to stabilize the amplitude of the resonant scanner to the maximum, but the frequency of the drive signal must be constantly changed in order to execute such control. This causes a variation in the resonance frequency, which makes it impossible to obtain digital value image data with good linearity.

【0010】さらに、共振スキャナは上述したようにそ
の製造時に極力個体差をなくして共振周波数を揃えるべ
く製造されているが、完全に個体差をなくすことは困難
であり、その個体差が故に、設計共振周波数に基づいて
作成された周波数のサンプリング信号を用いると、実際
の共振周波数と該サンプリング信号とにずれを生じ、や
はり、得られる画像データに歪みを生じることとなる。
Further, as described above, the resonance scanner is manufactured so as to minimize the individual difference at the time of its manufacture and to make the resonance frequency uniform. However, it is difficult to completely eliminate the individual difference. When a sampling signal of a frequency created based on the design resonance frequency is used, a deviation occurs between the actual resonance frequency and the sampling signal, and the obtained image data is also distorted.

【0011】また、この共振スキャナの共振周波数の個
体差を除去するために、各個体毎の共振周波数を予め測
定しておき、その測定した共振周波数にサンプリング信
号を合わせ込むことも考えられるが、顕微鏡装置全体の
組立てコストの上昇を招いてしまうこととなり、実用的
ではない。
In order to eliminate individual differences in the resonance frequency of the resonance scanner, it is also conceivable to measure the resonance frequency of each individual in advance and match the sampling signal to the measured resonance frequency. The assembly cost of the entire microscope apparatus is increased, which is not practical.

【0012】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、光源からの光を偏
向して照射対象への走査光を発生するスキャナの走査周
波数が変化し、あるいは該スキャナの個体差により走査
周波数が設計値と異なる場合であっても、上記対象の画
像信号をデジタル化する際に使用するサンプリング信号
をその時点での走査周波数に正確に追従したものとして
生成することが可能なサンプリング信号発生装置及びこ
の装置を用いた走査型光学顕微鏡を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to change the scanning frequency of a scanner that deflects light from a light source to generate scanning light on an irradiation target. Or, even if the scanning frequency differs from the design value due to individual differences of the scanner, the sampling signal used when digitizing the image signal of the target is assumed to exactly follow the scanning frequency at that time. An object of the present invention is to provide a sampling signal generating device capable of generating a signal and a scanning optical microscope using the device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光源からの光を偏向して繰返し走査させる偏向手段と、
この偏向手段の走査速度を検出する検出手段と、この検
出手段の検出結果により上記偏向手段の走査周波数を測
定する周波数測定手段と、上記検出手段の検出結果と予
め設定されている基準値とを一致比較する比較手段と、
上記周波数測定手段で測定した上記偏向手段の走査周波
数と上記比較手段の比較結果とにより上記偏向手段の走
査タイミングに対応したサンプリング信号及び遅延時間
を算出する演算手段と、この演算手段からのサンプリン
グ信号を上記算出した遅延時間だけ遅延して出力する遅
延手段とを具備したことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
Deflecting means for deflecting light from the light source and repeatedly scanning,
Detecting means for detecting the scanning speed of the deflecting means; frequency measuring means for measuring the scanning frequency of the deflecting means based on the detection result of the detecting means; and a detection result of the detecting means and a preset reference value. A comparison means for performing a match comparison;
Calculating means for calculating a sampling signal and a delay time corresponding to the scanning timing of the deflecting means based on a scanning frequency of the deflecting means measured by the frequency measuring means and a comparison result of the comparing means; and a sampling signal from the calculating means. And a delay means for delaying and outputting the calculated delay time by the calculated delay time.

【0014】このような構成とした結果、偏向手段(ス
キャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体差に
より走査周波数が設計値と異なる場合であっても、走査
光が照射される対象の画像信号をデジタル化する際に使
用するサンプリング信号をその時点での走査周波数に正
確に追従したものとして生成することができ、その結
果、上記走査周波数の変化の影響を排除した歪みのない
デジタル画像データを得ることができる。
As a result of such a configuration, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes, or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences, the image of the object to be irradiated with the scanning light is obtained. A sampling signal used when digitizing a signal can be generated as exactly following the scanning frequency at that time, and as a result, distortion-free digital image data that eliminates the influence of the above scanning frequency change Can be obtained.

