サンプリングクロック発生装置およびサンプリングクロック発生システム
【課題】共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して、画像ズレのない鮮明な画像を取得する。
【解決手段】光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号Ｓ５を生成する速度信号生成部２と、生成された速度信号Ｓ５をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部６と、該Ａ／Ｄ変換された速度信号Ｓ６を絶対値化してディジタル絶対値速度信号Ｓ７を生成するディジタル演算部７と、絶対値化された速度信号Ｓ７をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成するＤ／Ａ変換部９と、生成されたアナログ絶対値速度信号値Ｓ９に応じた周波数のサンプリングクロックＳＣを生成する発振手段１０と、生成されたサンプリングクロックＳＣに基づいて、所定数のサンプリングクロックＳＣを含む画像化区間の区間情報ＨＤを生成する区間情報生成部１６とを備えるサンプリングクロック発生装置１を提供する。
【解決手段】光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号Ｓ５を生成する速度信号生成部２と、生成された速度信号Ｓ５をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部６と、該Ａ／Ｄ変換された速度信号Ｓ６を絶対値化してディジタル絶対値速度信号Ｓ７を生成するディジタル演算部７と、絶対値化された速度信号Ｓ７をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成するＤ／Ａ変換部９と、生成されたアナログ絶対値速度信号値Ｓ９に応じた周波数のサンプリングクロックＳＣを生成する発振手段１０と、生成されたサンプリングクロックＳＣに基づいて、所定数のサンプリングクロックＳＣを含む画像化区間の区間情報ＨＤを生成する区間情報生成部１６とを備えるサンプリングクロック発生装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプリングクロック発生装置およびサンプリングクロック発生システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振スキャナを用いた走査型観察装置用のサンプリングクロック発生装置として、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）に共振スキャナの速度信号を表す正弦波電圧を入力して、電圧値に応じた周波数でパルス信号を発生させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このサンプリングクロック発生装置は、正の電圧信号によってパルス信号を発生させるＶＣＯを利用するために、正弦波電圧をアナログ信号処理により絶対値化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４４７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のサンプリングクロック発生装置では、アナログ信号処理により共振スキャナの速度信号の絶対値化を行っているので、信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分とにおいて絶対値化後の速度信号波形に僅かな歪みが発生するという不都合がある。信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分とにおいて速度信号波形に歪みが発生すると、この速度信号波形を元にＶＣＯによって発生されるサンプリングクロックの間隔は画像の共振スキャナによる走査方向に微妙に変化してしまうことになる。
【０００５】
共振スキャナの往路側のみあるいは復路側のみに取得された信号を利用して画像を形成する場合には、サンプリングクロックの間隔が微妙に変化しても問題はないが、往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成する場合には、サンプリングクロックの間隔の微妙な変化が顕在化して画像ズレが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロック発生装置およびサンプリングクロック発生システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号を生成する速度信号生成部と、該速度信号生成部により生成された速度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換された速度信号を絶対値化してディジタル絶対値速度信号を生成するディジタル演算部と、該ディジタル演算部により絶対値化された速度信号をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号を生成するＤ／Ａ変換部と、該Ｄ／Ａ変換部により生成されたアナログ絶対値速度信号値に応じた周波数のサンプリングクロックを生成する発振手段と、該発振手段により生成されたサンプリングクロックに基づいて、所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報を生成する区間情報生成部とを備えるサンプリングクロック発生装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、速度信号生成部により生成された走査手段の速度信号が、Ａ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換された後、ディジタル演算部において絶対値化されてディジタル絶対値速度信号が生成される。ディジタル演算部によれば、アナログ信号処理する場合のように、信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分での絶対値化後の信号波形における非対称な歪みを発生させずに済む。
【０００９】
その結果、非対称な歪みのないディジタル絶対値化速度信号からＤ／Ａ変換部において生成されたアナログ絶対値速度信号にも歪みがなく、アナログ絶対値速度信号値に応じた周波数で生成されるサンプリングクロックの間隔も非対称に変化しない。したがって、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成しても画像ズレのない鮮明な画像を取得することができる。
【００１０】
そして、区間情報生成部により所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報が生成されることにより、共振スキャナによる走査が有効に行われる画像化区間において、精度よく画像情報のサンプリングが行われ、サンプリングされた画像情報に基づいて鮮明な画像を生成することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記ディジタル演算部が、前記ディジタル絶対値速度信号のオフセット量を調節する線形性補正演算を行うこととしてもよい。このようにすることで、付与するオフセット量に応じて、発振手段に入力されるディジタル絶対値速度信号が嵩上げまたは嵩下げされることにより、発振手段により生成されるサンプリングクロックの周波数を調節するようにディジタル絶対値速度信号の波形を調節することができる。これにより、共振スキャナの個体差により生じる非線形性によって、サンプリングクロックの間隔が対称的に変化するのを抑制して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記ディジタル演算部が、Ａ／Ｄ変換によりディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均してディジタル絶対値速度信号を生成してもよい。
