(57)【要約】【課題】蛍光顕微鏡でカラー画像とモノクロ画像を簡便に切り替え可能とする。【解決手段】透過光源３６からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタ３２で透過光に切り替えて、落射光源４８からの落射照明光を照射して蛍光撮像部２２によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、一方透過光源３６から透過照明光を照射し、落射光源４８からの落射光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタ３２でＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部２２により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部２５で明視野像を取得する明視野観察モードとを切り替え可能な観察モード切替手段２１と、観察モード切替手段２１で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を自動的に設定する観察条件設定手段２３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、
試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察
が可能な蛍光顕微鏡であって、
試料に落射照明光を照射するための落射光源と、
光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、
前記落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、
前記蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタと、
試料を載置する試料台と、
光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、
試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、
前記透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、
前記透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、前記フィルタ部を光路上に挿入し、前記カラーフィルタで透過光に切り替えて、前記落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、
一方前記透過光源から透過照明光を照射し、前記落射光源からの落射光を消灯若しくは遮断し、前記フィルタ部を光路上から退避し、前記カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、前記明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードと
を切り替え可能な観察モード切替手段と、
前記観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を設定する観察条件設定手段と、
を備えることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項２】
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、
試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察
が可能な蛍光顕微鏡であって、
試料に落射照明光を照射するための落射光源と、
前記落射光源の落射照明光を遮断／透過させるための落射光シャッタと、
光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、
前記落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、
前記蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタと、
試料を載置する試料台と、
光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、
試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、
前記透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、
前記透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、前記フィルタ部を光路上に挿入し、前記カラーフィルタで透過光に切り替えて、前記落射光シャッタを開放し前記落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、
一方前記透過光源から透過照明光を照射し、前記落射光シャッタを閉塞して前記落射光源からの落射光を遮断し、前記フィルタ部を光路上から退避し、前記カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、前記明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードと
を切り替え可能な観察モード切替手段と、
前記観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を変更する観察条件設定手段と、
を備えることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記落射光源が水銀ランプであることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、さらに、
前記蛍光撮像部で撮像された蛍光像、及び／又は前記明視野撮像部で撮像された明視野像を表示可能な表示部を備えており、
前記表示部は画像を表示する画像表示領域を複数に分割して、一の画像表示領域に蛍光像を、他の画像表示領域に明視野像を、各々表示可能に構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項５】
請求項４に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察モード切替手段により明視野観察モードと観察モード切替手段とが切り替えられ、各観察モードにおいてほぼ同じタイミングで各々撮像された明視野像及び蛍光像を前記表示部に表示可能に構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察条件設定手段が、前記カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、前記観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて調整することを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察条件設定手段が、前記観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の階調をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察条件設定手段が、前記観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の座標位置をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察条件設定手段が、前記観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の拡大倍率をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記カラーフィルタが、印加電圧に応じてＲ、Ｇ、Ｂの透過分光特性をスイッチング可能な液晶フィルタであることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察モード切替手段が、さらに、明視野観察により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られた蛍光像に該色情報を重ねることでカラー化した蛍光合成画像を結像する蛍光合成観察モードに切り替え可能に構成されてなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１２】
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、
試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察
が可能な蛍光顕微鏡であって、
試料に落射照明光を照射するための落射光源と、
前記落射光源の落射照明光を遮断／透過させるための落射光シャッタと、
光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、
前記落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、
前記蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタであって、印加電圧に応じてＲ、Ｇ、Ｂの透過分光特性をスイッチング可能な液晶フィルタと、
試料を載置する試料台と、
光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、
試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、
前記透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、
前記透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、前記フィルタ部を光路上に挿入し、前記液晶フィルタで透過光に切り替えて、前記落射光シャッタを開放し前記落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、
一方前記透過光源から透過照明光を照射し、前記落射光シャッタを閉塞して前記落射光源からの落射光を遮断し、前記フィルタ部を光路上から退避し、前記液晶フィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、前記明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードと
を切り替え可能な観察モード切替手段と、
前記観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を変更する観察条件設定手段と、
前記蛍光撮像部で撮像された蛍光像、及び／又は前記明視野撮像部で撮像された明視野像を表示可能な表示部と、
を備えており、
前記観察モード切替手段が、さらに、明視野観察により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られた蛍光像に該色情報を重ねることでカラー化した蛍光合成画像を結像する蛍光合成観察モードに切り替え可能に構成されており、
前記表示部が画像表示領域を４つに分割して、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の蛍光像、及びこれらを合成してカラー化した蛍光合成画像を、各々画像表示領域に表示可能に構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察モード切替手段が、さらに、透明な試料又は反射試料の位相あるいは光路差に基づき位相差像を結像する位相差観察モードに切り替え可能に構成されてなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察モード切替手段が、さらに、無染色の試料を光が通過する際の屈折率の違い、あるいは試料表面の形状による光路差に基づき明暗のコントラストに変えて観察する微分干渉観察モードに切り替え可能に構成されてなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１５】
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、
試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察
が可能な蛍光顕微鏡の操作方法であって、
透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モード、又は
透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モード
のいずれかを選択させる工程と、
選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更する工程と、
を含むことを特徴とする蛍光顕微鏡の操作方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蛍光顕微鏡の操作方法であって、さらに、
