JP4511105B2 - 走査型レーザ顕微鏡及び外部信号の記録方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に係る技術分野に適用される技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光源から照射された光ビームを試料(標本)上に二次元走査し、試料からの光(反射光、透過光、或は蛍光等)を光検出器で検出し、検出した光を光電変換手段により電気信号に変換して画像データを得る走査型レーザ顕微鏡が知られている。
【0003】
従来の走査型レーザ顕微鏡の構成、及び動作について簡単に説明する。
光源から照射された光ビームを試料上に二次元走査し、試料の材質や形状に従った光(反射光、透過光、或いは蛍光等)を光検出器で検出し、検出した光を光電変換部により電気信号に変換する。続いて、変換した電気信号をA/D変換器によりデジタル信号である画像データに変換し、得られた画像データを画像メモリに記録する。続いて、この画像メモリに記録された画像データに基づく画像をコンピュータのディスプレイに表示する。
【0004】
このように、走査型レーザ顕微鏡を用いて試料を観察する際、試料に応じた画像データを取得する等といった試料像の取得と同時に、例えば、細胞等の観察対象(試料)の温度の変化、或は細胞に刺激を与えることによって生じる反応の、ある期間にわたる経時変化を測定し記録する必要が生じる場合がある。
【0005】
このような場合、走査型レーザ顕微鏡を制御するコンピュータのCPUは、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、画像データの処理、画像データの転送や画像表示、等といった処理に加え、外部検出器(各種センサ等)や各種入力装置等から得られるデータの記録をリアルタイムで行い、必要に応じて、記録されたデータに基づいてグラフ化等の視覚化処理を行い、コンピュータに接続された表示装置に表示していた。尚、前述の外部検出器や各種入力装置等から得られるデータは、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、光ビームの走査や画像データの取り込み等、様々な処理が同時に行われることによって高負荷状態となっているCPUは、イベント信号に対して瞬時に応答できない場合がある。その結果、イベント信号が入力されたタイミング、すなわちイベント信号が発生したタイミングと、そのイベント信号を記録するタイミングとの間に遅延が生じてしまうという不都合が生じる。
【0007】
このように従来の走査型レーザ顕微鏡において、二次元走査中に、高負荷状態のCPUにイベント信号(割り込み信号等も含む)が入力されると、CPUは瞬時に応答することができず、そのイベント信号の発生した時刻と、それに応答する時刻の間に遅延が生じてしまう。
【0008】
この問題に関し、例えば特開平8−287860号公報には、SEM(走査型電子顕微鏡)の制御コマンドを、キーボードやマウスという入力手段による操作信号としてSEM制御手段に与える際、応答性が重要になる処理に関するコマンドをSEM制御手段に直接与えることで、操作から制御までの応答速度を向上させる技術が公開されている。
【0009】
上述したように、コンピュータのCPUが、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、画像データの処理、各種センサの監視、及び各種センサから得られる信号の記録や処理等の様々な処理を同時に行うと、CPUには非常に高い負荷がかかり、例えば、各種センサからの信号(イベント信号)に即座には対応できず、その各種センサからの信号の発生とその信号の記録との間に遅延が生じてしまうといった問題があった。
【0010】
本発明の課題は、上記実情に鑑み、光ビームの走査等に係る処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置からの外部信号の発生と該発生した外部信号の記録との間に遅延が生じるのを無くすことができる、走査型レーザ顕微鏡及び外部信号の記録方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、走査型レーザ顕微鏡であって、光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、前記試料からの光を検出する光検出部と、該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、前記画像データを表示する表示部と、外部信号を出力する外部装置と、該外部装置に接続されていて、前記外部信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、を備え、前記データ記録部は、前記CPUとは独立して前記記録動作を行い、前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、ように構成される走査型レーザ顕微鏡である。
【0012】
上記の構成によれば、外部装置から外部信号が出力されたときの時刻がデータ記録装置に記録され、データ記録装置に記録されたデータがCPUにより読み出されるようになるので、例えば、CPUが高負荷状態であるときに外部装置から外部信号が出力されたときの時刻における、その外部信号等のデータを取得することが可能になる。
