(57)【要約】【課題】  従来、顕微鏡光学系の分解能と撮像素子の分解能とが必ずしも一致せず、顕微鏡光学系の光学性能を十分に活用できず観察画像の画質が悪くなったり、無駄な画素の読み出しを行って読み出し時間が長くなるなどの問題があった。【解決手段】  本発明では、顕微鏡光学系により結像された光を画像信号に変換する２次元マトリクス状に配置された画素からなる撮像素子と、前記撮像素子から所望の画素の画像信号を読み出す拡大縮小制御部と、前記拡大縮小制御部が前記撮像素子から読み出した画像信号をデジタル画像データに変換するカメラ処理部と、前記カメラ処理部が処理した観察画像を表示する表示部とを具備する顕微鏡画像撮像装置において、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記拡大縮小制御部が前記撮像素子から読み出す観察画像の解像度を可変するマッチング調整部を設けた。【選択図】    図１
2009025362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡光学系により結像された光を画像信号に変換する２次元マトリクス状に配置された画素からなる撮像素子と、
前記撮像素子から所望の画素の画像信号を読み出す読み出し制御部と、
前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出した画像信号をデジタル画像データに変換する画像処理部と、
前記画像処理部が処理した観察画像を表示する表示部と、
前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記撮像素子から読み出す観察画像の読み出し方法を変更するマッチング調整部と
を設けたことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記マッチング調整部は、
前記撮像素子の画素ピッチｄ［ｍ］（ｄは自然数）を前記顕微鏡光学系の光学分解能限界値δ［ｍ］（δは実数）を用いて次式で定義し、
ｄ ≒ １／２・δ
前記撮像素子の画素数ｐ［pixel］（ｐは自然数）を前記画素ピッチｄと、前記顕微鏡光学系の撮像エリアφ［ｍ］を用いて次式で定義し、
ｐ ≒ （φ／√２）／ｄ
上式で求められる前記画素数ｐの小数点以下を切り捨てた整数値を前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出す観察画像の画素数とする
ことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記顕微鏡光学系にズーム光学系と、前記ズーム光学系の倍率を検知するズーム倍率検出部とを更に設け、
前記マッチング調整部は、前記ズーム倍率検出部が検知する前記ズーム光学系の倍率に対応する前記顕微鏡光学系の光学分解能を求め、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出す観察画像の解像度を可変する
ことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記顕微鏡光学系から前記撮像素子に入射する光の入射位置をシフトさせる画素ずらし機構を更に設け、
前記マッチング調整部は、前記撮像素子の撮像エリアサイズが前記顕微鏡光学系の観察エリアサイズ以上で且つ前記顕微鏡光学系の解像度より前記撮像素子の画素ピッチが大きい場合に、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記画素ずらし機構を用いて複数回の画素ずらし動作を行い、
前記読み出し制御部は、前記複数回の画素ずらし動作毎に前記撮像素子から読み出した複数枚の画像を組み合わせて観察画像を生成する
ことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記画素ずらし機構は、前記顕微鏡光学系と前記撮像素子との間に配置された平行平板ガラスを傾ける機構で構成される
ことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記顕微鏡光学系から入射する光を反射させて前記撮像素子に入射する位置を可変するミラー反射板移動機構を更に設け、
前記マッチング調整部は、前記顕微鏡光学系の光学分解能と前記撮像素子の画素ピッチとが同等で且つ前記撮像素子の撮像エリアサイズが前記顕微鏡光学系の観察エリアサイズ未満である場合に、前記ミラー反射板移動機構を用いて前記顕微鏡光学系の観察エリアを複数領域に分け、
前記読み出し制御部は、前記複数領域に分けて前記撮像素子から読み出した複数枚の画像を組み合わせて観察画像を生成する
ことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の顕微鏡画像撮像装置において、
前記拡大縮小処理部は、前記撮像素子の全画素の読み出しを行わないことを特徴とする顕微鏡画像撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の顕微鏡画像撮像装置に前記顕微鏡光学系を含めた顕微鏡システムにおいて、
前記顕微鏡光学系は、対物レンズと結像レンズとからなり、標本の像を形成する結像光学系で構成され、