このようにすることで、ディジタルサンプリングに由来するノイズの発生を抑制することができ、さらに精度よく、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記走査手段の往路走査期間と復路走査期間において、それぞれサンプリングクロックと画像化区間とを出力する２つの並列接続された上記サンプリングクロック発生装置と、該サンプリングクロック発生装置により出力された往路走査期間におけるサンプリングクロックおよび画像化区間と、前記復路走査期間におけるサンプリングクロックおよび画像化区間とを合成するクロック情報合成部とを備えるサンプリングクロック発生システムを提供する。
【００１４】
本発明によれば、往路走査期間と復路走査期間とにおいて、並列接続された２つのサンプリングクロック発生装置を用いるので、共振スキャナが往路と復路とで異なる速度を有する場合に、それぞれの走査期間で別個のサンプリングクロックを発生させることができる。そして、生成されたサンプリングクロックおよび画像化区間は、クロック情報合成部において合成されることにより、往復の走査期間全体にわたって、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置を適用する走査型観察装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置を示すブロック図である。
【図３】図１のサンプリングクロック発生装置において生成される速度信号と再生位置信号との同期関係を示すグラフである。
【図４】図１のサンプリングクロック発生装置において生成される再生位置信号、サンプリングクロック、画像化区間情報およびアップダウン信号を示すグラフである。
【図５】図１のサンプリングクロック発生装置のリニア補正部におけるオフセット処理を説明するグラフであり、（ａ）補正前のディジタル絶対値速度信号、（ｂ）オフセット処理前後のディジタル絶対値速度信号、（ｃ）フィードバックによるゲインの訂正動作が行われた後のディジタル絶対値速度信号である。
【図６】ゲージを用いたリニア補正部におけるオフセット処理の設定を説明するグラフであり、（ａ）補正前のディジタル絶対値速度信号、（ｂ）補正後のディジタル絶対値速度信号である。
【図７】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生システムを示すブロック図である。
【図８】図７のサンプリングクロック発生システムにより生成されたサンプリングクロックおよび画像化区間情報を示すグラフであり、（ａ）往路側のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報、（ｂ）復路側のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報、（ｃ）往復合成後のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報である。
【図９】図１のサンプリングクロック発生装置において共振スキャナの速度がスキャナの振幅中心に対して、左右で非対称に歪んで変化する場合の補正を説明する（ａ）補正前、（ｂ）補正後のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、図１に示されるように、走査型観察装置１００において使用される。
【００１８】
走査型観察装置１００は、照明光を発生する光源１０１と、光源１０１からの照明光を変調する光変調素子１０２と、照明光をＸＹ２次元方向に走査する走査ユニット１０３と、走査された照明光を集光する瞳投影レンズ１０４、結像レンズ１０５および対物レンズ１０６と、対物レンズ１０６により集光され、結像レンズ１０５、瞳投影レンズ１０４および走査ユニット１０３を介して戻る試料Ａからの戻り光を分岐するダイクロイックミラー１０７と、分岐された戻り光を検出する光検出器１０８とを備えている。符号１０９はミラー、符号１１０はバリアフィルタ、符号１１１は共焦点レンズ、符号１１２は共焦点ピンホール、符号１１３はステージである。
【００１９】
走査ユニット１０３は、照明光をＹ方向に偏向するガルバノミラー１０３ａと、Ｘ方向に偏向する共振スキャナ１０３ｂとを備えている。
図中、符号１１４は、光変調素子１０２、走査ユニット１０３、光検出器１０８およびステージ１１３を制御して画像を生成する制御装置、符号１１５は生成された画像を表示するモニタである。
【００２０】
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、共振スキャナ１０３ａから出力される矩形波Ｓ１から共振スキャナ１０３ａの動作に同期したサンプリングクロックＳＣを発生し制御装置１１４に出力するようになっている。制御装置１１４は、光検出器１０８により検出された試料Ａからの戻り光の強度を、サンプリングクロック発生装置１から送られてきたサンプリングクロックＳＣに応じたタイミングでサンプリングして並べることにより、試料Ａの２次元的な画像を生成するようになっている。
【００２１】
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、約８ｋＨｚで共振振動させられる共振スキャナ１０３ａから出力された、その共振振動に同期した矩形波Ｓ１が入力されて、サンプリングクロックＳＣおよび画像化区間信号（以下、ＨＤという。）を出力する装置である。
【００２２】
このサンプリングクロック発生装置１は、図２に示されるように、矩形波Ｓ１が入力されるとその矩形波Ｓ１に同期した正弦波信号からなる入力位置信号Ｓ２を出力する入力信号生成部２と、該入力信号生成部２から出力された入力位置信号Ｓ２にかけるゲインを調節する可変ゲイン調節部３と、ゲイン調節された入力位置信号Ｓ３からジッターノイズを除去するように、共振スキャナ１０３ａの共振周波数に中心波長を有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４と、バンドパスフィルタ４を通過した入力位置信号Ｓ４を速度信号Ｓ５に変換する位置帰還部５とを備えている。位置帰還部５は、入力された入力位置信号Ｓ４から、後述するＶＣＯ１０から出力されたサンプリングクロックＳＣに基づく位置再生信号Ｓ１１を減算することにより、速度信号Ｓ５を算出するようになっている。
【００２３】
また、サンプリングクロック発生装置１は、生成された正弦波信号からなるアナログの速度信号Ｓ５を８０ＭＨｚのサンプリングレートでディジタルサンプリングしてディジタル速度信号Ｓ６に変換するＡ／Ｄ変換器６と、該Ａ／Ｄ変換器６により変換されたディジタル速度信号Ｓ６の内、負の振幅部分を正の振幅として折り返してディジタル絶対値速度信号Ｓ７を生成する絶対値処理部７と、ディジタル絶対値速度信号Ｓ７に予め設定された量だけオフセット処理を行うリニア補正部８と、オフセット処理されたディジタル絶対値速度信号Ｓ８をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成するＤ／Ａ変換部９と、アナログ絶対値速度信号Ｓ９の電圧値に応じた周波数のサンプリングクロックＳＣを発生するＶＣＯ１０とを備えている。
