JP2005037683A - Imaging device for microscope, its control method and program for control method - Google Patents
Imaging device for microscope, its control method and program for control method Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、顕微鏡に付属して使用される撮像装置、その制御方法及び制御方法に係るプログラムに関し、特に、顕微鏡の、操作に伴って起こる観察像の状態の変化を検出し、露出時間の制御を行う顕微鏡用撮像装置と、その制御方法及び制御方法に係るプログラムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus used attached to a microscope, a control method therefor, and a program related to the control method, and in particular, detects a change in the state of an observation image caused by operation of the microscope and controls exposure time. The present invention relates to a microscope imaging apparatus, a control method thereof, and a program related to the control method.
従来技術として、電動顕微鏡のステージ、対物レンズ(レボルバ)、キューブユニット、照明用シャッタ等が操作された場合に生じる動画像の明るさのちらつきや高輝度発光を、各顕微鏡部位の動作状態を検出する検出手段からの情報に基づき、顕微鏡用撮像装置の露出時間を固定したり、動画像の更新を停止したりすることにより防止することのできる顕微鏡用撮像装置が、開示されている(例えば、特許文献1)。
上記の顕微鏡用撮像装置は、高価な電動顕微鏡と組み合わせて使用することを前提としており、安価なマニュアル顕微鏡と組み合わせて使用した場合には、上記のような効果を得ることはできない。
また、顕微鏡の動作状態や操作状況の情報を顕微鏡側で検出することを前提とすると、顕微鏡と撮像装置との間で、電気的及びソフトウェア的な情報通知手段を設けなければならない。このため、顕微鏡システムは、複雑かつ高価にならざるを得なくなる。
The above-described microscope imaging device is premised on use in combination with an expensive electric microscope, and when used in combination with an inexpensive manual microscope, the above effects cannot be obtained.
Further, assuming that the information on the operation state and operation state of the microscope is detected on the microscope side, an electrical and software information notification means must be provided between the microscope and the imaging device. For this reason, the microscope system must be complicated and expensive.
上記の点に鑑み、本発明は、顕微鏡の動作状態や操作状況等を顕微鏡側で検出し撮像装置に通知することを要せず、撮像装置側でこれを検出し、顕微鏡の、操作等による観察像の状態の変化に応じて露出時間の設定を行い、最適な露出の動画像を表示する顕微鏡用撮像装置とその制御方法及び制御方法に係るプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention does not require that the operation state or operation state of the microscope is detected on the microscope side and notified to the imaging device, but is detected on the imaging device side, and is based on the operation of the microscope. An object of the present invention is to provide a microscope imaging apparatus that sets an exposure time according to a change in the state of an observation image and displays a moving image with an optimal exposure, a control method thereof, and a program related to the control method.
本発明の一観点によれば、顕微鏡が適正な露出の観察像を得るために、必要とされる露出時間を演算する機能を備えた顕微鏡用撮像装置において、顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出する検出手段と、前記検出手段が顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する露出時間設定手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, in a microscope imaging apparatus having a function of calculating a required exposure time in order for the microscope to obtain an observation image with appropriate exposure, the change in the observation image accompanying the operation of the microscope Detecting means for detecting a change in the state of the microscope from the detection means, and when the detecting means detects a change in the state of the microscope, a determining means for determining whether an exposure time setting adapted to the change is necessary; and And an exposure time setting means for setting an exposure time adapted to the change in the observation image when it is determined that an exposure time adapted to the change is necessary. An imaging apparatus for a microscope is provided. .
顕微鏡の、操作等による観察像の状態の変化を撮像装置側で検出し、必要に応じて変化に適応した露出時間を設定する。
本発明の他の観点によれば、顕微鏡が適正な露出の観察像を得るために、必要とされる露出時間を演算する機能を備えた顕微鏡用撮像装置において、顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出する検出手段と、前記検出手段が顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する露出時間設定手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置であって、前記検出手段は、顕微鏡の合焦操作による観察像のコントラストの変化を検出し、前記判断手段は、前記観察像のコントラストの変化を算出し、算出値が閾値を越えた際には、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断することを特徴とする顕微鏡用撮像装置が提供される。
A change in the state of the observation image due to operation of the microscope is detected on the imaging device side, and an exposure time adapted to the change is set as necessary.
According to another aspect of the present invention, in a microscope imaging apparatus having a function of calculating a required exposure time in order for a microscope to obtain an observation image with proper exposure, an observation image accompanying operation of the microscope is obtained. Detection means for detecting a change in the state of the microscope from the change, a determination means for determining whether an exposure time setting adapted to the change is necessary when the detection means detects a change in the state of the microscope, and the determination means However, when it is determined that it is necessary to set the exposure time adapted to the change, an exposure time setting means for setting the exposure time adapted to the change of the observation image is provided. The detection unit detects a change in contrast of the observation image due to a focusing operation of the microscope, and the determination unit calculates a change in the contrast of the observation image, and changes when the calculated value exceeds a threshold value. Adapted to Out time setting is microscope imaging apparatus characterized by determining that it is not necessary provided.
観察像のコントラストの変化から、顕微鏡のフォーカシング操作を撮像装置側で検出し、変化に適応した露出時間の算出が必要か否かを判断することにより、顕微鏡のフォーカシング操作による観察像のちらつきを防ぐ。
本発明の他の観点によれば、顕微鏡が適正な露出の観察像を得るために、必要とされる露出時間を演算する機能を備えた顕微鏡用撮像装置において、顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出する検出手段と、前記検出手段が顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する露出時間設定手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置であって、前記検出手段は、観察画像データの輝度の変化を検出し、前記判断手段は、観察画像データの輝度に基づいた輝度評価値を算出し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値以下の場合は、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値を越えている場合は、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断することを特徴とする顕微鏡用撮像装置が提供される。
From the change in the contrast of the observed image, the imaging device detects the focusing operation of the microscope, and judges whether it is necessary to calculate the exposure time adapted to the change, thereby preventing flickering of the observed image due to the focusing operation of the microscope .
According to another aspect of the present invention, in a microscope imaging apparatus having a function of calculating a required exposure time in order for a microscope to obtain an observation image with proper exposure, an observation image accompanying operation of the microscope is obtained. Detection means for detecting a change in the state of the microscope from the change, a determination means for determining whether an exposure time setting adapted to the change is necessary when the detection means detects a change in the state of the microscope, and the determination means However, when it is determined that it is necessary to set the exposure time adapted to the change, an exposure time setting means for setting the exposure time adapted to the change of the observation image is provided. The detection unit detects a change in luminance of the observation image data, and the determination unit calculates a luminance evaluation value based on the luminance of the observation image data, and the calculated value is equal to or less than a threshold value indicating a lower limit of the luminance evaluation value. If you change If the calculated value exceeds the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, it is determined that it is necessary to set the exposure time to adapt to the change. An imaging apparatus for a microscope is provided.
観察像の画像データの輝度の変化から、顕微鏡の検鏡法を切り替える操作を撮像装置側で検出し、必要に応じて露出時間を固定することにより、顕微鏡の検鏡法の切り替えによる観察像の高輝度発光を防ぐ。
本発明の他の観点によれば、顕微鏡が適正な露出の観察像を得るために、必要とされる露出時間を演算する機能を備えた顕微鏡用撮像装置において、顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出する検出手段と、前記検出手段が顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断する判断手段と、前記判断手段が、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する露出時間設定手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置であって、前記判断手段は、算出した輝度評価値と輝度評価値の下限を示す閾値との比較を行った結果、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値を越えており、かつ、算出値と輝度評価値の上限を示す閾値との比較を行い、算出値が該上限を示す閾値を越えている場合には、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断し、前記露出時間設定手段は、変化に適応した露出時間を設定する前に、露出時間を一旦可能な範囲で最短に設定することを特徴とし、さらに、顕微鏡の観察像を一旦表示しないようにする表示保留手段を備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置が提供される。
From the change in the brightness of the image data of the observation image, the operation to switch the microscopy method of the microscope is detected on the imaging device side, and the exposure time is fixed as necessary. Prevents high brightness light emission.
According to another aspect of the present invention, in a microscope imaging apparatus having a function of calculating a required exposure time in order for a microscope to obtain an observation image with proper exposure, an observation image accompanying operation of the microscope is obtained. Detection means for detecting a change in the state of the microscope from the change, a determination means for determining whether an exposure time setting adapted to the change is necessary when the detection means detects a change in the state of the microscope, and the determination means However, when it is determined that it is necessary to set the exposure time adapted to the change, an exposure time setting means for setting the exposure time adapted to the change of the observation image is provided. The determination means, as a result of comparing the calculated luminance evaluation value and a threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, the calculated value exceeds the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, and the calculated value and the luminance Threshold value indicating the upper limit of evaluation value If the calculated value exceeds the threshold value indicating the upper limit, it is determined that the exposure time setting adapted to the change is necessary, and the exposure time setting means adjusts the exposure time adapted to the change. Before setting the image, the exposure time is set to the shortest possible range, and further, a display holding means for temporarily not displaying the observation image of the microscope is provided. An apparatus is provided.