前記撮像素子は、前記標本の像を被写体として撮像する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大や縮小を行って顕微鏡画像を撮影する顕微鏡画像撮像装置および顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子を用いて画像を撮影する画像撮像装置は、部分読み出し手段（以下ＲＯＩと称す）では、撮像素子の全画素領域から任意の領域を選択して、選択した領域の画素信号を読み出すようになっている。また、間引き読み出し手段では、撮像素子の全画素の中から任意の画素の画像信号を間引いて読み出す手段で、例えば１画素置きに読み出すようになっている。このような部分読み出し手段や間引き読み出し手段は、読み出す画像信号が全画素に比べて少ないので、表示する画像のフレームレートを高速化するために用いられていた。
【０００３】
また、観察画像の拡大や縮小表示を行う顕微鏡システムでは、光軸に沿って前後に移動可能なズームレンズを有する光学系を使用する光学ズーム手段や、画像信号を制御回路によって制御する電子ズーム手段によって実現するようになっていた。光学ズーム手段には、ズームレンズを前後に移動させるためのズームモータと、ズームモータを駆動するためのモータ駆動回路が接続されており、ズームモータの回転によりズームレンズが光軸に沿って前後に移動することで、光学系の焦点距離を変化させる。例えば、光学系の焦点距離を長くすれば拡大動作を、短くすれば縮小動作をそれぞれ行う。また、電子ズーム手段は、撮像素子から出力された画像信号を増幅するアンプの出力端に接続される電子ズーム手段と、電子ズーム手段を制御する電子ズーム制御回路によって実現され、電子ズーム制御回路によって倍率を選択して、画像の拡大や縮小表示を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０３−１４１３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来技術によるＲＯＩや間引き読み出し手段は、任意の領域を撮像したり、画像を表示するフレームレートを高速化するための技術であった。このため、拡大動作を行うには、撮像素子から読み出した画像信号を電子ズーム手段のみで行う必要があり、画質が劣化するという問題があった。
【０００５】
また、光学ズーム手段を用いて拡大や縮小動作を行う場合は、電子ズーム手段に比べて画質の劣化は少ないが、ズーム位置によって顕微鏡光学系の分解能が変化するため、必ずしも撮像素子の解像度と一致しないという問題があった。例えば、顕微鏡光学系の分解能が撮像素子の解像度より高い場合は、顕微鏡光学系の性能を十分に活かしきれず、低い分解能でしか標本画像を撮影できない。逆に、顕微鏡光学系の分解能より撮像素子の解像度が高い場合は、必要がない画素の画像信号を読み出すことになるので、読み出しに時間を要するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、顕微鏡光学系と撮像素子の解像度のマッチングを取るようにし、ＲＯＩや間引き読み出し方法を観察画像の拡大や縮小を行うための手段として用いることにより、少ない読み出し時間で、画質の劣化なく観察画像の拡大や縮小を行うことができる顕微鏡画像撮像装置および顕微鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る顕微鏡画像撮像装置は、顕微鏡光学系により結像された光を画像信号に変換する２次元マトリクス状に配置された画素からなる撮像素子と、前記撮像素子から所望の画素の画像信号を読み出す読み出し制御部と、前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出した画像信号をデジタル画像データに変換する画像処理部と、前記画像処理部が処理した観察画像を表示する表示部と、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記撮像素子から読み出す観察画像の読み出し方法を変更するマッチング調整部とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
特に、前記マッチング調整部は、前記撮像素子の画素ピッチｄ［ｍ］（ｄは自然数）を前記顕微鏡光学系の光学分解能限界値δ［ｍ］（δは実数）を用いて次式で定義し、
ｄ ≒ １／２・δ
前記撮像素子の画素数ｐ［pixel］（ｐは自然数）を前記画素ピッチｄと、前記顕微鏡光学系の撮像エリアφ［ｍ］を用いて次式で定義し、
ｐ ≒ （φ／√２）／ｄ
上式で求められる前記画素数ｐの小数点以下を切り捨てた整数値を前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出す観察画像の画素数とすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記顕微鏡光学系にズーム光学系と、前記ズーム光学系の倍率を検知するズーム倍率検出部とを更に設け、前記マッチング調整部は、前記ズーム倍率検出部が検知する前記ズーム光学系の倍率に対応する前記顕微鏡光学系の光学分解能を求め、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記読み出し制御部が前記撮像素子から読み出す観察画像の解像度を可変することを特徴とする。
