(57)【要約】【課題】キャリブレーション操作の煩わしさを軽減可能な、顕微鏡用撮像装置と対物ミクロメータを提供すること。【解決手段】観察手段により観察される標本像を撮像し、観察画像を出力する撮像手段２１と、前記撮像手段の撮像範囲内に含まれる１つまたは複数の寸法校正用パターンと当該１つまたは複数の寸法校正用パターンの近傍にそれぞれ配置された寸法情報パターンの中から、前記撮像範囲内の最外周部近傍に位置する前記寸法校正用パターンを少なくとも１つ選択し、選択した前記寸法校正用パターンに対応する前記寸法情報パターンから当該寸法校正用パターンの寸法情報を取得する寸法情報取得手段２３と、取得した前記寸法情報と選択した前記寸法情報パターンに対応する前記寸法校正用パターン画像の画素数とから１画素当たりの実寸法を算出する寸法校正手段２３と、を有することを特徴とする顕微鏡用撮像装置２。【選択図】図１
2009294465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察手段により観察される標本像を撮像し、観察画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像範囲内に含まれる１つまたは複数の寸法校正用パターンと当該１つまたは複数の寸法校正用パターンの近傍にそれぞれ配置された寸法情報パターンの中から、前記撮像範囲内の最外周部近傍に位置する前記寸法校正用パターンを少なくとも１つ選択し、選択した前記寸法校正用パターンに対応する前記寸法情報パターンから当該寸法校正用パターンの寸法情報を取得する寸法情報取得手段と、
取得した前記寸法情報と選択した前記寸法情報パターンに対応する前記寸法校正用パターン画像の画素数とから１画素当たりの実寸法を算出する寸法校正手段と、を有することを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
【請求項２】
前記寸法校正用パターンは同心円パターンで形成され、前記寸法情報パターンは前記同心円パターンの直径情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記寸法校正用パターンは、原点パターンと当該原点パターンを基準とする複数の物差しパターンとから形成され、
前記物差しパターンそれぞれの前記寸法情報パターンは、前記原点パターンからの距離情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項４】
前記寸法情報パターンは、二次元コードを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項５】
前記観察画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された前記観察画像中の２点を指定する位置選択手段と、
前記位置選択手段で指定された２点間の画素数と前記実寸法とから当該２点間の実寸法を算出する演算手段とを、更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項６】
基板に形成された１つまたは複数の寸法校正用パターンと、
前記１つまたは複数の寸法校正用パターンの近傍にそれぞれ配置された寸法情報パターンと、を有することを特徴とする対物ミクロメータ。
【請求項７】
前記寸法校正用パターンは同心円パターンで形成され、前記寸法情報パターンは前記同心円パターンの直径情報を含むことを特徴とする請求項６に記載の対物ミクロメータ。
【請求項８】
前記寸法校正用パターンは、原点パターンと当該原点パターンを基準とする複数の物差しパターンとから形成され、
前記物差しパターンそれぞれの前記寸法情報パターンは、前記原点パターンからの距離情報を含むことを特徴とする請求項６に記載の対物ミクロメータ。
【請求項９】
