(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられたレーザ光を標本上で２次元的に走査させるスキャナと、
超解像画像を作成するための元画像に必要なＳ／Ｎ比情報を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶されている前記Ｓ／Ｎ比情報と所定の画像取得条件とに基づいて、前記元画像を生成するために加算すべき画像データの数を算出する画像データ数算出部と、
前記所定の画像取得条件で前記標本からの光を検出して前記画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データ数算出部により算出された数に基づいて、前記スキャナにより前記標本における同一範囲において前記レーザ光を繰り返し走査させるとともに、前記画像データ取得部により前記標本における同一範囲からの光を繰り返し検出させて、該同一範囲の複数の前記画像データを取得させる制御部と、
前記画像データ取得部により取得された前記同一範囲の複数の画像データを加算して前記元画像を生成する元画像生成部と、
該元画像生成部により生成された前記元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することによって、前記超解像画像を生成する超解像画像生成部とを備える標本観察装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記スキャナにより主走査方向における同一の走査ライン上で前記レーザ光を繰り返し走査させ、前記画像データ取得部により前記同一の走査ラインの前記画像データを複数取得させる請求項１に記載の標本観察装置。
【請求項３】
前記Ｓ／Ｎ比情報が、前記元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの光電子数である第１光電子数であり、
前記画像データ数算出部が、前記画像データ取得部によって前記所定の画像取得条件で取得される前記画像データの１画素あたりの光電子数である第２光電子数により前記第１光電子数を除算する請求項１または請求項２に記載の標本観察装置。
【請求項４】
前記元画像生成部により生成された前記元画像に基づき、前記画像データを追加して加算するか否かをユーザに入力させる入力部と、
該入力部に前記画像データを追加すると入力された場合に、前記制御部が、前記標本の同一範囲について、前記画像データ取得部による前記画像データの取得を継続させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の標本観察装置。
【請求項５】
光源から発せられたレーザ光を標本上で２次元的に走査させるスキャナと、
前記標本からの光を検出して画像データを取得する画像データ取得部と、
超解像画像を作成するための元画像に必要な第１Ｓ／Ｎ比情報を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶されている前記第１Ｓ／Ｎ比情報と所定の画像取得時間とに基づいて、前記元画像を生成するために加算する複数の前記画像データにおいて取得すべき第２Ｓ／Ｎ比情報を算出するＳ／Ｎ比情報算出部と、
該Ｓ／Ｎ比情報算出部により算出された前記第２Ｓ／Ｎ比情報を満たす前記画像データを取得する画像取得条件を設定する条件設定部と、
該条件設定部により設定された前記画像取得条件に基づいて、前記所定の画像取得時間内に、前記スキャナにより前記標本における同一範囲において前記レーザ光を繰り返し走査させるとともに、前記画像データ取得部により前記標本における同一範囲からの光を繰り返し検出させて、該同一範囲の画像データを複数取得させる制御部と、
前記画像データ取得部により取得された前記同一範囲の複数の画像データを加算して前記元画像を生成する元画像生成部と、
該元画像生成部により生成された前記元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することによって、前記超解像画像を生成する超解像画像生成部とを備える標本観察装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記スキャナにより主走査方向における同一の走査ライン上で前記レーザ光を繰り返し走査させ、前記画像データ取得部により前記同一の走査ラインの前記画像データを複数取得させる請求項５に記載の標本観察装置。
【請求項７】
前記第１Ｓ／Ｎ比情報が、前記元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの光電子数である第１光電子数であり、
前記Ｓ／Ｎ比情報算出部が、前記所定の画像取得時間内に前記画像データを繰り返し取得可能な回数により前記第１光電子数を除算して、前記画像データごとの１画素あたりの光電子数である第２光電子数を前記第２Ｓ／Ｎ比情報として算出し、
前記条件設定部が、前記画像データ取得部により取得される前記画像データの１画素あたりの光電子数である第３光電子数が前記第２光電子数を満たした場合に所望の輝度が得られるような前記画像取得条件を設定する請求項５または請求項６に記載の標本観察装置。
【請求項８】
前記制御部が、前記元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、前記画像データ取得部の検出ゲイン、前記標本に照射するレーザ光の強度、前記画像データを取得する方式および／または前記画像データを加算する方式についての各パラメータをそれぞれ単一または複数記憶し、
前記光源と、
前記制御部により記憶されている各前記パラメータからそれぞれいずれかをユーザに選択させる入力部とを備え、
前記制御部が、前記入力部により選択された各前記パラメータにしたがって、前記光源、前記スキャナ、前記画像データ取得部、前記元画像生成部および前記超解像画像生成部を制御する請求項５から請求項７のいずれかに記載の標本観察装置。
【請求項９】
前記制御部が、前記元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、前記画像データ取得部の検出ゲイン、前記標本に照射するレーザ光の強度、前記画像データを取得する方式および／または前記画像データを加算する方式の組み合わせを複数記憶し、
前記光源と、
前記制御部により記憶されている複数の前記組み合わせからいずれかをユーザに選択させる入力部とを備え、
前記制御部が、前記入力部により選択された前記組み合わせにしたがって、前記光源、前記スキャナ、前記画像データ取得部、前記元画像生成部および前記超解像画像生成部を制御する請求項５から請求項７のいずれかに記載の標本観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒトゲノムの解読以降、癌などの疾患機序や心臓・脳神経といった各臓器の発生／分化機序が分子レベルで解明されるようになっている。そして、顕微鏡を用いて細胞などの生体サンプルを観察する場合には、タンパクやＤＮＡ／ＲＮＡなど、分子レベルの挙動を観測することが求められている。このため、光学分解能を上回る超解像観察の重要性が増々高まっている。
【０００３】
