(57)【要約】【課題】複数部位を蛍光観察する場合、各部位の観察時間を十分にとりつつ、標本に与えるダメージを抑えることが可能な顕微鏡撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】顕微鏡１０１と、顕微鏡１０１による標本４０３の観察像を撮像する撮像装置１００と、撮像装置１００による撮影画像を記憶する内部メモリ１１３とを備える顕微鏡撮像装置１であって、撮像装置１００によって撮影された標本画像と、その標本画像よりも前に撮像装置１００によって撮影され内部メモリ１１３に記憶されている標本画像と、の明るさ情報を比較するＰＣ１０６と、ＰＣ１０６による比較結果を表示する表示部１０７とを備えて顕微鏡撮像装置１を構成する。【選択図】図１
2008304541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡と、前記顕微鏡による標本の観察像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段による撮影画像を記憶する記憶手段と、を備える顕微鏡撮像装置であって、
前記撮像手段によって撮影された第１の画像と、その第１の画像よりも前に前記撮像手段によって撮影され前記記憶手段に記憶された第２の画像と、の互いの明るさ情報を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記標本の観察倍率を設定する倍率設定手段を備え、
前記比較手段は、前記倍率設定手段で設定された第１の倍率により撮影された前記第１の画像の第１の明るさ情報と、前記倍率設定手段で設定された前記第１の倍率と異なる第２の倍率により撮影された前記第２の画像において前記第１の倍率の観察領域に相当する領域の第２の明るさ情報と、を比較する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記第１及び第２の明るさ情報は、それぞれ、前記標本への励起光に対する前記標本からの蛍光の明るさ比であり、
前記比較手段は、前記第２の明るさ情報に対する前記第１の明るさ情報の変化量を前記比較結果として計算する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記明るさ情報は、輝度積算値に基づく値である、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記明るさ情報は、適正露出時間に基づく値である、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項６】
請求項３に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記顕微鏡における光学部材の状態を設定する光学部材設定手段を備え、
前記比較手段は、前記光学部材設定手段による光学部材の設定情報に基づいて前記変化量を計算する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記光学部材は、対物レンズ、フィルタ、開口絞り、視野絞り、ＮＤフィルタ、光源、及び結像レンズの組み合わせにより構成される、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項８】
請求項３に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記変化量が所定の基準値を超えるとき警告動作を行う警告手段を備える、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記警告動作は、前記表示手段における文字情報の表示、当該顕微鏡撮像装置に備えられる音声出力装置における音声の出力、前記表示手段に表示される画面の色の変化、前記表示手段に表示される画面の明るさの変化、または当該顕微鏡撮像装置に備えられる入力装置に内蔵される振動装置の振動の少なくとも一つである、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記標本へ励起光を照射する照明手段と、
前記照明手段による励起光の照射量を制御する照射量制御手段と、
を備え、
前記照射量制御手段は、前記変化量が所定の基準値を超えるとき前記照射量を減じる、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置であって、
前記記憶手段は、前記撮影画像の撮影時刻を記憶し、
前記表示手段は、前記比較結果と共に前記記憶手段に記憶される撮影時刻を表示する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡による標本の観察像を撮影する撮像手段を備える顕微鏡撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より顕微鏡観察においては生細胞の構造、分子の局在や移動を検出するために蛍光観察が行われている。これは特定の波長の励起光を標本に照射したとき標本が発する蛍光を観察するという手法である。蛍光観察においては標本に励起光を当て続けると、標本がダメージを受け蛍光の強さが徐々に弱くなり最後には消えてしまう。したがって、蛍光観察においては励起光の照射量をなるべく少なく抑えるように配慮することが求められる。
【０００３】
しかしながら、顕微鏡の操作に不慣れな操作者にとっては励起光の照射量がどれくらいであるか判別するのが困難であった。