前記寸法情報パターンは、二次元コードを含むことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の対物ミクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡用撮像装置と対物ミクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡により観察された試料の画像を取り込み、その観察画像上で任意の部分の実寸法を計測する装置が知られている。この装置では、計測のためにまず対物ミクロメータ等の長さの基準となる物差しを撮像し、ユーザが画像上の２点を指定する入力をし、２点間の長さをユーザ入力した後、撮像画像の２点間の画素数から１画素あたりの長さを計算するキャリブレーション操作を行い、その後観察画像上の指定した任意の２点間の実寸法を１画素当たりの値を用いて実寸法に換算している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５８４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の装置では、キャリブレーション操作時には、ユーザが画像上の２点を指定、２点間の長さと単位を入力する必要がある。また、対物レンズを交換して顕微鏡の倍率を変更した時、ユーザは撮像される物差しの画像の倍率に応じて最適な目盛りを選択する必要がある。このため、ユーザにとってキャリブレーション操作が煩わしく、入力ミスによるキャリブレーション誤りが頻発すると言う問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、観察手段により観察される標本像を撮像し、観察画像を出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像範囲内に含まれる１つまたは複数の寸法校正用パターンと当該１つまたは複数の寸法校正用パターンの近傍にそれぞれ配置された寸法情報パターンの中から、前記撮像範囲内の最外周部近傍に位置する前記寸法校正用パターンを少なくとも１つ選択し、選択した前記寸法校正用パターンに対応する前記寸法情報パターンから当該寸法校正用パターンの寸法情報を取得する寸法情報取得手段と、取得した前記寸法情報と選択した前記寸法情報パターンに対応する前記寸法校正用パターン画像の画素数とから１画素当たりの実寸法を算出する寸法校正手段と、を有することを特徴とする顕微鏡用撮像装置を提供する。
【０００５】
また、本発明は、前記基板に形成された１つまたは複数の寸法校正用パターンと、前記１つまたは複数の寸法校正用パターンの近傍にそれぞれ配置された寸法情報パターンと、を有することを特徴とする対物ミクロメータを提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キャリブレーション操作の煩わしさを軽減可能な、顕微鏡用撮像装置と対物ミクロメータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態に係る顕微鏡用撮像装置と、対物ミクロメータについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【０００８】
図１は、実施の形態に係る顕微鏡撮影装置の概略構成図を示す。
【０００９】
図１において、顕微鏡１に接続された撮像装置２は、顕微鏡１のステージ１２上に置かれた試料１３の後述する観察画像をカメラ部２１により撮像する。このとき、レボルバ１５を回転することで使用する対物レンズ１６を交換し、試料１３の観察画像の倍率を変更する。カメラ部２１で撮像した観察画像は、ケーブル２２を介してカメラ部２１からＣＣＵ２３（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）へ送られる。
【００１０】
ＣＣＵ２３は、カメラ部２１から送られた観察画像をモニタ３に表示するともに、ユーザにより指示された各種の画像処理や計測処理を行うことができる。このとき、ユーザはマウス５を操作することにより、ＣＣＵ２３が実行する画像処理内容を指示する。
【００１１】
図２は、実施の形態に係る顕微鏡撮影装置のＣＣＵの機能ブロック図を示す。
【００１２】
図２において、カメラ部２１からケーブル２２を介して送られた観察画像は、ＣＣＵ２３の画像処理ＩＣ２３０１へ入力され、画像メモリ２３０２ヘ記録される。画像処理ＩＣ２３０１は、画像メモリ２３０２に記録した画像情報を用いて、各種の画像処理を実行し、画像合成部２３０３でモニタ３への表示イメージに変換した後モニタ３に出力する。
