(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの相対位置を合わせるためのマークが２箇所に付けられ、キャリアテープ上に一定のピッチで長手方向に並べて貼り付けられた複数の薄切片試料を、順次撮影して、その画像を記録する薄切片試料撮影装置であって、
薄切片試料が並べて貼り付けられたキャリアテープを取り付けるためのテープ台と、
テープ台を支持し、キャリアテープの長手方向に移動可能な自動ステージと、
自動ステージを前記長手方向に前記一定のピッチずつ順次送り出すステージ移動制御部と、
自動ステージの正面に配置され、キャリアテープ上に並べて貼り付けられた前記薄切片試料を、自動ステージの移動に合わせて、一枚ずつ撮影するＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラで撮影された前記薄切片試料の画像を一時的に記憶する画像取込み部と、
撮影条件として、画像上における前記２つのマークのそれぞれの重心の間の中点の基準位置、及び前記長手方向に対する前記２つのマークのそれぞれの重心を結ぶ直線の傾きの基準値を設定する撮影条件設定部と、
前記画像取込み部から前記薄切片試料の画像を読み出し、読み出された画像上における前記２つのマークのそれぞれの重心の位置を画像処理によって求め、求められた２つの重心の位置から、２つの重心の間の中点の位置、及び前記長手方向に対する２つの重心を結ぶ直線の傾きを算出するマーク位置検出部と、
前記マーク位置検出部で算出された前記中点の位置及び前記直線の傾きを、前記撮影条件設定部に設定されている前記中点の基準位置及び前記直線の傾きの基準値と比較し、両者が互いに一致する様に、前記画像取込み部に記憶されている前記薄切片試料の画像に座標変換処理を施して、画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部と、
前記位置ずれ補正部で補正された画像を記録する記録装置と、
を備え、
前記撮影条件設定部には、撮影条件として、画像上における前記中点の基準位置及び前記直線の傾きの基準値とともに、画像の名称、記録すべき画像の枚数、キャリアテープ上に並べて貼り付けられた薄切片試料のピッチ、及び記録装置内で画像を記録する場所が設定され、
前記記録装置には、補正された前記画像とともに、前記撮影条件及び記録された画像の枚数が記録されること、
を特徴とする薄切片試料撮影装置。
【請求項２】
前記記録装置は、前記撮影条件及び記録された画像の枚数を撮影情報ファイルとして記録することを特徴とする請求項１に記載の薄切片試料撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件設定部は、前記記録装置に記録されている過去の撮影情報ファイルを読み込んで前記撮影条件を設定することを特徴とする請求項２に記載の薄切片試料撮影装置。
【請求項４】
前記撮影条件設定部に、オペレータが前記撮影条件を入力することを特徴とする請求項１に記載の薄切片試料撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体試料、動植物、食品などの組織の観察、検査、分析を目的として、生体試料等から連続的に切り取られた薄切片試料を観察するための撮影装置及び方法に係る。本発明は、特に、切り取られた薄切片試料を順にキャリアテープの表面に貼り付けて回収し、各薄切片試料の切断面を順次撮影する際、撮影された各画像の相対位置を合わせるための撮影装置及び方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
生体試料中の特定の組織の三次元的な形態を観察する際、次の様な処理が行われている。即ち、先ず、生体試料をパラフィン等の中に包埋して試料ブロックを作成する。次いで、この試料ブロックの表層部分をミクロトームを用いて連続的に薄切りするとともに、切り取られた薄切片試料を順にキャリアテープの表面に貼り付けて回収する。キャリアテープ上に並べて貼り付けられた薄切片試料の切断面を、順にＣＣＤカメラで撮影する。この様にして得られた各切断面の画像データを、コンピュータを用いて処理し、上記の組織の三次元イメージを作成する。
【０００３】
図３に、従来の薄切片試料撮影装置の概要を示す。
【０００４】