この問題に対しては、励起光照射開始からの時間を計測し、所定時間が経過したときに操作者に警告を発することで励起光の照射量が適切であるか否かの判断を助ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、顕微鏡に組み付けられる撮像装置により標本が静止画もしくは動画で撮影され、標本をディジタル画像として観察することが可能な顕微鏡撮像装置がある。また、顕微鏡を用いて標本を観察する場合、一度に観察できる範囲は、主として対物レンズの倍率によって決定される。対物レンズが低倍率のときは広範囲を観察することができるが解像度は低くなる。一方、対物レンズが高倍率のときは観察領域が狭くなるが、その代わり高精細な画像を取得できる。このことを利用して観察中の高倍率の画像内に低倍率で直前に撮影した標本の全体画像を同時に表示する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法においては、低倍率画像内に該当する高倍率画像の観察領域をマーキング表示させるため、操作者は高倍率の観察時にも観察部位を見失わずに効率的に観察することができ無駄な励起光照射を減らすことが可能である。
【特許文献１】特開２００５−３３１８８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１８８１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数部位を蛍光観察する場合、褪色量は観察部位によって異なってくる。そのため、上述前者の方法においては、励起光の照射時間のみで累積励起光照射量を判断しており、励起光の照射時間が所定時間に満たない観察部位があるにも関わらず照射時間超過の警告が発せられて各部位の観察を十分な時間行えないおそれがあるという問題がある。
【０００６】
また、上述後者の方法においては、蛍光観察時の励起光の照射量が適切であるか否かの判断基準は標本画像のみのため、操作者の熟練度に依存する部分が大きく、顕微鏡の操作に不慣れな操作者が観察する場合、標本にダメージを与えてしまう恐れがあるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題を鑑み、複数部位を蛍光観察する場合、各部位の観察時間を十分にとりつつ、標本に与えるダメージを抑えることが可能な顕微鏡撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の顕微鏡撮像装置は、顕微鏡と、前記顕微鏡による標本の観察像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段による撮影画像を記憶する記憶手段と、を備える顕微鏡撮像装置であって、前記撮像手段によって撮影された第１の画像と、その第１の画像よりも前に前記撮像手段によって撮影され前記記憶手段に記憶された第２の画像と、の互いの明るさ情報を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果を表示する表示手段とを備える。
【０００９】
また、本発明の顕微鏡撮像装置は、前記標本の観察倍率を設定する倍率設定手段を備え、前記比較手段は、前記倍率設定手段で設定された第１の倍率により撮影された前記第１の画像の第１の明るさ情報と、前記倍率設定手段で設定された前記第１の倍率と異なる第２の倍率により撮影された前記第２の画像において前記第１の倍率の観察領域に相当する領域の第２の明るさ情報と、を比較するように構成してもよい。
【００１０】
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記第１及び第２の明るさ情報を、それぞれ、前記標本への励起光に対する前記標本からの蛍光の明るさ比とし、前記比較手段は、前記第２の明るさ情報に対する前記第１の明るさ情報の変化量を前記比較結果として計算するように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記明るさ情報を輝度積算値に基づく値としてもよい。
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記明るさ情報を適正露出時間に基づく値としてもよい。
【００１２】
また、本発明の顕微鏡撮像装置は、前記顕微鏡における光学部材の状態を設定する光学部材設定手段を備え、前記比較手段は、前記光学部材設定手段による光学部材の設定情報に基づいて前記変化量を計算するように構成してもよい。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記光学部材を、対物レンズ、フィルタ、開口絞り、視野絞り、ＮＤフィルタ、光源、結像レンズの組み合わせにより構成してもよい。
【００１４】
また、本発明の顕微鏡撮像装置は、前記変化量が所定の基準値を超えるとき警告動作を行う警告手段を備えるように構成してもよい。
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記警告動作は、前記表示手段における文字情報の表示、当該顕微鏡撮像装置に備えられる音声出力装置における音声の出力、前記表示手段に表示される画面の色の変化、前記表示手段に表示される画面の明るさの変化、または当該顕微鏡撮像装置に備えられる入力装置に内蔵される振動装置の振動の少なくとも一つとしてもよい。
【００１５】
また、本発明の顕微鏡撮像装置は、前記標本に励起光を照射する照明手段と、前記照明手段による励起光の照射量を制御する照射量制御手段とを備え、前記照射量制御手段は、前記変化量が所定の基準値を超えるとき前記照射量を減じるように構成してもよい。
【００１６】