【００１０】
また、前記顕微鏡光学系から前記撮像素子に入射する光の入射位置をシフトさせる画素ずらし機構を更に設け、前記マッチング調整部は、前記撮像素子の撮像エリアサイズが前記顕微鏡光学系の観察エリアサイズ以上で且つ前記顕微鏡光学系の解像度より前記撮像素子の画素ピッチが大きい場合に、前記顕微鏡光学系の光学分解能に応じて、前記画素ずらし機構を用いて複数回の画素ずらし動作を行い、前記読み出し制御部は、前記複数回の画素ずらし動作毎に前記撮像素子から読み出した複数枚の画像を組み合わせて観察画像を生成することを特徴とする。
【００１１】
特に、前記画素ずらし機構は、前記顕微鏡光学系と前記撮像素子との間に配置された平行平板ガラスを傾ける機構で構成されることを特徴とする。
【００１２】
或いは、前記顕微鏡光学系から入射する光を反射させて前記撮像素子に入射する位置を可変するミラー反射板移動機構を更に設け、前記マッチング調整部は、前記顕微鏡光学系の光学分解能と前記撮像素子の画素ピッチとが同等で且つ前記撮像素子の撮像エリアサイズが前記顕微鏡光学系の観察エリアサイズ未満である場合に、前記ミラー反射板移動機構を用いて前記顕微鏡光学系の観察エリアを複数領域に分け、前記読み出し制御部は、前記複数領域に分けて前記撮像素子から読み出した複数枚の画像を組み合わせて観察画像を生成することを特徴とする。
【００１３】
特に、前記拡大縮小処理部は、前記撮像素子の全画素の読み出しを行わないことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る顕微鏡システムは、前記顕微鏡画像撮像装置に前記顕微鏡光学系を含めた顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡光学系は、対物レンズと結像レンズとからなり、標本の像を形成する結像光学系で構成され、前記撮像素子は、前記標本の像を被写体として撮像することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、観察画像の拡大や縮小をＲＯＩや間引き読み出し手段を用いて行った場合でも、画質の劣化の少ない拡大縮小画像を得ることができる。また、光学ズーム手段を用いて拡大や縮小動作を行う場合でも、ズーム位置による顕微鏡光学系の分解能の変化に応じて、観察画像の解像度が最適になるように撮像素子から画像信号を読み出すので、読み出し時間が少なく、拡大や縮小を行っても画質劣化のない観察画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る顕微鏡画像撮像装置および顕微鏡システムの各実施形態について詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る顕微鏡システム１００のブロック図である。顕微鏡システム１００は、顕微鏡光学系（マイクロスコープ）１０１と、顕微鏡画像撮像装置１０２とで構成される。
【００１７】
マイクロスコープ１０１は、標本（被写体）１５１側から、第１対物レンズ１５２と、第２対物レンズ１５３と、結像レンズ（投影レンズ）１５４と、マイクロスコープ制御部１５５とで構成される。標本１５１から入射する光は、第１対物レンズ１５２と第２対物レンズ１５３とを介して結像レンズ１５４に導かれ、結像レンズ１５４は顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３に標本画像を結像する。また、マイクロスコープ制御部１５５は、マイクロスコープ１０１の光学分解能の限界値をＭＰＵ１０５に出力する。尚、光学分解能の限界値については、後で詳しく説明する。
【００１８】
顕微鏡画像撮像装置１０２は、撮像素子１０３と、画像処理部１０４と、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１０５と、システムバス１０６と、画像メモリ１０７と、表示部１０８と、操作部１０９と、拡大縮小制御部１１０とで構成される。
【００１９】
マイクロスコープ１０１の結像レンズ１５４によって撮像素子１０３の受光面に結像された光は、画像信号に変換されて画像処理部１０４に出力される。この時、拡大縮小処理部１１０は、撮像素子１０３から画像処理部１０４に読み出す画素を選択する。例えば、ＭＰＵ１０５からの指令に基づいて、２次元マトリクス状に配置された撮像素子１０３の全画素から１画素置きに画像信号を読み出したり、撮像素子１０３の撮像エリアの中の所定領域の画像信号を読み出す。
【００２０】
画像処理部１０４は、撮像素子１０３から読み出された画像信号の利得制御やノイズ除去を行い、デジタルの画像データにＡ／Ｄ変換し、さらに色補正などを行った後、ＭＰＵ１０５に出力する。ＭＰＵ１０５は、画像処理部１０４から受け取った画像データを観察画像としてシステムバス１０６を介して画像メモリ１０７に記憶する。同時に、システムバス１０６を介して表示部１０８に観察画像を表示する。
【００２１】
操作部１０９には、ズームボタンなどが配置されており、表示部１０８に表示されている観察画像の拡大や縮小の指示をＭＰＵ１０５に与える。