従来、超解像観察を行う装置として、画像演算処理により、標本の画像データを元画像としてその高周波成分を強調することで、超解像成分が可視化された超解像画像を生成する標本観察装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７８４０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２００８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の標本観察装置では、元画像としての画像データにおける高周波成分の比率が小さいと高周波成分を効率的に強調することができず、良好な超解像画像を生成することができないという問題がある。
【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、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成可能にすることができる標本観察装置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、光源から発せられたレーザ光を標本上で２次元的に走査させるスキャナと、超解像画像を作成するための元画像に必要なＳ／Ｎ比情報を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されている前記Ｓ／Ｎ比情報と所定の画像取得条件とに基づいて、前記元画像を生成するために加算すべき画像データの数を算出する画像データ数算出部と、前記所定の画像取得条件で前記標本からの光を検出して前記画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データ数算出部により算出された数に基づいて、前記スキャナにより前記標本における同一範囲において前記レーザ光を繰り返し走査させるとともに、前記画像データ取得部により前記標本における同一範囲からの光を繰り返し検出させて、該同一範囲の複数の前記画像データを取得させる制御部と、前記画像データ取得部により取得された前記同一範囲の複数の画像データを加算して前記元画像を生成する元画像生成部と、該元画像生成部により生成された前記元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することによって、前記超解像画像を生成する超解像画像生成部とを備える標本観察装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、制御部により、画像データ取得部に標本の同一範囲からの光を繰り返し検出させて同一範囲の複数の画像データが取得され、元画像生成部によりこれら同一範囲の画像データが加算されて元画像が生成される。これにより、標本における同一範囲について、１回の撮像では十分な光量が得られず画像データにノイズが重畳してしまう場合であっても、画像データを加算した分だけ輝度が増大してノイズが平滑化された高周波成分の比率が大きい元画像が生成される。したがって、その元画像に高周波成分を強調する画像演算処理を施せば、超解像成分が可視化された良好な超解像画像を生成することができる。
【０００９】
ここで、元画像のＳ／Ｎ比が十分に高くないと、高周波成分を強調することによる超解像効果が得られない。そのため、画像取得条件に応じて元画像のＳ／Ｎ比が低下した場合は、十分なＳ／Ｎ比を確保するために、加算する画像データの数を増加しなければならない。したがって、ノイズを平滑化して高周波成分の比率が大きい元画像を取得するには、画像取得条件と加算する画像データの数とを最適な組み合わせに調整する必要がある。
【００１０】
本発明は、画像データ数算出部により、元画像に必要なＳ／Ｎ比情報と所定の画像取得条件とに基づいて、元画像を生成するために加算すべき画像データの数を算出することで、所定の画像取得条件を採用した場合に必要な画像データ数を容易に把握することができる。これにより、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成可能にすることができる。
上記発明においては、前記制御部が、前記スキャナにより主走査方向における同一の走査ライン上で前記レーザ光を繰り返し走査させ、前記画像データ取得部により前記同一の走査ラインの前記画像データを複数取得させることとしてもよい。
【００１１】
上記発明においては、前記Ｓ／Ｎ比情報が、前記元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの光電子数である第１光電子数であり、前記画像データ数算出部が、前記画像データ取得部によって前記所定の画像取得条件で取得される前記画像データの１画素あたりの光電子数である第２光電子数により前記第１光電子数を除算することとしてもよい。
【００１２】
画像データ取得部として光を検出する光電子増倍管（ＰＭＴ）のような検出器は、画像取得条件としてのＨＶ増倍ゲインが高すぎると、光電子１個あたりの電気信号が大きくなり、少ない光電子数で電気信号が飽和してしまう。そのため、１回の撮像で検出することができる光電子数が少なくなり、加算する画像データの数を増やさないと初期のノイズ平滑化効果が得られない。
【００１３】
この場合において、光電子数はＳ／Ｎ比の２乗に相当するので、第１光電子数は予備実験などで求められる。また、第２光電子数は、画像データ取得部により所定の画像取得条件で予め取得した画像データの輝度情報とその画像取得条件とに基づいて求められる。したがって、第１光電子数および第２光電子数を予め求めておくだけで、必要な画像データ数を容易に把握でき、元画像の生成に掛かる手間を省くことができる。
【００１４】
上記発明においては、前記元画像生成部により生成された前記元画像に基づき、前記画像データを追加して加算するか否かをユーザに入力させる入力部と、該入力部に前記画像データを追加すると入力された場合に、前記制御部が、前記標本の同一範囲について、前記画像データ取得部による前記画像データの取得を継続させることとしてもよい。
【００１５】
標本においては、例えば、生体分子に標識した蛍光分子が劣化したり光化学的に褪色したりするなど、実際に予測するのが困難な要因が存在することがある。ユーザが実際に元画像に基づいて加算する画像データを追加するか否かを判断することで、標本に応じてより適切な元画像を取得することができる。
【００１６】
本発明は、光源から発せられたレーザ光を標本上で２次元的に走査させるスキャナと、標本からの光を検出して画像データを取得する画像データ取得部と、超解像画像を作成するための元画像に必要な第１Ｓ／Ｎ比情報を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されている前記第１Ｓ／Ｎ比情報と所定の画像取得時間とに基づいて、前記元画像を生成するために加算する複数の前記画像データにおいて取得すべき第２Ｓ／Ｎ比情報を算出するＳ／Ｎ比情報算出部と、該Ｓ／Ｎ比情報算出部により算出された前記第２Ｓ／Ｎ比情報を満たす前記画像データを取得する画像取得条件を設定する条件設定部と、該条件設定部により設定された前記画像取得条件に基づいて、前記所定の画像取得時間内に、前記スキャナにより前記標本における同一範囲において前記レーザ光を繰り返し走査させるとともに、前記画像データ取得部により前記標本における同一範囲からの光を繰り返し検出させて、該同一範囲の画像データを複数取得させる制御部と、前記画像データ取得部により取得された前記同一範囲の複数の画像データを加算して前記元画像を生成する元画像生成部と、該元画像生成部により生成された前記元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することによって、前記超解像画像を生成する超解像画像生成部とを備える標本観察装置を提供する。
【００１７】
