JP2006145793A - Microscopic image pickup system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、顕微鏡に撮像手段を用いて顕微鏡画像を取得する顕微鏡画像撮像システムに関する。 The present invention relates to a microscope image capturing system that acquires a microscope image using an imaging unit in a microscope.
近年、CCDカメラやCMOSカメラなど、画素数が大きく解像度の高い画像を取得することができる撮像手段が多くなってきた。また、撮像手段からの画像データをパソコンなどの機器に転送するインターフェース手段も様々であり、特にデジタル・インターフェースにより高速転送を行う技術が多数実用化されている。このような撮像手段を顕微鏡に用いて、最近では高解像の顕微鏡画像を取得することが多くなっており、500万画素や1000万画素あるいはそれ以上の解像度のものもある。
しかしながら、画素数が著しく大きいデジタルカメラなどを使用する場合は、現状必ずしも充分な転送速度(フレームレート)を有しておらず、例えば500万画素のCCDカメラからの画像データを転送する場合などは毎秒5フレーム程度しか転送できない。また、1000万画素に至っては毎秒3フレーム以下になってしまう。このように画素数が大きく、フレームレートの遅いデジタルカメラを顕微鏡の撮像手段として用いた場合、以下のような問題がある。 However, when using a digital camera or the like having a remarkably large number of pixels, it does not always have a sufficient transfer speed (frame rate). For example, when transferring image data from a CCD camera with 5 million pixels. Only about 5 frames per second can be transferred. Moreover, when it reaches 10 million pixels, it becomes 3 frames or less per second. When a digital camera having a large number of pixels and a low frame rate is used as an imaging means for a microscope, there are the following problems.
まず第一に、撮像画像を表示する場合、フレームレートが遅いために、光学系、或いは試料の移動に対する追従が悪くなる。このことは、顕微鏡のピント合わせや、試料を移動して試料内の観察したい場所を特定することを困難にし、観察者はストレスを感じることとなる。 First of all, when displaying a captured image, the frame rate is slow, so that the follow-up to the movement of the optical system or sample is poor. This makes it difficult to focus the microscope and to move the sample to specify the place to be observed in the sample, and the observer feels stress.
次に、上記のような問題を解決するために、撮像した画像のうち一部分のみを切り出して転送することで、高速に画像データを転送し、フレームレートを速くすることのできるカメラも発明され実用化されているが、そのようなカメラを使用しても、部分的な画像しか得られず、画像全体が見えない。 Next, in order to solve the above problems, a camera capable of transferring image data at high speed and increasing the frame rate by cutting out and transferring only a part of the captured image has been invented and put into practical use. However, even if such a camera is used, only a partial image can be obtained and the entire image cannot be seen.
また、さらに別の手段として、画像全体を高速で見ることのできるように、画像全体を均一に間引いて、画像データを小さくして高速に転送する方法もある。しかし、仮にそのようにして得られた画像で顕微鏡のピンと合わせを行ったとしても、その状態でカメラの画素数フルに撮像した静止画を取得した場合には、ピントが合っていないことがある。よって、画素数が大きく高解像画像が得られるカメラの特性を活かせない。 Further, as another means, there is a method of thinning out the entire image uniformly to reduce the image data and transferring it at high speed so that the entire image can be viewed at high speed. However, even if the image obtained in this way is aligned with the microscope pin, it may not be in focus if a still image captured with the full number of pixels of the camera is acquired in that state. . Therefore, the characteristics of a camera that can obtain a high resolution image with a large number of pixels cannot be utilized.
上記の課題に鑑み、本発明では、観察時の条件に応じて高解像度で撮像するか低解像度で撮像するかを切り替え、それにより撮像手段より出力される画像信号のフレームレートの速度を制御することができる顕微鏡画像撮像システムを提供する。 In view of the above problems, in the present invention, switching between high-resolution imaging and low-resolution imaging is performed according to the observation conditions, thereby controlling the speed of the frame rate of the image signal output from the imaging means. A microscope imaging system is provided.
