JP2002072102A - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性の高いスライス画像が得られる共焦点
顕微鏡を提供する。 【解決手段】 共焦点顕微鏡は、対物レンズ５、アクチ
ュエータ４、顕微鏡３、及び、共焦点スキャナ２を経由
して、試料からの像をビデオレートカメラ１に入力す
る。ビデオレートカメラ１は、ビデオ信号１０１を共焦
点スキャナ２、同期インターフェイスボックス９、及
び、画像処理装置６に入力する。任意波形発生器７は、
トリガ信号１０２を発生する。同期インターフェイスボ
ックス９は、ビデオ信号１０１及びトリガ信号１０２に
基づいて発生する開始信号１０３を画像処理装置６及び
任意波形発生器７に入力する。共焦点スキャナ２の回転
同期制御、画像処理装置６によるビデオ信号の取得の開
始タイミング、及び、対物レンズ５の焦点位置の走査開
始のタイミングは、全て同期する。
顕微鏡を提供する。 【解決手段】 共焦点顕微鏡は、対物レンズ５、アクチ
ュエータ４、顕微鏡３、及び、共焦点スキャナ２を経由
して、試料からの像をビデオレートカメラ１に入力す
る。ビデオレートカメラ１は、ビデオ信号１０１を共焦
点スキャナ２、同期インターフェイスボックス９、及
び、画像処理装置６に入力する。任意波形発生器７は、
トリガ信号１０２を発生する。同期インターフェイスボ
ックス９は、ビデオ信号１０１及びトリガ信号１０２に
基づいて発生する開始信号１０３を画像処理装置６及び
任意波形発生器７に入力する。共焦点スキャナ２の回転
同期制御、画像処理装置６によるビデオ信号の取得の開
始タイミング、及び、対物レンズ５の焦点位置の走査開
始のタイミングは、全て同期する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点顕微鏡に関
し、より詳細には、高精度の共焦点画像を記録し、画像
解析を容易にする共焦点顕微鏡に関するものである。
し、より詳細には、高精度の共焦点画像を記録し、画像
解析を容易にする共焦点顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】共焦点顕微鏡は、ピンホールを用いて空
間分解能を高めるニポウディスク方式を採用することに
より、光を微少なピンポイントに絞って試料に照射し、
試料からの余分な散乱光やボケを排除して、３次元空間
中の１点を正確に計測できる。共焦点顕微鏡は、試料を
超薄切片にすることなく断層（スライス）画像が得ら
れ、スライス画像データから正確な三次元立体像を構築
できるので、生物及びバイオテクノロジーの分野におけ
る生きた細胞の生理反応観察・形態観察や半導体市場に
おけるＬＳＩの表面観察に使用される。
間分解能を高めるニポウディスク方式を採用することに
より、光を微少なピンポイントに絞って試料に照射し、
試料からの余分な散乱光やボケを排除して、３次元空間
中の１点を正確に計測できる。共焦点顕微鏡は、試料を
超薄切片にすることなく断層（スライス）画像が得ら
れ、スライス画像データから正確な三次元立体像を構築
できるので、生物及びバイオテクノロジーの分野におけ
る生きた細胞の生理反応観察・形態観察や半導体市場に
おけるＬＳＩの表面観察に使用される。
【０００３】図４は、従来の共焦点顕微鏡のブロック図
である。共焦点スキャナ２は、顕微鏡３のカメラポート
に取り付けられ、顕微鏡３、アクチュエータ４、及び、
対物レンズ５を経由して、試料の像を共焦点画像として
ビデオレートカメラ１に入力し、画像を観測する。ビデ
オレートカメラ１は、変換したビデオ信号１０１を共焦
点スキャナ２及び画像処理装置６に入力する。画像処理
装置６は、ビデオ信号１０１を画像データに変換し記録
するキャプチャを開始する。共焦点スキャナ２は、ビデ
オ信号１０１に同期して、回転同期制御を行う。任意波
形発生器７は、コントローラ８に走査信号１０４を入力
し、コントローラ８は、走査信号１０４に基づいて制御
信号１０５を発生し、アクチュエータ４を制御する。ア
クチュエータ４は、顕微鏡３に対する対物レンズ５の光
軸上の位置を調整する。
である。共焦点スキャナ２は、顕微鏡３のカメラポート
に取り付けられ、顕微鏡３、アクチュエータ４、及び、
対物レンズ５を経由して、試料の像を共焦点画像として
ビデオレートカメラ１に入力し、画像を観測する。ビデ
オレートカメラ１は、変換したビデオ信号１０１を共焦
点スキャナ２及び画像処理装置６に入力する。画像処理
装置６は、ビデオ信号１０１を画像データに変換し記録
するキャプチャを開始する。共焦点スキャナ２は、ビデ
オ信号１０１に同期して、回転同期制御を行う。任意波
形発生器７は、コントローラ８に走査信号１０４を入力
し、コントローラ８は、走査信号１０４に基づいて制御
信号１０５を発生し、アクチュエータ４を制御する。ア
クチュエータ４は、顕微鏡３に対する対物レンズ５の光
軸上の位置を調整する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】画像処理装置６のキャ
