JP2002267944A - 微速度動画像作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細な試料観察静止画像から高精細な微速
度動画像を作成できる微速度動画像作成装置を提供す
る。 【解決手段】 光学顕微鏡１と、被観察物を撮影するカ
メラ３と、照明光源２と、高速磁気記録装置７を装着し
た汎用コンピュータ５とを有し、被観察物の緩慢な経時
変化を間欠撮像する光学顕微鏡システムにおいて、光学
顕微鏡の光源部の点灯・消灯と撮像カメラによる被観察
物の撮像とを所定の周期で統一的に制御する間欠撮像手
段６と、撮像カメラにより所定の周期で撮像された画像
を高速転送して高精細静止画像として蓄積する高精細画
像記録手段６、７と、蓄積された複数の高精細静止画像
より一連の微速度動画像を作成する微速度動画像作成手
段６とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡システ
ムを用いて、培養細胞等の被観察物の緩慢な経時変化を
間欠撮影して得られた複数の静止画像を動画像として再
生可能な高精細な微速度動画像を作成する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学顕微鏡を用いた間欠撮像装置
としては、例えば、特開平１２−２７５５３９号の「顕
微鏡撮影装置」に開示されているものがある。図１２は
その「顕微鏡撮影装置」の構成図であって、装置全体は
顕微鏡本体部分と、スキャナユニットを含む撮影装置部
とで構成されているが、三眼鏡筒部や対物レンズ、落射
投光管などの光学部品で構成される顕微鏡本体の部分は
図示を省略している。

【０００３】図１２のスキャナユニット１００は、撮影
用の照明光源としてレーザ光を用い、光ビーム走査型の
回転式コンフォーカルディスクスキャナを使用して撮影
の同期制御を行っている。レーザ光はレーザファイバー
を用いて装置外部から導入し、マイクロレンズアレイが
形成された集光ディスクへ入射する。マイクロレンズに
よって集光されたレーザ光は、対向するピンホールディ
スクの各ピンホールを通過して、顕微鏡部の対物レンズ
を経て標本１０３の上に集光する。

【０００４】標本３の細胞は神経細胞等の動的挙動を観
察するものであり、細胞には蛍光指示薬が注入されてい
てレーザ光によって励起されて蛍光を発する。標本１０
３を出た蛍光は、再び、装置へ戻ってピンホールディス
クを通過する。この蛍光は更に、ダイクロイックミラー
によって反射され、ミラーで３回反射されて上方へ向か
いカメラ１０２のＣＣＤ撮像面で細胞像として撮像する
ことができる。

【０００５】カメラ１０２は制御ユニット１０１によっ
て制御され、制御ユニット１０１はスキャナユニット１
００のモータをサーボ制御して、カメラ１０２の撮影タ
イミング制御を行う。先ず、カメラ１０２の露光設定を
行って電子シャッターの開閉速度を計算するが、この場
合にスキャナユニット１００内の回転式ディスクスキャ
ナの回転始点と同期して露光を開始し、露光終了とディ
スク回転の終点が一致するように同期制御している。

【０００６】次に、実際の神経細胞などの動的挙動観察
に際し、制御ユニットのＣＰＵは、例えば、標本１０３
の画像取込みタイミングとして、標本１０３の動的な挙
動、すなわち標本１０３の周期的な明るさの変化などを
検出して、カメラの露光開始とディスクスキャナの始点
始動の同期制御を行って、標本の動的挙動という周期で
間欠撮像を行う。

【０００７】これによって、１／１０００秒というよう
な短い露光時間を必要とされる神経細胞の動的な挙動の
撮影が可能となり、制御ユニット１０１は撮像した画像
データを一時保存し、逐次追記される画像データとの加
算平均処理を行って、画像処理された高画質の静止画像
を得ることができる。

【０００８】次に、別の方法で間欠撮影を行う例とし
て、特開平０５−２１９９３７号に開示の「生物試料観
察システムおよび方法」を上げることができる。図１３
はその構成図であり、こちらは顕微鏡を使用しないで、
一定時間間隔で画像を取込みながら数時間〜数十時間オ
ーダーの時間スパンで、生物標本の成長・増殖などを追
跡する間欠撮影を行うもので、露光・撮影のタイミング
を細胞の動的挙動に同期させる高速撮影ではなく、予め
セットされた時間間隔で間欠撮影を行うものである。

【０００９】この場合は図１３に示すように、光学系を
使用しないで保持具２０１で固定された細胞などの試料
２００を、発熱量の少ない発光ダイオードなどを用いた
光源２０４からフィルター２０３を通った光で透過照明
して、直接固体撮像素子２０２の受光面で所定の周期で
間欠撮像するものである。固体撮像素子２０２は駆動部
２０５によって駆動され、撮像データは駆動部を介して
記録表示部２０６へ送られて、試料像が表示され記録媒
体に記録される。保持具２０１の内部は温度、湿度、ガ
ス濃度などが一定に制御されている。

【００１０】制御部２０７は、光源２０４や、固体撮像
素子２０２の発熱による試料２００の温度の上昇が、細
胞の成育や菌体の増殖に悪影響を及ぼすので、試料２０
０の温度を検出して光源２０４のオン／オフと、駆動部
２０５と記録表示部２０６を同期制御して、所定の周期
で間欠撮像を行う。

