(57)【要約】  【課題】  光源が点灯した後の一定時間において照度が安定しないという課題を解決し、従来にはなかったデジタル顕微鏡を提供する。  【解決手段】  デジタル顕微鏡１は、発光ダイオード３４と、発光ダイオード３４から出射された光を試料に照射するための光学系と、試料にて反射または散乱した光を光電変換して試料を撮像する撮像素子と、試料を複数回撮像するように撮像素子を制御する制御部３５と、撮像素子にて撮像された画像を表示する表示部３１とを備える。【選択図】  図３
2012185210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、
発光ダイオードから出射された光を試料に照射するための光学系と、
試料にて反射または散乱した光を光電変換して前記試料を撮像する撮像部と、
前記試料を複数回撮像するように前記撮像部を制御する制御部と、
前記撮像部にて撮像された画像を表示する表示部と、
を備えたデジタル顕微鏡。
【請求項２】
前記撮像部にて撮像する箇所をずらしつつ撮像された複数の画像をつなぎ合わせる処理を行う画像処理部を備え、
前記表示部は、前記画像処理部にてつなぎ合わされた画像を表示する請求項１に記載のデジタル顕微鏡。
【請求項３】
前記制御部は、撮像する箇所をずらしつつ前記試料を撮像するように前記試料を載置したステージを移動する制御を行う請求項２に記載のデジタル顕微鏡。
【請求項４】
撮像スケジュールの設定を受け付ける操作部と、
前記操作部にて受け付けた撮像スケジュールを記憶する記憶部と、
を備え、
前記撮像部は、前記記憶部に記憶された撮像スケジュールに基づいて撮像を行う請求項１に記載のデジタル顕微鏡。
【請求項５】
前記撮像部にて撮像を行う直前に発光ダイオードを点灯させ、前記撮像後に発光ダイオードを消灯する請求項１ないし４のいずれかに記載のデジタル顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子によって撮像した画像をモニタに表示するデジタル顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１に示すように、ＣＣＤ等の撮像素子によって試料を撮像し、撮像した画像をモニタに表示するデジタル顕微鏡が知られていた。このようなデジタル顕微鏡の光源として、従来は、ハロゲンランプ等のランプが用いられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１４７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハロゲンランプは、ランプを点灯してから安定するまでにある程度の時間（製品によっても異なるが、およそ５〜１０分程度）を要する。このため、ランプの点灯後の一定の時間内に、複数の画像を撮像するときには、同じ条件で撮像できない場合があった。本発明は、上記背景に鑑み、従来にはなかったデジタル顕微鏡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】
【０００５】
本発明のデジタル顕微鏡は、発光ダイオードと、発光ダイオードから出射された光を試料に照射するための光学系と、試料にて反射または散乱した光を光電変換して前記試料を撮像する撮像部と、前記試料を複数回撮像するように前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部にて撮像された画像を表示する表示部とを備える。
【０００６】
発光ダイオードは、ハロゲンランプに比べて、点灯してから照度が安定するまでの時間が短い。本発明の構成によれば、光源として発光ダイオードを用いているので、点灯後すぐに複数回の撮像を行っても同じ照射条件で撮像でき、同じ照射条件で撮像した画像を表示部にて表示することができる。表示部は、異なる時刻に撮像された撮像データに基づく画像を並べるまたは合成するなどして、同時に表示してもよい。このように異なる時刻に撮像された画像が同時に表示されるときにも、同じ照射条件で撮像しているので、撮像条件の差に起因する違和感が生じにくい。
【０００７】
本発明のデジタル顕微鏡は、前記撮像部にて撮像する箇所をずらしつつ撮像された複数の画像をつなぎ合わせる処理を行う画像処理部を備え、前記表示部は、前記画像処理部にてつなぎ合わされた画像を表示してもよい。また、前記制御部は、撮像する箇所をずらしつつ前記試料を撮像するように前記試料を載置したステージを移動する制御を行ってもよい。
【０００８】