プチャの開始と任意波形発生器７の走査信号１０４の発
生は、独立に行われる。ビデオ信号１０１が発生する画
像生成タイミング、共焦点スキャナ２による回転同期制
御、画像処理装置６によるキャプチャの開始タイミン
グ、及び、任意波形発生器７による画像の焦点方向の走
査の開始タイミングは、相互に同期しない。このため、
画像処理装置６による画像取得の開始タイミング、及
び、任意波形発生器７による画像の焦点方向の走査の開
始タイミングは、データ取得時間が最大で３２ｍｓｅｃ
のバラツキがあり、個々の共焦点画像の取得時間のバラ
ツキを生じるので、複数の共焦点画像から得られるスラ
イス画像の信頼性が低下する。
プチャの開始と任意波形発生器７の走査信号１０４の発
生は、独立に行われる。ビデオ信号１０１が発生する画
像生成タイミング、共焦点スキャナ２による回転同期制
御、画像処理装置６によるキャプチャの開始タイミン
グ、及び、任意波形発生器７による画像の焦点方向の走
査の開始タイミングは、相互に同期しない。このため、
画像処理装置６による画像取得の開始タイミング、及
び、任意波形発生器７による画像の焦点方向の走査の開
始タイミングは、データ取得時間が最大で３２ｍｓｅｃ
のバラツキがあり、個々の共焦点画像の取得時間のバラ
ツキを生じるので、複数の共焦点画像から得られるスラ
イス画像の信頼性が低下する。
【０００５】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、信頼
性の高いスライス画像が得られる共焦点顕微鏡を提供す
ることを目的とする。
する問題点を解決するためになされたものであり、信頼
性の高いスライス画像が得られる共焦点顕微鏡を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の共焦点顕微鏡は、ニポウディスクを有し試
料の像を共焦点画像として取得する共焦点スキャナと、
前記共焦点画像をビデオ信号に変換するビデオレートカ
メラと、前記ビデオ信号を画像データに変換する画像処
理装置と、対物レンズの焦点位置を制御し前記共焦点ス
キャナで取得する画像の焦点方向の深さ位置を指定する
光学制御系とを備え、試料のスライス画像を取得する共
焦点顕微鏡において、前記ニポウディスクの回転同期制
御、前記画像処理装置によるビデオ信号の取得の開始タ
イミング、及び、前記光学制御系による対物レンズの焦
点位置の走査開始のタイミングを、前記ビデオ信号に同
期して行うことを特徴とする。
に、本発明の共焦点顕微鏡は、ニポウディスクを有し試
料の像を共焦点画像として取得する共焦点スキャナと、
前記共焦点画像をビデオ信号に変換するビデオレートカ
メラと、前記ビデオ信号を画像データに変換する画像処
理装置と、対物レンズの焦点位置を制御し前記共焦点ス
キャナで取得する画像の焦点方向の深さ位置を指定する
光学制御系とを備え、試料のスライス画像を取得する共
焦点顕微鏡において、前記ニポウディスクの回転同期制
御、前記画像処理装置によるビデオ信号の取得の開始タ
イミング、及び、前記光学制御系による対物レンズの焦
点位置の走査開始のタイミングを、前記ビデオ信号に同
期して行うことを特徴とする。
【０００７】本発明の共焦点顕微鏡は、ニポウディスク
の回転同期制御、画像処理装置によるビデオ信号の取得
の開始タイミング、及び、光学制御系による対物レンズ
の焦点位置の走査開始のタイミングが、全てビデオ信号
に同期することにより、共焦点画像の位置精度が向上
し、複数のスライス画像を取得する際に個々の取得時間
のバラツキが無くなるので、信頼性の高いスライス画像
が得られる。
の回転同期制御、画像処理装置によるビデオ信号の取得
の開始タイミング、及び、光学制御系による対物レンズ
の焦点位置の走査開始のタイミングが、全てビデオ信号
に同期することにより、共焦点画像の位置精度が向上
し、複数のスライス画像を取得する際に個々の取得時間
のバラツキが無くなるので、信頼性の高いスライス画像
が得られる。
【０００８】また、本発明の共焦点顕微鏡は、ニポウデ
ィスクを有し試料の像を共焦点画像として取得する共焦
点スキャナと、前記共焦点画像をビデオ信号に変換する
ビデオレートカメラと、前記ビデオ信号を画像データに
変換する画像処理装置と、対物レンズの焦点位置を制御
し前記共焦点スキャナで取得する画像の焦点方向の深さ
位置を指定する光学制御系とを備え、試料のスライス画
像を取得する共焦点顕微鏡において、外部信号に応答し
て、前記ビデオレートカメラによるビデオ信号の生成、
前記ニポウディスクの回転同期制御、前記画像処理装置
によるビデオ信号の取得、及び、前記光学制御系による
対物レンズの焦点位置の走査を開始することを特徴とす
る。
ィスクを有し試料の像を共焦点画像として取得する共焦
点スキャナと、前記共焦点画像をビデオ信号に変換する
ビデオレートカメラと、前記ビデオ信号を画像データに
変換する画像処理装置と、対物レンズの焦点位置を制御
し前記共焦点スキャナで取得する画像の焦点方向の深さ
位置を指定する光学制御系とを備え、試料のスライス画