これにより、ＶＣＯ１０からは共振スキャナ１０３ａの速度変化に応じて間隔の変化する不等間隔のサンプリングクロックＳＣが生成されるようになっている。
【００２４】
また、サンプリングクロック発生装置１は、ＶＣＯ１０により発生されたサンプリングクロックＳＣをカウントするアップダウンカウンタ１１を備えている。アップダウンカウンタ１１は、ＶＣＯ１０から出力されたサンプリングクロックＳＣを、例えば、カウント値が０〜５８２までアップカウントし、５８２の後は０までダウンカウントすることを繰り返すことにより、図３に示されるような共振スキャナ１０３ａの位置に相当する再生位置信号Ｓ１０を生成するようになっている。
【００２５】
アップダウンカウンタ１１により生成された再生位置信号Ｓ１０はＤ／Ａ変換器１２に入力されることによりアナログの位置再生信号Ｓ１１に変換されて位置帰還部５に入力されるようになっている。
また、アップダウンカウンタ１１は、アップカウントのときにはＨＩＧＨ、ダウンカウントのときにはＬＯＷとなる矩形波からなるアップダウン信号Ｓ１２およびカウント値Ｓ１３も出力するようになっている。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器６により変換されたディジタル速度信号Ｓ６はコンパレータ１３にも出力されるようになっている。コンパレータ１３は、入力されたディジタル速度信号Ｓ６の符号を判定し、符号が負の場合にはＨＩＧＨ、正の場合にはＬＯＷとなる矩形波からなるコンパレータ信号Ｓ１４を出力するようになっている。
【００２７】
また、サンプリングクロック発生装置１は、コンパレータ１３から出力されたコンパレータ信号Ｓ１４とアップダウンカウンタ１１から出力されたアップダウン信号Ｓ１２との位相ズレを検出する位相検出部（以下、ＰＤという。）１４と、ＰＤ１４から出力された位相ズレの検出信号Ｓ１５を鈍らせて可変ゲイン調節部３に入力するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという。）１５とを備えている。
【００２８】
コンパレータ信号Ｓ１４は、図３に示されるように、共振スキャナ１０３ａの位置信号から生成したディジタル速度信号Ｓ６の位相を表し、アップダウン信号Ｓ１２は、ＶＣＯ１０により生成されたサンプリングクロックＳＣから再生される再生位置信号Ｓ１０の位相を表している。したがって、これらの位相が一致していない場合には、可変ゲイン調節部３のゲインを調節し、一致している場合には、ゲインを固定することにより、共振スキャナ１０３ａの１周期中に存在するサンプリングクロックＳＣの数を固定することができるようになっている。上記の例では、アップダウンカウンタ１１による往復のカウント値Ｓ１３によって、５８２＋５８２＝１１６４個のサンプリングクロックＳＣが、正確に共振スキャナ１０３ａの１周期中に入るゲインに固定されるようになっている。
【００２９】
また、サンプリングクロック発生装置１は、アップダウンカウンタ１１から出力されるカウント値Ｓ１３に基づいて、画像化区間の情報を表す画像化区間信号ＨＤを生成するＨＤ生成部１６を備えている。
ＨＤ生成部１６は、上記の例では、図４に示されるように、アップダウンカウンタ１１のカウント値が、往路中の０〜３４までの３５クロックを無効区間、３５〜５４７までの５１２クロックを有効区間、５４８〜５８２までの３５クロックを無効区間とするようになっている。また、ＨＤ生成部は、アップダウンカウンタのカウント値が、復路中の５８２〜５４８までの３５クロックを無効区間、５４７〜３５までの５１２クロックを有効区間、３４〜０までの３５クロックを無効区間とするようになっている。
【００３０】
これにより、本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、共振スキャナ１０３ａの動作に同期した不等間隔の１１６４個のサンプリングクロックＳＣと、当該サンプリングクロックＳＣの内の画像化区間を示す矩形波の画像化区間信号ＨＤとを出力するようになっている。
走査型観察装置１００の光検出器１０８により検出される試料Ａからの戻り光をサンプリングクロック発生装置１により発生された画像化区間内のサンプリングクロックＳＣに従ってサンプリングすることにより、共振スキャナ１０３ａの往復動作の両方において画像情報を取得することができるようになっている。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１によれば、ＶＣＯ１０に入力するアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成する際に、アナログ信号処理によることなくディジタル信号処理によって絶対値化するので、アナログ信号処理において発生していた信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分における絶対値化後の速度信号波形の僅かな歪みの発生をも防止することができる。
【００３２】
その結果、ＶＣＯ１０によってアナログ絶対値速度信号Ｓ９に応じた周波数で生成されるサンプリングクロックＳＣの間隔が非対称に変化するのを防止することができる。これにより、共振スキャナ１０３ａの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成しても画像ズレのない鮮明な画像を取得することができるという利点がある。
【００３３】
また、ディジタル信号処理によって絶対値化されたディジタル絶対値速度信号Ｓ７に対してリニア補正部８において、オフセットをディジタル信号処理により簡易に付与することができるという利点もある。例えば、オフセット量を増加させると、その瞬間のディジタル絶対値速度信号Ｓ７の振幅もオフセット量分だけ増加するので、ＶＣＯ１０から出力される共振スキャナ１０３ａの１周期中のサンプリングクロックＳＣの数も１１６４個以上となる。
【００３４】
しかし、上述したように、共振スキャナ１０３ａの１周期中のサンプリングクロックＳＣの数は正確に１１６４個となるように可変ゲイン調節部３にフィードバックする制御がなされているので、位置帰還部５に入力される入力位置信号Ｓ４の振幅は直ちに減少するようにゲインの調節が行われる。
これにより、図５に示されるように、（ａ）に示されるディジタル絶対値速度信号Ｓ７は、（ｂ）に示されるようなオフセット処理を施されることにより、（ｃ）に破線で示されるように、厳密な正弦波形状から変形して各部の曲率が微妙に変化した信号となる。その結果、このようなリニア補正処理されたディジタル絶対値速度信号Ｓ８をＤ／Ａ変換して得られたアナログ絶対値速度信号Ｓ９がＶＣＯ１０に入力されると、発生するサンプリングクロックＳＣ間の間隔が微妙に変化する。
【００３５】