本発明によれば、制御部により画像データ取得部に標本の同一範囲からの光を繰り返し検出させて得られた複数の画像データが元画像生成部により加算されることで、標本における同一範囲について、ノイズが平滑化された高周波成分の比率が大きい元画像が生成される。
ここで、標本の状態や実験プログラムにより同一範囲の画像データを繰り返し取得する数が限られている場合は、十分なＳ／Ｎ比を確保するために、画像取得条件を調整しなければならない。
【００１８】
本発明は、Ｓ／Ｎ比情報算出部により元画像を生成するために所定の画像取得時間内に得られる各画像データにおいて取得すべき第２Ｓ／Ｎ比情報を算出し、条件設定部によりその第２Ｓ／Ｎ比情報を満たす画像データを取得する画像取得条件を設定することで、画像取得時間が制限されている場合に必要な画像取得条件を容易に把握することができる。これにより、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成可能にすることができる。
上記発明においては、前記制御部が、前記スキャナにより主走査方向における同一の走査ライン上で前記レーザ光を繰り返し走査させ、前記画像データ取得部により前記同一の走査ラインの前記画像データを複数取得させることとしてもよい。
【００１９】
上記発明においては、前記第１Ｓ／Ｎ比情報が、前記元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの光電子数である第１光電子数であり、前記Ｓ／Ｎ比情報算出部が、前記所定の画像取得時間内に前記画像データを繰り返し取得可能な回数により前記第１光電子数を除算して、前記画像データごとの１画素あたりの光電子数である第２光電子数を前記第２Ｓ／Ｎ比情報として算出し、前記条件設定部が、前記画像データ取得部により取得される前記画像データの１画素あたりの光電子数である第３光電子数が前記第２光電子数を満たした場合に所望の輝度が得られるような前記画像取得条件を設定することとしてもよい。
【００２０】
このように構成することで、第１光電子数および第２光電子数を予備実験などで予め求めておくだけで、画像取得時間が制限されている場合に必要な画像取得条件を容易に把握でき、元画像の生成に掛かる手間を省くことができる。
【００２１】
上記発明においては、前記制御部が、前記元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、前記画像データ取得部の検出ゲイン、前記標本に照射するレーザ光の強度、前記画像データを取得する方式および／または前記画像データを加算する方式についての各パラメータをそれぞれ単一または複数記憶し、前記光源と、前記制御部により記憶されている各前記パラメータからそれぞれいずれかをユーザに選択させる入力部とを備え、前記制御部が、前記入力部により選択された各前記パラメータにしたがって、前記光源、前記スキャナ、前記画像データ取得部、前記元画像生成部および前記超解像画像生成部を制御することとしてもよい。
【００２２】
このように構成することで、ユーザが実験目的に応じて選択した所望の組み合わせることにより、元画像の生成に掛かる手間を省くことができる。
【００２３】
上記発明においては、前記制御部が、前記元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、前記画像データ取得部の検出ゲイン、前記標本に照射するレーザ光の強度、前記画像データを取得する方式および／または前記画像データを加算する方式の組み合わせを複数記憶し、前記光源と、前記制御部により記憶されている複数の前記組み合わせからいずれかをユーザに選択させる入力部とを備え、前記制御部が、前記入力部により選択された前記組み合わせにしたがって、前記光源、前記スキャナ、前記画像データ取得部、前記元画像生成部および前記超解像画像生成部を制御することとしてもよい。
【００２４】
このように構成することで、ユーザは予め決められているいずれかの組み合わせを選択するだけの簡易な作業だけで、元画像の生成に掛かる手間を省くことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成可能に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】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る標本観察装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のシステム制御ＰＣの概略構成図である。
【図３】図１の走査型レーザ顕微鏡を正面から見た図である。
【図４】図３の走査型レーザ顕微鏡を側面から見た図である。
【図５】図３の走査型レーザ顕微鏡を上方から見た図である。
【図６】図１の標本観察装置により超解像画像を生成する工程を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る標本観察装置のシステム制御ＰＣを示す概略構成図である。
【図８】図７の標本観察装置により超解像画像を生成する工程を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る標本観察装置を示す概略構成図である。
【図１０】図９の標本観察装置により超解像画像を生成する工程を説明するフローチャートである。
【図１１】ＨＶとレーザ強度から平均化走査ライン数を決定するテーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る標本観察装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１は、図１〜図５に示すように、走査型レーザ顕微鏡３と、走査型レーザ顕微鏡３の制御等を行うシステム制御ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）５とを備えている。
【００２８】
走査型レーザ顕微鏡３は、生体細胞組織のような標本Ｓに励起レーザ光を照射する顕微鏡本体１０と、顕微鏡本体１０により励起レーザ光が照射された標本Ｓより集光された蛍光を検出して光強度信号を取得する第１検出ユニット３０および第２検出ユニット４０とを備えている。
【００２９】
顕微鏡本体１０は、標本Ｓを載置するステージ１１（図３〜５参照）と、励起レーザ光を発生する光源（図示略）と、光源から発せられた励起レーザ光を走査するスキャナ（走査部）１３と、スキャナ１３により走査された励起レーザ光を集光する瞳投影レンズ１５と、瞳投影レンズ１５により集光された励起レーザ光を平行光に変換する結像レンズ１７と、平行光に変換された励起レーザ光を標本Ｓに照射する一方、標本Ｓにおいて発生する蛍光を集光する対物レンズ１９とを備えている。
【００３０】
また、顕微鏡本体１０には、対物レンズ１９により集光されて結像レンズ１７、瞳投影レンズ１５およびスキャナ１３を介して励起レーザ光の光路を戻る蛍光（戻り光）を光路から分岐させるダイクロイックミラー２１と、ダイクロイックミラー２１により分岐された蛍光をリレーするリレーレンズ２３と、対物レンズ１９の焦点位置と光学的に共役な位置に開口する絞り２５と、リレーレンズ２３によりリレーされた蛍光の光路を切り替える光路切り替えミラー２７とが備えられている。
【００３１】
スキャナ１３は、図３〜５に示す走査ユニット（ＳＵ）７に収容されている。また、スキャナ１３は、互いに対向して配置されて相互に直交する軸線回りに揺動可能な２枚のガルバノミラー（図示略）を備えている。このスキャナ１３は、２枚のガルバノミラーを揺動させて励起レーザ光を偏向することで、標本Ｓ上で励起レーザ光を２次元的（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に走査することができるようになっている。