顕微鏡の検鏡法を切り替え、光路を開放する際、一旦観察像の表示を保留にし、表示させない。また、一旦露出時間を可能な範囲で最短に設定した後、自動露出の制御を行う。自動露出制御に切り替えた後、観察像を表示させることとすることで、観察視野が暗い検鏡法から明るい検鏡法へと切り替える際の観察像の高輝度発光を防ぐ。 When switching the microscopy method and opening the optical path, the display of the observation image is temporarily suspended and not displayed. In addition, once the exposure time is set to the shortest possible range, automatic exposure control is performed. By switching to automatic exposure control, the observation image is displayed, thereby preventing high-luminance emission of the observation image when switching from a spectroscopic method with a dark observation field to a bright spectroscopic method.
本発明によれば、撮像装置の側で顕微鏡の状態の変化を検出し、好適な露出時間の設定を行うことにより、顕微鏡システム全体をより安価にすることができる。また、検鏡者が顕微鏡の操作を行いながら観察を行う際に感じる不快感を軽減することができる。 According to the present invention, the entire microscope system can be made cheaper by detecting a change in the state of the microscope on the imaging device side and setting a suitable exposure time. In addition, it is possible to reduce discomfort felt when the spectrographer performs observation while operating the microscope.
以下に、発明を実施するために好適な例を挙げる。 Examples suitable for carrying out the invention are listed below.
図1に、第1の実施例に係る顕微鏡用撮像装置が適用される、顕微鏡システムの構成図を示す。
図1において、顕微鏡本体1には、試料ステージ26に載置された試料3と対向するように、対物レンズ27が配置されている。この対物レンズ27を介した観察光軸上の顕微鏡本体1上部には、三眼鏡筒ユニット5が配置されている。また、三眼鏡筒ユニット5を介して接眼レンズユニット6が配置されていると共に、三眼鏡筒ユニット5の上部には、結像レンズユニット100を介して撮像装置36が配置されている。また、試料ステージ26は、Zレボルバ7の回転操作により対物レンズ27の光軸上を移動可能となっている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a microscope system to which the microscope imaging apparatus according to the first embodiment is applied.
In FIG. 1, an
図2に、図1に示す顕微鏡システムの詳細な構成を示す。図2に示す顕微鏡システムは、例えば、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察等の各種の検鏡法を適宜選択することが可能に構成されている。
図2に示す顕微鏡システムは、照明系として、透過照明光学系11及び落射照明光学系12を備えている。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the microscope system shown in FIG. The microscope system shown in FIG. 2 is configured such that, for example, various spectroscopic methods such as transmitted bright field observation, dark field observation, phase difference observation, differential interference observation, and fluorescence observation can be appropriately selected.
The microscope system shown in FIG. 2 includes a transmission illumination
透過照明光学系11は、透過照明用光源13、コレクタレンズ14、透過用フィルタユニット15、透過視野絞り16、透過シャッタ161、折曲げミラー17、透過開口絞り18、コンデンサ光学素子ユニット19及びトップレンズユニット20から構成される。透過照明用光源13側からコレクタレンズ14からトップレンズユニット20までの各光学素子が順に配置されている。なお、コレクタレンズ14は透過照明用光源13から透過照明光を集光する。
The transmission illumination
落射照明光学系12は、落射照明用光源21、落射用フィルタユニット22、落射シャッタ23、落射視野絞り24及び落射開口絞り25から構成される。落射照明用光源21から照射される落射照明光の光路上に、落射照明用光源21側から、落射用フィルタユニット22から落射開口絞り25までの各光学素子が順に配置されている。
The epi-illumination
透過照明光学系11と落射照明光学系12との光軸が重なる観察光路S上に、試料ステージ26、レボルバ28、対物レンズ側光学素子ユニット29、キューブユニット30及びビームスプリッタ31が配置されている。
試料ステージ26には、観察の対象となる標本が載置される。この試料ステージ26は、図1記載のZレボルバ7の回転動作により観察光路S軸方向を移動可能となっており、標本を対物レンズ27の焦点位置へと移動調整できるようになっている。また、試料ステージ26には図示しないハンドルが取り付けられており、このハンドルを操作することで、試料ステージ26を、観察光路S軸を直交する面内で移動させることも可能である。これにより、標本の観察したい部位を観察光路S上に移動調整できるようになっている。
A
A specimen to be observed is placed on the
レボルバ28には、対物レンズ27が複数装着され、このレボルバ28により、1つの対物レンズ27が回転動作で選択され、観察光路S上に位置される。
キューブユニット30は、例えば、透過明視野観察、蛍光観察等の各種検鏡法に応じて観察光路S上のダイクロイックミラーを切り換える。
A plurality of
The
三眼鏡筒ユニット5内には、ビームスプリッタ31が配置されており、観察光路Sを、接眼レンズ方向への第1の観察光路S´と、撮像装置36方向への第2の観察光路S″に分岐する。
第1の観察光路S´上には、接眼レンズ6aが配置されており、接眼レンズ6aを通過した観察光は検鏡者によって観察される。また、第2の観察光路S″上には、中間変倍光学系(ズーム鏡筒)33及び写真接眼レンズユニット35からなる結像レンズユニット100と、撮像装置36とが配置されており、観察光が撮像装置36によって撮影可能となっている。
A
An eyepiece lens 6a is disposed on the first observation light path S ′, and the observation light that has passed through the eyepiece lens 6a is observed by the spectrographer. In addition, on the second observation optical path S ″, an
中間変倍光学系(ズーム鏡筒)33は、撮像装置36で撮像される像を変倍するための変倍ズームレンズ33aを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系(ズーム鏡筒)33を取り外すことができる。撮像装置36は、その内部に撮像素子42を備えている。
The intermediate variable magnification optical system (zoom lens barrel) 33 includes a variable
対物レンズ27からの観察光は、写真接眼レンズユニット35内の写真接眼レンズ35aによって撮像素子42の撮像面に結像する。
なお、透過照明光学系11における透過用フィルタユニット15、透過視野絞り16、透過シャッタ161、透過開口絞り18、コンデンサ光学素子ユニット19及びトップレンズユニット20、落射照明光学系12における落射用フィルタユニット22、落射シャッタ23、落射視野絞り24及び落射開口絞り25、試料ステージ26、レボルバ28、対物レンズ側光学素子ユニット29、キューブユニット30、ビームスプリッタ31、及び、中間変倍光学系(ズーム鏡筒)33は、検鏡者の手動操作により、各種切換動作、調整動作及び移動動作が可能となっている。
The observation light from the
The
図3を用いて、第1の実施例に係る顕微鏡用撮像装置の構成を示す。撮像装置36は、撮像素子42、前置処理部43、CCD駆動部44、フレームメモリ45、メモリコントローラ46、表示部47、コントラスト演算部48、AE演算部49、制御部50及び情報入力部51から構成される。
The configuration of the microscope imaging apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The
撮像素子42は、前述した顕微鏡システムの、図2の写真接眼レンズユニット35と共に観察光路S″上に配置されており、顕微鏡からの標本の観察像を撮像し光電変換する。なお、撮像素子42は、CCD駆動部44から生成される駆動タイミング信号により駆動される。また、CCD駆動部44には、撮像素子42の駆動パラメータとして、AE演算部49あるいは制御部50から露出時間が設定される。
The
撮像素子42の撮像出力信号は、前置処理部43に入力される。この前置処理部43は、撮像素子42の出力信号を映像信号化して、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色信号に分離する機能を有している。
前置処理部43で分離された各色信号R、G、Bは、デジタル信号に変換され、デジタル画像データとしてフレームメモリ45に入力される。フレームメモリ45は、撮像素子42により撮像される観察画像の1フレームに相当する画像データを記憶するものである。フレームメモリ45には、メモリコントローラ46が接続されている。
The imaging output signal of the
The color signals R, G, and B separated by the
メモリコントローラ46は、制御部50からの指示により前置処理部43からの画像信号をフレームメモリ45に書き込むための制御信号と、フレームメモリ45に記憶されている画像データを表示部47に対して読み出すための制御信号を、フレームメモリ45に出力し、フレームメモリ45の書き込み/読み出しアドレスを制御するためのものである。フレームメモリ45に記憶されている観察画像データは、このメモリコントローラ46により表示部47に送られ、画像表示される。
The
コントラスト演算部48は、フレームメモリ45に記憶された画像データのコントラスト値を演算する機能を備える。
AE演算部49は、フレームメモリ45に記憶された画像データが適正露出となるような露出時間を演算する機能を備える。
The
The
制御部50は、撮像装置36の諸部位の制御を行うと共に、コントラスト演算部48に、後述の、コントラスト値を演算するための画像領域パラメータ、コントラスト値が大きく変動したかどうかを判断するためのコントラスト値変動閾値等のパラメータを設定する。また、AE演算部49に、後述の、輝度評価値を演算するための画像領域パラメータ、目標値といったパラメータ等を設定する。これらのパラメータは、予め制御部50に格納されている値を使用することができる。また、制御部50に接続された情報入力部51から入力された値を使用することとしてもよい。なお、制御部50は、各種の処理を実行する際に必要となるデータを格納するメモリ50aを有している。
The
係る顕微鏡システムにおいては自動露光を行っている。検鏡者は、図1の顕微鏡本体1のZレボルバ7を操作し、試料ステージ26に載置された標本を、対物レンズ27の焦点位置に対し上下動させ、フォーカシングを行う。このとき、露光を自動に設定したままであると、撮像装置36では、動画像の、明るさのちらつきが発生する。これは、Zレボルバ7の操作により観察像の焦点が合わなくなると、自動露出制御の追従性により、フォーカシング操作に伴う観察画像の変化に合わせて露光時間を変更しようとすることによる。
In such a microscope system, automatic exposure is performed. The spectrographer operates the Z revolver 7 of the microscope main body 1 in FIG. 1 to move the specimen placed on the
検鏡者が、表示部47に表示される標本3の観察画像を見ながらフォーカシングを行っているとする。このときに発生する観察画像の明るさのちらつきを防止するための、本実施例に係る撮像装置の動作を以下に示す。
CCD駆動部44が生成した駆動信号に応じて観察画像の撮影が行われると、標本3の画像に応じた電荷が撮像素子42に蓄積される。撮像素子42に蓄積された電荷(電気信号)は、撮影の終了後、撮像素子42から読み出され、前置処理部43に入力される。