この薄切片試料撮影装置は、試料ステージ１７、ＣＣＤカメラ６、照明装置１６、及び画像記録システムなどから構成されている。画像記録システムは、画像取込み部８、モニタ９、記録装置１３から構成されている。薄切片試料１は、キャリアテープ２上に並べて貼り付けられ、キャリアテープ２は、試料ステージ１７の上に取り付けられる。試料ステージ１７の上方には、ＣＣＤカメラ６が配置され、試料ステージ１７の下側には、照明装置１６が配置されている。ＣＣＤカメラ６によって撮影された画像は、画像記録システム（８、９、１３）に送られて処理される。
【０００５】
この薄切片試料撮影装置を用いて、次の様に、薄切片試料１の切断面（表面）の連続撮影が行われる。先ず、キャリアテープ２を、試料ステージ１７の上に取り付ける。照明装置１６を点灯してその明るさを調整し、光学レンズ５の倍率と絞りを調整した後、薄切片試料１の切断面をＣＣＤカメラ６で撮影する。撮影された画像を画像取込み部８に一時記憶するとともに、モニタ９に表示する。一時記憶した画像を記憶装置１３に記録する。キャリアテープ２を移動して薄切片試料１を入れ替え、順次、薄切片試料１の切断面の撮影を繰り返す。
【０００６】
このとき、照明装置１６の明るさ及び光学レンズ５の倍率と絞りは、記録装置１３に記録される一連の画像間で共通とするため、第１番目の薄切片試料を撮影するときに調整した後は、一連の画像の記録が終了するまで固定しておく。この様にして得られた各切断面の画像を、コンピュータを用いて処理して、三次元イメージを作成する。
【０００７】
なお、この様に連続的に撮影された切断面の画像を用いて三次元イメージを作成する際、各切断面の画像の相対位置が一致していないと、作成された三次元イメージに歪みが生じる。この様な画像の相対位置のずれを防止するため、各薄切片試料に対して、相対的に同じ位置に位置合わせ用のマークを付けることが行われている。
【０００８】
この場合、各切断面の画像の相対位置の調整は、例えば、次の様にして行われている。先ず、第１番目の薄切片試料を撮影したときのマークの位置を記録し、これをモニタ９上に表示しておく。第２番目以降の薄切片試料の画像を記録装置１３に記録する前に、その薄切片試料の画像をモニタ９上に重ねて表示し、そのマークの位置が第１番目の薄切片試料のマークの位置と一致する様に、試料ステージ１７を用いてその薄切片試料の相対位置を合わせる。
【０００９】
あるいは、前に撮影が終わった薄切片試料の画像を、これから撮影しようとする薄切片試料の画像と重ねてモニタ９上に表示し、試料ステージ１７を用いて薄切片試料の相対位置の調整を行っていた。
【００１０】
（従来の方法の問題点）
上記の様な薄切片試料の相対位置の位置合わせ作業は、従来、各薄切片試料を撮影する前に、毎回オペレータが手作業で行っていた。このため、一つの試料ブロックから連続的に切り出された薄切片試料の枚数が多い場合には、切断面の画像を順に撮影して記録する作業に、多大な労力及び時間を要していた。
【００１１】
また、撮影作業が長時間に渡る場合には、途中で作業を中断して再開することもある。この様な場合、中断する前と後で、画像間の均質性を保つのが難しいという問題もあった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な従来の薄切片試料撮影装置の問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、一つの試料ブロックから連続的に切り取られ、キャリアテープ上に順に貼り付けられた薄切片試料の連続撮影を行う際、各薄切片試料を撮影した画像の相対位置の調整を自動的に行うことができる薄切片試料撮影装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄切片試料撮影装置は、
互いの相対位置を合わせるためのマークが２箇所に付けられ、キャリアテープ上に一定のピッチで長手方向に並べて貼り付けられた複数の薄切片試料を、順次撮影して、その画像を記録する薄切片試料撮影装置であって、
薄切片試料が並べて貼り付けられたキャリアテープを取り付けるためのテープ台と、
テープ台を支持し、キャリアテープの長手方向に移動可能な自動ステージと、自動ステージを前記長手方向に前記一定のピッチずつ順次送り出すステージ移動制御部と、
自動ステージの正面に配置され、キャリアテープ上に並べて貼り付けられた前記薄切片試料を、自動ステージの移動に合わせて、一枚ずつ撮影するＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラで撮影された前記薄切片試料の画像を一時的に記憶する画像取込み部と、