また、本発明の顕微鏡撮像装置において、前記記憶手段は、前記撮影画像の撮影時刻を記憶し、前記表示手段は、前記比較結果と共に前記記憶手段に記憶される撮影時刻を表示するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、顕微鏡撮像装置において複数部位を蛍光観察する場合、各部位の観察時間を十分とりつつ、標本に与えるダメージを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置の概略構成を示す図である。
図１に示す顕微鏡撮像装置１は、撮像装置１００と、顕微鏡１０１と、制御部１０８と、入力装置１０５と、ＰＣ１０６と、表示部１０７とを備えて構成される。
【００１９】
上記撮像装置１００は、撮像部１０２と、画像処理部１０３と、Ｉ／Ｆ部１０４と、ＣＰＵ１０９と、制御バス１１０とを備えて構成される。
上記ＰＣ１０６は、内部メモリ１１３を備えている。
【００２０】
顕微鏡１０１は、ステージ上にのせた標本を透過明視野観察または蛍光観察等の各種検鏡法で観察することが可能な鏡体である。
図２は、顕微鏡１０１の概略構成を示す図である。また、図３は、落射蛍光観察時の顕微鏡１０１の光学系システムの概略構成を示す図である。
【００２１】
図２に示すように、顕微鏡１０１は、アダプタ６０５等を介して撮像部１０２と接続されると同時に複数の部位が制御部１０８と接続される。
また、図２及び図３に示すように、顕微鏡１０１は、光源７０１及びコレクタレンズ７０２を有する光源部６０２と、ＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、開口絞り７０５、及び複数のキューブ７０７を格納するキューブユニット７０６を有する投光管６０１と、それぞれ倍率が異なる複数の対物レンズ６０８を保持するレボルバ６０７と、標本４０３を搭載するステージ６０４と、結像レンズを有する結像レンズユニット７１１とを備えて構成される。なお、特許請求の範囲における光学部材は、対物レンズ６０８、励起フィルタ７０８、ダイクロイックミラー７０９、吸収フィルタ７１０、視野絞り７０４、開口絞り７０５、ＮＤフィルタ７０３、光源７０１、上記結像レンズ等の組み合わせにより構成されるものとする。
【００２２】
光源部６０２内の光源７０１の発する光はコレクタレンズ７０２を通って投光管６０１に入射され、その入射光は、投光管６０１内のＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、開口絞り７０５を通りキューブユニット７０６に到達する。キューブユニット７０６に到達した光源７０１からの光は、内部のキューブ７０７の励起フィルタ７０８によって特定の波長の光が選択された後、内部のダイクロイックミラー７０９で反射されシャッタ７１２、対物レンズ６０８を通りステージ６０４上に載置された標本４０３に照射される。そのとき標本４０３が発する蛍光は、再び対物レンズ６０８、シャッタ７１２を通りキューブ７０７のダイクロイックミラー７０９と吸収フィルタ７１０を通過し、結像レンズユニット７１１によって撮像部１０２に入射される。
【００２３】
ＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、開口絞り７０５、キューブユニット７０６、レボルバ６０７、シャッタ７１２、光源部６０２、及びステージ６０４はそれぞれ制御部１０８と接続されている。ＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、開口絞り７０５、キューブユニット７０６、レボルバ６０７、及びシャッタ７１２は、制御部１０８からの電気信号に応じて図示しない各部に取り付けられたモータが駆動され、それぞれフィルタの着脱、視野絞り径、開口絞り径、光路中に挿入されるキューブ７０７や対物レンズ６０８の種類、標本４０３への励起光の遮光状態が任意に切り替わる。光源部６０２は制御部１０８と接続されており、制御部１０８からの指示に応じて光源７０１への印加電圧を制御し、光源部６０２から照射される励起光の明るさを変化させる。ステージ６０４は制御部１０８と接続されており、制御部１０８からの電気信号に応じて図示しないモータが駆動して光軸と直交する平面（ＸＹ平面）上と光軸方向（Ｚ軸方向）を移動する。またステージ６０４は内部にエンコーダを有し、そのエンコーダから出力される信号が制御部１０８に送信される。なお、本実施形態における対物レンズ６０８以外の光学系ユニットの倍率は等倍とする。
【００２４】
図１において、制御部１０８は、ＰＣ１０６と顕微鏡１０１に接続され、ＰＣ１０６からの命令信号に応じて顕微鏡１０１の各部を制御すると同時に、図示しない各部に取り付けられたセンサやエンコーダの出力信号から各部の状態を検出し、その状態情報をＰＣ１０６に送信する。
【００２５】
撮像部１０２には顕微鏡１０１から標本像が入射する。図４は撮像部１０２の構成を示しており、入射した標本像はベイヤ方式の色フィルタ配列を有する固体撮像素子２０２に結像される。撮像素子駆動部（ＴＧＶ−ｄｒｖ）２０５は固体撮像素子２０２と制御バス１１０に接続されており、ＣＰＵ１０９により設定された条件で固体撮像素子２０２の駆動信号を生成し、固体撮像素子２０２に出力する。固体撮像素子２０２は、この駆動信号に応じて入射光（標本像）を光電変換し、撮像素子駆動部２０５から入力される水平同期信号（ＨＤ）、垂直同期信号（ＶＤ）に応じて信号電荷を読み出し、アナログ信号としてＣＤＳ/ＡＧＣ回路２０３に出力する。光電変換した信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）及び利得自動調整（ＡＧＣ）を行うＣＤＳ/ＡＧＣ回路２０３を通り、Ａ/Ｄ変換器２０４によってディジタル信号のベイヤデータ（画像データ）に変換された後、フレームやライン周期タイミングを示す同期信号と共に画像処理部１０３に出力される。