【0015】請求項2記載の発明は、光源からの光を偏
向して繰返し走査させる偏向手段と、この偏向手段の走
査速度を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果
により上記偏向手段の走査周波数を測定する周波数測定
手段と、上記検出手段の検出結果と予め設定されている
基準値とを一致比較する比較手段と、複数の周期のサン
プリング信号を予め格納した格納手段と、上記周波数測
定手段で測定した上記偏向手段の走査周波数と上記比較
手段の比較結果とにより上記格納手段から上記偏向手段
の走査タイミングに対応した周期のサンプリング信号を
読出して出力する制御手段とを具備したことを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a deflecting means for deflecting light from a light source to repeatedly scan, a detecting means for detecting a scanning speed of the deflecting means, and a detecting means for detecting the scanning speed of the deflecting means. Frequency measuring means for measuring a scanning frequency, comparing means for matching and comparing a detection result of the detecting means with a preset reference value, storing means for storing sampling signals of a plurality of cycles in advance, and Control means for reading out and outputting a sampling signal having a cycle corresponding to the scanning timing of said deflecting means from said storage means based on a scanning frequency of said deflecting means measured by said means and a comparison result of said comparing means. And

【0016】このような構成とした結果、偏向手段(ス
キャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体差に
より走査周波数が設計値と異なる場合であっても、走査
光が照射される対象の画像信号をデジタル化する際に使
用するサンプリング信号をその時点での走査周波数に正
確に追従したものとして生成することができ、その結
果、上記走査周波数の変化の影響を排除した歪みのない
デジタル画像データを得させることができると共に、予
め格納していたサンプリング信号の中から適切な周期の
ものを読出して出力するため、計算処理等に要する負担
を軽減することができ、またスキャナの走査周波数が高
くなってもこれに対応して確実にサンプリング信号を発
生することができる。
As a result of this configuration, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes, or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences, the image of the object to be irradiated with the scanning light is obtained. A sampling signal used when digitizing a signal can be generated as exactly following the scanning frequency at that time, and as a result, distortion-free digital image data that eliminates the influence of the above scanning frequency change In addition to the above, it is possible to reduce the load required for calculation processing and the like because the sampling signal stored in advance is read and output at an appropriate cycle from among the stored sampling signals. Even so, a sampling signal can be reliably generated in response to this.

【0017】請求項3記載の発明は、光源からの光を偏
向して繰返し観察試料に走査させる偏向手段と、この偏
向手段により光を走査された観察試料の透過光または反
射光の輝度をアナログ値の信号として検出する光検出手
段と、上記偏向手段の走査速度を検出する速度検出手段
と、この速度検出手段の検出結果により上記偏向手段の
走査周波数を測定する周波数測定手段と、上記検出手段
の検出結果と予め設定されている基準値とを一致比較す
る比較手段と、上記周波数測定手段で測定した上記偏向
手段の走査周波数と上記比較手段の比較結果とにより上
記偏向手段の走査タイミングに対応したサンプリング信
号を生成するサンプリング信号生成手段と、このサンプ
リング信号生成手段で生成されたサンプリング信号をも
って上記光検出手段の出力するアナログ値の輝度信号を
デジタル値に変換する変換手段とを具備したことを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a deflecting means for deflecting light from a light source to repeatedly scan an observation sample, and converting the brightness of transmitted light or reflected light of the observation sample scanned by the deflecting means into analog data. Light detecting means for detecting a value signal, speed detecting means for detecting a scanning speed of the deflecting means, frequency measuring means for measuring a scanning frequency of the deflecting means based on a detection result of the speed detecting means, and detecting means Comparing means for comparing the detection result of the detection means with a preset reference value, and corresponding to the scanning timing of the deflection means based on the scanning frequency of the deflection means measured by the frequency measurement means and the comparison result of the comparison means. Sampling signal generating means for generating a sampling signal generated by the detecting means, and the light detecting means using the sampling signal generated by the sampling signal generating means. The output luminance signal of the analog value of the characterized by comprising a conversion means for converting into a digital value.