【００１３】
また、ＣＣＵ２３はフラッシュメモリ２３０４を内蔵している。そして、ユーザがマウス５を操作することにより、ＣＰＵ２３０５はフラッシュメモリ２３０４からメニュー画像用の部品を読み出し、メニュー画面生成部２３０６へ送る。メニュー画面生成都２３０６はメニュー画像用の部品を組み合わせてメニュー画像を生成し、画像合成部２３０３にメニュー画像を送る。画像合成部２３０３は画像メモリ２３０２に格納されている観察画像とメニュー画像とを合成し、モニタ３に合成画像を表示する（図３参照）。
【００１４】
ユーザはモニタ３に表示された観察画像とメニュー画像とを見ながらマウス５を操作することで、ＣＰＵ２３０５が画像処理のパラメータを変更したり計測処理を行ったりする。
【００１５】
例えば、ユーザが観察画像の計測処理を行うためにマウス５を操作し、計測メニューを選択したとき、ＣＰＵ２３０５はキャリブレーション判定フラグをメモリ２３０７から読み出してキャリブレーション判定フラグが設定されているか否かを判断する。キャリブレーション判定フラグがクリアされている場合には、まだ１画素当たりの実寸法を設定するキャリブレーションが行われていないと判断し、ＣＰＵ２３０５は図３に示すように、ユーザにキャリブレーションを実行することを指示する項目をモニタ３に表示する。ここで、図３はユーザにキャリブレーションを行うように指示する画面の一例を示す。
【００１６】
後述する手順でキャリブレーションが行われるとキャリブレーション判定フラグがセットされてメモリ２３０７に記憶され、ＣＰＵ２３０５は図５に示すようなキャリブレーション結果項目と観察画像における計測実行を指示する画面をモニタ３に表示する。ここで、図５は、計測実行指示画面の一例を示す。
【００１７】
次に、キャリブレーション操作について図４を参照しつつ説明する。図４は、キャリブレーション用の対物ミクロメータをカメラ部２１で撮像してモニタ３に表示した状態を示す。
【００１８】
図３に示すキャリブレーション実行指示画面が表示されたとき、ユーザは顕微鏡１のステージ１２上の試料１３を寸法校正用パターンが形成されている対物ミクロメータ１００（物差し）に置換る。なお、対物ミクロメータ１００は、ステージ１２上の所定位置に前もって配置して置いてステージ１２を駆動して対物レンズ１６の光路に位置決めして観察画像を取得するようにしても良いし、試料１３と交換して観察画像を取得するようにしても良い。
【００１９】
図４に示す対物ミクロメータ１００の画像は、同心円状の複数のパターンａ、ｂ、ｃ、ｄが形成されている。そして、同心円状のパターンａ、ｂ、ｃ、ｄは、様々な倍率の対物レンズ１６に対応できるように中心に近いパターンａはその直径Ｄが小さく、中心から距離が離れるにつれてその半径Ｄが大きくなるように形成されている。即ち、対物レンズ１６の倍率が高いときには視野直径が小さくなるので、直径Ｄの小さなパターンａを、対物レンズ１６の倍率が低いときには視野直径が大きくなるので直径Ｄの大きなパターンｄを寸法校正用パターンとして使用する。このように、視野直径に対応する寸法校正用パターンを選択することで１画素当たりの実寸法の精度が高くなる。
【００２０】
また、寸法校正用パターンａ、ｂ、ｃ、ｄの近傍には、パターンａ、ｂ、ｃ、ｄそれぞれの直径Ｄの値とその単位等の寸法情報を含む二次元コード（ＱＲコードとも言う）パターンａｐ、ｂｐ、ｃｐ、ｄｐが配設されている。
【００２１】
図４に示す観察画像において、図２に示すＣＰＵ２３０５は目盛り検出部２３０８に基準となる目盛りを検出するよう命令を出す。目盛り検出部２３０８は画像メモリ２３０２に格納されている対物ミクロメータ１００の観察画像からカメラ部２１の撮像範囲中にあるパターンａ〜ｄの画像のうち最も大きい（外側にある）パターン（図４の場合、パターンｄが相当する、以後パターンｄを用いて説明する）を寸法校正用パターンｄとして検出し、このパターンｄの直径Ｄの画素数をＣＰＵ２３０５に送る。なおその際、選択したパターンｄをユーザが容易に認識することができるように、色付表示（例えば、赤色や赤色の破線）等をする。
【００２２】