選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更すると共に、カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、選択された観察モードに応じて調整する工程を含むことを特徴とする蛍光顕微鏡の操作方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の蛍光顕微鏡の操作方法であって、さらに、
選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更すると共に、撮像される画像の階調を切り替えるよう構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡の操作方法。
【請求項１８】
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、
試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察
が可能な蛍光顕微鏡の操作プログラムであって、
透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モード、又は
透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モード
のいずれかを選択する機能と、
選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする蛍光顕微鏡操作プログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の蛍光顕微鏡操作プログラムであって、さらに、
カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、選択された観察モードに応じて調整する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする蛍光顕微鏡操作プログラム。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の蛍光顕微鏡操作プログラムであって、さらに、
選択された観察モードに応じて、撮像される画像の階調を切り替える機能をコンピュータに実現させることを特徴とする蛍光顕微鏡操作プログラム。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか一に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の蛍光像を撮像して表示する機能を備えた蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡を用いた観察は、観察対象の標本や研究目的に応じて、明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察、偏光観察等が利用される。明視野観察は、標本を透過または反射した光を観察する。一方、蛍光観察は予め標本や対象物等の試料に蛍光色素を導入し、試料に特定波長の励起光を照射し、試料から発される蛍光を観察する。一般に、細胞の微細構造や分子の局在等を観察するには蛍光観察が行われており、蛍光顕微鏡が用いられる。蛍光顕微鏡では、試料内の注目する特定の分子に特異的に結合する蛍光分子（蛍光プローブ等と呼ばれ、例えば注目するタンパク質の抗体に蛍光分子を共有結合させたもの等が使用される）を付けて、この分子の分布や動きを観察する。
【０００３】
蛍光観察用のカメラとしては、一般にモノクロＣＣＤ等のモノクロカメラが多用される。その理由は、（１）近赤外光も含めてカラーカメラよりも高感度で撮像できる、（２）色補間する必要がないので、同画素数の単板カラーカメラよりも高解像度とできる、（３）色補間・合成する必要がないので、高速撮影（高フレームレート）が出しやすい、（４）ＲＧＢの３ＣＨではなく、モノクロ１ＣＨで済むため、高階調データを扱いやすい、等による。
【０００４】
一般的な蛍光顕微鏡システムとしては、図１に示すように蛍光顕微鏡２００において、カメラを接続するためのカメラポートにモノクロＣＣＤカメラ２２Ａを装着し、接眼レンズ２９で観察した後に、カメラポートに光路を切り替えて撮影している。
【０００５】
一方、実際の蛍光観察においては、モノクロ画像のみでなくカラー画像を観察したいという要求もあった。例えば蛍光観察の前に、まず標本内の細胞を明視野観察や位相差観察等で捕捉したいことがある。また蛍光観察においても、色あいによって目標物質のシグナルなのか自家蛍光（ノイズ）なのかを判別したり、非蛍光標本を観察する場合にはカラー撮影したい場合がある。このような場合において、図１に示したような蛍光顕微鏡１００にモノクロカメラを装着したシステムではカラー撮影ができない。この場合、カラーカメラを増設して切り替えて使用可能にできるが、この場合はカメラをさらに増設する必要があり、コストがかかるという問題があった。また蛍光顕微鏡にカメラポートが１つしか備えられていない場合、一々カメラを装着し直す必要がある。さらに、複数のカメラポートを備えている場合であっても、ユーザが観察目的に応じてカメラポートを手動で切り替える必要があり、手間が係るという問題があった。
【０００６】
一方で、図３に示すようにモノクロカメラにカラーフィルタを挿入してカラー化する構成が考案されている。この方法には、図３（ａ）に示すように回転式のターレット状にＲ、Ｇ、Ｂ、透過のフィルタを設け、機械的にこれらを切り替える方式と、図３（ｂ）に示すように、液晶ＲＧＢフィルタを用いて印加電圧によってＲ、Ｇ、Ｂと透過分光特性をスイッチング、若しくは透過を切り替える方式がある。しかしながら、これらの方法では、フィルタの挿抜と共にカメラの設定や画像処理方法についても変更が必要となり、観察方式の切替に応じてこれらの設定を変更しなければならず、依然として手間がかかっていた。
【０００７】
さらに、モノクロカメラにカラーフィルタを挿入する際に画像のピントずれや視野ずれが発生するため、これらを調整する必要もある。加えて、モノクロ撮影時は１ＣＨしかないため、高階調での画像転送が可能であるが、カラー撮影時ではＲＧＢの３ＣＨあるため、そのままの階調だと動画転送時の帯域が不足して、フレーム落ちや低下が発生する問題もあった。
【特許文献１】特開２００５−３３１８８７号公報
【特許文献２】特許第２９２５６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、蛍光観察においてモノクロ撮像とカラー撮像とを切り替える作業を安価で簡便に行えるようにした蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の蛍光顕微鏡は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察が可能な蛍光顕微鏡であって、試料に落射照明光を照射するための落射光源と、光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタと、試料を載置する試料台と、光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、一方透過光源から透過照明光を照射し、落射光源からの落射光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードとを切り替え可能な観察モード切替手段と、観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を設定する観察条件設定手段とを備えることができる。これにより、蛍光顕微鏡を用いた蛍光観察と明視野観察との切り替え作業をスムーズに行える。特に各々の観察モードに適した撮像条件に切り替えるには、フィルタの挿抜やカメラ画像処理の変更等、多くの調整作業が必要であり、また蛍光顕微鏡においては調整ダイヤルやボタン等の操作部材がばらばらの位置に設けられていたため、極めて煩雑であったが、この作業を自動化することで、面倒な調整作業を無くして極めて操作し易い環境が提供される。
【００１０】
第２の蛍光顕微鏡は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察が可能な蛍光顕微鏡であって、試料に落射照明光を照射するための落射光源と、落射光源の落射照明光を遮断／透過させるための落射光シャッタと、光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタと、試料を載置する試料台と、光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、一方透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードとを切り替え可能な観察モード切替手段と、観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を変更する観察条件設定手段とを備えることができる。これにより、蛍光顕微鏡を用いた蛍光観察と明視野観察との切り替え作業をスムーズに行える。特に各々の観察モードに適した撮像条件に切り替えるには、多くの調整作業が必要であり、また蛍光顕微鏡においては調整ダイヤルやボタン等の操作部材がばらばらの位置に設けられていたため、極めて煩雑であったが、この作業を自動化することで、面倒な調整作業を無くして極めて操作し易い環境が提供される。
【００１１】
第３の蛍光顕微鏡は、落射光源を水銀ランプで構成できる。水銀ランプによる落射光量はシャッタ等で調整できる。
【００１２】
第４の蛍光顕微鏡はさらに、蛍光撮像部で撮像された蛍光像、及び／又は明視野撮像部で撮像された明視野像を表示可能な表示部を備えており、表示部は画像を表示する画像表示領域を複数に分割して、一の画像表示領域に蛍光像を、他の画像表示領域に明視野像を、各々表示可能に構成できる。これにより、一の画面上で明視野像と蛍光像を同時に表示しながら観察することが可能となる。
【００１３】
第５の蛍光顕微鏡は、観察モード切替手段により明視野観察モードと観察モード切替手段とが切り替えられ、各観察モードにおいてほぼ同じタイミングで各々撮像された明視野像及び蛍光像を表示部に表示可能に構成できる。これにより、ほぼ同じタイミングで撮像された明視野像及び蛍光像をリアルタイムに表示させることができ、蛍光観察に一層資することができる。
【００１４】
第６の蛍光顕微鏡は、観察条件設定手段が、カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて調整することができる。これにより、カラーフィルタの挿入によるピントのずれ、視野のずれ等も自動調整することができるので、設定の切替のみならず調整作業も省力化でき、ユーザは観察モードの切り替えを選択するのみで、極めてスムーズに観察方法の変更が実現される。
【００１５】
第７の蛍光顕微鏡は、観察条件設定手段が、観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の階調をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成できる。これにより、撮像後の画像が転送される帯域に応じて、選択された観察モードで撮像される画像のデータ量を調整することができ、転送時のフレーム落ち等を回避できる。
【００１６】
第８の蛍光顕微鏡は、観察条件設定手段が、観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の座標位置をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成できる。
【００１７】
第９の蛍光顕微鏡は、観察条件設定手段が、観察モード切替手段で選択された観察モードに応じて、撮像される画像の拡大倍率をそれぞれの観察条件に応じて切り替えるよう構成できる。
【００１８】
第１０の蛍光顕微鏡は、カラーフィルタが、印加電圧に応じてＲ、Ｇ、Ｂの透過分光特性をスイッチング可能な液晶フィルタとできる。これにより、機械的な動作を無くしてＲＧＢフィルタ又はフィルタ無しを切り替え可能であり、更に高速な切り替えが可能で高速で信頼性の高いフィルタ切り替えを実現できる。
【００１９】
第１１の蛍光顕微鏡は、観察モード切替手段が、さらに、明視野観察により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られた蛍光像に該色情報を重ねることでカラー化した蛍光合成画像を結像する蛍光合成観察モードに切り替え可能に構成できる。これにより、高解像度の蛍光像によるモノクロ画像、明視野観察によるカラー画像に加えて、これらを合成した高解像度のカラー画像を得る作業も、容易に切り替えが可能となる。
【００２０】
