JPH10260132A - 走査型光学測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】データ収集開始位置の調整を自動化し、ユーザ
の負担を軽減すること。 【解決手段】光源１と、光ビームを標本に照射する照射
手段２〜６と、光ビームを走査波形に従って走査する走
査手段３，２３と、標本からの光を検出する光検出手段
１５と、光検出手段１５の出力から画像データを取り込
むデータ取込手段２０と、画像データから画像を形成す
る画像形成手段２２と、走査波形に従って同一ラインを
往復走査し走査方向の違う走査データを取得する手段
と、走査方向の違う走査データの差異が最小になるデー
タ収集開始位置を検出する最適位置検出手段と、データ
入力信号のデータ収集開始位置を最適位置検出手段で検
出したデータ収集開始位置に基づいて補正する収集位置
補正手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標本上を光ビーム
で二次元走査し、標本からの透過光、反射光、錯乱光又
は蛍光等の検出光を測定して、走査画像データやこの走
査画像を画像処理した処理データを作成する走査型光学
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライドガラス上の細胞集団を光ビーム
（レーザ光線）を収束させたスポットで走査し、細胞集
団の個々の細胞が発する蛍光等を検出し、データ処理す
る「生態標本の測定装置」（以下、「走査型サイトメー
タ」と呼ぶ）が特開平３−２５５３６５号公報に開示さ
れている。

【０００３】この公開公報に開示された走査型サイトメ
ータは、蛍光色素で生化学的に標識された生物細胞集団
にレーザスポットを照射して励起し、個々の細胞の発す
る蛍光を測定し、得られたデータを細胞集団の免疫学的
特性、遺伝学的特性、細胞増殖性等を表す統計的なデー
タとして解析して提示する。

【０００４】また、上記した走査型サイトメータに類似
した機械的構造を有した装置として走査型レーザ顕微鏡
がある。走査型レーザ顕微鏡は、細胞の構造を明確にす
ることを目的としたものであり、個々の細胞の画像を表
示することができる。両装置を光学装置として比較した
場合、走査型サイトメータは非共焦点（ノンコンフォー
カル）の走査型レーザ顕微鏡とみなすことができる。

【０００５】走査型サイトメータ、走査型レーザ顕微鏡
等のいわゆる走査型光学測定装置は、走査波形に従って
駆動するスキャナによってレーザビームを偏向し、その
レーザスポットで標本の表面を走査する。例えば、印加
電圧の大きさに応じてレーザビームの偏向角度がを変化
させるスキャナであれば、図９に示す山形の走査波形
（実線）に対応した電圧波形の電圧を発生してスキャナ
に駆動電圧として供給することになる。走査波形が直線
的に増加する期間Ｔ１は、標本がレーザスポットで第１
方向（同図に示す例では右方向）に走査される。走査波
形が直線的に減少する期間Ｔ２は、標本がレーザスポッ
トで第２方向（同図に示す例では左方向）に走査され
る。したがって、期間Ｔ１，Ｔ２に合わせてデータ入力
信号の取込みタイミング（データ入力信号がローレベル
のときデータを取込む）を設定して画像データを取込む
ことにより、右方向に走査したときの画像データと左方
向に走査したときの画像データとを収集することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、スキャナの駆動が走査波形より遅れるために、走査
波形と実際のスキャナ駆動位置との間で位置ずれが生じ
る。図９に破線で示す波形が実際のスキャナ駆動波形で
ある。スキャナ駆動波形は走査波形より時間ＴＤだけ遅
れている。

【０００７】したがって、図９に示す走査波形及びデー
タ入力信号を設定した走査型光学測定装置によって、図
１０（ａ）に示す標本を二次元走査したとすれば、右方
向走査線から得られる画像は本来の位置から右方向に位
置ずれ、かつ左方向走査線から得られる画像は左方向に
位置ずれるので図１０（ｂ）に示すような画像が形成さ
れる。

【０００８】走査型光学測定装置では、走査画像を画像
処理して測定パラメータを抽出するため、図１０（ｂ）
に示すように走査方向によって位置ずれがあると測定精
度に影響を与える。図１１に示すように、走査波形では
なく実際のスキャナ駆動波形に合わせた最適なデータ入
力信号を設定すれば位置ずれの生じていない画像を取得
できるが、これまでは実際に収集した画像データを表示
して目視で評価を行い、データの収集開始位置を試行錯
誤によって調整していたので、評価が客観的でなく必ず
しも最適な設定がなされるとは限らず、またユーザの負
担も大きなものであった。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、データ収集開始位置を指定するデータ入
力信号の調整を自動化してユーザの負担を軽減させると
ともに、定量的に測定される客観的な評価基準に基づい
てデータ収集開始位置を最適値に設定することのできる
走査型光学測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、光ビームを発生する光源と、前記光ビ
ームを標本に照射する照射手段と、前記標本に照射され
る前記光ビームを走査波形に従って走査する走査手段
と、前記標本を前記光ビームで走査したとき該標本から
の光を検出する光検出手段と、データ収集開始位置が設
定されたデータ入力信号に基づいて前記光検出手段の出
力から画像データを取り込むデータ取込手段と、前記デ
ータ取込手段で取り込んだ画像データから画像を形成す
る画像形成手段とを備えた走査型光学測定装置におい
て、走査波形に従って同一ラインを往復走査するように
前記走査手段を制御し走査方向の違う走査データを取得
する手段と、前記走査方向の違う走査データの差異が最
小になるデータ収集開始位置を検出する最適位置検出手
段と、前記データ取込手段に与える前記データ入力信号
のデータ収集開始位置を前記最適位置検出手段で検出し
たデータ収集開始位置に基づいて補正する収集位置補正
手段とを備える。