上記課題は、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明によれば、試料が載置される、移動可能なステージと、前記試料を拡大観察する光学系と、前記光学系による光学像を撮像する撮像手段と、前記光学系に対する相対的な前記ステージの移動に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a movable stage on which a sample is placed, an optical system for magnifying and observing the sample, and an optical image by the optical system. A microscope image imaging system comprising: an imaging unit that captures an image; and a control unit that controls a resolution of an image captured by the imaging unit based on a movement of the stage relative to the optical system. Can be achieved by providing.
上記課題は、特許請求の範囲の請求項2に記載の発明によれば、前記撮像手段は、前記制御手段による制御により、撮像して得られる画像の解像度を変更することができることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the second aspect of the present invention, the image pickup means can change the resolution of an image obtained by image pickup under the control of the control means. This can be achieved by providing a microscope imaging system according to
上記課題は、特許請求の範囲の請求項3に記載の発明によれば、前記顕微鏡画像撮像システムは、さらに、前記試料を合焦位置に移動させる旨の合焦指示情報を取得する合焦指示情報取得手段を備え、前記合焦指示情報取得手段が前記合焦指示情報を取得した場合には、前記制御手段は、前記合焦指示情報を取得していない場合と比較して、前記画像の解像度を相対的に高くするように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the third aspect of the present invention, the microscope image capturing system further acquires a focus instruction information for moving the sample to a focus position. Provided with information acquisition means, and when the focus instruction information acquisition means acquires the focus instruction information, the control means compares the image of the image as compared with the case where the focus instruction information is not acquired. It can achieve by providing the microscope image pickup system according to
上記課題は、特許請求の範囲の請求項4に記載の発明によれば、前記顕微鏡画像撮像システムは、さらに、前記撮像手段により撮像された前記画像に基づいて合焦しているか否かを評価する合焦評価手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the microscope image pickup system further evaluates whether or not the microscope image pickup system is focused based on the image picked up by the image pickup means. It can achieve by providing the microscope image pick-up system of
上記課題は、特許請求の範囲の請求項5に記載の発明によれば、前記撮像手段は、撮像可能な画像の範囲のうち所定の領域について撮像し、前記合焦評価手段は、該撮像された所定領域の画像に基づいて合焦しているか否かを評価する請求項4に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the imaging means captures an image of a predetermined region in the range of images that can be captured, and the focus evaluation means captures the captured image. This can be achieved by providing the microscope image pickup system according to claim 4 that evaluates whether or not the in-focus state is based on an image of a predetermined area.
上記課題は、特許請求の範囲の請求項6に記載の発明によれば、前記顕微鏡画像撮像システムは、さらに、前記試料が前記光学系に対して相対的に移動しているか否かを検知する移動検知手段を備え、前記制御手段は、前記移動検知手段による検知結果に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度を制御することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the sixth aspect of the present invention, the microscope image capturing system further detects whether or not the sample is moving relative to the optical system. The microscope image capturing system according to
上記課題は、特許請求の範囲の請求項7に記載の発明によれば、前記試料が前記光学系に対して相対的に移動していることを前記移動検知手段が検知した場合には、前記制御部は、該移動していない場合と比較して、前記画像の解像度を相対的に低くするように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the seventh aspect of the present invention, when the movement detection unit detects that the sample is moving relative to the optical system, 7. The microscope image pickup system according to
上記課題は、特許請求の範囲の請求項8に記載の発明によれば、前記ステージを前記光学系の光軸方向に対して垂直方向に相対的に移動させる場合、前記制御部は、該移動させない場合と比較して、前記画像の解像度を相対的に低くするように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the eighth aspect of the present invention, when the stage is moved relatively in a direction perpendicular to the optical axis direction of the optical system, the control unit moves the stage. The microscopic image imaging system according to