【００３２】
一方のガルバノミラーの揺動速度は、他方のガルバノミラーの揺動速度に対して十分に速く設定されている。高速側のガルバノミラーは標本Ｓ上における主走査方向（Ｘ軸方向）の走査のために使用され、低速側のガルバノミラーは標本Ｓ上における走査位置を副走査方向（Ｙ軸方向）に送るために使用される。これら２枚のガルバノミラーは、図示しないモータにより軸線回りに揺動させられるようになっている。
【００３３】
ダイクロイックミラー２１は、光源からの励起レーザ光をスキャナ１３に向けて反射する一方、標本Ｓからの蛍光をリレーレンズ２３に向けて透過させるようになっている。
リレーレンズ２３は、ダイクロイックミラー２１を透過した蛍光を集光して絞り２５の開口位置に蛍光のスポットを投影するコンフォーカルレンズ２４Ａと、コンフォーカルレンズ２４Ａにより投影された蛍光を結像させる結像レンズ２４Ｂとにより構成されている。
【００３４】
絞り２５は、システム制御ＰＣ５により、開口径を変更することができるようになっている。本実施形態においては、絞り２５は、コンフォーカルレンズ２４Ａにより投影される蛍光のスポット、すなわち、コンフォーカルスポットの径寸法よりも小さい開口径、例えば、コンフォーカルスポットの径寸法の１／２程度の開口径に設定されている。
【００３５】
光路切り替えミラー２７は、リレーレンズ２３によりリレーされた蛍光の光路に挿脱可能に配置されている。この光路切り替えミラー２７は、蛍光の光路に挿入されると、リレーレンズ２３からの蛍光を第１検出ユニット３０に向けて反射するようになっている。蛍光の光路から光路切り替えミラー２７が外されると、リレーレンズ２３からの蛍光がそのまま第２検出ユニット４０に入射するようになっている。
【００３６】
第１検出ユニット３０は、走査ユニット７に内蔵されている。この第１検出ユニット３０は、蛍光を検出してその光量に応じた大きさの光強度信号を出力するマルチアルカリＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ、画像データ取得部）３１と、マルチアルカリＰＭＴ３１にＨＶ（Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ、印加電圧）を印加する第１ＨＶ電源３３と、マルチアルカリＰＭＴ３１から出力された光強度信号を増幅する第１増幅器３５とを備えている。
マルチアルカリＰＭＴ３１は、サイドオン型のＰＭＴであり、蛍光を受光して光電変換するマルチアルカリ光電面（図示略）を備えている。
【００３７】
第２検出ユニット４０は、図３〜５に示す高感度検出ユニット（ＨＳＤ：Ｈｉｇｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）９に収容されている。この第２検出ユニット４０は、蛍光を検出してその光量に応じた大きさの光強度信号を出力するＧａＡｓＰ−ＰＭＴ（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ａｒｓｅｎｉｄｅ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ−ＰＭＴ、画像データ取得部）４１と、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１にＨＶを印加する第２ＨＶ電源４３と、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１から出力された光強度信号を増幅する第２増幅器４５とを備えている。
ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１は、ヘッドオン型のＰＭＴであり、ＧａＡｓＰ化合物を使用した光電面（図示略）を備えている。このＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１は、マルチアルカリＰＭＴ３１よりも感度が高く、画像データにノイズが少ない。
【００３８】
システム制御ＰＣ５は、図２に示すように、装置の設定、画像データの取得および処理等を行う制御本体部（画像データ取得部、画像データ数算出部、制御部、元画像生成部）５１と、制御本体部５１に対してユーザに指示を入力させるマウスやキーボードのような入力装置（入力部）５３と、標本Ｓの画像等を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）のようなモニタ５５と、超解像画像を作成するための元画像に必要な所望のＳ／Ｎ比に関する装置パラメータＡ（Ｓ／Ｎ比情報）を記憶するメモリ（記憶部）５７とを備えている。
【００３９】
メモリ５７には、装置パラメータＡとして、上記元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの光電子数を記憶させておく。以下、この光電子数のことを「第１光電子数」という。光電子数はＳ／Ｎ比の２乗に相当するので、予備実験などで元画像に必要なＳ／Ｎ比を求めておき、これを２乗することで第１光電子数を算出することができる。
【００４０】
制御本体部５１は、入力部５３に入力されるユーザの指示に従い、スキャナ１３の走査条件の設定、絞り２５の開口径の設定、光路切り替えミラー２７の挿脱、第１増幅器３５および第２増幅器４５の増幅ゲインの設定、第１ＨＶ電源３３および第２ＨＶ電源４３のＨＶの設定等を行うようになっている。
【００４１】
また、制御本体部５１は、スキャナ１３を制御するとともに、第１増幅器３５または第２増幅器４５から送られてくる光強度信号をスキャナ１３の走査位置に対応する画素毎に輝度情報に変換して、標本Ｓの画像データを取得するようになっている。また、制御本体部５１は、取得した画像データをモニタ５５に表示するようになっている。
【００４２】
また、制御本体部５１は、メモリ５７に記憶されている元画像に必要な第１光電子数（装置パラメータＡ）とＨＶ増倍ゲインや回路ゲイン等の所定の画像取得条件とに基づいて、元画像を生成するために加算すべき画像データの数、すなわち、画像データを加算する回数を算出するようになっている。
【００４３】
具体的には、制御本体部５１は、画像パラメータＢとして、所定の画像取得条件で取得される画像データの１画素あたりの光電子数を算出する。以下、この光電子数を「第２光電子数」という。そして、算出した第２光電子数で、元画像に必要な第１光電子数を除算することにより、画像データを加算する回数を算出するようになっている。以下、この回数を「繰り返し回数Ｎ」という。
【００４４】
第２光電子数は、ユーザが所定の画像取得条件で画像データを予め取得して、その画像データの代表的な明るさ（例えば、最大輝度や中間輝度）の画素の輝度情報とその画像取得条件とに基づいて求めることができる。
所定の画像取得条件は、より具体的には、マルチアルカリＰＭＴ３１やＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１のＨＶ増倍ゲインや、検出回路の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換特性、光強度信号の増幅アンプ（または、アナログ積分回路）のゲイン、光源のレーザ光強度が挙げられる。
【００４５】