Assume that the spectrographer performs focusing while viewing the observation image of the
When the observation image is captured according to the drive signal generated by the
前置処理部43は、撮像素子42から電気信号を入力されると、この電気信号を映像信号化し、R、G及びBの各色成分の信号に分離する。
R、G及びBの各色成分の信号は、デジタル変換され、フレームメモリ45に格納される。メモリコントローラ46によって、フレームメモリ45の書き込み/読み出しを制御することにより、撮像素子42からの画像データはリアルタイムにフレームメモリ45に記録されると同時に、表示部47にリアルタイム動画像として表示される。
When an electrical signal is input from the
The R, G, and B color component signals are digitally converted and stored in the
コントラスト演算部48では、フレームメモリ45に格納された画像データの、後述のコントラスト値が、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に格納される度に演算され、観察画像データと共に表示部47に表示される。以下、コントラスト演算部48で実行される処理について説明する。
In the
図4は、コントラスト演算部で実行される処理を示すフローチャートである。同図の処理は、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現され、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に蓄積された時点で実行される。
FIG. 4 is a flowchart illustrating processing executed by the contrast calculation unit. The processing in FIG. 5 is realized by the
コントラスト演算部48は、メモリコントローラ46を介してフレームメモリ45から画像データを読み出す(ステップC11)。制御部50が指定する画像領域について、コントラスト値を計算する(ステップC12)。コントラスト値は、例えば、指定領域内の隣り合う画素データの差分の2乗和で求められる。
The
計算したコントラスト値は、表示部47に通知される(ステップC13)。コントラスト値は、観察画像データと共に表示部47に表示され、フォーカシングの目安として用いられる。
今回計算したコントラスト値と、前回計算したコントラスト値とを比較する(ステップC14)。コントラスト値の変化量は、例えば、以下の式で与えられる。
(コントラスト値の変化量)={(今回計算したコントラスト値)−(前回計算したコントラスト値)}/(前回計算したコントラスト値)×100
この、コントラスト値の変化量を、制御部50で設定するコントラスト値変動閾値と比較する。例えば、本実施例においては、20%とする。
The calculated contrast value is notified to the display unit 47 (step C13). The contrast value is displayed on the
The contrast value calculated this time is compared with the contrast value calculated last time (step C14). The amount of change in contrast value is given by the following equation, for example.
(Change amount of contrast value) = {(Contrast value calculated this time) − (Contrast value calculated last time)} / (Contrast value calculated last time) × 100
The amount of change in contrast value is compared with a contrast value variation threshold set by the
コントラスト値の変化量がコントラスト値変動閾値以上の場合(ステップC14でYESの場合)、検鏡者により顕微鏡本体1のZレボルバ7が操作され、フォーカシングが行われたと判断し、これをAE演算部49に通知する(ステップC15)。コントラスト値の変化量がコントラスト値変動閾値未満の場合(ステップC14でNOの場合)、ステップC15の処理は行わず、処理は終了する。 If the amount of change in the contrast value is equal to or greater than the contrast value fluctuation threshold (YES in step C14), the spectrograph determines that the Z revolver 7 of the microscope body 1 has been operated and focused, and this is determined as the AE calculation unit. 49 is notified (step C15). If the change amount of the contrast value is less than the contrast value fluctuation threshold (NO in Step C14), the process ends without performing the process of Step C15.
一方、AE演算部49においては、フレームメモリ45に格納された画像データが適正露出となるように、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に格納される度に露出時間が演算され、更新されている。以下、AE演算部49で実行される処理について説明する。
On the other hand, in the
図5は、AE演算部49で実行される処理を示すフローチャートである。同図の処理は、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現され、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に蓄積された時点で実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing processing executed by the
AE演算部49で実行される処理においては、まず、メモリコントローラ46を介し、フレームメモリ45から画像データを読み出す(ステップA11)。制御部50が指定する画像領域の輝度評価値を計算する(ステップA12)。輝度評価値は、例えば、指定領域内のR、G及びBの、各輝度の平均値の最大値である。
In the processing executed by the
ステップA13では、計算した輝度評価値と制御部50が指定する目標値とから、画像データの露出状態を判定する。制御部50が指定する目標値とは、適正露出を示す指標値のことであり、例えば、画像の輝度データのレンジが0〜255であるのに対し、163、というように設定される。
In step A13, the exposure state of the image data is determined from the calculated luminance evaluation value and the target value designated by the
露出状態の判定に関しては、例えば、目標値が、現在の露出時間で得られる画像の輝度評価値(ステップA12で計算した輝度評価値)から現在の露出時間より1ステップ長い露出時間で得られる画像の輝度評価値までの範囲内にある場合、適正露出であると判定する。 Regarding the determination of the exposure state, for example, an image obtained with an exposure time that is one step longer than the current exposure time from the luminance evaluation value of the image obtained at the current exposure time (the luminance evaluation value calculated at step A12). If it is within the range up to the luminance evaluation value, it is determined that the exposure is appropriate.
ステップA13で適正露出と判定された場合は、処理を終了する。適正露出ではないと判定された場合は、ステップA14の処理に進む。
ステップA14では、コントラスト演算部48において、図4のステップC14の処理、すなわちコントラスト値に関する判断の処理の終了を待機する。図4のステップC14の処理が完了したことを認識すると、処理はステップA15へと進む。
If it is determined in step A13 that the exposure is appropriate, the process ends. If it is determined that the exposure is not appropriate, the process proceeds to step A14.
In step A14, the
ステップA15では、コントラスト演算部48からコントラスト値に大きな変化があった旨の通知が来ているかどうかを判定する。YESの場合、すなわちコントラスト演算部48から通知が来ている場合は、特に処理を行わず、AE演算部49の処理は終了する。NOの場合、すなわちコントラスト演算部48から通知が来ていない場合は、処理はステップA16へと進む。
In step A15, it is determined whether or not a notification is received from the
ステップA16では、ステップA12で計算した輝度評価値が、制御部50が指定する目標値に近づくような露出時間を計算する。この、露出時間を計算する式は、例えば下の式で与えられる。
(露出時間)=(目標値)/(ステップA12で計算した輝度評価値)×(現在の露出時間)
ステップA16で計算した露出時間を、CCD駆動部44に設定する(ステップA17)。CCD駆動部44に設定された露出時間は、次のフレームの撮像に用いられる。
In step A16, an exposure time is calculated such that the luminance evaluation value calculated in step A12 approaches the target value designated by the
(Exposure time) = (target value) / (luminance evaluation value calculated in step A12) × (current exposure time)
The exposure time calculated in step A16 is set in the CCD drive unit 44 (step A17). The exposure time set in the
このように、通常、検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っていない場合、表示部47には、リアルタイムに自動露出制御された動画像が表示される。一方、検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っている場合は、AE演算部49では、コントラスト演算部48から、コントラスト値が大きく変化した旨の通知を受けると、露出時間の更新を停止し、露出時間を固定する。したがって、表示部47には、露出時間が固定された動画像が表示されることになる。
As described above, when the spectrographer normally does not focus the observation image, the
検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っている場合も、自動露出制御された動画像を表示すると、フォーカシングにより画像データの輝度分布が変化するため、露出時間も変化し、結果として、動画像にちらつきが発生する。本実施例の顕微鏡用撮像装置を用いることで、検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っている場合は露出時間を固定するため、ちらつきのない動画像が表示される。 Even when the spectrographer is focusing the observation image, if a moving image with automatic exposure control is displayed, the brightness distribution of the image data changes due to the focusing, so the exposure time also changes, resulting in a moving image. Flickering occurs. By using the imaging apparatus for a microscope according to the present embodiment, a moving image without flickering is displayed in order to fix the exposure time when the spectroscope is focusing the observation image.