撮像する箇所（撮像領域）を少しずつずらした複数の画像をつなぎ合わせて、広範囲の画像を作成するいわゆる「タイリング」を行う場合には、複数の各画像を同じ条件で撮像することが必要である。本発明の構成によれば、同じ照射条件で撮像した複数の画像をつなぎ合わせることができるので、適切なタイリング画像を生成することができる。
【０００９】
本発明のデジタル顕微鏡は、撮像スケジュールの設定を受け付ける操作部と、前記操作部にて受け付けた撮像スケジュールを記憶する記憶部とを備え、前記撮像部は、前記記憶部に記憶された撮像スケジュールに基づいて撮像を行ってもよい。
【００１０】
例えば、カビの繁殖の様子を撮像する場合などのように、撮像スケジュールに基づいて所定の時間をおいて繰り返し撮像を行う場合には、経時的な変化を適切に把握するために、同じ条件で撮像をすることが必要である。本発明の構成によれば、同じ照射条件で撮像を行えるので、撮像画像から試料の経時的な変化を適切に把握することができる。
【００１１】
本発明のデジタル顕微鏡は、前記撮像部にて撮像を行う直前に発光ダイオードを点灯させ、前記撮像後に発光ダイオードを消灯してもよい。
【００１２】
発光ダイオードは、点灯直後から輝度レベルが安定しているので、撮像を行う直前に点灯することにより省電力化を図れる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、光源として発光ダイオードを用いることにより、点灯直後から、時間間隔をあけて複数回の撮像を行っても同じ照射条件で撮像することができ、その画像を表示部に表示できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態のデジタル顕微鏡の外観を示す図である。
【図２】撮像機器の構成を模式的に示す図である。
【図３】本体装置の構成を示す図である。
【図４】タイリング処理の動作を示す図である。
【図５】タイマー撮像の動作を示す図である。
【図６】（ａ）従来のタイリング画像を示す図である。（ｂ）本実施の形態のデジタル顕微鏡によるタイリング画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態にかかるデジタル顕微鏡について説明する。図１は、実施の形態のデジタル顕微鏡の外観を示す図である。デジタル顕微鏡１は、試料を撮像する撮像機器１０と、撮像された画像の加工、管理等を行う本体装置３０とを有する。撮像機器１０と本体装置３０とは、光ファイバ束１９およびデータケーブル２０によって接続されている。本実施の形態では、撮像機器１０と本体装置３０とが分離された態様について説明しているが、デジタル顕微鏡１は、撮像機器１０と本体装置３０とを一体とし、撮像機器１０に撮像画像を処理する機能や画像を表示する画面を備えてもよい。
【００１６】
光ファイバ束１９は、本体装置３０が有する光源からの光を撮像機器１０に供給する。データケーブル２０は、撮像機器１０で撮像した画像データ、および、ズーム倍率やステージ１１の位置を示すデータを本体装置３０に送信する。なお、図１では、１本のデータケーブル２０を示しているが、画像データを送信するケーブル、ズーム倍率のデータを送信するケーブル、ステージ１１の位置を示すデータを送信するケーブルをそれぞれ設けてもよい。
【００１７】
図２は、撮像機器１０の構成を模式的に示す図である。撮像機器１０は、基本的には光学顕微鏡と同じ構成を有している。撮像機器１０は、試料を載置するステージ１１と、ステージ１１上に載置された試料を撮像する撮像素子１５とを有している。ステージ１１と撮像素子１５とを結ぶ光軸（以下、「撮像光軸Ａ」という）上には、対物レンズ１２、ハーフミラー１３、拡大光学系１４が配置されている。
【００１８】
ハーフミラー１３は、撮像光軸Ａに対して垂直方向から入射される光を反射する。反射された光は、明視野照射光としてステージ１１に照射される。また、ハーフミラー１３は、ステージ１１上の試料によって反射または散乱され、撮像素子１５へ向かう光を透過する。また、対物レンズ１２には、リングレンズ１６が取り付けられている。リングレンズ１６には、光ファイバが接続されており、光ファイバを通じて光が供給される。リングレンズ１６は、ステージ１１に対して側方から暗視野照明光を供給する。リングレンズ１６には、図示しないリング状のプリズムが取り付けられており、プリズムによってリングレンズ１６からの光を、ステージ１１に載置される試料に向ける。
【００１９】
