JPH0918772A - Microscopic image analyzer - Google Patents

Microscopic image analyzer

Info

Publication number
JPH0918772A
JPH0918772A JP7160528A JP16052895A JPH0918772A JP H0918772 A JPH0918772 A JP H0918772A JP 7160528 A JP7160528 A JP 7160528A JP 16052895 A JP16052895 A JP 16052895A JP H0918772 A JPH0918772 A JP H0918772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
address
dimensional
image
pixel
dimensional solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7160528A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sukehito Arai
祐仁 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP7160528A priority Critical patent/JPH0918772A/en
Publication of JPH0918772A publication Critical patent/JPH0918772A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide the microscopic image analyzer by which an optional point or an optional area in a 2-dimensional image is measured at a high speed and a timewise change in a light quantity from a sample is measured at a high speed. CONSTITUTION: The microscopic image analyzer fitted to a microscope 1 to measure a change over time in a 2-dimensional luminous quantity distribution from a sample 7 is provided with a 2-dimensional solid-state image pickup element 10 accessing data from an optional image in an optional order, a picture element address designation means 11 designating an optional picture element from a 2-dimensional image of the element 10, an address storage means 12 storing a read address designated by the means 11, a clock generating means 13 outputting sequentially an address stored in the means 12, and an A/D conversion means 14 converting an output from the microscope 1 into a digital signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡に取り付け、試
料(標本)からの2次元光量分布の経時変化を測定可能
な顕微鏡画像解析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope image analysis apparatus which can be attached to a microscope and can measure a change with time of a two-dimensional light amount distribution from a sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、顕微鏡像の光量変化から試料の状
態、成分、性質またはそれらの経時変化の様子を測定す
ることが実施されている。特に、生物の分野において
は、試料を蛍光色素により染色し、これに励起光を照射
することにより、発生する蛍光の像を捕らえて、その強
度から、あるいは、複数の励起波長、または、蛍光波長
の画像間で演算を行って得られる像から、試料内の性質
を測定する蛍光顕微鏡装置が公知(特開平2ー2854
2号公報)である。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been practiced to measure the state, components, properties of a sample or their changes over time from changes in the amount of light in a microscope image. In particular, in the field of biology, a sample is stained with a fluorescent dye, and by irradiating this with excitation light, an image of the generated fluorescence is captured, and the intensity of the image or a plurality of excitation wavelengths or fluorescence wavelengths is used. A fluorescence microscope apparatus for measuring properties in a sample from an image obtained by performing a calculation between images is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2-2854).
No. 2).

【0003】一般に、蛍光顕微鏡装置を使って細胞の生
理現象を測定するにあたっては、像の光量が少なく、時
間的変化も激しいため、撮像素子としては、(1)高感
度で、信号雑音比(S/N比)が高いこと、(2)高速
で画像を撮像できるという条件を満足するものでなけれ
ばならない。しかし、一般的な撮像素子により得られる
映像信号を、記憶あるいは処理して、データを得るよう
にした場合には、測定時間分解能は、1/60秒〜1/
30秒という映像信号の速度に依存したものとなってし
まう。
Generally, when measuring a physiological phenomenon of a cell using a fluorescence microscope, since the amount of light in an image is small and the change over time is large, (1) high sensitivity and signal noise ratio ( The S / N ratio must be high, and (2) the condition that an image can be captured at high speed must be satisfied. However, when a video signal obtained by a general image pickup device is stored or processed to obtain data, the measurement time resolution is 1/60 second to 1 /
It will depend on the speed of the video signal of 30 seconds.

【0004】従来、上記の条件を全て満足する蛍光顕微
鏡装置はなかったが、次にその例について説明する。<
第1の例>(2)の条件を満足するものとして、例えば
特開平2ー293650号公報で開示されているよう
に、ラスタスキャニングとランダムスキャニングが可能
なテレビカメラを用いて、特定の位置のデータのみを測
定することで、高速に測定を行う装置がある。この場合
には、撮像素子として高速に任意の位置のデータを読み
取るイメージディセクタを使用している。
Conventionally, there has been no fluorescence microscope apparatus satisfying all the above conditions, but an example thereof will be described below. <
First example> As a condition that satisfies the condition of (2), for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 293650/1990, a television camera capable of raster scanning and random scanning is used to detect a specific position. There are devices that perform high-speed measurement by measuring only data. In this case, an image dissector that reads data at an arbitrary position at high speed is used as an image sensor.

【0005】<第2の例>(1)の条件のうちの感度を
向上させるものとして、例えばイメージインテンシファ
イア付CCD(固体撮像素子)カメラを用いた装置があ
り、CCDとイメージインテンシファイア(光電面に像
を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が出るも
の)を組合わせたものである。
<Second Example> As an example of improving the sensitivity in the condition (1), there is a device using a CCD (solid-state image sensor) camera with an image intensifier, for example, the CCD and the image intensifier. (When an image is formed on the photocathode, an amount of photoelectrons is generated according to the brightness of the image).

【0006】<第3の例>(1)の条件のうちのS/N
比が高いものとして、冷却CCDカメラを用いた装置で
あり、これはCCD素子を電子冷却し暗電流を低くした
ものである。
<Third Example> S / N of the conditions of (1)
A device having a high ratio is a device using a cooled CCD camera, which is a device in which a CCD device is electronically cooled to reduce a dark current.