【0018】このような構成とした結果、偏向手段(ス
キャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体差に
より走査周波数が設計値と異なる場合であっても、上記
観察試料の画像信号をデジタル化する際に使用するサン
プリング信号をその時点での走査周波数に正確に追従し
たものとして生成することができ、その結果、上記走査
周波数の変化の影響を排除した歪みのないのデジタル画
像データを得ることができる。
As a result of this configuration, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences, the image signal of the observation sample is digitized. The sampling signal used at the time can be generated as exactly following the scanning frequency at that time, and as a result, it is possible to obtain distortion-free digital image data excluding the influence of the change in the scanning frequency. Can be.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)以下本発明を走査型光学顕微鏡に
適用した場合の第1の実施の形態について図面を参照し
て説明する。
(First Embodiment) A first embodiment in which the present invention is applied to a scanning optical microscope will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1はその概略構成の一部を示すもので、
10はレーザ光源である。このレーザ光源10からのレ
ーザ光は、共振ガルバノスキャナ14に取付けられたミ
ラーで反射され、対物レンズ11でスポット状に集光さ
れた後に観察試料12に照射される。
FIG. 1 shows a part of the schematic structure.
Reference numeral 10 denotes a laser light source. The laser light from the laser light source 10 is reflected by a mirror attached to the resonance galvano scanner 14, is condensed in a spot shape by the objective lens 11, and then irradiates the observation sample 12.

【0021】この際、レーザ光はスキャナ駆動部15に
駆動制御される共振ガルバノスキャナ14によって観察
試料12上を走査するもので、観察試料12を透過した
レーザ光は例えばCCD等で構成される光検出器13で
その輝度に応じたアナログ値の画像信号として検出さ
れ、後述するA/D変換器19へ送出される。
At this time, the laser beam scans the observation sample 12 by the resonance galvano scanner 14 driven and controlled by the scanner driving section 15, and the laser beam transmitted through the observation sample 12 is a light constituted by, for example, a CCD or the like. The image signal is detected by the detector 13 as an image signal having an analog value corresponding to the luminance, and is sent to an A / D converter 19 described later.

【0022】一方、上記共振ガルバノスキャナ14のミ
ラーがレーザ光源10からのレーザ光を偏向して試料1
2上を走査するために移動する際、その移動速度が速度
センサ16で検出され、その検出信号は周波数測定部1
7及びコンパレータ21へ送出される。
On the other hand, the mirror of the resonance galvano scanner 14 deflects the laser beam from the laser
When moving to scan on the second, the speed sensor 16 detects the moving speed, and the detection signal is
7 and the comparator 21.

【0023】周波数測定部17は、速度センサ16から
与えられる上記共振ガルバノスキャナ14のミラーの移
動速度に応じた検出信号の振幅の周期から、該ミラーの
移動速度に対応した周波数信号を作成し、CPU18へ
出力する。
The frequency measuring unit 17 generates a frequency signal corresponding to the moving speed of the mirror from the period of the amplitude of the detection signal corresponding to the moving speed of the mirror of the resonant galvano scanner 14 given from the speed sensor 16, Output to CPU18.

【0024】また、上記速度センサ16からの検出信号
を与えられたコンパレータ21では、速度センサ16か
らの検出信号を+(プラス)入力とし、予め設定されて
いる基準電圧を−(マイナス)端入力として両者の一致
比較を行ない、両者が一致した時点、すなわちその差し
引きが「0(ゼロ)」となった時点で上記CPU18に
一致検出としてのパルス信号を出力するものとなってい
る。
Further, in the comparator 21 to which the detection signal from the speed sensor 16 is given, the detection signal from the speed sensor 16 is used as a + (plus) input, and a preset reference voltage is used as a-(minus) terminal input. Are compared with each other, and a pulse signal is output to the CPU 18 as a coincidence detection when the two coincide with each other, that is, when the subtraction becomes "0 (zero)".