【0013】
本発明の第二の態様は、少なくとも光ビームを試料上で二次元走査するための制御処理又は試料からの光を光電変換して得られる電気信号から画像データを生成する処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻を、前記CPUとは独立して動作するデータ記録部に記録し、前記CPUが低負荷状態であるときに、前記データ記録部に記録された、前記外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が、前記CPUにより前記データ記録部から読み出される、ように構成される、外部信号の記録方法である。
【0014】
上記の方法によれば、CPUの動作とは独立に、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が記録され、CPUが低負荷状態のときにこれらが読み出されるようになるので、例えば、CPUが高負荷状態であるときに外部装置からデータ記録部へ外部信号が入力された時刻(外部装置から外部信号が出力された時刻)における、その外部信号を取得することが可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
この走査型レーザ顕微鏡は、光源1と、共焦点用スキャナ2と、対物レンズ3と、ステ−ジ4と、光検出器5と、光電変換部6と、A/D変換器7と、CPU9を備えたコンピュータ(PC)8と、フレームメモリ10と、表示装置11と、制御プログラム12が格納(記録)されている記録媒体13と、データ記録装置14と、外部装置(外部接続器)である検出器15とで構成されている。
【0016】
光源1から照射された光ビームは、対物レンズ3から照射され、ステージ4上に置かれた試料(標本)面上を、共焦点用スキャナ2により二次元走査され、上記試料の材質や形状に応じた光(反射光、透過光、又は蛍光等)が光検出器5で検出され、その検出された光が光電変換部6により電気信号に変換される。A/D変換器7は、コンピュータ8のCPU9に接続され、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する。
【0017】
得られた画像データはCPU9に接続されたフレームメモリ10に記録される。このフレームメモリ10に記録された画像データは、その後コンピュータ8によって読み出され、画像データに基づく画像が表示装置11に表示される。
また、検出器15はデータ記録装置14に接続され、データ記録装置14はコンピュータ8のCPU9に接続されている。
【0018】
CPU9は、記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み出し実行することによって、検出器15を含む、この走査型レーザ顕微鏡全体の動作を制御する。
尚、記録媒体13に格納されている制御プログラム12を、例えば、CD−ROMやフロッピー(登録商標)ディスク等の可搬記録媒体に記録させておき、CPU9がその可搬記録媒体に記録されている制御プログラム12を読み出し実行することによって、その動作が制御されるようにしても良い。或いは、制御プログラム12をサーバー装置等の外部の装置の記録媒体に記録させておき、CPU8がそのサーバー装置と通信を行って、その記録媒体から制御プログラム12を読み出し実行することによって、その動作が制御されるようにしても良い。
【0019】
図2は、データ記録装置14の構成例を示した図である。
同図において、データ記録装置14に接続されている検出器15に備えられたn個のセンサ21(以下、n個のセンサ21を単にセンサ21ということもある)は、n本の信号線22を介して、ラッチ回路23と接続されている。
【0020】
尚、センサ21は、例えば、温度を検出するセンサ、pHを検出するセンサ、流量を検出するセンサ、Coを検出するセンサ、外部装置からの信号を検出するセンサ、又は手動スイッチの信号を検出するセンサ等である。また、センサ21から出力される信号は、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0021】
ラッチ回路23と、アドレスカウンタ28は、それぞれCPU9に接続されている。
また、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介して、ラッチ回路23と接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介して、メモリ27及びCPU9と接続されている。
【0022】
カウンタ回路24、ラッチ回路23、メモリ27、アドレスカウンタ28は、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して動作する。
ラッチ回路23は、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータを、サンプリングクロックと同じタイミングで、即ちサンプリングクロックに同期してラッチし、ラッチしたデータをメモリ27に記録する。
【0023】
アドレスカウンタ28は、サンプリングクロックに同期してメモリ27のアドレスをカウントし、メモリ27にデータの保存先を指定する。
