JP2008139796A - Fluorescence microscope, method of operating fluorescence microscope, fluorescence microscope operation program, computer-readable recording medium, and recorded equipment - Google Patents

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雅之 三木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce damages to a specimen, by making the necessary minimum fluorescence excited amount corresponding to camera setting. <P>SOLUTION: A fluorescence microscope includes an observation condition setting means 23 for designating an observation condition; an excitation light source for generating excitation light that is irradiated on the specimen; an excitation light amount adjustment part for adjusting a light amount of the excitation light source; a fluorescence imaging part for imaging a fluorescence image at arbitrary setting exposure time by a prescribed flame rate decided, in response to the observation condition designated by the observation condition setting means 23 by receiving fluorescence of a fluorescence pigment excited by the excitation light obtained by the excitation light source; and an exposure time/excitation light amount control means 27 for controlling the exposure time of the excitation light amount adjustment part and the fluorescence imaging part so as to become close to this value obtained by calculating a necessary excitation light amount and the exposure time of the fluorescence imaging part, on the basis of a reference excitation light amount and a flame rate in imaging in the fluorescence imaging part, in order to obtain a fluorescence amount equivalent to a fluorescence amount obtained in the excitation light amount that serves as a reference. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料の蛍光像を撮像して表示する機能を備えた蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器に関する。   The present invention relates to a fluorescence microscope having a function of capturing and displaying a fluorescence image of a sample, a fluorescence microscope operation method, a fluorescence microscope operation program, a computer-readable recording medium, and a recorded device.

顕微鏡を用いた観察は、観察対象の標本や研究目的に応じて、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、偏光観察等が利用される。明視野観察は、標本を透過又は反射した光を観察する。一方、蛍光観察は予め標本や対象物等の試料に蛍光色素を導入し、試料に特定波長の励起光を照射し、試料から発される蛍光を観察する。一般に、細胞の微細構造や分子の局在等を観察するには蛍光観察が行われており、蛍光顕微鏡が用いられる。蛍光顕微鏡では、試料内の注目する特定の分子に特異的に結合する蛍光分子(蛍光プローブ等と呼ばれ、例えば注目するタンパク質の抗体に蛍光分子を共有結合させたもの等が使用される)を付けて、この分子の分布や動きを観察する。   For observation using a microscope, bright field observation, dark field observation, phase difference observation, differential interference observation, fluorescence observation, polarization observation, and the like are used according to the specimen to be observed and the research purpose. In bright field observation, light transmitted or reflected through a specimen is observed. On the other hand, in fluorescence observation, a fluorescent dye is introduced into a sample such as a specimen or an object in advance, and the sample is irradiated with excitation light of a specific wavelength, and fluorescence emitted from the sample is observed. In general, fluorescence observation is performed to observe the fine structure of cells, the localization of molecules, and the like, and a fluorescence microscope is used. In a fluorescence microscope, a fluorescent molecule that specifically binds to a specific molecule of interest in a sample (called a fluorescent probe or the like, for example, a fluorescent protein covalently bound to an antibody of the protein of interest is used) In addition, we observe the distribution and movement of this molecule.

蛍光観察用のカメラとしては、一般にモノクロCCD等のモノクロカメラが多用される。その理由は、(1)近赤外光も含めてカラーカメラよりも高感度で撮像できる、(2)色補間する必要がないので、同画素数の単板カラーカメラよりも高解像度とできる、(3)色補間・合成する必要がないので、高速撮影(高フレームレート)が出しやすい、(4)RGBの3CHではなく、モノクロ1CHで済むため、高階調データを扱いやすい、等による。一般的な蛍光顕微鏡システムとしては、図1に示すように蛍光顕微鏡200において、カメラを接続するためのカメラポートにモノクロCCDカメラ22Aを装着し、接眼レンズ29で観察した後に、カメラポートに光路を切り替えて撮影している。
特開2005−221704号公報
In general, a monochrome camera such as a monochrome CCD is frequently used as a camera for fluorescence observation. The reason is as follows: (1) It can capture images with higher sensitivity than color cameras including near infrared light, and (2) Since it is not necessary to perform color interpolation, it can have higher resolution than a single-panel color camera with the same number of pixels. (3) Since there is no need to perform color interpolation / combination, high-speed shooting (high frame rate) is easy to obtain. (4) Monochrome 1CH is sufficient instead of RGB 3CH, and high gradation data is easy to handle. As a general fluorescence microscope system, as shown in FIG. 1, in a fluorescence microscope 200, a monochrome CCD camera 22A is attached to a camera port for connecting a camera, and after observing with an eyepiece lens 29, an optical path is provided to the camera port. Switching and shooting.
JP 2005-221704 A

このような蛍光観察においては、励起光を試料の蛍光分子に照射して、これを励起しエネルギーの低い、より長波長の蛍光が得られる。得られる蛍光は励起光に比して極めて微弱であり、逆にいえばある程度のエネルギーを持った励起光を試料に照射しないと、検出可能な蛍光光量すなわち蛍光像の明るさが得られない。一般には励起光は蛍光の数千倍から数万倍の光量が必要となる。   In such fluorescence observation, excitation light is irradiated to a fluorescent molecule of a sample, and this is excited to obtain longer wavelength fluorescence with low energy. The fluorescence obtained is extremely weak compared to the excitation light. Conversely, unless the sample is irradiated with excitation light having a certain amount of energy, the detectable amount of fluorescence, that is, the brightness of the fluorescence image cannot be obtained. In general, the amount of light required for the excitation light is several thousand to several tens of thousands times that of fluorescence.