第１２の蛍光顕微鏡は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察が可能な蛍光顕微鏡であって、試料に落射照明光を照射するための落射光源と、落射光源の落射照明光を遮断／透過させるための落射光シャッタと、光路上に配置され、光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、落射光を励起光とするための励起フィルタと、該励起光によって励起されて発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、落射光源により得られる励起光で励起された試料の蛍光を受光するための蛍光撮像部と、蛍光撮像部の前面に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分を透過するフィルタ光、若しくはフィルタを介さない透過光とを切り替え可能なカラーフィルタであって、印加電圧に応じてＲ、Ｇ、Ｂの透過分光特性をスイッチング可能な液晶フィルタと、試料を載置する試料台と、光路上であって試料と対向して配置される対物レンズと、試料台の裏面側に配置され、試料に対し裏面側から透過照明光を照射するための透過光源と、透過光源からの透過照明光で試料の裏側から照明した明視野像を取得するための明視野撮像部と、透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、液晶フィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モードと、一方透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、液晶フィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードとを切り替え可能な観察モード切替手段と、観察モード切替手段で切り替えられた観察モードに従い、選択された観察モードに応じた撮像条件を変更する観察条件設定手段と、蛍光撮像部で撮像された蛍光像、及び／又は明視野撮像部で撮像された明視野像を表示可能な表示部とを備えており、観察モード切替手段が、さらに、明視野観察により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られた蛍光像に該色情報を重ねることでカラー化した蛍光合成画像を結像する蛍光合成観察モードに切り替え可能に構成されており、表示部が画像表示領域を４つに分割して、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の蛍光像、及びこれらを合成してカラー化した蛍光合成画像を、各々画像表示領域に表示可能に構成できる。これにより、モノクロの蛍光撮像部を使用しても高解像度のカラー画像を取得でき、更にそのための設定切り替え作業を自動化できる利点が得られる。すなわちＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの成分で取得された画像及びそれらを合成したオーバーレイ画像がリアルタイムに表示されることにより、モノクロカメラでありながらカラー画像で観察を行うことができる。さらにＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの切り替えも、液晶カラーフィルタを用いているために高速な切り替えができ、例えば試料載置部を動かしながらの作業においても、カラー画像を得ることができる。
【００２１】
第１３の蛍光顕微鏡は、観察モード切替手段が、さらに、透明な試料又は反射試料の位相あるいは光路差に基づき位相差像を結像する位相差観察モードに切り替え可能に構成できる。これにより、高解像度の蛍光像によるモノクロ画像、明視野観察によるカラー画像に加えて、コントラストの高い位相差像を得る作業も、容易に切り替えが可能となる。
【００２２】
第１４の蛍光顕微鏡は、観察モード切替手段が、さらに、無染色の試料を光が通過する際の屈折率の違い、あるいは試料表面の形状による光路差に基づき明暗のコントラストに変えて観察する微分干渉観察モードに切り替え可能に構成できる。これにより、位相差観察と同様、試料を生きたままで観察でき、特に位相差観察よりも厚い試料の観察を好適に行える。
【００２３】
第１５の蛍光顕微鏡の操作方法は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察が可能な蛍光顕微鏡の操作方法であって、透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モード、又は透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードのいずれかを選択させる工程と、選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更する工程とを含むことができる。これにより、蛍光顕微鏡を用いた蛍光観察と明視野観察との切り替え作業をスムーズに行える。特に各々の観察モードに適した撮像条件に切り替えるには、多くの調整作業が必要であり、また蛍光顕微鏡においては調整ダイヤルやボタン等の操作部材がばらばらの位置に設けられていたため、極めて煩雑であったが、この作業を自動化することで、面倒な調整作業を無くして極めて操作し易い環境が提供される。
【００２４】
第１６の蛍光顕微鏡の操作方法は、さらに、選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更すると共に、カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、選択された観察モードに応じて調整する工程を含むことができる。これにより、カラーフィルタの挿入によるピントのずれ、視野のずれ等も自動調整することができるので、設定の切替のみならず調整作業も省力化でき、ユーザは観察モードの切り替えを選択するのみで、極めてスムーズに観察方法の変更が実現される。
【００２５】
第１７の蛍光顕微鏡の操作方法は、さらに、選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更すると共に、撮像される画像の階調を切り替えるよう構成できる。これにより、撮像後の画像が転送される帯域に応じて、選択された観察モードで撮像される画像のデータ量を調整することができ、転送時のフレーム落ち等を回避できる。
【００２６】
第１８の蛍光顕微鏡操作プログラムは、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を蛍光撮像部で受光して蛍光像を結像する蛍光観察、及び、試料の裏面側から透過照明光を照射し、光学系に配置された明視野撮像部で明視野像を結像する明視野観察が可能な蛍光顕微鏡の操作プログラムであって、透過光源からの透過照明光を消灯若しくは遮断し、フィルタ部を光路上に挿入し、カラーフィルタで透過光に切り替えて、落射光シャッタを開放し落射光源からの落射照明光を照射して蛍光撮像部によりモノクロ画像を観察可能な蛍光観察モード、又は透過光源から透過照明光を照射し、落射光シャッタを閉塞して落射光源からの落射光を遮断し、フィルタ部を光路上から退避し、カラーフィルタでＲ、Ｇ、Ｂフィルタ光を順次切り替えて、蛍光撮像部により撮像されたＲ、Ｇ、Ｂ画像を合成しつつ、明視野撮像部で明視野像を取得する明視野観察モードのいずれかを選択する機能と、選択された観察モードに応じて、これに応じた撮像条件を変更する機能とをコンピュータに実現させることができる。これにより、蛍光顕微鏡を用いた蛍光観察と明視野観察との切り替え作業をスムーズに行える。特に各々の観察モードに適した撮像条件に切り替えるには、多くの調整作業が必要であり、また蛍光顕微鏡においては調整ダイヤルやボタン等の操作部材がばらばらの位置に設けられていたため、極めて煩雑であったが、この作業を自動化することで、面倒な調整作業を無くして極めて操作し易い環境が提供される。
【００２７】
第１９の蛍光顕微鏡操作プログラムは、さらに、カラーフィルタの挿抜によって発生するピントずれ及び／又は視野ずれを、選択された観察モードに応じて調整する機能をコンピュータに実現させることができる。これにより、カラーフィルタの挿入によるピントのずれ、視野のずれ等も自動調整することができるので、設定の切替のみならず調整作業も省力化でき、ユーザは観察モードの切り替えを選択するのみで、極めてスムーズに観察方法の変更が実現される。
【００２８】
第２０の蛍光顕微鏡操作プログラムは、さらに、選択された観察モードに応じて、撮像される画像の階調を切り替える機能をコンピュータに実現させることができる。これにより、撮像後の画像が転送される帯域に応じて、選択された観察モードで撮像される画像のデータ量を調整することができ、転送時のフレーム落ち等を回避できる。
【００２９】
第２１のプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、ＨＤ  ＤＶＤ等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を例示するものであって、本発明は蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００３１】
本明細書において蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器は、蛍光顕微鏡の操作や表示、設定を行うシステムそのもの、ならびに蛍光顕微鏡の操作、表示、設定等に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、スクリプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで蛍光顕微鏡の画像表示そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした汎用あるいは専用のコンピュータ、ワークステーション、端末、携帯型電子機器その他の電子デバイスも、本発明の蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器の少なくともいずれかに含まれる。また本明細書においては、プログラム自体も蛍光顕微鏡装置に含むものとする。また本プログラムは単体で使用するものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、ＯＳ等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。
【００３２】
図２に、本発明の一実施の形態に係る蛍光顕微鏡システムのブロック図を示す。なお以下の例では、蛍光顕微鏡を用いて、試料ＷＫ（標本、検体、サンプル、ワーク等とも呼ばれる）に複数の蛍光染料（蛍光色素）を導入して多色で染色、発現させる多色蛍光観察を行う例について説明する。この図に示す蛍光顕微鏡本体１００は、外部接続されたコンピュータ５８によって操作され、コンピュータ５８の表示部２４上に観察画像を表示させる。
【００３３】
コンピュータ５８は蛍光顕微鏡本体１００と有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ５８と一体に構成される。各種操作や設定は、コンピュータ５８に接続された入力デバイス５９により行われる。入力デバイス５９の例としては、マウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。入力デバイス５９で蛍光顕微鏡操作プログラムを操作することにより、蛍光顕微鏡やその周辺機器の操作を行うこともできる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部２４自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図２の例では、コンピュータ５８は入力デバイス５９としてキーボード及びマウスを備える。マウスによって、ボタンやアイコン、スライダを操作したり、画像に対して位置指定等の各種操作を行える。このように表示部２４で画像と共に操作メニューや設定等を表示させ、イメージ上で操作項目を選択したり操作を行うことにより、ユーザは操作内容や状態等を正確に把握でき、操作ミスも防止でき、また感覚的で操作しやすい操作体系が実現される。
【００３４】
蛍光顕微鏡本体１００は、光学撮像系として、励起光源を構成する落射光源４８、蛍光落射照明用のコレクタレンズ５４、フィルタセット１、対物レンズ５０、結像レンズ５２、蛍光撮像部２２を備える。これらの部材は一定の光路上に配置される。落射光源４８は蛍光染料を励起する励起光を発する。励起光としては紫外線が多用されるため、落射光源４８には紫外光成分を含む高圧水銀ランプや高圧キセノンランプ等が用いられる。これらは、幅広い波長の光を放出する。また落射光源４８等の部材はユニット化し、ユニットを組み合わせて蛍光顕微鏡システムを構成することもできる。
【００３５】
落射光源４８の前面には、落射照明光を遮断／透過させるための落射光量調整部４９が設けられる。落射光量調整部４９は光路上に配置され、透過率の異なるフィルタを切り替えることで落射光量を調整する。フィルタの切り替えには、フィルタホイールやスライダ等が利用される。図２の例では、フィルタホイールを用いて、透過率が０％、２０％、４０％、６０％、８０％、及びフィルタ無しの１００％の６段階に透過光量すなわち励起光量を切り替え可能としている。また落射光量調整部を開閉式あるいは移動式の落射光シャッタとして、落射光をＯＮ／ＯＦＦする機構としてもよいし、或いはホイールとシャッタを併用することもできる。落射光量調整部４９の動作は、蛍光観察時には落射光を透過させ、明視野観察時には遮断するよう、制御部２６にて制御される。図２の例では、超高圧水銀ランプを励起光原として用いているため、物理的にＯＮ／ＯＦＦを制御している。ただ、光源の速やかなＯＮ／ＯＦＦが可能で、また印加電圧等により光量を変化できる落射光源を使用すれば、落射光量調整部を省略することもできる。このような落射光源としては、低消費電力で小型、高効率の発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子が挙げられる。これらは電圧制御による光量調整が可能なので、機械的なフィルタやシャッタを使用した離散的な光量切り替えでなく連続的な調光が可能で、より高精度な励起光量の抑制制御が実現できる。半導体発光素子は発光波長の帯域が比較的狭いため、複数の励起光に対応するために、異なる波長の発光ダイオードを複数配置してもよい。