上記課題は、特許請求の範囲の請求項9に記載の発明によれば、前記ステージを前記光学系の光軸方向に相対的に移動させる場合、前記制御手段は、該移動させない場合と比較して、前記画像の解像度を相対的に低くするように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システムを提供することによって達成できる。
According to the ninth aspect of the present invention, when the stage is moved relatively in the optical axis direction of the optical system, the control means is compared with a case where the stage is not moved. Then, the image pickup means is controlled so that the resolution of the image is relatively low. This can be achieved by providing the microscope image pickup system according to
本発明の顕微鏡用撮像システムによれば、顕微鏡に高画素カメラを用いた場合に、観察時の条件に応じて高解像か高フレームレートかを切り替えて使用することで、観察やピント合わせ、試料の位置決めをより好条件で行うことができ、観察者にストレスを与えることなく快適かつ最適な顕微鏡観察が可能となる。 According to the imaging system for a microscope of the present invention, when a high pixel camera is used for a microscope, by switching between high resolution or high frame rate according to the observation conditions, observation and focusing, The sample can be positioned under better conditions, and comfortable and optimal microscope observation can be performed without giving stress to the observer.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態における顕微鏡光学系に撮像装置を組み合わせた顕微鏡画像撮像システムである。照明光源1より照射された照明光は、落射光学系2、ハーフミラー3、対物レンズ4を介して試料5表面に照射され、試料5からの反射光は再び対物レンズ4、ハーフミラー3、結像光学系6を介して、カメラ8に到達する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a microscope image capturing system in which an imaging apparatus is combined with a microscope optical system according to this embodiment. Illumination light emitted from the
試料5はX−Y各方向に移動可能なステージ7上に置かれ、所望の観察位置まで試料を移動できる。また、対物レンズ4は駆動部12により光軸方向に電動で移動させることが可能で、これによりピント合わせを行う。ピント合わせの方法は、他にステージを上下動するようにするもの、対物レンズのみでなく光学系全体を上下動するものなどが考えられる。
The sample 5 is placed on a
カメラ8は顕微鏡画像を撮像し、画像信号を出力する。画像信号はカメラ制御部9によって取り込まれ、図示しない画像メモリなどに蓄積されたり、表示部10に表示したりすることで、観察や解析或いは画像の保存などに利用される。
The camera 8 captures a microscope image and outputs an image signal. The image signal is captured by the camera control unit 9 and stored in an image memory (not shown) or displayed on the
また、画像信号はカメラ制御部9と同時に合焦評価部11にも送られ、合焦評価部11では得られた画像を基にコントラストオートフォーカス(以下、オートフォーカスをAFと略する)(例えば、山登りAF方式)を用いて合焦評価を行い、駆動部12に対して、どの方向にどの程度の合焦ずれがあるのかの合焦評価値を出力する。この合焦評価値は、画像が更新される度に更新されていく。
The image signal is sent to the
駆動部12は、合焦評価値を基に合焦動作を繰り返し、合焦位置に到達するまで、或いは常に合焦位置に追従するように対物レンズ4を駆動させる。合焦動作の開始や停止は、合焦指示部13によって行われるが、合焦指示信号は合焦評価部11に対して出力され、合焦動作を開始したり停止したりすると同時に、カメラ制御部9にも出力されている。
The
合焦指示信号を受けたカメラ制御部9は、カメラ8に対して、出力する画像信号の解像度を指示し、カメラ8は指示された画像信号の解像度で画像を出力するようになる。このように構成した本実施形態では、カメラ8から出力される画像は、通常観察する際と合焦動作を行う際で解像度を変更する。 Upon receipt of the focus instruction signal, the camera control unit 9 instructs the camera 8 on the resolution of the image signal to be output, and the camera 8 outputs an image at the resolution of the instructed image signal. In the present embodiment configured as described above, the resolution of the image output from the camera 8 is changed between the normal observation and the focusing operation.
顕微鏡画像を観察する際、試料の観察位置を決めるまでにX−Yステージ7を用いて試料を動かすが、その場合はフレームレートが速いことが望ましい。使用場面にもよるが、一般的には毎秒20〜30フレーム程度必要とされている。ここで、解像度とフレームレートの関係について、図2を用いて説明する。
When observing a microscope image, the sample is moved using the
図2は、本実施形態における高解像で撮像した画像(a)とこの画像から画素データを間引いた画像(b)とを示す。同図において、例えば500万画素で毎秒5フレームのカメラにより撮像していた画像(図2(a))を、水平方向と垂直方向をそれぞれ1/2に間引く(各方向につき2画素に1画素のデータを出力する)(図2(b))ことで、データ量は1/4になり、フレームレートは約4倍となるので、毎秒20フレームが実現できる。 FIG. 2 shows an image (a) captured at high resolution and an image (b) obtained by thinning out pixel data from this image. In the figure, for example, an image (FIG. 2A) captured by a camera of 5 million pixels and 5 frames per second (FIG. 2 (a)) is thinned out in half in each of the horizontal direction and the vertical direction (1 pixel in 2 pixels in each direction (FIG. 2 (b)), the amount of data becomes ¼ and the frame rate becomes about four times, so that 20 frames per second can be realized.