撮影条件として、画像上における前記２つのマークのそれぞれの重心の間の中点の基準位置、及び前記長手方向に対する前記２つのマークのそれぞれの重心を結ぶ直線の傾きの基準値を設定する撮影条件設定部と、
前記画像取込み部から前記薄切片試料の画像を読み出し、読み出された画像上における前記２つのマークのそれぞれの重心の位置を画像処理によって求め、求められた２つの重心の位置から、２つの重心の間の中点の位置、及び前記長手方向に対する２つの重心を結ぶ直線の傾きを算出するマーク位置検出部と、
前記マーク位置検出部で算出された前記中点の位置及び前記直線の傾きを、前記撮影条件設定部に設定されている前記中点の基準位置及び前記直線の傾きの基準値と比較し、両者が互いに一致する様に、前記画像取込み部に記憶されている前記薄切片試料の画像に座標変換処理を施して、画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部と、
前記位置ずれ補正部で補正された画像を記録する記録装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
次に、上記の薄切片試料撮影装置の使用方法について説明する。
【００１５】
先ず、薄切片試料をキャリアテープの表面に貼り付けて回収する。なお、各薄切片試料には、予め、互いの相対位置を合わせるためのマークが２箇所に付けられている。また、薄切片試料は、キャリアテープ上に一定のピッチで長手方向に並べて貼り付けられている。このキャリアテープを所定の長さに切断し、切断されたキャリアテープをテープ台に取り付ける。テープ台を、自動ステージの上に支持する。
【００１６】
撮影条件設定部に、薄切片試料の撮影条件を設定する。撮影条件の中には、画像上における前記中点の基準位置、及び前記直線の傾きの基準値が含まれている。自動ステージを順次送り出しながら、キャリアテープ上の薄切片試料を、一枚ずつＣＣＤカメラで撮影する。撮影された画像を画像取り込み部に一時的に記録する。
【００１７】
マ−ク位置検出部では、記録された画像を画像取り込み部から読み出し、画像上における前記中点の位置及び前記直線の傾きを算出する。位置ずれ補正部では、マ−ク位置検出部で算出された前記中点の位置及び前記直線の傾きを、撮影条件設定部に設定されている前記中点の基準位置及び前記直線の傾きの基準値と比較し、両者が互いに一致する様に、画像に座標変換処理を施して画像の位置ずれを補正する。位置ずれ補正部で補正された前記薄切片試料の画像は、記録装置に記録される。
【００１８】
好ましくは、前記撮影条件設定部において、撮影条件として、画像上における前記中点の基準位置及び前記直線の傾きの基準値とともに、画像の名称、記録すべき画像の枚数、キャリアテープ上に並べて貼り付けられた薄切片試料のピッチ、及び記録装置内で画像を記録する場所を設定し、前記記録装置に、前記位置ずれ補正部で補正された画像とともに、前記撮影条件及び当該記録装置に記録された画像の枚数を記録する。
【００１９】
好ましくは、前記記録装置に、前記撮影条件及び当該記録装置に記録された画像の枚数を撮影情報ファイルとして記録する。
【００２０】
必要に応じて、前記撮影条件設定部は、前記記録装置に記録されている過去の撮影情報ファイルを読み込んで前記撮影条件を設定する。
【００２１】
また、前記撮影条件は、オペレータが前記撮影条件設定部に直接入力することもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明による薄切片試料撮影装置の一例を示す。
【００２３】
この薄切片試料撮影装置は、テープ台３、自動ステージ４、ＣＣＤカメラ６、ステージ移動制御部７、照明装置１６、精密ＸＹステージ１８、及び画像記録システムなどから構成されている。画像記録システムは、画像取込み部８、モニタ９、マーク位置検出部１０、撮影条件設定部１１、位置ずれ補正部１２、及び記録装置１３から構成されている。
【００２４】
キャリアテープ２は、テープ台３の上に固定される。テープ台３は、自動ステージ４の上に取り付けられ、自動ステージ４は、精密ＸＹステージ１８の上に支持されている。テープ台３の上方には、光学レンズ５を介してＣＣＤカメラ６が配置され、テープ台３の下側には、照明装置１６が配置されている。光学レンズ５で撮影する倍率及び絞りを調整し、照明装置１６で照明の明るさを調整する。ＣＣＤカメラ６によって撮影された画像は、画像記録システム（８〜１３）に送られて処理される。