【００１１】本発明の走査型光学測定装置によれば、走
査波形に従って同一ラインが往復走査されて走査方向の
違う走査データが取得され、この走査方向の違う走査デ
ータの差異が最小になるデータ収集開始位置が最適位置
検出手段で検出される。そして、収集位置補正手段によ
ってデータ入力信号のデータ収集開始位置が最適位置検
出手段で検出したデータ収集開始位置に基づいて補正さ
れる。

【００１２】請求項２に対応する本発明は、走査波形に
従って同一ラインを往復走査するように前記走査手段を
制御し走査方向の違う走査データを取得する手段と、前
記走査方向の違う走査データの差異が最小になるデータ
収集開始位置を検出する最適位置検出手段と、前記デー
タ入力信号に設定されたデータ収集開始位置と前記最適
位置検出手段で検出したデータ収集開始位置とのずれ量
及び補正対象ラインの走査方向に応じて前記画像データ
の位置ずれを補正する画像補正手段とを具備して構成さ
れる走査型光学測定装置である。

【００１３】本発明によれば、走査波形に従って同一ラ
インが往復走査されて走査方向の違う走査データが取得
され、この走査方向の違う走査データの差異が最小にな
るデータ収集開始位置が最適位置検出手段で検出され
る。そして、画像補正手段によって、データ入力信号に
設定されたデータ収集開始位置と最適位置検出手段で検
出したデータ収集開始位置とのずれ量及び補正対象ライ
ンの走査方向に応じて画像データの位置ずれが補正され
る。

【００１４】請求項３に対応する本発明は、上記構成の
走査型光学測定装置において、走査波形に従って同一ラ
インを繰り返し往復走査すると共に、走査ラインが往復
する度にデータ入力信号のデータ収集開始位置を順次異
ならせて画像データを取込み、同じデータ収集開始位置
で取込んだ走査方向の違う走査線データ間の最小自乗誤
差を求め、最小自乗誤差が最も小さくなるデータ収集開
始位置を前記最適位置検出手段で検出するものとした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１に実施の形態に係る走査型光学測定装置の全
体構成を示している。図２は同装置の電気的構成を示す
ブロック図であり、図３はコンピュータ内の拡張スロッ
トに実装されるメモリボードの詳細構成を示すブロック
図である。

【００１６】この走査型光学測定装置は、データ収集開
始位置を指定するデータ入力信号の調整を自動化するた
めのアプリケーション機能をコンピュータ２２に持たせ
ている。コンピュータ２２において図４のフローチャー
トを実行することによりデータ入力信号のデータ収集開
始位置を自動設定する上記アプリケーション機能を実現
している。

【００１７】先ず、図１を用いて本走査型光学測定装置
機械・光学的構成を説明する。レーザ光源１から出射さ
れたレーザビームは、スポット投影レンズ１８で適宜集
光された後、ダイクロイックミラー２で反射され、さら
に紙面に直交する回転軸を中心に回動するガルバノミラ
ー３で反射された後、瞳投影レンズ４で対物像面に結像
し、その後、光路切換ミラー５へ入射される。したがっ
て、レーザビームは回動するガルバノミラー３の存在に
よって光路切換ミラー５位置において紙面上の上下方向
に走査される。

【００１８】レーザビームは光路切換ミラー５で反射し
て対物レンズ６に入射し、標本７上に結像される。よっ
て、標本７上に結像されたレーザスポットは標本７面で
紙面の左右方向に走査される。レーザビームをガルバノ
ミラー３による光偏向手段で左右方向に走査すると同時
に、走査ステージ１７を紙面に直交する方向に移動させ
ることにより、標本７面はレーザスポットにて二次元走
査される。

【００１９】標本７上の細胞に予め生化学的に標識され
た蛍光色素は、このレーザ光（レーザスポット）によっ
て励起されて蛍光を放射する。標本７からの蛍光は、前
述した光路を逆に遡り、対物レンズ６、光路切換ミラー
５、瞳投影レンズ４、ガルバノミラー３を経てダイクロ
イックミラー２を上方へ透過する。ダイクロイックミラ
ー２を透過した蛍光はバリアフィルタ１３を通過し集光
レンズ１４で光電子倍管（ＰＭＴ１）１５の受光面に集
光される。