【0007】<第4の例>第3の例の問題点である低速
性を改善するため、あるブロックだけのデータを読出す
ようにしたものである。
<Fourth Example> In order to improve the problem of the third example, that is, low speed, data of only a certain block is read.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の例に
あっては、次のような問題点がある。第1の例にあって
は、イメージディセクタが、2つの離れた点のデータを
得るためには、この2点を結ぶ直線上を掃引し、各点で
のデータを得るようにしているため、不要な掃引時間を
必要としている。このため、2次元画像上に測定点が散
在するような場合や、測定点同士が離れている場合など
は、データの取得に時間を要するという欠点があった。
また、イメージディセクタは、その構造から通常の撮像
素子のように、蓄積機能を有しないため信号雑音比(S
/N比)が悪いという問題も持っている。さらに、通常
の撮像素子、例えば撮像管や固体撮像素子などは、その
構造上、任意の画素のデータを任意の順番(ランダム)
で読み取ることは難しい。
The conventional example described above has the following problems. In the first example, the image dissector sweeps a straight line connecting two points to obtain data at two points, and obtains data at each point. , Need unnecessary sweep time. Therefore, when the measurement points are scattered on the two-dimensional image or when the measurement points are distant from each other, there is a drawback that it takes time to acquire the data.
In addition, the image dissector does not have a storage function because of its structure, unlike an ordinary image sensor, and thus the signal noise ratio (S
There is also a problem that the / N ratio is bad. Furthermore, in a normal image sensor, such as an image pickup tube or a solid-state image sensor, the data of any pixel is randomly ordered because of its structure.
Is difficult to read with.

【0009】第2の例にあっては、イメージインテンシ
ファイア付CCDが高感度であるが、S/N比が普通で
あり、速度も通常毎秒30フレーム(33m sec /フレ
ーム)で m secオーダの変化に対しての応答は不可能で
ある。
In the second example, the CCD with an image intensifier has high sensitivity, but the S / N ratio is normal, and the speed is usually 30 frames per second (33 msec / frame), which is on the order of msec. It is impossible to respond to changes in

【0010】第3の例にあっては、S/Nが高いが、速
度はイメージインテンシファイア付CCDよりさらに劣
る。第4の例にあっては、素子全体の中から任意の素子
のデータをランダム(必要なデータだけ高速に)読出す
のが困難である。
In the third example, the S / N is high, but the speed is further inferior to the CCD with an image intensifier. In the fourth example, it is difficult to randomly read the data of any element from the entire element (at a high speed only for necessary data).

【0011】本発明の目的は、2次元像内の任意の点な
いし領域を高速に測定でき、試料からの光量の時間変化
を高速に測定することができる顕微鏡画像解析装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a microscope image analysis apparatus capable of measuring any point or area in a two-dimensional image at high speed and measuring the time change of the light quantity from the sample at high speed. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、顕微鏡に取り付けて、
試料からの2次元光量分布の経時変化を測定する顕微鏡
画像解析装置において、任意の画素から、任意の順番で
データをアクセス可能な2次元固体撮像素子と、この2
次元固体撮像素子からの2次元像の任意の画素を指定す
る画素アドレス指定手段と、この画素アドレス指定手段
により指定された読み出しアドレスを記憶するアドレス
記憶手段と、このアドレス記憶手段に記憶されたアドレ
スを前記2次元固体撮像素子に対して順次出力させるア
ドレス発生手段と、前記順次出力されるアドレスの出力
タイミングに同期して前記2次元固体撮像素子からの出
力をデジタル変換するA/D変換手段と、このA/D変
換手段により得られた輝度データを処理するデータ処理
手段と、を具備した顕微鏡画像解析装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is mounted on a microscope,
A two-dimensional solid-state image sensor capable of accessing data from an arbitrary pixel in an arbitrary order in a microscope image analyzer for measuring a temporal change of a two-dimensional light amount distribution from a sample, and
Pixel address designating means for designating an arbitrary pixel of the two-dimensional image from the three-dimensional solid-state image pickup device, address storage means for storing the read address designated by the pixel address designating means, and address stored in the address storage means. Address generating means for sequentially outputting the two-dimensional solid-state image sensor to the two-dimensional solid-state image sensor, and A / D conversion means for digitally converting the output from the two-dimensional solid-state image sensor in synchronization with the output timing of the sequentially output addresses. And a data processing means for processing the luminance data obtained by the A / D conversion means, and a microscope image analysis apparatus.

【0013】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、顕微鏡に取り付けて、試料からの2次元光
量分布の経時変化を測定する顕微鏡画像解析装置におい
て、任意の画素から、任意の順番でデータをアクセス可
能な2次元固体撮像素子と、この2次元固体撮像素子か
らの2次元像の任意の画素を指定する画素アドレス指定
手段と、この画素アドレス指定手段により指定された読
み出しアドレスを記憶するアドレス記憶手段と、このア
ドレス記憶手段に記憶されたアドレスを前記2次元固体
撮像素子に対して順次出力させるアドレス発生手段と、
前記順次出力されるアドレスの出力タイミングに同期し
て前記2次元固体撮像素子からの出力をデジタル変換す
るA/D変換手段と、光源の波長を複数の波長に切換え
可能であって、この切換えに同期して前記アドレス発生
手段を駆動させる照明波長切換手段と、を具備した顕微
鏡画像解析装置である。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 2 is a microscope image analyzing apparatus which is attached to a microscope to measure a change with time of a two-dimensional light amount distribution from a sample. A two-dimensional solid-state image sensor that can access data in order, a pixel address designating unit that designates an arbitrary pixel of a two-dimensional image from the two-dimensional solid-state image sensing unit, and a read address designated by the pixel address designating unit. Address storing means for storing, address generating means for sequentially outputting the addresses stored in the address storing means to the two-dimensional solid-state imaging device,
A / D conversion means for digitally converting the output from the two-dimensional solid-state imaging device in synchronization with the output timing of the sequentially output addresses, and the wavelength of the light source can be switched to a plurality of wavelengths. A microscope image analysis apparatus comprising: an illumination wavelength switching means for driving the address generating means in synchronization.