【0025】CPU18では、後述する演算式に従い、
周波数測定部17で測定した走査周波数から上記ミラー
の走査に対応した周波数を有するサンプリング信号を算
出し、同時にこのサンプリング信号を上記ミラーの走査
タイミングに同期させるべく遅延時間Δtを算出するも
ので、算出したサンプリング信号と遅延時間Δtとを遅
延回路20に与える。
In the CPU 18, according to an arithmetic expression described later,
A sampling signal having a frequency corresponding to the scanning of the mirror is calculated from the scanning frequency measured by the frequency measuring unit 17, and at the same time, a delay time Δt is calculated to synchronize the sampling signal with the scanning timing of the mirror. The obtained sampling signal and the delay time Δt are provided to the delay circuit 20.

【0026】遅延回路20では、CPU18から与えら
れたサンプリング信号を同遅延時間Δtだけ遅延した後
に上記A/D変換器19に送出するもので、A/D変換
器19はこのサンプリング信号により、光検出器13か
らのアナログ値の画像信号を予め設定されている量子化
ビット数にデジタル化し、画像メモリを含む図示しない
後段の画像処理回路へデジタル画像データとして出力す
る。
In the delay circuit 20, the sampling signal supplied from the CPU 18 is transmitted to the A / D converter 19 after being delayed by the same delay time .DELTA.t. The image signal of the analog value from the detector 13 is digitized to a preset quantization bit number, and is output as digital image data to a subsequent image processing circuit (not shown) including an image memory.

【0027】上記のような構成にあって、次に観察試料
12上で走査されるレーザ光のスポットの動きと速度セ
ンサ16の検出出力の関係について説明する。共振ガル
バノスキャナ14はミラーを共振させているので、速度
センサ16の検出出力vは次式 v=Asin(2πft+δ1 ) …(1) (但し、A:振幅、 f:周波数、 t:時間、 δ1 :位相。) で表わすことができる。
Next, the relationship between the movement of the spot of the laser beam scanned on the observation sample 12 and the detection output of the speed sensor 16 will be described. Since the resonant galvano scanner 14 resonates the mirror, the detection output v of the speed sensor 16 is given by the following equation: v = Asin (2πft + δ1) (1) (where A: amplitude, f: frequency, t: time, δ1: Phase).

【0028】また、観察試料12でのレーザ光のスポッ
トの動きxは次式 x=Bcos(2πft+δ2 ) …(2) (但し、B:振幅、 δ2 :位相。) で表わすことができる。
The movement x of the spot of the laser beam on the observation sample 12 can be expressed by the following equation: x = Bcos (2πft + δ2) (2) (where B: amplitude, δ2: phase).

【0029】次に、直線性の良好なデジタル画像データ
を生成するためのサンプリング信号について説明する。
コサイン波状に移動するレーザ光のスポットから線形な
デジタル画像データを得るためには、サンプリング信号
の間隔を変化させ、今回サンプリングした位置と次にサ
ンプリングする位置との差分が一定となるようにしなけ
ればならない。このため、サンプリング数をNとし、図
6に示すように有効サンプリング範囲をB′とすると、
0番目、1番目、2番目、‥‥、i番目の位置x0 ,x
1 ,x2,‥‥,xi は、 x0 =B′ x1 =B′−B′/(N/2)*1 x2 =B′−B′/(N/2)*2 : : xi =B(1−(2i/N)) …(3) となる。
Next, a sampling signal for generating digital image data having good linearity will be described.
In order to obtain linear digital image data from a spot of laser light moving in a cosine waveform, the interval between sampling signals must be changed so that the difference between the current sampling position and the next sampling position is constant. No. Therefore, assuming that the number of samples is N and the effective sampling range is B 'as shown in FIG.
0th, 1st, 2nd, ‥‥, i-th position x0, x
1, x2, ‥‥, xi are given by: x0 = B 'x1 = B'-B' / (N / 2) * 1 x2 = B'-B '/ (N / 2) * 2:: xi = B ( 1- (2i / N)) (3)

【0030】さらに、xi を上記式(2)を用いて表わ
すと、実用上無視できるものとして簡略化のために上記
位相を「0」として、 xi =Bcos(2πfti ) …(4) となる。
Further, when xi is expressed using the above equation (2), the phase is set to "0" for simplicity assuming that it is practically negligible, and xi = Bcos (2πfti) (4).