【００２０】一方、標本７上の細胞によって散乱された
散乱光は標本７を下方へ透過した光と共にコンデンサレ
ンズ８で集光され、ビームスプリッター９で反射された
後にリングスリット１０に入射する。リングスリット１
０は標本７からの透過光を遮光し、散乱光のみを通過さ
せて、フォトダイオード（ＰＤ）１１の受光面へ入射さ
せる。

【００２１】なお、図１においては、一種類の蛍光色素
を用いる場合のみを示したが、ダイクロイックミラー
２、バリアフィルタ１３、光電子増倍管（ＰＭＴ２、Ｐ
ＭＴ３）１５を追加することによって、複数の蛍光色素
からの波長の異なる蛍光を同時に検出できる。

【００２２】前記光路切換ミラー５はレーザ光の光路に
対して挿脱可能に設けられており、この光路切換ミラー
５を光路から取り除くことにより、標本７の像を顕微鏡
観察光学系１６へ導くことができる。そして、透過照明
光源１２や落射照明光源１９による照明を行うことによ
り通常の顕微鏡として用いることが可能である。その結
果、観察者は標本７の透過像や蛍光像を肉眼で顕微鏡観
察したりテレビカメラや写真撮影装置で顕微鏡投影する
ことができる。

【００２３】次に、図２を用いて本走査型光学測定装置
の電気的構成を説明する。この走査型光学測定装置に組
込まれた電気回路は、図示するように、大きく分けて、
３本の光電子増倍管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（ＰＭＴ
１、２、３）から得られる各蛍光強度に対応する電気信
号を画像データに変換する３つの信号処理回路２０ａ．
２０ｂ．２０ｃと、フォトダイオード１１から得られる
散乱光強度に対応する電気信号を画像データに変換する
信号処理回路２０ｄと、各信号処理回路２０ａ〜２０ｄ
から得られる画像データを処理して走査画像及び処理画
像を作成するコンピュータ２２と、標本７上をレーザス
ポットで二次元走査させるための走査制御回路２３と、
各信号処理回路２０ａ〜２９ｄ及び走査制御回路２３の
動作を制御する本体制御部２４とで構成されている。

【００２４】先ず、信号処理回路２０ａを説明する。光
検出器としての光電子増倍管（ＰＭＴ１）１５ａで検出
した光電信号はヘッドアンプ２５で増幅された後、アナ
ログ積分器２６で高周波の雑音成分が除去される。雑音
成分が除去された光電信号はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２
７で１２ビットのデジタル信号に変換された後、ＤＳＰ
（ディシダル・シグナル・プロセッサ）２８によって信
号処理される。

【００２５】このＤＳＰ２８による代表的な信号処理は
信号のデジタル加算である。このデジタル加算処理によ
り、例えば１２ビットのデジタル信号を１６回加算して
１６ビットまで拡張して測定精度を向上させる。この場
合、標本７上の同一位置を繰り返し走査するために前述
した走査ステージ１７の移動動作を一時停止させるか、
又は走査ステージ１７の移動速度を１６分の１に低下す
る。この加算演算は走査線一本分の信号を記憶するライ
ンバッファメモリを用いて実行される。よって、ＤＳＰ
２８にはこの信号処理を実行するためにＲＡＭ（ランダ
ム・アクセス・メモリ）２９と処理プログラムを格納す
るＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）３０とが接続さ
れている。ＤＳＰ２８にて信号処理されたデータはコン
ピュータ２２へデータ転送される。

【００２６】信号処理回路２０ａ内のＣＰＵバス３１は
本体制御部２４のＣＰＵバス３２に接続されている。そ
して、本体制御部２４のＣＰＵ３３は、ＣＰＵバス３
１，３２を介して前記光電子増倍（ＰＭＴ１）１５ａの
陰極へＤ／Ａ変換器３４を介して電圧を印加して増倍率
を制御する。さらに、ＣＰＵ３３は、光電子増倍管（Ｐ
ＭＴ１）１５ａで検出した光電信号のオフセット調整電
圧をＤ／Ａ変換器３５を介して光電気信号に印加する。

【００２７】他の光電子増倍管（ＰＴＭ２，ＰＴＭ３）
１５ｂ，１５ｃに対する信号処理回路２０ｂ，２０ｃは
上述した光電子増倍管（ＰＴＭ１）１５ａに対する信号
処理回路２０ａと同一構成であるので説明を省略する。
また、フォトダイオード１１に対する信号処理回路２０
ｄも他の信号処理回路２０ａ〜２０ｃとほぼ同一である
が、この信号処理回路２０ｄには陰極電圧印加用のＤ／
Ａ変換器３４は備えられていない。