像を取得する共焦点顕微鏡において、外部信号に応答し
て、前記ビデオレートカメラによるビデオ信号の生成、
前記ニポウディスクの回転同期制御、前記画像処理装置
によるビデオ信号の取得、及び、前記光学制御系による
対物レンズの焦点位置の走査を開始することを特徴とす
る。
【０００９】本発明の共焦点顕微鏡は、外部信号を発生
する装置が、共焦点スキャナを制御することにより、ニ
ポウディスクの回転数を任意に可変できる。
する装置が、共焦点スキャナを制御することにより、ニ
ポウディスクの回転数を任意に可変できる。
【００１０】本発明の共焦点顕微鏡では、前記光学制御
系は、対物レンズの焦点位置を制御するピエゾアクチュ
エータを備えることが好ましい。この場合、光学制御系
による対物レンズの焦点位置の走査が高速で高精度にな
る。
系は、対物レンズの焦点位置を制御するピエゾアクチュ
エータを備えることが好ましい。この場合、光学制御系
による対物レンズの焦点位置の走査が高速で高精度にな
る。
【００１１】また、本発明の共焦点顕微鏡では、前記画
像処理装置は、画像データを記録媒体の画像領域に記録
し、前記対物レンズの焦点位置の走査開始タイミングを
前記記録媒体の音声領域に記録することが好ましい。こ
の場合、記録媒体の音声領域に記録したレンズの焦点位
置の走査開始タイミングをサーチすることにより、スラ
イス画像の先頭フレームを検出できるので、記録したス
ライス画像の解析や編集が容易になる。
像処理装置は、画像データを記録媒体の画像領域に記録
し、前記対物レンズの焦点位置の走査開始タイミングを
前記記録媒体の音声領域に記録することが好ましい。こ
の場合、記録媒体の音声領域に記録したレンズの焦点位
置の走査開始タイミングをサーチすることにより、スラ
イス画像の先頭フレームを検出できるので、記録したス
ライス画像の解析や編集が容易になる。
【００１２】前記記録媒体がビデオテープであることも
本発明の好ましい態様である。この場合、画像処理装置
にビデオデッキを採用することにより、スライス画像の
長時間記録が可能なシステムを容易に構成できる。
本発明の好ましい態様である。この場合、画像処理装置
にビデオデッキを採用することにより、スライス画像の
長時間記録が可能なシステムを容易に構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて、本発明の共焦点顕微鏡について図面を参照して説
明する。図１は、本発明の第１実施形態例の共焦点顕微
鏡のブロック図である。本実施形態例の共焦点顕微鏡
は、ビデオレートカメラ１、共焦点スキャナ２、顕微鏡
３、アクチュエータ４、対物レンズ５、画像処理装置
６、任意波形発生器７、コントローラ８、及び、同期イ
ンターフェイスボックス９で構成される。
いて、本発明の共焦点顕微鏡について図面を参照して説
明する。図１は、本発明の第１実施形態例の共焦点顕微
鏡のブロック図である。本実施形態例の共焦点顕微鏡
は、ビデオレートカメラ１、共焦点スキャナ２、顕微鏡
３、アクチュエータ４、対物レンズ５、画像処理装置
６、任意波形発生器７、コントローラ８、及び、同期イ
ンターフェイスボックス９で構成される。
【００１４】ビデオレートカメラ１、共焦点スキャナ
２、顕微鏡３、アクチュエータ４、及び、対物レンズ５
は、同じ光軸上に配置される。共焦点スキャナ２は、２
万個のピンホールを持つニポウディスク、及び、それに
対応するマイクロレンズアレイを有し、シンプルな光学
系から成るニポウディスク方式が採用されるコンパクト
なアドオンタイプである。共焦点スキャナ２を顕微鏡３
のカメラポートに取り付けることにより、手持ちの顕微
鏡３を共焦点顕微鏡にグレードアップする。共焦点顕微
鏡は、対物レンズ５、アクチュエータ４、及び、顕微鏡
３を経由して、試料の像を共焦点スキャナ２に入力す
る。共焦点スキャナ２は、試料の像から共焦点画像を作
成し、ビデオレートカメラ１に入力して、画像観測が行
われる。
２、顕微鏡３、アクチュエータ４、及び、対物レンズ５
は、同じ光軸上に配置される。共焦点スキャナ２は、２
万個のピンホールを持つニポウディスク、及び、それに
対応するマイクロレンズアレイを有し、シンプルな光学
系から成るニポウディスク方式が採用されるコンパクト
なアドオンタイプである。共焦点スキャナ２を顕微鏡３
のカメラポートに取り付けることにより、手持ちの顕微
鏡３を共焦点顕微鏡にグレードアップする。共焦点顕微
鏡は、対物レンズ５、アクチュエータ４、及び、顕微鏡
３を経由して、試料の像を共焦点スキャナ２に入力す
る。共焦点スキャナ２は、試料の像から共焦点画像を作
成し、ビデオレートカメラ１に入力して、画像観測が行
われる。
【００１５】図２は、図１の共焦点顕微鏡が取り扱う各
種信号のタイムチャートである。ビデオレートカメラ１
は、共焦点画像をビデオ信号１０１に変換し、共焦点ス
キャナ２、同期インターフェイスボックス９の信号入力
端子、及び、画像処理装置６の画像入力端子にビデオ信
号１０１を入力する。共焦点スキャナ２は、ビデオ信号
１０１に同期して、ニポウディスクの回転同期制御を行
う。