すなわち、例えば、図６に示されるように、正確に刻まれた目盛を有するゲージの画像Ｇ１を予め取得して、その画像Ｇ１上における目盛の間隔を測定する。これにより、図６（ａ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａの個体差や各部光学系の特性による画像Ｇ１の歪みを、走査方向に対するゲージの目盛の変化として検出する。そして、その歪みを補正するオフセット量を求めてリニア補正部８に設定しておくことにより、図６（ｂ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａや光学系の特性に基づくサンプリングクロックＳＣの間隔のズレを微調整することができる。オフセット量の設定は、手動で行ってもよいし自動的に行うように構成してもよい。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ＨＤ生成部１６において、往路中において０〜３４までの３５クロックを無効区間、３５〜５４７までの５１２クロックを有効区間、５４８〜５８２までの３５クロックを無効区間としたが、この関係を変化させることで共振スキャナ１０３ａの１周期中における画像化区間を変化させてもよい。
【００３７】
例えば、アップダウンカウンタ１１におけるカウント数を往復で５９２＋５９２＝１１８４個とし、０〜３９までの４０クロックを無効区間、４０〜５５２までの５１２クロックを有効区間、５５３〜５９２までの４０クロックを無効区間とすることにより、全体の８６．５％を画像化区間とすることができる。これにより、共振スキャナ１０３ａの１周期中における画像化区間の長さ、画像化区間内に存在するサンプリングクロックＳＣの数およびそれらサンプリングクロックＳＣの間隔を自由に設定することができる。
【００３８】
また、入力信号生成部２においては、共振スキャナ１０３ａから出力された矩形波Ｓ１からなる同期信号に一致する位相を有する正弦波からなる入力位置信号Ｓ２を生成することとしたが、同期信号が入力されてから最終的なサンプリングクロックＳＣが生成されるまでには、無視できない遅延時間が発生する。また、共振スキャナ１０３ａの現実の位置と同期信号との間にも遅延時間が存在する。さらに、サンプリングクロックＳＣに基づいて光検出器１０８により検出された戻り光の強度をサンプリングする制御装置１１４においても遅延時間が発生する。したがって、入力信号生成部２においては、これらの様々な遅延時間を考慮して、入力信号生成部２から出力される入力位置信号Ｓ２の位相を調節することにしてもよい。これにより、最終的に得られる画像への遅延時間の影響を抑えることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、単一のサンプリングクロック発生装置１によって、共振スキャナ１０３ａの往路および復路のサンプリングクロックＳＣと画像化区間情報ＨＤとを生成することとした。これに代えて、図７に示されるように、２つのサンプリングクロック発生装置１Ａ，１Ｂを並列に接続したサンプリングクロック発生システム２０を採用してもよい。
【００４０】
このサンプリングクロック発生システム２０には、各サンプリングクロック発生装置１Ａ，１Ｂで発生した往路側および復路側のサンプリングクロックＳＣＡ，ＳＣＢと、往路側および復路側の画像化区間の情報ＨＤＡ，ＨＤＢとを合成する合成部２１が設けられている。これにより、図８（ａ），（ｂ）に示されるように往路および復路のサンプリングクロックＳＣＡ，ＳＣＢと画像化区間情報ＨＤＡ，ＨＤＢとを別々に発生させ、後段の合成部２１において、図８（ｃ）に示されるように、合成された往復のサンプリングクロックＳＣおよび画像化区間情報ＨＤを出力することができる。
【００４１】
このようなサンプリングクロック発生システム２０によれば、共振スキャナ１０３ａの走査時間や速度変化が往路と復路とで異なっていても、往路側と復路側で異なるゲイン調整およびオフセット量調整を行って、往路に取得した戻り光の光強度と復路に取得した戻り光の光強度とを用いて画像ズレのない良好な画像を取得することができるという利点がある。
【００４２】
また、本実施形態においては、速度信号Ｓ５をディジタルサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、絶対値化処理を行っているが、ディジタルサンプリングに際して信号にノイズが乗ってしまうことがあるため、ディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均して各ディジタル速度信号Ｓ６を生成することにしてもよい。例えば、時刻Ｔにおけるディジタル速度信号Ｓ６（Ｔ）は、時刻Ｔよりも以前の２以上のディジタル信号Ｓ６（Ｔ−１），Ｓ６（Ｔ−２）を加算平均して求めることにすればよい。
【００４３】
これにより、生成されるディジタル速度信号Ｓ６およびディジタル絶対値速度信号Ｓ７におけるノイズを大幅に低減することができる。
なお、この場合にも、遅延時間が発生するので、入力位置信号Ｓ２の位相の調整にこの演算における遅延時間に対する調整をも加えることより、最終的に得られる画像への遅延時間の影響を抑えることにすればよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、ディジタル信号に変換した状態で、絶対値化およびリニア補正を行っているが、ディジタル信号処理によれば、絶対値化およびリニア補正に限らず、比較的簡易に種々の信号調整を行うことができる。例えば、リニア補正では調整しきれない波形の歪み、例えば、図９（ａ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａの速度が正弦波形状から非対称に歪んで変化する場合に、図９（ｂ）に示されるように、立ち上がり側と立ち下がり側において異なる波形調整を行うようにディジタル信号処理することにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ 試料
ＨＤ 区間情報（画像化区間情報）
Ｓ５ 速度信号
Ｓ７ ディジタル絶対値速度信号
Ｓ９ アナログ絶対値速度信号
ＳＣ サンプリングクロック
１，１Ａ，１Ｂ サンプリングクロック発生装置
２ 入力信号生成部（速度信号生成部）
６ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換部）
７ 絶対値処理部（ディジタル演算部）
８ リニア補正部（ディジタル演算部）
９ Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換部）
１０ ＶＣＯ（発振手段）
１６ ＨＤ生成部（区間情報生成部）
２０ サンプリングクロック発生システム
２１ 合成部（クロック情報合成部）
１０１ 光源
１０３ａ 共振スキャナ（走査手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプリングクロック発生装置およびサンプリングクロック発生システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振スキャナを用いた走査型観察装置用のサンプリングクロック発生装置として、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）に共振スキャナの速度信号を表す正弦波電圧を入力して、電圧値に応じた周波数でパルス信号を発生させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このサンプリングクロック発生装置は、正の電圧信号によってパルス信号を発生させるＶＣＯを利用するために、正弦波電圧をアナログ信号処理により絶対値化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４４７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のサンプリングクロック発生装置では、アナログ信号処理により共振スキャナの速度信号の絶対値化を行っているので、信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分とにおいて絶対値化後の速度信号波形に僅かな歪みが発生するという不都合がある。信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分とにおいて速度信号波形に歪みが発生すると、この速度信号波形を元にＶＣＯによって発生されるサンプリングクロックの間隔は画像の共振スキャナによる走査方向に微妙に変化してしまうことになる。