図6は、検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っている場合の、コントラスト値の時間変化の概略を示す図である。縦軸はコントラスト値、横軸は時間を表す。図6を用いて、検鏡者の操作と先述の本実施例に係る顕微鏡用撮像装置の動作との関係を示す。
時刻0〜t1では、観察画像のピントがあっている状態である。時刻t1で、検鏡者がフォーカシングの操作を開始する。フォーカシング操作で観察画像のピントが合わなくなると、コントラスト値の大きさは減少し始める。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the temporal change in contrast value when the spectroscope is focusing the observation image. The vertical axis represents the contrast value, and the horizontal axis represents time. FIG. 6 is used to show the relationship between the operation of the spectrographer and the operation of the microscope imaging apparatus according to the above-described embodiment.
At time 0 to t 1, a state in which in focus of the observation image. At the time t 1, the observer is to start the operation of the focusing. When the observation image becomes out of focus by the focusing operation, the contrast value starts to decrease.
点Aにて、コントラスト値が、コントラスト値100に対し、20%以上変動した(コントラスト値が80以下である)ことを撮像装置がコントラスト演算部48にて検出し、AE演算部49にて露出時間を固定する。時刻t2でフォーカシング操作は完了する。時刻t2以降、コントラスト値の変動が20%以内に収まると、撮像装置がコントラスト演算部48にてフォーカシング操作が完了したことを検出し、AE演算部49は、露出時間固定を解除し、再び自動露出時間制御を行う。
At the point A, the imaging device detects that the contrast value fluctuates by 20% or more with respect to the contrast value 100 (contrast value is 80 or less), and the
以上説明したように、本実施例に係る顕微鏡用撮像装置によれば、検鏡者が観察画像のフォーカシングをしているかどうかを、図1の、顕微鏡本体1のレボルバ7の動作等から検出する必要がなくなる。撮像装置側で撮像する画像データのコントラスト値の変化から検出することができ、したがって、検鏡者が観察画像のフォーカシングを行っている場合には露出時間を固定し、ちらつきのない動画像を提供することができる。 As described above, according to the imaging apparatus for a microscope according to the present embodiment, it is detected from the operation of the revolver 7 of the microscope body 1 in FIG. 1 whether or not the spectroscope is focusing the observation image. There is no need. It can be detected from changes in the contrast value of the image data captured on the imaging device side. Therefore, when the spectroscope is focusing the observation image, the exposure time is fixed and a flicker-free moving image is provided. can do.
第2の実施例を示す。
第2の実施例は、検鏡者が、図1の顕微鏡本体1のレボルバ28を操作して対物レンズ27を切り替えたり、キューブユニット30を操作して検鏡法を切り替えたり、透過シャッタ161や落射シャッタ23を操作して照明光路を開閉したり等、光路が一旦遮断された後に開放されるような顕微鏡操作を行った際、撮像装置にてリアルタイムに撮像された動画像の高輝度発光を防止するものである。
A second embodiment is shown.
In the second embodiment, the spectrographer operates the
第2の実施例で用いる顕微鏡及び本実施例に係る顕微鏡用撮像装置の基本的な構成は第1の実施例と同様である。顕微鏡に関しては、図1及び図2に示す通りであり、その説明はここでは割愛する。顕微鏡用撮像装置に関しては、図7に示す通り、撮像素子42、前置処理部43、CCD駆動部44、フレームメモリ45、メモリコントローラ46、表示部47、AE演算部49´、制御部50及び情報入力部51から構成される。
The basic configuration of the microscope used in the second embodiment and the microscope imaging apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The microscope is as shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted here. Regarding the microscope imaging apparatus, as shown in FIG. 7, the
第2の実施例に係る顕微鏡システムにおいて、検鏡者が、表示部47に表示される標本の観察画像を見ながら顕微鏡操作を行った場合の撮像装置の動作について説明する。
CCD駆動部44が生成した駆動信号に応じて観察画像の撮影が行われると、撮像素子42に標本3の画像に応じた電荷が蓄積される。撮像素子42に蓄積された電荷(電気信号)は、撮影の終了後、撮像素子42から読み出され、前置処理部43に入力される。
In the microscope system according to the second embodiment, the operation of the imaging apparatus when the examiner performs a microscope operation while viewing the observation image of the specimen displayed on the
When an observation image is captured in accordance with the drive signal generated by the
前置処理部43は、撮像素子42から電気信号を入力されると、この電気信号を映像信号化し、R、G及びBの各色成分の信号に分離する。
R、G及びBの各色成分の信号は、デジタル変換され、フレームメモリ45に格納される。メモリコントローラ46によって、フレームメモリ45の書き込み/読み出しを制御することにより、撮像素子42からの画像データはリアルタイムにフレームメモリ45に記録されると同時に、表示部47にリアルタイム動画像として表示される。
When an electrical signal is input from the
The R, G, and B color component signals are digitally converted and stored in the
AE演算部49´では、フレームメモリ45に格納された画像データが適正露出となるようにリアルタイムに露出時間が演算され、更新されている。以下、AE演算部49´で実行される処理について説明する。
図8は、AE演算部49で実行される処理を示すフローチャートである。同図の処理は、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現され、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に蓄積された時点で実行される。
In the
FIG. 8 is a flowchart showing processing executed by the
まず、AE演算部49´は、メモリコントローラ46から画像データを読み出す(ステップA21)。読み出した画像データにつき、制御部50が指定する画像領域の輝度評価値を計算する(ステップA22)。なお、輝度評価値とは、例えば、指定領域内のR、G及びBの、各輝度の平均値の最大値である。
First, the
ステップA23では、計算した輝度評価値と制御部50が指定する目標値とから、画像データの露出状態を判定する。制御部50が指定する目標値とは、適正露出を示す指標値のことであり、例えば、画像の輝度データのレンジが0〜255であるのに対し、163、というように設定される。
In step A23, the exposure state of the image data is determined from the calculated luminance evaluation value and the target value designated by the
露出状態の判定に関しては、例えば、目標値が、現在の露出時間で得られる画像の輝度評価値(ステップA22で計算した輝度評価値)から現在の露出時間より1ステップ長い露出時間で得られる画像の輝度評価値までの範囲内にある場合、適正露出であると判定する。 Regarding the determination of the exposure state, for example, an image obtained with an exposure time that is one step longer than the current exposure time from the luminance evaluation value of the image obtained at the current exposure time (the luminance evaluation value calculated at step A22). If it is within the range up to the luminance evaluation value, it is determined that the exposure is appropriate.
ステップA23で適正露出と判定された場合は、処理を終了する。適正露出ではないと判定された場合は、ステップA24の処理に進む。
ステップA24では、後述する露出時間固定/更新判定処理を実行する。露出時間固定/更新判定処理の結果が「露出時間固定」の場合、処理を終了する。結果が「露出時間更新」の場合、処理はステップA25へと進み、ステップA22で計算した輝度評価値が、制御部50が指定する目標値に近づくよう、露出時間を計算する(ステップA25)。
If it is determined in step A23 that the exposure is appropriate, the process ends. If it is determined that the exposure is not appropriate, the process proceeds to step A24.
In step A24, an exposure time fixing / update determination process to be described later is executed. If the result of the fixed exposure time / update determination process is “fixed exposure time”, the process ends. When the result is “update exposure time”, the process proceeds to step A25, and the exposure time is calculated so that the luminance evaluation value calculated in step A22 approaches the target value specified by the control unit 50 (step A25).
ステップA25での露出時間の計算は、例えば、以下の式で表される。
(露出時間)=(目標値)/(ステップA12で計算した輝度評価値)×(現在の露出時間)
ステップA25で計算した露出時間を、CCD駆動部44に設定する(ステップA26)。CCD駆動部44に設定された露出時間は、次のフレームの撮像に用いられる。
The calculation of the exposure time in step A25 is expressed by the following formula, for example.