また、制御本体部５１は、スキャナ１３および検出ユニット３０，４０により、算出した繰り返し回数Ｎの数だけ、標本Ｓにおける同一範囲からの蛍光を繰り返し検出して同一範囲の画像データを取得するようになっている。例えば、制御本体部５１は、スキャナ１３の高速側のガルバノミラーにより主走査方向における同一の走査ライン上で励起レーザ光をＮ回走査させたら、低速側のガルバノミラーを揺動させて主走査方向の走査ラインを次の走査ラインに移動させる動作を繰り返えすことで、同一の走査ラインごとにそれぞれＮ回分の画像データを取得するようになっている。
【００４６】
さらに、制御本体部５１は、標本Ｓの同一範囲ごとに取得したＮ回分の画像データを加算して元画像を生成するようになっている。そして、制御本体部５１は、生成した元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することにより、光学分解能を上回る超解像画像を生成するようになっている。
【００４７】
このように構成された標本観察装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１によりマルチアルカリＰＭＴ３１を用いて標本Ｓの画像データを取得する場合は、制御本体部５１により、第１ＨＶ電源３３のＨＶゲイン、第１増幅器３５の増幅器ゲインを設定する。そして、制御本体部５１により、蛍光の光路に光路切り替えミラー２７を挿入し、光源から励起レーザ光を発生させる。
【００４８】
光源から発せられた励起レーザ光は、ダイクロイックミラー２１により反射された後、スキャナ１３により偏向されて瞳投影レンズ１５により集光され、結像レンズ１７により平行光に変換されて対物レンズ１９により標本Ｓに照射される。これにより、スキャナ１３の揺動動作に応じて標本Ｓ上で励起レーザ光が２次元的に走査される。
【００４９】
励起レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光は、対物レンズ１９により集光され、結像レンズ１７、瞳投影レンズ１５、スキャナ１３を介して励起レーザ光の光路を戻り、ダイクロイックミラー２１を透過して光路から分岐される。ダイクロイックミラー２１を透過した蛍光は、リレーレンズ２３によりリレーされて絞り２５を通過し、光路切り替えミラー２７により反射されて第１検出ユニット３０に入射する。
【００５０】
第１検出ユニット３０においては、マルチアルカリＰＭＴ３１により蛍光が検出され、検出した蛍光の量に応じた大きさの光強度信号が出力される。マルチアルカリＰＭＴ３１から出力された光強度信号は、第１増幅器３５により増幅されて、システム制御ＰＣ５の制御本体部５１に送られる。
【００５１】
制御本体部５１においては、入力された光強度信号がスキャナ１３の走査位置に対応する画素毎に輝度情報に変換され、標本Ｓの画像データが取得される。取得された画像データはモニタ５５に表示される。
【００５２】
次に、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１を用いて標本Ｓの画像データを取得する場合は、制御本体部５１により、第２ＨＶ電源４３のＨＶゲイン、第２増幅器４５の増幅器ゲインを設定する。そして、制御本体部５１により、蛍光の光路から光路切り替えミラー２７を外し、マルチアルカリＰＭＴ３１を用いた場合と同様に顕微鏡本体１０により標本Ｓ上で励起レーザ光を走査させる。
【００５３】
標本Ｓにおいて発生した蛍光は、対物レンズ１９により集光されて励起レーザ光の光路を戻り、ダイクロイックミラー２１を透過してリレーレンズ２３によりリレーされた後、光路切り替えミラー２７を介さずに第２検出ユニット４０に入射する。
【００５４】
第２検出ユニット４０においては、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１により蛍光が検出されて光強度信号が出力され、第２増幅器４５により光強度信号が増幅されて制御本体部５１に送られる。そして、制御本体部５１により、その光強度信号に基づいて標本Ｓの画像データが取得される。取得された画像データはモニタ５５に表示される。
【００５５】
次に、超解像画像を生成する場合について、図６のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１により超解像画像を生成する場合は、画像データに含まれるノイズが少ないＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１を用いて上記元画像を生成することが好ましい。
【００５６】
まず、本実施形態に係る標本観察装置１では、ＰＭＴパラメータとしてのＨＶ増倍ゲインと、回路パラメータとしての増幅ゲイン（または、積算ゲイン）とサンプリング期間とにより、光電子数×増倍ゲイン（ＨＶ依存）を演算し、１光電子あたりの電荷（電流）、１光電子あたりの輝度データ増分（平均値）を求めておく。
【００５７】
次いで、制御本体部５１により、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１に印加するＨＶと走査時間を含む所定の画像取得条件を設定し、光源のレーザ強度を調節する（ステップＳＡ１）。
次いで、設定した画像取得条件で画像データを取得し、制御本体部５１により、取得した画像データの１画素あたりの第２光電子数（画像パラメータＢ）を算出する。
【００５８】
そして、制御本体部５１により、元画像において必要な１画素あたりの第１光電子数（装置パラメータＡ）をメモリ５７から読み出して、第１光電子数を第２光電子数で除算し、画像データを加算する回数（繰り返し回数Ｎ）を算出する（ステップＳＡ２）。
【００５９】
続いて、光源から励起レーザ光を発生させて、制御本体部５１によりスキャナ１３を制御し、主走査方向における同一の走査ライン上でレーザ光を繰り返し走査させて、同一の走査ラインの画像データを複数取得する（ステップＳＡ３）。
【００６０】
制御本体部５１により、標本Ｓにおける同一の走査ラインにおいて画像データがＮ回取得されたか否かが判定され（ステップＳＡ４）、Ｎ回分取得されたと判定されたら次の走査ラインに移動する。これにより、走査ラインごとにそれぞれＮ回分の画像データが取得される。
次いで、制御本体部５１により、標本Ｓの同一範囲ごとにＮ回分の画像データが加算されて元画像が生成され（ステップＳＡ５）、モニタ５５に表示される。
【００６１】
ここで、生体細胞組織のように生体分子に蛍光標識した細胞を標本Ｓとして観察する場合は、励起レーザ光を１度走査させただけでは十分な検出光量が得られず、ざらざらしたノイズ（ランダムノイズ）が重畳した画像データが取得されることが多い。このような画像データを元画像としてこれに高周波成分を強調する処理を施すと、ノイズが強調された画像になってしまい、良好な超解像画像を得ることができない。
【００６２】
これに対し、本実施形態においては、制御本体部５１により、標本Ｓにおける同一範囲について繰り返し取得した複数の画像データを加算することで、標本Ｓ上の同一範囲について、画像データを加算した分だけ輝度が増大してノイズが平滑化された高周波成分の比率が大きい元画像を得ることができる。
【００６３】
続いて、制御本体部５１により、生成した元画像に対して高周波成分を強調するフィルタが適用され、超解像成分が可視化された超解像画像が生成される（ステップＳＡ６）。生成された超解像画像はモニタ５５に表示される。
【００６４】
この場合において、ＰＭＴのような検出器は、画像取得条件としてのＨＶ増倍ゲインが高すぎると、光電子１個あたりの電気信号が大きくなり、少ない光電子数で電気信号が飽和してしまう。そのため、１回の撮像で検出することができる光電子数が少なくなり、加算する画像データの数を増やさないと初期のノイズ平滑化効果が得られない。したがって、ノイズを平滑化して高周波成分の比率が大きい元画像を取得するには、画像取得条件と加算する画像データの数とを最適な組み合わせに調整する必要がある。