次に、ＣＰＵ２３０５は二次元コード検出部２３０９に二次元コードｄｐを検出するよう命令を出す。二次元コード検出部２３０９は観察画像の最も外側のパターンｄ近傍の内側（中心側）にある二次元コードｄｐを検出し、二次元コード解読部２３１０に送る。二次元コード解読部２３１０は二次元コードｄｐの解読結果をＣＰＵ２３０５に送る。ＣＰＵ２３０５は二次元コードｄｐから取得したパターンｄの直径Ｄ値および単位とパターンｄの直径に対応する画素数とから１画素当たりの実寸法をＬ算出し、図４に示すメニュー画像上に実寸法Ｌ値と単位を表示する。
【００２３】
例えば、パターンｄの直径に相当する画素数をφ、二次元パターンｐｄの解読結果の直径Ｄ値がＮ、単位（μｍ）のとき、１画素当たりのキャリブレーション結果Ｌは以下のようになる。
Ｌ（μｍ／画素）＝Ｎ／φ
【００２４】
なお、パターンｄ、および二次元コードｄｐは、色で判別しても良いし、また反射率の異なる物質を埋め込み、輝度で判別してもよい。
【００２５】
以上でキャリブレーションが完了し、ＣＰＵ２３０５は図５に示すようにキャリブレーション結果と計測の項目を表示する。また、キャリブレーション判定フラグをセットしてメモリ２３０７に格納する。
【００２６】
次に、ユーザは試料１３を顕微鏡１のステージ１２に戻し、試料１３の観察画像をモニタ３に表示する。そして、ユーザはマウス５で距離を測定する２点を観察画像上で指定する。ＣＰＵ２３０５は２点の画素座標を読み取り、実際の距離（実寸法）に上記キャリブレーション結果Ｌを用いて換算し、結果をモニタ３に表示する（図６参照）。
【００２７】
例えば、マウス５が指定した２点の画素座標を(ｘ１，ｙ１)、（ｘ２，ｙ２）とし、上記キャリブレーション結果をＬ（μｍ／画素）とすると、指示した２点間の実際の距離ｄ（μｍ）は、
ｄ（μｍ）＝（（ｘ２-ｘ１）２＋（ｙ２-ｙ１）２）１／２×Ｌ
となる。
【００２８】
図６は、指定した２点間（図中実線で示す）の計測結果算出後のモニタ３の画像表示を示す。ＣＰＵ２３０５は計測結果をメニューに表示するために、計測結果と計測結果画面を作成するための部品をフラッシュメモリ２３０４から読み出し、計測結果画面作成都２３１１へ送る。計測結果画面作成部２３１１は部品を組み合わせて計測結果画面を生成し、画像合成部２３０３に計測結果画像送る。画像合成部２３０３では画像メモリ２３０２に格納されている観察画像と計測結果画像とメニュー画面作成画像とを合成し、合成画像をモニタ３に表示する。
【００２９】
また、観察画像と計測結果を保存したい場合には、画像保存ボタンをマウス５でクリックすることで観察画像と計測結果の情報がリンクしてメモリ２３０７に保存される。これにより、不図示のメニュー画面から保存画像を検索して再表示することが可能になる。
【００３０】
図７は、対物ミクロメータの変形例を示し、（ａ）は寸法校正用パターンが直線状に形成されているものの一例を、（ｂ）は寸法校正用パターンが四角形状に形成されている一例をそれぞれ示す。
【００３１】
図７（ａ）は、原点Ｏからの距離が異なる直線状のａ，ｂ，ｃ，ｄ４種類のパターンとそれぞれのパターンの近傍に距離と単位情報を含む二次元コードａｐ、ｂｐ、ｃｐ、ｄｐを有する寸法校正用パターンである。原点Ｏの二次元コードはｏｐで取得できる。キャリブレーション時には、図４に示すように観察画像をモニタ３に表示し、寸法校正用パターンａ〜ｄのうち最も外側にあるパターン（例えば、パターンｄ）と、このパターンの二次元コードｄｐを用いて１画素当たりの実寸法を前述の従って求める。このとき、パターンの寸法として、ｄ−ｄ間の距離を使用しても良いし、原点Ｏからパターンｄまでの距離を二次元コードｏｐとｄｐとから求めても良い。また、ｄ−ｄ間以外の距離情報をそれぞれの二次元コード情報を用いて１画素当たりの実寸法を求めることも可能である。
【００３２】
また、図７（ｂ）は、原点Ｏからの距離が異なる四角形状のａ，ｂ，ｃ，ｄ４種類のパターンとそれぞれの距離と単位情報を含む二次元コードａｐ，ｂｐ，ｃｐ，ｄｐを有する寸法校正用パターンである。これらのパターンの二次元コードには、距離情報として四角形の一辺の長さや四角形の対角線の長さの情報が含まれている。原点Ｏの二次元コードはｏｐで取得できる。キャリブレーション時には、図４に示すように観察画像をモニタ３に表示し、寸法校正用パターンａ〜ｄのうち最も外側にあるパターン（例えば、パターンｄ）と、このパターンの二次元コードｄｐを用いて１画素当たりの実寸法を前述の従って求める。このとき、パターンの寸法として、ｄ−ｄ間の距離を使用しても良いし、原点Ｏからパターンｄまでの距離を二次元コードｏｐとｄｐとから求めても良い。また、ｄ−ｄ間以外の距離情報をそれぞれの二次元コード情報を用いて１画素当たりの実寸法を求めることも可能である。