【0014】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、請求項1または請求項2記載の顕微鏡画像
解析装置に、2次元固体撮像素子の入力信号を増幅する
増幅手段を備えた顕微鏡画像解析装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 3 provides the microscope image analyzing apparatus according to claim 1 or 2 with an amplifying means for amplifying an input signal of the two-dimensional solid-state image pickup device. It is a microscope image analysis device.

【0015】[0015]

【作用】請求項1に対応する発明によれば、任意の画像
から、任意の順番でデータをアクセス可能な2次元固体
撮像素子を使用したので、2次元像内の任意の点ないし
領域を高速に測定でき、試料からの光量の時間変化を高
速に測定することができる。
According to the invention according to claim 1, since the two-dimensional solid-state image pickup device capable of accessing the data from any image in any order is used, any point or area in the two-dimensional image can be detected at high speed. Therefore, it is possible to measure the change with time of the amount of light from the sample at high speed.

【0016】請求項2に対応する発明によれば、請求項
1の作用に加えて、照明波長切換手段を備えているで、
細胞内のイオン濃度を測定する際には、照明波長切換手
段により複数の照明光波長を順次切換えてそれぞれの波
長における蛍光量を測定し、これらの割り算などを行っ
てイオン量を求めることができる。
According to the invention corresponding to claim 2, in addition to the operation of claim 1, an illumination wavelength switching means is provided.
When measuring the intracellular ion concentration, the illumination wavelength switching means sequentially switches a plurality of illumination light wavelengths to measure the amount of fluorescence at each wavelength, and the ion amount can be obtained by dividing these. .

【0017】請求項3に対応する発明によれば、請求項
1または請求項2の作用に加えて、2次元固体撮像素子
の前方に、イメージインテンシファイアを設けたので、
微弱な反射光像や、蛍光像といった、暗い試料であって
も測定が可能となる。
According to the invention corresponding to claim 3, in addition to the operation of claim 1 or claim 2, the image intensifier is provided in front of the two-dimensional solid-state image pickup device.
Even dark samples such as faint reflected light images and fluorescent images can be measured.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。<第1実施例>図1は、本発明の第1実施
例を示すブロック図であり、これは顕微鏡1、2次元固
体撮像素子10、画素アドレス指定手段11、アドレス
記憶手段12、クロック発生手段13、A/D変換手段
14、データ処理手段15、表示手段16、メモリアド
レス制御手段17から構成され、クロック発生手段13
とメモリアドレス制御手段17により本発明のアドレス
発生手段を構成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, which is a microscope 1, a two-dimensional solid-state image pickup device 10, a pixel address designating means 11, an address storing means 12, a clock generating means. The clock generator 13 includes an A / D converter 14, a data processor 15, a display 16, and a memory address controller 17.
The memory address control means 17 constitutes the address generation means of the present invention.

【0019】顕微鏡1は、光源2、レンズ3,4、ハー
フミラー5、対物レンズ6を備え、光源2により照射さ
れた試料7からの透過光、反射光あるいは蛍光による像
が対物レンズ6を介して2次元固体撮像素子10に結像
する。
The microscope 1 comprises a light source 2, lenses 3 and 4, a half mirror 5 and an objective lens 6, and an image of transmitted light, reflected light or fluorescence from a sample 7 illuminated by the light source 2 is transmitted through the objective lens 6. An image is formed on the two-dimensional solid-state image sensor 10.

【0020】2次元固体撮像素子10は、任意の画像か
ら、任意の順番でデータをアクセス可能な(ランダムア
クセス可能な)、例えば公知の内部増幅型固体撮像素子
(AMI:Amplified Mos Image
r)からなっている。
The two-dimensional solid-state image pickup device 10 can access (randomly access) data from an arbitrary image in an arbitrary order, for example, a well-known internal amplification type solid-state image pickup device (AMI: Amplified Mos Image).
r).

【0021】このAMIは、基本的には図2に示すよう
に、複数の画素(受光および増幅用単体セル)101か
らなる光電変換部で得られた光情報信号を同一画素内で
増幅し、垂直および水平走査スイッチ回路102,10
3を介して読出すXYアドレス型である。
As shown in FIG. 2, this AMI basically amplifies an optical information signal obtained by a photoelectric conversion unit composed of a plurality of pixels (single cell for light reception and amplification) 101 in the same pixel, Vertical and horizontal scan switch circuits 102, 10
It is an XY address type that is read via

【0022】画素101の一つは、図3に示すように光
電変換部としてのフォトダイオードDとリセット用トラ
ンジスタTrs、増幅トランジスタTaおよび垂直選択
用トランジスタTy用の3個のnチャンネルMOSFE
Tより構成されている。水平スイッチTxは垂直信号ラ
イン毎に設けられている。
As shown in FIG. 3, one of the pixels 101 is a photodiode D as a photoelectric conversion unit, and three n-channel MOSFEs for a reset transistor Trs, an amplification transistor Ta and a vertical selection transistor Ty.
It is composed of T. The horizontal switch Tx is provided for each vertical signal line.