【００６５】
本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、制御本体部５１により、元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの第１光電子数（装置パラメータＡ）と所定の画像取得条件とに基づいて、元画像を生成するために加算すべき画像データの数（繰り返し回数Ｎ）を算出することで、所定の画像取得条件を採用した場合に必要な画像データ数を容易に把握することができる。これにより、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成することができる。
【００６６】
また、主走査方向における同一の走査ライン上で励起レーザ光を繰り返し走査させて画像データを複数取得することで、標本Ｓとしての生体細胞組織に対して励起レーザ光を１点に照射し続けなくて済み、光毒性や蛍光飽和（サチュレーション）が起きるのを防ぐことができる。また、同一範囲を繰り返し走査する時間間隔が長くなりすぎず、細胞の経時変化や装置の温度ドリフトの影響を低減することができる。
【００６７】
また、絞り２５をコンフォーカルスポットの径寸法の１／２程度の開口径に設定することで、リレーレンズ２３によりリレーされる蛍光の内、光束の中心部分のみが絞り２５を通過し、周囲の部分は絞り２５により遮断される。これにより、コンフォーカルスポットの中心のピーク付近の蛍光が検出されるので、高周波成分の比率を適度に含み、かつ、検出ロスも少なくて済む。
【００６８】
本実施形態においては、制御本体部５１が画像データの取得と、加算すべき画像データの数を算出と、標本Ｓにおける同一範囲の複数の画像データの取得と、複数の画像データの加算処理とを行うこととしたが、これに代えて、例えば、システム制御ＰＣ５が、画像データを取得する画像データ取得部と、加算すべき画像データの数を算出する画像データ数算出部と、画像データ取得部により標本Ｓにおける同一範囲の画像データを複数取得させる制御部と、同一範囲の複数の画像データを加算する画像データ加算部とを備えることとしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
すなわち、一旦作成した元画像に対して画像データをさらに追加して加算するか否かをユーザに判断させ、画像データを追加して加算する場合は、標本Ｓの同一範囲について画像データの取得を継続させることとしてもよい。
【００７０】
この場合、制御本体部５１により同一範囲の画像データをＮ回分加算して元画像を生成した段階で、その元画像と、画像データを追加して加算するか否かのメッセージを共にモニタ５５に表示することとすればよい。また、画像データをさらに追加して加算するか否かのユーザの指示を入力装置（入力部）５３に入力させ、入力装置５３に画像データを追加すると入力された場合に、制御本体部５１が、標本Ｓの同一範囲について画像データの取得を継続させることとすればよい。
【００７１】
標本においては、例えば、生体分子に標識した蛍光分子が劣化したり光化学的に褪色したりするなど、実際に予測するのが困難な要因が存在することがある。本変形例によれば、ユーザが実際に元画像に基づいて画像データを追加して加算するか否かを判断することで、ユーザにとって使い勝手がよく、標本Ｓに応じてより適切な元画像を取得することができる。
【００７２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る標本観察装置について説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１は、制御本体部５１に代えて、図７に示すように、元画像を生成するために加算する複数の画像データにおいて取得すべき光電子数を算出する光電子数算出部（Ｓ／Ｎ比情報算出部）６１と、画像取得条件の設定等を行う制御本体部（画像データ取得部、条件設定部、制御部、元画像生成部）６２とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る標本観察装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
メモリ５７には、装置パラメータＡとして、元画像において所望のＳ／Ｎ比を得るために必要な１画素あたりの第１光電子数（第１Ｓ／Ｎ比情報）を記憶しておくと共に、装置パラメータＴとして、標本Ｓの状態が安定している時間や実験プログラとの関係で超解像画像を取得するのに必要または好都合な画像取得時間を記憶しておく。
【００７４】
光電子数算出部６１は、装置パラメータＰとして、メモリ５７に記憶されている第１光電子数と所定の画像取得時間とに基づいて、元画像を生成するために加算する複数の画像データにおいて取得すべき１画素あたりの光電子数（第２Ｓ／Ｎ比情報）を算出するようになっている。以下、この光電子数を第２光電子数とする。
【００７５】
具体的には、光電子数算出部６１は、メモリ５７に記憶されている画像取得時間（装置パラメータＴ）とフレームレート（枚／秒）を乗算して、繰り返し回数Ｎを算出するようになっている。また、光電子数算出部６１は、メモリ５７に記憶されている第１光電子数を繰り返し回数Ｎで除算して、第２光電子数を算出するようになっている。
【００７６】
制御本体部６２は、スキャナ１３の走査条件の設定、絞り２５の開口径の設定、光路切り替えミラー２７の挿脱、第１増幅器３５および第２増幅器４５の増幅ゲインの設定、第１ＨＶ電源３３および第２ＨＶ電源４３のＨＶの設定等を行うようになっている。
【００７７】
また、制御本体部６２は、スキャナ１３を制御するとともに、第１増幅器３５または第２増幅器４５から送られてくる光強度信号をスキャナ１３の走査位置に対応する画素毎に輝度情報に変換して、標本Ｓの画像データを取得するようになっている。また、制御本体部６２は、取得した画像データをモニタ５５に表示するようになっている。
【００７８】
また、制御本体部６２は、光電子数算出部６１により算出された第２光電子数（装置パラメータＰ）を満たす画像データを取得する画像取得条件を設定するようになっている。具体的には、制御本体部６２は、取得する画像データの１画素あたりの光電子数（第３光電子数）が第２光電子数に満たした場合に所望の輝度（例えば、ダイナミックレンジの最大値または中間値。）が得られるように、マルチアルカリＰＭＴ３１やＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１のＨＶ増倍ゲインや、検出回路の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換特性、光強度信号の増幅アンプ（または、アナログ積分回路）のゲインを調整するようになっている。また、制御本体部６２は、上記の画像取得条件により得られる光強度信号に過不足が生じる場合は、光源のレーザ光強度を加減するようになっている。
【００７９】
また、制御本体部６２は、光電子数算出部６１により算出された繰り返し回数Ｎの数だけ、スキャナ１３および検出ユニット３０，４０により、標本Ｓにおける同一範囲からの蛍光を繰り返し検出して同一範囲の画像データを取得するようになっている。例えば、制御本体部６２は、スキャナ１３の高速側のガルバノミラーにより主走査方向における同一の走査ライン上で励起レーザ光をＮ回走査させたら、低速側のガルバノミラーを揺動させて主走査方向の走査ラインを次の走査ラインに移動させる動作を繰り返えすことで、同一の走査ラインごとにそれぞれＮ回分の画像データを取得するようになっている。