メモリ27は、サンプリングクロックに同期して、ラッチ回路23からのm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されたアドレスへ記録する。
【0024】
制御プログラム12を実行するCPU9は、任意のタイミング、例えば光ビームの走査終了後等といったCPU9の負荷が下がったときに、メモリ27に記録されたデータを読み出し、グラフ化等の視覚化処理を行った後、その視覚化処理後のデータを表示装置11に表示する。
【0025】
尚、本実施形態では、その視覚化処理後のデータと前述の画像データに基づく画像を同時に或いは個別に表示装置11に表示することが可能であるが、例えば、表示装置11とは異なる表示部に、その視覚化処理後のデータを表示するように構成しても良い。これにより、例えば、その視覚化処理後のデータをその表示部に表示し、前述の画像データに基づく画像を表示装置11に表示することが可能になる。
【0026】
次に、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって実現される制御処理の一つである、データ記録装置14からのデータ読取処理について説明する。
図3は、そのデータ記録装置14からのデータ読取処理の一例を示すフローチャートである。
【0027】
同図において、まずステップS1では、制御プログラム12を実行するCPU9により、データ記録装置14へデータの読み出し命令が発行される。
ステップS2では、メモリ27にデータが記録されているか否かの判定が行われ、その判定結果がYesの場合にはステップS3へ処理が進み、Noの場合にはステップS8へ処理が進み本フローが終了する。
【0028】
ステップS3では、メモリ27に記録されているデータ幅m+nビットのデータが読み出される。尚、データ幅m+nビットのデータとは、前述の通り、mビットのデータがカウンタ値、nビットのデータがセンサ21からの信号を示している。
【0029】
ステップS4では、前ステップで読み出されたデータ幅m+nビットのデータに基づいて、センサ21からの信号の発生時刻が計算される。尚、この計算は、次の式(1)により行われる。
Time=(1/S)*C 式(1)
但し、Timeはセンサ21からの信号の発生時刻(走査開始から外部信号が発生するまでの経過時間)、Sはサンプリングクロック、Cはカウンタ値(mビットのデータ)である。このように、カウンタ値に基づいてセンサ21からの信号の発生時刻が求められることから、カウンタ値は、センサ21からの信号の発生時刻を表すもの、といえる。
【0030】
センサ21からの信号の発生時刻に係る計算が終了すると、メモリ27から次のデータ幅m+nビットのデータを読み出すためのメモリアドレスが1つ進められる。
ステップS5では、データ記録装置14のメモリ27に記録されているデータ幅m+nビットのデータが全て読み出されたか否かが判定され、その判定結果がYesの場合にはステップS6へ処理が進み、Noの場合にはステップS3に処理が戻り前述のデータの読み出し等の処理が繰り返される。
【0031】
ステップS6では、ステップS3にて読み出されたデータ幅m+nビットのデータから得られた、ステップS4にて計算されたセンサ21からの信号の発生時刻と、センサ21からの信号(nビットのデータ)とに基づいて、グラフ化等の視覚化処理が行われる。
【0032】
ステップS7では、表示装置11へ、前ステップの視覚化処理に基づく表示が行なわれ、ステップS8へ処理が進み本フローが終了する。
次に、上述した構成の走査型レーザ顕微鏡における、試料像(標本像)に応じた画像データの取得等の試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作について、図4及び図5を参照しながら説明する。
【0033】
但し、ここでは、その一例として、観察対象の試料に対して電気刺激を与え、その電気刺激による試料上の生理的反応を、時系列画像として記録する場合について説明する。
尚、この動作は、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって実現されるものである。
【0034】
図4は、電気刺激装置を含む走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
同図おいて、データ記録装置14には、外部装置である電気刺激装置41が接続されている。この電気刺激装置41は、試料に対して電気刺激を与える装置であって、刺激を与えた際にトリガー信号を出力する。また、出力されたトリガー信号は、データ記録装置14のラッチ回路23に直接入力されるようになっており、ラッチ回路23によりトリガー信号のラッチが可能なように構成されている。尚、このトリガー信号は、外部信号の一例であり、イベント信号とも称される。
【0035】
尚、電気刺激装置41は、CPU9が記録媒体13に格納されている制御プログラム12を読み込み実行することよって制御されるものであっても良く、或いは、CPUとは独立して動作するものであっても良い。
また、同図に示した検出器15のセンサ21は、電気刺激装置41により試料に対して電気刺激が与えられた際の試料の生理的反応を検出する。但し、本例に限り、検出器15のセンサ21の総数をn−1とし、n−1個のセンサ21から出力がラッチ回路23へ入力されラッチされるものとする。