【００１１】このように、特開平１２−２７５５３９号
の場合は、神経細胞等の動的挙動により間欠撮影のタイ
ミングを設定して撮影を行い、逐次追記される画像デー
タの加算平均処理により、高速で変化する瞬間的な細胞
の動的な挙動を捉え高画質の静止画として可視化するこ
とが目的であって、生きた培養細胞の緩慢な経時変化な
どの検鏡観察において求められている検鏡撮像の無人操
作と、蓄積された画像の動画化（微速度動画像）によっ
て被観察物の変化を可視的に把握しやすくする、「変化
の可視化」という動画化の視点に乏しい。

【００１２】また、被観察物への光源照射と検鏡像撮影
との同期調整に、サーボ制御による回転式ディスクスキ
ャナ等の同期機能を有する専用の光源装置または遮蔽装
置と撮影装置等を使用して、光学的に凝った構成になっ
ているために、ソフトウェア主体に構成した場合に比較
して装置構成が複雑・大型化して高額化をもたらし、適
用範囲もハード主体の構成なので限定されるという問題
がある。

【００１３】更に、特開平０５−５７２３４号の場合
は、電子メーカーの製品で、逆に、極力光学部品を減ら
そうとする構成となって、顕微鏡部分の光学系を除いて
試料をＣＣＤなどの固体撮像素子で直接撮像する構成で
あり、撮影部と照明部と記録部の同期制御については、
制御部におけるソフト処理だけで済み、容易で正確な制
御が可能であって、用途に関する適用範囲も室内観察か
ら遠隔リモートコントール監視や、室外での携帯観察等
と広範囲な適用が考えられる。しかし、試料像の拡大率
については特に触れられていないように、ＣＣＤの規格
・性能範囲でズーム・拡大などを計るものと思われる
が、長時間の無人遠隔操作や試料変化の追跡観察等に
は、装置が小型で、操作が簡単な点で有用である点を考
慮しても、顕微鏡の光学系による実像拡大像の画像精細
度に比較して、倍率と拡大像の画質低下は否めないとい
う問題がある。

【００１４】ところで、画像解析・計測ソフトウェアと
しては、パソコン（パーソナルコンピュータ）に接続す
るためのＩ／Ｏインターフェースを実装している顕微鏡
を操作し、検鏡像の間欠撮影と連続再生表示するための
機能を有するＭｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社の
Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ等のソフトが存在するように、間欠
撮影機能を持つ画像関係ソフトがムービー表示機能を持
つ傾向にあるのは、蓄積された大量の静止画を動画の形
式で視覚化することによって、各静止画間の差異を「ど
う動いたか（二次元の変化）」、「いつ動いたか（時間
軸での変化）」の観点で的確に解析できるからだと考え
られる。

【００１５】このようなムービー表示機能のように簡易
的な動画再生手法によるのではなく、パソコンで本格的
に動画像の記録・再生を行う場合に、一般のパソコンで
は動画はＣＯＤＥＣ（ＣＯｍｐｒｅｓｓｉｏｎ／ＤＥＣ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）と呼ばれるデータ圧縮／伸長ア
ルゴリズムにより圧縮して記録され再生の際に伸長され
て表示される。これは非圧縮状態の動画の場合、例えば
フルカラー・フルフレーム・フルモーション（ＲＧＢ２
４ｂｉｔｓ、７２０×４８６、３０フレーム／秒）の動
画を再生するのには１秒間に３０Ｍバイトを超えるデー
タを処理する必要があるが、一般のパソコンの処理速度
はそれに及ばないためである。

【００１６】ＣＯＤＥＣには様々な方式があり、高圧縮
率のＣＯＤＥＣを利用すればデータ処理能力の小さいパ
ソコンでも動画の再生が可能になるが、再生される画像
品位は低下する。ＣＯＤＥＣの一方式であるＭｏｔｉｏ
ｎ−ＪＰＥＧによる記録再生では、画像の１／１５圧
縮、１／８圧縮及び１／４圧縮で、それぞれＶＨＳ、Ｓ
−ＶＨＳ及びＢｅｔａｃａｍ ＳＰ方式のアナログ動画
並みの画像品位が得られる。

【００１７】他方、高品位の動画を求めるならばパソコ
ンの処理速度を向上させる必要がある。パソコンに８０
ＭＢ／ｓｅｃの転送速度のＵｌｔｒａ−２ Ｗｉｄｅ−
ＳＣＳＩ仕様の高速データ転送系を追加すると、理論的
な処理速度は非圧縮状態の動画の再生に必要な処理能力
を上回るが、実際にはこの場合でもＭｏｔｉｏｎ−ＪＰ
ＥＧで１／３圧縮にされた動画の再生でさえフレーム落
ちが頻発する。

【００１８】そのため高品位な動画を作成するには汎用
ビデオキャプチャボードなどをパソコンに追加する対策
が一般的であるが、パソコンによる構成だけの画像処理
にこだわらなければ、静止画をフレーム単位で直接アナ
ログ方式やデジタル方式のＶＴＲに書き出す方法によっ
ても、それぞれ高品位のアナログ動画やデジタル動画を
作成することができる。この場合のようにテレビジョン
システムとの連係が図られると、一般のテレビを、普及
率が最も高くある程度の画像品質を具えた動画再生装置
として被観察物の顕微鏡観察に利用できるという利点が
生じる。