【0023】原理的には、フォトダイオードDを逆バイ
アスし、光電荷で放電させ、その電位を電流増幅して取
り出すものであり、この動作は次のようになる。リセッ
ト期間において、フォトダイオードDはリセット用トラ
ンジスタTrsを介して初期値(正電位)Vrsに設定さ
れる。蓄積期間において、光の照射により励起された電
子、正孔対のうち、電子はフォトダイオードDの容量C
PDに蓄積され、正孔は基板に流出する。従って、フォト
ダイオードDの電位は入射光に応じて減少する。この電
位を増幅トランジスタTaのゲートに印加し、フォトダ
イオードDの電位に応じた増幅された電流を垂直走査ス
イッチTy、水平走査スイッチTxを介して読出す。な
お、Xi,Yn,Yn+1は端子、Vs は出力電圧、I
S は出力電流、RL は負荷抵抗、Vp はゲート電位であ
る。
In principle, the photodiode D is reverse-biased, discharged by photocharge, and its potential is amplified by current and taken out. This operation is as follows. In the reset period, the photodiode D is set to the initial value (positive potential) Vrs via the reset transistor Trs. In the accumulation period, of the electrons and hole pairs excited by the irradiation of light, the electrons are the capacitance C of the photodiode D.
The holes are accumulated in the PD and the holes flow out to the substrate. Therefore, the potential of the photodiode D decreases according to the incident light. This potential is applied to the gate of the amplification transistor Ta, and the amplified current corresponding to the potential of the photodiode D is read out via the vertical scanning switch Ty and the horizontal scanning switch Tx. In addition, Xi, Yn, and Yn + 1 are terminals, Vs is an output voltage, I
S is the output current, RL is the load resistance, and Vp is the gate potential.

【0024】以上述べたAMIは、光電変換部と増幅部
が極めて接近しており、雑音の混入や信号の減衰がな
く、理想的増幅できるため、S/Nの良い出力が得られ
る。画素アドレス指定手段11は2次元固体撮像素子1
0からの2次元像から任意の画素を指定する。アドレス
記憶手段12はメモリ回路からなり、各メモリアドレス
の中には画素アドレス指定手段11により指定された読
み出しアドレスが、順に記憶されている。例えば、全体
の2次元像を取得したい場合には、先頭の画素アドレス
から順に最終アドレスまで、アドレス記憶手段12に設
定させることができる。
In the AMI described above, since the photoelectric conversion section and the amplification section are extremely close to each other, there is no mixing of noise and no signal attenuation, and ideal amplification can be performed, so that an output with good S / N can be obtained. The pixel addressing means 11 is a two-dimensional solid-state image sensor 1.
Designate an arbitrary pixel from the two-dimensional image from 0. The address storage unit 12 is composed of a memory circuit, and the read address designated by the pixel address designating unit 11 is sequentially stored in each memory address. For example, when it is desired to acquire a two-dimensional image of the entire image, it is possible to set the address storage unit 12 from the top pixel address to the last address in order.

【0025】クロック発生手段13はアドレス記憶手段
12に記憶されたアドレスを順次出力させる。A/D変
換手段14はクロック発生手段13に同期して2次元固
体撮像素子10からの出力をデジタル変換する。データ
処理手段15は、該変換されたデジタルデータを画像処
理や各種データ処理、例えばデータの数値に合わせた明
るさ、または色に変換し、表示手段16に表示する。メ
モリアドレス制御手段17は、クロック発生手段13か
ら発生したクロック信号に同期して、先頭メモリアドレ
スから有効なメモリアドレスまで繰り返し発生する。
The clock generation means 13 sequentially outputs the addresses stored in the address storage means 12. The A / D conversion unit 14 converts the output from the two-dimensional solid-state imaging device 10 into a digital signal in synchronization with the clock generation unit 13. The data processing unit 15 converts the converted digital data into image processing or various data processing, for example, brightness or color matching the numerical value of the data, and displays it on the display unit 16. The memory address control means 17 repeatedly generates from the head memory address to a valid memory address in synchronization with the clock signal generated from the clock generation means 13.

【0026】このように構成された第1実施例によれ
ば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、2次
元固体撮像素子10の各画素101において、入力され
た光がその光量に応じて電気量に変換される。各画素1
01には、画素アドレスが割り当てられており、この画
素アドレスがアドレス記憶手段12に指定されると、指
定された画素101より光量に応じた電気量、例えば電
圧や電流が出力される。
According to the first embodiment constructed as described above, the following operational effects can be obtained. That is, in each pixel 101 of the two-dimensional solid-state imaging device 10, the input light is converted into an electric quantity according to the light quantity. Each pixel 1
A pixel address is assigned to 01, and when this pixel address is specified in the address storage means 12, the specified pixel 101 outputs an electric quantity corresponding to the light quantity, for example, a voltage or a current.

【0027】すると、メモリアドレス制御手段17はク
ロック発生手段13から発生したクロック信号に同期し
て、先頭メモリアドレスから有効なメモリアドレスまで
繰り返し発生する。
Then, the memory address control means 17 repeatedly generates from the head memory address to a valid memory address in synchronization with the clock signal generated from the clock generation means 13.

【0028】このように、2次元固体撮像素子10から
は、クロック信号に同期して設定した各画素の光量に対
応した電気信号が出力される。この出力された電気信号
がA/D変換手段14によってクロック発生手段13に
同期したデジタル信号に変換される。この変換されたデ
ジタル信号はデータ処理手段15に各種データ処理さ
れ、表示手段16上に描画、可視化される。このような
装置によれば、以下のような2次元画像の中の任意の点
あるいは、領域のデータを高速に収集することが実現で
きる。
As described above, the two-dimensional solid-state image pickup device 10 outputs an electric signal corresponding to the light amount of each pixel set in synchronization with the clock signal. The output electric signal is converted by the A / D conversion means 14 into a digital signal synchronized with the clock generation means 13. The converted digital signal is subjected to various data processing by the data processing means 15 and drawn and visualized on the display means 16. According to such an apparatus, it is possible to realize high-speed collection of data of an arbitrary point or area in the following two-dimensional image.