【００２８】次に、本体制御部２４及び走査制御回路２
３を説明する。本体制御部２４のＣＰＵバス３２には、
前記ＣＰＵ３３，コンピュータ２２との間で各種通信を
行うためのＧＰＩＢインタフェース制御回路（ＧＰＩＢ
Ｉ／Ｆ）３６，ＲＣＵ３７，入出力回路３８が接続さ
れている。さらに、ＣＰＵバス３２には、走査ステージ
１７をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動させる２個のステッピング
モータ３９，４０の駆動回路４１，４２を制御するモー
タ制御回路４４，４５、ガルバノミラー３を駆動する波
形を生成する波形発生回路、生成された波形をガルバノ
ミラー３へ印加するためのＤ／Ａ変換器４６等が接続さ
れている。

【００２９】したがって、本体制御部２４は、走査制御
回路２３を介して、走査ステージ１７及びガルバノミラ
ー３の動作を制御することによって、標本７上をレーザ
スポットで任意に二次元走査させることが可能となる。

【００３０】次に、コンピュータ２２を説明する。この
コンピュータ２２には、ＩＥＥＥ・４８８規格に基づく
ＧＰＩＢ制御を行うＧＰＩＢボード４７が設けられてお
り、本体制御部２４側のＧＰＩＢインタフェース制御回
路３６を介して、本体制御部２４のＣＰＵ３３と間で通
信を行うことが可能である。

【００３１】この装置で用いるコンピュータ２２は、Ｉ
ＢＭ社ＰＣ／ＡＴ又はその互換機であり、コンピュータ
・モニタディスプレイ用のビデオ・グラフィック・アダ
プター（ＶＧＡ）ボード以外に三つの１６ビットＩＳＡ
（Industry Standard Architecture) 拡張スロットを有
している。三つの拡張スロットは２枚のメモリーボード
４８ａ，４８ｂと前述した１枚のＧＰＩＢボード４７が
実装される。

【００３２】また、このメモリボードに２チャンネル分
のメモリ回路が実装されている。そして、図示するよう
に、一方のメモリボード４８ａのチャンネル１のメモリ
回路に信号処理回路２０ａからの転送データが入力さ
れ、チャンネル２のメモリ回路に信号処理回路２０ｂか
らの転送データが入力される。さらに。他方のメモリボ
ード４８ｂのチャンネル３のメモリ回路に信号処理回路
２０ｃからの転送データが入力され、チャンネル４のメ
モリ回路に信号処理回路２０ｄからの転送データが入力
される。

【００３３】図３にコンピュータ２２の拡張スロットに
実装された一方のメモリボード４８ａの１チャンネル分
のメモリ回路のブロック図を示す。メモリ回路の一方側
には図２に示した信号処理回路２０ａ内のＤＳＰ２８に
対する信号を入出力するコネクタ４９が設けられてお
り、メモリ回路の他方側にはコンピュータ本体に接続さ
れる１６ビットＩＳＡスロットプラットホーム（コネク
タ）５０が設けられている。

【００３４】このメモリ回路は、２メガバイト（２Ｍ
Ｂ）の容量を有した２個のバンクメモリ５１ａ，５１ｂ
が組込まれている。１データ長は１６ビットであるので
１バンクメモリ５１ａ，５１ｂ当り１メガワード（１Ｍ
Ｗ）の画像データを記憶できる。したがって、１走査線
当り５１２画素で画像を構成する場合、５１２×２０４
８画素分の走査領域が走査の単位（ストリップ）であ
る。ここで、１走査線当りの画素数を１０２４×１０２
４、５１２×２０４８、２５６×４０９６、１２８×８
１９２と可変することが可能である。

【００３５】信号処理回路２０ａのＤＳＰ２８からメモ
リ回路の制御回路５３へ送信される信号は、１６ビット
データ、データ転送クロック、メモリ回路のデータ入力
部を初期化するセットアップ信号、メモリボート４８ａ
上の書込アドレスカウンタ５４をクリアするカウントク
リア信号、データ転送が終了したことを示すデータエン
ド信号、データ転送中における異常発生有無を示すエラ
ー信号である。

【００３６】逆に、メモリ回路の制御回路５３から信号
処理回路２０ａのＤＳＰ２８へ送信する信号は、バンク
メモリ５１ａ，５１ｂに対するデータ書込みが待ち状態
になったことを示すリクエスト信号である。

【００３７】また、メモリ回路の制御回路５３とコンピ
ュータ２２との信号伝達は、予め割付けたＩ／Ｏ５２の
アドレス（Ｉ／Ｏアドレス）へ読み書きによって実施さ
れる。

【００３８】Ｉ／Ｏ５２で授受されるメモリ回路の制御
回路５３からコンピュータ２２への信号は、コンピュー
タ２２側からメモリ回路を初期化するセットアップ信
号、及びメモリ回路からのイネーブル信号をコンピュー
タ２２側で確認した後イネーブル信号をクリアするクリ
ア信号である。また、コンピュータ２２側が一つのバン
クメモリ５１ａ，５１ｂに記憶された１ストリップ分の
画像データ処理を行っている状態を知らせるプロセスエ
ンド信号及び前記セットアップ信号はバンク切換回路５
６へ入力される。