【００２５】
キャリアテープ２の上には、薄切片試料１が一定のピッチで長手方向に並べて貼り付けられている。これらの薄切片試料１は、試料ブロックから切り取られた順番に並べられている。なお、キャリアテープ２上での薄切片試料１の貼り付け位置の精度は、あまり高くない。そこで、後述の様に、各薄切片試料１には、互いの相対位置を合わせるために、薄切片試料１に対して相対的に同一の位置に、所定の形状の二つマーク１４が予め付けられている（図２）。キャリアテープ２は、所定の長さに切断された状態で、テープ台３に取り付けられる。
【００２６】
ステージ移動制御部７は、ＣＣＤカメラ６で薄切片試料１の撮影を行う際、自動ステージ２をキャリアテープ２の長手方向に上記の一定のピッチずつ順次送り出す際に使用される。一方、精密ＸＹステージ１８は、自動ステージ２の位置を微調整する際に使用される。
【００２７】
画像取込み部８は、ＣＣＤカメラ６で撮影された薄切片試料の画像を一時的に記憶するともに、モニタ９上に表示する。マーク位置検出部１０では、画像取込み部８から記憶されている画像を読み込んで、位置合わせ用の二つのマークから画像の相対位置を検出する。
【００２８】
図２を用いて、画像の相対位置を検出する方法について説明する。キャリアテープ２上に貼り付けられた各薄切片試料１の周辺には、２つのマーク１４ａ及び１４ｂが付けられている。２つのマークのそれぞれの重心の位置（Ｘａ，Ｙａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ）を、画像処理を行って算出する。次いで、算出された２つの重心の位置から、２つの重心の間の中点の位置（Ｘｃ，Ｙｃ）、及びキャリアテープ２の長手方向に対する２つの重心を結ぶ直線の傾きθを算出する。
【００２９】
なお、マーク１４ａ及び１４ｂの重心の位置は、画像処理の手法を用いて、例えば次の様な方法で決定することができる。即ち、画像１５をマーク１４ａ及び１４ｂの抽出が可能なしきい値で二値化処理した後、ラベル付けし、各ラベルの面積や真円度、複雑度によってマークに相当するラベルを選び出し、その重心位置を計算する。あるいは、予め代表的なマークの画像を登録しておいて、登録画像との相関（正規化相関や残差相関など）を調べるパターンマッチング手法によって、その重心位置を決定することもできる。
【００３０】
撮影条件設定部１１には、撮影条件として、画像上における２つの重心の間の中点の基準位置（Ｘｓ，Ｙｓ）、及び２つの重心を結ぶ直線の傾きの基準値θｓが設定される。この他、撮影条件設定部１１には、画像の名称、記録すべき画像の枚数Ｎ、キャリアテープ上に並べて貼り付けられた薄切片試料のピッチｄＬ、記録装置１３内で画像を記録する場所が設定される。
【００３１】
上記の撮影条件の設定は、オペレータが直接行うか、あるいは、記録装置１３から過去の撮影条件を呼び出すことによって自動的に行う。なお、中点の基準位置（Ｘｓ，Ｙｓ）及び傾きの基準値θｓを、オペレータが設定する場合には、オペレータが直接その数値を入力するか、あるいは、基準とする薄切片試料の画像を用いてそれらの値を設定する。後者の方法の場合、基準とする薄切片試料をＣＣＤカメラ６で撮影し、その画像を画像取込み部８に一旦記録した後、マーク位置検出部１０に取込み、マーク位置検出部１０で中点の位置（Ｘｃ，Ｙｃ）及び傾きθを算出し、それらの値を中点の基準位置（Ｘｓ，Ｙｓ）及び傾きの基準値θｓとして撮影条件設定部１１に送る。
【００３２】
位置ずれ補正部１２では、マーク位置検出部１０で算出された実際の画像上における中点の位置（Ｘｃ，Ｙｃ）及び傾きθを、撮影条件設定部に設定されている中点の基準位置（Ｘｓ，Ｙｓ）及び傾きの基準値θｓと比較し、両者を互いに一致させるのに必要な、画像の平行移動量ｄＸ（ｄＸ＝Ｘｓ−Ｘｃ）、ｄＹ（ｄＹ＝Ｙｓ−Ｙｃ）及び回転移動量ｄθ（ｄθ＝θｓ−θ）を算出する。次いで、この様に算出された値（ｄＸ，ｄＹ，ｄθ）を用いて、画像取込み部に記憶されている薄切片試料の画像に座標変換処理を施して、画像の位置ずれを補正する。
【００３３】
記録装置１３では、位置ずれ補正が終わった画像を位置ずれ補正部１２から受け取り、ファイル名（例えば、画像の名称に連番を付けたもの）を付けて保存する。また、一連の薄切片試料の撮影が終了したとき、先に設定された撮影条件を撮影条件設定部１１から受け取り、それらを撮影情報ファイルとして保存する。記録された画像の枚数Ｎｔも、この撮影情報ファイルに記録される。なお、記録された画像の枚数Ｎｔの値は、一連の薄切片試料の撮影を開始するときには０で、記録装置１３に画像を記録する度に一つずつ更新される。