【００８０】
さらに、制御本体部６２は、標本Ｓの同一範囲ごとに取得したＮ回分の画像データを加算して元画像を生成するようになっている。そして、制御本体部６２は、生成した元画像に対して高周波成分を強調するフィルタを適用することにより、光学分解能を上回る超解像画像を生成するようになっている。
【００８１】
このように構成された標本観察装置１の作用について、図８のフローチャートを参照して説明する。
マルチアルカリＰＭＴ３１およびＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１を用いた標本Ｓの画像データの取得方法については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８２】
本実施形態に係る標本観察装置１により超解像画像を生成する場合は、まず、ＰＭＴパラメータとしてのＨＶ増倍ゲインと、回路パラメータとしての増幅ゲイン（または、積算ゲイン）とサンプリング期間とにより、光電子数×増倍ゲイン（ＨＶ依存）を演算し、１光電子あたりの電荷（電流）、１光電子あたりの輝度データ増分（平均値）を求めておく。
【００８３】
次いで、光電子数算出部６１により、メモリ５７に記憶されている画像取得時間（装置パラメータＴ）とフレームレート（枚／秒）を乗算して、繰り返し回数Ｎを算出する（ステップＳＢ１）。
次いで、光電子数算出部６１は、元画像において必要な１画素あたりの第１光電子数（装置パラメータＡ）をメモリ５７から読み出し、第１光電子数を繰り返し回数Ｎで除算して、各画像データにおいて取得すべき１画素あたりの第２光電子数（装置パラメータＰ）を算出する。（ステップＳＢ２）。
【００８４】
続いて、制御本体部６２により、取得する画像データの１画素あたりの光電子数（第３光電子数）が第２光電子数を満たした場合に所望の輝度（例えば、ダイナミックレンジの最大値または中間値。）が得られるような画像取得条件を設定する（ステップＳＢ３）。
以下、画像データの取得（ステップＳＡ３）、繰り返し回数Ｎを満たすか否かの判定（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、画像データの加算（ステップＳＡ５）および高周波成分を強調するフィルタの適用については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８５】
この場合において、標本Ｓの状態や実験プログラムにより同一範囲の画像データを繰り返し取得する数が限られている場合は、十分なＳ／Ｎ比を確保するために、画像取得条件を調整しなければならない。
【００８６】
本実施形態に係る標本観察装置１によれば、光電子数算出部６１により、元画像を生成するために所定の画像取得時間内に得られる各画像データにおいて取得すべき第２光電子数（装置パラメータＰ）を算出し、制御本体部６２により、その第２光電子数を満たす画像データを取得する画像取得条件を設定することで、画像取得時間が制限されている場合に必要な画像取得条件を容易に把握することができる。これにより、元画像の生成に掛かる手間を省いて、良好な超解像画像を生成可能にすることができる。
【００８７】
本実施形態においては、制御本体部６２が画像データの取得と、画像取得条件の設定と、標本Ｓにおける同一範囲の複数の画像データの取得と、複数の画像データの加算処理とを行うこととしたが、これに代えて、例えば、システム制御ＰＣ５が、画像データを取得する画像データ取得部と、画像取得条件を設定する条件設定部と、画像データ取得部により標本Ｓにおける同一範囲の画像データを複数取得させる制御部と、同一範囲の複数の画像データを加算する画像データ加算部とを備えることとしてもよい。
【００８８】
また、本実施形態においては、制御本体部６２が画像取得条件を自動的に調整することとしてもよいし、システム制御ＰＣ５からの警告や調整のガイドラインをモニタ５５に表示してユーザが画像取得条件を調整させることとしてもよい。
【００８９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る標本観察装置について説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１０１は、共焦点レーザ顕微鏡（Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）であり、システム制御ＰＣ５に代えて、図９に示すように、ユーザが選択するモードに応じて画像データを加算する数を切り替えるＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）＆ＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｕｎｉｔ）のような制御装置（、条件設定部）１０５を備える点で第１実施形態および第２実施形態と異なる。
以下、第１実施形態および第２実施形態に係る標本観察装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００９０】
標本観察装置１０１は、励起レーザ光を発生する光源１０３と、スキャナ１３と、対物光学系１０７と、スキャナ１３によりディスキャンされた蛍光を結像させる結像レンズや蛍光の光束を制限するピンホール等を含む共焦点光学系１０９と、蛍光を検出する光電子増倍管のような光検出器（画像データ取得部）１１１と、光検出器１１１から出力された光強度信号を輝度データ（画像データ）に変換するＡＤＣ回路１１３と、制御装置１０５と、モニタ５５と、入力装置５３とを備えている。
【００９１】
制御装置１０５は、光源１０３を制御する光源制御部１１５と、スキャナ１３を制御するスキャン制御部１１７と、共焦点光学系１０９を制御する光路制御部１１９と、光検出器１１１を制御する検出器制御部１２１と、所定の走査ライン数分の輝度データを平均化するライン平均化演算部（元画像生成部）１２３と、これらを制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、制御部、元画像生成部）１２５と、光電子数算出部（Ｓ／Ｎ比情報算出部）６１、平均化後の輝度データを蓄積するメインメモリ（記憶部）１２７と、モニタ５５を制御する表示制御部１２９と、平均化回数に相当する走査ラインの数の輝度データを蓄積するラインバッファメモリ（図示略）とを備えている。
【００９２】
この制御装置１０５は、モニタ５５に表示されるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、条件設定部）をユーザが入力装置５３を介して操作することで、画像取得条件の選択や設定を行うことができるようになっている。
【００９３】
また、制御装置１０５は、ソフトウェアによる制御により、画像を構成するＸＹ座標において励起レーザ光を１回のみ走査させて画像化するＯｎｅ  Ｓｈｏｔスキャンと、同一の走査ライン上で励起レーザ光を繰り返し走査させて平均化するＬｉｎｅ  Ａｖｅｒａｇｅスキャンとをユーザが選択して元画像を取得することができるようになっている。
【００９４】