(Exposure time) = (target value) / (luminance evaluation value calculated in step A12) × (current exposure time)
The exposure time calculated in step A25 is set in the CCD drive unit 44 (step A26). The exposure time set in the
次に、図9の露出時間固定/更新判定処理を示すフローチャートを用いて、露出時間固定/更新の判定処理について説明する。同図の処理も、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現される。
まず、画像データの全領域に対する輝度評価値を計算する(ステップA2401)。次に、画像の暗輝度閾値を計算する(ステップA2402)。暗輝度閾値とは、顕微鏡本体1の光路が遮断されて画像全体が暗くなったかどうかあるいは光路が開放されて画像全体の明るさが光路遮断時よりも明るくなったかどうかを判断するための値である。この、暗輝度閾値は、例えば、以下の式によって与えられる。
(暗輝度閾値)=(予め予測しておいた光路遮断時の画像全体の輝度評価値)×(現在の露出時間)/(光路遮断時の画像全体の輝度評価値を予測した際の露出時間)×(マージン係数)
なお、予め予測しておいた光路遮断時の画像全体の輝度評価値、光路遮断時の画像全体の輝度評価値を測定した際の露出時間、マージン係数(例えば、本実施例においては1.2)等のパラメータは、制御部50に格納されており、制御部50からAE演算部49´に設定される。
Next, the exposure time fixed / update determination process will be described with reference to a flowchart showing the exposure time fixed / update determination process of FIG. The processing in the figure is also realized by the
First, the luminance evaluation value for the entire area of the image data is calculated (step A2401). Next, the dark luminance threshold value of the image is calculated (step A2402). The dark luminance threshold is a value for determining whether the optical path of the microscope body 1 is blocked and the entire image is dark or whether the light path is opened and the brightness of the entire image is brighter than when the optical path is blocked. is there. This dark luminance threshold is given by the following equation, for example.
(Dark luminance threshold) = (predicted luminance evaluation value of the entire image when the optical path is blocked) × (current exposure time) / (exposure time when predicting the luminance evaluation value of the entire image when the optical path is blocked) ) X (margin factor)
Note that the predicted brightness evaluation value of the entire image at the time of the light path interruption, the exposure time when measuring the brightness evaluation value of the entire image at the time of the light path interruption, and the margin coefficient (for example, 1.2 in this embodiment). ) And the like are stored in the
ステップA2402で暗輝度閾値を計算した後、ステップS2403で、露出時間固定状態かどうかを判定する。露出時間固定状態ではない、すなわち、露出時間更新状態のとき、処理はステップS2404へと進む。露出時間固定状態のとき、処理はステップS2407へと進む。 After calculating the dark luminance threshold value in step A2402, it is determined in step S2403 whether or not the exposure time is fixed. When the exposure time is not fixed, that is, when the exposure time is updated, the process proceeds to step S2404. When the exposure time is fixed, the process proceeds to step S2407.
露出時間が更新状態であるとき、ステップA2404で、顕微鏡本体1の光路が遮断され画像全体が暗くなったかどうかを判定する。具体的には、例えばステップA2401で今回計算した全領域の輝度評価値が暗輝度閾値以下であった場合、画像全体が暗くなった、すなわち光路が遮断されたと判断する。 When the exposure time is in the updated state, it is determined in step A2404 whether the optical path of the microscope body 1 is blocked and the entire image is dark. Specifically, for example, when the luminance evaluation value of the entire area calculated this time in step A2401 is equal to or less than the dark luminance threshold value, it is determined that the entire image has become dark, that is, the optical path is blocked.
ステップA2404で、顕微鏡本体1の光路が遮断されて画像全体が暗くなったと判断されると、処理はステップA2405へと進む。ステップA2405では、後述の露出時間固定状態継続時間カウントタイマをスタートさせ、ステップA2406の処理に進む。露出時間の状態を判定した結果として、「露出時間固定」を図8のステップA24に返し(ステップA2406)、露出時間固定/更新判定処理を終了する。 If it is determined in step A2404 that the optical path of the microscope body 1 has been blocked and the entire image has become dark, the process proceeds to step A2405. In step A2405, an exposure time fixed state duration counting timer described later is started, and the process proceeds to step A2406. As a result of determining the state of the exposure time, “exposure time fixed” is returned to step A24 in FIG. 8 (step A2406), and the exposure time fixed / update determination process is terminated.
ステップA2404で、顕微鏡本体1の光路が遮断されたとは判断されなかったとき、処理はステップA2410へと進む。ステップA2410では、露出時間の状態を判定した結果として、「露出時間更新」を図8のステップA24に返し、露出時間固定/更新判定処理を終了する。 If it is not determined in step A2404 that the optical path of the microscope body 1 has been blocked, the process proceeds to step A2410. In step A2410, “exposure time update” is returned to step A24 in FIG. 8 as a result of determining the state of the exposure time, and the exposure time fixed / update determination process is terminated.
ステップA2403で、露出時間固定状態と判定されると、処理は、ステップA2407へと進む。
ステップA2407では、顕微鏡本体1の光路が開放され、画像全体の明るさが光路遮断状態の明るさよりも明るくなったかどうかを判定する。具体的には、例えばステップA2401で計算した全領域の輝度評価値が暗輝度閾値を越えた場合、画像全体が光路遮断状態の明るさよりも明るくなった、すなわち、光路が開放されたと判断する。
If it is determined in step A2403 that the exposure time is fixed, the process proceeds to step A2407.
In step A2407, it is determined whether or not the optical path of the microscope main body 1 is opened and the brightness of the entire image is brighter than the brightness in the optical path blocking state. Specifically, for example, when the luminance evaluation value of the entire area calculated in step A2401 exceeds the dark luminance threshold value, it is determined that the entire image is brighter than the brightness in the light path blocking state, that is, the light path is opened.
ステップA2407でYESのとき、すなわち顕微鏡本体1の光路が開放されて画像全体が明るくなったと判断されると、処理はステップS2409へと進む。ステップA2409では、露出時間固定状態継続時間カウントタイマを停止させ、処理はステップA2410へと進む。ステップA2410では、露出時間の状態を判定した結果として「露出時間更新」を図8のステップA24に返し、露出時間固定/更新判定処理を終了する。 If YES in step A2407, that is, if it is determined that the optical path of the microscope main body 1 is opened and the entire image is brightened, the process proceeds to step S2409. In step A2409, the exposure time fixed state duration count timer is stopped, and the process proceeds to step A2410. In step A2410, “exposure time update” is returned to step A24 in FIG. 8 as a result of determining the state of the exposure time, and the exposure time fixed / update determination process is terminated.
ステップA2407でNOのとき、すなわち顕微鏡本体1の光路が開放されておらず、遮断されたままであると判断されると、処理はステップA2408へと進む。ステップA2408では、露出時間固定状態継続時間カウントタイマがタイムアウトしていないか確認する。 If NO in step A2407, that is, if it is determined that the optical path of the microscope main body 1 is not opened and remains blocked, the process proceeds to step A2408. In step A2408, it is confirmed whether the exposure time fixed state duration count timer has timed out.
ステップA2408で、露出時間固定状態継続時間カウントタイマがタイムアウトしていない場合は、処理はステップA2406へと進む。ステップA2406で、露出時間の状態を判定した結果として、「露出時間固定」を図8のステップA24に返し、露出時間固定/更新判定処理を終了する。 If the exposure time fixed state duration count timer has not timed out in step A2408, the process proceeds to step A2406. As a result of determining the state of the exposure time in step A2406, “exposure time fixed” is returned to step A24 in FIG. 8, and the exposure time fixed / update determination process is terminated.
ステップA2408で、露出時間固定状態継続時間カウントタイマがタイムアウトしていた場合は、処理はステップA2409へと進む。ステップA2409では、露出時間固定状態継続時間カウントタイマを停止させ、処理はステップA2410へと進む。ステップA2410では、強制的に露出時間固定状態を解除するため、「露出時間更新」を図8のステップA24に返し、露出時間固定/更新判定処理を終了する。 If the exposure time fixed state duration count timer has timed out in step A2408, the process proceeds to step A2409. In step A2409, the exposure time fixed state duration count timer is stopped, and the process proceeds to step A2410. In step A2410, in order to forcibly cancel the exposure time fixed state, “exposure time update” is returned to step A24 in FIG. 8, and the exposure time fixed / update determination process is terminated.