種信号のタイムチャートである。ビデオレートカメラ１
は、共焦点画像をビデオ信号１０１に変換し、共焦点ス
キャナ２、同期インターフェイスボックス９の信号入力
端子、及び、画像処理装置６の画像入力端子にビデオ信
号１０１を入力する。共焦点スキャナ２は、ビデオ信号
１０１に同期して、ニポウディスクの回転同期制御を行
う。
【００１６】画像処理装置６にビデオテープデッキを採
用する場合、ビデオテープデッキは、画像入力端子から
入力されるビデオ信号１０１、及び、音声入力端子から
入力される開始信号１０３を長時間用のビデオテープに
同時に記録する。また、開始信号１０３に代えて走査信
号１０４を記録することもでき、デジタルビデオテープ
デッキを採用すれば、スーパーインポーズ等の画像入力
領域以外の別の領域に開始信号１０３を記録することも
できる。ビデオテープには、リアルタイムに変化する共
焦点画像、及び、対物レンズ５の焦点位置の走査開始の
タイミングが同時に記録される。この場合、記録媒体の
音声領域に記録した対物レンズの焦点位置の走査開始タ
イミングをサーチすることにより、スライス画像の先頭
フレームを検出できるので、記録したスライス画像の解
析や編集が容易になる。また、画像処理装置にビデオデ
ッキを採用すれば、スライス画像の長時間記録が可能な
システムを容易に構成できる。
用する場合、ビデオテープデッキは、画像入力端子から
入力されるビデオ信号１０１、及び、音声入力端子から
入力される開始信号１０３を長時間用のビデオテープに
同時に記録する。また、開始信号１０３に代えて走査信
号１０４を記録することもでき、デジタルビデオテープ
デッキを採用すれば、スーパーインポーズ等の画像入力
領域以外の別の領域に開始信号１０３を記録することも
できる。ビデオテープには、リアルタイムに変化する共
焦点画像、及び、対物レンズ５の焦点位置の走査開始の
タイミングが同時に記録される。この場合、記録媒体の
音声領域に記録した対物レンズの焦点位置の走査開始タ
イミングをサーチすることにより、スライス画像の先頭
フレームを検出できるので、記録したスライス画像の解
析や編集が容易になる。また、画像処理装置にビデオデ
ッキを採用すれば、スライス画像の長時間記録が可能な
システムを容易に構成できる。
【００１７】同期インターフェイスボックス９は、ビデ
オ信号１０１の偶数側パルス列又は奇数側パルス列の何
れか一方を抽出し、内部Ａ信号を作成する。任意波形発
生器７は、Ｈレベルのパルス信号であるトリガ信号１０
２を発生し、同期インターフェイスボックス９のトリガ
入力端子に入力して、焦点面の走査の開始タイミングに
利用する。
オ信号１０１の偶数側パルス列又は奇数側パルス列の何
れか一方を抽出し、内部Ａ信号を作成する。任意波形発
生器７は、Ｈレベルのパルス信号であるトリガ信号１０
２を発生し、同期インターフェイスボックス９のトリガ
入力端子に入力して、焦点面の走査の開始タイミングに
利用する。
【００１８】同期インターフェイスボックス９は、トリ
ガ信号１０２の立下りに同期して、内部Ｂ信号を作成す
る。内部Ｂ信号は、Ｈレベルのパルス幅時間が３５ｍｓ
ｅｃ程度有し、ビデオレートカメラ１のビデオレートの
時間に比して若干長いパルス信号である。同期インター
フェイスボックス９は、内部Ａ信号の反転信号と内部Ｂ
信号とを論理積演算することにより、開始信号１０３を
発生し、画像処理装置６及び任意波形発生器７の同期入
力端子に入力する。画像処理装置６は、同期入力端子か
らの開始信号１０３の立上りに同期して、ビデオ信号１
０１を画像データに変換し記録するキャプチャを開始す
る。同期インターフェイスボックス９は、信号入力端子
からのビデオ信号１０１に基づいて、共焦点スキャナ２
によるニポウディスクの回転同期制御、画像処理装置６
によるビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、光学
制御系による対物レンズの焦点位置の走査開始のタイミ
ングを全て同期させる。
ガ信号１０２の立下りに同期して、内部Ｂ信号を作成す
る。内部Ｂ信号は、Ｈレベルのパルス幅時間が３５ｍｓ
ｅｃ程度有し、ビデオレートカメラ１のビデオレートの
時間に比して若干長いパルス信号である。同期インター
フェイスボックス９は、内部Ａ信号の反転信号と内部Ｂ
信号とを論理積演算することにより、開始信号１０３を
発生し、画像処理装置６及び任意波形発生器７の同期入
力端子に入力する。画像処理装置６は、同期入力端子か
らの開始信号１０３の立上りに同期して、ビデオ信号１
０１を画像データに変換し記録するキャプチャを開始す
る。同期インターフェイスボックス９は、信号入力端子
からのビデオ信号１０１に基づいて、共焦点スキャナ２
によるニポウディスクの回転同期制御、画像処理装置６
によるビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、光学
制御系による対物レンズの焦点位置の走査開始のタイミ
ングを全て同期させる。
【００１９】上記構成に代えて、ビデオ信号１０１を発