【００１９】また、顕微鏡観察の目的によっては動画の
特定フレームにおける特定のピクセルの濃度情報が重要
視される場合があるが、ＣＯＤＥＣにより演算され復元
されたピクセル値では学術的信頼性が損なわれる。それ
を避けるためには非圧縮状態による動画化処理が求めら
れ、パソコンに非圧縮ビデオキャプチャボード、ディス
クアレイ及びＵｌｔｒａ−１６０ ＳＣＳＩ仕様の高速
処理系を追加するなどの対応が必要になる。従来の技術
では、以上で説明したように観察の目的に応じた様々な
画質品位の動画の提供手段が用意されていないという問
題がある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、光
学顕微鏡、撮影装置、パソコン等の現段階での通常の汎
用のハードウェア構成を用いて、撮影、画像変換、動画
化など機能毎に、撮影画像の画質の向上を図るなどの目
的用途に応じて選定された最適なハードウェア及びソフ
トウェアを自由に置換えることができる構成にし、間欠
撮影による複数の静止画像よりＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０
１規格準拠の高精細な微速度動画像の作成や、デジタル
ビデオ信号等への対応を可能にして、特別な機器を使用
しない簡単な構成で培養細胞等の被観察物の緩慢な経時
変化を高精細な微速度動画像として可視化できる光学顕
微鏡システムを構成して、汎用度と条件設定の自由度の
高い微速度動画像作成装置を提供することを目的として
いる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、光学顕微鏡と、被観察物
を撮影するカメラと、照明光源と、高速磁気記録装置を
装着した汎用コンピュータとを有し、被観察物の緩慢な
経時変化を間欠撮像する光学顕微鏡システムにおいて、
光学顕微鏡の光源部の点灯・消灯と撮像カメラによる被
観察物の撮像とを所定の周期で統一的に制御する間欠撮
像手段と、前記撮像カメラにより所定の周期で撮像され
た画像を高速転送して高精細静止画像として蓄積する高
精細画像記録手段と、前記蓄積された複数の高精細静止
画像より一連の微速度動画像を作成する微速度動画像作
成手段とを備えたことを特徴としている。請求項２に記
載の発明は、前記汎用コンピュータのプログラムモジュ
ールを置換えることにより、前記間欠撮像手段における
各装置と該装置の制御方法、前記高精細画像記録手段に
おける静止画像記録方法、及び前記微速度動画像作成手
段における動画像作成方法の、いずれか又は複数の変更
に対応する手段を有していることを特徴としている。

【００２２】請求項３に記載の発明は、前記微速度動画
像作成手段において作成される一連の微速度動画像に
は、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８）規
格、又は他のＣＯＤＥＣ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ／Ｄ
ｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）による画像圧縮を用いてい
ることを特徴としている。請求項４に記載の発明は、前
記微速度動画像作成手段において作成される一連の高精
細微速度動画像が、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格、又
は他のデジタル化されたビデオコンポーネント信号に対
応していることを特徴としている。請求項５に記載の発
明は、前記微速度動画像作成手段において作成される一
連の高精細微速度動画像が、ＩＴＵ−Ｒ６５６規格、又
は他のＤ１、Ｄ５、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅｔａｃａｍ、
Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｓ、ＤＶＣＡＭ、ＤＶＣＰｒｏ等のハ
イエンドデジタルビデオ機器に搭載されるＳＤＩ（シリ
アルデジタルインターフェース）信号伝送規格に対応し
ていることを特徴としている。

【００２３】（作用）この微速度動画像作成装置によれ
ば、照明光源への給電、カメラからの画像取込み及びイ
ンターバル待機を汎用パソコンによって統一的に制御
し、検鏡撮影像をＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格等に対
応可能な形式で間欠的に高速磁気記録装置へ記録した
後、蓄積された一連の撮影像を汎用動画処理ソフトウェ
アによって処理し、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格や、
最近のデジタル映像機器に対応した高精細な微速度動画
像を作成するので、生きた培養細胞の緩慢な経時変化な
どの、通常の観察では捉えにくい変化を観察解析するた
めの検鏡撮像の無人操作と撮影静止画の微速度動画像化
とを可能にすることから、被観察物の変化を可視的に把
握しやすくする観察装置を構成できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る微速度動画像作成装置の構成図である。図１に示す
光学顕微鏡１には、照明光源２と、ＣＣＤカメラ３が付
設されており、照明光源２はプログラム制御型電源タッ
プ４に接続されて給電されている。プログラム制御型電
源タップ４とＭａｃ（アップル社のマッキントッシュ）
等の汎用パソコン（パーソナルコンピュータ）５とは互
いのＡＤＢ（Ａｐｐｌｅ Ｄｅｓｋｔｏｐ Ｂｕｓ）ポ
ートで接続されている。ＣＣＤカメラ３と汎用パソコン
５とは互いのＳＣＳＩポートで接続される。なお本実施
の形態ではＡＤＢポート、ＳＣＳＩインターフェースを
用いているが、最近はＵＳＢ、ＩＥＥＥ−１３９４（Ｆ
ｉｒｅＷｉｒｅ、ｉ−ＬＩＮＫ、ＤＶ端子とも呼称され
る）等のインターフェースが用いられているので、適宜
これらのインターフェースに対応したものを使用する。
なお本実施の形態の説明では汎用パソコンとしてアップ
ルコンピュータ社のＭａｃを用いた例を示している。

