JP3708277B2 - 走査型光学測定装置 - Google Patents
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Description
【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
【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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