【００２６】
図５は、画像処理部１０３を示す図である。
図５に示す画像処理部１０３は、ＲＧＢ変換部３０１と、ＢＢ（ブラックバランス）補正部３０２と、階調補正部３０４と、輪郭強調部３０５とを備えて構成される。
【００２７】
画像処理部１０３は、制御バス１１０を介して接続されたＣＰＵ１０９からの命令に応じて、撮像部１０２からの画像データに対し様々な画像処理をおこなう。撮像部１０２からの画像データは、まずＲＧＢ変換部３０１を通じてベイヤデータからＲＧＢデータに同時化され、ＢＢ補正部３０２に出力される。ＢＢ補正部３０２は、各色データに対してＣＰＵ１０９から設定された係数を乗ずることによってブラックバランスを補正し、後段の階調補正部３０４に出力する。階調補正部３０４に入力された画像データは、図示しないＬＵＴによって階調補正された後、輪郭強調部３０５に出力される。輪郭強調部３０５はバンドパスフィルタを有しており、そのフィルタによって抽出された画像データの高周波成分が入力された画像データに加算されて輪郭強調された画像データが、Ｉ／Ｆ部１０４に出力される。
【００２８】
図１において、Ｉ／Ｆ部１０４は、ＰＣ１０６、画像処理部１０３、及びＣＰＵ１０９と接続しており、データ形式の変換を行いつつＰＣ１０６、ＣＰＵ１０９間のデータ送受信を行う。また、Ｉ／Ｆ部１０４は、内部にバッファメモリを有しており、画像処理部１０３から入力される画像データを一時保存し、ＰＣ１０６とタイミング調整をはかりつつ画像データをＰＣ１０６に送信する。
【００２９】
ＰＣ１０６は、パーソナルコンピュータであり、撮像装置１００、表示部１０７、入力装置１０５、及び制御部１０８が接続される。
表示部１０７は、ＴＦＴやＣＲＴ等のモニタであり、ＰＣ１０６からの入力信号に応じて撮影画像や操作者が各種操作を実行するためのＧＵＩ、文字等を表示する。
【００３０】
入力装置１０５はボタン、キーボード、マウス等、操作者がステージ６０４の位置や対物レンズ６０８の倍率の変更、撮影条件の変更、撮影開始、終了等の指示を顕微鏡撮像装置１に与えるための入力デバイスであり、ＰＣ１０６に接続される。
【００３１】
図６は、顕微鏡撮像装置１の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、操作者により顕微鏡撮像装置１に電源が入れられる（Ｓ５０１）と、ＰＣ１０６は画像処理用パラメータのデフォルトデータをＩ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９に送信する。ＣＰＵ１０９がデフォルトデータを画像処理部１０３に送信すると、各画像処理のデフォルトパラメータが設定される。また、制御部１０８からの命令信号に応じて顕微鏡１０１内の各駆動部が駆動され原点位置出し等の初期化が行われる（Ｓ５０２）。このとき、光源７０１はＰＣ１０６から制御部１０８を介して設定された電圧が印加され、シャッタ７１２は閉じて遮光状態となる。
【００３２】
次に、ＰＣ１０６は、レボルバ６０７を駆動し光軸上に低倍率（倍率：Ｍ1）の対物レンズ６０８をセットする（Ｓ５０３）。
次に、操作者によりステージ６０４上に標本４０３が置かれた後、入力装置１０５からＰＣ１０６に撮影開始の指示が与えられると、ＰＣ１０６は制御部１０８及びＩ／Ｆ部１０４を介したＣＰＵ１０９に命令信号を送信する。命令信号を受信した制御部１０８は、シャッタ７１２を開き光源７０１の光を標本４０３に照射させる。命令信号を受信したＣＰＵ１０９は撮像装置１００内の各部に撮影開始信号を送信する。撮影開始信号を受信した撮像素子駆動部２０５は固体撮像素子２０２を駆動し、顕微鏡１０１からの入射光の光電変換を開始する。ＣＰＵ１０９は、図示しない内蔵タイマで時間計測し露光完了を検出すると、固体撮像素子２０２に蓄積された電荷をアナログ信号として取り出す。アナログ信号に変換された撮影画像信号は、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路２０３を通り、Ａ/Ｄ変換器２０４によってディジタル信号の画像データに変換された後、画像処理部１０３を通って各画像処理が施される。画像処理部１０３において画像処理された画像データは、Ｉ／Ｆ部１０４によりタイミングが調整されつつＰＣ１０６にデータ転送される。ＰＣ１０６は、取得した画像データを表示部１０７の画面上に表示させる（Ｓ５０４）。ここでＰＣ１０６は、操作者から撮影画像保存の指示があるまで撮像部１０２が撮影した画像データを連続的に取得し表示部１０７の画面上に表示させる。このとき光源７０１からの励起光によって標本４０３の発した蛍光像は光軸上の各光学部材を通過し固体撮像素子２０２上に結像されるため、表示部１０７の画面には標本４０３の観察画像が常に更新されつつ表示される。操作者は、表示部１０７に表示される観察画像を参照しつつ、ＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、開口絞り７０５、キューブユニット７０６、シャッタ７１２、ステージ６０４等を入力装置１０５によってＰＣ１０６、制御部１０８を介して制御し、ケラレ等のない所望の観察状態になるように調節する。
【００３３】
図７は、表示部１０７に表示される画面の一例を示す図である。
操作者は標本４０３の観察したい領域全体が表示部１０７の観察画像表示画面４０１内に入るように、ステージ６０４をＸＹ平面上に移動させ位置調整しつつ、Ｚ方向にも駆動しフォーカスを調整する。
【００３４】
図６のフローチャートにおいて、次に、ＰＣ１０６は、フィルタの種類、標本４０３の明るさ、フォーカス等を適切な状態にセットした後、操作者により画像データの保存の指示が有るか否かを判断する（Ｓ５０５）。