生する画像生成のタイミングが外部からの外部トリガ信
号に同期するビデオレートカメラ１（例えば、デジタル
カメラ）を採用する場合、外部装置は、開始信号１０３
に代えて、外部トリガ信号をビデオレートカメラ１、画
像処理装置６、及び、任意波形発生器７に入力して、画
像生成のタイミング、ニポウディスクの回転同期制御、
ビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、対物レンズ
の焦点位置の走査開始のタイミングを同期する。共焦点
スキャナ２は、外部装置からの制御に基づいて、任意に
回転数が可変される。この場合、同期インターフェイス
ボックス９を除くことができ、外部装置からの制御によ
り、共焦点スキャナの同期回転数が変化する。
生する画像生成のタイミングが外部からの外部トリガ信
号に同期するビデオレートカメラ１（例えば、デジタル
カメラ）を採用する場合、外部装置は、開始信号１０３
に代えて、外部トリガ信号をビデオレートカメラ１、画
像処理装置６、及び、任意波形発生器７に入力して、画
像生成のタイミング、ニポウディスクの回転同期制御、
ビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、対物レンズ
の焦点位置の走査開始のタイミングを同期する。共焦点
スキャナ２は、外部装置からの制御に基づいて、任意に
回転数が可変される。この場合、同期インターフェイス
ボックス９を除くことができ、外部装置からの制御によ
り、共焦点スキャナの同期回転数が変化する。
【００２０】任意波形発生器７は、開始信号１０３の立
上りに同期して、光学制御系による対物レンズ５の焦点
位置の走査を開始する。任意波形発生器７は、走査信号
１０４を発生し、コントローラ８に入力する。走査信号
１０４は、ＬレベルからＨレベルまで一定時間で直線的
に増加するノコギリ波状の信号である。コントローラ８
は、走査信号１０４をアクチュエータ４に入力する。ア
クチュエータ信号１０５は実際のアクチュエータの位置
信号であり、伸びきってから一気に原点に戻ったあとに
オーバーシュートがあり、この間は不感帯となる。
上りに同期して、光学制御系による対物レンズ５の焦点
位置の走査を開始する。任意波形発生器７は、走査信号
１０４を発生し、コントローラ８に入力する。走査信号
１０４は、ＬレベルからＨレベルまで一定時間で直線的
に増加するノコギリ波状の信号である。コントローラ８
は、走査信号１０４をアクチュエータ４に入力する。ア
クチュエータ信号１０５は実際のアクチュエータの位置
信号であり、伸びきってから一気に原点に戻ったあとに
オーバーシュートがあり、この間は不感帯となる。
【００２１】アクチュエータ４は、顕微鏡３の対物レン
ズレボルバーと対物レンズ５との間に取り付けられ、ピ
エゾ駆動により走査信号１０４のレベルに比例して画像
の焦点方向の長さが変化し、対物レンズ５の焦点位置を
制御する。共焦点顕微鏡は、走査信号１０４に基づい
て、焦点面を走査することにより、試料のスライス画像
を取得する。
ズレボルバーと対物レンズ５との間に取り付けられ、ピ
エゾ駆動により走査信号１０４のレベルに比例して画像
の焦点方向の長さが変化し、対物レンズ５の焦点位置を
制御する。共焦点顕微鏡は、走査信号１０４に基づい
て、焦点面を走査することにより、試料のスライス画像
を取得する。
【００２２】上記実施形態例によれば、ニポウディスク
の回転同期制御、画像処理装置によるビデオ信号の取得
の開始タイミング、及び、光学制御系によるレンズの焦
点位置の走査開始のタイミングが、全てビデオ信号に同
期することにより、共焦点画像の位置精度が向上し、複
数のスライス画像を取得する際に個々の取得時間のバラ
ツキが無くなるので、信頼性の高いスライス画像が得ら
れる。
の回転同期制御、画像処理装置によるビデオ信号の取得
の開始タイミング、及び、光学制御系によるレンズの焦
点位置の走査開始のタイミングが、全てビデオ信号に同
期することにより、共焦点画像の位置精度が向上し、複
数のスライス画像を取得する際に個々の取得時間のバラ
ツキが無くなるので、信頼性の高いスライス画像が得ら
れる。
【００２３】図３は、本発明の第２実施形態例の共焦点
顕微鏡が取り扱う各種信号のタイムチャートである。本
実施形態例は、先の実施形態例の画像処理装置６にパー
ソナルコンピュータを採用する。パーソナルコンピュー
タは、画像を記録するビデオキャプチャボード、ビデオ
キャプチャボードをコントロールする制御ソフトウェ
ア、一時的な記録媒体のＲＡＭ、及び、周辺記憶装置の
ハードディスク（ＨＤＤ）を有する。また、周辺記憶装
置は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＷ、又は、ＭＯであってもよ
い。
顕微鏡が取り扱う各種信号のタイムチャートである。本
実施形態例は、先の実施形態例の画像処理装置６にパー
ソナルコンピュータを採用する。パーソナルコンピュー
タは、画像を記録するビデオキャプチャボード、ビデオ
キャプチャボードをコントロールする制御ソフトウェ