仮に、上記のように、間引くことなく全て出力するモードと、1/4に間引くモードとを切り替えられるカメラであった場合、通常観察する際は、1/4に間引くモードにて高フレームレートで撮像され、表示部10に画像が表示されている。しかし、その状態でX−Y方向に位置決めし、保存する静止画を間引くことなく全て出力するモードで撮像したとしても、ピントが合っていないことに気付かないため、高画素カメラの特性を活かしきれないことがある。
As described above, if the camera can switch between a mode that outputs everything without thinning out and a mode that thins out to 1/4, when performing normal observation, a mode with a high frame rate is used in the thinning mode to 1/4. The captured image is displayed on the
そこで本実施形態では、観察者が合焦指示部13を用いて合焦動作を指示すると、合焦指示部13から合焦評価部11とカメラ制御部9に対して合焦指示信号が出力される。カメラ制御部9は、それまで観察用として1/4に間引くモードであったものが、合焦指示信号を受けて間引くことなく全て出力するモードに切り替えるために、カメラ制御信号がカメラ8に送信される。
Therefore, in this embodiment, when an observer instructs a focusing operation using the focusing
カメラ8はカメラ制御信号を受けて出力モードを切り替え、それまで観察用に1/4に間引くモードであったものが、間引くことなく全て出力するモードになる。合焦評価部11は、全ての画素が出力される画像データを基にコントラストAF(山登りAF)を行うため、観察時より高精度に合焦評価、合焦動作を行うことができる。
The camera 8 receives the camera control signal and switches the output mode. The mode that has been thinned to 1/4 for observation until then becomes a mode that outputs all without thinning. Since the
図3から図5は、本実施形態における一連の処理を示す。図3は、操作者のオペレーションを示す。図4及び図5は、図3の各オペレーションに対する顕微鏡画像撮像システムの処理を示す。図3において、まず、観察者は、試料5が載置されたステージ7を、不図示の入力部の操作部を用いて移動させる(ステップ1、以下ステップを「S」と称する)。このとき、操作者は、観察試料5の所望の観察位置が光軸と交差(例えば、表示部10の表示画面の中心に観察位置が位置するようにする)するように表示部10で確認しながら、ステージ7を移動させる。
3 to 5 show a series of processing in the present embodiment. FIG. 3 shows the operation of the operator. 4 and 5 show processing of the microscope image capturing system for each operation of FIG. In FIG. 3, first, the observer moves the
観察試料5の所望の観察位置が光軸と交差したら、操作者はピントを合わせるために、合焦指示部13を用いて合焦指示情報を入力する(S2)。
図4は、図3のS1における顕微鏡画像撮像システム側の処理の詳細を示す。まず、カメラ制御部9は、カメラ8に対して、出力する画像信号を1/n(nは任意の正数)に間引くように設定する(以下、低解像度モードという)(S11)。そして、カメラ8では、この低解像度モードで画像を撮像し、画像信号はカメラ制御部9によって取り込まれ、表示部10に表示される(S12)。このとき、画像信号は、間引いているので、高フレームレートでカメラ8より出力することができるので、ステージの移動に対して表示される画像を追従させることができる。合焦指示情報が入力されるまで、低解像度モードで撮像される。
When the desired observation position of the observation sample 5 intersects the optical axis, the operator inputs focusing instruction information using the focusing
FIG. 4 shows details of processing on the microscopic image capturing system side in S1 of FIG. First, the camera control unit 9 sets the image signal to be output to the camera 8 so as to be thinned to 1 / n (n is an arbitrary positive number) (hereinafter referred to as a low resolution mode) (S11). The camera 8 captures an image in the low resolution mode, and the image signal is captured by the camera control unit 9 and displayed on the display unit 10 (S12). At this time, since the image signal is thinned out, it can be output from the camera 8 at a high frame rate, so that the displayed image can follow the movement of the stage. Imaging is performed in the low-resolution mode until focusing instruction information is input.