一方で、このような強い光を試料に照射すると、特に生体細胞等の標本に対しては悪影響を生じる虞がある。すなわち、光毒性により生体標本の褪色や細胞死等を引き起こしてしまう虞がある。このため、必要最低限の励起光に止めるように調整する必要がある。従来、このような励起光の光量調整はユーザが手動で行っていた。しかしながら、最適な励起光量の設定は極めて困難であり、現実には最適な調整が行われているとは言い難い状況であった。   On the other hand, when such a strong light is irradiated onto a sample, there is a risk that it will adversely affect a specimen such as a living cell. That is, the phototoxicity may cause discoloration of biological specimens, cell death, and the like. For this reason, it is necessary to adjust so as to stop at the minimum necessary excitation light. Conventionally, the user has manually adjusted the light amount of the excitation light. However, it is extremely difficult to set the optimal excitation light amount, and it is difficult to say that the optimum adjustment is actually performed.

一方で励起光を抑えるには、励起光源の光量を直接調整することに加えて、蛍光像の撮像条件として、CCDカメラのシャッタースピードを調整することも考えられる。シャッタースピードを遅くすると、CCDカメラの露光時間を長くできるので、受光光量を少なくしても蛍光像を得ることができる。しかしながら、シャッタースピードを遅くすると、蛍光像を得るのに要する時間が長くなる問題がある。特に、蛍光観察においては表示部上で表示される蛍光像に対して視野合わせやピント合わせ等の作業を行うため、リアルタイムでの表示が要求される。このようなリアルタイムで表示を更新可能な速度は、単位時間当たりの更新回数を示すフレームレートで表現できる。いいかえると、要求されるフレームレートに対応可能なシャッタースピードに設定して、蛍光像を撮像する必要がある。   On the other hand, in order to suppress the excitation light, in addition to directly adjusting the light amount of the excitation light source, it is conceivable to adjust the shutter speed of the CCD camera as the imaging condition of the fluorescent image. If the shutter speed is slowed down, the exposure time of the CCD camera can be lengthened, so that a fluorescent image can be obtained even if the amount of received light is reduced. However, when the shutter speed is slow, there is a problem that the time required to obtain a fluorescent image becomes long. In particular, in fluorescence observation, real-time display is required because operations such as visual field alignment and focusing are performed on the fluorescent image displayed on the display unit. Such a speed at which the display can be updated in real time can be expressed by a frame rate indicating the number of updates per unit time. In other words, it is necessary to capture a fluorescent image by setting the shutter speed to be compatible with the required frame rate.

しかしながら、フレームレートは観察条件によって異なるため、ユーザが観察条件に応じた最適なシャッタースピードを一々計算して、この値に手動で設定することは困難を極める。すなわち、フレームレートに影響する要因としては、一部の領域のみを撮像する部分読み出し(パーシャルスキャン、サブアレイ読み出し、ROI等とも呼ばれる)や、隣接する複数の画素で光量を加算して一画素として扱うビニング(画素数が少なくなるが、明るくできる)、複数枚の画像を重ねて光量を稼ぐ画像積算、RGB各色に対応する蛍光像を取得しこれらを合成したカラー画像とする蛍光合成観察等が挙げられる。   However, since the frame rate varies depending on the viewing conditions, it is extremely difficult for the user to calculate the optimum shutter speed according to the viewing conditions one by one and set this value manually. In other words, factors that affect the frame rate include partial readout (also called partial scan, subarray readout, ROI, etc.) that captures only a part of the region, and the amount of light is added to a plurality of adjacent pixels and treated as one pixel. Binning (the number of pixels decreases, but it can be brightened), image integration that accumulates multiple images to increase the amount of light, fluorescence synthesis observation that obtains fluorescence images corresponding to each color of RGB and combines them into a color image, etc. It is done.