また、ソフトウェアは、超解像画像を取得する「超解像スキャン有効」と、超解像画像を取得しない「超解像スキャン無効」とを切り替えるＧＵＩを有している。また、ソフトウェアは、超解像スキャンを行う際に、小さなＳ／Ｎ比で超解像画像を取得するのに好適な画像処理アルゴリズムと、その画像処理アルゴリズムを良好に適用することができる元画像のＳ／Ｎ比とをユーザが選択することができる「速度優先モード」と、大きなＳ／Ｎ比で超解像画像を取得するのに好適な画像処理アルゴリズムと、その画像処理アルゴリズムを良好に適用することができる元画像のＳ／Ｎ比とをユーザが選択することができる「画質優先モード」とを切り替えるＧＵＩを有している。「速度優先モード」はより短時間で超解像画像を取得することができ、「画質優先モード」は時間をかけてより高画質に超解像画像を取得することができる。
【００９５】
ＣＰＵ１２５は、ＧＵＩにより設定された画像取得条件に応じて、光源制御部１１５、スキャン制御部１１７、光路制御部１１９および検出器制御部１２１に対して、光源１０３、スキャナ１３、共焦点光学系１０９および光検出器１１１の条件をそれぞれ設定するようになっている。これにより、ＣＰＵ１２５は、光源制御部１１５、スキャン制御部１１７、光路制御部１１９および検出器制御部１２１を介して、光源１０３、スキャナ１３、共焦点光学系１０９および光検出器１１１を制御するようになっている。
【００９６】
このように構成された標本観察装置１０１の作用について説明する。
本実施形態に係る標本観察装置１０１においては、光源１０３から発せられた励起レーザ光がスキャナ１３により対物光学系１０７を介して標本Ｓ上で走査される。また、標本Ｓにおいて発生する蛍光が対物光学系１０７により集光されてスキャナ１３によりディスキャンされ、共焦点光学系１０９を介して光検出器１１１により検出される。光検出器１１１から出力される光検出信号はＡＤＣ回路１１３によりデジタル化され、輝度データとして制御装置１０５に送られる。
【００９７】
制御装置１０５においては、ＣＰＵ１２５とライン平均化演算部１２３により、所定の走査ライン数分の輝度データが平均化されてメインメモリ１２７に格納される。メインメモリ１２７に格納されている輝度データは、表示制御部１２９によりモニタ５５に画像として表示される。
【００９８】
次に、本実施形態に係る標本観察装置１０１による超解像画像の取得について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御装置１０５において、アプリソフト上で「超解像スキャン無効」に設定した場合は（ステップＳＣ１「ＮＯ」）、ライン平均が行われず（ステップＳＣ２、平均化枚数Ｌ＝１）、フレーム画像データが生成されてモニタ５５に表示される。
【００９９】
一方、アプリソフト上で「超解像スキャン有効」に設定した場合は（ステップＳＣ１「ＹＥＳ」）、「画質優先モード」と「速度優先モード」の２つのモードに分かれる。「画質優先モード」を指定した場合は（ステップＳＣ３「ＹＥＳ」）、平均化走査ライン数Ｌｎ＝Ｌ１として、同一の走査ラインをＬ１回ずつ繰り返し走査しながら輝度データを平均化する（ステップＳＣ４）。そして、フレーム画像データを生成し、ＣＰＵ１２５により超解像フィルタ演算を施して超解像成分が可視化された超解像画像を生成し、モニタ５５に表示する。
【０１００】
一方、「速度優先モード」を指定した場合（ステップＳＣ３「ＮＯ」）は、平均化走査ライン数Ｌｎ＝Ｌ２として、同一の走査ラインをＬ２回ずつ繰り返し走査しながら輝度データを平均化する（ステップＳＣ５）。ただし、Ｌ２＜Ｌ１とする。その他の処理手順は「画質優先モード」と同じなので説明を省略する。
【０１０１】
以上説明したように本実施形態に係る標本観察装置１０１によれば、ユーザは、超解像処理に適した画質の元画像を得るために必要な平均化走査ライン数、例えば、図１１のテーブル内に示した数値Ｌ１、Ｌ２を検知したり意識したりする必要がなく、レーザパワーや検出器ＨＶにより画像の露出を調節して超解像画像取得のモードを選択するだけで、適切な条件で画像データを取得し、簡便に超解像画像を得ることができる。図１１において、各レーザ強度（Ｌａｓｅｒ）の欄の上段は画質優先モード時の平均化走査ライン数Ｌ１を示し、下段は速度優先モード時の平均化走査ライン数Ｌ２を示している。
【０１０２】
また、超解像画像の取得条件が１通りに限定されるのではなく、「速度優先」および「画質優先」という選択肢を用意することで、ユーザがその実験に掛けることができる時間や褪色・光毒素性を気にするか否かといった意図に応じて、超解像画像の取得条件を調節することができる。
【０１０３】
なお、平均化走査ライン数Ｌ１、Ｌ２は、ユーザの操作や設定によらずに予め決められた固定値でもよく、励起レーザ光の強度や光検出器１１１のゲインに応じて決定するとなおよい。
励起レーザ光の強度および光検出器１１１のゲインと平均化走査ライン数Ｌ１、Ｌ２との関係は、テーブル状のデータとして保持することとしてもよいし、例えば、μＷで指定されたパワーと光検出器１１１の増倍率を決めるＨＶ電圧値とに基づく関数式により規定することとしてもよい。
【０１０４】
本実施形態においては、ユーザが選択する「速度優先」モードと「画質優先」モードに応じて画像データの平均化数のみを切り替えることとしたが、これ以外の画像取得に関わるパラメータ、具体的には、元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、ＧａＡｓＰ−ＰＭＴ４１の検出ゲイン、励起レーザ光の強度、画像データを取得する方式および／または画像データを加算する方式がそれぞれ単一または複数個用意しておき、ユーザが実験目的に応じてそれぞれを選択して組み合わせることとしてもよい。
【０１０５】
また、元画像の高周波成分を強調するフィルタの画像処理アルゴリズム、光検出器１１１の検出ゲイン、励起レーザ光の強度、画像データを取得する方式および／または画像データを加算する方式の組み合わせを複数個用意しておき、ユーザが実験目的に応じていずれかの組み合わせを選択することとしてもよい。
【０１０６】
この場合、例えば、平均化走査ライン数が少なく相対的に低いＳ／Ｎの減画像に対するフィルタ処理では、ノイズによる偽の高周波成分を強調しすぎないような画像処理アルゴリズムを選択するなど、複数のパラメータが連動して好ましい条件が選択されるようにすると、最小の手順でよりよい撮像条件を設定することができる。
このようにすることで、ユーザは予め決められているいずれかの組み合わせを選択するだけの簡易な作業だけで、元画像の生成に掛かる手間を省くことができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１０１    標本観察装置
５１    制御本体部（画像データ取得部、画像データ数算出部、制御部、元画像生成部）
５３    入力装置（入力部）
５７    メモリ（記憶部）
６１    光電子数算出部（Ｓ／Ｎ比情報算出部）
６２    制御本体部（画像データ取得部、条件設定部、制御部、元画像生成部）
１１１    光検出器（画像データ取得部）
１２３    ライン平均化演算部（元画像生成部）
１２５    ＣＰＵ（制御部、元画像生成部）
１２７    メインメモリ（記憶部）
Ｓ    標本
【図１】
0006300658.tif 000002
【図２】
0006300658.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006300658.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006300658.tif 000009
【図９】
0006300658.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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