(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを介して標本を観察することにより得られた観察画像を連続撮影する機能を有する撮影装置であって、
前記標本を載置する載置手段と前記対物レンズとの間の距離を変えることにより、前記観察画像のピント位置を調整する駆動手段と、
前記観察画像を撮影する画像撮影手段とを備え、
前記連続撮影時に、前記画像撮影手段及び前記駆動手段は、前記画像撮影手段によって撮影した後に、前記駆動手段によって前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変えることにより、前記ピント位置を変えることを、前記観察画像を所定回数撮影するまで繰り返し、
前記駆動手段によって前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変えた後、前記画像撮影手段によって撮影を開始するまでの間に、所定の待機時間を有し、
前記所定回数と、前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変える際の移動量との、少なくとも一方は、前記対物レンズの性能に応じて決定される、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記所定の待機時間とは、前記載置手段の移動によって生じた振動が減衰するまでの時間であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡の観察画像を撮影する技術に関するものであり、特に微細な寸法の測定に好適に利用できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般撮影用のデジタルカメラの普及にともない、顕微鏡の観察画像の撮影においてもデジタル画像撮影装置の使用が普及してきている。従来から一部で販売されている高精細、高画素数、高価格のデジタル画像撮影装置ではなく、比較的低画素の普及機種帯のデジタル画像撮影装置が、その価格帯とあいまって特に普及してきている。この種類のデジタル画像撮影装置には、顕微鏡本体へ後から取り付ける、いわゆる、スタンドアローンタイプ、予め顕微鏡本体に組み込まれている、いわゆる、インテグレーテッドタイプ、両者の中間的な性格を持つタイプなど、種々の形態の画像撮影装置が発案されている。また、普及機種帯のデジタル画像撮影装置では、一般に、画像確認、あるいは、ピント合わせのために数インチ（１インチは２．５４センチメートルに相当する）のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の画像表示部を有している。
【０００３】
デジタル画像撮影は、銀塩フィルムを用いた撮影と比べて、操作性、画像品質、ランニングコストともに、それに匹敵する、あるいは、凌駕する完成度を実現しつつある。しかしながら、デジタル画像撮影であっても、銀塩フィルムを用いた画像撮影であっても、顕微鏡の観察画像の撮影において良質の撮影画像を得るためには、露出制御、及び、ピント合わせに多くの経験、熟練を要する場合が多い。露出制御の難しさは、顕微鏡での種々特殊な観察法、照明法等の要因に代表される。一方、ピント合わせの難しさは、扱う距離がミクロン（〔μｍ〕）以下の単位であることに由来する機械的伝達機構上の要因、また、対物レンズの焦点深度と観察対象である標本の凹凸の関係に由来する要因等に代表される。
【０００４】
また、顕微鏡で観察される標本の凹凸は、生物系分野での主な対象である細胞においても、あるいは、工業系分野での主な対象である半導体においても、おおよそ１０ミクロン程度である。一方、顕微鏡観察に使用される対物レンズの焦点深度は、全体像の確認に用いられる低倍率対物レンズ（４倍から１０倍）でこそ、おおよそ１０ミクロン以上あるものの、通常用いられる中高倍率対物レンズでは、おおよそ数ミクロン程度以下となる。そのため、中高倍率対物レンズを用いて、凹凸のある標本を観察する場合、１つのピント位置では、顕微鏡で観察される標本の凹凸を網羅することができない。
【０００５】
上述の顕微鏡の画像撮影での露出制御の難しさを解決するための技術として、特開平9 −179038号公報に顕微鏡写真撮影装置の露出制御方法が開示されている。この公報に記載された発明は、明るさが変化する被検物についてオートブラケット機能により複数枚の連続撮影を行う際に、意図した通りの明るさの差が現われる複数枚の写真を得ることができる顕微鏡写真撮影装置の露出制御方法に関する。そして、同一の被検物について露出値のそれぞれ異なる複数枚の写真撮影を、オートブラケット機能により連続して行う際の顕微鏡写真撮影装置の露出制御方法において、前記各写真撮影の直前に夫々測光し、前記各写真撮影毎にその直前に測光した値に基づいて露出値を設定することを特徴とする顕微鏡写真撮影装置の露出制御方法が提案されている。
【０００６】
一方、顕微鏡の画像撮影でのピント合わせの難しさを克服する種々の顕微鏡用オートフォーカス装置も提案されている。特開平11-258483 号公報に記載された発明は、高い合焦精度を確保し、かつ、信頼性の高い顕微鏡用のオートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【０００７】