例えば、フレームレートの標準を画素数1360ピクセルx1024ピクセルで15フレーム/秒とする場合、蛍光合成観察を選択すると、合成用のR、G、B各色毎の蛍光像を撮像する必要があるため、フレームレートは1/3の5フレーム/秒となる。また、このとき励起光量を80%透過、露光時間を10msとして試料の蛍光光量が十分得られているとすれば、5フレーム/秒にすることで露光時間を1/5=200msとすることができるので、その分、励起光量を80%/(200ms/10ms)=4%まで落とすことが可能となる。逆に部分読み出しでは、蛍光像の画素数が少なくなる分、極めて高速な読み出しが求められ、例えば画素数600ピクセルx400ピクセルに設定すると、(1360×1024)÷(600×400)倍=約5.80倍となり、87フレーム/秒となる。この場合、露光時間は1/87=11.5msとなるので励起光量は、80%/(11.5ms/10ms)=70%まで落とすことが可能となる。このように、フレームレートを一々計算して、さらに計算されたフレームレートに基づく励起光量を計算し、この値に励起光源を設定し直すことは極めて面倒である。しかも、これらの観察手法を単独のみならず、複数を組み合わせて用いることもあるため、このような複雑な観察条件の組み合わせに対し、ユーザが最適なフレームレート及び励起光量を一々計算することは、現実的には不可能であった。   For example, when the standard frame rate is 15 360 pixels per second with 1360 pixels × 1024 pixels, if fluorescence synthesis observation is selected, it is necessary to capture fluorescence images for each R, G, B color for synthesis. The frame rate is 1/3 of 5 frames / second. Further, at this time, if the excitation light amount is 80% transmitted and the exposure time is 10 ms, and the sample has sufficient fluorescence light amount, the exposure time can be set to 1/5 = 200 ms by setting it to 5 frames / second. Therefore, the amount of excitation light can be reduced to 80% / (200 ms / 10 ms) = 4% accordingly. On the other hand, in partial reading, since the number of pixels of the fluorescent image is reduced, extremely high speed reading is required. For example, when the number of pixels is set to 600 pixels × 400 pixels, (1360 × 1024) ÷ (600 × 400) times = about 5 80 times, 87 frames / second. In this case, since the exposure time is 1/87 = 11.5 ms, the excitation light amount can be reduced to 80% / (11.5 ms / 10 ms) = 70%. Thus, it is extremely troublesome to calculate the frame rate one by one, calculate the excitation light quantity based on the calculated frame rate, and reset the excitation light source to this value. Moreover, since these observation methods may be used not only alone but also in combination, it is possible for the user to calculate the optimum frame rate and excitation light amount one by one for such a complicated combination of observation conditions. It was impossible in reality.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、撮像条件に応じたシャッタースピードを設定し、励起光量を抑制し試料を保護しつつ、十分な光量で蛍光観察が可能な蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. One object of the present invention is to set a shutter speed according to the imaging conditions, suppress the amount of excitation light, protect the sample, and perform fluorescence observation with sufficient light amount, a method for operating the fluorescence microscope, a fluorescence microscope It is an object to provide an operation program, a computer-readable recording medium, and a recorded device.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の目的を達成するために、本発明の第1の蛍光顕微鏡は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光観察が可能な蛍光顕微鏡であって、観察条件を指定するための観察条件設定手段と、試料に照射する励起光を発生させるための励起光源と、励起光源の光量を調整可能な励起光量調整部と、光路上に配置され光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、励起光源が発する光から励起光を得るための励起フィルタと、該励起光によって励起された蛍光色素より発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、励起光源により得られる励起光で励起された蛍光色素の蛍光を受光し、観察条件設定手段で指定された観察条件に応じて決定される所定のフレームレートで、任意設定可能な露光時間にて蛍光像を撮像するための蛍光撮像部と、基準となる励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために、基準励起光量及び蛍光撮像部での撮像時のフレームレートに基づいて、必要な励起光量及び蛍光撮像部の露光時間を演算し、この値に近付けるよう励起光量調整部及び蛍光撮像部の露光時間を制御するための露光時間・励起光量制御手段とを備えることができる。これにより、選択された観察条件で決定されるフレームレートに応じて、露光時間と励起光源の光量を調整し、必要な光量の蛍光像を得ることが可能となる。   In order to achieve the above object, the first fluorescence microscope of the present invention introduces a fluorescent dye into a sample to be observed, arranges it in an optical system, and irradiates the sample with excitation light that excites the fluorescent dye. A fluorescence microscope capable of fluorescence observation that receives fluorescence emitted by the excitation light and forms a fluorescence image, and irradiates the sample with observation condition setting means for specifying observation conditions An excitation light source for generating excitation light, an excitation light amount adjustment unit that can adjust the light amount of the excitation light source, and a filter unit that is arranged on the optical path and can be inserted into and extracted from the optical path, and is excited from the light emitted by the excitation light source Excited with excitation light obtained by an excitation light source, a filter unit including an absorption filter that cuts excitation light while transmitting fluorescence emitted from a fluorescent dye excited by the excitation light, and an excitation light source Fluorescent color A fluorescence imaging unit for receiving a fluorescence image and capturing a fluorescence image at an exposure time that can be arbitrarily set at a predetermined frame rate determined in accordance with an observation condition designated by an observation condition setting means, and a reference In order to obtain a fluorescence amount equivalent to the fluorescence amount obtained with the excitation light amount, the required excitation light amount and the exposure time of the fluorescence imaging unit are calculated based on the reference excitation light amount and the frame rate at the time of imaging with the fluorescence imaging unit. In addition, an exposure time / excitation light amount control means for controlling the exposure time of the excitation light amount adjusting unit and the fluorescence imaging unit so as to approach this value can be provided. This makes it possible to adjust the exposure time and the light amount of the excitation light source in accordance with the frame rate determined under the selected observation condition, and obtain a fluorescent image with a necessary light amount.

第2の蛍光顕微鏡は、露光時間・励起光量制御手段が、基準励起光量及びフレームレートに基づいて、設定可能な最小の励起光源の光量を演算し、演算された励起光量に基づいて最長の露光時間を演算し、これら演算された値に励起光量調整部及び蛍光撮像部をそれぞれ設定することができる。これにより、励起光源の光量を必要最小限に抑えつつ、必要な光量の蛍光像を得ることが可能となる。   In the second fluorescence microscope, the exposure time / excitation light amount control means calculates the light amount of the minimum settable excitation light source based on the reference excitation light amount and the frame rate, and the longest exposure based on the calculated excitation light amount. The time can be calculated, and the excitation light amount adjusting unit and the fluorescence imaging unit can be set to these calculated values. As a result, it is possible to obtain a fluorescent image having a necessary light amount while minimizing the light amount of the excitation light source.

第3の蛍光顕微鏡は、露光時間・励起光量制御手段が、露光時間及び励起光量を離散的に設定すると共に、露光時間の設定がフレームレートを越えないよう離散値が選択される。これにより、励起光量や露光時間が離散的に設定される場合でも、露光時間がフレームレートを超えることがないように離散値が選択され、フレーム落ちを回避できる。   In the third fluorescence microscope, the exposure time / excitation light amount control means discretely sets the exposure time and excitation light amount, and a discrete value is selected so that the exposure time setting does not exceed the frame rate. Thereby, even when the excitation light amount and the exposure time are set discretely, a discrete value is selected so that the exposure time does not exceed the frame rate, and frame dropping can be avoided.

第4の蛍光顕微鏡は、観察条件設定手段が、観察条件として通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成観察のいずれかの観察モードの選択を含むことができる。これにより、フレームレートを決定する観察条件の要因に応じて、最適な露光時間を設定できる。   In the fourth fluorescence microscope, the observation condition setting means may include selection of one of observation modes of normal observation, partial readout, binning, image integration, and fluorescence synthesis observation as the observation conditions. Thereby, the optimal exposure time can be set according to the factor of the observation condition for determining the frame rate.