【0036】
その他の構成については、図1に示したとおりである。
図5は、サンプリングクロックに同期して取得される、画像データ、トリガー信号、センサ21からの信号、及びカウンタ値のタイムチャートを示した図である。尚、同図において、電気刺激装置とは電気刺激装置41から出力されるトリガー信号を示し、検出器とは検出器15から出力されるセンサ21からの信号を示し、カウンタとは、カウンタ値(C)を示している。
【0037】
同図に示したように、走査型レーザ顕微鏡は、記録するときの基準信号であるサンプリングクロックに同期して各種データを記録する。
例えば、試料面上が二次元走査され、光検出器5からの信号が光電変換部6によりデジタル信号である画像データに変換されると、その画像データは1フレーム毎にフレームメモリ10に記録される。その後、その画像データは必要に応じて読み出されて表示装置11に表示される。
【0038】
また、このような試料面上の走査中の時刻T1に、電気刺激装置41により試料に対して電気刺激が与えられると、電気刺激装置41から出力されるトリガー信号が時刻T1に記録され、その時刻T1以降における試料の生理的反応が検出器15のセンサ21により検出され、そのセンサ21からの信号がサンプリングクロックに同期して記録される。
【0039】
同図の例は、電気刺激装置41が時刻T1に試料に対し電気刺激を与えることでトリガー信号が出力され、そのトリガー信号がデータ記録装置14により記録される。
また、時刻T1における電気刺激によって生じる試料の生理的反応を検出器15のセンサ21が検出することで、その検出に応じた、センサ21からの信号がデータ記録装置14により記録される例である。
【0040】
上述した動作を更に詳細に説明する。
ラッチ回路23は、n−1個のセンサ21からの信号であるn−1ビットのデータと、電気刺激装置41からのトリガー信号である1ビットのデータと、カウンタ値C(mビットのデータとする)とをサンプリングクロックに同期してラッチして、メモリ27へ出力する。
【0041】
これにより、時刻T1からのデータ幅m+nビットの各データはメモリ27に記録される。
CPU9は、例えば光ビームの走査終了等といったCPU9の負荷が下がったときに、任意のタイミングでデータ記録装置14のメモリ27に記録されたデータ幅m+nビットのデータを読み出し、カウンタ値Cを示すmビットのデータと、トリガー信号及びセンサ21からの信号であるnビットのデータを抽出する。
【0042】
CPU9は、前述の式(1)を用いて、電気刺激装置41が試料に対して電気刺激を与えた際に出力したトリガー信号、及び検出器15により検出された試料の生理的反応であるセンサ21からの信号が発生した時刻を、抽出したmビットのデータであるカウンタ値Cとサンプリングクロックにより求める。
【0043】
この式(1)を用いて、トリガー信号及びセンサ21からの信号が変化した時刻を、メモリ27に記録されている、試料面上の走査開始から走査終了までの全データ(全てのデータ幅m+nビットのデータ)、に対して算出することで、走査開始から走査終了までの、トリガー信号及びセンサ21からの信号の変化に関する時系列データを得ることができる。
【0044】
その後、得られた時系列データの視覚化処理、例えばグラフ化等の処理が行われ、表示装置11に視覚化されたデータが表示される。
以上のような動作により、トリガー信号及びセンサ21からの信号と、その信号の発生した時刻を表すカウント値をメモリ27に記録することで、CPU9はセンサ21からの信号の変化を常に監視してこれらの信号を記録するといった処理の必要がなくなる。
【0045】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御処理、或は画像データ処理等の高負荷の処理をCPU9が実行していても、トリガー信号及びセンサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間の遅延を生じさせることなく、トリガー信号及びセンサ21からの信号を正確に記録できる。
【0046】
また、上述の動作において、トリガー信号及びセンサ21からの信号の記録は光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して行われるため、試料面上の走査中におけるトリガー信号及びセンサ21からの信号の発生時刻、その時刻に対応する試料面上のポイント、その時刻におけるセンサ21からの信号の状態、或は走査開始からトリガー信号及びセンサ21からの信号発生までの時間を容易に求めることができる。
【0047】
尚、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例において、前述の検出器15を省いて、ラッチ回路23には、電気刺激装置41から出力されるトリガー信号とカウンタ回路24の出力信号のみがラッチされるように構成しても良い。
また、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例では、試料に対して刺激を与える外部装置として電気刺激装置41を適用したが、その外部装置として、例えば試料に対して薬品を投入することにより試料に刺激を与える薬品投入装置を適用するようにしても良い。但し、この場合、薬品投入装置は、試料に対して薬品を投入する装置であって、薬品を投入した際にトリガー信号を出力する。