【0029】試料として例えば、図4に示すような、像
内に散在す細胞を蛍光色素などで染色したものを考え
る。ここで、図1の光源2として、ショートアークラン
プ例えば高圧水銀灯、キセノンランプなどを使用し、試
料に照明したときの蛍光像を考える。
As the sample, for example, consider a case where cells scattered in the image are stained with a fluorescent dye as shown in FIG. Here, consider a fluorescent image when a short arc lamp such as a high pressure mercury lamp or a xenon lamp is used as the light source 2 in FIG. 1 and a sample is illuminated.

【0030】まず、画素アドレス指定手段11によりア
ドレス記憶手段12へ全画素のアドレスを記憶させる。
これにより表示手段16上には、2次元固体撮像素子1
0が捕らえた2次元像が繰り返し表示されるようにな
る。この状態で、試料6のピント調整及び、測定位置合
わせを行うことができる。次に表示された像から測定対
象とする画素を以下の手順でで指定する。
First, the pixel address designating means 11 stores the addresses of all the pixels in the address storing means 12.
As a result, the two-dimensional solid-state image sensor 1 is displayed on the display unit 16.
The two-dimensional image in which 0 is captured is displayed repeatedly. In this state, the focus of the sample 6 can be adjusted and the measurement position can be adjusted. The pixel to be measured is specified from the displayed image by the following procedure.

【0031】2次元像内で目的とする細胞を含む領域を
一つ以上指定する。指定方法は、長方形の対角となる2
点を指定する。この長方形に内接する楕円を指定する、
円の中心と半径を指定する、複数の直線により囲んだ内
部を指定する、自由曲線により囲んだ内部を指定するな
どが考えられる。次に、これらによって指定された領域
の内部に閾値を設定し、この閾値以上またはそれ以下と
なる画素のアドレスを測定対象として画素アドレス記憶
手段12に記憶させる。以降、この測定対象となる画素
アドレスのみデータの読み取りを行うことで、高速に測
定することができる。
One or more regions containing the target cells are designated in the two-dimensional image. The specification method is the diagonal of a rectangle. 2
Specify a point. Specify an ellipse inscribed in this rectangle,
It is possible to specify the center and radius of the circle, specify the inside surrounded by multiple straight lines, and specify the inside surrounded by a free-form curve. Next, a threshold value is set inside the area designated by these, and the address of the pixel that is equal to or greater than this threshold value is stored in the pixel address storage means 12 as the measurement target. After that, the data can be read at only the pixel address to be measured, so that the measurement can be performed at high speed.

【0032】<第2実施例>図5に示すように、図1の
第1実施例と異なる点は、光源2とレンズ3の間に、光
源2の波長を高速に切り換える照明波長切換手段20を
設けると共に、照明波長切換手段20から得られる切換
信号をクロック発生手段13に導入するように構成した
点のみである。
<Second Embodiment> As shown in FIG. 5, the difference from the first embodiment of FIG. 1 is that between the light source 2 and the lens 3, the illumination wavelength switching means 20 for switching the wavelength of the light source 2 at high speed. Is provided and a switching signal obtained from the illumination wavelength switching means 20 is introduced into the clock generating means 13.

【0033】照明波長切換手段20の一例として、例え
ば特開平6ー160722号公報に示すように構成され
たものがあり、図6はこれを説明するためのものであ
る。取付機構21により励起光を射出する光源31を有
するランプハウス22が取付けられている。コレクタレ
ンズ23(焦点距離f)の焦点位置にはランプハウス2
2から出射された光を入射光軸に対して所望の角度に偏
向せしめるミラー24がミラー駆動装置25により面方
向を変更可能に配置されている。ミラー24からの反射
光は、ミラー24の向きに応じた遮光板26の開口を通
ってコリメータレンズ27に入射し、干渉フィルタ28
を通過した後、コレクタレンズ29に入射する。コレク
タレンズ35(焦点距離f)の焦点には、取付機構34
により装置本体に取付けたライトガイド36の端面が位
置している。干渉フィルタ28はスライダ29に取付け
られていて、装置本体のガイドレール30に容易に着脱
可能となっている。またコレクタレンズ23の後側に
は、ランプハウス22から入射する光を必要に応じて遮
断するシャッタ32が設けられている。コリメータレン
ズ27と干渉フィルタ28の間及び干渉フィルタ28と
コレクタレンズ35との間に遮光筒33が配設されてい
る。
As an example of the illumination wavelength switching means 20, there is one configured as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 6-160722, for example, and FIG. 6 is for explaining this. A lamp house 22 having a light source 31 that emits excitation light is attached by the attachment mechanism 21. The lamp house 2 is located at the focal position of the collector lens 23 (focal length f).
A mirror 24 for deflecting the light emitted from the optical disc 2 at a desired angle with respect to the incident optical axis is arranged by a mirror driving device 25 so that the surface direction can be changed. The reflected light from the mirror 24 enters the collimator lens 27 through the opening of the light shielding plate 26 according to the direction of the mirror 24, and the interference filter 28.
And then enters the collector lens 29. At the focal point of the collector lens 35 (focal length f), the mounting mechanism 34
Thus, the end surface of the light guide 36 attached to the apparatus body is located. The interference filter 28 is attached to the slider 29 and can be easily attached to and detached from the guide rail 30 of the apparatus body. Further, behind the collector lens 23, there is provided a shutter 32 for blocking the light incident from the lamp house 22 as necessary. A light blocking tube 33 is provided between the collimator lens 27 and the interference filter 28 and between the interference filter 28 and the collector lens 35.