そのために、観察体を載置する載置手段と、この載置手段に載置する観察体と対峙させる対物レンズと、前記載置手段と対物レンズとの少なくとも一方を駆動する駆動手段と、前記対物レンズを介して観察体像を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の結像点に関して共役な前方位置及び後方位置に光路差をつける光路差光学系と、前記光路差光学系を介して観察体像を撮像する撮像手段と、この撮像手段による撮像情報を基に観察体の合焦度を求めて前記駆動手段を動作させ、載置手段に載置する観察体を合焦位置へ導く制御手段と、を有する顕微鏡用のオートフォーカス装置において、前記制御手段は、観察体をサーチする観察体サーチモードと、観察体を低合焦精度でラフピント位置へ合わせ込むラフフォーカスモードと、このラフフォーカスモードにより合わせたラフピント位置に対して、少なくとも前後２箇所の観察体の前後合焦度を求める前後デフォーカス検出モードと、この前後デフォーカス検出モードにより求めた少なくとも前後合焦度から観察体の高合焦精度の合焦度を直線近似し、観察体をピント位置へ合わせ込むファインフォーカスモードと、の４モードのオートフォーカス制御モードを具備したことを特徴とする顕微鏡用のオートフォーカス装置を提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平9-179038号公報に記載された発明では、オートブラケット撮影での各写真撮影毎に、その直前に測光した値に基づいて露出値を設定している。このため、オートブラケット撮影の開始以前に、慎重、かつ確実に、観察画像の焦準のピント合わせを行う必要がある。このピント合わせが正しく行われない場合には、一連のオートブラケット撮影による結果は、無駄なものとなるという問題があった。
【０００９】
また、観察対象である標本の凹凸に対して、使用する対物レンズの焦点深度が少ない（浅い）場合、複数の異なるピント位置において、オートブラケット撮影を複数回実行しなければならないという問題があった。延いては、操作者は、所望する良質な顕微鏡の観察画像を得るために、煩わしい顕微鏡画像撮影操作、及び熱練した技術によるピント合わせを強いられるため、その撮影環境は、快適というには程遠いものとなるという問題があった。
【００１０】
一方、持開平11-258483 号公報に記載された発明では、高い合焦精度を確保し、かつ、信頼性の高い顕微鏡用のオートフォーカス装置を提供しているが、このオートフォーカス装置を使用して顕微鏡画像撮影を行ってもなお、観察対象である標本の凹凸に対して、使用する対物レンズの焦点深度が少ない（浅い）場合には、良質な顕微鏡の観察画像を得られないという問題があった。
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、簡単に、かつ少ない操作で、良質な顕微鏡の観察画像を撮影することを可能とすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様によれば、対物レンズを介して標本を観察することにより得られた観察画像を連続撮影する機能を有する撮影装置であって、前記標本を載置する載置手段と前記対物レンズとの間の距離を変えることにより、前記観察画像のピント位置を調整する駆動手段と、前記観察画像を撮影する画像撮影手段とを備え、前記連続撮影時に、前記画像撮影手段及び前記駆動手段は、前記画像撮影手段によって撮影した後に、前記駆動手段によって前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変えることにより、前記ピント位置を変えることを、前記観察画像を所定回数撮影するまで繰り返し、前記駆動手段によって前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変えた後、前記画像撮影手段によって撮影を開始するまでの間に、所定の待機時間を有し、前記所定回数と、前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変える際の移動量との、少なくとも一方は、前記対物レンズの性能に応じて決定される、ことを特徴とする。
なお、前記所定の待機時間とは、例えば、前記載置手段の移動によって生じた振動が減衰するまでの時間である。
【００１３】
このように構成することにより、撮影装置が、自動的に観察画像のピント位置を変化させながら所定回数観察画像を撮影することが可能となるため、顕微鏡の観察画像のピント合わせを行う操作者が、ピント合わせのための高い技術を有する必要がなくなる。これにより、未熟な操作者でも、失敗なく良質の撮影画像を得ることが可能となる。また、観察画像のピント位置を変化させながら撮影するため、使用する対物レンズの焦点深度に比べて比較的凹凸や厚みが大きい標本であっても、一度ブラケット撮影をするだけで良質の撮影画像を得ることが可能となる。延いては、上述の課題を解決することが可能となる。
また、このように構成することにより、高倍率対物レンズを使用した観察画像の撮影においても、駆動手段によって生じた振動の影響を除去することが可能となる。延いては、失敗のなく、良質の撮影画像を得ることができ、より信頼性が向上された顕微鏡の画像撮影装置を提供することが可能となる。
【００１４】
ここで、上記撮影装置において、前記所定回数と、前記載置手段と前記対物レンズとの距離を変える際の距離の移動量との、少なくとも一方は、前記対物レンズの性能に応じて決定されることとしてもよい。例えば、撮影回数と、移動量との少なくとも一方は、対物レンズの焦点深度に応じて決定されることとしてもよい。また、さらに、撮影回数は、対物レンズの性能に加えて標本の凹凸又は奥行きに応じて決定されることとしてもよい。これにより、対物レンズの性能に応じて、合理的な回数分連続撮影をすることや、合理的なピント調整を行うことが可能となる。延いては、より少ない撮影回数で、失敗なく、良質の撮影画像を得ることができ、より操作効率が向上された顕微鏡の画像撮影装置を提供することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係わる画像撮影装置を備える顕微鏡の全体構成図である。図１において、向かって紙面の縦が、上下方向（垂直方向）を示し、横が水平方向を示す。顕微鏡は、上下方向に移動可能なステージ１に積載された観察体である標本Ｔを下方から照射するための光源２を備える。
【００１９】