【０００５】
共振スキャナの往路側のみあるいは復路側のみに取得された信号を利用して画像を形成する場合には、サンプリングクロックの間隔が微妙に変化しても問題はないが、往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成する場合には、サンプリングクロックの間隔の微妙な変化が顕在化して画像ズレが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロック発生装置およびサンプリングクロック発生システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号を生成する速度信号生成部と、該速度信号生成部により生成された速度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換された速度信号を絶対値化してディジタル絶対値速度信号を生成するディジタル演算部と、該ディジタル演算部により絶対値化された速度信号をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号を生成するＤ／Ａ変換部と、該Ｄ／Ａ変換部により生成されたアナログ絶対値速度信号値に応じた周波数のサンプリングクロックを生成する発振手段と、該発振手段により生成されたサンプリングクロックに基づいて、所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報を生成する区間情報生成部とを備えるサンプリングクロック発生装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、速度信号生成部により生成された走査手段の速度信号が、Ａ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換された後、ディジタル演算部において絶対値化されてディジタル絶対値速度信号が生成される。ディジタル演算部によれば、アナログ信号処理する場合のように、信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分での絶対値化後の信号波形における非対称な歪みを発生させずに済む。
【０００９】
その結果、非対称な歪みのないディジタル絶対値化速度信号からＤ／Ａ変換部において生成されたアナログ絶対値速度信号にも歪みがなく、アナログ絶対値速度信号値に応じた周波数で生成されるサンプリングクロックの間隔も非対称に変化しない。したがって、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成しても画像ズレのない鮮明な画像を取得することができる。
【００１０】
そして、区間情報生成部により所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報が生成されることにより、共振スキャナによる走査が有効に行われる画像化区間において、精度よく画像情報のサンプリングが行われ、サンプリングされた画像情報に基づいて鮮明な画像を生成することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記ディジタル演算部が、前記ディジタル絶対値速度信号のオフセット量を調節する線形性補正演算を行うこととしてもよい。このようにすることで、付与するオフセット量に応じて、発振手段に入力されるディジタル絶対値速度信号が嵩上げまたは嵩下げされることにより、発振手段により生成されるサンプリングクロックの周波数を調節するようにディジタル絶対値速度信号の波形を調節することができる。これにより、共振スキャナの個体差により生じる非線形性によって、サンプリングクロックの間隔が対称的に変化するのを抑制して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記ディジタル演算部が、Ａ／Ｄ変換によりディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均してディジタル絶対値速度信号を生成してもよい。
このようにすることで、ディジタルサンプリングに由来するノイズの発生を抑制することができ、さらに精度よく、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記走査手段の往路走査期間と復路走査期間において、それぞれサンプリングクロックと画像化区間とを出力する２つの並列接続された上記サンプリングクロック発生装置と、該サンプリングクロック発生装置により出力された往路走査期間におけるサンプリングクロックおよび画像化区間と、前記復路走査期間におけるサンプリングクロックおよび画像化区間とを合成するクロック情報合成部とを備えるサンプリングクロック発生システムを提供する。
【００１４】
本発明によれば、往路走査期間と復路走査期間とにおいて、並列接続された２つのサンプリングクロック発生装置を用いるので、共振スキャナが往路と復路とで異なる速度を有する場合に、それぞれの走査期間で別個のサンプリングクロックを発生させることができる。そして、生成されたサンプリングクロックおよび画像化区間は、クロック情報合成部において合成されることにより、往復の走査期間全体にわたって、画像ズレのない鮮明な画像を取得することを可能とするサンプリングクロックを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、共振スキャナの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して、画像ズレのない鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置を適用する走査型観察装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置を示すブロック図である。
【図３】図１のサンプリングクロック発生装置において生成される速度信号と再生位置信号との同期関係を示すグラフである。
【図４】図１のサンプリングクロック発生装置において生成される再生位置信号、サンプリングクロック、画像化区間情報およびアップダウン信号を示すグラフである。
【図５】図１のサンプリングクロック発生装置のリニア補正部におけるオフセット処理を説明するグラフであり、（ａ）補正前のディジタル絶対値速度信号、（ｂ）オフセット処理前後のディジタル絶対値速度信号、（ｃ）フィードバックによるゲインの訂正動作が行われた後のディジタル絶対値速度信号である。
【図６】ゲージを用いたリニア補正部におけるオフセット処理の設定を説明するグラフであり、（ａ）補正前のディジタル絶対値速度信号、（ｂ）補正後のディジタル絶対値速度信号である。
【図７】本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生システムを示すブロック図である。