【００２２】
次に、顕微鏡システム１００における撮像素子１０３の撮像エリアと、マイクロスコープ１０１のイメージエリア（有効エリア）との関係について説明する。ここでは、分かり易くするために、図２に示すように、顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の撮像エリア２５１を正方形とし、マイクロスコープ１０１の円形のイメージエリア２５２に内接するように撮像エリア２５１を配置する場合について説明する。図２において、例えば、一般的なマイクロスコープ１０１のイメージエリア２５２の直径としてφ＝２０［ｍｍ］とすると、撮像素子１０３に必要な一辺の長さは、φ／√２［ｍｍ］＝１４．１４［ｍｍ］となる。一方、一般的な５Ｍクラス（２５６０×１９２０）ｐｉｘｅｌの撮像素子の画素ピッチは３．４［μｍ］程度なので、５Ｍクラスの撮像素子の撮像エリア２５３に外接する円の直径は１０［ｍｍ］程度となり、マイクロスコープ１０１のイメージエリア２０２の直径２０［ｍｍ］よりも大幅に小さくなってしまう。次に、マイクロスコープ１０１のイメージエリアの直径φ＝２０ｍｍの時に必要な撮像素子１０３の画素ピッチ（分解能）および画素数について説明する。
【００２３】
顕微鏡システム１００におけるマイクロスコープ１０１の光学分解能の限界値δ［ｍ］は、光の波長λ［ｍ］、顕微鏡の第２対物レンズの開口数（ＮＡ）を用いて（式１）で表される。
【００２４】
δ＝０．６１・（λ／ＮＡ）    …（式１）
ここで、λ＝０．５５μｍ，ＮＡ＝０．０５とすると（式１）よりδ＝６．７１μｍとなる。
この時、撮像素子１０３に必要な画素ピッチｄ［ｍ］（ｄは自然数）は（式２）で求められる。
【００２５】
ｄ ≒ １／２・δ    …（式２）
ここで、画素ピッチｄがｄ≦１／２・δを満たせば、撮像素子１０３で撮影される観察画像の分解能はマイクロスコープ１０１の光学分解能以上になるが、オーバースペックにならないためには、（式２）のように画素ピッチｄは（１／２・δ）の近傍値であることが好ましい。上記の例ではδ＝６．７１μｍなので、画素ピッチｄは３．３６μｍとなるが、分かり易いように、本実施形態では画素ピッチｄを３μｍとする。
【００２６】
一方、図２で説明したように、マイクロスコープ１０１のイメージエリアの直径φ＝２０ｍｍとすると、撮像素子１０３の画素数ｐ（ｐｉｘｅｌ）は、（式３）で求まる。
【００２７】
ｐ＝（φ／√２）／ｄ  …（式３）
ｄ＝３μｍ，φ＝２０ｍｍを代入すると、撮像素子１０３で必要な画素数ｐは、小数点以下を切り捨てた整数値を取ると、ｐ＝４７１４（ｐｉｘｅｌ）となる。これは、２２Ｍｐｉｘｅｌクラスの撮像素子に相当し、マイクロスコープ１０１のイメージエリアの直径φ２０ｍｍを十分に観察できる大きさである。しかも、撮像素子１０３の分解能は、マイクロスコープ１０１の光学分解能の限界値より高いので、マイクロスコープ１０１の光学性能を十分に再現することができる。
【００２８】
以上、説明したように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００では、マイクロスコープ１０１の光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の分解能とがほぼ等しい撮像素子１０３を用いている。
【００２９】
次に、顕微鏡画像撮像装置１０２の拡大縮小動作について説明する。先に説明したように、マイクロスコープ１０１の光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の分解能とがほぼ同等になっているので、観察画像の拡大は、撮像素子１０３の拡大したい領域の画素の画像信号をＲＯＩ読み出しすることによって実現できる。逆に、観察画像の縮小は、撮像素子１０３の全画素から間引き読み出しを行うことによって実現できる。この様子を図３に示す。尚、表示部１０８の解像度を４７１×４７１［ｐｉｘｅｌ］とする。また、撮像素子１０３の撮像エリア４０１は４７１４×４７１４［ｐｉｘｅｌ］あり、マイクロスコープ１０１の光学分解能と同等の分解能を有している。
【００３０】
今、図３において、撮像エリア４０１に投影された標本画像４０２全体を表示部１０８に表示する場合は、撮像素子１０３の全画素（４７１４×４７１４［ｐｉｘｅｌ］）から１／１０に間引き読み出しして縮小することで、表示部１０８の解像度（４７１×４７１［ｐｉｘｅｌ］）に合致した解像度の観察画像を表示することができる。逆に、撮像エリア４０１に投影された標本画像４０２の点線４０３で示した部分を拡大する場合は、撮像素子１０３の全画素（４７１４×４７１４［ｐｉｘｅｌ］）から拡大したい部分の点線４０３で示した画素の画像信号をＲＯＩ読み出しすることによって、表示部１０８の解像度（４７１×４７１［ｐｉｘｅｌ］）に合致した解像度で、観察画像を拡大表示することができる。
【００３１】
このように、マイクロスコープ１０１の光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の分解能とがほぼ同等なので、表示部１０８に拡大表示される観察画像の画質は劣化しない。
【００３２】