光源２からの照明光は、減光のためのＮＤ（Neutral Density ）フィルタ３、視野絞り４、開口絞り１００、コンデンサレンズ５を介して標本Ｔに下方から入射する。標本Ｔからの光束は、レボルバ方式の鏡筒部１６に配置された対物レンズ６を通過して、その一部の光束は接眼レンズ７へ導かれ、その他の光束は結像レンズ２００を通過してカメラヘッド８に入射する。カメラヘッド８に入射した光束は、シャッタ３００を通過して、撮像素子４００の入射面に結像する。カメラヘッド８の構造については後述する（図２参照）。
【００２０】
ステージ駆動装置１３は、コントローラ５００から電気信号を受けると、例えばステージ上下機構部１５を駆動し、ステージ１を上下方向に移動させる。レボルバ駆動装置８００は、コントローラ５００から電気信号を受けると、レボルバ方式の鏡筒部１６を駆動して、種々の対物レンズ６を前記ステージ１上の標本Ｔに臨ませる。また、レボルバ方式の鏡筒部１６には、レボルバ位置を検出する検出部が内蔵されている。検出部は、標本Ｔに対峙する光路にレボルバのどの位置（どの対物レンズ６）が現在挿入されているかを検出し、検出結果をコントローラ５００に送る。検出部に関する詳細説明は省略する。開口絞り駆動装置１１０は、コントローラ５００から電気信号を受けると、開口絞り調節機構部１２０を駆動し、開口絞り１００を任意の開口径に調節する。
【００２１】
コントローラ５００は、操作入力部５１０と表示部５２０を有している。また、コントローラ５００は、カメラヘッド８、ステージ駆動装置１３、レボルバ駆動装置８００及び開口絞り駆動装置１１０と電気的に接続されており、各装置を制御する。コントローラの構造については後述する（図３参照）。
【００２２】
以下、図２を用いて、カメラヘッドの構成について説明する。図２に示すように、カメラヘッド８は、撮像素子４００から供給された電気信号をサンプリングするサンプリング回路２１と、得られたアナログの電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、変換されたデジタル信号を基に再生の為の処理を施す画像処理部２３を備え、画像処理部２３は、コントローラ５００と接続されている。撮像素子４００に入射する観察画像を所望の時に遮断するシャッタ３００は、シャッタ駆動回路３１０を介して、コントローラ５００と接続されている。
【００２３】
以下、図３を用いて、コントローラの構成について説明する。図３に示すように、コントローラ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）５０１、操作入力部５１０、表示部５２０、表示用メモリ５３０、表示部ドライバ５４０及びメモリ装置５５０を備える。
【００２４】
ＣＰＵ５０１は、制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５０１ａと、制御プログラムの変数データを確保するＲＡＭ(Random Access Memory)５０１ｂと、各種の設定情報を記憶する不揮発メモリ５０１ｃと、画像データを保持するフレームメモリ５０１ｄと、を内部に有し（いずれも不図示）、本装置の全体制御を司る。
【００２５】
ＣＰＵ５０１は、操作入力部５１０と接続され、操作入力部５１０からの入力に応じて、カメラヘッド８のシャッタ駆動回路３１０、ステージ駆動装置１３、レボルバ駆動装置８００、開口絞り駆動装置１１０へ動作指示を送る。また、ＣＰＵ５０１は、カメラヘッド８から入力される画像データを、表示用メモリ５３０、表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示する。表示部５２０として、たとえば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などに代表されるＬＣＤ等が挙げられる。
【００２６】
メモリ装置５５０は、画像データを保存する。メモリ装置５５０は、例えばＰＣ等で広く採用されているフレキシブルディスク、光磁気ディスクといった着脱可能なリムーバブルメディア５５１と、リムーバブルメディア５５１に画像データの書き込み、読み出しを行うメモリ読み出し書き込み装置５５２を含んでいる。これにより、ＣＰＵ５０１は、カメラヘッド８から入力される画像データを、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメディア５５１に書き込むことが可能である。また、ＣＰＵ５０１は、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメデイア５５１から、たとえば、ディレクトリエントリを読み出し、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データファイルの情報を得ることも可能である。また、ＣＰＵ５０１は、この情報から任意の画像データを読み出し、表示用メモリ５３０、表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示させることも可能である。
【００２７】
次に、図４を用いてコントローラの操作入力部についてより詳しく説明する。図４は、操作入力部５１０の正面図の一例である。図４に示すように、操作入力部５１０は、少なくとも、レリーズボタン５１１、本装置の動作モードを選択するためのモード選択ボタン５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃを有する。これらのモード選択ボタンは、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を内部に組み込んだ、いわゆる照光式ボタンスイッチであり、モード選択状況をＬＥＤなどの点灯、消灯により、容易に認識できるものである。各動作モードについては後述する。
【００２８】