第5の蛍光顕微鏡は、励起光量調整部が、透過率の異なるフィルタの切り替えによって励起光源の光量を調整することができる。これにより、フィルタホイールやスライダを用いた機械的なフィルタの切り替えにより、励起光の光量を調整できる。特に、超高圧水銀ランプやキセノンランプのような、電圧制御による連続的な調光のできない光源を励起光源に使用する場合に、好適に光量の切り替えを行える。   In the fifth fluorescence microscope, the excitation light amount adjustment unit can adjust the light amount of the excitation light source by switching filters having different transmittances. Thereby, the light quantity of excitation light can be adjusted by switching of the mechanical filter using a filter wheel or a slider. In particular, when a light source that cannot be continuously dimmed by voltage control, such as an ultra-high pressure mercury lamp or a xenon lamp, is used as an excitation light source, the amount of light can be suitably switched.

第6の蛍光顕微鏡は、基準励起光量をユーザが任意に指定することができる。これにより、ユーザが観察目的や観察状況等に応じて指定した所望の基準励起光量を基準として、ユーザが望む明るさの蛍光像を得るために最小の励起光量に自動的に調整され、試料へのダメージを最小限に抑えることができる。   In the sixth fluorescent microscope, the user can arbitrarily specify the reference excitation light amount. As a result, the user is automatically adjusted to the minimum excitation light amount in order to obtain a fluorescent image of the brightness desired by the user, based on the desired reference excitation light amount specified by the user according to the observation purpose, observation situation, etc. Can minimize damage.

第7の蛍光顕微鏡操作方法は、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光顕微鏡の操作方法であって、励起光源の基準となる励起光量の設定、及び蛍光観察を行う観察モードとして、通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成撮影のいずれかをユーザに選択させる工程と、選択された観察モードに応じて、設定された励起光量で励起された蛍光色素の蛍光像を撮像する蛍光撮像部で撮像するフレームレートを決定する工程と、基準励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために必要な励起光量、及び蛍光撮像部の露光時間であって、設定可能な最小の励起光量及び該励起光量を得るための最長の露光時間を演算する工程と、演算された励起光量及び露光時間の値に近付けるよう、励起光源の光量を調整する励起光量調整部、及び蛍光撮像部の露光時間を制御する工程とを含むことができる。これにより、選択された観察条件で決定されるフレームレートに応じて、露光時間と励起光源の光量を調整し、励起光源の光量を必要最小限に抑えつつ、必要な光量の蛍光像を得ることが可能となる。   In the seventh fluorescent microscope operating method, a fluorescent dye is introduced into a sample to be observed, placed in an optical system, irradiated with excitation light that excites the fluorescent dye, and excited and emitted by the excitation light. This is a method of operating a fluorescence microscope that receives fluorescent light to form a fluorescent image, and sets the excitation light amount as a reference for the excitation light source and the observation mode for performing fluorescence observation as normal observation, partial readout, binning, image A step for allowing the user to select either integration or fluorescence synthesis imaging, and a frame rate to be captured by a fluorescence imaging unit that captures a fluorescence image of a fluorescent dye excited with a set excitation light amount according to the selected observation mode Determining the minimum excitation light quantity that can be set and the excitation light quantity necessary to obtain a fluorescence quantity equivalent to the fluorescence quantity obtained with the reference excitation light quantity, and the exposure time of the fluorescence imaging unit. The A step of calculating the longest exposure time for the light source, a step of controlling the exposure time of the excitation light amount adjustment unit for adjusting the light amount of the excitation light source so as to approach the calculated excitation light amount and exposure time value, and the exposure time of the fluorescence imaging unit Can be included. As a result, the exposure time and the amount of light from the excitation light source are adjusted according to the frame rate determined under the selected viewing conditions, and a fluorescent image with the necessary amount of light is obtained while minimizing the amount of light from the excitation light source. Is possible.

第8の蛍光顕微鏡操作プログラムは、観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光顕微鏡の操作プログラムであって、励起光源の基準となる励起光量の設定、及び蛍光観察を行う観察モードとして、通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成撮影のいずれかをユーザに選択させる機能と、選択された観察モードに応じて、設定された励起光量で励起された蛍光色素の蛍光像を撮像する蛍光撮像部で撮像するフレームレートを決定する機能と、基準励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために必要な励起光量、及び蛍光撮像部の露光時間であって、設定可能な最小の励起光量及び該励起光量を得るための最長の露光時間を演算する機能と、演算された励起光量及び露光時間の値に近付けるよう、励起光源の光量を調整する励起光量調整部、及び蛍光撮像部の露光時間を制御する機能とをコンピュータに実現させることができる。これにより、選択された観察条件で決定されるフレームレートに応じて、露光時間と励起光源の光量を調整し、励起光源の光量を必要最小限に抑えつつ、必要な光量の蛍光像を得ることが可能となる。   The eighth fluorescent microscope operation program is generated by introducing a fluorescent dye into a sample to be observed, placing it in an optical system, irradiating the sample with excitation light that excites the fluorescent dye, and being excited by the excitation light. This is an operation program for a fluorescence microscope that receives a fluorescent light and forms a fluorescent image, and sets the excitation light quantity that serves as a reference for the excitation light source and the observation mode for performing fluorescence observation as normal observation, partial readout, binning, image A function that allows the user to select either integration or fluorescence synthesis imaging, and a frame rate that is captured by a fluorescence imaging unit that captures a fluorescent image of a fluorescent dye excited with a set excitation light amount according to the selected observation mode And the excitation light amount necessary to obtain a fluorescence amount equivalent to the fluorescence amount obtained with the reference excitation light amount, and the exposure time of the fluorescence imaging unit, the minimum settable excitation light amount and The function of calculating the longest exposure time for obtaining the excitation light amount, the excitation light amount adjustment unit for adjusting the light amount of the excitation light source so as to approach the calculated excitation light amount and exposure time value, and the exposure time of the fluorescence imaging unit The function to be controlled can be realized by a computer. As a result, the exposure time and the amount of light from the excitation light source are adjusted according to the frame rate determined under the selected viewing conditions, and a fluorescent image with the necessary amount of light is obtained while minimizing the amount of light from the excitation light source. Is possible.