次に、第１の実施形態における顕微鏡システム１００全体の処理について、図４および図５のフローチャートを用いて説明する。尚、図４および図５のフローチャートはＭＰＵ１０５に予め格納されたプログラムによって動作する。先ず、図４のフローチャートを用いて、本実施形態に係る顕微鏡システム１００のマイクロスコープ１０１の光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３から読み出す観察画像の分解能とをマッチングさせるマッチングロジック処理について説明する。
（ステップＳ２０１）顕微鏡システム１００のマッチングロジック処理を開始する。
（ステップＳ２０２）ＭＰＵ１０５は、撮像素子１０３の分解能δ１を読み取る。尚、分解能δ１の値は製造時にＭＰＵのメモリに記憶しておいても構わない。
（ステップＳ２０３）ＭＰＵ１０５は、マイクロスコープ制御部１５５からマイクロスコープ１０１の光学分解能の限界値δ２を読み取る。
（ステップＳ２０４）ＭＰＵ１０５は、表示部１０８の解像度を読み取る。
（ステップＳ２０５）ＭＰＵ１０５は、撮像素子１０３の分解能δ１とマイクロスコープ１０１の光学分解能の限界値δ２とを比較する。δ１≒δ２の場合はステップＳ２０７に進み、δ１＜δ２の場合はステップＳ２０６に進む。尚、先に説明したように、顕微鏡システム１００で使用している撮像素子１０３の分解能は、マイクロスコープ１０１で使用される可能性がある最小の光学分解能の限界値にほぼ等しい撮像素子１０３を用いているので、δ１＞δ２の場合はない。また、δ１＜δ２となるのは、マイクロスコープ１０１の第２対物レンズを交換した場合や、第２の実施形態で説明するような光学ズームレンズを用いた場合など、光学分解能の限界値が大きくなった場合である。
（ステップＳ２０６）ＭＰＵ１０５は、δ１≒δ２となるように、撮像素子１０３の分解能δ１を所定の間引き率（初期間引き率）で間引き読み出しした時の分解能で再設定する。例えば、δ１＝３μｍ，δ２＝９μｍの場合、１／３の間引き率で間引き読み出しした時の分解能９μｍをδ１として再設定する。尚、感度を向上するために複数の画素の画像信号を合成して１つの画素にまとめるビニングの画素数を設定するようにしても構わない。例えば、δ１＝３μｍ，δ２＝９μｍの場合、ビニングの画素数は、縦方向３画素，横方向３画素の９画素となる。
（ステップＳ２０７）ＭＰＵ１０５は、操作部１０９のズームボタンにより拡大が指示されているのか、縮小が指示されているのかを判別する。拡大の場合はステップＳ２０８に進み、縮小の場合はステップＳ２０９に進む。
（ステップＳ２０８）ＭＰＵ１０５は、操作部１０９で指示された拡大倍率に応じて、拡大縮小制御部１１０に指示して、撮像素子１０３から拡大する部分を部分読み出し（ＲＯＩ）する。尚、ステップＳ２０６でδ１が再設定された場合は、不要な画素の画像信号を読み出さないように、拡大する部分をステップＳ２０６で求めた初期間引き率で間引いて部分読み出しする。
（ステップＳ２０９）ＭＰＵ１０５は、操作部１０９で指示された縮小倍率に応じて、拡大縮小制御部１１０に指示して、撮像素子１０３から縮小する部分を間引き読み出しする。尚、ステップＳ２０６でδ１が再設定された場合は、不要な画素の画像信号を読み出さないように、縮小する部分をステップＳ２０６で求めた初期間引き率でさらに間引いて読み出しを行う。
（ステップＳ２１０）ＭＰＵ１０５は、撮像素子１０３から読み出した画像信号を観察画像として表示部１０８に表示するための表示系処理に引き渡す。
（ステップＳ２１１）ＭＰＵ１０５は、ユーザーが操作部１０９により、観察画像を保存する設定をしているか否かを判断し、保存する場合はステップＳ２１２に進み、保存しない場合はステップＳ２１３に進む。
（ステップＳ２１２）ＭＰＵ１０５は、撮像素子１０３から読み出した画像信号を観察画像としてシステムバス１０６を介して画像メモリ１０７に記憶する。
（ステップＳ２１３）マッチングロジック処理を終了し、表示系の処理に移行する。
（ステップＳ２１４）マッチングロジック処理を終了する。
【００３３】
尚、ステップＳ２１１において、観察画像を画像メモリ１０７に記憶する処理と表示系に移行する処理とを分岐するようにしたが、画像メモリ１０７に記憶すると共に、次に説明する表示系の処理を行うようにしても構わない。
【００３４】
次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る顕微鏡システム１００の表示系の処理について説明する。
（ステップＳ２１５）顕微鏡システム１００の表示系の処理を開始する。
（ステップＳ２１６）撮像素子１０３から読み出した観察画像の縦，横の画素数を読み取る。
（ステップＳ２１７）表示部１０８の表示画面の縦，横の画素数を読み取る。
（ステップＳ２１８）撮像素子１０３から読み出した観察画像の縦，横の画素数と、表示部１０８の表示画面の縦，横の画素数とを比較する。両者の画素数が等しくない場合はステップＳ２１９に進み、両者の画素数が等しい場合はステップＳ２２０に進む。
（ステップＳ２１９）表示部１０８の表示画面の縦，横の画素数に等しくなるように、撮像素子１０３から読み出した観察画像の縦，横の画素数を調整する。尚、ここでは、表示部１０８の表示画面の縦，横の画素数は、撮像素子１０３から読み出した観察画像の縦，横の画素数以下である場合を想定している。