図5Aは、図3のS2における顕微鏡画像撮像システム側の処理の詳細を示す。まず、操作者が合焦指示部13により合焦指示情報を入力すると、合焦指示部13から合焦評価部11とカメラ制御部9に対して合焦指示信号が出力される(S21)。そうすると、カメラ制御部9は、カメラ制御信号をカメラ8に送信する。
FIG. 5A shows details of the processing on the microscope image capturing system side in S2 of FIG. First, when the operator inputs focus instruction information through the
カメラ8は、このカメラ制御信号を受信すると、それまで観察用に1/nに間引くモード(低解像度モード)から間引くことなく全て出力するモード(以下、高解像度モードという)へ切り替わる(S22)。 Upon receiving this camera control signal, the camera 8 switches from the mode of thinning to 1 / n for observation (low resolution mode) to the mode of outputting all without thinning (hereinafter referred to as high resolution mode) (S22).
そして、高解像度モードで画像が撮像される(S23)。カメラ8により出力された画像信号は、合焦評価部11に送信される。そして、ステージ7を光軸方向へZ1移動させる(S24)。ステージ7の移動後、再度高解像度モードで画像が撮像され(S25)、カメラ8により出力された画像信号は、合焦評価部11に送信される。
Then, an image is captured in the high resolution mode (S23). The image signal output by the camera 8 is transmitted to the
合焦評価部11では、S25で受信した画像(S25のフレーム画像)のコントラスト値とS23で撮像した画像(S23のフレーム画像)のコントラスト値を比較する(S26)。S25のフレーム画像のコントラスト値≧S23のフレーム画像のコントラスト値の場合(S26で「Yes」へ進む)には、光軸方向への移動量ΔZを「Z1」に設定する(S27)。また、S25のフレーム画像のコントラスト値<S23のフレーム画像のコントラスト値の場合(S26で「No」へ進む)には、光軸方向への移動量ΔZを「−Z1」に設定する(S28)。そして、駆動部12を制御することでステージ7を光軸方向に移動量ΔZだけ移動させる(S29)。
The
次に、高解像度モードで画像が撮像される(S291)。カメラ8により出力された画像信号は、合焦評価部11に送信される。
合焦評価部11では、今回受信した画像(今回のフレーム画像)のコントラスト値と前回撮像した画像(1つ前のフレーム画像)のコントラスト値を比較する(S292)。今回のフレーム画像のコントラスト値≧1つ前のフレーム画像のコントラスト値の場合(S292で「Yes」へ進む)には、駆動部12を制御することでステージ7を光軸方向に微小(ΔZ)移動させ(S293)、今回のフレーム画像のコントラスト値≧1つ前のフレーム画像のコントラスト値の間、S291〜S293の処理を繰り返す。
Next, an image is captured in the high resolution mode (S291). The image signal output by the camera 8 is transmitted to the
The
そうして、今回のフレーム画像のコントラスト値<1つ前のフレーム画像のコントラスト値となったら(S292で「No」へ進む)、ステージ7を1つ前のフレーム画像の撮像位置に戻す(S294)。
If the contrast value of the current frame image is smaller than the contrast value of the previous frame image (goes to “No” in S292), the
そして、このようにして高解像度モードで撮像した画像が、図示しない画像メモリなどに蓄積されたり、表示部10に表示したりすることで、観察や解析或いは画像の保存などに利用される。
The image captured in the high resolution mode in this way is accumulated in an image memory (not shown) or displayed on the
図5Bは、図5Aでのステージ7の移動に伴うコントラスト値の変化を示す。縦軸は、撮像画像のコントラスト値を示す。縦軸を上方向へ行くほど、コントラスト値は高いことを示している。また、横軸は、光軸方向のステージ7の移動量を示す。横軸を右方向へ行くほど、ステージ7は上方向に移動することを示している。p1〜p6は、それぞれステージ7を移動させて撮像した位置を示す。
FIG. 5B shows a change in contrast value as the
図5AのS27を経由する場合とは、例えば、最初のステージ位置がp2のときに、p3,p4というように頂点p5(合焦点)に向かって一方向にステージは移動する場合である。 The case of passing through S27 in FIG. 5A is, for example, a case where the stage moves in one direction toward the apex p5 (focus point), such as p3 and p4, when the initial stage position is p2.