【００３６】
落射光源４８から落射光量調整部４９を透過した落射照明光は、コレクタレンズ５４でほぼ平行な光束にされてフィルタセット１に励起光として導入される。コレクタレンズ５４は、落射照明の場合は蛍光落射照明レンズ等が利用できる。なお以下の例では試料の照明を落射照明型とするが、同様に透過型照明や全反射照明型等他の照明方法についても本発明は適用可能である。また図２の例では蛍光撮像部２２と、目視用の接眼レンズ２９を、ミラー等を利用した観察切替手段５３により反射、分岐させて切り替え可能としている。また目視用の機構を省略して、蛍光撮像部２２で撮像された画像を表示部２４でのみ確認する構成とすることもできる。さらに接眼レンズ２９と共に、或いはこれに代わって、明視野像を撮像する明視野撮像部２５を配置することもできる。
【００３７】
フィルタセット１は、特定の蛍光染料の観察に適した波長の光を選択的に透過するシングルパスのフィルタおよびミラーの組み合わせであり、図２に示すように励起フィルタ１２と吸収フィルタ１６とダイクロイックミラー１４を備える。さらにフィルタセット１は、複数種類が切り替え可能に構成されている。各フィルタセット１は、使用する蛍光染料に応じた励起フィルタ１２と吸収フィルタ１６とダイクロイックミラー１４の組み合わせからなり、これらを切り替えることでそれぞれ異なる単色画像を撮像できる。複数のフィルタセット１はフィルタホルダ５６にセットされ、フィルタ切替部１８で切り替えられる。フィルタセット１の励起フィルタ１２で選択された励起光はダイクロイックミラー１４で反射され、対物レンズ５０を通過して試料ＷＫに投射される。対物レンズ５０は、コンデンサレンズを兼用している。対物レンズ５０は観察目的に応じて交換可能であり、ネジ式等により脱着式に、あるいはレボルバ等で複数の対物レンズ５０を切り替え可能に構成できる。例えば位相差観察用、微分干渉観察用、明視野観察、暗視野観察用等の専用の対物レンズに交換でき、油浸対物レンズや水浸レンズ、ドライレンズ、カバースライド標本用、ノンカバースライド用等、観察目的や用途に応じて適切な対物レンズを装着、或いは切り替えできる。
（暗室空間４６）
【００３８】
試料ＷＫは、試料載置部２８に載置される。一般に蛍光試料等の微弱光試料の観察は、外乱光を排除する必要があるため暗室で行われる。蛍光顕微鏡本体１００は、試料載置部２８および光学系の光路を外乱光から遮断された暗室空間４６内に配置し、この暗室空間４６を暗室状態とすることにより、暗室を用意することなく蛍光観察を行え、使い勝手を改善している。試料載置部２８はＸＹステージ等が利用でき、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能である。また試料載置部２８は上下方向（Ｚ軸方向）にも移動可能とすることにより、光学系（対物レンズ５０）との相対距離を変化させてフォーカスの調整を可能としている。試料載置部２８は移動機構３８により駆動され、移動機構３８は制御部２６により制御される。あるいは、対物レンズ５０を移動させることでもフォーカスを調整できる。同様に、視野の変更においても試料載置部２８をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させる他、対物レンズ側を移動させることでも視野を移動できる。
【００３９】
試料ＷＫに含まれる蛍光染料の内、照射された励起光に対応する蛍光染料が蛍光を発し、この蛍光が対物レンズ５０を通過してフィルタセット１に入射され、ダイクロイックミラー１４を通過する。このようにダイクロイックミラー１４は、落射照明光を反射して蛍光を透過する。さらに吸収フィルタ１６で蛍光を通過し、落射照明光等蛍光以外の光成分を選択的に吸収する。吸収フィルタ１６はバリアフィルタとも呼ばれ、ダイクロイックミラー１４よりも蛍光像の形成面側に配置される。フィルタセット１を出た光は結像レンズ５２を通過して蛍光撮像部２２に入射される。蛍光撮像部２２は対物レンズ５０の焦点面と共役な位置に配置される。この蛍光撮像部２２は蛍光を電気信号に変換して画像処理部３０に送出する。画像処理部３０は、後述する広域画像合成手段の機能を実現する。画像処理部３０で必要な画像処理を行った後、画像転送部３１で外部のコンピュータ５８に転送される。これらの制御は、制御部２６にて行われる。制御部２６は、蛍光観察モードと明視野観察モードとを切り替える観察モード切替手段２１と、観察モードに応じた撮像条件を自動的に設定する等、観察条件を指定するための観察条件設定手段２３と、フィルタ切替部１８を制御する切替設定部２０、広域画像表示領域ＷＡに表示される広域画像を切り替える広域画像切替手段７６、合成広域画像において広域画像同士を合成した位置に基づき座標位置を補正する補正座標位置演算手段７７、基準励起光量及び表示部でのフレームレートに基づいて、必要な励起光量及び蛍光撮像部の露光時間を演算し、励起光量調整部及び蛍光撮像部の露光時間を制御するための露光時間・励起光量制御手段２７等の機能を実現する。この制御部２６は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のゲートアレイで構成される。また、蛍光顕微鏡本体１００と接続されたコンピュータ５８は表示部２４を備えており、画像転送部３１から送られる画像を、表示部２４上に表示する。
【００４０】
なお本明細書においては、低倍率で撮像した画像を広域画像、高倍率で撮像した画像を拡大画像と便宜上呼ぶ。ここで低倍率、高倍率とは相対的な値であって、例えば低倍率の拡大倍率が１倍〜１０倍程度の場合は、高倍率は２０倍〜１００倍程度に設定できる。
（蛍光撮像部２２）
【００４１】
蛍光撮像部２２は撮像素子で構成され、２次元状に配列された２次元フォトディテクタが使用される。２次元フォトディテクタは２次元状に配列されており、レーザ顕微鏡のように画面を順次走査することなく一画面を同時に撮像できる。２次元フォトディテクタとしては、ＣＣＤのほか、ＣＭＯＳのイメージセンサ、フォトダイオードのイメージセンサ、フォトトランジスタのイメージセンサ等が使用可能である。本実施の形態では高解像度のモノクロＣＣＤカメラが使用される。ＣＣＤカメラを冷却することでノイズ特性を向上できるので、ペルチェ素子や液体窒素等で冷却する機構を備えるＣＣＤカメラを使用してもよい。以上のように蛍光顕微鏡は、シングルパスのフィルタセット１をフィルタ切替部１８によって自動で切り替えでき、各フィルタセット１で撮像した単色画像と、これらを重ね合わせた重ね合わせ画像を、同時に表示できる。
（カラーフィルタ３２）
【００４２】
蛍光撮像部２２の前面にはカラーフィルタ３２が設けられる。カラーフィルタ３２は、図３（ａ）に示した機械式フィルタ３３や図３（ｂ）に示した液晶式フィルタ３４が使用できる。液晶式フィルタ３４は、液晶チューナブルフィルタや波長可変フィルタ等とも呼ばれ、印加電圧に応じてＲ、Ｇ、Ｂの透過分光特性をスイッチングする。このフィルタは、機械的な動作が無いので安定した切り替えが可能で、さらに高速なスイッチングが可能であり、好適に利用できる。
（機械式フィルタ３３）
【００４３】
ただ、液晶式フィルタ３４に代わって、図３（ａ）に示す回転式のターレットを使用した機械式フィルタ３３も利用できる。回転式ターレットとは、一般に複数のフィルタを速やかに交換できるような構造の回転板である。円盤状の回転板は中心軸で回転自在に支承され、回転軸を中心に周囲に複数の開口が設けられる。図３（ａ）の例では、４つの開口が設けられ、それぞれＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ及びフィルタのない開口としている。各開口が、光軸と一致するようにターレットが配置されており、ターレットを回転させることで、開口を速やかに切り替えることができる。これらフィルタの切替は、制御部２６の指示により行われる。またこれらのカラーフィルタ３２はＲＧＢ式に限られず、ＣＭＹ式としてもよい。なおＣＣＤ自体にカラーフィルタを設けたカラーフィルタ付きＣＣＤを使用することもできる。この場合は、さらに別のカラーフィルタを設ける必要はなくなる。
【００４４】
さらにカラーフィルタとして、上述した液晶フィルタや機械式フィルタ３３の他、音響光学素子（ＡＯＴＦ）を用いた音響光学フィルタや、プリズムとグレーティングを組み合わせたイメージング分光器（インスペクタ）等も利用できる。
（フィルタセット１）
【００４５】
フィルタセット１は、一般にダイクロイックキューブと呼ばれる箱状体に、励起フィルタ１２と吸収フィルタ１６とダイクロイックミラー１４の組を含んでいる。フィルタセット１は、試料ＷＫに導入する蛍光染料に応じて励起フィルタ１２、ダイクロイックミラー１４、吸収フィルタ１６の組み合わせが決定される。蛍光染料で発現される色のみが正しく観察できるように、所望の波長成分の光を抽出し他の波長成分を排除するよう、シングルパスのバンドパスフィルタの組み合わせが決定される。したがって、使用される蛍光染料に応じて、使用されるフィルタセット１は決定される。一般には各々蛍光色の異なるフィルタセット１が使用され、例えばＲＧＢ、ＣＭＹ等、蛍光色素に応じた色の組み合わせが適宜採用できる。複数のフィルタセット１はフィルタ切替部１８により切り替え可能に構成されている。複数のフィルタセット１はフィルタホルダ５６にセットされ、フィルタ切替部１８により複数のフィルタセット１のいずれか一を光路上にセットさせる。フィルタ切替部１８は、モータ等の駆動により回転式あるいはスライド式にフィルタセット１を切り替えるターレット等が利用できる。フィルタ切替部１８の制御は、制御部２６の切替設定部２０により設定される。フィルタセット１を使用して必要な組の励起フィルタ１２、吸収フィルタ１６、ダイクロイックミラー１４を一括して切り替えることができ、切り替え動作部分を一箇所にまとめて高速動作やメンテナンスを容易にすることができる。ただ、励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーが組になったフィルタセットを使用することなく、複数の励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーをそれぞれ個別に切り替える個別の切替手段を設け、各切替手段を連動して制御することによって所定の組の励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーを光路上に配置する構成としてもよい。さらには、フィルタ類を移動させることなく、ミラー等で光路を変更することでも実質的にフィルタ類を切り替えて撮像することが可能である。
（表示部２４）
【００４６】
表示部２４は、光学系で撮像された画像を表示するディスプレイである。表示部２４を構成するディスプレイは、高解像度表示が可能なモニタであり、ＣＲＴや液晶パネル等が利用される。なお表示部２４を蛍光顕微鏡自体に組み込んだり、外付けしたモニタとすることもできる。
（透過照明）
【００４７】
さらに図２の蛍光顕微鏡は、落射光（明視野照明）による蛍光観察に加えて、透過光（透過照明）による明視野観察も行えるよう、透過照明を備えている。試料載置部２８の下面に、透過照明レンズ３５と、透過光源３６を配置している。また透過光源３６には、透過照明をＯＮ／ＯＦＦする透過照明駆動電源３７が接続され、制御部２６により点灯を制御される。透過光源３６は、ハロゲンランプ等が利用される。ハロゲンランプは印加電圧によって光量を変化できるので、機械式のフィルタやシャッタを使用することなくＯＮ／ＯＦＦや光量制御が可能である。ハロゲンランプから出射された透過照明光は、透過照明レンズ３５であるコンデンサレンズを通って試料載置部２８上の試料ＷＫを照射する。この際、明視野観察では蛍光観察用のフィルタセット無しで撮像するため、制御部２６はフィルタ切替部１８を操作して、フィルタセット１からフィルタ部を退避させる。透過照明光で得られた試料ＷＫの明視野像は、対物レンズ５０、フィルタセット１、結像レンズ５２を通って、観察切替手段５３で反射され、明視野撮像部２５で撮像され、表示部２４上に表示される。
（観察モード切替手段２１）
【００４８】
以上のように図２の蛍光顕微鏡は、蛍光観察を行う蛍光観察モードと、明視野観察を行う明視野観察モードを備え、これらを観察モード切替手段２１で切り替え可能としている。さらに観察モード切替手段２１で選択された観察モードに応じて、観察条件設定手段２３が観察モードに適した撮像条件を自動的に設定する。これにより、観察モードをスムーズに切り替えできる。
【００４９】
従来は、蛍光観察の際はモノクロ画像、明視野観察の際はカラー画像での観察が主であり、各々の観察方式に切り替えるには、ユーザが手動でフィルタの挿抜や励起光の遮断／開放、ピントずれや視野ずれの調整を行っていた。これらの操作は煩雑である上、特に蛍光顕微鏡では操作すべき部位が点在していることが多く、極めて面倒であった。そこで本発明では、観察モードとして蛍光観察モードと明視野観察モードを選択させ、選択された観察モードに応じた撮像条件に、装置側で自動設定するように構成している。これにより、ユーザは観察モードを選択するのみで、表示部にて所望の観察像を表示させることができ、極めて使い勝手の良い顕微鏡観察が実現される。