（ステップＳ２２０）表示部１０８の表示画面に観察画像を表示する。
（ステップＳ２２１）表示系の処理を終了する。
尚、図４で説明したマッチングロジック処理において、撮像素子１０３から読み出す画像信号の画素数の最大値を予め表示部１０８の表示画面の画素数で制限するようにしても構わない。
【００３５】
このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００は、マイクロスコープ１０１の光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の分解能とがほぼ同等になるように設定されているので、表示部１０８に拡大表示した場合でも、表示される観察画像の画質は劣化しない。
【００３６】
また、表示部１０８の表示画面の画素数に応じて、撮像素子１０３から必要な画素の画像信号のみを読み出すので、無駄な読み出し時間がなく、高速に処理することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｂについて説明する。図６は顕微鏡システム１００ｂのブロック図である。顕微鏡システム１００ｂは、顕微鏡光学系（マイクロスコープ）１０１ｂと、顕微鏡画像撮像装置１０２ｂとで構成される。
【００３７】
マイクロスコープ１０１ｂにおいて、第１の実施形態の図１のマイクロスコープ１０１と異なるのは、光学ズームレンズ１５６が設けられていることである。尚、図１と同符号のものは同じものを示す。マイクロスコープ制御部１５５は、光学ズームレンズ１５６のズーム位置を顕微鏡画像撮像装置１０２ｂのＭＰＵ１０５からの指令によって可変すると共に、ズームの現在位置をＭＰＵ１０５に知らせる。このように、本実施形態では、光学ズームレンズ１５６によって、標本１５１から顕微鏡画像撮像装置１０２ｂの撮像素子１０３に結像される標本画像を拡大縮小する。
【００３８】
顕微鏡画像撮像装置１０２ｂにおいて、ユーザーが操作部１０９の光学ズームボタンを操作してズームインやズームアウトの指示を行うと、ＭＰＵ１０５はマイクロスコープ１０１ｂのマイクロスコープ制御部１５５に指令を出して光学ズームレンズ１５６のズーム位置をズームイン側やズームアウト側に移動する。
【００３９】
ここで、光学ズームレンズと光学分解能の関係について説明する。一般に、光学ズームレンズは、ズームを変化させるとマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値も変化する。例えば、撮像素子１０３の受光面から第２対物レンズを見た時の開口数は、ズームインして拡大した時よりもズームアウトして縮小した時の方が大きくなるので、（式１）から光学分解能の限界値δは、ズームインして拡大した時よりもズームアウトして縮小した時の方が小さくなる。
【００４０】
このように、顕微鏡画像撮像装置１０２ｂのＭＰＵ１０５は、マイクロスコープ制御部１５５から入力する光学ズームレンズ１５６のズーム位置によって、マイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値δを知ることができる。マイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値δが分かれば、第１の実施形態で説明した（式２）から撮像素子１０３で撮影される観察画像に必要な画素ピッチｄが求まる。さらに、画素ピッチｄが求まると、第１の実施形態で説明した（式３）より、撮像素子１０３の画素数ｐが求まる。
【００４１】
本実施形態における撮像素子１０３で撮影される観察画像に必要な画素ピッチｄは、最大にズームアウトした時のマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値とほぼ同等になるように設定されている。従って、ズームインした場合でもマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値より顕微鏡画像撮像装置１０２の撮像素子１０３の分解能が小さくなることはないので、常にマイクロスコープ１０１ｂの光学性能を十分に再現することができる。
【００４２】
次に、マイクロスコープ１０１ｂの光学ズームレンズ１５６を任意のズーム位置で標本１５１の画像を撮影する場合の動作について説明する。マイクロスコープ１０１ｂの光学ズームレンズ１５６を任意のズーム位置で停止すると、ＭＰＵ１０５はマイクロスコープ制御部１５５からズーム位置を取り込む。取り込んだズーム位置からマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値を求め、撮像素子１０３から読み出す画像信号の間引き画素数を求める。例えば、最大にズームアウトした時のマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値に対して、任意のズーム位置でのマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値が１／２であったとすると、撮像素子１０３から読み出す画像信号の間引き画素数も１／２とする。ここで、任意のズーム位置でのマイクロスコープ１０１ｂの光学分解能の限界値が１／２になっているので、撮像素子１０３から全画素読み出ししても観察画像の分解能はほとんど変わらず、面積が４倍になるので単純計算で４倍の読み出し時間が掛かることになる。