図10は、検鏡者が明視野観察から蛍光観察へと検鏡法を切り替えた場合の、画像データの全領域の輝度評価値の変化の概略を示す図である。縦軸は画像データの全領域の輝度評価値、横軸は時間を表す。図10を用いて、検鏡者の動作と先述の本実施例に係る顕微鏡用撮像装置の動作との関係を示す。 FIG. 10 is a diagram showing an outline of a change in the luminance evaluation value of the entire area of the image data when the spectrographer switches the spectroscopic method from bright field observation to fluorescence observation. The vertical axis represents the luminance evaluation value of the entire area of the image data, and the horizontal axis represents time. FIG. 10 is used to show the relationship between the operation of the spectroscope and the operation of the microscope imaging apparatus according to the above-described embodiment.
時刻0〜t3では、検鏡者が観察画像のデータを観察している間等、顕微鏡本体1の光路が開放されたままの状態である。画像の明るさが一定の状態に保たれている間は、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に蓄積されるたびに実行され、露出時間がリアルタイムに更新されている。
At time 0 to t 3 , the optical path of the microscope body 1 remains open, for example, while the spectroscope is observing observation image data. While the image brightness is kept constant, it is executed every time image data for one frame is stored in the
時刻t3で、検鏡者が顕微鏡本体1のレボルバ28を操作して対物レンズ27を切り替えたり、キューブユニット30を操作して検鏡法を切り替えたり、透過シャッタ161や落射シャッタ23を操作して照明光路を開閉したり等、光路が一旦遮断された後に開放されるような顕微鏡操作を行う。このとき、まず、撮像素子42で撮像されフレームメモリ45に格納された画像データの明るさは、画像全体が暗い画像となる。点Bにて画像データの全領域の輝度評価値が暗輝度閾値以下になり、AE演算部49´にて露出時間が固定される。
At time t 3, switch the
検鏡者が顕微鏡を操作し光路が開放されると(時刻t4)、撮像素子42で撮像されフレームメモリ45に格納された画像データの明るさは、光路遮断状態での明るさよりも明るくなる。点Cにて、画像データの全領域の輝度評価値が暗輝度閾値を越え、露出時間の演算及び更新が再開される。こうして、蛍光観察への切り替えが完了する。なお、光路を開放したにも関わらず光路が開放されたと撮像装置が判断しなかった場合でも、一定の時間が経過すれば、露出時間固定状態継続時間カウントタイマがタイムアウトし、露出時間の演算及び更新が再開される。
When the spectroscope operates the microscope and the optical path is opened (time t 4 ), the brightness of the image data captured by the
以上説明したように、本実施例に係る顕微鏡用撮像装置によれば、光路が遮断されている間は露出時間を固定させるため、露出時間が自動制御により長くなることがない。このため、上記の高輝度発光を防ぐことができる。 As described above, according to the microscope imaging apparatus according to the present embodiment, the exposure time is fixed while the optical path is blocked. Therefore, the exposure time does not become longer due to automatic control. For this reason, it is possible to prevent the high-intensity light emission.
第3の実施例を示す。例えば蛍光観察から明視野観察への切り替え等、比較的暗い画像から明るい画像へと切り替わる際の露出時間の制御に関わるものである。
第3の実施例に係る顕微鏡システムは、第2の実施例と同様、図1、2及び7に示す構成である。フレームメモリ45から読み出した画像データの輝度評価値の変化に基づき、露出時間の固定/更新を制御している点においては、第2の実施例と同様である。ただし、輝度が増大したとき等には、露出時間を最短に設定することができる点で第2の実施例とは異なっている。
A third embodiment is shown. For example, it relates to the control of the exposure time when switching from a relatively dark image to a bright image, such as switching from fluorescent observation to bright field observation.
The microscope system according to the third embodiment has the configuration shown in FIGS. 1, 2 and 7 as in the second embodiment. This is the same as the second embodiment in that the fixing / updating of the exposure time is controlled based on the change in the luminance evaluation value of the image data read from the
以下、AE演算部49´の処理で第2の実施例と異なる点について、検鏡者が、表示部47に表示される標本の観察画像を見ながら蛍光観察から明視野観察へ切り替えた場合を例にとって説明する。
初期の状態は、蛍光観察にて観察を行っているため、観察画像は比較的暗く、露出時間は長露光状態である。
Hereinafter, a case where the spectrographer switches from the fluorescence observation to the bright field observation while looking at the observation image of the sample displayed on the
In the initial state, since observation is performed by fluorescence observation, the observation image is relatively dark and the exposure time is a long exposure state.
長露光状態であるところに、検鏡者が、検鏡法を蛍光観察から明視野観察に切り替えるために顕微鏡を操作する。このとき、光路が遮断され、撮像素子42で撮像されてフレームメモリ45に格納された画像データは、画像全体が暗輝度閾値以下の暗い画像となる。これにより、AE演算部49´が露出時間を固定させる処理を行う。
In the long exposure state, the spectrographer operates the microscope to switch the spectroscopic method from fluorescence observation to bright field observation. At this time, the optical path is blocked, and the image data captured by the
やがて検鏡者の操作が完了し、検鏡法が明視野観察に切り替わると、光路が開放される。このとき、長露光状態のままで、標本に照明光が照射されるため、撮像素子42で撮像されフレームメモリ45に格納された画像データの明るさは、非常に明るくなってしまう。このとき、AE演算部49´が露出時間を設定できる範囲内で最短に設定する処理を行う。
Eventually, when the operation of the spectrographer is completed and the spectroscopic method is switched to bright field observation, the optical path is opened. At this time, since the sample is irradiated with illumination light in the long exposure state, the brightness of the image data captured by the
以下、フローチャートを用いて、AE演算部49´が実行する処理について詳細に述べる。
図11は、第3の実施例係る顕微鏡用撮像装置の、AE演算部で実行される処理を示すフローチャートである。同図の処理は、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現され、1フレーム分の画像データがフレームメモリ45に蓄積された時点で実行される。
Hereinafter, the processing executed by the
FIG. 11 is a flowchart illustrating a process executed by the AE calculation unit of the microscope imaging apparatus according to the third embodiment. The processing in FIG. 5 is realized by the
まず、AE演算部49´は、輝度が増大した旨の通知を受けると、メモリコントローラ46に、フレームメモリ45から表示部47への画像データの読み出しを一時保留する指示を出す(ステップA30)。画像データの読み出しが保留されることにより、制御部50からメモリコントローラ46に、フレームメモリ45から表示部47へ画像データを読み出す指示が出ても実行されず、保留が解除されるまで、フレームメモリ45の画像データは表示部47に表示されなくなる。
First, upon receiving a notification that the luminance has increased, the
表示部47に画像データを表示しないように設定した後、AE演算部49´は、メモリコントローラ46を介して、フレームメモリ45から画像データを読み出す(ステップA31)。読み出した画像データについて、制御部50が指定する画像領域の、輝度評価値を計算する(ステップA32)。なお、輝度評価値の定義は、先の実施例と同様である。
After setting not to display the image data on the
ステップA32で計算した輝度評価値と制御部50が指定する目標値とから、画像データの露出状態を判定する(ステップA33)。目標値についても、先の実施例と同様の定義とする。露出状態の判定は、例えば、目標値が、現在の露出時間で得られる画像の輝度評価値(すなわち、ステップA32で計算した輝度評価値)から現在の露出時間より1ステップ長い露出時間で得られる画像の輝度評価値までの範囲内にある場合、適正露出と判定する。 The exposure state of the image data is determined from the brightness evaluation value calculated in step A32 and the target value designated by the control unit 50 (step A33). The target value is also defined in the same way as in the previous embodiment. The determination of the exposure state is obtained, for example, with an exposure time that is one step longer than the current exposure time from the luminance evaluation value of the image obtained at the current exposure time (that is, the luminance evaluation value calculated at step A32). If it is within the range up to the luminance evaluation value of the image, it is determined that the exposure is appropriate.
ステップA33での判定処理の結果、画像データの露出状態が適正露出と判定された場合は、処理はステップA38に進む。フレームメモリ45から表示部47への画像データの読み出し一時保留を解除する指示をメモリコントローラ46に出し(ステップA38)、AE演算部49´の処理を終了する。一時保留されていた制御部50からの表示部47への画像データ読み出し指示が再び有効となり、フレームメモリ45から画像データが表示部47に読み出される。
As a result of the determination process in step A33, when it is determined that the exposure state of the image data is proper exposure, the process proceeds to step A38. The
ステップA33での判定処理の結果、画像データの露出状態が適正露出ではないと判定された場合は、後述する露出時間操作種別判定処理が実行される(ステップA34)。以下、露出時間操作種別判定処理について説明する。
露出時間操作種別には、露出時間固定、露出時間更新及び最短露出時間の3種類ある。露出時間固定とは、露出時間を現在の露出時間のままにする、という露出時間制御の処理を意味する。露出時間更新とは、露出時間を適正露出となるような露出時間に変更する、という処理を意味し、最短露出時間とは、露出時間を設定可能な最短露出時間に設定する、という処理を意味する。
As a result of the determination process in step A33, if it is determined that the exposure state of the image data is not proper exposure, an exposure time operation type determination process described later is executed (step A34). Hereinafter, the exposure time operation type determination process will be described.