【0031】上記式(3) と式(4) とによりti を求める
と、 ti =(1/2πf)cos-1((B′/B)(1−(2i/N))) …(5) となる。
When ti is obtained from the above equations (3) and (4), ti = (1 / 2πf) cos -1 ((B '/ B) (1- (2i / N))) (5) ).

【0032】上記CPU18は、この式(5)に基づい
てサンプリング数N分のtを演算し、サンプリング信号
列として遅延回路20に出力する。図2はこのときCP
U18が演算により求めるサンプリング信号列を例示す
るもので、例えば測定された走査周波数が4[kHz]
であった場合に図中に示すサンプリング信号列1を出力
し、同様に4.04[kHz]であった場合にサンプリ
ング信号列2を、3.96[kHz]であった場合にサ
ンプリング信号列3をそれぞれ出力するようになってい
る。
The CPU 18 calculates t for the number of samplings N based on the equation (5) and outputs it to the delay circuit 20 as a sampling signal sequence. FIG. 2 shows the CP
U18 exemplifies a sampling signal sequence obtained by calculation, for example, when the measured scanning frequency is 4 [kHz].
, The sampling signal sequence 1 shown in the figure is output. Similarly, if the sampling signal sequence is 4.04 [kHz], the sampling signal sequence 2 is changed to 3.96 [kHz]. 3 are output.

【0033】このとき同時にCPU18は、遅延時間Δ
tを算出する。図3はこのときの算出方法を例示するも
ので、遅延時間Δtは速度センサ16の検出出力v=0
となったタイミングからタイミングt0 までの時間であ
る。動作を簡略化するために、速度センサ16の検出出
力v=0となったときの電圧をコンパレータ21に基準
電圧として予め設定しておき、コンパレータ21から一
致信号が入力された後にCPU18は、遅延回路20に
対して遅延時間Δtと図4に示すようなサンプリング信
号列とを送出する。
At this time, the CPU 18 simultaneously determines the delay time Δ
Calculate t. FIG. 3 illustrates a calculation method at this time. The delay time Δt is equal to the detection output v = 0 of the speed sensor 16.
It is the time from the timing when the timing becomes to the timing t0. In order to simplify the operation, the voltage at the time when the detection output v of the speed sensor 16 becomes 0 is set in advance as a reference voltage in the comparator 21, and after the coincidence signal is input from the comparator 21, the CPU 18 The delay time Δt and the sampling signal sequence as shown in FIG.

【0034】遅延回路20では、送られてきた遅延時間
Δtだけ経過した後に同じく送られてきたサンプリング
信号列をA/D変換器19へ送出するもので、A/D変
換器19はこのサンプリング信号列をトリガ信号として
光検出器13からのアナログ値の画像信号を予め設定さ
れている量子化ビット数に基づきデジタル化し、デジタ
ル画像データとして後段の画像処理回路へ出力する。
The delay circuit 20 sends a sampling signal sequence sent after a lapse of the sent delay time Δt to the A / D converter 19, and the A / D converter 19 The image signal of the analog value from the photodetector 13 is digitized based on a predetermined number of quantization bits by using the column as a trigger signal, and is output as digital image data to a subsequent image processing circuit.

【0035】このように、共振ガルバノスキャナ14の
走査周波数が外的環境により変化し、あるいはそもそも
有している個体差により走査周波数が設計値と異なる場
合であっても、光検出器13の画像信号をデジタル化す
る際に使用するサンプリング信号をCPU18で演算
し、遅延回路20を介してその時点での実走査周波数に
正確に追従したものとして生成してA/D変換器19に
与えることができるため、A/D変換器19では上記の
ような走査周波数の変化の影響を排除して歪みのないデ
ジタル画像データを得ることができる。
As described above, even if the scanning frequency of the resonant galvano scanner 14 changes due to an external environment or the scanning frequency differs from the design value due to the individual difference in the first place, the image of the photodetector 13 can be changed. A sampling signal used for digitizing the signal is calculated by the CPU 18, generated as a signal that accurately follows the actual scanning frequency at that time via the delay circuit 20, and given to the A / D converter 19. Therefore, the A / D converter 19 can obtain digital image data without distortion by eliminating the influence of the change in the scanning frequency as described above.