（蛍光顕微鏡操作プログラム）
【００５０】
次に、蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面６０のユーザインターフェース画面を図４に示す。図４の操作画面６０から、ユーザは試料ＷＫに対して視野探しや倍率調整等、所望の観察を行うことができる。この例は一例であって、蛍光顕微鏡操作プログラムのユーザインターフェース画面において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば画像表示領域や詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、蛍光顕微鏡操作プログラムを組み込んだコンピュータ５８に接続された入力デバイス５９で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力デバイス５９によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。また、選択できない項目はグレーアウトして表示させることで、ユーザに設定可能な項目かそうでないかを区別し易くしている。
【００５１】
この図に示す操作画面６０は、画面左側に画像を表示するための画像表示領域６１と、右側に各種操作を行うボタン類を配置した操作領域６２を設けている。ここでは、画像表示のためにＣＨ１〜ＣＨ４の４チャンネルを用意しており、画像表示領域６１を４分割し、各々が独立しており異なる画像を表示可能としている。図４の例では、ＣＨ１〜ＣＨ３に蛍光像、ＣＨ４に明視野像を表示させている。画像表示領域６１の下側には、励起のＯＮ／ＯＦＦやプレビュー、撮影、録画等を行うためのボタン類が配置されている。またマウスのホイールに割り当てる機能の選択欄（Ｚフォーカス、ズーム、露光時間）や、自動保存のＯＮ／ＯＦＦの別、画像のサイズ、階調等が表示される。
【００５２】
操作領域６２の上段には、「観察方法の選択」欄６４が設けられ、各チャンネルで選択されている観察モードがボタン状のチャンネルボタン６５として表示される。またチャンネルボタン６５を選択すると、選択したチャンネルの画像が画像表示領域６１で拡大表示される。図５は、ＣＨ４の明視野像を選択して、拡大画像ＭＩとして拡大表示させた状態を示している。これにより、所望の画像を選択してより詳細に観察できる。図５の画像表示領域６１では、画像表示領域６１の下段に、露光時間を表示する露光時間表示欄や、露光時間の調整スライダ、オート調整ボタン等が設けられる。また、図５の例では、画像表示領域６１に重ねてスケール（２００μｍに相当する長さ）ＳＣを表示している。ユーザはこの画面から、所望の拡大観察を行う。
【００５３】
さらにチャンネルボタン６５の下には、観察倍率表示欄６６と「チャンネル設定」ボタン６７が設けられる。観察倍率表示欄６６では、現在の画像表示領域６１における倍率を演算して表示される。さらに「チャンネル設定」ボタン６７は、各チャンネルで表示される画像の観察モードの変更等、チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面９０（図６）を呼び出すためのボタンである。
（チャンネル設定画面９０）
【００５４】
図６は、チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面９０の一例を示している。図４の画面から、「チャンネル設定」ボタン６７を押下すると図６のチャンネル設定画面９０が表示される。ここでは、各チャンネル毎の観察モードの変更や擬似カラー表示の有無等を行う。具体的には、図４に対応させてＣＨ１〜４の各チャンネルの設定欄を４分割して表示し、観察モード切替手段２１を構成するプルダウンメニュー２１Ａで、ＯＦＦ（使用しない）、明視野観察、蛍光観察、位相差観察のいずれかを選択する。ここで選択された観察モードに応じて、観察条件設定手段２３により自動的に透過照明ハロゲンランプ（透過光源３６）のＯＮ／ＯＦＦ、蛍光励起シャッタ（励起光量調整部４９に設けられた落射光シャッタ）のＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥが選択され、プルダウンメニュー２１Ａ下段に設けられた透過照明ハロゲン状態表示欄９１、蛍光励起シャッタ状態表示欄９２に各々表示される。さらに、画像処理部３０における内部処理の方法も、これら観察モードの変更に応じた設定に自動的に切り替えられる。例えば「明視野」を選択すると、明視野観察に適した顕微鏡の設定として、自動的にカラーフィルタ３２が挿入され、画像処理部３０でもカラー画像を作成する設定に切り替わる。このように、ユーザが選択した観察モードに応じて各項目を一々手作業で切り替える操作を無くし、自動で必要な切替作業を行わせることにより、大幅な省力化が図られ、ユーザは各項目の切替作業を意識することなく所望の観察像を速やかに観察できるようになる。
（擬似カラー表示機能）
【００５５】
また、蛍光観察で得られたモノクロ画像を所望の色に着色する擬似カラー表示機能を備えている。擬似カラー表示は、モノクロ階調に色の濃淡を割り付ける処理であり、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）割り付けとも呼ばれる。ここでは、擬似カラー表示欄９３のチェックボックスをＯＮし、所望の表示色を表示カラー選択欄９４で選択することにより、選択した色に着色された擬似カラーの蛍光像が表示されるようになる。さらに擬似カラー表示機能のＯＮ／ＯＦＦを蛍光像に表示させることもできる。図４の例では、画像表示領域６１において各チャンネルの画像の下段に擬似カラーＯＮ／ＯＦＦ表示欄９５が設けられ、擬似カラー表示されているものについては「擬似カラー」と表示され、さらに着色した色と同色の背景色にて表示される。これにより、ユーザは擬似カラー表示を選択したチャンネルを視認できると共に、何色に着色したかも併せて把握できる。なお擬似カラー表示機能はモノクロ画像への着色を行うものであり、既にカラー画像である明視野画像には適用されない。このため明視野画像選択時には擬似カラーＯＮ／ＯＦＦ表示欄９５をグレーアウトさせ、誤設定を防止する。
【００５６】
さらに、コメント表示欄９６を設け、画像表示領域６１において、試料ＷＫの名前や観察条件等、所望のコメントをテキストで表示することもできる。
【００５７】
図６の例では、ＣＨ１〜ＣＨ３が蛍光観察モード、ＣＨ４が明視野観察モードを選択している。明視野観察モードでは、元々カラー表示されるため擬似カラー表示欄９３はグレーアウトして表示し、選択できないようにしている。また、ＣＨ４設定欄の下段には「オーバーレイ表示として使用」欄９７が設けられる。オーバーレイ表示とは、マルチカラー撮影の４分割画面表示の際に、ＣＨ１〜ＣＨ３の画像を合成したオーバーレイ画像をＣＨ４で表示するモードである。図６に示すように「オーバーレイ表示として使用」欄９７のチェックをＯＮすることで、ＣＨ４での設定（図６の例では明視野観察モード）に拘わらず、図４に示すように、オーバーレイ表示を行う。この際、画像表示領域６１におけるＣＨ４の表示領域の下段のステータス表示欄９５Ａ左側に「オーバーレイ」と表示され、オーバーレイ表示が適用されていることが確認できる。更にステータス表示欄９５には、オーバーレイ画像の合成元画像であるＣＨ１〜ＣＨ３の各画像の重み付けを調整する合成調整欄９５Ｂを設けることもできる。図４の例では、合成調整欄９５Ｂとして各画像の透過率を０〜１００の範囲で独立して調整できる。
【００５８】
加えて、すべてのチャンネルでの共通の設定項目を設定するための共通設定欄９８として、ゲイン／プレビュー速度、測光方式、ＬＵＴ補正／ブラックバランス、リアルタイムフィルタ、ホワイトバランス、ノイズリダクション、励起光量等のＯＮ／ＯＦＦを選択できる。これらの設定終了後、「設定」ボタン９９を押下することで設定が反映され、観察条件設定手段２３がフィルタの挿抜等を実行する。
【００５９】
図４の蛍光顕微鏡操作プログラムに戻って説明を継続すると、「観察方法の選択」欄６４の下段に設けられた操作領域６２では、複数のタブを切り替えて操作項目を選択する。図４の例では「顕微鏡操作」タブ１０２が選択されており、このとき操作領域６２には「レンズ選択」欄６８が設けられ、対物レンズ５０を選択できる。この蛍光顕微鏡では複数の対物レンズ５０を対物レンズ用ターレット上にセットし、対物レンズ用ターレットを回転させて切り替え可能としている。倍率の異なる対物レンズ５０を切り替えることで、光学倍率を変更できる。図４の例では対物レンズを６個までセット可能で、ここでは５個の対物レンズをセットしている。「レンズ選択」欄６８では現在セットされている対物レンズ５０が、その倍率と共にアイコン状に表示されている。対物レンズがセットされていない位置は、空欄で表示され、この位置に対物レンズを追加できることが視認できる。所望の対物レンズ５０のアイコンを選択すると、制御部２６が指令を出し、対物レンズ用ターレットを回転させて自動的に対物レンズ５０が切り替えられる。また対物レンズ５０を切り替える際には、対物レンズ５０を一旦待避させて、対物レンズ用ターレット回転時に試料載置部２８と接触しないようにしている。
（ナビゲーション欄７０）
【００６０】
さらに「レンズ選択」欄６８の下段には、倍率を調整するズーム調整スライダ６９が設けられる。さらにその下段には、ナビゲーション欄７０が設けられる。ナビゲーション欄７０は、観察可能な範囲の全域、すなわち試料載置部２８の相対移動範囲ＳＩを示す相対移動範囲表示領域を構成する。またナビゲーション欄７０には、現在観察中の位置が十字状のグリッドＧＤで表示される。これにより、ユーザは現在観察中の位置が全体のどの辺りに位置するかを把握できる。このナビゲーション欄７０では、広域画像の表示、選択を行う。ナビゲーション欄７０の「ナビゲーション」ボタン７１を押下すると、図７のナビゲーション画面７２が別ウィンドウで開き、登録された広域画像ＷＩが表示される。すなわちナビゲーション画面７２は、広域画像ＷＩを表示する広域画像表示領域ＷＡとして機能する。従来、広域画像は拡大画像の脇に併設された小さな画面を使用することが多かったが、この状態では詳細が判別し辛いという問題があった。本実施の形態ではナビゲーション画面７２を使って広域画像ＷＩを大きく表示させることにより、より見易く、詳細表示を可能にして視野探し作業を容易にできる。また、図５の拡大画像表示領域ＭＡで現在表示中の拡大画像ＭＩに対応する領域を、広域画像ＷＩ上で矩形状の第１の枠状ＢＸ１にて表示している。これにより、現在観察中の部位を広域画像ＷＩ上で容易に把握でき、視野の移動等に役立てることができる。また図７の画面で第１の枠状ＢＸ１をマウス等の操作により移動させると、これに追従して図５の拡大画像表示領域ＭＡの表示も対応する領域の拡大画像ＭＩとなるよう更新される。この例では、広域画像ＷＩ、拡大画像ＭＩのいずれも明視野像としているが、広域画像ＷＩを明視野像、拡大画像ＭＩを蛍光像とすることで、カラー画像で視野を探して高解像度のモノクロ画像で拡大観察するという蛍光観察に適した環境が実現できる。
【００６１】
なお、この例では、広域画像表示領域ＷＡを別ウィンドウとしているが、拡大表示領域と同一画面で分割して表示させることも可能であることはいうまでもない。例えば図５の画面において、画像表示領域を二分割して拡大画像表示領域と広域画像表示領域を並べて表示させることもできる。さらに図５の例では、ナビゲーション欄７０に試料載置部２８の相対移動範囲ＳＩを表示しているが、従来のようにナビゲーション欄に広域画像を縮小表示させることも可能である。このような表示形態の設定は、ユーザの好み等に応じて任意に設計できる。
（広域画像切替手段７６）
【００６２】
さらに、複数の広域画像を切り替えることができる。図７のナビゲーション画面７２の上段には、チャンネル表示欄７３、ナビ画像倍率表示欄７４、履歴画像表示欄７５及び広域画像切替手段７６が設けられている。チャンネル表示欄７３は、現在表示中のチャンネル番号（図７の例ではＣＨ４）を表示する。ナビ画像倍率表示欄７４は、ナビゲーション画面７２で表示される広域画像ＷＩの倍率を表示する（図７の例では２００倍）。履歴画像表示欄７５は、現在登録されている広域画像の枚数と、表示中の広域画像の番号を表示している。図７の例では、３／３と表示され、登録済みの３枚の広域画像中、３番目の広域画像ＷＩが表示されていることを示している。広域画像ＷＩは、広域画像切替手段７６を構成する矢印ボタンで切り替えることができる。図７の例では、←、→ボタンが配置され、これを押下することで、登録済みの広域画像ＷＩが登録番号の昇順、降順に順次切り替えられる。このように、複数枚の広域画像ＷＩを切り替え可能とすることで、従来のように一枚のみの広域画像に制限されることなく、より柔軟な視野の選択、切り替えが可能となる。
【００６３】
広域画像ＷＩの登録は、図７のナビゲーション画面７２において、所望の視野や倍率に調整した後、画面右下に設けられた「画像登録」ボタン７８を押下して行う。これにより、その時点でナビゲーション画面７２に表示されている画像が広域画像ＷＩとしてメモリ部に保存される。広域画像ＷＩは、明視野像や蛍光像といった観察方法の種別、撮像時の倍率といった撮像条件の情報と共に記録される。またそれぞれの広域画像ＷＩの座標情報に基づいて、図５において広域画像ＷＩの登録位置を示すナビゲーション欄７０の表示も自動更新される。