また、図5AのS28を経由する場合とは、例えば、最初のステージ位置がp2のときに、その後のステージ7が合焦位置とは逆方向のp1へ移動した場合である。この場合には、ステージ7の移動方向を変えるために移動量ΔZに負の値を代入する。これにより、p2→p1→p2→p3→・・・とステージ7は合焦位置に向かって移動することができる(図5Bの矢印に沿って移動する)。
The case of passing through S28 in FIG. 5A is a case where, for example, when the first stage position is p2, the
以上のように、本実施の形態によれば、通常観察時は観察者にストレスを与えることなく快適なフレームレートで観察でき、カメラ画像を用いたオートフォーカス(コントラストAF)を実行する際は、カメラの持つ最大の解像度で行うため、フォーカシングを高精度に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to observe at a comfortable frame rate without giving stress to the observer during normal observation, and when performing autofocus (contrast AF) using a camera image, Since the maximum resolution of the camera is used, focusing can be performed with high accuracy.
図6は、本実施形態の変形例を説明するための図である。合焦評価を高速に行うために、合焦評価時は全エリアの画像(図6(a)参照)を出力せず、例えば図6(b)のように、エリアの中心部分などある一部分の領域のみの画像を出力して、この領域について上記の合焦評価を行う。そして、合焦位置に到達したら、その位置での全エリアの画像を高解像度で得るようにする。このようにすることで、合焦時に高解像度画像の一部分しか用いないので、高解像画像でありながら高速に画像転送を行うことができる。この変形例は、観察画像のうち所定の領域のみのピントがあっていればよい場合(注目される領域が限定されている場合)に有効なものである。 FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the present embodiment. In order to perform in-focus evaluation at high speed, an image of the entire area (see FIG. 6A) is not output at the time of in-focus evaluation. For example, as shown in FIG. An image of only the region is output, and the above-described focus evaluation is performed on this region. When the in-focus position is reached, an image of the entire area at that position is obtained with high resolution. In this way, since only a part of the high resolution image is used at the time of focusing, it is possible to perform image transfer at high speed while being a high resolution image. This modification is effective when it is only necessary to focus on a predetermined area in the observed image (when the area to be noticed is limited).
なお、カメラとカメラ制御部との間のインターフェースについては、画像信号と制御信号が別々の形態もあれば同じインターフェースで兼ねているものもある。別々のものの代表例としては、アナログ・インターフェース、LVDSなどのデジタル・インターフェース、カメラリンクなどがあり、同じインターフェースで兼ねているものの代表例としては、IEEE1394、USBなどがある。本実施形態はこれらのインターフェースを限定するものではなく、どれを使っても同様の効果が得られるものであれば良い。 As for the interface between the camera and the camera control unit, the image signal and the control signal may have different forms or may be combined with the same interface. Typical examples of the different ones include an analog interface, a digital interface such as LVDS, a camera link, and the like. Typical examples of those that also serve as the same interface include IEEE 1394 and USB. This embodiment does not limit these interfaces, and any interface can be used as long as the same effect can be obtained.