【００２５】ここでは、汎用パソコン５によって実行さ
れるプログラムのＯＳ実行型スクリプト６によって、汎
用パソコン５はプログラム制御型電源タップ４、及びＣ
ＣＤカメラ３に対して、各々ＡＤＢポート及びＳＣＳＩ
ポートを通して順次命令信号を発し、照明光源２の点・
消灯、ＣＣＤカメラ３による顕微鏡ステージ上の被観察
物の撮影、撮影像のＳＣＳＩポートを通しての転送、転
送された撮影像の高速磁気記録装置（ＨＤ）７への記録
動作を制御し、更に、設定された間隔による間欠撮影に
おける次のインターバルの待機を含む全ての動作を統一
的に繰り返し制御する。

【００２６】光源２の点・消灯を制御するプログラム制
御型電源タップ４は、本実施の形態では、Ｓｏｐｈｉｓ
ｔｃａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ社製のＰｏｗｅｒＫｅｙ
Ｐｒｏ６００（商品名）によるＰｏｗｅｒオン／オフ
用のプログラマブル・アウトレットスイッチを用いてお
り、その専用ドライバソフトウェアに対して、パソコン
５によって実行されるプログラムの、ＯＳ実行型スクリ
プト６から命令を発することによって光源２の電源をオ
ン／オフして、給電制御を行う。尚、本実施の形態では
ＯＳ実行型スクリプト６としてＡｐｐｌｅＳｃｒｉｐｔ
を用いているので、ＰｏｗｅｒＫｅｙ Ｐｒｏ６００を
使用したが、Ｗｉｎｄｏｗｓで動作する電源タップとし
ては、シリアルポートに対応した明京電気（株）製のＰ
Ｔ−１５００等のプログラムタイマーがある。

【００２７】ＣＣＤカメラ３としては、例えば、浜松ホ
トニクス社Ｃ５８１０（商品名）等が使用される。この
カメラＣ５８１０は、ＣＣＤ素子を電子冷却して暗電流
を低減した蓄積型冷却ＣＣＤカメラで、Ｓ／Ｎ比を高め
て高感度にしている。又、画像解析ソフトウェアには、
同カメラ対応のプラグインを設定したＳｃａｎａｌｙｔ
ｉｃｓ社製の画像解析ソフトウェア「ＩＰＬａｂ Ｓｐ
ｅｃｔｒｕｍ（商品名）」を使用して、例えば、白黒２
５６階調で８ｂｉｔ、カラー２４ｂｉｔのレート等で撮
像処理を行い、この「ＩＰＬａｂ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ」
に対してパソコン５よりＯＳ実行型スクリプト６にて命
令を発することによって、顕微鏡ステージ１の、被観察
物の試料の撮影画像を、ＳＣＳＩポートを通して、高速
磁気記録装置７へ高速転送する。ＩＰＬａｂに対応した
カメラとしては、ＡＧ５フレームグラバーカメラ等のＳ
ｃｉｏｎ社製のものが使用可能である。

【００２８】高速磁気記録装置７へ記録される撮影像の
ファイル形式はＰＩＣＴ形式などの汎用形式とし、例え
ばＡｄｏｂｅ社製画像処理ソフトウェア「Ｐｈｏｔｏｓ
ｈｏｐ（商品名）」によってＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１
規格に対応させるために、解像度７２０×４８６（ノン
スクエアピクセル−但しＮＴＳＣ方式の場合）等のフォ
ーマット変換を行った後に自動的に記録されるように構
成している。

【００２９】次に、高速磁気記録装置７に蓄積された複
数の静止画像は、例えばリアルタイムＤＶ（ＩＥＥＥ−
１３９４／ＦｉｒｅＷｉｒｅ）入出力、アナログ入力、
ビデオキャプチャなど画像音声入出力機能のハードウェ
アを具えたＭｅｄｉａ１００社製のノンリニアデジタル
ビデオ編集システムを用い、このビデオ編集システムに
搭載されている動画処理ソフトウェア「Ｍｅｄｉａ１０
０ｉ（商品名）」で処理され、ビデオコンポーネント信
号をデジタル化したＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格によ
る高精細微速度動画像が作成される。

【００３０】動画処理ソフトウェア「Ｍｅｄｉａ１００
ｉ」では、例えば、Ｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ等により、
静止画を精細度はそのままに微速度用のフレーム構成に
して、アニメ風に時間管理による動画に再生するもので
ある。また、図示していないが必要に応じてパソコンに
組込まれたビデオキャプチャボード等を用いて、作成さ
れた動画像をＭＰＥＧ−２等により画像圧縮をして高速
磁気記録装置７等に保存することも可能である。