【００３９】バンク切換回路５６は、制御回路５３から
のバンク選択信号に基づいて、コンピュータ２２に接続
されたバングメモリ５１ａと１６ビットＩＳＡプラット
ホーム（コネクタ）５０との間に介挿されたゲートバッ
ファ５５ａを遮断／導通させる。同様に、バングメモリ
５１ｂと１６ビットＩＳＡプラットホーム５０との間に
介挿されたゲードバッファ５５ｂを導通／遮断させる。

【００４０】このような構成のメモリ回路において、信
号処理回路２０ａのＤＳＰ２８からデータ転送された１
６ビットのデータは制御回路５３がメモリライト（書
込）信号で指定するいずれか一方のバンクメモリ５１
ａ，５１ｂにおける書込アドレスカウンタ５４がＭＰＸ
（マルチプレクサ）５７を介して指定するアドレスに書
込まれる。

【００４１】また、コンピュータ２２がデータを読出す
場合は、ＭＰＸ５７を介して読出アドレスを指定し、制
御回路５３がバンク選択信号で指定するいずれか一方の
バンクメモリ５１ａ，５１ｂからゲートバッファ５５
ａ，５５ｂを介して指定したアドレスのデータを読取
る。

【００４２】以上の構成において、データ処理について
説明する。コンピュータ２２は、予め設定した座標位置
の１ストリップ分の走査領域を走査しデータを収集する
ためのＧＰＩＢコマンドを本体制御部２４のＣＰＵ３３
へ送出する。

【００４３】本体制御部２４のＣＰＵ３３は、走査制御
回路２３を駆動して走査ステージ１７を走査開始座標へ
移動させた後、ガルバノミラー３へ印加する走査波形を
発生し、走査波形に基づいて走査ステージ１７を移動さ
せて標本７上をレーザ光で走査する。

【００４４】信号処理回路２０ａのＤＳＰ２８は、ＣＰ
Ｕバス３２，３１を介して本体制御部２４のＣＰＵ３３
からのデータ収集命令をうけた後、図３に示すメモリボ
ード４８ａのメモリ回路の書込アドレスを初期化した
後、走査波形のデータ入力信号と同期してデータ転送ク
ロックと共に１６ビットデータをメモリ回路へ転送し
て、制御回路５３が指定した一方のバンクメモリ５１ａ
に順次データを書込む。

【００４５】標本７上の１ストリップ分の走査領域を走
査し終わったら、ＤＳＰ２８はメモリ回路にデータ転送
が終了したことを知らせるデータエンド信号を送る。デ
ータエンド信号を受けたメモリ回路の制御回路５３は、
バンク選択信号を送出して走査データが書込まれた一方
のバンクメモリ４８ａをコンピュータ２２がアクセスで
きる状態に切換える。

【００４６】その後、コンピュータ２２は、次の１スト
リップ分の走査領域を走査してデータを収集するＧＰＩ
Ｂコマンドを本体制御部２４のＣＰＵ３３へ送出する。
コンピュータ２２は、収集したデータがアクセスできる
ようになると、転送されたデータをアクセスして所定の
画像演算処理を行い、細胞の座標位置と測光データを計
測して記録や表示を行う。

【００４７】ここで、コンピュータ２２における、デー
タ入力信号のデータ収集開始位置を自動的に最適値に設
定するための処理内容について説明する。コンピュータ
２２は、図４に示すフローチャートにしたがってデータ
収集開始位置（ｓ）を設定する。すなわち、最初にデー
タ収集開始位置（ｓ）として初期値を設定し、最適設定
時の最小自乗誤差（ｅｍｉｎ）を大きな値（例えばコン
ピュータ２２で表現できる最大値）に設定し、最適設定
時のデータ収集開始位置（ｓｍｉｎ）にｓを設定する。

【００４８】次に、上記初期設定データの下で、標本７
上の同一ラインを右方向と左方向にそれぞれ走査して２
ライン分のデータを収集する。このとき、テータ入力信
号のデータ収集開始位置は未調整であるため、図９に示
すような位置にデータ収集開始位置が設定された状態で
データ収集がなされる。図５は上記初期設定データに基
づいて収集した２ライン分のデータの具体例を示してい
る。走査波形に対するスキャナ駆動波形の遅れにより、
右方向走査により取得したデータは本来の画素位置より
右方向にシフトし、左方向走査により取得したデータは
本来の画素位置より左方向にシフトしている。

【００４９】次に、右方向走査により収集したデータと
左方向走査により収集したデータの最小自乗誤差を求め
る。求めた最小自乗誤差をｅとして記憶する。この最小
自乗誤差ｅとｅｍｉｎとを比較し、ｅｍｉｎ＜ｅでなけ
れば今回のデータ収集開始位置に関する最小自乗誤差ｅ
をｅｍｉｎとして記憶すると共に、今回のデータ収集開
始位置ｓをｓｍｉｎとして記憶する。