本体装置３０と撮像機器１０とを接続する光ファイバ束１９は、撮像機器１０において分岐されている。光ファイバ束１９の出光端の近傍には２本の光ファイバ束１７，１８が同方向を向けて隣接して配置されている。光ファイバ束１９の出光端と光ファイバ束１７，１８の入光端とは対向しており、光ファイバ束１９から出射した光が光ファイバ束１７，１８に入光する。２本の光ファイバ束１７，１８のうちの１本は、ハーフミラー１３へ光を供給する光ファイバ束１７である。この光ファイバ束１７の出光端には、複数のレンズとミラーからなる照射光学系２１が配置されている。他方の光ファイバ束１８は、リングレンズ１６へ光を供給する光ファイバである。この光ファイバ束１８は、リングレンズ１６が取り付けられた対物レンズ１２に延びている。
【００２０】
光ファイバ束１９は、保持部材２２によって保持されている（図２参照）。この保持部材２２は、操作部２３（図１参照）の操作によってスライドする。スライドの方向は、光ファイバ束１９の出光端と光ファイバ束１７及び光ファイバ束１８の入光端とが対向した状態を保つ平面内で、光ファイバ束１７の入光端の中心と光ファイバ束１８の入光端の中心を結ぶ直線方向である。この構成により、光ファイバ束１９から、光ファイバ束１７及び光ファイバ束１８に入光する光量を変えて、明視野照明光と暗視野照明光の混合割合を変えることができる。
【００２１】
光ファイバ束１９の移動量は、撮像機器１０に設けられた操作部２３の操作量に応じて決まる。本実施の形態では、操作部２３は、図１に示すようにダイヤル式の操作部２３である。なお、本実施の形態では、明視野照射と暗視野照射の両方を行えるデジタル顕微鏡１を例としているが、本発明は、明視野照明のみ、もしくは暗視野照明のみ行うデジタル顕微鏡に適用することも可能である。
【００２２】
図３は、デジタル顕微鏡１の本体装置３０の構成を示す図である。本体装置３０は、画像を表示する表示部３１と、必要な情報等の入力を受け付ける操作部３２と、撮像機器１０にて撮像された画像等を記憶する記憶部３３と、光源としての発光ダイオード３４と、本体装置３０の動作を制御する制御部３５とを有している。
【００２３】
発光ダイオード３４は、コリメートレンズを介して、光ファイバ束１９の開口端と接続されている。コリメートレンズは、発光ダイオード３４からの出射光を光ファイバ束１９の開口端のＮ／Ａに合わせるように配置されている。
【００２４】
制御部３５は、発光ダイオード３４の点灯を制御する点灯制御部３６と、ステージ１１の動作を制御するステージ制御部３７と、撮像素子１５を制御する撮像素子制御部３８と、撮像された画像に対して処理を行う画像処理部３９と、撮像タイミングを管理するタイマー管理部４０とを有している。ここでは、本実施の形態のデジタル顕微鏡１の説明に必要な構成に言及しているが、制御部３５は、ここに記載した機能の他にも、デジタル顕微鏡１を動作させるための機能を有している。
【００２５】
画像処理部３９は、撮像した画像を拡大、縮小したり、複数の方向から撮像した画像を用いて試料の立体画像を生成したりするなどの画像処理機能を有するが、このような画像処理の一つとしてタイリング機能を有する。タイリングとは、並んだ画像をつなぎ合わせて大きな画像を生成する機能である。
【００２６】
図４は、タイリングの処理を示すフローチャートである。まず、本体装置３０の制御部３５は、ステージ制御部３７により試料を載置したステージ１１を少しずつ移動しながら、撮像素子制御部３８の制御により撮像素子１５に撮像を行わせる。そして、本体装置３０は、撮像した画像を記憶部３３に記憶していく（Ｓ１０）。これにより、撮像領域が連続した複数の画像が得られる。
【００２７】
次に、画像処理部３９は、隣接する画像どうしで画像マッチングを行い、対応する画素を求める（Ｓ１２）。このとき、画像を撮像した際のステージ１１の移動量に基づいて対応画素が存在する範囲を予測することにより、マッチングを行う範囲を限定することができ、計算量を低減できる。続いて、画像処理部３９は、マッチングの結果に基づいて、対応する画素が一致するようにして、隣接する画像どうしを合成する（Ｓ１４）。画像処理部３９は、撮像した全画像の合成が終了したか否かを判定し（Ｓ１６）、全画像の合成が終了していないと判定された場合には（Ｓ１６でＮＯ）、次の画像の合成処理を行う。全画像の合成が終了したと判定された場合には（Ｓ１６でＹＥＳ）、タイリング処理を終了する。以上の動作により、ステージ１１を移動しつつ撮像した複数の画像から、ひとつのタイリング画像を生成することができる。なお、本実施の形態では、ステージ制御部３７による制御によってステージ１１を移動させ、撮像する箇所をずらした画像を撮像する例について説明したが、ステージ１１は手動によって移動することとしてもよい。この場合にも、画像処理部３９は、手動でステージ１１を移動して撮像した複数の画像から対応画素を求め、隣接する画像どうしを合成する。
【００２８】