【0048】
また、上述の図4及び図5を用いて説明した動作例では、データ記録装置14に電気刺激装置41が接続され、電気刺激装置41から出力されたトリガー信号が、データ記録装置14のラッチ回路23に入力される構成を示したが、例えば、電気刺激装置41と検出器15を接続し、電気刺激装置41から出力されたトリガー信号が、n個のセンサ21のうちの一つに入力されるように構成して、トリガー信号がn個のセンサ21からの信号の一つとしてデータ記録装置14のラッチ回路23へ入力されラッチされるようにしても良い。
【0049】
次に、データ記録装置14の他の構成例について説明する。
図6はデータ記録装置14の第2の構成例を示した図である。
尚、同図では、データ記録装置14を14´、検出器15を15´として示している。
【0050】
データ記録装置14´に接続されている検出器15´に備えられたn個のセンサ21は、n本の信号線22を介して、ゲート回路61及びラッチ回路23と接続されている。
ゲート回路61は、信号線22を介して入力されたセンサ21からの信号に変化があると、出力信号を反転する。例えば、ゲート回路61の出力信号が”0”であるときに、入力されたセンサ21からの信号に変化があると、出力信号として”1”を出力する。
【0051】
また、センサ21は、n本の信号線22を介してラッチ回路に接続され、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介してラッチ回路23に接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介してメモリ27及びCPU9に接続されている。
【0052】
また、ラッチ回路23は、ゲート回路61の出力と接続され、ゲート回路61からの出力信号に同期して、センサ21からの信号(nビットのデータ)とカウンタ回路24からの信号(mビットのデータ)である、m+nビットのデータをラッチして、このラッチしたデータをメモリ27に出力する。
【0053】
メモリ27は、ラッチ回路23によってラッチされたm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されたアドレスに記録する。
カウンタ回路24は、サンプリングクロックを入力信号として、サンプリングクロックに同期してカウントを1つ上げる。
【0054】
センサ21からの信号のいずれかが、例えば”1”から”0”或いは”0”から”1”へと変化すると、ゲート回路61の出力信号が変化する。
ゲート回路61の出力信号は、ラッチ回路23、メモリ27、アドレスカウンタ28へそれぞれ入力され、ラッチ回路23は、ゲート回路61の出力信号に同期して、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータをラッチする。
【0055】
アドレスカウンタ28は、ゲート回路61の出力信号が変化する毎に、アドレスを更新し、メモリ27にデータの保存先のアドレスを指定する。
メモリ27は、ゲート回路61の出力信号に同期して、ラッチ回路23からのm+nビットのデータを、アドレスカウンタ28によって指定されるアドレスに記録する。
【0056】
尚、CPU9への割り込み用の信号線29は、センサ21からの信号が変化した際に、そのセンサ21からの信号をCPU9へ割り込ませるために用いられる信号線である。また、この割り込みをCPU9が受け付けるか否かは、事前に設定が可能である。
【0057】
このようなデータ記録装置14´の構成により、センサ21からの信号が変化した瞬間、つまりセンサ21からの信号の変化が発生した瞬間の時刻を表すカウンタ値と、そのときのセンサ21からの信号のみが、メモリ27に記録されるようになるので、図2に示したデータ記録装置14の構成に比べて、メモリ27に記録するデータ量を少なくすることができ、メモリ容量を節約することができる。
【0058】
また、CPU9は、前述と同様に、例えば光ビームの走査終了後等といったCPU9の負荷が下がったときの任意のタイミングでメモリ27に記録されたデータを読み出し、その読み出したデータの視覚化処理を行い、視覚化したデータを表示装置11に表示する。
【0059】
尚、このデータ記録装置14´を用いて、試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作については、例えば、前述の図4及び図5を用いて説明した動作と同様にして行われる。但し、この場合、ラッチ回路23がラッチするタイミングは、センサ21からの信号が変化したときのみである。
【0060】
以上、図6に示した構成のデータ記録装置14´を用いることによっても、センサ21からの信号、及びその信号の発生した時刻を表すカウンタ値が、メモリ27に記録させるようになるので、CPU9がセンサ21からの信号を監視してこれらの信号を記録する必要が無くなる。
【0061】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、或は画像処理等の高負荷の処理を実行していても、センサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間に遅延が生じることは無くなり、センサ21からの信号を正確に記録することができる。
【0062】