【００３１】つぎに図２のフローチャートを参照して、
図１に示した微速度動画像作成装置における処理の概略
の動作手順を説明する。先ず、間欠撮影のインターバル
時間を設定し（Ｓ１００）、設定されている撮影時間に
到達したか？を判断する（Ｓ１０１）。インターバル設
定時間に到達していなければ引き続き、インターバル時
間まで待機する。

【００３２】インターバル設定時間に到達したら、ＯＳ
実行型スクリプト６は、ＡＤＢポートを介してプログラ
ム制御型電源タップ４（ＰｏｗｅｒＫｅｙ Ｐｒｏ６０
０）へ点灯指令を与え光源２を点灯させ（Ｓ１０２）、
同時に、光源点灯に同期してＳＣＳＩポートを介してＣ
ＣＤカメラ３の動作ソフトウェア「ＩＰＬａｂ Ｓｐｅ
ｃｔｒｕｍ」へ命令して、試料の撮像開始を指令する
（Ｓ１０３）。所定の露光時間が経過したらＰｏｗｅｒ
ＫｅｙをＯＦＦして光源２を消灯させる（Ｓ１０４）。

【００３３】ＯＳ実行型スクリプト６は、ＰＩＣＴ形式
等による撮像画像を、ＳＣＳＩポートを介してＨＤ７へ
高速転送させ（Ｓ１０５）、ファイル名を記録（Ｓ１０
６）した後、ファイル変換プラットフォームと呼ばれる
画像処理ソフトウェア「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」を使用し
てＰｉｘｅｌ処理により、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規
格に対応する高精細デジタル画像の解像度に変換して、
高精細静止画像ファイルとしてＨＤ７に記録・蓄積する
（Ｓ１０７）。

【００３４】ここで、一連の細胞観察の間欠撮影が終了
か？を判断し（Ｓ１０８）、未だ終わっていなければ、
Ｓ１０１へ戻って次のインターバルまで待機する。複数
枚の静止画像を撮影し終わって終了ならば、ＨＤ７に蓄
積した複数の高精細静止画像を使用して細胞変化を観察
できる微速度動画を作成する（Ｓ１０９）。

【００３５】この微速度動画の作成は、動画処理ソフト
ウェア「Ｍｅｄｉａ１００ｉ」を用いて行われる。例え
ば、蓄積した静止画の精細度はそのままに、微速度動画
用のフレーム構成により、静止画像を連続画像として時
間制御することによって微速度モーション画像を再生す
るものである。作成した微速度動画像は、図示していな
いが表示装置に表示し、さらにＭＰＥＧ−２等を用いて
画像圧縮をし、再度ＨＤ７に記録して必要に応じて表示
したり伝送したりして観察用データとして使用すること
ができる。

【００３６】図３は、図２に示した処理の詳細なフロー
チャートで、図４〜図７に記載したＯＳ実行型スクリプ
ト（ＡｐｐｌｅＳｃｒｉｐｔ）のソースに対応してい
る。最初に、図６のソースリストに示すようにカウン
タ、コマ撮りファイル名、転送先フォルダ名、図１に示
したＣＣＤカメラ３の動作ソフトウェア「ＩＰＬａｂ」
がＨＤ７（起動ディスク）にコマ撮りする中間ファイル
名、「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」での画像変換のアクション
名の設定や、ＨＤ７（起動ディスク）に中間ファイルが
残っていたら削除する処理などの初期値設定（Ｓ２０
１）をする。次に、コマ送りファイル名の入力と転送先
フォルダを設定し（Ｓ２０２）、コマ送りファイル連番
の初期設定を計算する（Ｓ２０３）。

【００３７】次に、転送先フォルダの内容を確認し、上
書きしても良ければインターバル条件を設定し（Ｓ２０
５）、上書き不可であればプログラムを終了する（Ｓ２
０４）。ここではインターバルを３０秒以上に設定（Ｓ
２０６）している。次に、設定内容を表示し、入力値を
確認して（Ｓ２０７）良ければ開始時刻を設定する。入
力値が正しく設定されていない場合はプログラムを終了
する。尚、図６のソースでは、図４〜図５のサブスクリ
プトを呼んでいる。

【００３８】開始時刻の設定では開始時刻を保存し、直
近の００秒を計算して（Ｓ２０８）、間欠撮影を開始す
る。間欠撮影の間は、ファイル連番部分の計算、メッセ
ージ表示時間の計算、次コマ撮り時間の表示及び待機等
を行う（Ｓ２０９）。この間に「ＥＳＣ」キーを押下す
れば間欠撮影を終了し動画化ファイルの作成に移る。

【００３９】次に間欠撮影のフローについて説明する。
図７のソースにも示すように、図１に示したプログラム
制御型電源タップ４（ＰｏｗｅｒＫｅｙ）の電源をオン
にして顕微鏡１に設置された光源２を点燈し（Ｓ２１
０）、ＣＣＤカメラ３の動作ソフトウェア「ＩＰＬａ
ｂ」のスクリプトを呼び出してひとコマ撮影し、ＨＤ
（起動ディスク）７上に「ＣａｐｔｕｒｅｄＩｍａｇ
ｅ」として１コマ保存（Ｓ２１１）した後、Ｐｏｗｅｒ
Ｋｅｙの電源をオフにして光源２を消灯する（Ｓ２１
２）。「ＩＰＬａｂ」内のスクリプト概要を図８（ｂ）
に示す。