【００５０】次に、データ収集開始位置を、今回のデー
タ収集開始位置（ｓ）から単位時間だけ遅らせたデータ
収集開始位置（ｓ＋１）に設定し直す。このデータ収集
開始位置に基づいて同一ラインを右方向及び左方向に走
査して２ライン分のデータを収集する。同様に最小自乗
誤差ｅを求め、最小自乗誤差ｅとｅｍｉｎとを比較しｅ
ｍｉｎ＜ｅでなければ今回のデータ収集開始位置に関す
る最小自乗誤差ｅをｅｍｉｎとして記憶すると共に、今
回のデータ収集開始位置ｓをｓｍｉｎとして記憶する。
そして、再びデータ収集開始位置を、今回のデータ収集
開始位置（ｓ）から単位時間だけ遅らせたデータ収集開
始位置（ｓ＋１）に設定し直して同様の処理を実行す
る。この一連の処理を指定回数だけ行う。

【００５１】その結果、コンピュータ２２にはデータ収
集開始位置を初期値に相当する位置から所定範囲の間で
単位時間づつ遅らせた場合に最も最小自乗誤差が小さく
なるデータ収集開始位置ｓｍｉｎが記憶されることにな
る。

【００５２】図６は、データ収集開始位置の設定値に相
当する遅れ幅と最小自乗誤差との関係を示す図である。
データ入力信号のデータ収集開始位置を、図１１に示す
ような最適値に設定したときは、右方向走査により収集
したデータと左方向走査により収集したデータとは完全
に一致するため最小自乗誤差は最小値＝０になる。

【００５３】例えば、データ入力信号のデータ収集開始
位置を図９に示すように設定したときの遅れ幅が図６に
おける遅れ幅２０に相当するとすれば、データ入力信号
のデータ収集開始位置を図１１に示すように設定したと
きの遅れ幅が図６における遅れ幅６０に相当することに
なる。したがって、データ入力信号のデータ収集開始位
置を遅れ幅１０から１１０までの範囲で単位時間づつシ
フトして最小自乗誤差を求めたとすれば、最小値の最小
自乗誤差を示す遅れ幅＝６０のデータ収集開始位置ｓｍ
ｉｎが記憶されることになる（コンピュータ２２は、初
期値として設定したデータ収集開始位置に遅れ幅＝６０
を加えた位置を最適データ収集開始位置ｓｍｉｎとして
記憶する。）。

【００５４】そして、最適データ収集開始位置ｓｍｉｎ
をＧＰＩＢボード４７を介してＣＰＵ３３へ通知する。
ＣＰＵ３３は、ガルバノミラー３へ印加するために発生
させた走査波形に同期させて最適データ収集開始位置ｓ
ｍｉｎが設定されたデータ入力信号をデータ収集命令と
してＣＰＵバス３２，３１を介してＤＳＰ２８に送出す
る。

【００５５】このような実施の形態によれば、同一ライ
ンを異なる方向に走査して２ライン分のデータ収集し、
この２ラインのデータの最小自乗誤差を求め、データ収
集開始位置を順番に遅らせてそれぞれの遅れ幅での最小
自乗誤差を求めると共に最小自乗誤差が最小値となるデ
ータ収集開始位置を最適データ収集開始位置ｓｍｉｎと
して設定するようにしたので、スキャナの実際の駆動が
走査波形より遅れるために発生する、スキャナ駆動位置
とデータ入力信号の位置ずれの調整を自動化でき、ユー
ザの負担を軽減することもできる。また、調整作業が自
動化されることから、客観的な評価基準に基づいて最適
値にデータ収集位置を設定することができる。

【００５６】なお、上記した実施の形態では、最小自乗
誤差の計算に使用するデータに標本７の走査データを使
用しているが、所定のコントラストを有するサンプル、
例えば格子状をなすサンプルをステージ１７上に載置し
て走査することにより取得したデータで最適なデータ入
力開始位置を検出するようにしてもよい。

【００５７】又は、ステージ１７上に載置した標本７ま
たはサンプルを走査するのではなくレーザビームを偏向
する光学系の中にあって観察像を遮らない場所に位置調
整用部材を配置し、この位置調整用部材までレーザビー
ムで走査し、その走査により収集されるデータを使って
上記同様に最適なデータ入力開始位置を検出するように
してもよい。ステージ上に標本や特別なサンプルを載置
しなくても位置調整できる利点がある。

【００５８】また、収集したデータの中心付近の位置合
わせに重点をおくために、最小自乗誤差を計算するとき
に図７に示すような重み関数を使って中心付近の重みを
大きくすることもできる。また、最適データ収集開始位
置を検出するための計算速度を速くするために最小自乗
誤差が極値となったとき（前回より値が大きくなったと
き）に計算を止めて、前回のデータ収集開始位置を最適
値として採用してもよい。