【００４３】
このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００ｂは、マイクロスコープ１０１ｂの光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２ｂの撮像素子１０３から読み出す観察画像の分解能とをほぼ同等にするので、第１の実施形態と同様に、表示部１０８に拡大表示される観察画像の画質は劣化しない。しかも、マイクロスコープ１０１ｂの光学ズームレンズ１５６のズーム位置に応じて、撮像素子１０３から読み出す画像信号の最適な間引き画素数を求めるので、不必要な画素の画像信号を読み出す必要がなく、読み出し時間を短くすることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｃについて説明する。図７は顕微鏡システム１００ｃのブロック図である。顕微鏡システム１００ｃは、顕微鏡光学系（マイクロスコープ）１０１ｃと、顕微鏡画像撮像装置１０２ｃとで構成される。
【００４４】
マイクロスコープ１０１ｃにおいて、第２の実施形態の図６のマイクロスコープ１０１ｂと異なるのは、並行平板ガラス１５７と、画素ずらし制御部１５８とが設けられていることである。また、本実施形態の顕微鏡画像撮像装置１０２ｃの撮像素子１０３ｃは、第１および第２の実施形態の撮像素子１０３と撮像エリアの大きさは同じであるが、画素ピッチが１／２で解像度が低いものを使用している。尚、図６と同符号のものは同じものを示す。平行平板ガラス１５７は結像レンズ１５４と撮像素子１０３ｃとの間に配置されている。また、画素ずらし制御部１５８は、顕微鏡画像撮像装置１０２ｃのＭＰＵ１０５からの指令によって、平行平板ガラス１５７の傾きを前後左右に可変する。
【００４５】
平行平板ガラス１５７は、光軸に対してある傾きθを持たせると、光がガラスに入射する時の屈折作用と、光がガラスから出る時の屈折作用によって、光軸方向に対して光の入射位置と出る位置とがずれることが知られている。つまり、撮像素子１０３ｃの前後左右の４辺方向に、平行平板ガラス１５７を光軸に対して傾けることによって、結像レンズ１５４によって撮像素子１０３ｃに結像される標本画像の位置が撮像素子１０３ｃ上で前後左右にずれることになる。
【００４６】
次に、マイクロスコープ１０１ｃの光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２ｃの撮像素子１０３ｃの分解能とについて説明する。先に述べたように、本実施形態の顕微鏡画像撮像装置１０２ｃの撮像素子１０３ｃは、第１および第２の実施形態の撮像素子１０３と撮像エリアの大きさは同じであるが、画素ピッチが１／２しかないので、そのまま標本画像を撮影すると、マイクロスコープ１０１ｃの光学性能を十分に再現することができない。
【００４７】
例えば、図８（ａ）はマイクロスコープ１０１ｃの光学分解能とほぼ同等の分解能が得られる画素ピッチで８×８画素を描いた図である。ところが、本実施形態の顕微鏡画像撮像装置１０２ｃの撮像素子１０３ｃは、画素ピッチが１／２なので、例えば、Ａ１とＢ１とＣ１とＤ１の画素を１つの画素として撮像してしまうため、Ａ１とＢ１とＣ１とＤ１の画素の情報を分離することができず、マイクロスコープ１０１ｃの光学分解能より観察画像の画質は劣化してしまう。
【００４８】
そこで、本実施形態では、図８（ａ）の８×８画素の画像信号を４回に分けて読み取る。例えば、１回目は図８（ｂ）に示すようにＡ１とＡ２とＡ３とＡ４の画素を中心に、２回目は図８（ｃ）に示すようにＢ１とＢ２とＢ３とＢ４の画素を中心に、３回目は図８（ｄ）に示すようにＣ１とＣ２とＣ３とＣ４の画素を中心に、４回目は図８（ｅ）に示すようにＤ１とＤ２とＤ３とＤ４の画素を中心にそれぞれ読み取る。ここで、読み取る位置を変えるのは、先に説明したように、ＭＰＵ１０５の指令に応じて画素ずらし制御部１５８が平行平板ガラス１５７の傾きを変えることによって行われる。尚、撮像素子１０３ｃの画素ピッチは粗いので、例えばＤ１の画素を中心に撮影した場合は、Ｄ１の画素の周辺画素（Ａ１，Ｂ１，Ａ３，Ｃ３，Ａ４，Ｂ２，Ａ２，Ｃ１）の情報も少し含まれるが、差分や微分などの画像処理を施すことで、擬似的に観察画像の解像度を上げることができる。
【００４９】
このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００ｃは、マイクロスコープ１０１ｃの光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２ｃの撮像素子１０３ｃから読み出す観察画像の分解能とをほぼ同等にできるので、第１および第２の実施形態と同様に、表示部１０８に拡大表示される観察画像の画質はほとんど劣化しない。しかも、撮像素子１０３ｃは、マイクロスコープ１０１ｃの光学分解能より低い解像度の部品を用いることができるので、第１および第２の実施形態に比べてコスト低減を図ることができる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｄについて説明する。図９は顕微鏡システム１００ｄのブロック図である。顕微鏡システム１００ｄは、顕微鏡光学系（マイクロスコープ）１０１ｄと、顕微鏡画像撮像装置１０２ｄとで構成される。