操作入力部５１０は、さらに少なくとも、対物レンズ切換えボタン５１３ａ、５１３ｂ、開口絞り調節ボタン５１４ａ、５１４ｂ、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データのファイルを指定するインデックスボタン５１５ａ、５１５ｂ、各種の設定情報を記録する場合のメモリボタン５１６、および、Ｊｏｇダイヤル５１７を有している。このＪｏｇダイヤル５１７は、不図示のロータリエンコーダに機械的に接続されており、ロータリエンコーダは、Ｊｏｇダイヤル５１７の回転操作に応じたパルスを出力する。また、操作入力部５１０には、７セグメントＬＥＤなどのインデックス表示部５１８が設けられていて、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データのファイル数を表示するよう構成されている。
【００２９】
以下、本装置の基本動作について説明する。以下の説明において、動作モードには、再生モード、記録モード及びブラケット記録モードの３つのモードがあり、各モードを選択するために、それぞれ、モード選択ボタン５１２ａ、５１２ｂ及び５１２ｃが割り当てられていると仮定する。
【００３０】
まず、再生モードでの動作について説明する。再生モードは、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データを表示部５２０に表示する動作モードである。
まず、モード選択ボタン５１２ａが押下されると、ＣＰＵ５０１は、操作入力部５１０からの信号を検出して、モード選択ボタン５１２ａのＬＥＤを点灯し、モード選択ボタン５１２ｂのＬＥＤと、モード選択ボタン５１２c のＬＥＤを消灯し、動作モードを再生モードに切換える。
【００３１】
次いでＣＰＵ５０１は、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメディア５５１のディレクトリエントリを読み出し、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データファイルの情報を得て、書き込まれているファイル数をインデックス表示部５１８に表示させる。たとえば、今、リムーバブルメディア５５１に画像データファイルが、１０ファイルあるとすれば、ＣＰＵ５０１は、インデックス表示部５１８に「１０」と表示する。
【００３２】
続いて、ＣＰＵ５０１は、ディレクトリエントリの１０番目の画像データファイルを、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメディア５５１から読み出し、フレームメモリ５０１ｄに展開し、この展開した画像データを表示用メモリ５３０に転送する。表示用メモリ５３０に転送された画像データは、ただちに表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示される。このようにして、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１０番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３３】
インデックスボタン５１５ａは、現在指定されている画像データファイルより１つ前の順番の画像データファイルを指定する。従って、１０番目の画像データファイルが表示部５２０に表示されている状態で、インデックスボタン５１５ａが押下されると、上記と同様の処理の流れで、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている９番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３４】
すなわち、ＣＰＵ５０１は、インデックス表示部５１８に「９」と表示する。続いて、ＣＰＵ５０１は、ディレクトリエントリの９番目の画像データファイルをメモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメディア５５１から読み出し、フレームメモリ５０１ｄに展開し、この展開した画像データを表示用メモリ５３０に転送する。表示用メモリ５３０に転送された画像データは、ただちに表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示される。このようにして、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている９番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３５】
インデックスボタン５１５ｂは、インデックスボタン５１５ａとは逆に、現在指定されている画像データファイルより１つ後の順番の画像データファイルを指定する。今、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１０番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示されていると仮定する。この場合、インデックスボタン５１５ｂが押下されても、１１番目の画像データファイルは、存在しない。従って、１１番目の画像データファイルではなく、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３６】
一方、今、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示されている状態で、インデックスボタン５１５ａが押下されると、０番目の画像データファイルは存在しないので、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１０番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３７】