【図８】図７のサンプリングクロック発生システムにより生成されたサンプリングクロックおよび画像化区間情報を示すグラフであり、（ａ）往路側のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報、（ｂ）復路側のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報、（ｃ）往復合成後のディジタル絶対値速度信号、サンプリングクロックおよび画像化区間情報である。
【図９】図１のサンプリングクロック発生装置において共振スキャナの速度がスキャナの振幅中心に対して、左右で非対称に歪んで変化する場合の補正を説明する（ａ）補正前、（ｂ）補正後のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、図１に示されるように、走査型観察装置１００において使用される。
【００１８】
走査型観察装置１００は、照明光を発生する光源１０１と、光源１０１からの照明光を変調する光変調素子１０２と、照明光をＸＹ２次元方向に走査する走査ユニット１０３と、走査された照明光を集光する瞳投影レンズ１０４、結像レンズ１０５および対物レンズ１０６と、対物レンズ１０６により集光され、結像レンズ１０５、瞳投影レンズ１０４および走査ユニット１０３を介して戻る試料Ａからの戻り光を分岐するダイクロイックミラー１０７と、分岐された戻り光を検出する光検出器１０８とを備えている。符号１０９はミラー、符号１１０はバリアフィルタ、符号１１１は共焦点レンズ、符号１１２は共焦点ピンホール、符号１１３はステージである。
【００１９】
走査ユニット１０３は、照明光をＹ方向に偏向するガルバノミラー１０３ａと、Ｘ方向に偏向する共振スキャナ１０３ｂとを備えている。
図中、符号１１４は、光変調素子１０２、走査ユニット１０３、光検出器１０８およびステージ１１３を制御して画像を生成する制御装置、符号１１５は生成された画像を表示するモニタである。
【００２０】
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、共振スキャナ１０３ａから出力される矩形波Ｓ１から共振スキャナ１０３ａの動作に同期したサンプリングクロックＳＣを発生し制御装置１１４に出力するようになっている。制御装置１１４は、光検出器１０８により検出された試料Ａからの戻り光の強度を、サンプリングクロック発生装置１から送られてきたサンプリングクロックＳＣに応じたタイミングでサンプリングして並べることにより、試料Ａの２次元的な画像を生成するようになっている。
【００２１】
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、約８ｋＨｚで共振振動させられる共振スキャナ１０３ａから出力された、その共振振動に同期した矩形波Ｓ１が入力されて、サンプリングクロックＳＣおよび画像化区間信号（以下、ＨＤという。）を出力する装置である。
【００２２】
このサンプリングクロック発生装置１は、図２に示されるように、矩形波Ｓ１が入力されるとその矩形波Ｓ１に同期した正弦波信号からなる入力位置信号Ｓ２を出力する入力信号生成部２と、該入力信号生成部２から出力された入力位置信号Ｓ２にかけるゲインを調節する可変ゲイン調節部３と、ゲイン調節された入力位置信号Ｓ３からジッターノイズを除去するように、共振スキャナ１０３ａの共振周波数に中心波長を有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４と、バンドパスフィルタ４を通過した入力位置信号Ｓ４を速度信号Ｓ５に変換する位置帰還部５とを備えている。位置帰還部５は、入力された入力位置信号Ｓ４から、後述するＶＣＯ１０から出力されたサンプリングクロックＳＣに基づく位置再生信号Ｓ１１を減算することにより、速度信号Ｓ５を算出するようになっている。
【００２３】
また、サンプリングクロック発生装置１は、生成された正弦波信号からなるアナログの速度信号Ｓ５を８０ＭＨｚのサンプリングレートでディジタルサンプリングしてディジタル速度信号Ｓ６に変換するＡ／Ｄ変換器６と、該Ａ／Ｄ変換器６により変換されたディジタル速度信号Ｓ６の内、負の振幅部分を正の振幅として折り返してディジタル絶対値速度信号Ｓ７を生成する絶対値処理部７と、ディジタル絶対値速度信号Ｓ７に予め設定された量だけオフセット処理を行うリニア補正部８と、オフセット処理されたディジタル絶対値速度信号Ｓ８をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成するＤ／Ａ変換部９と、アナログ絶対値速度信号Ｓ９の電圧値に応じた周波数のサンプリングクロックＳＣを発生するＶＣＯ１０とを備えている。
これにより、ＶＣＯ１０からは共振スキャナ１０３ａの速度変化に応じて間隔の変化する不等間隔のサンプリングクロックＳＣが生成されるようになっている。
【００２４】
また、サンプリングクロック発生装置１は、ＶＣＯ１０により発生されたサンプリングクロックＳＣをカウントするアップダウンカウンタ１１を備えている。アップダウンカウンタ１１は、ＶＣＯ１０から出力されたサンプリングクロックＳＣを、例えば、カウント値が０〜５８２までアップカウントし、５８２の後は０までダウンカウントすることを繰り返すことにより、図３に示されるような共振スキャナ１０３ａの位置に相当する再生位置信号Ｓ１０を生成するようになっている。
【００２５】
アップダウンカウンタ１１により生成された再生位置信号Ｓ１０はＤ／Ａ変換器１２に入力されることによりアナログの位置再生信号Ｓ１１に変換されて位置帰還部５に入力されるようになっている。
また、アップダウンカウンタ１１は、アップカウントのときにはＨＩＧＨ、ダウンカウントのときにはＬＯＷとなる矩形波からなるアップダウン信号Ｓ１２およびカウント値Ｓ１３も出力するようになっている。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器６により変換されたディジタル速度信号Ｓ６はコンパレータ１３にも出力されるようになっている。コンパレータ１３は、入力されたディジタル速度信号Ｓ６の符号を判定し、符号が負の場合にはＨＩＧＨ、正の場合にはＬＯＷとなる矩形波からなるコンパレータ信号Ｓ１４を出力するようになっている。
【００２７】
また、サンプリングクロック発生装置１は、コンパレータ１３から出力されたコンパレータ信号Ｓ１４とアップダウンカウンタ１１から出力されたアップダウン信号Ｓ１２との位相ズレを検出する位相検出部（以下、ＰＤという。）１４と、ＰＤ１４から出力された位相ズレの検出信号Ｓ１５を鈍らせて可変ゲイン調節部３に入力するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという。）１５とを備えている。
【００２８】
コンパレータ信号Ｓ１４は、図３に示されるように、共振スキャナ１０３ａの位置信号から生成したディジタル速度信号Ｓ６の位相を表し、アップダウン信号Ｓ１２は、ＶＣＯ１０により生成されたサンプリングクロックＳＣから再生される再生位置信号Ｓ１０の位相を表している。したがって、これらの位相が一致していない場合には、可変ゲイン調節部３のゲインを調節し、一致している場合には、ゲインを固定することにより、共振スキャナ１０３ａの１周期中に存在するサンプリングクロックＳＣの数を固定することができるようになっている。上記の例では、アップダウンカウンタ１１による往復のカウント値Ｓ１３によって、５８２＋５８２＝１１６４個のサンプリングクロックＳＣが、正確に共振スキャナ１０３ａの１周期中に入るゲインに固定されるようになっている。