【００６４】
広域画像ＷＩは、予め登録され、メモリ部に保存される。複数の登録画像を保存するメモリ部は、蛍光顕微鏡本体側の制御部や画像処理部等に備えることもできるし、あるいはコンピュータ側に備えることもできる。図２の例では、カメラ制御用ＰＣであるコンピュータ５８にメモリ部を備える。例えばコンピュータのハードディスク等を利用することで、蛍光顕微鏡本体側の構成を簡素化してコストダウンを図ることができる。また制御部を構成するコンピュータ５８が各種制御を行う。さらに図７のナビゲーション画面７２に表示中の画像を、広域画像として登録することなく、単に保存することもできる。「画像登録」ボタン７８の右隣に配置された「保存」ボタン７９を押すと、画像に名前を付けて保存するダイヤログが現れ、所望の名前を付して保存できる。
（相対移動範囲表示領域）
【００６５】
上述の通り、図５に示す蛍光顕微鏡操作プログラムの画面では、ナビゲーション欄７０に試料載置部２８の相対移動範囲ＳＩを表示しており、この相対移動範囲ＳＩ上に、登録済みの広域画像の位置が点で表示される。複数枚の広域画像が登録されている場合は、各広域画像に対応する位置に、それぞれ点が表示される。これにより、広域画像が試料載置部２８上のどの位置に登録されているかを俯瞰でき、複数枚の広域画像が離散的に登録されている場合でも、相互の位置関係を把握してこれらを区別することが容易となる。
【００６６】
このように、従来の１枚の広域画像のみに基づく拡大画像の視野探しに加えて、複数枚の広域画像と、これら広域画像の範囲を示す相対移動範囲ＳＩを付加することで、図８に示すように、より柔軟な視野移動や視野探しを可能とする。図８（ａ）は相対移動範囲ＳＩ（図５のナビゲーション欄７０）、図８（ｂ）は広域画像ＷＩ２（図７のナビゲーション画面７２）、図８（ｃ）は拡大画像ＭＩ（図５の拡大画像表示領域ＭＡ）をそれぞれ示している。この例では４つの広域画像が登録されており、図８（ａ）の相対移動範囲ＳＩには各広域画像の位置を示すＷＩ１〜４の４点が表示される。図８（ａ）の画面からいずれかの広域画像ＷＩ１〜４の点を選択すると、図８（ｂ）に示すように対応する広域画像（図８（ｂ）の例ではＷＩ２）が図７のナビゲーション画面７２に表示される。ナビゲーション画面７２上から拡大画像ＭＩを指定すると、図５の拡大画像表示領域ＭＡに該当する拡大画像が表示されると共に、図７の広域画像ＷＩ上には対応する領域に矩形状の第１の枠状ＢＸ１が表示され、拡大画像ＭＩの位置を広域画像ＷＩ上で確認できる。
【００６７】
以上のように、蛍光顕微鏡の視野を決定するために大領域、中領域、小領域の３段階を用意し、これらを相互にリンクさせることで、視野の相対的な位置関係の把握が容易になり、視野の移動、選択を極めて容易にできる。すなわち、一枚の広域画像のみで視野探しを行っていた従来の方法と比べ、複数枚の広域画像を登録して切り替え可能とすることでより広範な範囲で視野探しが可能となる。さらに、複数枚の広域画像が、ＸＹステージの相対移動範囲においてどの位置にあるかを相対移動範囲表示領域で表示させることで、これら複数枚の広域画像同士の位置関係も容易に整理でき、複数枚の広域画像を混乱無く選択して、適切な視野探しが行える。
【００６８】
また、登録済みの広域画像を表示部上に複数表示させることもできる。表示部２４の画像表示領域６１を複数領域に分割し（例えば図４に示すＣＨ１〜４）、分割された領域に登録済みの広域画像を各々表示させることで、複数の広域画像を一画面で確認できる。例えばタイムラプス機能で長時間の経時観察画像を複数並べて表示する場合のように、所望の領域の画像を複数抽出して同時に表示させることができ、視認性を高め視野探し等に資する。
（デジタルズーム）
【００６９】
また蛍光顕微鏡は、光学ズーム以外に、画像処理によるデジタルズーム機能を備える。デジタルズームを行う際は、図９に示すように、現在拡大画像表示領域ＭＡで表示される視野に対応する領域を広域画像ＷＩ上で、光学視野とデジタルズームした視野の両方を表示する。すなわち、広域画像ＷＩ上に拡大画像ＭＩの領域を矩形状で表示させる際、図９（ａ）に示すように元画像である光学画像の矩形を破線（第１の枠状ＢＸ１）で表示させつつ、デジタルズームの倍率に応じて、拡大表示された領域を実線（第２の枠状ＢＸ２）で表示させる。これにより、解像度の高い元の光学像と、デジタルズームにより拡大された視野に対応する領域とを広域画像ＷＩ上で対比でき、ユーザはデジタルズームによる表示であること、すなわち光学画像に比べて解像度が低下していることを認識できる。加えて、低倍率の広域画像ＷＩ上での対応位置が正しく反映されるので、どの程度解像度が低下しているか、すなわち元データの領域と視野との相対関係も確認できる。また広域画像ＷＩ上で現在位置を変更する際は、変更位置まで試料載置部２８が移動している間はデジタルズーム像を表示しておく。すなわち、ＸＹステージの可動範囲は大きく、指定された目標位置までステージを物理的に移動し終えるまである程度の時間を要する。このため、ナビゲーション画面７２に表示されている広域画像ＷＩの中から、目標位置の視野に相当する画像を切り出し（例えば枠状ＢＸ１で表示される視野範囲画像）、ステージの移動中はこの視野範囲画像をデジタルズームで拡大表示させた視野範囲画像を一時的に表示させる。ステージ移動終了後は、得られた拡大画像ＭＩの表示に切り替える。これにより、時間のかかるステージ移動中にも仮のデジタルズーム画像が表示されるので、ユーザにおける待ち時間のストレスを低減できる。
（広域画像合成手段）
【００７０】
また複数の広域画像を離散的に登録して切り替え表示する他、隣接する広域画像同士を繋げて、より大きい広域画像に合成することもできる。このような画像を連結の手順を、図１０に基づいて説明する。図１０の例では、４枚の広域画像ＷＩ５〜８を繋ぎ合わせて一枚の合成広域画像を生成している。先ず図１０（ａ）に示すように、試料載置部２８を移動させて、左上から時計回りに、隣接する広域画像ＷＩ５〜８まで４枚撮像する。広域画像ＷＩは、倍率の最も低い対物レンズを使用して明視野画像で撮像する。この際、隣接する広域画像ＷＩ同士が若干重なるように、視野を設定する。そして図１０（ｂ）に示すように、隣接する広域画像ＷＩ同士の重なり部分に基づいて、画像処理によりこれらを連結する。この合成処理は、画像処理部３０の広域画像合成手段により行う。画像を合成するアルゴリズムとしては、画像データから特徴点を抽出してマッチングを行う等、既知の方法が適宜利用できる。これにより、一枚の大きな合成広域画像を得ることができる。従来は、最も倍率の低い対物レンズで得られる視野以上に広い広域画像を得ることができなかったが、この方法であれば複数枚の広域画像を継ぎ足すことで、対物レンズの最低倍率に制限されないより広い広域画像を得ることが可能となる。
（補正座標位置演算手段７７）
【００７１】
このようにして得られた合成広域画像は、つなぎ合わせのための重なり部分によって、各広域画像の持つ位置座標が若干狂うという問題がある。そこで、広域画像合成手段が画像の合成を行う際の重なり量を保持しておき、この値に基づいて、座標位置を補正する。この補正は、制御部２６の補正座標位置演算手段７７により行う。具体的には、図１０（ｂ）において左上の広域画像ＷＩ５の座標を基準とし、広域画像ＷＩ６〜８については各画像との重なり量を減算した座標位置に補正する。これにより、拡大画像ＭＩの位置を合成広域画像上に正しく反映させることができる。
【００７２】
図１１に、このような広域画像合成を行うユーザインターフェース画面の一例を示す。この図に示す例では、ナビゲーション画面７２において広域画像ＷＩ９〜ＷＩ１４の６枚を指定し、広域画像合成を実行している。広域画像合成実行中は、進捗ダイヤログボックス１２０に進捗を示すバーグラフが表示され、各広域画像の撮影と、撮影された広域画像の連結を実行する進捗状況が示される。
【００７３】
図５の顕微鏡操作プログラムの説明に戻ると、ナビゲーション欄７０の右側には、対物レンズ５０の位置を縦棒状に表示しており、視覚的に対物レンズ５０の相対位置を把握できる。さらにその下段には、「ステージ位置記憶」欄８０が設けられる。加えてその下段には照明の光量調整欄８２が設けられる。図４の例では、透過光源３６であるハロゲンランプは、チェックボックスによりＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、また落射光源４８である超高圧水銀ランプは、スライダを操作することで光量を調整できる。
【００７４】
また操作領域６２の最下段には、対物レンズ５０を退避させる「レンズ退避（Ｐａｕｓｅ）」ボタン、画像上で各種の解析を行うための解析ソフトを呼び出す「解析ソフト」ボタン、顕微鏡操作プログラム起動時の初期画面を表示させる「初期メニューへ」ボタンが設けられている。
（蛍光観察モードへの切替）
【００７５】
観察条件設定手段２３が撮像条件を切り替える手順を、図１２及び図１３のフローチャートに基づいて説明する。これらのフローチャートにおいて、図１２は蛍光観察を選択した場合、図１３は明視野観察を選択した場合、の観察モード切替手順を説明している。まず、蛍光観察モードへの切替について、図１２に基づき説明する。ステップＳ１２０１で、ユーザが図６の画面から観察モード切替手段２１で蛍光観察を指定すると、ステップＳ１２０２で透過光源３６のハロゲンランプがＯＦＦされ、ステップＳ１２０３で蛍光フィルタキューブが挿入され、ステップＳ１２０４でＣＣＤカメラの前段に配置したカラーフィルタ３２が排除される。ここでカラーフィルタ３２が回転式の場合はフィルタのない穴の位置が選択され、液晶式の場合は、電動挿抜機構等により機械的に退避される。次にステップＳ１２０５で蛍光観察用の蛍光撮像部２２の設定を行う。例えばピーク測光やＡＥ（自動露光）のＯＦＦ等を設定する。さらにステップＳ１２０６で画像処理部３０をモノクロ画像処理モードに切り替える。具体的には色補間や色合成等を行わない処理とする。さらにステップＳ１２０７で、蛍光励起シャッタを開放位置とする。しかし、観察が終了した後、例えば別の観察条件に移っている場合やパソコンのアプリケーションで他の演算をしている場合等は、無駄な励起を行わないようにする。
【００７６】
一方、明視野観察モードへの切替は、図１３に示すようにステップＳ１３０１でユーザが明視野観察モードを選択すると、ステップＳ１３０２で蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、無駄な励起を行わないようにする。次にステップＳ１３０３で、透過光源３６であるハロゲンランプをＯＮする。特にハロゲンランプはランプ光量の立ち上がりが悪いため、早めに点灯することが好ましい。次にステップＳ１３０４で透過光が蛍光フィルタを透過しないよう、蛍光フィルタキューブを退避させる。次いでステップＳ１３０５でカラーフィルタ３２をカラーモードに切り替える。機械式フィルタ３３を使用する場合はターレットを回転させてＲＧＢを順次切り替え、液晶式フィルタ３４の場合はフィルタを光路に挿入する。さらにステップＳ１３０６で画像処理部３０をカラー画像処理モードに切り替える。機械式フィルタ３３の場合はターレットの回転の制御と色合成とをリンクさせ、あるいは液晶式フィルタ３４の場合は印加電圧制御と色合成をリンクさせ、カラー画像を合成する。そしてステップＳ１３０７により、明視野撮像部２５の設定を行う。例えばカラーＣＣＤカメラのアベレージ測光やＡＥをＯＮにする等の設定を行う。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。
【００７７】
これによって、蛍光観察モードに際しては、高感度、高階調、高解像度のモノクロ撮影ができ、一方明視野観察に際しては、色情報を持ち３ＣＣＤ並の高解像度のカラー撮影ができる。ユーザが観察モードを選択するという一の操作のみで、顕微鏡、カメラ、画像処理、カラーフィルタ３２等の制御を全て自動で観察条件設定手段２３に行わせることにより、観察モードの切替に伴う設定変更の大幅な省力化を図ることができる。またこの構成は特別な機器を付加することなく安価に実現できる。
（位相差観察モード）
【００７８】
さらにこの方法は、明視野観察に限られず、位相差観察や微分干渉観察にも適用できることはいうまでもない。位相差観察によれば、光の回折と干渉を利用して、透明な試料に明暗のコントラストを付けて観察できる。明視野観察のように試料を染色する必要がないので、生体細胞や培養細胞、血液等生きたままの状態で観察できる。
【００７９】