【0034】以上述べた照明波長切換手段20は、ミラ
ー24とミラー駆動装置25とで偏向手段を構成してお
り、ミラー24の向きを変えることにより、所望の光を
入射させ、ライトガイド36から出射される照明光の波
長を変更することができる。
The illumination wavelength switching means 20 described above constitutes a deflecting means with the mirror 24 and the mirror driving device 25. By changing the direction of the mirror 24, desired light is made incident and the light guide 36 is guided. The wavelength of the emitted illumination light can be changed.

【0035】以上のように構成された第2実施例によれ
ば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、細胞
内のイオン濃度を測定する際には、照明波長切換手段2
0により複数の照明光波長を順次切換えてそれぞれの波
長における蛍光量を測定し、これらの割り算などを行っ
てイオン量を求めることができる。
According to the second embodiment constructed as above, the following operational effects can be obtained. That is, when measuring the intracellular ion concentration, the illumination wavelength switching means 2
With 0, a plurality of illumination light wavelengths are sequentially switched, the fluorescence amount at each wavelength is measured, and the ion amount can be obtained by dividing these.

【0036】この場合、照明光波長の切換えには、有限
の時間を要し、従って撮像素子10からの出力には有効
な出力信号と、切換途中の無効な出力信号とが存在する
こととなる。
In this case, it takes a finite time to switch the wavelength of the illumination light, so that there is an effective output signal in the output from the image pickup device 10 and an invalid output signal during the switching. .

【0037】このようなことから、本実施例では、照明
波長切換手段20から波長切換が終了し、照明光が有効
な状態にあることを示す信号をクロック発生手段13に
導入し、有効なときのみクロック信号が出力されるよう
に構成されているので、撮像素子10からの有効な出力
のみを取り出すことができる。
From the above, in the present embodiment, the wavelength switching from the illumination wavelength switching means 20 is completed, and a signal indicating that the illumination light is in an effective state is introduced into the clock generating means 13, and when the signal is effective. Since only the clock signal is output, only the effective output from the image sensor 10 can be taken out.

【0038】第2実施例の変形例として、アドレス記憶
手段12からは、先頭から最後までの有効な画素アドレ
スを出力している間に、照明波長切換手段20の波長の
切換を行わないように、照明波長切換手段20に対して
切換え禁止信号を出力するように構成していもよい。
As a modification of the second embodiment, the wavelength of the illumination wavelength switching means 20 is not switched while the effective pixel addresses from the beginning to the end are output from the address storage means 12. The switching prohibition signal may be output to the illumination wavelength switching means 20.

【0039】<第3実施例>図7に示すように、2次元
固体撮像素子10の前方に、光電変換面より発生する光
電子を、加速、結像させる電子レンズからなるイメージ
インテンシファイア40を設けた点のみが、図5の第2
実施例と異なる点である。
<Third Embodiment> As shown in FIG. 7, in front of the two-dimensional solid-state image pickup device 10, an image intensifier 40 composed of an electron lens for accelerating and imaging the photoelectrons generated from the photoelectric conversion surface is provided. Only the point provided is the second of FIG.
This is a difference from the embodiment.

【0040】イメージインテンシファイア40の構成
は、図8のように光電変換面41と、光電変換面41よ
り発生する光電子を、加速、結像させる電子レンズ42
と、マイクロチャンネルプレート43と、蛍光面44か
らなっている。マイクロチャンネルプレート43は、細
い穴(チャンネル)が無数にあいていて、この穴に電子
が入射すると電位勾配に引かれて電子は内壁に数十回衝
突しながら反対側から出てくる際に、電子の衝突によっ
て壁面から2次電子が放出されるため、入射電子に対し
て出力電子は数千倍以上に像倍され、この結果マイクロ
チャンネルプレート43の各チャンネル一つ一つが画素
に相当し、各画素が同時に増強される。
As shown in FIG. 8, the image intensifier 40 has a photoelectric conversion surface 41 and an electron lens 42 for accelerating and forming an image of photoelectrons generated from the photoelectric conversion surface 41.
And a microchannel plate 43 and a fluorescent screen 44. The microchannel plate 43 has innumerable thin holes (channels), and when electrons enter the holes, the electrons are attracted by a potential gradient and the electrons collide with the inner wall several tens of times and come out from the opposite side. Since secondary electrons are emitted from the wall surface due to collision of electrons, output electrons are magnified several thousand times or more with respect to incident electrons. As a result, each channel of the micro channel plate 43 corresponds to a pixel, Each pixel is enhanced at the same time.

【0041】このように構成した第3実施例によれば、
次のような作用効果が得られる。前述した第1及び第2
実施例において、顕微鏡像を直接2次元固体撮像素子1
0の上に結像させ、このとき撮像素子10からの出力を
測定する例を示したが、この場合には、試料7から微弱
な反射光や、蛍光像などを測定する場合、感度が不足こ
とが考えられる。ところが、第3実施例では撮像素子1
0の前方に、イメージインテンシファイア40を設けた
ので、前述の実施例と同様に2次元像内の任意の点ない
し領域を高速に測定できるばかりでなく、前述の実施例
の効果に以外に、微弱な反射光像や、蛍光像といった、
暗い試料7であっても測定が可能となる。
According to the third embodiment thus constructed,
The following operation and effect can be obtained. The above-mentioned first and second
In the embodiment, the two-dimensional solid-state image pickup device 1 is used to directly obtain a microscope image.
An example in which the output from the image sensor 10 is measured at this time by imaging on 0, but in this case, when measuring weak reflected light from the sample 7 or a fluorescent image, the sensitivity is insufficient. It is possible. However, in the third embodiment, the image sensor 1
Since the image intensifier 40 is provided in front of 0, not only can the arbitrary point or region in the two-dimensional image be measured at high speed as in the above-described embodiment, but also in addition to the effect of the above-described embodiment. , Faint reflected light image, fluorescent image,
Even dark sample 7 can be measured.