【００４０】撮影・保存された静止画像は動画で使用す
るピクセルに調整する必要があり、本実施の形態では、
Ａｄｏｂｅ社の「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」を用いて編集す
る。図７及び図５のＳ２１３に示すように、図６の初期
値設定（Ｓ２０１）で指定された「Ｐｈｏｔｏｓｈｏ
ｐ」内に記述した画像変換アクション「ｎｓｑｐｉｘｅ
ｌ」を呼び出し、静止画像の矩形ピクセル化を行う。図
８（ａ）は、「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」内のアクション
「ｎｓｑｐｉｘｅｌ」の処理の概要を示しており、ＨＤ
７に保存された「ＣａｐｔｕｒｅｄＩｍａｇｅ」ファイ
ルを開いてピクセルの変更を行っている。

【００４１】次に、動画に対応した画像ファイルのファ
イル名を、連番化したファイル名に変更（Ｓ２１４）し
て、このファイルを一連の動画像を作成するための別フ
ォルダに転送（Ｓ２１５）し、次の取り込み時刻を設定
して次の間欠撮影に備える。

【００４２】設定された間欠撮影期間を終了すると、動
画化のためのリストを作成して（Ｓ２１６）、動画化リ
ストを参照し、「Ｍｅｄｉａ１００ｉ」を呼び出して微
速度動画像を作成する（Ｓ２１７）。

【００４３】なお、ここまではＡｐｐｌｅ社のコンピュ
ータ及びＡｐｐｌｅＳｃｒｉｐｔをベースにして説明し
たが、他のＯＳ、例えばＷｉｎｄｏｗｓ等によってもシ
ステムを構成することが可能である。ここでは詳述しな
いが、Ｗｉｎｄｏｗｓの場合には、各装置やソフトウェ
アに対応する独自のドライバや専用のソフトウェアを開
発する方法以外にも、ＷＳＨ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｃｒ
ｉｐｔｉｎｇ Ｈｏｓｔ）、ＶＢＳ（Ｖｉｓｕａｌ Ｂ
ａｓｉｃ Ｓｃｒｉｐｔ）などのスクリプトを用いて各
装置に対応したドライバやソフトウェアが呼び出せる構
成の場合は、同様な方法による実現が可能である。

【００４４】本実施の形態ではＡｐｐｌｅＳｃｒｉｐｔ
によって各種の機能を有する個別のソフトを統一的に作
動させ、Ｍｅｄｉａ１００ｉを用いてＩＴＵ−Ｒ Ｂ
Ｔ．６０１対応の微速度動画像を作成する例を示した
が、この他にも、動画再生装置として最も普及している
テレビジョンシステムに対応して、ＶＨＳ、Ｓ−ＶＨ
Ｓ、ＤＶ等のテープ出力や、ＭＰＥＧ−２などのデジタ
ル信号としてハードディスクレコーディングに対応する
ことや、デジタルテレビジョンのコンポーネントデジタ
ル信号に対応させることも可能である。

【００４５】また、Ａｐｐｌｅ社のＱｕｉｃｋＴｉｍ
ｅ、ＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ社のＲｅａｌＰｌａｙｅ
ｒ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＷｎｄｏｗｓＭｅｄｉａＰ
ｌａｙｅｒ、或いはＭＰＥＧ−４等を用いることでデジ
タル動画として配布でき、ＯＳに依存しないＷｅｂによ
るストリーム機能を用いることで遠隔地等において再生
して見ることも可能になる。

【００４６】本発明の、第２の実施の形態として、プロ
グラムモジュールを変更することで、他の装置及び他の
方式による動画像作成に対応した例を示す。図９は、カ
メラ３に、ポラロイド社製のデジタル・マイクロスコー
プカメラＰＤＭＣＩｅを用い、取り込みソフトには、ポ
ラロイド社製Ｐｏｌａｒｏｉｄ ＤＭＣ Ｉｅ ｖ１．
２５を用いた場合を示しているが、Ａｐｐｌｅスクリプ
トから直接呼び出すことはできないので、ＰＲＥＦＡＢ
ＳＯＦＴＷＡＲＥ，ＩＮＣ社製ＰＲＥＦＡＢ ＰＬＡ
ＹＥＲ ｖ．１．５Ｊ ｒｅｖ．１を用いてＡｐｐｌｅ
スクリプトに対応させている。図９のｏｎ Ｃａｐｔｕ
ｒｉｎｇＩｍａｇｅＰ（ＴｅｍｐＬｏｃ）の部分が、図
２に示した１コマ撮影（Ｓ１０３）、又は図３に示した
ＩＰＬａｂ（Ｓ２１１）に代えて、Ｐｏｌａｒｏｉｄ
ＤＭＣ Ｉｅ ｖ１．２５を用いた場合のサブスクリプ
トで、図７に示したメインスクリプトにおいて、ＩＰＬ
ａｂ（Ｓ２１１）に代えてｍｙ ＣａｐｔｕｒｉｎｇＩ
ｍａｇｅＰ（ＴｅｍｐＬｏｃａｔｉｏｎ）で呼び出す。