以下、位相差観察モードの設定を行う手順を、図１４のフローチャートに基づき説明する。まずステップＳ１４０１で、位相差観察を指定する。ここではユーザが観察モード切替手段２１により、位相差観察モードを選択する。次にステップＳ１４０２で、蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、無駄な励起を行わないようにする。さらにステップＳ１４０３で、透過光源３６であるハロゲンランプをＯＮした後、ステップＳ１４０４で、透過光が蛍光フィルタを透過しないよう、蛍光フィルタキューブを退避させる。次いでステップＳ１４０５でカラーフィルタ３２をカラーモードに切り替え、ステップＳ１４０６で画像処理部３０をカラー画像処理モードに切り替える。これらステップＳ１４０２〜ステップＳ１４０６の処理は、上述した図１３とほぼ同様の手順となる。そしてステップＳ１４０７により、位相差用の撮像部の設定を行う。例えば明視野撮像部２５のカラーＣＣＤカメラのアベレージ測光やＡＥをＯＮにする、エッジ強調フィルタを適用する等の設定を行う。さらにステップＳ１４０８で、蛍光顕微鏡を位相差観察を行うための物理的な構成に切り替える。ここでは、対物レンズ５０の倍率に応じた位相リング絞りを挿入する。本実施の形態では、位相差リングのＰｈリングとしてＰｈＬ、Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３の４タイプがあり、対物レンズ５０の倍率に応じてこれらを使い分ける。このようにして位相差観察モードでは、透明な試料又は反射試料の位相あるいは光路差に基づき位相差像を結像することで、コントラストの高い位相差像を得ることができる。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。
（微分干渉観察モード）
【００８０】
微分干渉観察とは、無染色の試料を光が通過する際の屈折率の違いや、試料表面の形状による光路差（光の進み方の違い）を明暗のコントラストに変えて観察する方法である。微分干渉観察では偏光を利用して僅かに離間した平行光を生成して、無色透明の試料に透過させた後、これらの光を干渉させて立体的な結像を得る。この微分干渉観察は位相差観察と同様、生きたままの試料を観察でき、特に位相差観察よりも厚い試料に適している。用途としては神経や筋肉の繊維構造、細胞分裂紡錘体の観察や、細胞核構造、その他無染色の厚い試料、あるいはＩＣウェハ表面、磁気ヘッドの研磨面の外観検査、結晶成長過程の観察等に利用される。
【００８１】
以下、微分干渉観察モードの設定を行う手順を、図１５のフローチャートに基づき説明する。まずステップＳ１５０１で、微分干渉観察を指定する。ここではユーザが観察モード切替手段２１により、微分干渉観察モードを選択する。次にステップＳ１５０２で、蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、ステップＳ１５０３で透過光源３６をＯＮした後、ステップＳ１５０４で蛍光フィルタキューブを退避させる。これらステップＳ１５０２〜ステップＳ１５０４の処理は、上述した図１３、図１４とほぼ同様の手順となる。次いでステップＳ１５０５でＣＣＤカメラの前段に配置したカラーフィルタ３２を排除する。ここでカラーフィルタ３２が回転式の場合はフィルタのない穴の位置が選択され、液晶式の場合は、電動挿抜機構等により機械的に退避される。さらにステップＳ１５０６で画像処理部３０をモノクロ画像処理モードに切り替える。具体的には色補間や色合成等を行わない処理とする。そしてステップＳ１５０７により、微分干渉用の撮像部の設定を行う。例えば蛍光撮像部２２を構成するモノクロＣＣＤカメラ２２Ａのアベレージ測光やＡＥをＯＮにする、エンボスフィルタを適用する等の設定を行う。最後にステップＳ１５０８で、蛍光顕微鏡を微分干渉観察を行うための物理的な構成に切り替える。ここでは、投光側の光路上に光学素子（プリズム）及び偏光板（ポラライザ）を挿入し、一方結像側の光路上に光学素子（プリズム）及び偏光板（アナライザ）を、それぞれ挿入する。このようにして、微分干渉観察モードへの切り替えを行った上で微分干渉観察を実行する。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。
【００８２】
このような位相差観察や微分干渉観察を行う観察モードをさらに観察モード切替手段２１に付加して選択可能とすることで、これらの観察モードへの切り替えもスムーズに行うことができる。あるいはまた、蛍光顕微鏡の構成に応じて、微分干渉観察に加えて、特殊なコンデンサを使用することで試料を斜めから照明して試料により散乱した光を観察する暗視野観察や、試料の偏光特性を明暗のコントラストや色の変化にして観察する偏光観察等への切り替えも選択肢に含めることもできる。
（蛍光合成観察モード）
【００８３】
また蛍光観察で得られたモノクロ画像をカラー化したい要求もある。例えば、蛍光観察をする前にまず試料内の細胞の位置を確認するためにカラー画像を利用することがある。また、得られた信号が蛍光か単なるノイズかを判断するために蛍光の色合いを見て判断することや、非蛍光標本を観察する場合、あるいは蛍光イメージングで問題となる自家蛍光（バックグラウンド）と蛍光シグナルと判別したい場合等にカラー撮影したいことがある。このような場合、モノクロＣＣＤカメラではカラー撮影できず、カラーＣＣＤカメラを増設するのはコストがかかる。またカメラを接続するカメラポートが１つしか備えられていない場合は、一々カメラを装着し直す必要があった。そこでモノクロカメラにカラーフィルタを挿入してカラー化する方法が開発されている。明視野観察のカラー撮影により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られたモノクロ画像である蛍光像の輝度情報に色情報を重ねることで、カラー化した蛍光合成画像を結像する。これにより信号を判別しながら高感度、高解像度、高速な蛍光観察も可能となる。ただ、蛍光合成画像を結像するには、フィルタ挿抜と共にカメラ画像処理も変更する必要があり、観察方法の切り替えに応じて変更するのが手間であった。またカラーフィルタを挿入したときピントずれや視野ずれ、色ずれ、あるいはレンズの個体差によるずれ等が発生するので、これらの調整も必要となる。そこで、このような蛍光合成画像を撮像する条件を、蛍光合成観察モードとして、観察モード切替手段２１に付加し、観察条件設定手段２３で自動的に設定することで、このような手間を省力化し、容易に蛍光合成画像を得ることができるようになる。
【００８４】
蛍光合成観察モードにおいてカラーの蛍光合成画像を得る手順の一例を説明すると、先ず透過光源３６のハロゲンランプがＯＦＦされ、蛍光フィルタキューブが挿入され、カラーフィルタ３２をカラーモードに切り替える。さらに蛍光観察用の蛍光撮像部２２の設定を行い、画像処理部３０をカラー画像処理モードに切り替え、蛍光励起シャッタを開放位置とする。このようにして、カラーの蛍光合成画像を得るための構成とできる。観察条件設定手段２３は、蛍光合成観察モードが選択されると、上記の撮像条件に変更する。
【００８５】
さらに、蛍光顕微鏡で光軸方向に移動させながら、すなわち高さを変化させながら複数の画像を撮像し、これらの画像を合成することで３次元情報を含む立体画像（スタック画像）を取得することもできる。スタック画像は光軸方向の奥行きを持っており、試料Ｗの表面状態を観察可能である。特に多色蛍光観察（マルチカラー）においては、多重染色試料に合致したフィルタセット１を切り替えるターレットを自動選択しながら、Ｚ軸方向のスキャニング画像を時系列で取得し、これによって蛍光染料の発現箇所等を立体的に深度深く観察することが可能となる。
（補正作業の自動化）
【００８６】
加えて、観察条件設定手段２３が撮像条件を変更する際に、カラーフィルタ３２を挿入したときに発生する様々なずれを自動的に補正することもできる。従来、このようなずれの修正は手作業で行っていたが、フィルタ毎の補正量を予め登録しておくことで、観察モードの切り替えと共にレンズ位置の微調整等の補正作業も併せて行わせることができ、更なる省力化と高精度な観察が実現できる。
（帯域）
【００８７】
さらにまた、観察モードの切替の際に、画像転送の際のフレーム落ちを考慮したデータ量の調整を行わせることもできる。一般にモノクロ画像データに比べ、カラー画像データは情報量が多いため、図２において画像転送部３１から外部のコンピュータ５８に画像データを転送する際の転送経路の帯域の制限、転送速度やフレームレートが問題となる。すなわち、モノクロ画像の際にはデータ量が比較的少ないため、データ通信量を帯域の範囲内に抑えることができ、フレーム落ちを生じることなく画像データを転送でき、表示部２４においてリアルタイムに画像が更新されていたものであっても、カラー画像に切り替えた途端、データ量が大きくなって制限された帯域内で転送されるデータ量が不足し、フレーム落ちを生じることがある。これに対応するために、画像転送部３１とコンピュータ５８間で行われるデータ通信経路の帯域やフレーム転送速度に応じて、画像データのビット数を調整する。例えば、モノクロ撮影時は１ＣＨの高階調（１０〜１６ｂｉｔ）で転送し、カラー撮影時はＲＧＢ毎の階調を８ｂｉｔ以下に低下させて画像転送することで、動画転送時の帯域を一定量に抑え、フレーム落ちや低下を防ぐことができる。この設定は、予め装置又はプログラム側で設定する。或いは、ユーザが転送速度等に応じて個別に設定可能とすることもできる。
（露光調整機能）
【００８８】
さらに本実施の形態では、蛍光撮像部のフレームレートに応じて、可能な限り露光時間を長く調整し、必要最小限の励起光量を自動的に計算してこの値に励起光量を自動調整する機能を備える。これにより、強い励起光を試料に照射し続けることで試料に与えるダメージを軽減できる。すなわち、従来はユーザが励起光量を抑えるために、蛍光観察の目的や条件等に応じて手動で露光時間を適宜調整して励起光量を下げる作業を行っていた。しかしながら、必ずしも正確な調整がなされていたとはいえず、またこの作業が非常に面倒であるという問題があった。そこで本実施の形態では、このような作業を自動化し、ユーザが求める蛍光像の明るさを得るために、条件の範囲内で励起光量を可能な限り抑えるよう、制御部２６の露光時間・励起光量制御手段２７が自動的に露光時間を設定している。この手順を、図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【００８９】
先ずステップＳ１６０１で、ユーザが所望の条件で適切な明るさに調整する。すなわち、所望の観察モードに観察モード切替手順で設定し、また励起光源の明るさや蛍光撮像部のシャッタースピード等を観察条件設定手段２３で設定する。このときの励起光量を基準励起光量とする。図３の例では励起光量は、励起光量調整部であるフィルタの切り替えにより０〜１００％まで２０％幅で６段階の切り替えを可能としている。実際には０％（励起光遮断）にすることはないので、２０％〜１００％の５段階で励起光量を記憶する。次にステップＳ１６０２で、露光時間・励起光量制御手段２７の露光調整機能をＯＮにする。そしてステップＳ１６０３で、現在の蛍光撮像部の撮像条件を取得する。すなわち、モノクロＣＣＤカメラのカメラ撮影条件として、蛍光像撮像時のフレームレート（シャッタースピード又は露光時間）、画素数等を保持する。
【００９０】
次にステップＳ１６０４で、この撮像条件から、フレームレートを演算する。フレームレートは、観察モードによって変化する。観察モードとしては、ビニング、画像積算、蛍光合成観察等が挙げられる。ビニングは、隣接する複数の画素で光量を加算して一画素として扱うことにより、画素数は少なくなるものの、画像を明るくできる観察モードである。画像積算は、連続的に撮像した複数枚の蛍光像を画素毎に重ねて光量を多くする観察モードである。蛍光合成観察は、ＲＧＢ各色に対応する蛍光像を取得し、これらを合成したカラー画像を得る観察モードである。また蛍光像の一部の領域のみを撮像する読み出しの有無、すなわち蛍光像の画素数によっても変化する。一例として、画素数１３６０ピクセルｘ１０２４ピクセルで１５フレーム／秒を標準のフレームレートとした場合の、フレームレートの変化を表１に示す。
【００９１】
【表１】
2008139794.tif 000003
【００９２】
これらフレームレートの計算は、標準観察を元にして演算される。例えば、部分読み出しであれば画素数が少なくなる分、高速な読み出しが求められ、画素数１０００ピクセルｘ４００ピクセルに設定すると、（１３６０×１０２４）÷（１０００×４００）倍＝約３．４８倍となり、１５フレーム／秒×３．４８＝５２フレーム／秒となる。この場合に、部分読み出しで励起光量を８０％透過、露光時間１０ｍｓにおいて十分な蛍光像が得られているとすれば、これを基準光量として露光調整機能を実行すると、露光時間は１／５２フレーム／秒＝１９．１ｍｓとなるので、励起光量を標準観察の８０％から、８０％／（１９．１ｍｓ／１０ｍｓ）＝４１．８％まで落とすことが可能となる。
【００９３】
また、ビニングにより２×２ピクセルをサブアレイ（部分領域）に設定すると、元画像の１３６０ピクセル×１０２４ピクセルが６８０ピクセル×５１２ピクセル相当となるので、上記部分読み出しと同様に計算できる。さらに画像積算では、積算枚数分だけフレームレートが低くなり、例えば５枚の画像積算では（１５フレーム／秒）／５枚＝３フレーム／秒となる。さらにまた蛍光合成観察では、図３に示すようにモノクロカメラにカラーフィルタを挿入してカラー化する。カラーフィルタの挿入方法には、図３（ａ）に示すように回転式のターレット状にＲ、Ｇ、Ｂ、透過のフィルタを設け、機械的にこれらを切り替える方式と、図３（ｂ）に示すように、液晶ＲＧＢフィルタを用いて印加電圧によってＲ、Ｇ、Ｂと透過分光特性をスイッチング、若しくは透過を切り替える方式がある。いずれの場合も、ＲＧＢ各色毎の蛍光像を合成するため、フレームレートは１／３となり、１５フレーム／秒が５フレーム／秒となる。
【００９４】
さらに、これらの撮影条件を組み合わせることもでき、上記と同様の計算によりフレームレートを計算できる。観察条件を組み合わせた場合のフレームレートの変化の一例を、表２に示す。
【００９５】
【表２】
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【００９６】