【００２９】
また、サンプリングクロック発生装置１は、アップダウンカウンタ１１から出力されるカウント値Ｓ１３に基づいて、画像化区間の情報を表す画像化区間信号ＨＤを生成するＨＤ生成部１６を備えている。
ＨＤ生成部１６は、上記の例では、図４に示されるように、アップダウンカウンタ１１のカウント値が、往路中の０〜３４までの３５クロックを無効区間、３５〜５４７までの５１２クロックを有効区間、５４８〜５８２までの３５クロックを無効区間とするようになっている。また、ＨＤ生成部は、アップダウンカウンタのカウント値が、復路中の５８２〜５４８までの３５クロックを無効区間、５４７〜３５までの５１２クロックを有効区間、３４〜０までの３５クロックを無効区間とするようになっている。
【００３０】
これにより、本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１は、共振スキャナ１０３ａの動作に同期した不等間隔の１１６４個のサンプリングクロックＳＣと、当該サンプリングクロックＳＣの内の画像化区間を示す矩形波の画像化区間信号ＨＤとを出力するようになっている。
走査型観察装置１００の光検出器１０８により検出される試料Ａからの戻り光をサンプリングクロック発生装置１により発生された画像化区間内のサンプリングクロックＳＣに従ってサンプリングすることにより、共振スキャナ１０３ａの往復動作の両方において画像情報を取得することができるようになっている。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るサンプリングクロック発生装置１によれば、ＶＣＯ１０に入力するアナログ絶対値速度信号Ｓ９を生成する際に、アナログ信号処理によることなくディジタル信号処理によって絶対値化するので、アナログ信号処理において発生していた信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分における絶対値化後の速度信号波形の僅かな歪みの発生をも防止することができる。
【００３２】
その結果、ＶＣＯ１０によってアナログ絶対値速度信号Ｓ９に応じた周波数で生成されるサンプリングクロックＳＣの間隔が非対称に変化するのを防止することができる。これにより、共振スキャナ１０３ａの往路側および復路側に取得された信号を両方とも利用して画像を形成しても画像ズレのない鮮明な画像を取得することができるという利点がある。
【００３３】
また、ディジタル信号処理によって絶対値化されたディジタル絶対値速度信号Ｓ７に対してリニア補正部８において、オフセットをディジタル信号処理により簡易に付与することができるという利点もある。例えば、オフセット量を増加させると、その瞬間のディジタル絶対値速度信号Ｓ７の振幅もオフセット量分だけ増加するので、ＶＣＯ１０から出力される共振スキャナ１０３ａの１周期中のサンプリングクロックＳＣの数も１１６４個以上となる。
【００３４】
しかし、上述したように、共振スキャナ１０３ａの１周期中のサンプリングクロックＳＣの数は正確に１１６４個となるように可変ゲイン調節部３にフィードバックする制御がなされているので、位置帰還部５に入力される入力位置信号Ｓ４の振幅は直ちに減少するようにゲインの調節が行われる。
これにより、図５に示されるように、（ａ）に示されるディジタル絶対値速度信号Ｓ７は、（ｂ）に示されるようなオフセット処理を施されることにより、（ｃ）に破線で示されるように、厳密な正弦波形状から変形して各部の曲率が微妙に変化した信号となる。その結果、このようなリニア補正処理されたディジタル絶対値速度信号Ｓ８をＤ／Ａ変換して得られたアナログ絶対値速度信号Ｓ９がＶＣＯ１０に入力されると、発生するサンプリングクロックＳＣ間の間隔が微妙に変化する。
【００３５】
すなわち、例えば、図６に示されるように、正確に刻まれた目盛を有するゲージの画像Ｇ１を予め取得して、その画像Ｇ１上における目盛の間隔を測定する。これにより、図６（ａ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａの個体差や各部光学系の特性による画像Ｇ１の歪みを、走査方向に対するゲージの目盛の変化として検出する。そして、その歪みを補正するオフセット量を求めてリニア補正部８に設定しておくことにより、図６（ｂ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａや光学系の特性に基づくサンプリングクロックＳＣの間隔のズレを微調整することができる。オフセット量の設定は、手動で行ってもよいし自動的に行うように構成してもよい。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ＨＤ生成部１６において、往路中において０〜３４までの３５クロックを無効区間、３５〜５４７までの５１２クロックを有効区間、５４８〜５８２までの３５クロックを無効区間としたが、この関係を変化させることで共振スキャナ１０３ａの１周期中における画像化区間を変化させてもよい。
【００３７】
例えば、アップダウンカウンタ１１におけるカウント数を往復で５９２＋５９２＝１１８４個とし、０〜３９までの４０クロックを無効区間、４０〜５５２までの５１２クロックを有効区間、５５３〜５９２までの４０クロックを無効区間とすることにより、全体の８６．５％を画像化区間とすることができる。これにより、共振スキャナ１０３ａの１周期中における画像化区間の長さ、画像化区間内に存在するサンプリングクロックＳＣの数およびそれらサンプリングクロックＳＣの間隔を自由に設定することができる。
【００３８】
また、入力信号生成部２においては、共振スキャナ１０３ａから出力された矩形波Ｓ１からなる同期信号に一致する位相を有する正弦波からなる入力位置信号Ｓ２を生成することとしたが、同期信号が入力されてから最終的なサンプリングクロックＳＣが生成されるまでには、無視できない遅延時間が発生する。また、共振スキャナ１０３ａの現実の位置と同期信号との間にも遅延時間が存在する。さらに、サンプリングクロックＳＣに基づいて光検出器１０８により検出された戻り光の強度をサンプリングする制御装置１１４においても遅延時間が発生する。したがって、入力信号生成部２においては、これらの様々な遅延時間を考慮して、入力信号生成部２から出力される入力位置信号Ｓ２の位相を調節することにしてもよい。これにより、最終的に得られる画像への遅延時間の影響を抑えることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、単一のサンプリングクロック発生装置１によって、共振スキャナ１０３ａの往路および復路のサンプリングクロックＳＣと画像化区間情報ＨＤとを生成することとした。これに代えて、図７に示されるように、２つのサンプリングクロック発生装置１Ａ，１Ｂを並列に接続したサンプリングクロック発生システム２０を採用してもよい。
【００４０】
このサンプリングクロック発生システム２０には、各サンプリングクロック発生装置１Ａ，１Ｂで発生した往路側および復路側のサンプリングクロックＳＣＡ，ＳＣＢと、往路側および復路側の画像化区間の情報ＨＤＡ，ＨＤＢとを合成する合成部２１が設けられている。これにより、図８（ａ），（ｂ）に示されるように往路および復路のサンプリングクロックＳＣＡ，ＳＣＢと画像化区間情報ＨＤＡ，ＨＤＢとを別々に発生させ、後段の合成部２１において、図８（ｃ）に示されるように、合成された往復のサンプリングクロックＳＣおよび画像化区間情報ＨＤを出力することができる。