すなわち、ＣＰＵ５０１は、インデックス表示部５１８に「１０」と表示する。続いて、ＣＰＵ５０１は、ディレクトリエントリの１０番目の画像データファイルを、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、リムーバブルメディア５５１から読み出し、フレームメモリ５０１ｄに展開し、この展開した画像データを表示用メモリ５３０に転送する。表示用メモリ５３０に転送された画像データは、ただちに表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示される。このようにして、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている１０番目の画像データファイルが、表示部５２０に表示される。
【００３８】
このようにして、本装置によれば、操作者は、再生モードにおいて、インデックスボタン５１５ａ、インデックスボタン５１５ｂを操作することにより、リムーバブルメディア５５１に書き込まれている画像データファイルのうち、操作者が所望する画像データファイルを表示部５２０に再生表示させることができる。
【００３９】
次いで、記録モードでの動作について説明する。モード選択ボタン５１２ｂが押下されると、ＣＰＵ５０１は、操作入力部５１０からの信号を検出して、モード選択ボタン５１２ｂのＬＥＤを点灯し、モード選択ボタン５１２ａのＬＥＤと、モード選択ボタン５１２ｃのＬＥＤを消灯し、動作モードを記録モードに切換える。
【００４０】
記録モードでは、撮像素子４００の入射面に結象される顕微鏡の観察画像が、リアルタイム／フルフレームレートで、表示部５２０に表示される。
すなわち、顕微鏡本体からの観察画像は結像レンズ５００を経て撮像素子４００の入射面に結像される。これにより、標本Ｔの観察画像は、撮像素子４００によって電気信号に変換される。観察画像をあらわすこの電気信号は、サンプリング回路２１によって空間、時間的にサンプリングされる。サンプリングされた電気信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル化された後、画像処理部２３によってそのサンプリング成分に基づいて所定の方法で画像処理される。これにより、再現可能な当該標本のデジタル画像データ信号が生成される。このデジタル画像データ信号は、ＣＰＵ５０１を介して表示用メモリ５３０に転送される。表示用メモリ５３０に転送された画像データは、ただちに表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示される。
【００４１】
ここで、レリーズボタン５１１が押下されると、ＣＰＵ５０１は、記録動作を開始する。
すなわち、ＣＰＵ５０１からの指示に応じて、シャッタ駆動回路３１０を介したシャッタ３００、あるいは、不図示の電子シャッタが、適正な露光時間に応じて開閉することにより、カメラヘッド８は、停止状態の観察画像を撮影できる。この画像データは、表示用メモリ５３０に転送され、表示部５２０に撮影画像データとして表示される。その一方で、ＣＰＵ５０１は、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、この画像データをリムーバブルメディア５５１に書きこみ、リムーバブルメディア５５１のディレクトリエントリにファイルを１つ追加する。
【００４２】
このようにして、本装置は、記録モードにおいて、レリーズボタン５１１の操作に応じて、所望の観察画像をリムーバブルメディア５５１に書き込み、記録する。
以下、第１実施形態に係わるブラケット記録モードの動作について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４３】
まず、モード選択ボタン５１２ｃが押下されると、ＣＰＵ５０１は、操作入力部５１０からの信号を検出して、モード選択ボタン５１２ｃのＬＥＤを点灯し、モード選択ボタン５１２ａのＬＥＤと、モード選択ボタン５１２ｂのＬＥＤを消灯し、動作モードをブラケット記録モードに切換える。
【００４４】
ブラケット記録モードにおいても、撮像素子４００の入射面に結象される顕微鏡の観察画像が、リアルタイム／フルフレームレートで、表示部５２０に表示されることは、上記、記録モードと同様である。
すなわち、顕微鏡本体からの観察画像は、結像レンズ５００を経て撮像素子４００の入射面に結像される。これにより標本Ｔの観察画像は撮像素子４００によって電気信号に変換される。観察画像をあらわすこの電気信号は、サンプリング回路２１によって空間、時間的にサンプリングされる。サンプリングされた電気信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル化された後、画像処理部２３によってそのサンプリング成分に基づいて所定の方法で画像処理される。これにより、再現可能な当該標本のデジタル画像データ信号が生成される。このデジタル画像データ信号は、ＣＰＵ５０１を介して表示用メモリ５３０に転送される。表示用メモリ５３０に転送された画像データは、ただちに表示部ドライバ５４０を介して、表示部５２０に表示される。
【００４５】
ここで、レリーズボタン５１１が押下されると（ステップＳ５００）、ＣＰＵ５０１は、ブラケット記録動作を開始する。
ＣＰＵ５０１は、あらかじめ格納されている移動量を、不揮発メモリ５０１ｃから読み込み、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数、Ｚに代入する（ステップＳ５０１）。同様に、ＣＰＵ５０１は、あらかじめ格納されている撮影枚数（撮影回数）を、不揮発メモリ５０１ｃから読み込み、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数、Ｎに代入する（ステップＳ５０２）。
【００４６】
ここでは、例として、移動量Ｚ及び撮影枚数Ｎをそれぞれ、