There are three types of exposure time operation types: fixed exposure time, updated exposure time, and shortest exposure time. The fixed exposure time means an exposure time control process in which the exposure time is kept at the current exposure time. Exposure time update means the process of changing the exposure time to an appropriate exposure time, and the shortest exposure time means the process of setting the exposure time to the shortest exposure time that can be set. To do.
ステップA34での露出時間操作種別判定処理の結果が露出時間更新の場合、処理はステップA35に進む。ステップA35では、ステップA32で計算した輝度評価値が、制御部50が指定する目標値に近づくように、露出時間を計算する。露出時間を算出する式は、先の実施例と同様である。
If the result of the exposure time operation type determination process in step A34 is the exposure time update, the process proceeds to step A35. In step A35, the exposure time is calculated so that the luminance evaluation value calculated in step A32 approaches the target value specified by the
ステップA35で計算した露出時間を、CCD駆動部44に設定し(ステップA36)、処理はステップA38へと進む。CCD駆動部44に設定された露出時間は、次のフレームの撮像に用いられる。
フレームメモリ45から表示部47への画像データの読み出し一時保留を解除する指示を、メモリコントローラ46に対して出し(ステップA38)、処理を終了する。
The exposure time calculated in step A35 is set in the CCD drive unit 44 (step A36), and the process proceeds to step A38. The exposure time set in the
An instruction to cancel the temporary hold of the image data read from the
ステップA34での露出時間操作種別判定処理の結果が露出時間固定の場合、処理はステップA38へと進む。ステップA38では、フレームメモリ45から表示部47への画像データの読み出し一時保留を解除する指示を、メモリコントローラ46に対して出す。ステップA38の処理を実行すると、AE演算部49´における処理を終了する。
If the result of the exposure time operation type determination process in step A34 is a fixed exposure time, the process proceeds to step A38. In step A38, an instruction is issued to the
ステップA34での露出時間操作種別判定処理の結果が最短露出時間の場合、処理はステップA37へと進む。ステップA37では、CCD駆動部44に、設定可能な範囲での最短の露出時間を設定し、AE演算部49´における処理を終了する。
露出時間最短の処理においては、フレームメモリ45から表示部47への画像データの読み出し一時保留は解除しない。したがって、フレームメモリ45に格納されている画像データは表示部47に表示されない。
If the result of the exposure time operation type determination process in step A34 is the shortest exposure time, the process proceeds to step A37. In step A37, the shortest exposure time within a settable range is set in the
In the process with the shortest exposure time, the temporary hold of reading image data from the
ステップA34の、露出時間操作種別判定処理について、第2の実施例に係る露出時間固定/更新判定処理と対比して、以下に詳細に述べる。
図12は、第3の実施例に係る顕微鏡用撮像装置の、露出時間操作種別判定処理を示すフローチャートである。同図の処理も、制御部50が、制御部50内のメモリ50aに記憶されている制御プログラムを実行することによって実現される。
The exposure time operation type determination process in step A34 will be described in detail below in comparison with the exposure time fixed / update determination process according to the second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart illustrating the exposure time operation type determination process of the microscope imaging apparatus according to the third embodiment. The processing in the figure is also realized by the
ステップA3401の画像データの全領域についての輝度評価値の計算及びステップA3402の暗輝度閾値の計算については、第2の実施例と同様であるので、ここでは説明を省略する。ステップA3403では、露出時間操作種別を判定する。
ステップA3403の露出時間操作種別を判定する処理で、第2の実施例に係る露出時間固定/更新判定処理と異なるのは、蛍光観察から明視野観察に切り替えた後に光路を開放した時等、画像データの輝度が増大する場合の処理であり、これは、ステップA3407乃至ステップA3410の処理に当たる。
The calculation of the luminance evaluation value for the entire area of the image data in step A3401 and the calculation of the dark luminance threshold value in step A3402 are the same as in the second embodiment, and thus description thereof is omitted here. In step A3403, an exposure time operation type is determined.
The processing for determining the exposure time operation type in step A3403 is different from the exposure time fixing / update determination processing according to the second embodiment, such as when the optical path is opened after switching from fluorescence observation to bright field observation. This is a process in the case where the brightness of the data increases, and this corresponds to the process from step A3407 to step A3410.
ステップA3407乃至ステップA3410の処理について説明する。
ステップA3407では、ステップA3401で求めた画像データ全領域の輝度評価値と、ステップA3402で求めた暗輝度閾値とを比較する。蛍光観察から明視野観察に切り替えた後に光路を開放した時等においては、画像データ全領域の輝度評価値が暗輝度閾値よりも大きいため(ステップA3407でYESの場合)、処理はステップA3408へと進む。
Processing in steps A3407 to A3410 will be described.
In step A3407, the luminance evaluation value of the entire area of the image data obtained in step A3401 is compared with the dark luminance threshold obtained in step A3402. When the optical path is opened after switching from the fluorescence observation to the bright field observation, the luminance evaluation value of the entire image data area is larger than the dark luminance threshold value (in the case of YES at step A3407), the processing proceeds to step A3408. move on.
ステップA3408では、画像全体の明るさが明るすぎていないかどうかを判定するため、ステップA3407でも使用した画像データ全領域の輝度評価値と、明輝度閾値とを比較する。なお、明輝度閾値とは制御部50が指定する値であり、例えば、画像の輝度データのレンジが0〜255に対し、240とする。
In step A3408, in order to determine whether or not the brightness of the entire image is too bright, the brightness evaluation value of the entire image data area used in step A3407 is compared with the bright brightness threshold. Note that the bright brightness threshold is a value designated by the
蛍光観察から明視野観察に切り替えた後に光路を開放した時等においては、画像データ全領域の輝度評価値が明輝度閾値以上、すなわち顕微鏡本体1の光路開放に伴い、画像全体の明るさが明るくなりすぎた状態となる。したがって、ステップA3408の判定結果はYESとなり、処理はステップA3409へと進む。 When the optical path is opened after switching from the fluorescence observation to the bright field observation, the brightness evaluation value of the entire image data area is equal to or greater than the bright brightness threshold, that is, the brightness of the entire image becomes brighter as the optical path of the microscope body 1 is opened. It becomes too much. Therefore, the determination result of step A3408 is YES, and the process proceeds to step A3409.
ステップA3409では、露出時間固定状態継続時間カウントタイマを停止し、処理はステップA3410へと進む。ステップA3410では、露出時間操作種別を判定した結果として、「最短露出時間」を図11のステップA34に返し、露出時間操作種別判定処理を終了する。 In step A3409, the exposure time fixed state duration count timer is stopped, and the process proceeds to step A3410. In step A3410, as a result of determining the exposure time operation type, “shortest exposure time” is returned to step A34 in FIG. 11, and the exposure time operation type determination process is ended.
このように、ステップA3407乃至ステップA3410の処理で、画像データ全領域の輝度評価値が大きくなりすぎたとき、露出時間を設定可能な範囲で最短に設定する。露光時間を自動制御にしておいた場合と異なり、光路を開放しても高輝度発光を防ぐことができる。 As described above, when the luminance evaluation value of the entire area of the image data becomes too large in the processing from step A3407 to step A3410, the exposure time is set to the shortest possible range. Unlike the case where the exposure time is automatically controlled, high-luminance emission can be prevented even when the optical path is opened.
光路の開放を撮像装置側で検出し、露出時間を設定可能な範囲で最短に設定した後、フレームメモリ45から読み出した次の画像データについてのステップA3403の露出時間操作種別判定処理では、露出時間操作種別が最短露出時間に設定されている。このとき処理はステップA3413へと進む。ステップA3413では、露出時間操作種別を判定した結果として、「露出時間更新」を図11のステップA34に返し、露出時間操作種別判定処理を終了する。
In the exposure time operation type determination process in step A3403 for the next image data read from the
このように、例えば蛍光観察から明視野観察に検鏡法を切り替えるために、光路がまず遮断され、切り替え後に再び開放される場合には、光路開放の前に一度露出時間を設定可能な範囲で最短に設定する。露出時間を一旦最短に設定した後、更新状態に設定し直して露出時間の自動制御を行うようにする。 Thus, for example, in order to switch the spectroscopic method from fluorescence observation to bright field observation, when the optical path is first blocked and then opened again after switching, the exposure time can be set once before the optical path is opened. Set to the shortest. Once the exposure time is set to the shortest time, it is reset to the updated state and the exposure time is automatically controlled.