ア、一時的な記録媒体のＲＡＭ、及び、周辺記憶装置の
ハードディスク（ＨＤＤ）を有する。また、周辺記憶装
置は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＷ、又は、ＭＯであってもよ
い。
【００２４】パーソナルコンピュータは、時刻ｔ０の開
始信号１０３の立上りに同期して、第１回目の画像記録
を開始する。入力するビデオ信号１０１からｐ枚数分の
画像データに変換し、画像データをＲＡＭに一時的に記
録して、ＲＡＭへの記録が完了する時刻ｔ１に、ＲＡＭ
上の画像データをＨＤＤに転送する。ＨＤＤへの記録が
完了する時刻ｔ２に、第１回目の画像記録を終了する。
第２回目の画像記録は、上記と同様にして、時刻ｔ２に
開始し、時刻ｔ４に終了する。
始信号１０３の立上りに同期して、第１回目の画像記録
を開始する。入力するビデオ信号１０１からｐ枚数分の
画像データに変換し、画像データをＲＡＭに一時的に記
録して、ＲＡＭへの記録が完了する時刻ｔ１に、ＲＡＭ
上の画像データをＨＤＤに転送する。ＨＤＤへの記録が
完了する時刻ｔ２に、第１回目の画像記録を終了する。
第２回目の画像記録は、上記と同様にして、時刻ｔ２に
開始し、時刻ｔ４に終了する。
【００２５】時間Ｔａは、ビデオ信号１０１からｐ枚数
分の画像データに変換し、ＲＡＭに記録する処理時間で
あり、指定する画像データの枚数ｐによって決定する。
時間Ｔｂは、ＲＡＭ上の画像データをＨＤＤに転送する
転送時間であり、ＲＡＭ上の画像データの大きさ、及
び、ＨＤＤヘッドスキャン時間によって決定する。時間
Ｔａ及びＴｂは、予め測定され、トリガ信号１０２の周
期Ｔｃは、Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｂとして設計される。
分の画像データに変換し、ＲＡＭに記録する処理時間で
あり、指定する画像データの枚数ｐによって決定する。
時間Ｔｂは、ＲＡＭ上の画像データをＨＤＤに転送する
転送時間であり、ＲＡＭ上の画像データの大きさ、及
び、ＨＤＤヘッドスキャン時間によって決定する。時間
Ｔａ及びＴｂは、予め測定され、トリガ信号１０２の周
期Ｔｃは、Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｂとして設計される。
【００２６】現在のＲＡＭで使用できる記憶領域の大き
さは、せいぜい１ＧＢ程度である。例えば、画像が画面
サイズに６４０×４８０ｐｉｘｅｌを有し、階調に８ｂ
ｉｔのグレイスケールレベルを有する場合、この画像を
ビデオレートで取り込むと、記録可能時間が約９０ｓｅ
ｃになり、特に生物の動態観察において満足できない場
合がある。また、画像圧縮により記録可能時間を長くす
ると、画質の低下や画像データの欠落が生じる。このた
め、一時的に記録したＲＡＭ上の画像データを周辺記憶
装置に転送する。
さは、せいぜい１ＧＢ程度である。例えば、画像が画面
サイズに６４０×４８０ｐｉｘｅｌを有し、階調に８ｂ
ｉｔのグレイスケールレベルを有する場合、この画像を
ビデオレートで取り込むと、記録可能時間が約９０ｓｅ
ｃになり、特に生物の動態観察において満足できない場
合がある。また、画像圧縮により記録可能時間を長くす
ると、画質の低下や画像データの欠落が生じる。このた
め、一時的に記録したＲＡＭ上の画像データを周辺記憶
装置に転送する。
【００２７】また、パーソナルコンピュータに市販の画
像解析ソフトウェアを搭載すれば、取得したスライス画
像から正確な三次元立体構造を再構築することが可能に
なり、画像解析の操作性も向上する。
像解析ソフトウェアを搭載すれば、取得したスライス画
像から正確な三次元立体構造を再構築することが可能に
なり、画像解析の操作性も向上する。
【００２８】上記実施形態例によれば、一時的に記録し
たＲＡＭ上の画像データを周辺記憶装置に転送すること
により、リアルタイムに収集した共焦点画像から画像解
析できるので、長時間のタイムラプス測定が可能にな
る。
たＲＡＭ上の画像データを周辺記憶装置に転送すること
により、リアルタイムに収集した共焦点画像から画像解
析できるので、長時間のタイムラプス測定が可能にな
る。
【００２９】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の共焦点顕微鏡は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施形
態例の構成から種々の修正及び変更を施した共焦点顕微
鏡も、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の共焦点顕微鏡は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施形
態例の構成から種々の修正及び変更を施した共焦点顕微
鏡も、本発明の範囲に含まれる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の共焦点顕
微鏡では、ニポウディスクの回転同期制御、画像処理装
置によるビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、光
学制御系によるレンズの焦点位置の走査開始のタイミン
グが、全てビデオ信号に同期することにより、共焦点画
像の位置精度が向上し、複数のスライス画像を取得する
際に個々の取得時間のバラツキが無くなるので、信頼性
の高いスライス画像が得られる。
微鏡では、ニポウディスクの回転同期制御、画像処理装
置によるビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、光
学制御系によるレンズの焦点位置の走査開始のタイミン
グが、全てビデオ信号に同期することにより、共焦点画
像の位置精度が向上し、複数のスライス画像を取得する
際に個々の取得時間のバラツキが無くなるので、信頼性
の高いスライス画像が得られる。
【００３１】また、外部信号を発生する装置が、共焦点
スキャナを制御することにより、ニポウディスクの回転
数を任意に可変できる。
スキャナを制御することにより、ニポウディスクの回転
数を任意に可変できる。
【図１】本発明の第１実施形態例の共焦点顕微鏡のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図１の共焦点顕微鏡が取り扱う各種信号のタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態例の共焦点顕微鏡が取り
扱う各種信号のタイムチャートである。
扱う各種信号のタイムチャートである。
【図４】従来の共焦点顕微鏡のブロック図である。
１ ビデオレートカメラ ２ 共焦点スキャナ ３ 顕微鏡 ４ アクチュエータ ５ 対物レンズ ６ 画像処理装置 ７ 任意波形発生器 ８ コントローラ ９ 同期インターフェイスボックス １０１ ビデオ信号 １０２ トリガ信号 １０３ 開始信号 １０４ 走査信号 １０５ アクチュエータ信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H045 AG00 BA13 CA98 DA31 2H052 AA08 AC15 AD06 AD33 AF14 AF25
Claims (5)
- 【請求項１】 ニポウディスクを有し試料の像を共焦点
画像として取得する共焦点スキャナと、前記共焦点画像
をビデオ信号に変換するビデオレートカメラと、前記ビ
デオ信号を画像データに変換する画像処理装置と、対物
レンズの焦点位置を制御し前記共焦点スキャナで取得す
る画像の焦点方向の深さ位置を指定する光学制御系とを
備え、試料のスライス画像を取得する共焦点顕微鏡にお
いて、 前記ニポウディスクの回転同期制御、前記画像処理装置
によるビデオ信号の取得の開始タイミング、及び、前記
光学制御系による対物レンズの焦点位置の走査開始のタ
イミングを、前記ビデオ信号に同期して行うことを特徴
とする共焦点顕微鏡。 - 【請求項２】 ニポウディスクを有し試料の像を共焦点
画像として取得する共焦点スキャナと、前記共焦点画像
をビデオ信号に変換するビデオレートカメラと、前記ビ
デオ信号を画像データに変換する画像処理装置と、対物
レンズの焦点位置を制御し前記共焦点スキャナで取得す
る画像の焦点方向の深さ位置を指定する光学制御系とを
備え、試料のスライス画像を取得する共焦点顕微鏡にお
いて、 外部信号に応答して、前記ビデオレートカメラによるビ
デオ信号の生成、前記ニポウディスクの回転同期制御、
前記画像処理装置によるビデオ信号の取得、及び、前記
光学制御系による対物レンズの焦点位置の走査を開始す
ることを特徴とする共焦点顕微鏡。 - 【請求項３】 前記光学制御系は、対物レンズの焦点位
置を制御するピエゾアクチュエータを備える、請求項１
又は２に記載の共焦点顕微鏡 - 【請求項４】 前記画像処理装置は、画像データを記録
媒体の画像領域に記録し、前記対物レンズの焦点位置の
走査開始タイミングを前記記録媒体の音声領域に記録す
る、請求項１〜３の何れかに記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項５】 前記記録媒体がビデオテープである、請
求項４に記載の共焦点顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000265338A JP4158077B2 (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 共焦点顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000265338A JP4158077B2 (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 共焦点顕微鏡 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002072102A true JP2002072102A (ja) | 2002-03-12 |