【００３５】
画像データの保存指示が有ったと判断すると（Ｓ５０５がＹｅｓ）、ＰＣ１０６は、画像処理部１０３からＩ／Ｆ部１０４を介して入力される画像データを内部メモリ１１３に記憶する（Ｓ５０６）。
【００３６】
一方、画像データの保存指示が無いと判断すると（Ｓ５０５がＮｏ）、ＰＣ１０６は、再度画像データを取得し、その画像データを内部メモリ１１３に記憶すると共に、表示部１０７に画像データを表示した後（Ｓ５０４）、その画像データの保存の指示が有るか否かを判断する（Ｓ５０５）。
【００３７】
次に、ＰＣ１０６は、光源７０１への印加電圧、ＮＤフィルタ７０３の着脱状態、視野絞り７０４の絞り径、開口絞り７０５の絞り径、光路中に挿入されたキューブ７０７の種類、ステージ６０４の座標等の設定情報を内部メモリ１１３に記憶する（Ｓ５０７）。
【００３８】
次に、ＰＣ１０６は、操作者により入力装置１０５を介して対物レンズ６０８の倍率を高倍率（倍率：Ｍ２）に切り替える指示が有るか否かを判断する（Ｓ５０８）。
対物レンズ６０８の倍率を高倍率に切り替える指示が有ったと判断すると（Ｓ５０８がＹｅｓ）、ＰＣ１０６は、制御部１０８を介してレボルバ６０７を駆動し、光軸上に所望の高倍率の対物レンズ６０８をセットする（Ｓ５０９）。
【００３９】
次に、ＰＣ１０６は、再度ＣＰＵ１０９に命令を送信し、撮像部１０２に入力される観察像の画像データを取得し表示部１０７の画面上に表示しつつ（Ｓ５１０）、顕微鏡１０１の各部位の設定情報を制御部１０８から取得し内部メモリ１１３に記憶する（Ｓ５１１）。ＰＣ１０６は、図８に示すように、表示部１０７に観察中の高倍率の観察画像表示画面４０１に加えて事前に撮影し記憶した低倍率の参照画像表示画面４０２を表示する。
【００４０】
次に、ＰＣ１０６は、表示部１０７に表示されている高倍率の画像データから画面全体の輝度積算値（Ｓ２）を算出した後（Ｓ５１２）、そのとき取得したステージ６０４の座標から低倍率の画像データの中で観察中の高倍率視野に相当する観察領域４０４の全体の輝度積算値（Ｓ１）を算出する（Ｓ５１３）。そして、ＰＣ１０６は、低倍率の画像データにおける励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比α１に対する、高倍率の画像データにおける励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比α２の変化率を計算する。
【００４１】
本実施形態において、光源部６０２から投光管６０１の光路に入射される励起光の明るさＬinと、標本４０３に照射される励起光の明るさＬrは以下（１）式で表すことができる。
【００４２】
Ｌr＝ＯＢr×Ｒdm×Ｔbp×ＡＳ×ＦＳ×ＮＤ×Ｌin  ・・・（１）
ただし（１）式のＯＢrは励起光透過時の各対物レンズ６０８固有の入出力明るさ比、Ｒdmはダイクロイックミラー７０９の反射率、Ｔbpは励起フィルタ７０８の透過率、ＡＳは開口絞り７０５の絞り開放時を１としたときの入出力光の明るさ比、ＦＳは視野絞り７０４の絞り開放時を１としたときの入出力光の明るさ比、ＮＤはＮＤフィルタ７０３の濃度比率である。また、標本４０３の蛍光像の明るさＬkと固体撮像素子２０２への入射光Ｌoutの明るさは、以下（２）式で表すことができる。
【００４３】
Ｌout＝Ｔk×Ｔba×Ｔdm×ＯＢk×Ｌk  ・・・（２）
ただし（２）式のＴkは結像レンズユニット７１１内の結像レンズの透過率、Ｔbaは吸収フィルタ７１０の透過率、Ｔdmはダイクロイックミラー７０９の透過率、ＯＢkは蛍光透過時の各対物レンズ６０８固有の入出力明るさ比である。
【００４４】
また、固体撮像素子２０２への入射光照度Ｌoutと信号出力すなわち輝度値Ｓの関係は固体撮像素子２０２の光電変換特性に依存し、以下（３）式の関係が成り立つ。
Ｓ＝ｋ×Ｌout  ・・・（３）
ただし（３）式のｋは定数であり固体撮像素子２０２固有の定数である。
【００４５】
励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比αは（１）〜（３）式より以下（４）で表される。
α＝Ｌk/Ｌr
＝Ｓ/（ｋ×Ｃ）  ・・・（４）
ただし（４）式のＣは、Ｃ＝（ＯＢr×Ｒdm×Ｔbp×ＡＳ×ＦＳ×ＮＤ）×（Ｔk×Ｔba×Ｔdm×ＯＢk）×Ｌin  ・・・（５）である。
【００４６】
したがって、前述の記憶された低倍率画像（倍率：Ｍ１）における励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比をα１、観察中の高倍率画像（倍率：Ｍ２）における励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比をα2、記憶した低倍率画像において観察中の高倍率画像に相当する領域（参照用の低倍率画像）の全画素数をＮ１、観察中の高倍率画像の全画素数をＮ２とすると、上述（４）式と内部メモリ１１３に記憶された輝度積算値（Ｓ１）、（Ｓ２）の値より以下（６）式が成り立つ。
【００４７】
α2/α1＝（Ｃ１×Ｓ２×Ｎ１）/（Ｃ２×Ｓ１×Ｎ２）  ・・・（６）
ただし（６）式のＣ１は（５）式で表される低倍率観察時の光学系ユニットの状態を表す係数、Ｃ２は高倍率観察中の光学系ユニットの状態を表す係数である。
【００４８】
すなわち、ＰＣ１０６は、画像データと設定情報を元に（６）式で表されるように、低倍率の画像データにおける励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比α１に対する、高倍率の画像データにおける励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比α２の変化率α２／α１を計算する。