【0042】<変形例>前述の実施例では、2次元固体
撮像素子10としてAMIを例にあげて説明したが、A
MIの他に、例えばCMD、フォトダイオードアレイ
(フォトダイオードをマトリクス状に並べたもの)、フ
レーム転送型CCD(固体撮像素子CCDのデータを一
括してメモリ回路へ転送し、この内容を順次読出すよう
にしたもの)でも、前述の実施例と同様な効果を上げる
ことができる。
<Modification> In the above embodiment, the AMI is taken as an example of the two-dimensional solid-state image pickup device 10, but
In addition to MI, for example, CMD, photodiode array (arrangement of photodiodes in a matrix), frame transfer CCD (solid-state image sensor CCD data is collectively transferred to a memory circuit, and the contents are sequentially read. The same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

【0043】また、照明波長切換手段として図6のよう
に構成されたものをあげたが、これ以外に円盤状に並べ
た複数のフィルタを回転させて切換えるもの、光チョッ
パ・セクタミラーなどを用いるもの、ガルバノメータス
キャナを用いても同様な効果が得られる。
Further, as the illumination wavelength switching means, the one configured as shown in FIG. 6 has been mentioned, but other than this, a means for switching by rotating a plurality of disc-shaped filters, an optical chopper / sector mirror, etc. are used. The same effect can be obtained by using a galvanometer scanner.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、2次元像内の任意の点
ないし領域を高速に測定でき、試料からの光量の時間変
化を高速に測定することができる顕微鏡画像解析装置を
提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a microscope image analysis apparatus capable of measuring any point or area in a two-dimensional image at high speed and measuring the time change of the light quantity from the sample at high speed. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の顕微鏡画像解析装置の第1実施例を説
明するためのブロック図。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a first embodiment of a microscope image analysis apparatus of the present invention.

【図2】図1の2次元固体撮像素子10の一例を説明す
るための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the two-dimensional solid-state image sensor 10 of FIG.

【図3】図2の一つの画素を説明するための等価回路
図。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining one pixel in FIG.

【図4】図1の試料の一例を示す図。FIG. 4 is a view showing an example of the sample of FIG.

【図5】本発明の顕微鏡画像解析装置の第2実施例を説
明するためのブロック図。
FIG. 5 is a block diagram for explaining a second embodiment of the microscope image analysis apparatus of the present invention.

【図6】図5の照明波長切換手段の一例を説明するため
の図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the illumination wavelength switching means of FIG.

【図7】本発明の顕微鏡画像解析装置の第3実施例を説
明するためのブロック図。
FIG. 7 is a block diagram for explaining a third embodiment of the microscope image analysis apparatus of the present invention.

【図8】図7のイメージインテンシファイアの一例を説
明するための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the image intensifier shown in FIG. 7.