【００４１】
このようなサンプリングクロック発生システム２０によれば、共振スキャナ１０３ａの走査時間や速度変化が往路と復路とで異なっていても、往路側と復路側で異なるゲイン調整およびオフセット量調整を行って、往路に取得した戻り光の光強度と復路に取得した戻り光の光強度とを用いて画像ズレのない良好な画像を取得することができるという利点がある。
【００４２】
また、本実施形態においては、速度信号Ｓ５をディジタルサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、絶対値化処理を行っているが、ディジタルサンプリングに際して信号にノイズが乗ってしまうことがあるため、ディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均して各ディジタル速度信号Ｓ６を生成することにしてもよい。例えば、時刻Ｔにおけるディジタル速度信号Ｓ６（Ｔ）は、時刻Ｔよりも以前の２以上のディジタル信号Ｓ６（Ｔ−１），Ｓ６（Ｔ−２）を加算平均して求めることにすればよい。
【００４３】
これにより、生成されるディジタル速度信号Ｓ６およびディジタル絶対値速度信号Ｓ７におけるノイズを大幅に低減することができる。
なお、この場合にも、遅延時間が発生するので、入力位置信号Ｓ２の位相の調整にこの演算における遅延時間に対する調整をも加えることより、最終的に得られる画像への遅延時間の影響を抑えることにすればよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、ディジタル信号に変換した状態で、絶対値化およびリニア補正を行っているが、ディジタル信号処理によれば、絶対値化およびリニア補正に限らず、比較的簡易に種々の信号調整を行うことができる。例えば、リニア補正では調整しきれない波形の歪み、例えば、図９（ａ）に示されるように、共振スキャナ１０３ａの速度が正弦波形状から非対称に歪んで変化する場合に、図９（ｂ）に示されるように、立ち上がり側と立ち下がり側において異なる波形調整を行うようにディジタル信号処理することにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ 試料
ＨＤ 区間情報（画像化区間情報）
Ｓ５ 速度信号
Ｓ７ ディジタル絶対値速度信号
Ｓ９ アナログ絶対値速度信号
ＳＣ サンプリングクロック
１，１Ａ，１Ｂ サンプリングクロック発生装置
２ 入力信号生成部（速度信号生成部）
６ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換部）
７ 絶対値処理部（ディジタル演算部）
８ リニア補正部（ディジタル演算部）
９ Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換部）
１０ ＶＣＯ（発振手段）
１６ ＨＤ生成部（区間情報生成部）
２０ サンプリングクロック発生システム
２１ 合成部（クロック情報合成部）
１０１ 光源
１０３ａ 共振スキャナ（走査手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号を生成する速度信号生成部と、
該速度信号生成部により生成された速度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換された速度信号を絶対値化してディジタル絶対値速度信号を生成するディジタル演算部と、
該ディジタル演算部により絶対値化された速度信号をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号を生成するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部により生成されたアナログ絶対値速度信号値に応じた周波数のサンプリングクロックを生成する発振手段と、
該発振手段により生成されたサンプリングクロックに基づいて、所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報を生成する区間情報生成部とを備えるサンプリングクロック発生装置。
【請求項２】
前記ディジタル演算部が、前記ディジタル絶対値速度信号のオフセット量を調節する線形性補正演算を行う請求項１に記載のサンプリングクロック発生装置。
【請求項３】
前記ディジタル演算部が、Ａ／Ｄ変換によりディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均してディジタル絶対値速度信号を生成する請求項１または請求項２に記載のサンプリングクロック発生装置。
【請求項４】
前記走査手段の往路走査期間と復路走査期間において、それぞれサンプリングクロックと画像化区間の区間情報とを出力する２つの並列接続された請求項１から請求項３のいずれかに記載のサンプリングクロック発生装置と、
該サンプリングクロック発生装置により出力された往路走査期間におけるサンプリングクロックおよび区間情報と、前記復路走査期間におけるサンプリングクロックおよび区間情報とを合成するクロック情報合成部とを備えるサンプリングクロック発生システム。
【請求項１】
光源からの光を振動しながら反射または屈折して試料に照射する走査手段の速度信号を生成する速度信号生成部と、
該速度信号生成部により生成された速度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換された速度信号を絶対値化してディジタル絶対値速度信号を生成するディジタル演算部と、
該ディジタル演算部により絶対値化された速度信号をＤ／Ａ変換してアナログ絶対値速度信号を生成するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部により生成されたアナログ絶対値速度信号値に応じた周波数のサンプリングクロックを生成する発振手段と、
該発振手段により生成されたサンプリングクロックに基づいて、所定数のサンプリングクロックを含む画像化区間の区間情報を生成する区間情報生成部とを備えるサンプリングクロック発生装置。
【請求項２】
前記ディジタル演算部が、前記ディジタル絶対値速度信号のオフセット量を調節する線形性補正演算を行う請求項１に記載のサンプリングクロック発生装置。
【請求項３】
前記ディジタル演算部が、Ａ／Ｄ変換によりディジタルサンプリングされた複数の速度信号値を加算平均してディジタル絶対値速度信号を生成する請求項１または請求項２に記載のサンプリングクロック発生装置。
【請求項４】
前記走査手段の往路走査期間と復路走査期間において、それぞれサンプリングクロックと画像化区間の区間情報とを出力する２つの並列接続された請求項１から請求項３のいずれかに記載のサンプリングクロック発生装置と、
該サンプリングクロック発生装置により出力された往路走査期間におけるサンプリングクロックおよび区間情報と、前記復路走査期間におけるサンプリングクロックおよび区間情報とを合成するクロック情報合成部とを備えるサンプリングクロック発生システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３４８４６（Ｐ２０１２−１３４８４６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６３０１（Ｐ２０１０−２８６３０１）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]