【００４９】
次に、ＰＣ１０６は、以下（７）式によって、変化率α２／α１に基づいて変化量すなわち標本４０３の褪色率を計算し（Ｓ５１４）、図８に示すように、その計算結果である褪色率４０５を表示部１０７の画面に表示する（Ｓ５１５）。
【００５０】
褪色率（％）＝｛１−（α2/α1）｝×１００  ・・・（７）
次に、ＰＣ１０６は、操作者から対物レンズ６０８を低倍率に切り替える指示が無いか否かを判断する（Ｓ５１６）。
【００５１】
対物レンズ６０８の倍率を低倍率に切り替える指示が有ったと判断すると（Ｓ５１６がＮｏ）、ＰＣ１０６は、再度低倍率の対物レンズ６０８をセットし上述と同じ処理（Ｓ５０３〜Ｓ５１６）を繰り返す。
【００５２】
一方、対物レンズ６０８の倍率を低倍率に切り替える指示が無いと判断すると（Ｓ５１６がＹｅｓ）、ＰＣ１０６は、撮影終了の指示が入力装置１０５から指示されたか否かを判断する（Ｓ５１７）。
【００５３】
撮影終了の指示が入力装置１０５から指示されないと判断すると（Ｓ５１７がＮｏ）、ＰＣ１０６は、再度観察画像を取得し上述と同じ処理（Ｓ５１０〜Ｓ５１７）を繰り返す。
【００５４】
一方、撮影終了の指示が入力装置１０５から指示されたと判断すると（Ｓ５１７がＹｅｓ）、ＰＣ１０６は、観察画像の取得処理を停止し（Ｓ５１８）、一連の動作を終了する。
【００５５】
第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１によれば、ＰＣ１０６が観察画像を取得する毎に褪色率４０５が表示部１０７の観察画像表示画面４０１に表示されるので、操作者は標本４０３の褪色の程度を定量的に知り、励起光の照射量の不適な設定等による意図しない標本４０３の褪色を事前に防ぐことができる。また、複数部位を蛍光観察する場合、各部位の観察時間を十分にとりつつ、標本４０３に与えるダメージを抑えることができる。また、低倍率の標本４０３全体の画像データを１枚撮影するだけで各部位の褪色進行度を知ることができるため、操作者の作業性を損なうことも少ない。
【００５６】
第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１において、撮影画像の解像度を変換する手段、例えば画素シフト方式、ビニング処理等を有する場合には画素数の比に応じて前述の演算式を変換すればよい。例えば、観察中の高倍率画像に対して２×２画素のビニング処理を施して表示する場合には、前述の（６）式において画素数をＮ２からＮ２／４に変換すればよく、このとき標本４０３の撮像方式に応じて正確な明るさ比の褪色率を計算することができる。また、第１の実施形態においては、観察画像の取得毎に褪色率を計算する処理手順としたが、ＰＣ１０６内部に一般的に具備されるタイマを使用し、所定時間毎に褪色率を計算するようにすれば、計算に有する処理時間を削減し、観察画像表示の更新速度を上げ操作性を低下させずに標本４０３の褪色の情報を表示することができる。励起光が強いときはタイマの所定時間を短くし、励起光が弱いときはタイマの所定時間を長くしてもよい。第１の実施形態においては、ベイヤ方式の色フィルタ配列を有するカラー撮影用の固体撮像素子２０２を用いたが、ストライプ等他の色フィルタ配列を有する固体撮像素子や色フィルタを有しない白黒撮影用の固体撮像素子を用いる場合においても本実施形態に係る顕微鏡撮像装置１を実現することができる。
【００５７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１について説明する。
第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１において特徴とする点は、自動露出機能（ＡＥ）を有し、内部メモリ１１３に記憶された参照用の低倍率画像の適正露出時間とライブ表示されている観察中の高倍率画像の適正露出時間と顕微鏡１０１の各部位の設定情報とに基づいて、標本４０３の褪色率を計算することである。
【００５８】
第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の構成は第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の構成と同様であるため説明を省略する。
図９は、第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００５９】
まず、操作者により顕微鏡撮像装置１に電源が入れられ（Ｓ５０１）、標本４０３がステージ６０４に載置され、初めに低倍率（倍率：Ｍ1）の標本全体の観察画像を撮影しその画像データを表示部１０７に表示するまで（Ｓ５０４）は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。ここでＰＣ１０６は自動露出処理を行う。ここでは適正露出時間の算出方法として、分割測光方式を用いる。この測光方式は、まず取得した観察画像データを、図１０に示すように、複数の領域に分割し、図１１に示すように、その領域毎に輝度積算値Ｐを算出する。そして輝度積算値Ｐが予め設定された基準範囲（測光データ使用範囲）、例えば、Ｐth1からＰth2の基準範囲に入っている（Ｐth1＜Ｐ＜Ｐth2）領域を選別し、その選別された領域の平均輝度値を設定された基準値と比較する。この平均輝度値が基準値の上下所定範囲内に入っていないとき、ＰＣ１０６はＣＰＵ１０９経由で撮像素子駆動部２０５に露出時間を変更する指示を送った後、撮影し再度画像を取得するという処理を繰り返す。そして平均輝度値が所定範囲に収まったとき、すなわち観察画像の明るさが適正な状態であると判断すると露出時間を固定する（Ｓ９０１がＹｅｓ）。この処理により輝度積算値がＰｔｈ１以下とＰｔｈ２以上の領域のデータを無視することができるので、暗い背景画像成分や高輝度のゴミ、欠陥等の輝度成分を除去し、正確な適正露出時間（Ｔ１）を算出することができる。