【００５９】また、最小自乗誤差を計算するのに代え
て、同一ライン上を異なる方向に走査して得た２つの走
査データ間のデータ差（各画素位置での）の絶対値の合
計値を利用して最適データ収集開始位置を検出すること
もできる。

【００６０】また、上記した実施の形態では、コンピュ
ータ２２で最適データ収集開始位置を計算で求めてお
き、ＤＳＰ２８に最適データ収集開始位置を設定してデ
ータ収集しているが、ＤＳＰ２８では初期設定値（デー
タ収集位置未調整）のままでデータの取り込みを行い、
コンピュータ２２において収集データの位置ずれを補正
する画像処理を行うようにしてもよい。

【００６１】図８は、コンピュータ２２において収集デ
ータの位置ずれを補正する場合のフローチャートを示し
ている。ステップ１において同一ラインを走査して左右
方向の２走査ライン分のデータを取得し、ステップ２に
おいて標本７の全体を二次元走査して画像データを収集
する。これらデータはメモリボードに格納する。

【００６２】ステップ３〜ステップ９で位置ずれを補正
するための基準シフト量ｄを計算する。ステップ３にお
いて初期値を設定し、シフト量ｄを０、最適設定時の最
小自乗誤差（ｅｍｉｎ）を大きな値（コンピュータで表
現できる最大値）、最適設定時のシフト量（ｄｍｉｎ）
を０にする。ステップ４及びステップ５において、ステ
ップ１で取得した右方向走査線データを左方向にｄ／２
だけずらし、ステップ１で取得した左方向走査線データ
を右方向にｄ／２だけずらす。例えば、図５に示す収集
データについて、右方向走査線データを左方向へ１画素
ずらし、左方向走査線データを右方向へ１画素ずらして
両者間を２画素近付ける処理を実行する。そして、ステ
ップ６においてステップ４，５でずらしたデータ間で最
小自乗誤差ｅを求めて記憶する。求めた最小自乗誤差ｅ
を初期設定した最小自乗誤差（ｅｍｉｎ）と比較し、上
記実施の形態と同様の条件にて最小自乗誤差（ｅｍｉ
ｎ）、及びそれに対応したシフト量（ｄｍｉｎ）を更新
する。ステップ８において基準シフト量ｄを単位画素数
（１）だけ大きくして上記ステップ４〜７の処理を実行
する。このようなステップ４〜ステップ９の処理を指定
回数だけ繰り返す。この結果、図５に示す右方向走査線
データが左方向にシフトすると共に左方向走査線データ
が右方向にシフトするので、あたかもデータ入力開始位
置を順番に遅らせてそれぞれの最小自乗誤差を求めたこ
とと同じことになる。

【００６３】以上のようにして、最小自乗誤差が最も小
さくなるシフト量（ｄｍｉｎ）が求められたならば、ス
テップ２で収集した画像データについてステップ１０〜
ステップ１３の処理で位置ずれを補正する。

【００６４】先ず、ステップ１０において補正対象ライ
ン番号ｉを最小値に設定し、ステップ１１においてｉラ
イン目の左方向走査線データを右方向にｄｍｉｎ／２だ
けシフトし、（ｉ＋１）ライン目の右方向走査線データ
を左方向にｄｍｉｎ／２だけシフトする。１フレームの
全ラインについて同様の処理を実行する。

【００６５】この結果、位置ずれが補正された画像デー
タが取得される。以上、本発明を実施の形態に基づいて
説明したが、以下の解決手段も本発明に含まれる。 （１）光ビームを発生する光源と、前記光ビームを標本
に照射する照射手段と、前記標本に照射される前記光ビ
ームを走査波形に従って走査する走査手段と、前記標本
を前記光ビームで走査したとき該標本からの光を検出す
る光検出手段と、データ収集開始位置が設定されたデー
タ入力信号に基づいて前記光検出手段の出力から画像デ
ータを取り込むデータ取込手段と、前記データ取込手段
で取り込んだ画像データから画像を形成する画像形成手
段とを備えた走査型光学測定装置において、走査波形に
従って同一ラインを往復走査するように前記走査手段を
制御し走査方向の違う走査データを取得する手段と、前
記走査方向の違う走査データを各々の走査方向に所定量
づつシフトして、それぞれのシフト位置での走査データ
間の最小自乗誤差を求め、最小自乗誤差が最小になるシ
フト量ｄｍｉｎを検出する手段と、データ入力信号のデ
ータ収集開始位置を右方向走査に対して左方向にｄｍｉ
ｎ／２だけシフトし、かつ左方向走査に対して右方向に
ｄｍｉｎ／２だけシフトさせる最適位置補正手段と、を
具備してなる。 （２）光ビームを発生する光源と、前記光ビームを標本
に照射する照射手段と、前記標本に照射される前記光ビ
ームを走査波形に従って走査する走査手段と、前記標本
を前記光ビームで走査したとき該標本からの光を検出す
る光検出手段と、データ収集開始位置が設定されたデー
タ入力信号に基づいて前記光検出手段の出力から画像デ
ータを取り込むデータ取込手段と、前記データ取込手段
で取り込んだ画像データから画像を形成する画像形成手
段とを備えた走査型光学測定装置において、走査波形に
従って同一ラインを往復走査するように前記走査手段を
制御し走査方向の違う走査データを取得する手段と、前
記走査方向の違う走査データを各々の走査方向に所定量
づつシフトして、それぞれのシフト位置での走査データ
間の最小自乗誤差を求め、最小自乗誤差が最小になるシ
フト量ｄｍｉｎを検出する手段と、画像データのライン
データを、右方向走査ラインデータに対して左方向にｄ
ｍｉｎ／２だけシフトし、かつ左方向走査ラインデータ
に対して右方向にｄｍｉｎ／２だけシフトさせる画像補
正手段と、を具備してなる。本発明は上記実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で種々変形実施可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、デ
ータ収集開始位置を指定するデータ入力信号の調整を自
動化してユーザの負担を軽減させるとともに、定量的に
測定される客観的な評価基準に基づいてデータ収集開始
位置を最適値に設定することのできる走査型光学測定装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る走査型光学測定装置
の全体図である。