また、ラッチ回路23がセンサ21からの信号(nビットのデータ)をラッチするのは、センサ21からの信号が変化したときのみであるので、メモリ27のメモリ容量を節約することができる。
また、センサ21からの信号は、サンプリングクロックに同期して動作するカウンタ回路24からのカウンタ値と共に記録されるので、走査中にセンサ21からの信号が発生したときの試料面上のポイント、その時のセンサ21からの信号の状態、或は走査開始からセンサ21からの信号発生までの時間を容易に求めることができる。
【0063】
図7はデータ記録装置14の第3の構成例を示した図である。
尚、同図においても、データ記録装置14を14´、検出器15を15´として示している。但し、同図に示した構成では、図2に示したデータ記録装置14のメモリ27が省かれ、ラッチ回路23の出力データが、直接フレームメモリ10へ入力されるように構成されている。
【0064】
同図において、データ記録装置14´に接続されている検出器15´に備えられたn個のセンサ21は、n本の信号線22を介して、ラッチ回路23に接続されている。
また、カウンタ回路24は、m本の信号線25を介してラッチ回路23に接続され、ラッチ回路23は、m+n本の信号線26を介してフレームメモリ10及びCPU9に接続されている。
【0065】
アドレスカウンタ28は、ラッチ回路23に接続され、更にフレームメモリ10に接続されている。
また、光電変換部6は、A/D変換器7へ接続され、AD変換器7はフレームメモリ10に接続されている。
【0066】
カウンタ回路24、ラッチ回路23、フレームメモリ10、アドレスカウンタ28は、光電変換部6により変換された電気信号をデジタル信号である画像データに変換する際のサンプリングクロックに同期して動作する。
ラッチ回路23は、センサ21及びカウンタ回路24からのm+nビットのデータをサンプリングクロックに同期してラッチし、ラッチしたデータをフレームメモリ10に記録する。
【0067】
ここで、A/D変換器7の分解能をXビット、フレームメモリ10のデータ長をYビットとすると、Y=(m+n)+X、と表現される。
アドレスカウンタ28は、サンプリングクロックに同期してフレームメモリ10のアドレスをカウントし、フレームメモリ10にデータの保存先を指定する。
【0068】
フレームメモリ10は、サンプリングクロックに同期して、アドレスカウンタ28により指定されたアドレスに、ラッチ回路23からのm+nビットのデータとA/D変換器7からのXビットの画像データを記録する。
このような構成によれば、センサ21からの信号及びその信号の発生時刻を表すカウンタ値を記録するためのメモリとして、光電変換部6を介して取得した画像データを記録するフレームメモリ10が用いられるため、図2、図6に示したメモリ27を設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【0069】
また、図7に示した構成のデータ記録装置14´を用いて、試料像の取得と共に、外部装置からの信号を同時に記録する場合の動作については、例えば、前述の図4及び図5を用いて説明した動作と同様にして行われる。
以上、図7に示した構成によれば、データ記録装置14´を備えること、センサ21からの信号とカウンタ値をサンプリングクロックに同期してラッチすることで正確にセンサ21からの信号を記録することができる。
【0070】
また、センサ21からの信号、及びその信号の発生した時刻を表すカウンタ値をフレームメモリ10に記録させることで、走査型レーザ顕微鏡の制御を行うCPU9は、センサ21からの信号を監視してこれらの信号を記録する必要が無くなる。
【0071】
従って、光ビームの走査等といった走査型レーザ顕微鏡の制御、或は画像処理等の高負荷の処理を実行していても、センサ21からの信号の発生と、その信号の記録との間に遅延が生じることは無くなり、センサ21からの信号を正確に記録することができる。
【0072】
以上、本発明の走査型レーザ顕微鏡及び外部信号の記録方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【0073】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、走査型レーザ顕微鏡において、標本画像の取得や光ビームの走査等の走査型レーザ顕微鏡の制御、等といった処理によりCPUが高負荷状態であっても、センサなどの外部装置からの外部信号をリアルタイムに記録できるので、その外部信号の発生とその外部信号の記録との間の遅延を無くすことができる。また、外部装置からの信号が発生したときの試料上のポイント、或は走査開始から外部装置からの信号が発生するまでの時間を容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
【図2】データ記録装置の構成例を示す図である。
【図3】データ記録装置からのデータ読取処理の一例を示すフローチャートである。
【図4】電気刺激装置を含む走査型レーザ顕微鏡の構成例である。
【図5】サンプリングクロックに同期して取得される、画像データ、トリガー信号、センサからの信号、及びカウンタ値のタイムチャートを示した図である。
【図6】データ記録装置の第2の構成例を示した図である。
【図7】データ記録装置の第3の構成例を示した図である。
【符号の説明】
1 光源