【００４７】上記変更に伴い図６に示したメインスクリ
プトのＳ２０１の中間ファイル名を「ＤＭＣ Ｉｅ Ｉ
ｍａｇｅ」に置き換え、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐでの画像変
換アクション名を、図１１に示すような「ｎｓｑｐｉｘ
ｅｌＰＱ」とし、図７に示したＩＰＬａｂに代えて（図
２のＳ１０３に相当し、図３のＳ２１１に代わる部分で
ある）、ｍｙ ＣａｐｕｔｕｒｉｎｇＩｍａｇｅＰ（Ｔ
ｅｍｐＬｏｃａｔｉｏｎ）で呼び出し、コマ撮り終了後
に、Ｓ２０１のＳｃｒｉｐｔＮａｍｅで定義されたアク
ション名「ｎｓｑｐｉｘｅｌＰＱ」を引数として、ｍｙ
ＣｈａｎｇｉｎｇＦｏｒｍａｔ（ＳｃｒｉｐｔＮａｍ
ｅ）で静止画のピクセル調整を行う（図２のＳ１０７に
相当し、図３のＳ２１３に代わる部分である）。

【００４８】図１０は、動画化部分に、ＱｕｉｃｋＴｉ
ｍｅＰｒｏ４．１．２に附属のＱｕｉｃｋＴｉｍｅ Ｐ
ｌａｙｅｒを用いた場合のサブスクリプトで、ｏｎ Ｄ
ｏＱｕｉｃｋＴｉｍｅ（ＦｉｌｅＬｏｃ）を、図３及び
図７に示したＳ２１６、Ｓ２１７に代えて、メインスク
リプトからｍｙ ＤｏＱｕｉｃｋＴｉｍｅ（ｄｒｖ）で
呼び出す。

【００４９】図１１は、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐのアクショ
ン名を「ｎｓｑｐｉｘｅＩＰＱ」に代えた場合の処理の
概要を示している。この「ｎｓｑｐｉｘｅＩＰＱ」は、
Ｐｏｌａｒｏｉｄで撮影しＱｕｉｃｋＴｉｍｅＰｌａｙ
ｅｒで動画化するためのアクションである。なお、Ｑｕ
ｉｃｋＴｉｍｅＰｌａｙｅｒはコンピュータ画面での動
画再生になるので、ピクセルの矩形化と明暗のダイナミ
ックレンジ補正を省略した。

【００５０】この他にも、ＰＲＥＦＡＢ ＳＯＦＴＷＡ
ＲＥ，ＩＮＣ社製ＰＲＥＦＡＢ ＰＬＡＹＥＲ ｖ．
１．５Ｊ ｒｅｖ．１の使用により、Ａｐｐｌｅスクリ
プト非対応或いは対応度の低いソフトウェアに適用する
ことができ、上記カメラ画像の取込み、静止画ピクセル
の調整、及び動画化ソフト等の様々なケースに対応でき
る。カメラの使用の場合は、例えば、Ｎｉｋｏｎ Ｄ１
とそのコントロールソフトＮｉｋｏｎＣａｐｔｕｒｅ
や、Ｋｏｄａｋ ＤＣＳ４６０とそのＰｈｏｔｏｓｈｏ
ｐ用Ｐｌｕｇ−ｉｎであるＫｏｄａｋ ＤＣＳ Ａｃｑ
ｕｉｒｅ ｖ５．６．３などが挙げられる。

【００５１】このようにして、本実施の形態によれば、
通常の構成の汎用機器上でのソフトウェア操作によっ
て、培養細胞の緩慢な経時変化等の可視化しにくい動き
を、インターバル時間を設定した無人撮影操作と、蓄積
された画像の微速度動画像化によって、最新鋭の顕微鏡
システムに劣らない高精細な動画像として可視化するこ
とができる。

【００５２】また、観察対象範囲も、光学顕微鏡を使用
する通常の簡単な観察データから、高精細な観察データ
の可視化まで幅広い対応が可能になり、特殊用途に限定
されない広範な用途に使用できる汎用度と条件設定の自
由度の高い観察装置を構成することができる。