【図２】図１に示す走査型光学測定装置の電気制御系部
分の機能ブロック図である。

【図３】図１に示す走査型光学測定装置のコンピュータ
部分の機能ブロック図である。

【図４】図１に示す走査型光学測定装置におけるデータ
収集開始位置の補正処理を示すフローチャートである。

【図５】同一ラインを異なる方向に走査したときの各走
査データを示す図である。

【図６】走査方向の異なる走査データ間の最小自乗誤差
と遅れ幅との関係を示す図である。

【図７】重み係数とデータ位置との対応を示す図であ
る。

【図８】図１に示す走査型光学測定装置におけるデータ
収集開始位置の他の補正処理を示すフローチャートであ
る。

【図９】データ収集開始位置の補正していないデータ入
力信号と走査波形との関係を示す図である。

【図１０】標本に対する走査方向と、異なる走査線によ
り位置ずれが生じた画像とを示す図である。

【図１１】データ収集開始位置を補正したデータ入力信
号と走査波形との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…レーザ光源 ３…ガルバノミラー ２０…信号処理回路 ２２…コンピュータ ２３…走査制御回路 ２４…本体制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを発生する光源と、前記光ビー
   ムを標本に照射する照射手段と、前記標本に照射される
   前記光ビームを走査波形に従って走査する走査手段と、
   前記標本を前記光ビームで走査したとき該標本からの光
   を検出する光検出手段と、データ収集開始位置が設定さ
   れたデータ入力信号に基づいて前記光検出手段の出力か
   ら画像データを取り込むデータ取込手段と、前記データ
   取込手段で取り込んだ画像データから画像を形成する画
   像形成手段とを備えた走査型光学測定装置において、 走査波形に従って同一ラインを往復走査するように前記
   走査手段を制御し走査方向の違う走査データを取得する
   手段と、 前記走査方向の違う走査データの差異が最小になるデー
   タ収集開始位置を検出する最適位置検出手段と、 前記データ取込手段に与える前記データ入力信号のデー
   タ収集開始位置を前記最適位置検出手段で検出したデー
   タ収集開始位置に基づいて補正する収集位置補正手段
   と、を具備したことを特徴とする走査型光学測定装置。
2. 【請求項２】 光ビームを発生する光源と、前記光ビー
   ムを標本に照射する照射手段と、前記標本に照射される
   前記光ビームを走査波形に従って走査する走査手段と、
   前記標本を前記光ビームで走査したとき該標本からの光
   を検出する光検出手段と、データ収集開始位置が設定さ
   れたデータ入力信号に基づいて前記光検出手段の出力か
   ら画像データを取り込むデータ取込手段と、前記データ
   取込手段で取り込んだ画像データから画像を形成する画
   像形成手段とを備えた走査型光学測定装置において、 走査波形に従って同一ラインを往復走査するように前記
   走査手段を制御し走査方向の違う走査データを取得する
   手段と、 前記走査方向の違う走査データの差異が最小になるデー
   タ収集開始位置を検出する最適位置検出手段と、 前記データ入力信号に設定されたデータ収集開始位置と
   前記最適位置検出手段で検出したデータ収集開始位置と
   のずれ量及び補正対象ラインの走査方向に応じて前記画
   像データの位置ずれを補正する画像補正手段と、を具備
   したことを特徴とする走査型光学測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の走査型光学
   測定装置において、 走査波形に従って同一ラインを繰り返し往復走査すると
   共に、走査ラインが往復する度にデータ入力信号のデー
   タ収集開始位置を順次異ならせて画像データを取込み、
   同じデータ収集開始位置で取込んだ走査方向の違う走査
   データ間の最小自乗誤差を求め、最小自乗誤差が最も小
   さくなるデータ収集開始位置を前記最適位置検出手段で
   検出するようにしたことを特徴とする走査型光学測定装
   置。