第9のプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray(登録商標)、HD DVD等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。   The computer-readable recording medium or the recorded device that stores the ninth program stores the program. CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray (registered) Trademarks), HD DVD and other magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, semiconductor memories and other media that can store programs. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Further, the recorded devices include general-purpose or dedicated devices in which the program is implemented in a state where it can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を例示するものであって、本発明は蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a fluorescence microscope, a fluorescence microscope operation method, a fluorescence microscope operation program, a computer-readable recording medium, and a recorded device for embodying the technical idea of the present invention. In the present invention, the fluorescent microscope, the fluorescent microscope operating method, the fluorescent microscope operating program, the computer-readable recording medium, and the recorded device are not specified as follows. In particular, the present specification by no means specifies the members shown in the claims as the members of the embodiments. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.

本明細書において蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器は、蛍光顕微鏡の操作や表示、設定を行うシステムそのもの、ならびに蛍光顕微鏡の操作、表示、設定等に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、スクリプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで蛍光顕微鏡の画像表示そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした汎用あるいは専用のコンピュータ、ワークステーション、端末、携帯型電子機器その他の電子デバイスも、本発明の蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器の少なくともいずれかに含まれる。また本明細書においては、プログラム自体も蛍光顕微鏡装置に含むものとする。また本プログラムは単体で使用するものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。
(実施の形態1)
In this specification, the fluorescence microscope, the operation method of the fluorescence microscope, the fluorescence microscope operation program, the computer-readable recording medium, and the recorded equipment are the system itself for operating, displaying and setting the fluorescence microscope, and the operation of the fluorescence microscope. The present invention is not limited to devices and methods that perform input / output, display, calculation, communication, and other processes related to display, settings, and the like in hardware. An apparatus and method for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, a general-purpose circuit or computer is incorporated with software, programs, plug-ins, objects, libraries, applets, scriptlets, compilers, modules, macros that run on specific programs, etc. A general-purpose or dedicated computer, workstation, terminal, portable electronic device or other electronic device that can be processed can be used for the fluorescence microscope, the operation method of the fluorescence microscope, the operation program for the fluorescence microscope, and the computer-readable recording medium. And at least one of the recorded devices. In this specification, the program itself is included in the fluorescence microscope apparatus. In addition, this program is not limited to one used alone, and is provided as a service in an environment that functions as a part of a specific computer program, software, service, etc., an aspect that is called and functions when necessary, and an environment such as an OS. It can also be used as a mode, a mode that operates resident in the environment, a mode that operates in the background, and other support programs.
(Embodiment 1)

図2に、本発明の一実施の形態に係る蛍光顕微鏡システムのブロック図を示す。なお以下の例では、蛍光顕微鏡を用いて、試料WK(標本、検体、サンプル、ワーク等とも呼ばれる)に複数の蛍光染料(蛍光色素)を導入して多色で染色、発現させる多色蛍光観察を行う例について説明する。この図に示す蛍光顕微鏡本体100は、外部接続されたコンピュータ58によって操作され、コンピュータ58の表示部24上に観察画像を表示させる。   FIG. 2 shows a block diagram of a fluorescence microscope system according to an embodiment of the present invention. In the following example, a multi-color fluorescence observation is performed using a fluorescent microscope to introduce a plurality of fluorescent dyes (fluorescent dyes) into a sample WK (also referred to as a specimen, specimen, sample, workpiece, etc.), and to stain and express in multiple colors. An example of performing is described. The fluorescent microscope main body 100 shown in this figure is operated by an externally connected computer 58 to display an observation image on the display unit 24 of the computer 58.

コンピュータ58は蛍光顕微鏡本体100と有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ58と一体に構成される。各種操作や設定は、コンピュータ58に接続された入力デバイス59により行われる。入力デバイス59の例としては、マウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。入力デバイス59で蛍光顕微鏡操作プログラムを操作することにより、蛍光顕微鏡やその周辺機器の操作を行うこともできる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部24自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、又は音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図2の例では、コンピュータ58は入力デバイス59としてキーボード及びマウスを備える。マウスによって、ボタンやアイコン、スライダを操作したり、画像に対して位置指定等の各種操作を行える。このように表示部24で画像と共に操作メニューや設定等を表示させ、イメージ上で操作項目を選択したり操作を行うことにより、ユーザは操作内容や状態等を正確に把握でき、操作ミスも防止でき、また感覚的で操作しやすい操作体系が実現される。   The computer 58 is connected to the fluorescent microscope main body 100 in a wired or wireless manner, or is configured integrally with the computer 58. Various operations and settings are performed by an input device 59 connected to the computer 58. Examples of the input device 59 include various pointing devices such as a mouse, keyboard, slide pad, track point, tablet, joystick, console, jog dial, digitizer, light pen, numeric keypad, touch pad, and accu point. By operating the fluorescence microscope operation program with the input device 59, the fluorescence microscope and its peripheral devices can be operated. Further, the display unit 24 that displays the interface screen uses a touch screen or a touch panel so that the user can directly input or operate the screen by hand, or can use voice input or other existing input means. They can be used or used in combination. In the example of FIG. 2, the computer 58 includes a keyboard and a mouse as the input device 59. The mouse can be used to operate buttons, icons, sliders, and perform various operations such as specifying the position of an image. In this way, the display unit 24 displays an operation menu, settings, and the like together with the image, and by selecting an operation item or performing an operation on the image, the user can accurately grasp the operation content and state and prevent an operation error. It is possible to realize an operational system that is sensuous and easy to operate.