【符号の説明】 1…顕微鏡、2…光源、3,4…レンズ、5…ハーフミ
ラー、6…対物レンズ、7…試料、10…2次元固体撮
像素子、101…画素、11…画素アドレス指定手段、
12…アドレス記憶手段、13…クロック発生手段、1
4…A/D変換手段、15…データ処理手段、16…表
示手段、17…メモリアドレス制御手段、20…照明波
長切換手段、40…イメージインテンシファイア。
[Explanation of Codes] 1 ... Microscope, 2 ... Light source, 3, 4 ... Lens, 5 ... Half mirror, 6 ... Objective lens, 7 ... Sample, 10 ... Two-dimensional solid-state imaging device, 101 ... Pixel, 11 ... Pixel addressing means,
12 ... Address storage means, 13 ... Clock generation means, 1
4 ... A / D conversion means, 15 ... Data processing means, 16 ... Display means, 17 ... Memory address control means, 20 ... Illumination wavelength switching means, 40 ... Image intensifier.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 顕微鏡に取り付けて、試料からの2次元
光量分布の経時変化を測定する顕微鏡画像解析装置にお
いて、 任意の画素から、任意の順番でデータをアクセス可能な
2次元固体撮像素子と、 この2次元固体撮像素子からの2次元像の任意の画素を
指定する画素アドレス指定手段と、 この画素アドレス指定手段により指定された読み出しア
ドレスを記憶するアドレス記憶手段と、 このアドレス記憶手段に記憶されたアドレスを前記2次
元固体撮像素子に対して順次出力させるアドレス発生手
段と、 前記順次出力されるアドレスの出力タイミングに同期し
て前記2次元固体撮像素子からの出力をデジタル変換す
るA/D変換手段と、 このA/D変換手段により得られた輝度データを処理す
るデータ処理手段と、 を具備した顕微鏡画像解析装置。
1. A two-dimensional solid-state image sensor capable of accessing data from any pixel in any order in a microscope image analysis apparatus which is attached to a microscope to measure a change with time of a two-dimensional light amount distribution from a sample. Pixel address designating means for designating an arbitrary pixel of the two-dimensional image from the two-dimensional solid-state image pickup device, address storing means for storing the read address designated by the pixel address designating means, and this address storing means. Address generating means for sequentially outputting different addresses to the two-dimensional solid-state imaging device, and A / D conversion for digitally converting the output from the two-dimensional solid-state imaging device in synchronization with the output timing of the sequentially output addresses. Means and data processing means for processing the brightness data obtained by the A / D conversion means, Analysis apparatus.
【請求項2】 顕微鏡に取り付けて、試料からの2次元
光量分布の経時変化を測定する顕微鏡画像解析装置にお
いて、 任意の画素から、任意の順番でデータをアクセス可能な
2次元固体撮像素子と、 この2次元固体撮像素子からの2次元像の任意の画素を
指定する画素アドレス指定手段と、 この画素アドレス指定手段により指定された読み出しア
ドレスを記憶するアドレス記憶手段と、 このアドレス記憶手段に記憶されたアドレスを前記2次
元固体撮像素子に対して順次出力させるアドレス発生手
段と、 前記順次出力されるアドレスの出力タイミングに同期し
て前記2次元固体撮像素子からの出力をデジタル変換す
るA/D変換手段と、 光源の波長を複数の波長に切換え可能であって、この切
換えに同期して前記アドレス発生手段を駆動させる照明
波長切換手段と、 を具備した顕微鏡画像解析装置。
2. A two-dimensional solid-state image sensor capable of accessing data from any pixel in any order in a microscope image analyzing apparatus which is attached to a microscope to measure a change with time of a two-dimensional light amount distribution from a sample. Pixel address designating means for designating an arbitrary pixel of the two-dimensional image from the two-dimensional solid-state image pickup device, address storing means for storing the read address designated by the pixel address designating means, and this address storing means. Address generating means for sequentially outputting different addresses to the two-dimensional solid-state imaging device, and A / D conversion for digitally converting the output from the two-dimensional solid-state imaging device in synchronization with the output timing of the sequentially output addresses. Means, and the wavelength of the light source can be switched to a plurality of wavelengths, and the address generating means is driven in synchronization with this switching. A microscope image analysis device comprising: an illumination wavelength switching unit that allows
【請求項3】 前記2次元固体撮像素子の入力信号を増
幅する増幅手段を備えた請求項1または請求項2記載の
顕微鏡画像解析装置。
3. The microscope image analyzing apparatus according to claim 1, further comprising an amplifying unit that amplifies an input signal of the two-dimensional solid-state image pickup device.
JP7160528A 1995-06-27 1995-06-27 Microscopic image analyzer Pending JPH0918772A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7160528A JPH0918772A (en) 1995-06-27 1995-06-27 Microscopic image analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7160528A JPH0918772A (en) 1995-06-27 1995-06-27 Microscopic image analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0918772A true JPH0918772A (en) 1997-01-17

Family

ID=15716921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7160528A Pending JPH0918772A (en) 1995-06-27 1995-06-27 Microscopic image analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0918772A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005121602A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Olympus Corp Fluorescence lifetime measuring device
JP2006145634A (en) * 2004-11-16 2006-06-08 Hamamatsu Photonics Kk Confocal image measuring system, confocal microscope, and confocal image measuring method
US7586688B2 (en) 2003-02-19 2009-09-08 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Electronic microscope
JP2015505979A (en) * 2011-11-23 2015-02-26 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ System and method for imaging with high spatial and / or temporal accuracy
US20150096687A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Panasonic Corporation Bonding apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7586688B2 (en) 2003-02-19 2009-09-08 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Electronic microscope
JP2005121602A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Olympus Corp Fluorescence lifetime measuring device
JP2006145634A (en) * 2004-11-16 2006-06-08 Hamamatsu Photonics Kk Confocal image measuring system, confocal microscope, and confocal image measuring method
JP2015505979A (en) * 2011-11-23 2015-02-26 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ System and method for imaging with high spatial and / or temporal accuracy
US20150096687A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Panasonic Corporation Bonding apparatus
CN104564943A (en) * 2013-10-09 2015-04-29 松下电器产业株式会社 Bonding apparatus
US10058019B2 (en) * 2013-10-09 2018-08-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Bonding apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pawley Fundamental limits in confocal microscopy
US7706584B2 (en) Random access high-speed confocal microscope
US6765609B1 (en) Solid-state image sensor and analysis system using the same
JP2002039716A (en) Depth map input device
US20070222880A1 (en) Imager system
US5136373A (en) Image processing apparatus
JP4540931B2 (en) Imaging system
US4399360A (en) Transmission electron microscope employing sequential pixel acquistion for display
JP4451509B2 (en) Fluorescence measuring device and apparatus using such a device
US4398211A (en) Solid state optical microscope
JPH0918772A (en) Microscopic image analyzer
US6633331B1 (en) High-speed CCD array camera with random pixel selection
JPH0646265B2 (en) Endoscopic device for visible / infrared light
JP2007242252A (en) Mass spectrometer
JP2001157674A (en) X-ray diagnostic apparatus
KR20050038553A (en) Fluoroscopic apparatus and method
EP0526134A2 (en) Feeble light measuring device
JP2001041821A (en) Slit image detecting apparatus
US20240053594A1 (en) Method and Device for Microscopy
GB2216744A (en) Scanning optical microscopes
JPH01149354A (en) Electron microscope
JP2609528B2 (en) Photon correlation measurement device
CN1362868A (en) CCD array as a multiple-detector in an optical imaging apparatus
Hyrtskiv et al. Television-computer scanning optical microscopy: foretime, nowadays and the near future
JPH02312150A (en) Coincidence type electron microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040427

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040623

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041026