【0036】(第2の実施の形態)次に本発明を走査型
光学顕微鏡に適用した場合の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a scanning optical microscope will be described with reference to the drawings.

【0037】図5はその概略構成の一部を示すもので、
基本的には上記図1とほぼ同様であるので、同一部分に
は同一符号を付してその説明は省略するものとする。し
かして、周波数測定部17で測定された走査周波数とコ
ンパレータ21の比較結果が入力されるCPU18′に
は、走査周波数に応じて共振ガルバノスキャナ14の走
査周期の設計値を基準にして補正範囲周期のサンプリン
グ信号を予め例えばテーブル形式で格納したPROM2
2が接続されている。
FIG. 5 shows a part of the schematic structure.
Basically, it is almost the same as FIG. 1 described above, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The CPU 18 ', to which the scanning frequency measured by the frequency measuring unit 17 and the comparison result of the comparator 21 are input, is provided to the CPU 18' based on the design value of the scanning period of the resonant galvano scanner 14 in accordance with the scanning frequency. PROM2 in which the sampling signals of
2 are connected.

【0038】CPU18′では、周波数測定部17で測
定した走査周波数に基づいて対応する周期のサンプリン
グ信号をPROM22から読出した上で、読出したサン
プリング信号をコンパレータ21からの一致信号が入力
されたタイミングに合わせてA/D変換器19へ直接出
力する、という動作を繰返し実行する。
The CPU 18 ′ reads a sampling signal of a corresponding cycle from the PROM 22 based on the scanning frequency measured by the frequency measuring unit 17, and reads the read sampling signal at the timing when the coincidence signal from the comparator 21 is input. At the same time, the operation of directly outputting to the A / D converter 19 is repeatedly executed.

【0039】このように、PROM22に予め格納して
いたサンプリング信号の中から適切な周期のものを読出
して出力するため、CPU18における計算処理等に要
する負担を大幅に軽減し、処理速度を高速化することが
できる。これにより、例えば共振周波数が10数[kH
z]程度の高速スキャンを行なう共振ガルバノスキャナ
などを使用する場合であっても、これに応答して確実に
サンプリング信号を発生させることができる。この場
合、PROM22に走査周波数4[kHz]と10[k
Hz]に対応するサンプリング信号データを入力してお
いてもよいし、あとで10[kHz]に対応するデータ
を入力したPROM22に交換してもよい。
As described above, since a sampling signal having an appropriate cycle is read out from the sampling signal stored in the PROM 22 and output, the load required for the calculation processing in the CPU 18 is greatly reduced, and the processing speed is increased. can do. Thereby, for example, the resonance frequency becomes more than 10 [kHz]
Even when a resonant galvano scanner or the like that performs high-speed scanning of about z] is used, a sampling signal can be reliably generated in response to this. In this case, the scanning frequencies 4 [kHz] and 10 [k] are stored in the PROM 22.
[Hz], or may be replaced with a PROM 22 to which data corresponding to 10 [kHz] has been input.

【0040】また、上記第1の実施の形態と同様、共振
ガルバノスキャナ14の走査周波数が外的環境により変
化し、あるいはそもそも有している個体差により走査周
波数が設計値と異なる場合であっても、A/D変換器1
9ではそのような走査周波数の変化の影響を排除して歪
みのないデジタル画像データを得ることができることは
勿論である。
As in the case of the first embodiment, the scanning frequency of the resonant galvano scanner 14 varies depending on the external environment, or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences in the first place. A / D converter 1
In No. 9, it is of course possible to obtain digital image data without distortion by eliminating the influence of such a change in the scanning frequency.