【００３４】
次に、図１に示した薄切片試料撮影装置を用いて、一連の薄切片試料１の撮影を行う手順について説明する。
【００３５】
ａ．ステージ移動制御部７で自動ステージ４を制御し、キャリアテープ２上の任意の薄切片試料１が撮影可能な位置にテープ台３を移動する。この状態で、照明装置１６の明るさ、及び光学レンズ５の倍率と絞りを調整する。
【００３６】
ｂ．撮影条件設定部１１で撮影条件を設定する。前述した様に、撮影条件の設定は、オペレータが直接行うか、あるいは、記録装置１３に既に記録されている撮影情報ファイルを呼び出すことによって自動的に行う。
【００３７】
ｃ．ステージ移動制御部７で自動ステージ４を制御し、キャリアテープ２上の第１番目の薄切片１が撮影可能な位置にテープ台３を移動する。
【００３８】
ｄ．ＣＣＤカメラ６で薄切片試料１を撮影し、撮影された画像を画像取込み部８に一時的に記憶する。
【００３９】
ｅ．マーク位置検出部１０で、画像上における二つの重心の間の中点（Ｘｃ，Ｙｃ）、及び二つの重心を結ぶ直線の傾きθを算出する。
【００４０】
ｆ．位置ずれ補正部１２で、画像上における中点（Ｘｃ，Ｙｃ）及び傾きθと、撮影条件設定部１１に設定された中点の基準位置（Ｘｓ，Ｙｓ）及び傾きの基準値θｓを比較し、その差に基づいて、撮影された画像に座標変換を施し、画像の位置ずれを補正する。
【００４１】
ｇ．補正された画像を記録装置１３に送り、ファイル名を付けて保存する。
【００４２】
ｈ．ステージ移動制御部７で自動ステージ４を制御し、テープ台３を薄切片試料１のピッチｄＬに相当する距離だけ移動する。
【００４３】
ｉ．上記の“ｄ”から“ｈ”までの工程を、撮影条件設定部１１に設定された記録すべき画像の枚数Ｎ分だけ繰り返す。
【００４４】
ｊ．全ての薄切片の撮影が終了した後、撮影条件設定部１１に設定された撮影条件、及び記録された画像の枚数Ｎｔを記録装置１３に記録する。
【００４５】
なお、上記の“ｄ”から“ｊ”までの工程は、オペレータによる撮影開始の指示の後、この薄切片試料撮影装置で自動的に行われる。
【００４６】
なお、多数の薄切片試料を撮影する場合には、薄切片試料を貼り付けたキャリアテープを複数個に切断し、それらを同じく複数個のテープ台に取り付け、テープ台を順番に自動ステージに取り付け撮影して行く。ここで、２番目以降のテープ台を撮影するときには、１番目のテープ台を撮影するときに記録した撮影情報ファイルを読み込むことで、全てのテープ台を通して一定の位置決め基準で位置ずれの補正をすることができる。また、撮影した全ての画像を記録装置の同じ場所に、同一の名称に連番を付けた画像ファイルとして記録することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による薄切片試料撮影装置によれば、キャリアテープ上に順に貼り付けられた薄切片試料の連続撮影を行う際、各薄切片試料を撮影した画像の相対位置の調整を自動的に行うことができる。これによって、この連続撮影作業の効率を高めることができる。
【００４８】
また、過去の撮影条件を撮影情報ファイルとして記憶装置内に記録しておくことによって、連続撮影作業を途中で中断したときにも、再開の際に中断前の撮影条件を読み出すことによって、中断の前後での画像間の位置及び画質の均一性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく薄切片試料撮影装置の概要を示す図。
【図２】撮影された薄切片試料の画像の模式図で。
【図３】従来の薄切片試料撮影装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１・・・薄切片試料、
２・・・キャリアテープ、
３・・・テープ台、
４・・・自動ステージ、
５・・・光学レンズ、
６・・・ＣＣＤカメラ、
７・・・ステージ移動制御部、
８・・・画像取込み部、
９・・・モニタ、
１０・・・マーク位置検出部、
１１・・・撮影条件設定部、
１２・・・位置ずれ補正部、
１３・・・記録装置、
１４ａ、１４ｂ・・・マーク、
１５・・・画像、
１６・・・照明装置、
１７・・・試料ステージ、
１８・・・精密ＸＹステージ。
【図１】
0004472826.tif 000002
【図２】
0004472826.tif 000003
【図３】
0004472826.tif 000004