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図7は、本実施形態における顕微鏡画像撮像システムである。第1の実施形態と同じ構成には同一の番号を付し、その説明を省略する。カメラ8の画像信号はカメラ制御部9によって取り込まれ、図示しない画像メモリなどに蓄積されたり、表示部10に画像として表示させたりすることで、観察や解析或いは画像の保存などに利用される。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a microscope image capturing system in the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. An image signal of the camera 8 is captured by the camera control unit 9 and stored in an image memory (not shown) or displayed as an image on the
また、この画像信号は移動検知部21にも取り込まれ、試料5を載置したステージ7と対物レンズ4(或いは光学系全体)との相対的な移動を検出する。移動検知部21によるこの移動の検出は、画像処理によって行われる。この画像処理による移動検出には、単純に輝度値の変化を検出する方法や、パターン認識による方法などが考えられる。輝度値の変化を検出する方法としては、例えば、フレーム画像間の輝度値の差を取得し、その差分が閾値を越えると、ステージが移動していると判定するものが考えられる。また、パターン認識による方法としては、例えば、あるフレーム画像においてその画像内に存在する各物体の輪郭を認識した後、フレーム画像間でその物体の輪郭の座標が変化したか否かでステージが移動していると判定するものが考えられる。
The image signal is also taken into the
移動検知部21は、試料5と対物レンズ4(或いは光学系全体)との相対的な移動を検出すると、カメラ制御部9へ制御信号を出力し、その結果でカメラ制御部9はカメラ8の解像度を制御する。
When the
このように構成した本実施形態では、試料が光学系に対して停止している場合と移動している場合でカメラ8から出力される画像の解像度を変更する。試料5が光学系に対して移動している場合とは、例えばピント合わせを行う場合で、その場合はZ方向に移動する。また別の場合は、試料の観察位置を探す場合で、その場合はX−Y方向に移動する。いずれも、移動している最中は画像がより速く追従して欲しいために、カメラ8のフレームレートが速いことが望まれる。 In the present embodiment configured as described above, the resolution of the image output from the camera 8 is changed depending on whether the sample is stopped or moved with respect to the optical system. The case where the sample 5 is moved with respect to the optical system is, for example, a case where focusing is performed, in which case the sample 5 moves in the Z direction. In another case, the observation position of the sample is searched. In this case, the sample moves in the XY direction. In any case, it is desired that the frame rate of the camera 8 be fast because the image is desired to follow faster while moving.
試料5が光学系に対して停止している場合は、上記のようなピント合わせが終了し、観察位置も決まって、顕微鏡画像を観察する、或いは静止画を取り込んで保存するといった使い方をするので、フレームレートはそれほど必要ないが、所望の解像度(多くの場合、できるだけ高解像)になることが望まれる。 When the sample 5 is stopped with respect to the optical system, the above focusing is completed, the observation position is determined, and the microscope image is observed or the still image is captured and stored. Although the frame rate is not so necessary, it is desired that the desired resolution (in many cases, as high a resolution as possible) is obtained.
従って、移動検知部21はステージ5が移動していると判断すると、カメラ制御部9に対して制御信号を出力し、カメラのフレームレートを高めた画像を取り込む(その場合には解像度は低くなる)。逆に移動検知部21が試料5は停止していると判断すると、カメラ制御部9に対して制御信号を出力し、カメラ8の解像度を高くする(その場合にはフレームレートは遅くなる)。
Accordingly, when the
図8は、本実施形態におけるステージが移動しているか否かに基づいて解像度を切り替える処理を示す。まず、移動検知部21によりステージ5の移動を検出する(S31)。この検出は、上記の通り、カメラ8により撮像された画像を画像処理(例えば、単純に輝度値の変化を検出する方法や、パターン認識による方法など)することで行う。
FIG. 8 shows processing for switching the resolution based on whether or not the stage is moving in the present embodiment. First, the
ステージ5が移動していると判断された場合(S32で「Yes」へ進む)、カメラ制御部9に対して制御信号を出力し、カメラ8は低解像度モードに設定され(S33)、フレームレートを高めて画像を撮像する(S34)。 If it is determined that the stage 5 is moving (proceed to “Yes” in S32), a control signal is output to the camera control unit 9, the camera 8 is set to the low resolution mode (S33), and the frame rate is set. Is picked up (S34).
また、ステージ5が停止していると判断された場合(S32で「No」に進む)、カメラ制御部9に対して制御信号を出力し、カメラ8は高解像度モードに設定され(S35)、画像を撮像する(低フレームレートで画像信号が出力される。)(S36)。 If it is determined that the stage 5 is stopped (going to “No” in S32), a control signal is output to the camera control unit 9, and the camera 8 is set to the high resolution mode (S35). An image is picked up (an image signal is output at a low frame rate) (S36).
以上のように、本発明の実施の形態によれば、高フレームレートが望まれる試料の移動の際には高フレームレートになり、高解像が望まれる試料の停止時には高解像画像が得られる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, a high frame rate is obtained when moving a sample for which a high frame rate is desired, and a high resolution image is obtained when the sample for which high resolution is desired is stopped. It is done.