【0041】なお、上記第1及び第2の実施の形態は、
共に本発明を走査型光学顕微鏡に適用したものである
が、本発明はこれに限らず、例えばレーザプリンタやバ
ーコードリーダ等、光源からの光を偏向して対象物を走
査させ、その画像信号をA/D変換する際のサンプリン
グ信号を発生するようなものであれば、いずれにも適用
可能であることはいうまでもない。その他、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施すること
が可能であるものとする。
Note that the first and second embodiments have the following features.
In both cases, the present invention is applied to a scanning optical microscope.However, the present invention is not limited to this.For example, a laser printer, a bar code reader, or the like deflects light from a light source to scan an object and scans an image signal. It is needless to say that any method can be applied as long as it generates a sampling signal when A / D conversion is performed. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、偏向手段
(スキャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体
差により走査周波数が設計値と異なる場合であっても、
走査光が照射される対象の画像信号をデジタル化する際
に使用するサンプリング信号をその時点での走査周波数
に正確に追従したものとして生成することができ、その
結果、上記走査周波数の変化の影響を排除した歪みのな
いデジタル画像データを得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences,
The sampling signal used when digitizing the image signal of the object to be irradiated with the scanning light can be generated as exactly following the scanning frequency at that time. As a result, the influence of the change in the scanning frequency can be obtained. And digital image data without distortion can be obtained.

【0043】請求項2記載の発明によれば、偏向手段
(スキャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体
差により走査周波数が設計値と異なる場合であっても、
走査光が照射される対象の画像信号をデジタル化する際
に使用するサンプリング信号をその時点での走査周波数
に正確に追従したものとして生成することができ、その
結果、上記走査周波数の変化の影響を排除した歪みのな
いデジタル画像データを得させることができると共に、
予め格納していたサンプリング信号の中から適切な周期
のものを読出して出力するため、計算処理等に要する負
担を軽減することができ、またスキャナの走査周波数が
高くなってもこれに対応して確実にサンプリング信号を
発生することができる。
According to the second aspect of the present invention, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences,
The sampling signal used when digitizing the image signal of the object to be irradiated with the scanning light can be generated as exactly following the scanning frequency at that time. As a result, the influence of the change in the scanning frequency can be obtained. And digital image data without distortion can be obtained.
Since a signal having an appropriate period is read out and output from the sampling signals stored in advance, it is possible to reduce a load required for a calculation process and the like. A sampling signal can be reliably generated.

【0044】請求項3記載の発明によれば、偏向手段
(スキャナ)の走査周波数が変化し、あるいはその個体
差により走査周波数が設計値と異なる場合であっても、
上記観察試料の画像信号をデジタル化する際に使用する
サンプリング信号をその時点での走査周波数に正確に追
従したものとして生成することができ、その結果、上記
走査周波数の変化の影響を排除した歪みのないのデジタ
ル画像データを得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, even if the scanning frequency of the deflecting means (scanner) changes or the scanning frequency differs from the design value due to individual differences,
The sampling signal used when digitizing the image signal of the observation sample can be generated as exactly following the scanning frequency at that time, and as a result, distortion that eliminates the influence of the scanning frequency change is eliminated. Without digital image data.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る概略構成を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining an operation according to the embodiment;

【図3】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation according to the embodiment.

【図4】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation according to the embodiment;

【図5】本発明の第2の実施の形態に係る概略構成を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図6】共振スキャナの非線形な運動に伴って発生する
サンプリング信号列を例示する図。
FIG. 6 is a diagram exemplifying a sampling signal sequence generated with nonlinear movement of a resonance scanner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…レーザ光源 11…対物レンズ 12…観察試料 13…光検出器 14…共振ガルバノスキャナ 15…スキャナ駆動部 16…速度センサ 17…周波数測定部 18…CPU 19…A/D変換器 20…遅延回路 21…コンパレータ 22…PROM DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser light source 11 ... Objective lens 12 ... Observation sample 13 ... Photodetector 14 ... Resonant galvano scanner 15 ... Scanner drive part 16 ... Speed sensor 17 ... Frequency measurement part 18 ... CPU 19 ... A / D converter 20 ... Delay circuit 21: Comparator 22: PROM