【００３３】
なお、寸法校正用パターンには上記以外にも種々の形状のパターンを形成し使用できることは言うまでもない。また、上記実施の形態では、キャリブレーション操作を試料１３の観察時に行っている場合について説明したが、顕微鏡１のレボルバ１５に配置された対物レンズ１６に対して事前にキャリブレーション操作を行いその結果をメモリ２３０７に記憶しておき、顕微鏡１でレボルバ１５の回転位置などから光路に挿入されている対物レンズ１６を検出して、ＣＰＵ２３０５が対物レンズ１６に対応したキャリブレーション結果を使用するようにしても良い。これにより対物レンズ１６の交換時のキャリブレーション操作を省略することが可能になる。
【００３４】
以上述べたように、実施の形態によれば、撮像装置で寸法校正用パターンを自動的に選択して、そのパターンの寸法、単位情報等を二次元コードから読み取るので、ユーザがキャリブレーション操作のたびに基準となる２点の指定、２点間の距離、及び単位を入力するなどの煩雑な操作を不要にすることができる。
【００３５】
また、実施の形態に係る対物ミクロメータは、寸法の異なる複数の寸法校正用パターンを有しているため、対物レンズの交換等の倍率変更に容易に対応することができる。
【００３６】
また、撮像装置が寸法校正用パターンの実寸法二次元コードからを読み取ることができるので、顕微鏡に依らず本撮像装置を取り付け可能な光学装置に適用することができる。
【００３７】
また、寸法校正用パターンの寸法情報を文字情報とし、ＣＣＵ２３０５中の二次元コード検出部２３０９、二次元コード解読部２３１０をそれぞれ文字情報検出部、文字情報解読部に変更することで１画素当たりの実寸法を求めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、実施の形態に係る顕微鏡撮影装置の概略構成図を示す。
【図２】図２は、実施の形態に係る顕微鏡撮影装置のＣＣＵの機能ブロック図を示す。
【図３】ユーザにキャリブレーションを行うように指示する画面の一例を示す。
【図４】キャリブレーション用の対物ミクロメータをカメラ部で撮像してモニタに表示した状態を示す。
【図５】計測実行指示画面の一例を示す。
【図６】指示した２点間（図中実線で示す）の計測結果算出後のモニタの画像表示を示す。
【図７】対物ミクロメータの変形例を示し、（ａ）は寸法校正用パターンが直線状に形成されているものの一例を、（ｂ）は寸法校正用パターンが四角形状に形成されている一例をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００３９】
１      顕微鏡
２      撮像装置
３      モニタ
５      マウス
１２    ステージ
１３    試料
１５    レボルバ
１６    対物レンズ
２１    カメラ部
２２    ケーブル
２３    撮像装置
１００  対物ミクロメータ
２３０１  画像処理部
２３０２  画像メモリ
２３０３  画像合成部
２３０４  フラッシュメモリ
２３０５  ＣＰＵ
２３０６  メニュー画面作成部
２３０７  メモリ
２３０８  目盛り検出部
２３０９  二次元コード検出部
２３１０  二次元コード解読部
２３１１  計測結果画面作成部
Ｏ        原点
ａ、ｂ、ｃ、ｄ  寸法校正用パターン
ａｐ、ｂｐ、ｃｐ、ｄｐ、ｏｐ  二次元コードパターン
【図１】
2009294465.tif 000003
【図２】
2009294465.tif 000004
【図４】
2009294465.tif 000005
【図７】
2009294465.tif 000006
【図３】
2009294465.tif 000007
【図５】
2009294465.tif 000008
【図６】
2009294465.tif 000009