上記実施の形態の変形例としては、例えば、試料の移動は画像処理によって行うのではなく、X、Y、Z各移動軸にリニアスケールを配置し、各軸の実際の移動量を検出することで行うという方法もある。この場合は、例えば鏡面のように、コントラストが無く画像処理では移動が検出できない場合にも確実に移動を検出することができるという利点がある。また、ステージの移動を監視するためのセンサを設け、そのセンサの検知結果に基づいて、試料が移動したか否かを判断しても良い。 As a modified example of the above embodiment, for example, the movement of the sample is not performed by image processing, but a linear scale is arranged on each of the X, Y, and Z movement axes, and the actual movement amount of each axis is detected. There is also a method of doing in. In this case, there is an advantage that the movement can be reliably detected even when there is no contrast and the movement cannot be detected by image processing, such as a mirror surface. Further, a sensor for monitoring the movement of the stage may be provided, and it may be determined whether or not the sample has moved based on the detection result of the sensor.
また別の変形例としては、例えば移動検知部の代わりにオートフォーカス装置(例えばレーザー光を用いたアクティブAF装置)を組み合わせたものなどがある。オートフォーカス装置からのオートフォーカス指示信号を基にカメラの解像度を切り替えることで、観察時は高解像度で観察でき、Z軸方向への移動時は高フレームレートで画像が得られるようになる。この場合は、画像処理やリニアスケールなどの機能が必要なくなり、簡単な構成で実現できるメリットがある。 As another modification, for example, there is a combination of an autofocus device (for example, an active AF device using laser light) instead of the movement detection unit. By switching the resolution of the camera based on the autofocus instruction signal from the autofocus device, it is possible to observe at a high resolution during observation, and an image can be obtained at a high frame rate when moving in the Z-axis direction. In this case, functions such as image processing and a linear scale are not necessary, and there is a merit that can be realized with a simple configuration.
1 照明光源
2 落射光学系
3 ハーフミラー
4 対物レンズ
5 試料
6 結像光学系
7 ステージ
8 カメラ
9 カメラ制御部
10 表示部
11 合焦評価部
12 駆動部
13 合焦指示部
21 移動検知部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記試料を拡大観察する光学系と、
前記光学系による光学像を撮像する撮像手段と、
前記光学系に対する相対的な前記ステージの移動に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡画像撮像システム。 A movable stage on which the sample is placed;
An optical system for magnifying and observing the sample;
Imaging means for capturing an optical image by the optical system;
Control means for controlling the resolution of an image captured by the imaging means based on the movement of the stage relative to the optical system;
A microscope image capturing system comprising:
前記合焦指示情報取得手段が前記合焦指示情報を取得した場合には、前記制御手段は、前記合焦指示情報を取得していない場合と比較して、前記画像の解像度を相対的に高くするように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡画像撮像システム。 The microscope image capturing system further includes focusing instruction information acquisition means for acquiring focusing instruction information for moving the sample to a focusing position,
When the focusing instruction information acquisition unit acquires the focusing instruction information, the control unit relatively increases the resolution of the image compared to the case where the focusing instruction information is not acquired. The microscope image pickup system according to claim 2, wherein the image pickup unit is controlled to do so.
を備えることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システム。 The microscope image capturing system according to claim 1, further comprising: a focus evaluation unit that evaluates whether or not the image is focused based on the image captured by the image capturing unit. Imaging system.
前記合焦評価手段は、該撮像された所定領域の画像に基づいて合焦しているか否かを評価する請求項4に記載の顕微鏡画像撮像システム。 The imaging means captures a predetermined area in a range of images that can be captured,
The microscope image capturing system according to claim 4, wherein the focusing evaluation unit evaluates whether or not focusing is performed based on the captured image of the predetermined region.
前記制御手段は、前記移動検知手段による検知結果に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度を制御することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡画像撮像システム。 The microscope image capturing system further includes movement detection means for detecting whether or not the sample is moved relative to the optical system,
The microscope image capturing system according to claim 1, wherein the control unit controls a resolution of an image captured by the imaging unit based on a detection result by the movement detecting unit.
When the stage is moved relatively in the optical axis direction of the optical system, the control means controls the imaging means so as to make the resolution of the image relatively lower than when the stage is not moved. The microscope image pickup system according to claim 1.
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