2 共焦点用スキャナ
3 対物レンズ
4 ステージ
5 光検出器
6 光電変換部
7 A/D変換器
8 PC
9 CPU
10 フレームメモリ
11 表示装置
12 制御プログラム
13 記録媒体
14,14´ データ記録装置
15,15´ 検出器
21 n個のセンサ
22 n本の信号線
23 ラッチ回路
24 カウンタ回路
25 m本の信号線
26 m+n本の信号線
27 メモリ
28 アドレスカウンタ
41 電気刺激装置
61 ゲート回路
Claims (13)
- 走査型レーザ顕微鏡であって、
光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、
前記試料からの光を検出する光検出部と、
該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、
前記画像データを表示する表示部と、
外部信号を出力する外部装置と、
該外部装置に接続されていて、前記外部信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、
を備え、
前記データ記録部は、前記CPUとは独立して前記記録動作を行い、
前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、
ことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。 - 前記外部装置は前記試料に対して刺激を与える標本刺激装置であり、該標本刺激装置が出力する前記外部信号は刺激を与えたことを通知するためのトリガー信号を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記標本刺激装置は、電気刺激装置を含む、
ことを特徴とする請求項2記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記標本刺激装置は、薬品投入装置を含む、
ことを特徴とする請求項2記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記外部装置は前記試料の状態を検出する検出器であり、該検出器が出力する外部信号は、前記試料の状態の検出信号を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記外部信号及び該外部信号が発生した時刻を記録する、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記表示部は、前記CPUによって読み出されたデータを表示する、
ことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記CPUによって読み出されたデータを表示する第2の表示部、
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 走査型レーザ顕微鏡であって、
光ビームを試料上で二次元走査するスキャナ部と、
前記試料からの光を検出する光検出部と、
該光検出部からの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記スキャナ部を制御し、また前記A/D変換部から出力されるデジタル信号から前記試料の画像データを生成するCPUと、
前記画像データを表示する表示部と、
前記試料に対して刺激を与え、また該刺激を与えたことを通知するためのトリガー信号を出力する標本刺激装置と、
該標本刺激装置に接続されていて、前記光ビームの走査中において前記トリガー信号が出力されたときにその時刻を記録するデータ記録部と、
を備え、
前記データ記録部に記録されたデータは、前記光ビームの走査終了後に前記CPUによって読み出される、
ことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。 - 前記CPUは、前記データ記録部に記録されたデータを読み込んで視覚化処理を行い、表示部に表示する、
ことを特徴とする請求項9記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記トリガー信号をラッチするラッチ部を有する、
ことを特徴とする請求項10記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 前記データ記録部は、前記A/D変換部におけるサンプリングクロックに同期して前記トリガー信号を記録するメモリ部を有する、
ことを特徴とする請求項10記載の走査型レーザ顕微鏡。 - 少なくとも光ビームを試料上で二次元走査するための制御処理又は試料からの光を光電変換して得られる電気信号から画像データを生成する処理を行うCPUが高負荷状態であるときに、外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻を、前記CPUとは独立して動作するデータ記録部に記録し、
前記CPUが低負荷状態であるときに、前記データ記録部に記録された、前記外部装置から出力された外部信号及び該外部信号が入力されたときの時刻が、前記CPUにより前記データ記録部から読み出される、
ことを特徴とする外部信号の記録方法。
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