【００５０】
マイクロスコープ１０１ｄにおいて、第２の実施形態の図６のマイクロスコープ１０１ｂと異なるのは、反射ミラー１５９と、ミラー制御部１６０とが設けられていることである。また、本実施形態の顕微鏡画像撮像装置１０２ｄの撮像素子１０３ｄは、第１および第２の実施形態の撮像素子１０３と画素ピッチは同じであるが撮像エリアの大きさは１／４のものを使用している。尚、図６と同符号のものは同じものを示す。反射ミラー１５９は結像レンズ１５４と撮像素子１０３ｄとの間に配置されている。また、ミラー制御部１６０は、顕微鏡画像撮像装置１０２ｄのＭＰＵ１０５からの指令によって、反射ミラー１５９を移動させて、撮像素子１０３ｄに投影される位置を可変する。
【００５１】
マイクロスコープ１０１ｄの光学分解能と顕微鏡画像撮像装置１０２ｄの撮像素子１０３ｄの分解能とはほぼ同等で、マイクロスコープ１０１ｃの光学性能を十分に再現することができるが、撮像素子１０３ｄ撮像エリアの大きさがマイクロスコープ１０１ｄのイメージエリアの１／４の面積しかないので、イメージエリア全体を撮影することはできない。この様子を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）において、撮像素子１０３ｄの撮像エリア３０２は、マイクロスコープ１０１ｄのイメージエリア３０１の一部分しか撮影できない。
【００５２】
そこで、本実施形態では、図１０（ａ）のマイクロスコープ１０１ｄのイメージエリア３０１を４回に分けて読み取る。例えば、１回目は図１０（ｂ）に示すようにイメージエリア３０１の左上を撮影し、２回目は図１０（ｃ）に示すようにイメージエリア３０１の右上を撮影し、３回目は図１０（ｄ）に示すようにイメージエリア３０１の左下を撮影し、４回目は図１０（ｅ）に示すようにイメージエリア３０１の右下を撮影する。ここで、イメージエリア３０１の撮影する位置を変えるのは、先に説明したように、ＭＰＵ１０５の指令に応じてミラー制御部１６０が反射ミラー１５９を前後左右に移動することによって行われる。尚、４回に分けて撮影された画像は、それぞれの撮影位置で組み合わせて１枚の標本画像として画像メモリ１０７に記憶する。
【００５３】
このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００ｄは、マイクロスコープ１０１ｄの光学分解能と、顕微鏡画像撮像装置１０２ｄの撮像素子１０３ｄで複数回に分けて撮影して組み合わせた観察画像の分解能とをほぼ同等にできるので、第１および第２の実施形態と同様に、組み合わせた観察画像を基に表示部１０８に拡大表示される観察画像の画質はほとんど劣化しない。しかも、撮像素子１０３ｄは、マイクロスコープ１０１ｄの光学分解能にほぼ等しい解像度を有するが、撮像エリアがイメージエリアよりも小さい部品を用いることができるので、第１および第２の実施形態に比べてコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態に係る顕微鏡システム１００のブロック図である。
【図２】撮像素子１０３の撮像エリアとマイクロスコープ１０１のイメージエリアとの関係を示す説明図である。
【図３】顕微鏡画像撮像装置１０２の拡大縮小動作を示す説明図である。
【図４】マッチングロジック処理を示すフローチャートである。
【図５】表示系の処理を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｂのブロック図である。
【図７】第３の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｃのブロック図である。
【図８】画素ずらし制御部１５８の動作を説明するための説明図である。
【図９】第４の実施形態に係る顕微鏡システム１００ｄのブロック図である。
【図１０】ミラー制御部１６０の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００・・・顕微鏡システム      １０１・・・マイクロスコープ
１０２・・・顕微鏡画像撮像装置  １０３・・・撮像素子
１０４・・・画像処理部          １０５・・・ＭＰＵ
１０６・・・システムバス        １０７・・・画像メモリ
１０８・・・表示部              １０９・・・操作部
１１０・・・拡大縮小制御部      １５１・・・標本
１５２・・・第１対物レンズ      １５３・・・第２対物レンズ
１５４・・・結像レンズ
【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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【図９】
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【図１０】
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