Ｚ：４〔μｍ〕、
Ｎ：３
と仮定する。
【００４７】
ＣＰＵ５０１は、撮影枚数を計数するカウンタＣ（不図示）を０クリアし、撮影を開始する（ステップＳ５０３）。ここで、ステージ位置をＸとする。ただし、図１において、上方向を正、下方向を負とする。
ＣＰＵ５０１からの指示に基づいて、シャッタ駆動回路３１０を介したシャッタ３００、あるいは、不図示の電子シャッタが、適正な露光時間に応じて開閉する事により、カメラヘッド８は、停止状態の観察画像を撮影できる。この画像データは、表示用メモリ５３０に転送され、表示部５２０に撮影画像データとして表示される。その一方で、ＣＰＵ５０１は、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、この画像データをリムーバブルメディア５５１に書きこみ、リムーバブルメディア５５１のディレクトリエントリに  ファイルを１つ追加し、１枚目の撮影を終了する（ステップＳ５０５）。ＣＰＵ５０１は、カウンタＣを１インクリメントする（ステップＳ５０６）。すなわち、
Ｃ：１
となる。
【００４８】
続いて、ＣＰＵ５０１は、撮影枚数ＮとカウンタＣとを比較する事により、所定枚数の撮影が終了したか否か判定する（ステップＳ５０７）。今までの一連の説明によると、撮影枚数Ｎ：３であり、カウンタＣ：１である。両者を比較すると、Ｎ≠Ｃであるため、ステップＳ５０７の判定の結果は、Ｎｏへ分岐する。
【００４９】
ＣＰＵ５０１は、ステージ駆動装置１３を介して、ステージ上下機構部１５を駆動し、ステージ１を図１において下方向に、移動量Ｚ：４〔μｍ〕分だけ、ステージ移動を開始させる（ステップＳ５０８）。ＣＰＵ５０１は、ステージ駆動装置１３からのステージ移動終了信号を待つ（ステップＳ５０９）。ステージ移動が終了し、ステージ駆動装置１３からＣＰＵ５０１ヘステージ移動終了信号が入力されると、ステップＳ５０９の終了判定は、Ｙｅｓへ分岐する。処理はステップＳ５０４へ戻り、ＣＰＵ５０１は、再度、撮影を開始する。ステップＳ５０８で移動量Ｚ：４〔μｍ〕分だけステージが移動しているため、ここでのステージ位置は、Ｘ  −  ４〔μｍ〕となっている。
【００５０】
以降、カウンタＣ：３となるまで、上記のシーケンスを繰り返す。観察画像が３回撮影されるまでの間に、ステージは２回移動されるため、カウンタＣ：３の時点でのステージ位置は、Ｘ  −  ８〔μｍ〕となる。カウンタＣ：３となると、ステップＳ５０７の終了判定は、Ｙｅｓへ分岐し、ブラケット記録モードでの一連のブラケット撮影が終了する。
【００５１】
このように、本装置によれば、１回のレリーズ操作で、自動的に観察画像に対するピント位置を所定量ずらしながら、所定枚数の観察画像を撮影することが可能である。従って、撮影開始に先立つ、観察画像のピント合わせを比較的容易かつ、気楽に行うことが可能となる。顕微鏡の観察画像のピント合わせを行う操作者に多くの経験、熱練に基づく高い技術を強要しないため、未熟な操作者でも、失敗のない良質の撮影画像を得ることが可能となる。さらにまた、数多く普及している数インチ程度のＬＣＤ等の画像表示部でのピント合わせにおいても、より快適な撮影操作を与えることも可能となる。さらにまた、使用する対物レンズの焦点深度に対して、比較的、凹凸や厚みが大きい標本であっても、一回のレリーズ操作で良質の撮影画像を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態に係わる顕微鏡の画像撮影装置について説明する。なお、装置構成は、第１実施形態と同様であるため、第２実施形態に係わる装置の構成についての説明は省略する。動作についても、第１実施形態と基本的に同様であるため、第１実施形態と第２実施形態とで異なる動作に重点をおいて、説明する。
【００５３】
以下、第２実施形態に係わるブラケット記録モードの動作について、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
まず、レリーズボタン５１１が押下されると（ステップＳ６００）、ＣＰＵ５０１は、ブラケット記録動作を開始する。
【００５４】
ＣＰＵ５０１は、レボルバ方式の鏡筒部１６に備えられた不図示の検出部から現在観察に使用している対物レンズのレボルバ位置を読み込み、読み込んだレボルバ位置をＲＡＭ５０１ｂに確保された変数Ｐに代入する（ステップＳ６０１）。ここで、レボルバ方式の鏡筒部１６は、５穴のレボルバであり、各レボルバ位置には対物レンズが装着されていると仮定する。
【００５５】
図７に各レボルバ位置に装着される対物レンズの倍率及び焦点深度を示すテーブルの一例を示す。図７に示すように、レボルバ位置：１には、倍率：５であり焦点深度１２〔μｍ〕である対物レンズが装着されている。同様に、レボルバ位置：２には、倍率：１０であり焦点深度３〔μｍ〕である対物レンズ、レボルバ位置：３には、倍率：２０であり焦点深度１．３〔μｍ〕である対物レンズ、レボルバ位置：４には、倍率：５０であり焦点深度０．４〔μｍ〕である対物レンズ、レボルバ位置：５には、倍率：１００であり焦点深度０．３〔μｍ〕である対物レンズが各々装着されている。以下、図７に示すような対物レンズが、レボルバに装着されていると仮定して、ブラケット記録動作について説明する。
【００５６】
まず、現在のレボルバ位置Ｐを、
Ｐ：２
であると仮定する。また、あらかじめ不揮発メモリ５０１ｃに格納されている観察対象の凹凸又は奥行きの深さ、つまり対象深度Ｄは、１０〔μｍ〕であると仮定する。
【００５７】
図７に示す対物レンズのテーブルから、レボルバ位置Ｐ：２に装着されている対物レンズ６の焦点深度ＦＤ（Ｐ）は、３〔μｍ〕であることを読み出すことができる。この場合、対象深度Ｄ：１０〔μｍ〕であるのに対し、対物レンズ６の焦点深度ＦＤ（Ｐ）：３〔μｍ〕であるため、１つのピント位置では、観察対象の凹凸を網羅することは困難である。
【００５８】
ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数ＺにＦＤ（Ｐ）を代入する（ステップＳ６０２）。これにより、ＣＰＵ５０１は、観察に使用している対物レンズ６の焦点深度ＦＤ（Ｐ）を、移動量として設定する。つまり、
移動量は、
Ｚ：３〔μｍ〕
となる。
【００５９】
次いで、ＣＰＵ５０１は、対象深度Ｄを焦点深度ＦＤ（Ｐ）で除した値の整数部に１を加算することにより撮影枚数Ｎを算出する。算出式は以下のようになる。
Ｎ  ＝  １  ＋  Ｄ／ＦＤ（Ｐ）（整数演算）  ・・・・  式１
ここで、実際に、式１に、Ｄ：１０、ＦＤ（Ｐ）：３を代入すると、Ｎ＝４となる。ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数Ｎに算出結果を代入する（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０４以降のシーケンスは、第１実施形態のステップＳ５０３以降と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
このように、第２実施形態によれば、観察画像に対するピント位置を所定量ずらしながら所定枚数の観察画像を連続撮影する際に、対物レンズの焦点深度と観察対象である標本の凹凸又は奥行きの深さとに基づいて、好適なステージの移動量、および、撮影枚数の少なくとも一方を合理的に決定することが可能となる。延いては、より少ない操作かつより少ない撮影枚数で、失敗なく、良質の撮影画像を得ることができるようになる。
【００６１】
上記第２実施形態では、移動量Ｚをレボルバに装着された対物レンズの焦点深度として設定し、撮影枚数Ｎを上記の式１より算出することとしている。ところで、いったん、レボルバに各種対物レンズを装着した場合、通常、これらの対物レンズを換装することは、非常に稀である。従って、移動量Ｚ、および、撮影枚数Ｎを、レボルバ位置Ｐによって一意に決定するテーブルを不揮発メモリ５０１ｃに格納することも好適である。あるいは、対物レンズを換装した時にも、上記、移動量Ｚ及び撮影枚数Ｎを、不揮発メモリ５０１ｃに再登録するだけで、同様の効果を得ることができる。移動量Ｚ及び撮影枚数Ｎを、不揮発メモリ５０１ｃに格納することにより、ロジックがより簡単となることから、装置の信頼性及び処理速度のさらなる向上が期待される。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態に係わる顕微鏡の画像撮影装置について説明する。なお、装置構成は、第１実施形態と同様であるため、第３実施形態に係わる装置の構成についての説明は省略する。動作についても、第１実施形態と基本的に同様であるため、第１実施形態と第３実施形態とで異なる動作に重点をおいて、説明する。
【００６３】
以下、第３実施形態に係わるブラケット記録モードの動作について、図８に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップＳ８００からＳ８０６に至るシーケンスは、第１実施形態のステップＳ５００からＳ５０６と同様である。まず、レリーズボタン５１１が押下されると（ステップＳ８００）、ＣＰＵ５０１は、ブラケット記録動作を開始する。ＣＰＵ５０１は、あらかじめ格納されている移動量を、不揮発メモリ５０１ｃから読み込み、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数Ｚに代入する（ステップＳ８０１）。同様に、ＣＰＵ５０１は、あらかじめ格納されている撮影枚数を、不揮発メモリ５０１ｃから読み込み、ＲＡＭ５０１ｂに確保された変数Ｎに代入する（ステップＳ８０２）。
【００６４】
ここでは、例として、移動量Ｚ及び撮影枚数Ｎをそれぞれ、
Ｚ：４［μｍ］、
Ｎ：３
と仮定する。
【００６５】
ＣＰＵ５０１は、撮影枚数を計数するカウンタＣを０クリアし（ステップＳ８０３）、撮影を開始する（ステップＳ８０４）。以下、説明のために、この時点でのステージ位置をＸと仮定する。第１実施形態と同様に、図１において上方向を正、下方向を負とする。
【００６６】
ＣＰＵ５０１からの指示に基づいて、シャッタ駆動回路３１０を介したシャッタ３００、あるいは、不図示の電子シャッタが、適正な露光時間に応じて開閉することで、カメラヘッド８は、停止状態の観察画像の画像を撮影できる。この画像データは、表示用メモリ５３０に転送され、表示部５２０に撮影画像データとして表示される。
【００６７】
その一方で、ＣＰＵ５０１は、メモリ読み出し書き込み装置５５２を介して、この画像データをリムーバブルメディア５５１に書きこみ、リムーバブルメディア５５１のディレクトリエントリにファイルを１つ追加し、１枚目の撮影を終了する。（ステップＳ８０５）。続いて、ＣＰＵ５０１は、カウンタＣを１インクリメントする（ステップＳ８０６）。これにより、
Ｃ：１
となる。
【００６８】
ＣＰＵ５０１は、撮影枚数ＮとカウンタＣとを比較する。今までの説明によると、Ｎ：３であり、Ｃ：１であるためＮ≠Ｃとなり、ステップＳ８０６の終了判定の結果、処理はＮｏへ分岐する。次いで、ＣＰＵ５０１は、ステージ駆動装置１３を介して、ステージ上下機構部１５を駆動し、ステージ１を図１において下方向に、移動量、Ｎ：４〔μｍ〕分だけ、ステージ移動を開始させる（ステップＳ８０８）。ＣＰＵ５０１は、ステージ駆動装置１３からのステージ移動終了信号を待つ（ステップＳ８０９）。ステージ移動が終了し、ステージ駆動装置１３からＣＰＵ５０１ヘステージ移動終了信号が入力されると、ステップＳ８０９の終了判定は、Ｙｅｓへ分岐する。
【００６９】
次いで、ＣＰＵ５０１は、不揮発メモリ５０１ｃ、あるいは、ＲＯＭ５０１ａにから、あらかじめ格納されている待機時間Ｔを取得して、取得した待機時間Ｔに基づいてタイマをセットし、このタイマをスタートする（ステップＳ８１０）。この待機時間は、ステージの移動によって生じた機械的伝達機構の振動が、所望される撮影画像の品質に影響を与えない程度に減衰するまでに必要な時間を考慮して設定される事としても良い。ここで、待機時間Ｔは、たとえば、