このようにしてフレームレートが決定されると、ステップＳ１６０５で、このフレームレートに応じて蛍光撮像部の露光時間を調整する。すなわち、フレームレートで許容される時間いっぱいまで、露光時間を長くする。例えばユーザが標準観察において励起光量を８０％透過、露光時間を１０ｍｓに設定して蛍光観察し、蛍光像の明るさが十分得られているとしてこの値を基準励起光量に設定した場合に、観察モードを部分読み出しに変更し、画素数を１０００ピクセルｘ４００ピクセルに設定し、露光調整機能を適用すると、そのフレームレートは表１のように５２フレーム／秒となるから、露光時間は１／５２＝１９．２ｍｓまで延ばすことができる。ここまでの露光時間であれば、表示部のリアルタイム表示に要求されるフレームレートに十分対応できる。そしてステップＳ１６０６で、露光時間を調整した分、励起光量を調整する。上記の例では、露光時間を１０ｍｓから１９．２ｍｓに延長することで、その分だけ励起光量も８０％透過から少なくすることができ、具体的には８０％／（１９．２／１０）＝４１．７％まで、励起光量調整部で励起光量を低減できる。図２の例では、励起光量は２０％刻みで段階的に調整できるため、設定可能な励起光量に最も近い４０％に設定する。このようにして、蛍光像に必要な明るさを保ちつつ、励起光量を可能な限り抑えることができ、試料への負荷を軽減できる。
【００９７】
なお、フレームレートで許容される範囲内で露光時間を長く設定するが、フレームレートを超えることがないように設定される。例えば励起光量を２０％刻み等、離散的に設定する場合においては、演算された露光時間に合致する露光時間に設定できないことがある。この場合の離散値の選択方法は、露光時間がフレームレートを超えることがないように励起光量を調整する。これによってフレーム落ちを回避できる。
【００９８】
以上のようにして、観察条件に応じてフレームレートが決まるので、ユーザが所望の観察条件にて所望の明るさに設定した基準状態から、その明るさを保つために必要で、かつフレームレートの維持に必要な励起光と露光時間すなわちＣＣＤカメラのシャッタースピードを自動調整し、かつこれに応じて受光光量を低下させる機能を備えることで、試料に照射する励起光量を必要最小限とすることができ、安定した蛍光観察が可能となる。
（カメラ設定）
【００９９】
以上のビニング、部分読み出し（ＲＯＩ）等の設定は、図１７に示す設定画面から行う。図１７は、蛍光顕微鏡操作プログラムの操作領域６２で「カメラ設定」タブ１０４を選択した状態のユーザインターフェース画面を示している。「カメラ設定」タブ１０４を選択すると、操作領域６２には、「カラー・モノクロ設定」欄１３０、「カメラ設定」欄１４０、「オートフォーカス設定」欄１５０、「ホワイトバランス」欄１６０がそれぞれ表示される。「カラー・モノクロ設定」欄１３０では、モノクロ８ｂｉｔ、モノクロ１２ｂｉｔ、カラーのいずれかをラジオボタンで選択する。また保存時のデータビット数を１２ビットから１６ビットに拡張する際の拡張方法として、上詰め（標準）、下詰めのいずれかを選択できる。
【０１００】
「カメラ設定」欄１４０では、プレビューモード（超高速／高速／標準）、ゲイン（０ｄＢ／６ｄＢ／１２ｄＢ／２４ｄＢ）、測光方法（アベレージ測光／ピーク測光、及び全画面／一部分）等がプルダウンメニューで選択される。さらに「ビニング／ＲＯＩ」として、「ＯＦＦ」、「ビニング（２ｘ２／４ｘ４／８ｘ８）」、「ＲＯＩ（小／中／大）」が選択できる。この例では部分読み出し（ＲＯＩ）は、小／中／大のいずれかの規定値から選択する方式としているが、画面上の任意の領域を指定して部分読み出しを行うよう構成してもよい。
【０１０１】
さらに撮影条件として、フルサイズの画素数（１３６０×１０２４／６８０×５１２／２７２０×２０４８／４０８０×３０７２）、マルチカラー＆Ｚスタック撮影順序（マルチカラー→Ｚスタック／Ｚスタック→マルチカラー）をそれぞれ選択できる。また「オートフォーカス設定」欄１５０では、フォーカスエリア表示のＯＮ／ＯＦＦと、全画面／一部分の設定、「ホワイトバランス」欄１６０では、プッシュセット実行、初期化に加えて、プッシュセットエリア表示のＯＮ／ＯＦＦと、表示ＯＮの場合の大／中／小、並びにマニュアル設定時のＲＧＢのバランス等を設定できる。
（ＸＹ座標記憶位置表示機能）
【０１０２】
さらに、広域画像上の所望の領域をＸＹステージのＸＹ座標位置として記憶し、広域画面上に表示させることもできる。このＸＹ座標は、複数を記憶しておくこともできる。図１８、図１９、図２０に示す例では、所望の領域を３つ記憶し、それぞれの記憶領域を細線の点線枠ＰＸ１〜ＰＸ３でナビゲーション画面７２の広域画像ＷＩ上に示している。複数の領域を記憶する際は、各点線枠に登録番号を添えて表示させることで、これらを容易に区別できる。ＸＹ座標記憶位置の表示は、図１９〜図２０のナビゲーション画面７２において下段に設けられた「ステージ記憶位置」欄１１０のチェックをＯＮ／ＯＦＦすることで切り替える。このようにして、複数登録された領域の相対位置を確認できる。特に、予め設定された複数の位置を移動しながら順次撮影する場合の位置確認に好適である。なおこれらの図において、図１８は操作画面６０の画像表示領域６１で明視野画像の拡大画像ＭＩを表示させつつナビゲーション画面７２を開いて広域画像ＷＩを表示させた状態、図１９は図１８のナビゲーション画面７２を拡大した状態、図２０は別のナビゲーション画面７２として蛍光画像の広域画像ＷＩを表示させた状態を、それぞれ示している。
（撮影履歴表示機能）
【０１０３】
加えて、過去に表示した拡大画像に相当する領域を広域画面上に表示させることもできる。上述した図１８に示す例では、画像表示領域６１の拡大画像表示領域ＭＡに現在表示される拡大画像ＭＩを、ナビゲーション画面７２に表示される広域画像ＷＩ上の対応する位置に、矩形状の第１の枠状ＢＸ１で表示すると共に、過去に表示した領域を履歴領域として、白っぽい枠状ＨＸで表示している。撮影履歴表示機能で表示される履歴領域ＨＸは、拡大画像表示領域ＭＡに表示させた拡大画像の位置をすべて記憶して表示させる他、画像登録した拡大画像のみを記憶することもできる。撮影履歴の表示は、図１９〜図２０のナビゲーション画面７２において下段に設けられた「撮影履歴」欄１１２のチェックをＯＮ／ＯＦＦすることで切り替えることができる。このように撮影履歴表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、過去の履歴を広域画面上から容易に確認でき、新たな視野探しの際の基準等に利用できる。また最新の履歴を削除したり、あるいはすべての履歴を削除することもできる。図１９〜図２０のナビゲーション画面７２の例では、下段に設けられた「最新履歴削除」ボタン１１４を押下すると、履歴が最新のものから順次削除され、また「全履歴削除」ボタン１１６を押下することですべての履歴が削除される。
【０１０４】
また、枠状の線種に変えて、あるいはこれに加えて枠状の色を変更することで、視認性を高め、さらに複数種類の枠の区別も容易となる。図１８、図１９、図２０に示す例では、細線の点線枠を黄色、太線の実線枠を赤色に、それぞれ表示している。
（簡易スケール機能）
【０１０５】
ナビゲーション画面７２で表示される拡大倍率は任意に調整でき、ナビ画像倍率表示欄７４に現在の倍率が表示される。倍率はユーザが任意に指定する他、登録された広域画像の倍率に応じて適切な倍率に自動調整して表示させることもできる。また、図１９〜図２０のナビゲーション画面７２の例では、ナビゲーション画面７２の広域画像に重ねて、適切なスケールＳＣを表示する簡易スケール機能を備える。スケールＳＣは画像表示領域６１の視野範囲、すなわち選択中の対物レンズの倍率から自動計算して、最適な長さの寸法にて画像上に表示される。図１９〜図２０の例では、下段に設けられた「簡易スケール」欄１１８のチェックをＯＮすると、選択中の広域画像の倍率に応じた最適なスケールで、ナビゲーション画面７２において広域画像が表示される。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器は、例えば患者の血清と細胞核とを反応させ、蛍光標識を加えて蛍光顕微鏡で坑核坑体を観察し、坑核坑体の蛍光により陽性、陰性を判定する蛍光抗体検査等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】一般的な蛍光顕微鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る蛍光顕微鏡システムを示すブロック図である。
【図３】モノクロカメラに使用するカラーフィルタの構成例を示す模式図である。
【図４】蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面のユーザインターフェースを示すイメージ図である。
【図５】図４におけるＣＨ４の明視野像を拡大表示させた状態を示すイメージ図である。
【図６】チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面を示すイメージ図である。
【図７】ナビゲーション画面で広域画像を表示する例を示すイメージ図である。
【図８】相対移動範囲と拡大画像、広域画像の表示の対応関係を示す概念図である。
【図９】デジタルズームによる拡大画像の領域を広域画像に表示させる様子を示す概念図である。
【図１０】複数の広域画像を合成する様子を示す概念図である。
【図１１】広域画像合成を行うユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。
【図１２】蛍光観察を選択した場合に撮像条件を切り替える手順を示すフローチャートである。
【図１３】明視野観察を選択した場合に撮像条件を切り替える手順を示すフローチャートである。
【図１４】位相差観察モードの設定を行う手順を示すフローチャートである。
【図１５】微分干渉観察モードの設定を行う手順を示すフローチャートである。
【図１６】露光時間を自動的に調整する手順を示すフローチャートである。
【図１７】蛍光顕微鏡操作プログラムの設定画面のユーザインターフェースを示すイメージ図である。
【図１８】蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面からナビゲーション画面を開いた状態を示すイメージ図である。
【図１９】図１８のナビゲーション画面を拡大した状態を示すイメージ図である。
【図２０】他のナビゲーション画面の例を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…フィルタセット
１２…励起フィルタ；１４…ダイクロイックミラー
１６…吸収フィルタ；１８…フィルタ切替部；２０…切替設定部
２１…観察モード切替手段；２１Ａ…プルダウンメニュー
２２…蛍光撮像部；２２Ａ…モノクロＣＣＤカメラ
２３…観察条件設定手段；２４…表示部
２５…明視野撮像部；２６…制御部；２７…露光時間・励起光量制御手段
２８…試料載置部；２９…接眼レンズ
３０…画像処理部；３１…画像転送部
３２…カラーフィルタ；３３…機械式フィルタ；３４…液晶式フィルタ
３５…透過照明レンズ；３６…透過光源
３８…移動機構；３７…透過照明駆動電源
４６…暗室空間；４８…落射光源；４９…励起光量調整部
５０…対物レンズ；５２…結像レンズ；５３…観察切替手段
５４…コレクタレンズ；５６…フィルタホルダ
５８…コンピュータ；５９…入力デバイス
６０…操作画面；６１…画像表示領域；６２…操作領域
６４…「観察方法の選択」欄；６５…チャンネルボタン
６６…観察倍率表示欄；６７…「チャンネル設定」ボタン
６８…「レンズ選択」欄；６９…ズーム調整スライダ
７０…ナビゲーション欄；７１…「ナビゲーション」ボタン
７２…ナビゲーション画面；７３…チャンネル表示欄
７４…ナビ画像倍率表示欄；７５…履歴画像表示欄
７６…広域画像切替手段；７７…補正座標位置演算手段
７８…「画像登録」ボタン；７９…「保存」ボタン
８０…「ステージ位置記憶」欄；８２…光量調整欄
９０…チャンネル設定画面
９１…透過照明ハロゲン状態表示欄；９２…蛍光励起シャッタ状態表示欄
９３…擬似カラー表示欄；９４…表示カラー選択欄
９５…擬似カラーＯＮ／ＯＦＦ表示欄；９６…コメント表示欄
９５Ａ…ステータス表示欄；９５Ｂ…合成調整欄
９７…「オーバーレイ表示として使用」欄；９８…共通設定欄
９９…「設定」ボタン
１００…蛍光顕微鏡本体
１０２…「顕微鏡操作」タブ；１０４…「カメラ設定」タブ
１１０…「ステージ記憶位置」欄；１１２…「撮影履歴」欄
１１４…「最新履歴削除」ボタン；１１６…「全履歴削除」ボタン
１１８…「簡易スケール」欄
１２０…進捗ダイヤログボックス；１３０…「カラー・モノクロ設定」欄
１４０…「カメラ設定」欄；１５０…「オートフォーカス設定」欄
１６０…「ホワイトバランス」欄
ＷＩ、ＷＩ１〜ＷＩ１４…広域画像
ＭＩ…拡大画像；ＷＡ…広域画像表示領域；ＭＡ…拡大画像表示領域
ＳＩ…相対移動範囲；ＢＸ１…第１の枠状；ＢＸ２…第２の枠状
ＰＸ１〜ＰＸ３…記憶領域；ＨＸ…履歴領域；
ＷＫ…試料；ＳＣ…スケール；ＧＤ…グリッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１７】
2008139794.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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