タイマー管理部４０は、撮像を行うタイミングをタイマーによって管理する。タイマー管理部４０は、撮像素子１５に対して撮像タイミングを指示する信号を送信する。タイマー管理部４０により撮像タイミングを管理することにより、あらかじめ定められたタイミングで撮像を行うタイマー撮像を実現できる。
【００２９】
図５は、タイマー撮像の処理を示すフローチャートである。まず、本体装置３０は、撮像タイミングを規定する設定値（例えば、撮像間隔と終了時刻）の入力を受け付ける（Ｓ２０）。操作部３２より設定値が入力されると、本体装置３０は、設定値を記憶部３３に記憶しておく。タイマー管理部４０は、記憶部３３に記憶された設定値を参照し、撮像時刻が到来したか否かを判定する（Ｓ２２）。撮像時刻が到来した場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、タイマー管理部４０は、撮像素子１５に撮像指示信号を送信し、撮像を行う（Ｓ２４）。タイマー管理部４０は、終了時刻になったか否かを判定し（Ｓ２６）、終了時刻になった場合には（Ｓ２６でＹＥＳ）、タイマー撮像を終了する。終了時刻になっていない場合には（Ｓ２６でＮＯ）、撮像時刻が到来したか否かの判定に戻り、タイマー撮像を継続して行う。
【００３０】
以上、本実施の形態のデジタル顕微鏡１の構成について説明した。本実施の形態のデジタル顕微鏡１は、光源として発光ダイオード３４を用いているので、従来用いられていたハロゲンランプに比べて、照度が安定するまでに要する時間が短い。これにより、点灯直後の異なる時刻に撮像を行った場合にも、同じ照射条件の画像が得られる。表示部３１は、異なる時刻に撮像した複数の画像を表示するが、照射条件が同じであるため、適切に比較を行ったり、適切に合成したりすることができる。
【００３１】
本実施の形態のデジタル顕微鏡１は、同じ照射条件で撮像した複数の画像を用いてタイリングを行うので、適切なタイリング画像を生成することができる。図６（ａ）は、従来のデジタル顕微鏡１で撮像した画像を用いて生成したタイリング画像の問題点を示す図、図６（ｂ）は、本実施の形態のデジタル顕微鏡１で撮像した画像を用いて生成したタイリング画像を示す図である。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、従来のデジタル顕微鏡１では、光源の点灯後一定の時間が経過するまでは照度が安定しないので、輝度レベルが低くなったところでは、画像が暗くなってしまう。このような箇所がある場合に、当該箇所の輝度補正を行うことは好ましくない。なぜなら、照度が安定しなかったために暗くなっているのか、実際に何らかの欠陥があったのかを判別することは困難であり、画像の補正を行ってしまうと、実際に存在する欠陥を見落としてしまう可能性があるためである。従って、このような場合には、画像を撮り直すことが必要になり、非常に効率が悪い。これに対し、本実施の形態のデジタル顕微鏡１では、図６（ｂ）に示すように、同じ輝度レベルで撮像した画像をつなぎ合わせて適切なタイリング画像を生成することができる。
【００３３】
本実施の形態のデジタル顕微鏡１は、時間をおいても同じ照射条件で撮像を行うことができるので、所定の間隔で撮像を行うタイマー撮像において、同一の照射条件により、試料の経時的変化の観察に適した画像を撮像することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上、本発明は、時間間隔をあけて複数回撮像しても同じ照射条件で撮像を行えるという効果を有し、撮像した画像を表示部に表示するデジタル顕微鏡として有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  撮像機器
１１  ステージ
１２  対物レンズ
１３  ハーフミラー
１４  拡大光学系
１５  撮像素子
１６  リングレンズ
１７〜１９  光ファイバ束
２０  データケーブル
２１  照射光学系
２２  保持部材
２３  操作部
３０  本体装置
３１  表示部
３２  操作部
３３  記憶部
３４  発光ダイオード
３５  制御部
３６  点灯制御部
３７  ステージ制御部
３８  撮像素子制御部
３９  画像処理部
４０  タイマー管理部
【図１】
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【図２】
2012185210.tif 000004
【図３】
2012185210.tif 000005
【図４】
2012185210.tif 000006
【図５】
2012185210.tif 000007
【図６】
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