蛍光観察では露出時間の自動制御を行うと長露出時間となっているため、明視野観察に切り替えて光路を開放すると、光路解放直後、急激に輝度が増大し、高輝度発光する可能性がある。本実施例に係る顕微鏡用撮像装置によれば、この高輝度発光を防ぐことができる。 In fluorescence observation, if the exposure time is automatically controlled, it becomes a long exposure time. Therefore, if the optical path is opened by switching to bright field observation, the brightness rapidly increases immediately after the optical path is released and there is a possibility of emitting high brightness. . According to the imaging apparatus for a microscope according to the present embodiment, it is possible to prevent this high luminance light emission.
1 顕微鏡本体
3 試料(標本)
6 接眼レンズユニット
6a 接眼レンズ
7 Zレボルバ
27 対物レンズ
28 レボルバ
36 撮像装置
42 撮像素子
43 前置処理部
44 CCD駆動部
45 フレームメモリ
46 メモリコントローラ
47 表示部
48 コントラスト演算部
49 AE演算部
49´ AE演算部
50 制御部
50a メモリ
51 情報入力部
1
6 eyepiece unit 6a eyepiece 7
Claims (12)
顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出する検出手段と、
前記検出手段が顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段が、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する露出時間設定手段と
を備えたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。 In a microscope imaging apparatus having a function of calculating the required exposure time in order for the microscope to obtain an observation image with proper exposure,
A detection means for detecting a change in the state of the microscope from a change in the observed image accompanying the operation of the microscope;
When the detection means detects a change in the state of the microscope, a determination means for determining whether it is necessary to set an exposure time adapted to the change;
An imaging apparatus for a microscope, comprising: an exposure time setting means for setting an exposure time adapted to a change in an observation image when the judgment means judges that an exposure time adapted to the change is necessary. .
前記判断手段は、前記観察像のコントラストの変化を算出し、算出値が閾値を越えた際には、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断する
ことを特徴とする、請求項1記載の顕微鏡用撮像装置。 The detection means detects a change in contrast of an observation image due to a focusing operation of a microscope,
The determination means calculates a change in contrast of the observation image, and determines that it is unnecessary to set an exposure time adapted to the change when the calculated value exceeds a threshold value. The imaging apparatus for a microscope according to 1.
前記判断手段は、観察画像データの輝度に基づいた輝度評価値を算出し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値以下の場合は、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値を越えている場合は、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断する
ことを特徴とする、請求項1記載の顕微鏡用撮像装置。 The detection means detects a change in luminance of the observation image data,
The determination means calculates a luminance evaluation value based on the luminance of the observation image data. If the calculated value is equal to or less than a threshold value indicating a lower limit of the luminance evaluation value, it is determined that it is not necessary to set an exposure time adapted to the change. 2. The microscope imaging apparatus according to claim 1, wherein when the calculated value exceeds a threshold value indicating a lower limit of the luminance evaluation value, it is determined that an exposure time adapted to the change needs to be set. .
前記露出時間設定手段は、変化に適応した露出時間を設定する前に、露出時間を一旦可能な範囲で最短に設定する
ことを特徴とし、さらに、
顕微鏡の観察像を一旦表示しないようにする表示保留手段
を備えたことを特徴とする、請求項3記載の顕微鏡用撮像装置。 The determination means, as a result of comparing the calculated luminance evaluation value and a threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, the calculated value exceeds the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, and the calculated value and the luminance evaluation value A comparison is made with a threshold value indicating the upper limit of the value, and if the calculated value exceeds the threshold value indicating the upper limit, it is determined that it is necessary to set an exposure time adapted to the change,
The exposure time setting means sets the exposure time to the shortest possible range before setting the exposure time adapted to the change, and
4. The microscope imaging apparatus according to claim 3, further comprising display holding means for temporarily not displaying an observation image of the microscope.
顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出し、
顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断し、
変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡用撮像装置の制御方法。 In the control method of the imaging apparatus for a microscope having a function of calculating a required exposure time in order for the microscope to obtain an observation image with proper exposure,
Detects changes in the state of the microscope from changes in the observed image that accompany the operation of the microscope,
When a change in the microscope state is detected, it is determined whether an exposure time setting suitable for the change is necessary,
A control method for an imaging apparatus for a microscope, comprising: setting an exposure time adapted to a change in an observed image when it is determined that an exposure time adapted to the change is necessary.
前記観察像のコントラストの変化を算出し、算出値が閾値を越えた際には、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断する
ことを特徴とする、請求項5記載の顕微鏡用撮像装置の制御方法。 Detect changes in the contrast of the observed image due to the focusing operation of the microscope,
6. The microscope according to claim 5, wherein a change in contrast of the observation image is calculated, and when the calculated value exceeds a threshold value, it is determined that setting of an exposure time adapted to the change is unnecessary. Control method of imaging apparatus.
観察画像データの輝度に基づいた輝度評価値を算出し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値以下の場合は、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値を越えている場合は、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断する
ことを特徴とする、請求項項5記載の顕微鏡用撮像装置の制御方法。 Detect changes in brightness of observation image data,
When a luminance evaluation value based on the luminance of the observation image data is calculated and the calculated value is equal to or lower than a threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, it is determined that setting of an exposure time adapted to the change is unnecessary, and the calculated value is 6. The method for controlling an imaging apparatus for a microscope according to claim 5, wherein when a threshold value indicating a lower limit of the luminance evaluation value is exceeded, it is determined that an exposure time adapted to the change needs to be set.
変化に適応した露出時間の設定をする前に、露出時間を一旦可能な範囲で最短に設定し、
顕微鏡の観察像を一旦表示しないようにする
ことを特徴とする、請求項7記載の顕微鏡用撮像装置の制御方法。 As a result of comparison between the calculated luminance evaluation value and the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, the calculated value exceeds the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, and indicates the upper limit of the calculated value and the luminance evaluation value. Compared with the threshold value, if the calculated value exceeds the threshold value indicating the upper limit, it is determined that it is necessary to set the exposure time adapted to the change,
Before setting the exposure time to adapt to changes, set the exposure time to the shortest possible range,
8. The method for controlling a microscope imaging apparatus according to claim 7, wherein an observation image of the microscope is not displayed once.
顕微鏡の操作に伴う観察像の変化から顕微鏡の状態の変化を検出し、
顕微鏡の状態の変化を検出すると、変化に適応した露出時間の設定が必要か否かを判断し、
変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断すると、観察像の変化に適応した露出時間を設定する
手順を備えたことを特徴とするプログラム。 A program executed by a control unit in a microscope imaging apparatus having a function of calculating a required exposure time in order for the microscope to obtain an observation image with proper exposure,
Detects changes in the state of the microscope from changes in the observed image that accompany the operation of the microscope,
When a change in the microscope state is detected, it is determined whether an exposure time setting suitable for the change is necessary,
A program comprising a procedure for setting an exposure time adapted to a change in an observation image when it is determined that an exposure time adapted to the change is necessary.
前記観察像のコントラストの変化を算出し、算出値が閾値を越えた際には、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断する
手順をさらに備えたことを特徴とする請求項9記載のプログラム。 Detect changes in the contrast of the observed image due to the focusing operation of the microscope,
10. The method according to claim 9, further comprising a step of calculating a change in contrast of the observation image and determining that setting of an exposure time adapted to the change is unnecessary when the calculated value exceeds a threshold value. The program described.
観察画像データの輝度に基づいた輝度評価値を算出し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値以下の場合は、変化に適応した露出時間の設定は不要であると判断し、算出値が輝度評価値の下限を示す閾値を越えている場合は、変化に適応した露出時間の設定が必要であると判断する
手順をさらに備えたことを特徴とする請求項9記載のプログラム。 Detect changes in brightness of observation image data,
When a luminance evaluation value based on the luminance of the observation image data is calculated and the calculated value is equal to or lower than a threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, it is determined that setting of an exposure time adapted to the change is unnecessary, and the calculated value is The program according to claim 9, further comprising a procedure for determining that an exposure time adapted to a change needs to be set when a threshold value indicating a lower limit of the luminance evaluation value is exceeded.
変化に適応した露出時間の設定をする前に、露出時間を一旦可能な範囲で最短に設定し、
顕微鏡の観察像を一旦表示しないようにする
手順をさらに備えたことを特徴とする請求項11記載のプログラム。
As a result of comparison between the calculated luminance evaluation value and the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, the calculated value exceeds the threshold value indicating the lower limit of the luminance evaluation value, and indicates the upper limit of the calculated value and the luminance evaluation value. Compared with the threshold value, if the calculated value exceeds the threshold value indicating the upper limit, it is determined that it is necessary to set the exposure time adapted to the change,
Before setting the exposure time to adapt to changes, set the exposure time to the shortest possible range,
The program according to claim 11, further comprising a procedure of temporarily not displaying an observation image of the microscope.
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