【００５３】また、ここまでは光学顕微鏡システムによ
る細胞観察の間欠撮像において得られる静止画像の微速
度動画化として説明したが、本発明は、微速度動画作成
装置として顕微鏡システムによる細胞観察に留まらず、
間欠撮影による高精細静止画像の高精細微速度動画化と
して、長時間スパンでの事象観察一般に適用することが
可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学顕微鏡と、被観察物を撮影するカメラと、照明光源
と、高速磁気記録装置を装着した汎用コンピュータとを
有し、被観察物の緩慢な経時変化を間欠撮像する光学顕
微鏡システムにおいて、光学顕微鏡の光源部の点灯・消
灯と撮像カメラによる被観察物の撮像とを所定の周期で
統一的に制御する間欠撮像手段と、撮像カメラにより所
定の周期で撮像された画像を高速転送して高精細静止画
像として蓄積する高精細画像記録手段と、蓄積された複
数の高精細静止画像より一連の微速度動画像を作成する
微速度動画像作成手段とを備えており、汎用コンピュー
タのプログラムモジュールを置換えることで、各種装置
やその制御方法、静止画像記録方法、動画像作成方法を
変えることができ、また、微速度動画像作成手段におい
て作成される一連の高精細微速度動画像を、ＭＰＥＧ−
２（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８）規格或いは他の方式
のＣＯＤＥＣによる画像圧縮を用いることや、ＩＴＵ−
Ｒ ＢＴ．６０１規格等に則ったデジタル化されたビデ
オコンポーネント信号への対応、ＩＴＵ−Ｒ６５６等の
Ｄ１、Ｄ５、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅｔａｃａｍ、Ｄｉｇ
ｉｔａｌ−Ｓ、ＤＶＣＡＭ、ＤＶＣＰｒｏ等のハイエン
ドデジタルビデオ機器に搭載されるＳＤＩ（シリアルデ
ジタルインターフェース）信号伝送規格への対応などが
できるように構成することで、効率的な画像蓄積と共
に、様々なアナログ、デジタルを含めたビデオ信号とし
て出力することができ、このようにして得られた高精細
度静止画像から、生きた培養細胞などの被観察物の緩慢
な経時変化を高精細な微速度動画像によって可視化する
ことや、ネットワークを介してのストリーミング再生も
可能になり、汎用度と条件設定の自由度の高い広範囲な
観察用途に対応できる観察装置を構成できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る微速度動画像作成装
置の構成図である。

【図２】図１に示す微速度動画像作成装置の処理のフロ
ーチャートである。

【図３】図１に示す微速度動画像作成装置の処理の詳細
なフローチャートである。

【図４】図３に示すフローチャートのＯＳ実行型スクリ
プトのソース例である。

【図５】図３に示すフローチャートのＯＳ実行型スクリ
プトのソース例である。

【図６】図３に示すフローチャートのＯＳ実行型スクリ
プトのソース例である。

【図７】図３に示すフローチャートのＯＳ実行型スクリ
プトのソース例である。

【図８】図４〜８に示すＯＳ実行型スクリプト内で参照
するアクション及びスクリプトの概要を示す図である。

【図９】本発明の、第２の実施の形態によるＯＳ実行型
スクリプトのサブスクリプト部分である。

【図１０】本発明の、第２の実施の形態によるＯＳ実行
型スクリプトのサブスクリプト部分である。

【図１１】本発明の、第２の実施の形態によるＯＳ実行
型スクリプト内で参照するアクションの概要を示す図で
ある。

【図１２】従来の顕微鏡写真撮影装置の構成図である。

【図１３】従来の生物試料観察システムの構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 光学顕微鏡 ２ 光源 ３ ＣＣＤカメラ ４ プログラム制御型電源タップ ５ 汎用パソコン ６ ＯＳ実行型スクリプト ７ ＨＤ（ハードディスク）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学顕微鏡と、被観察物を撮影するカメ
   ラと、照明光源と、高速磁気記録装置を装着した汎用コ
   ンピュータとを有し、被観察物の緩慢な経時変化を間欠
   撮像する光学顕微鏡システムにおいて、 光学顕微鏡の光源部の点灯・消灯と撮像カメラによる被
   観察物の撮像とを所定の周期で統一的に制御する間欠撮
   像手段と、 前記撮像カメラにより所定の周期で撮像された画像を高
   速転送して高精細静止画像として蓄積する高精細画像記
   録手段と、 前記蓄積された複数の高精細静止画像より一連の微速度
   動画像を作成する微速度動画像作成手段とを備えたこと
   を特徴とする微速度動画像作成装置。
2. 【請求項２】 前記汎用コンピュータのプログラムモジ
   ュールを置換えることにより、前記間欠撮像手段におけ
   る各装置と該装置の制御方法、前記高精細画像記録手段
   における静止画像記録方法、及び前記微速度動画像作成
   手段における動画像作成方法の、いずれか又は複数の変
   更に対応する手段を有していることを特徴とする請求項
   １に記載の微速度動画像作成装置。
3. 【請求項３】 前記微速度動画像作成手段において作成
   される一連の微速度動画像には、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ
   ／ＩＥＣ １３８１８）規格、又は他のＣＯＤＥＣ（Ｃ
   ｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ／Ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）
   による画像圧縮を用いていることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の微速度動画像作成装置。
4. 【請求項４】 前記微速度動画像作成手段において作成
   される一連の高精細微速度動画像は、ＩＴＵ−Ｒ Ｂ
   Ｔ．６０１規格、又は他のデジタル化されたビデオコン
   ポーネント信号に対応していることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の微速度動画像作成装置。
5. 【請求項５】 前記微速度動画像作成手段において作成
   される一連の高精細微速度動画像は、ＩＴＵ−Ｒ６５６
   規格、又は他のＤ１、Ｄ５、ＤｉｇｉｔａｌＢｅｔａｃ
   ａｍ、Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｓ、ＤＶＣＡＭ、ＤＶＣＰｒｏ
   等のハイエンドデジタルビデオ機器に搭載されるＳＤＩ
   （シリアルデジタルインターフェース）信号伝送規格に
   対応していることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の微速度動画像作成装置。