Ｔ：１００〔ｍｓ〕
としてもよい。
【００７０】
ＣＰＵ５０１は、待機時間Ｔ、すなわち、１００〔ｍｓ〕が経過するのを待つ（ステップＳ８１１）。待機時間Ｔを経過すると、ステップＳ８１１のタイムアップ判定は、Ｙｅｓへ分岐し、ＣＰＵ５０１は、再度、撮影を開始する（ステップＳ８０４）。なお、ステップＳ８０８でステージが移動量分だけ移動しているため、この場合のステージ位置は、Ｘ  −  ４〔μｍ〕となっている。以降、カウンタＣ：３となるまで上記のシーケンスを繰り返す。カウンタＣ：３となると、ステップＳ８０７の終了判定は、Ｙｅｓへ分岐し、ブラケット記録モードでの一連のブラケット撮影が終了する。
【００７１】
このように、第３実施形態によれば、１回のレリーズ操作で、観察画像に対するピント位置を所定量ずらしながら所定枚数の観察画像を撮影する際に、ステージの移動に伴う振動が減衰するまで、次の撮影を開始しないようにする。これにより、高倍率対物レンズを使用した観察画像の撮影においても、機械的伝達機構の振動の影響を除去できるため、失敗なく、良質の撮影画像を得ることが可能となる。
【００７２】
以下、各実施形態の変形例について説明する。上記の本発明の実施形態１、２及び３によれば、ピント位置を所定量だけずらす際に、ステージ移動を図１において、下方向としているが、これに限定するものではない。また、ピント位置を所定量ずらす際に、１枚目の撮影でのステージ位置Ｘを中心として上下両方向に移動した位置で順次観察画像を撮影してもよい。例えば、ステージを上方向に移動した位置Ｘ＋４〔μｍ〕と、下方向に移動した位置Ｘ−４〔μｍ〕とに移動させるように制御して順次観察画像を撮影してもよい。ここで、ステージの移動を上方向にする場合、ステージの移動位置に制限を加える、いわゆる、リミット制限制御を行うこととしてもよい。これにより、対物レンズや標本の不用意な破壊、故障を未然に防止できる、より安全な顕微鏡の画像撮影装置を実現できる。
【００７３】
また、例えば、上記説明において、観察画像のピントをずらすために、ステージ上下機構部を介してステージを移動させるとして説明した。しかし、ステージを移動させる代わりに、不図示の機構部によって対物レンズを装着する部分を移動させることとしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影装置が、自動的に観察画像のピント位置を変化させながら所定回数観察画像を撮影するため、顕微鏡の観察画像のピント合わせを行う操作者は、多くの経験、熟練に基づく高い技術を有する必要がなくなる。延いては、未熟な操作者でも、失敗なく、良質の撮影画像を得ることが可能となる。
【００７５】
また、観察対象である標本の凹凸に対して、使用する対物レンズの焦点深度が少ない（浅い）場合であっても、操作者は、一度ブラケット撮影を行うだけで、良質の撮影画像を得ることが可能となる。
また、撮影回数と、ピント位置を変える量との少なくとも一方は、対物レンズの性能に応じて合理的に決定することができるため、操作者は、より少ない撮影回数で、失敗なく、良質な撮影画像を取得することが可能となる。
【００７６】
また、撮影において、ピント位置を変えてから撮影を行うまでの間に待機時間を設けることにより、ピント位置を変化させるために生じた機械的伝達機構の振動の影響を除去することができるため、操作者は、失敗なく、良質の撮影画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る画像撮影装置を備える顕微鏡の全体構成図である。
【図２】カメラヘッドの構成図である。
【図３】コントローラの構成図である。
【図４】操作入力部の正面図の一例である。
【図５】本発明の第１実施形態に係わるブラケット記録モードでの処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係わるブラケット記録モードでの処理を示すフローチャートである。
【図７】レボルバの各位置に装着されている対物レンズの性能を示すテーブルの一例である。
【図８】本発明の第３実施形態に係わるブラケット記録モードでの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ステージ
２  光源
３  ＮＤフィルタ
４  視野絞り
５  コンデンサレンズ
６  対物レンズ
７  接眼レンズ
８  カメラヘッド
１３  ステージ駆動装置
１５  ステージ上下機構部
１６  鏡筒部
２１  サンプリング回路
２２  Ａ／Ｄ変換器
２３  画像処理部
１００  開口絞り
１１０  開口絞り駆動装置
１２０  開口絞り調節機構部
２００  結像レンズ
３００  シャッタ
３１０  シャッタ駆動回路
４００  撮像素子
５００  コントローラ
５０１  ＣＰＵ
５１０  操作入力部
５１１  レリーズボタン
５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ  モード選択ボタン
５１３ａ、５１３ｂ  対物レンズ切換えボタン
５１４ａ、５１４ｂ  開口絞り調節ボタン
５１５ａ、５１５ｂ  インデックスボタン
５１６  メモリボタン
５１７  ジョグダイヤル
５１８  インデックス表示部
５２０  表示部
５３０  表示部用メモリ
５４０  表示部ドライバ
５５０  メモリ装置
５５１  リムーバブルメディア
５５２  メモリ読み出し書き込み装置
８００  レボルバ駆動装置
Ｔ  標本
Ｓ  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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