蛍光顕微鏡本体100は、光学撮像系として、励起光源を構成する落射光源48、蛍光落射照明用のコレクタレンズ54、フィルタセット1、対物レンズ50、結像レンズ52、蛍光撮像部22を備える。これらの部材は一定の光路上に配置される。落射光源48は蛍光染料を励起する励起光を発する。励起光としては紫外線が多用されるため、落射光源48には紫外光成分を含む高圧水銀ランプや高圧キセノンランプ等が用いられる。これらは、幅広い波長の光を放出する。また落射光源48等の部材はユニット化し、ユニットを組み合わせて蛍光顕微鏡システムを構成することもできる。   The fluorescence microscope main body 100 includes an epi-illumination light source 48 that constitutes an excitation light source, a fluorescence epi-illumination collector lens 54, a filter set 1, an objective lens 50, an imaging lens 52, and a fluorescence imaging unit 22 as an optical imaging system. These members are arranged on a certain optical path. The epi-illumination light source 48 emits excitation light that excites the fluorescent dye. Since ultraviolet rays are frequently used as the excitation light, a high-pressure mercury lamp or a high-pressure xenon lamp containing an ultraviolet light component is used as the incident light source 48. They emit a wide range of wavelengths of light. The members such as the incident light source 48 can be unitized, and the units can be combined to constitute a fluorescence microscope system.

落射光源48の前面には、落射照明光を遮断/透過させるための落射光量調整部49が設けられる。落射光量調整部49は光路上に配置され、透過率の異なるフィルタを切り替えることで落射光量を調整する。フィルタの切り替えには、フィルタホイールやスライダ等が利用される。図2の例では、フィルタホイールを用いて、透過率が0%、20%、40%、60%、80%、及びフィルタ無しの100%の6段階に透過光量すなわち励起光量を切り替え可能としている。また落射光量調整部を開閉式あるいは移動式の落射光シャッタとして、落射光をON/OFFする機構としてもよいし、或いはホイールとシャッタを併用することもできる。落射光量調整部49の動作は、蛍光観察時には落射光を透過させ、明視野観察時には遮断するよう、制御部26にて制御される。図2の例では、超高圧水銀ランプを励起光原として用いているため、物理的にON/OFFを制御している。ただ、光源の速やかなON/OFFが可能で、また印加電圧等により光量を変化できる落射光源を使用すれば、落射光量調整部を省略することもできる。このような落射光源としては、低消費電力で小型、高効率の発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子が挙げられる。これらは電圧制御による光量調整が可能なので、機械的なフィルタやシャッタを使用した離散的な光量切り替えでなく連続的な調光が可能で、より高精度な励起光量の抑制制御が実現できる。半導体発光素子は発光波長の帯域が比較的狭いため、複数の励起光に対応するために、異なる波長の発光ダイオードを複数配置してもよい。   On the front surface of the epi-illumination light source 48, an epi-illumination light amount adjusting unit 49 for blocking / transmitting the epi-illumination light is provided. The incident light amount adjustment unit 49 is disposed on the optical path, and adjusts the incident light amount by switching filters having different transmittances. A filter wheel, a slider, or the like is used for switching the filter. In the example of FIG. 2, the transmitted light amount, that is, the excitation light amount can be switched in six stages using the filter wheel, with the transmittance being 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, and 100% without the filter. . The incident light amount adjusting unit may be an open / close or movable incident light shutter, and a mechanism for turning on / off the incident light may be used, or a wheel and a shutter may be used in combination. The operation of the incident light amount adjustment unit 49 is controlled by the control unit 26 so that the incident light is transmitted during fluorescence observation and is blocked during bright field observation. In the example of FIG. 2, since an ultrahigh pressure mercury lamp is used as an excitation light source, ON / OFF is physically controlled. However, if an epi-illumination light source that can quickly turn on / off the light source and can change the amount of light by an applied voltage or the like, the epi-illumination light amount adjustment unit can be omitted. Examples of such an incident light source include a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode and a semiconductor laser with low power consumption and a small size and high efficiency. Since the light amount can be adjusted by voltage control, continuous light control is possible instead of discrete light amount switching using a mechanical filter or shutter, and more accurate excitation light amount suppression control can be realized. Since a semiconductor light emitting element has a relatively narrow emission wavelength band, a plurality of light emitting diodes having different wavelengths may be arranged in order to cope with a plurality of excitation lights.

落射光源48から落射光量調整部49を透過した落射照明光は、コレクタレンズ54でほぼ平行な光束にされてフィルタセット1に励起光として導入される。コレクタレンズ54は、落射照明の場合は蛍光落射照明レンズ等が利用できる。なお以下の例では試料の照明を落射照明型とするが、同様に透過型照明や全反射照明型等他の照明方法についても本発明は適用可能である。また図2の例では蛍光撮像部22と、目視用の接眼レンズ29を、ミラー等を利用した観察切替手段53により反射、分岐させて切り替え可能としている。また目視用の機構を省略して、蛍光撮像部22で撮像された画像を表示部24でのみ確認する構成とすることもできる。さらに接眼レンズ29と共に、或いはこれに代わって、明視野像を撮像する明視野撮像部25を配置することもできる。   The epi-illumination light transmitted from the epi-illumination light source 48 through the epi-illumination light amount adjusting unit 49 is converted into a substantially parallel light beam by the collector lens 54 and introduced into the filter set 1 as excitation light. As the collector lens 54, a fluorescent epi-illumination lens or the like can be used in the case of epi-illumination. In the following example, the illumination of the sample is the epi-illumination type, but the present invention is also applicable to other illumination methods such as transmission type illumination and total reflection illumination type. In the example of FIG. 2, the fluorescence imaging unit 22 and the eyepiece 29 for visual observation can be switched by being reflected and branched by an observation switching unit 53 using a mirror or the like. Alternatively, the visual mechanism may be omitted, and the image captured by the fluorescence imaging unit 22 may be confirmed only by the display unit 24. Further, a bright field imaging unit 25 that captures a bright field image can be arranged together with or instead of the eyepiece 29.

