JP3708277B2 - 走査型光学測定装置 - Google Patents
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Description
【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10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、PMT3)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(PMT1、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)27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、DSP28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31,32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(PMT1)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20d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23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、IBM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(2MB)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(1MW)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、512×2048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1024×1024、512×2048、256×4096、128×8192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56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16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51a,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55a,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、CPU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GPIB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。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smin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smin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(emin)、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dmin/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dmin/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)
- 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。 - 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。 - 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。
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