【００６０】
次に、ＰＣ１０６は、操作者により入力装置１０５を介して顕微鏡１０１の各部位が駆動され所望の適切な観察状態にセットされた後、画像データの保存がＰＣ１０６に指示されると（Ｓ５０５がＹｅｓ）、その画像データを内部メモリ１１３に記憶しつつ（Ｓ５０６）、顕微鏡１０１の各部位の設定情報と適正露出時間（Ｔ１）を内部メモリ１１３に記憶する（Ｓ９０２）。
【００６１】
次に、ＰＣ１０６は、操作者により入力装置１０５から対物レンズ６０８の切換指示が有ると（Ｓ５０８がＹｅｓ）と、制御部１０８に命令信号を送信し、光軸中に高倍率（倍率：Ｍ２）の対物レンズ６０８を挿入する（Ｓ５０９）。
【００６２】
次に、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８を切り換えた後、ＣＰＵ１０９経由で撮像部１０２を駆動し標本４０３の画像データを取得し、表示部１０７に表示する（Ｓ５１０）。
次に、ＰＣ１０６は、前述の処理（Ｓ９０１）と同様に露出時間設定を変更した後、画像データを取得するという処理を繰り返し、取得した画像データの露出時間が適正露出時間であると判断すると、その露出時間を適正露出時間（Ｔ２）として固定し（Ｓ９０３がＹｅｓ）、顕微鏡１０１の各部位の設定情報と適正露出時間（Ｔ２）を一旦内部メモリ１１３に記憶する（Ｓ９０４）。
【００６３】
次に、ＰＣ１０６は、現在観察中の高倍率（倍率：Ｍ２）の画像データの適正露出時間（Ｔ２）と顕微鏡１０１の各部位の設定情報を内部メモリ１１３から読み出した後（Ｓ９０５）、前処理で内部メモリ１１３に記憶した低倍率（倍率：Ｍ１）の画像データの適正露出時間（Ｔ１）と低倍率撮影時の顕微鏡１０１の各部位の設定情報を内部メモリ１１３から読み出し（Ｓ９０６）、以下（８）式の計算を実行し、上記（７）式により標本４０３の褪色率を計算する（Ｓ９０７）。
【００６４】
α2/α1＝（Ｃ１×Ｔ１）/（Ｃ２×Ｔ２）  ・・・（８）
ただし上記（８）式のＣ１、Ｃ２はそれぞれ前述の（５）式で表される光学系ユニットの状態を表す係数、α2/α1は上記（６）式と同様に低倍率画像における励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさ比に対する、高倍率画像における励起光に対する標本４０３の蛍光の明るさの比の変化率を表す。
【００６５】
次に、ＰＣ１０６は、上記計算結果を表示部１０７の画面内に表示する（Ｓ５１５）。後の処理は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１によれば、第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１と同様に、ＰＣ１０６が観察画像を取得する毎に褪色率４０５が表示部１０７の観察画像表示画面４０１に表示されるので、操作者は標本４０３の褪色の程度を定量的に知り、励起光の照射量の不適な設定等による意図しない標本４０３の褪色を事前に防ぐことができる。また、複数部位を蛍光観察する場合、各部位の観察時間を十分にとりつつ、標本４０３に与えるダメージを抑えることができる。また、自動露出機能が働き標本画像の明るさが表示画面上変化してないように見えるときでも、操作者は褪色の程度を知ることができる。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１について説明する。
第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の特徴とする点は、標本４０３の褪色率が予め設定された基準値Ｄを超えたときに警告することである。
【００６７】
第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の構成は第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の構成と同様であるため説明を省略する。
図１２は、第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００６８】
まず、操作者により顕微鏡撮像装置１に電源が入れられ（Ｓ５０１）、標本４０３がステージ６０４に載置され、初めに低倍率（倍率：Ｍ１）の標本４０３全体の観察画像を撮影した後、高倍率（倍率：Ｍ２）の観察画像を撮影し、褪色率を計算し、その計算結果を表示部１０７の画面に表示する（Ｓ５１５）までは第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。その後、ＰＣ１０６は、褪色率を予め内部メモリ１１３に記憶された基準値Ｄと比較し（Ｓ１００１）、褪色率が基準値Ｄを超えたときは（Ｓ１００１がＹｅｓ）、図１３に示すように、表示部１０７の観察画像表示画面４０１に警告メッセージ１１０１を表示し（Ｓ１００２）、褪色率が基準値Ｄを超えていないときは（Ｓ１００１がＮｏ）、警告メッセージ１１０１を非表示とする（Ｓ１００３）。その後の撮影終了（Ｓ５１８）までの処理手順は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、（６）式により計算される変化率α２／α１が基準値Ｄに対応する値を下回るとき、警告メッセージ１１０１を表示するように構成してもよい。また、光源７０１の励起光の照射量や標本４０３の種類に応じて基準値Ｄを変えるように構成してもよい。
【００６９】