フィルタセット1は、特定の蛍光染料の観察に適した波長の光を選択的に透過するシングルパスのフィルタおよびミラーの組み合わせであり、図2に示すように励起フィルタ12と吸収フィルタ16とダイクロイックミラー14を備える。さらにフィルタセット1は、複数種類が切り替え可能に構成されている。各フィルタセット1は、使用する蛍光染料に応じた励起フィルタ12と吸収フィルタ16とダイクロイックミラー14の組み合わせからなり、これらを切り替えることでそれぞれ異なる単色画像を撮像できる。複数のフィルタセット1はフィルタホルダ56にセットされ、フィルタ切替部18で切り替えられる。フィルタセット1の励起フィルタ12で選択された励起光はダイクロイックミラー14で反射され、対物レンズ50を通過して試料WKに投射される。対物レンズ50は、コンデンサレンズを兼用している。対物レンズ50は観察目的に応じて交換可能であり、ネジ式等により脱着式に、あるいはレボルバ等で複数の対物レンズ50を切り替え可能に構成できる。例えば位相差観察用、微分干渉観察用、明視野観察、暗視野観察用等の専用の対物レンズに交換でき、油浸対物レンズや水浸レンズ、ドライレンズ、カバースライド標本用、ノンカバースライド用等、観察目的や用途に応じて適切な対物レンズを装着、或いは切り替えできる。
(暗室空間46)
The filter set 1 is a combination of a single-pass filter and a mirror that selectively transmits light having a wavelength suitable for observation of a specific fluorescent dye, and as shown in FIG. 2, an excitation filter 12, an absorption filter 16, and a dichroic mirror. 14. Furthermore, the filter set 1 is configured so that a plurality of types can be switched. Each filter set 1 includes a combination of an excitation filter 12, an absorption filter 16, and a dichroic mirror 14 corresponding to the fluorescent dye to be used, and by switching these, different monochrome images can be taken. The plurality of filter sets 1 are set in the filter holder 56 and switched by the filter switching unit 18. The excitation light selected by the excitation filter 12 of the filter set 1 is reflected by the dichroic mirror 14, passes through the objective lens 50, and is projected onto the sample WK. The objective lens 50 also serves as a condenser lens. The objective lens 50 can be exchanged according to the purpose of observation, and can be configured to be able to switch between a plurality of objective lenses 50 by a screw type or the like, or by a revolver or the like. For example, it can be replaced with a dedicated objective lens for phase difference observation, differential interference observation, bright field observation, dark field observation, etc., oil immersion objective lens, water immersion lens, dry lens, cover slide specimen, non-cover slide For example, an appropriate objective lens can be attached or switched depending on the observation purpose and application.
(Dark room space 46)

試料WKは、試料載置部28に載置される。一般に蛍光試料等の微弱光試料の観察は、外乱光を排除する必要があるため暗室で行われる。蛍光顕微鏡本体100は、試料載置部28および光学系の光路を外乱光から遮断された暗室空間46内に配置し、この暗室空間46を暗室状態とすることにより、暗室を用意することなく蛍光観察を行え、使い勝手を改善している。試料載置部28はXYステージ等が利用でき、X軸、Y軸方向に移動可能である。また試料載置部28は上下方向(Z軸方向)にも移動可能とすることにより、光学系(対物レンズ50)との相対距離を変化させてフォーカスの調整を可能としている。試料載置部28は移動機構38により駆動され、移動機構38は制御部26により制御される。あるいは、対物レンズ50を移動させることでもフォーカスを調整できる。同様に、視野の変更においても試料載置部28をX軸、Y軸方向に移動させる他、対物レンズ側を移動させることでも視野を移動できる。   The sample WK is placed on the sample placement unit 28. In general, observation of a faint light sample such as a fluorescent sample is performed in a dark room because it is necessary to exclude disturbance light. The fluorescence microscope main body 100 arranges the optical path of the sample mounting unit 28 and the optical system in a dark room space 46 that is shielded from ambient light, and this dark room space 46 is made into a dark room state, so that fluorescence can be obtained without preparing a dark room. We can observe and improve usability. The sample placement unit 28 can use an XY stage or the like, and can move in the X-axis and Y-axis directions. Further, the sample mounting portion 28 can be moved in the vertical direction (Z-axis direction), so that the focus can be adjusted by changing the relative distance from the optical system (objective lens 50). The sample mounting unit 28 is driven by a moving mechanism 38, and the moving mechanism 38 is controlled by the control unit 26. Alternatively, the focus can be adjusted by moving the objective lens 50. Similarly, in changing the field of view, the field of view can be moved by moving the sample mounting portion 28 in the X-axis and Y-axis directions as well as by moving the objective lens side.