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を偏向して繰返し走査させ
る偏向手段と、 この偏向手段の走査速度を検出する検出手段と、 この検出手段の検出結果により上記偏向手段の走査周波
数を測定する周波数測定手段と、 上記検出手段の検出結果と予め設定されている基準値と
を一致比較する比較手段と、 上記周波数測定手段で測定した上記偏向手段の走査周波
数と上記比較手段の比較結果とにより上記偏向手段の走
査タイミングに対応したサンプリング信号及び遅延時間
を算出する演算手段と、 この演算手段からのサンプリング信号を上記算出した遅
延時間だけ遅延して出力する遅延手段とを具備したこと
を特徴とするサンプリング信号発生装置。
1. A deflecting means for deflecting light from a light source to scan repeatedly, a detecting means for detecting a scanning speed of the deflecting means, and a frequency for measuring a scanning frequency of the deflecting means based on a detection result of the detecting means. Measuring means, comparing means for comparing the detection result of the detecting means with a preset reference value, and comparing the scanning frequency of the deflecting means measured by the frequency measuring means with the comparison result of the comparing means. A calculating means for calculating a sampling signal and a delay time corresponding to the scanning timing of the deflecting means; and a delay means for delaying and outputting the sampling signal from the calculating means by the calculated delay time. Sampling signal generator.
【請求項2】 光源からの光を偏向して繰返し走査させ
る偏向手段と、 この偏向手段の走査速度を検出する検出手段と、 この検出手段の検出結果により上記偏向手段の走査周波
数を測定する周波数測定手段と、 上記検出手段の検出結果と予め設定されている基準値と
を一致比較する比較手段と、 複数の周期のサンプリング信号を予め格納した格納手段
と、 上記周波数測定手段で測定した上記偏向手段の走査周波
数と上記比較手段の比較結果とにより上記格納手段から
上記偏向手段の走査タイミングに対応した周期のサンプ
リング信号を読出して出力する制御手段と、を具備した
ことを特徴とするサンプリング信号発生装置。
2. A deflecting means for deflecting light from a light source to scan repeatedly, a detecting means for detecting a scanning speed of the deflecting means, and a frequency for measuring a scanning frequency of the deflecting means based on a detection result of the detecting means. Measuring means; comparing means for comparing the detection result of the detecting means with a preset reference value; storing means for storing sampling signals of a plurality of cycles in advance; and the deflection measured by the frequency measuring means. Control means for reading out and outputting a sampling signal having a cycle corresponding to the scanning timing of said deflecting means from said storage means based on a scanning frequency of said means and a comparison result of said comparing means. apparatus.
【請求項3】 光源からの光を偏向して繰返し観察試料
に走査させる偏向手段と、 この偏向手段により光を走査された観察試料の透過光ま
たは反射光の輝度をアナログ値の信号として検出する光
検出手段と、 上記偏向手段の走査速度を検出する速度検出手段と、 この速度検出手段の検出結果により上記偏向手段の走査
周波数を測定する周波数測定手段と、 上記検出手段の検出結果と予め設定されている基準値と
を一致比較する比較手段と、 上記周波数測定手段で測定した上記偏向手段の走査周波
数と上記比較手段の比較結果とにより上記偏向手段の走
査タイミングに対応したサンプリング信号を生成するサ
ンプリング信号生成手段と、 このサンプリング信号生成手段で生成されたサンプリン
グ信号をもって上記光検出手段の出力するアナログ値の
輝度信号をデジタル値に変換する変換手段とを具備した
ことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
3. A deflecting means for deflecting light from a light source to repeatedly scan an observation sample, and detecting the luminance of transmitted light or reflected light of the observation sample scanned by the deflecting means as an analog signal. Light detecting means; speed detecting means for detecting the scanning speed of the deflecting means; frequency measuring means for measuring the scanning frequency of the deflecting means based on the detection result of the speed detecting means; A comparison unit that matches and compares the reference value with the reference value, and a sampling signal corresponding to the scanning timing of the deflection unit is generated based on the scanning frequency of the deflection unit measured by the frequency measurement unit and the comparison result of the comparison unit. A sampling signal generating means, and an analog output from the light detecting means with the sampling signal generated by the sampling signal generating means. A conversion means for converting a luminance signal of a digital value into a digital value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002131646A (en) * 2000-08-03 2002-05-09 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Method and apparatus for phase compensation of position signal and detection signal in scanning microscopic method and scanning microscope
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