第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１によれば、褪色率が予め設定された基準値Ｄを超えるとき、警告メッセージ１１０１が観察画像表示画面４０１に表示されるため、操作者は観察部位の褪色の進行度が所定量以上であることを確実に知ることができ、励起光過多によって意図せず標本４０３に大きな損傷を与えてしまうのを事前に防ぐことができる。
【００７０】
また、第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置１においては、褪色の進行具合を操作者に通知する方法として警告メッセージ１１０１を観察画像表示画面４０１に表示するようにしたが、観察画像表示画面４０１の明るさや色を変化させたり、ＰＣ１０６に一般的に内蔵されているスピーカ等の音声出力装置を用いて音声によって通知、あるいはマウス等の入力装置１０５に振動装置を内蔵させてその振動装置の振動によって通知することも可能である。また、褪色率が基準値Ｄを超えたとき、ＰＣ１０６が制御部１０８に命令信号を送信しシャッタ７１２を閉じれば、標本４０３への励起光照射を強制停止して標本４０３へのダメージを最小限に抑えることができる。また、褪色率が基準値Ｄを超えたときの高倍率の観察領域に相当する参照用の低倍率画像の部位をマーキングすれば、褪色の進行度の大きい領域を操作者はより簡単に知ることができるため、効率的に観察することができる。
【００７１】
なお、上記顕微鏡撮像装置１は、上記第１〜３の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で随時変形して実施できる。
例えば、上記実施形態では、顕微鏡１０１は落射照明型であるが、システム構成に合わせて光学系の設置状態を表す計算式（例えば、上記（１）式や（２）式等）を変更することによって透過照明型でも適用可能である。
【００７２】
また、上記実施形態において、標本４０３や蛍光試薬の種類をＰＣ１０６に入力、保存する構成とし、それらに応じて第３の実施形態の基準値Ｄを可変とすれば、観察対象毎に褪色量を適切に判定し、誤判定を防止することができる。
【００７３】
また、上記実施形態において、画像の撮影時刻を内部メモリ１１３に記憶し、褪色率を時系列でプロット表示すれば、操作者は標本褪色の時間変化が分かるため、励起光の照射量をより適切に調節することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、低倍率の対物レンズ６０８から高倍率の対物レンズ６０８に切り替えるタイミングで褪色率を計算する構成であるが、単に対物レンズ６０８を他の対物レンズ６０８に切り替えるタイミングで褪色率を計算するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】顕微鏡の構成を表す図である。
【図３】顕微鏡の光学部材の構成を模式的に表す図である。
【図４】撮像部の構成を表すブロック図である。
【図５】画像処理部の構成を表すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る顕微鏡撮像装置の処理手順を表すフローチャートである。
【図７】表示部の画面を模式的に表す図である。
【図８】高倍率の対物レンズ観察時の表示部の画面を模式的に表す図である。
【図９】第２の実施形態に係る顕微鏡撮像装置の処理手順を表すフローチャートである。
【図１０】測光分割領域を模式的に表す図である。
【図１１】輝度分布を表す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る顕微鏡撮像装置の処理手順を表すフローチャートである。
【図１３】表示部の画面を模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００  撮像装置
１０１  顕微鏡
１０２  撮像部
１０３  画像処理部
１０４  Ｉ／Ｆ部
１０５  入力装置
１０６  ＰＣ
１０７  表示部
１０８  制御部
１０９  ＣＰＵ
１１０  制御バス
１１３  内部メモリ
２０２  固体撮像素子
２０３  ＣＤＳ/ＡＧＣ回路
２０４  Ａ/Ｄ変換器
２０５  撮像素子駆動部
３０１  ＲＧＢ変換部
３０２  ＢＢ補正部
３０４  階調補正部
３０５  輪郭強調部
４０１  観察画像表示画面
４０２  参照画像表示画面
４０３  標本
４０４  観察領域
４０５  褪色率
６０１  投光管
６０２  光源部
６０４  ステージ
６０５  アダプタ
６０７  レボルバ
６０８  対物レンズ
７０１  光源
７０２  コレクタレンズ
７０３  ＮＤフィルタ
７０４  視野絞り
７０５  開口絞り
７０６  キューブユニット
７０７  キューブ
７０８  励起フィルタ
７０９  ダイクロイックミラー
７１０  吸収フィルタ
７１１  結像レンズユニット
７１２  シャッタ
１１０１  警告メッセージ
【図１】
2008304541.tif 000003
【図２】
2008304541.tif 000004
【図４】
2008304541.tif 000005
【図５】
2008304541.tif 000006
【図６】
2008304541.tif 000007
【図９】
2008304541.tif 000008
【図１２】
2008304541.tif 000009
【図３】
2008304541.tif 000010
【図７】
2008304541.tif 000011
【図８】
2008304541.tif 000012
【図１０】
2008304541.tif 000013
【図１１】
2008304541.tif 000014
【図１３】
2008304541.tif 000015