| JP4158077B2 JP4158077B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=18752617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000265338A Expired - Fee Related JP4158077B2 (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 共焦点顕微鏡 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4158077B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005037690A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Yokogawa Electric Corp | ３次元共焦点レーザ顕微鏡システム |
| US7002737B1 (en) | 2004-08-31 | 2006-02-21 | Yokogawa Electric Corp. | Three-dimensional confocal microscope |
| JP2006079000A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Olympus Corp | 光走査型観察装置 |
| JP2006084960A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Yokogawa Electric Corp | ３次元共焦点顕微鏡システム |
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| JP2006113462A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Tohoku Univ | 単粒子三次元位置追跡方法 |
| JP2006350005A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点顕微鏡システム |
| US7205519B2 (en) | 2002-12-03 | 2007-04-17 | Tokai University Educational System | Confocal microscope display device for displaying a plurality of slice images |
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| JP2008122629A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Yokogawa Electric Corp | ３次元顕微鏡システム |
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| US8670178B2 (en) | 2009-12-08 | 2014-03-11 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
-
2000
- 2000-09-01 JP JP2000265338A patent/JP4158077B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8275226B2 (en) | 2008-12-09 | 2012-09-25 | Spectral Applied Research Ltd. | Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope |
| US9134519B2 (en) | 2008-12-09 | 2015-09-15 | Spectral Applied Reseach Inc. | Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope |
| US8670178B2 (en) | 2009-12-08 | 2014-03-11 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
| US8922887B2 (en) | 2009-12-08 | 2014-12-30 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
Also Published As
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|---|---|
| JP4158077B2 (ja) | 2008-10-01 |
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