試料WKに含まれる蛍光染料の内、照射された励起光に対応する蛍光染料が蛍光を発し、この蛍光が対物レンズ50を通過してフィルタセット1に入射され、ダイクロイックミラー14を通過する。このようにダイクロイックミラー14は、落射照明光を反射して蛍光を透過する。さらに吸収フィルタ16で蛍光を通過し、落射照明光等蛍光以外の光成分を選択的に吸収する。吸収フィルタ16はバリアフィルタとも呼ばれ、ダイクロイックミラー14よりも蛍光像の形成面側に配置される。フィルタセット1を出た光は結像レンズ52を通過して蛍光撮像部22に入射される。蛍光撮像部22は対物レンズ50の焦点面と共役な位置に配置される。この蛍光撮像部22は蛍光を電気信号に変換して画像処理部30に送出する。画像処理部30は、後述する広域画像合成手段の機能を実現する。画像処理部30で必要な画像処理を行った後、画像転送部31で外部のコンピュータ58に転送される。これらの制御は、制御部26にて行われる。制御部26は、蛍光観察モードと明視野観察モードとを切り替える観察モード切替手段21と、観察モードに応じた撮像条件を自動的に設定する等、観察条件を指定するための観察条件設定手段23と、フィルタ切替部18を制御する切替設定部20、広域画像表示領域WAに表示される広域画像を切り替える広域画像切替手段76、合成広域画像において広域画像同士を合成した位置に基づき座標位置を補正する補正座標位置演算手段77、基準励起光量及び表示部でのフレームレートに基づいて、必要な励起光量及び蛍光撮像部の露光時間を演算し、励起光量調整部及び蛍光撮像部の露光時間を制御するための露光時間・励起光量制御手段27等の機能を実現する。この制御部26は、例えばマイクロプロセッサ(MPU)やCPU、LSI、FPGAやASIC等のゲートアレイで構成される。また、蛍光顕微鏡本体100と接続されたコンピュータ58は表示部24を備えており、画像転送部31から送られる画像を、表示部24上に表示する。   Among the fluorescent dyes included in the sample WK, a fluorescent dye corresponding to the irradiated excitation light emits fluorescence, and this fluorescence passes through the objective lens 50 and enters the filter set 1 and passes through the dichroic mirror 14. Thus, the dichroic mirror 14 reflects the incident illumination light and transmits the fluorescence. Further, the absorption filter 16 passes the fluorescence, and selectively absorbs light components other than fluorescence, such as epi-illumination light. The absorption filter 16 is also called a barrier filter, and is disposed closer to the fluorescent image forming surface than the dichroic mirror 14. The light exiting the filter set 1 passes through the imaging lens 52 and enters the fluorescence imaging unit 22. The fluorescence imaging unit 22 is disposed at a position conjugate with the focal plane of the objective lens 50. The fluorescence imaging unit 22 converts the fluorescence into an electrical signal and sends it to the image processing unit 30. The image processing unit 30 realizes a function of a wide area image composition unit described later. After the image processing unit 30 performs necessary image processing, the image transfer unit 31 transfers the image to the external computer 58. These controls are performed by the control unit 26. The control unit 26 includes an observation mode switching unit 21 that switches between the fluorescence observation mode and the bright field observation mode, and an observation condition setting unit 23 for designating observation conditions such as automatically setting an imaging condition according to the observation mode. And a switching setting unit 20 that controls the filter switching unit 18, a wide-area image switching unit 76 that switches the wide-area image displayed in the wide-area image display area WA, and a coordinate position correction based on the position where the wide-area images are combined in the combined wide-area image. Based on the corrected coordinate position calculation means 77, the reference excitation light amount and the frame rate at the display unit, the necessary excitation light amount and the exposure time of the fluorescence imaging unit are calculated, and the exposure time of the excitation light amount adjustment unit and the fluorescence imaging unit are controlled. The functions of the exposure time / excitation light quantity control means 27 and the like are realized. The control unit 26 includes a gate array such as a microprocessor (MPU), CPU, LSI, FPGA, ASIC, or the like. The computer 58 connected to the fluorescent microscope main body 100 includes a display unit 24 and displays an image sent from the image transfer unit 31 on the display unit 24.

なお本明細書においては、低倍率で撮像した画像を広域画像、高倍率で撮像した画像を拡大画像と便宜上呼ぶ。ここで低倍率、高倍率とは相対的な値であって、例えば低倍率の拡大倍率が1倍〜10倍程度の場合は、高倍率は20倍〜100倍程度に設定できる。
(蛍光撮像部22)
In this specification, an image captured at a low magnification is referred to as a wide area image, and an image captured at a high magnification is referred to as an enlarged image for convenience. Here, the low magnification and the high magnification are relative values. For example, when the low magnification magnification is about 1 to 10 times, the high magnification can be set to about 20 to 100 times.
(Fluorescence imaging unit 22)

蛍光撮像部22は撮像素子で構成され、2次元状に配列された2次元フォトディテクタが使用される。2次元フォトディテクタは2次元状に配列されており、レーザ顕微鏡のように画面を順次走査することなく一画面を同時に撮像できる。2次元フォトディテクタとしては、CCDのほか、CMOSのイメージセンサ、フォトダイオードのイメージセンサ、フォトトランジスタのイメージセンサ等が使用可能である。本実施の形態では高解像度のモノクロCCDカメラが使用される。CCDカメラを冷却することでノイズ特性を向上できるので、ペルチェ素子や液体窒素等で冷却する機構を備えるCCDカメラを使用してもよい。以上のように蛍光顕微鏡は、シングルパスのフィルタセット1をフィルタ切替部18によって自動で切り替えでき、各フィルタセット1で撮像した単色画像と、これらを重ね合わせた重ね合わせ画像を、同時に表示できる。
(カラーフィルタ32)
The fluorescence imaging unit 22 is composed of an imaging device, and a two-dimensional photodetector arranged in a two-dimensional manner is used. The two-dimensional photodetectors are arranged in a two-dimensional shape, and one screen can be simultaneously imaged without sequentially scanning the screen as in a laser microscope. As the two-dimensional photodetector, a CCD image sensor, a photodiode image sensor, a phototransistor image sensor, and the like can be used in addition to a CCD. In this embodiment, a high-resolution monochrome CCD camera is used. Since the noise characteristics can be improved by cooling the CCD camera, a CCD camera having a mechanism for cooling with a Peltier element or liquid nitrogen may be used. As described above, the fluorescence microscope can automatically switch the single-pass filter set 1 by the filter switching unit 18 and can simultaneously display the monochromatic image captured by each filter set 1 and the superimposed image obtained by superimposing these images.
(Color filter 32)

蛍光撮像部22の前面にはカラーフィルタ32が設けられる。カラーフィルタ32は、図3(a)に示した機械式フィルタ33や図3(b)に示した液晶式フィルタ34が使用できる。液晶式フィルタ34は、液晶チューナブルフィルタや波長可変フィルタ等とも呼ばれ、印加電圧に応じてR、G、Bの透過分光特性をスイッチングする。このフィルタは、機械的な動作が無いので安定した切り替えが可能で、さらに高速なスイッチングが可能であり、好適に利用できる。
(機械式フィルタ33)
A color filter 32 is provided in front of the fluorescence imaging unit 22. As the color filter 32, the mechanical filter 33 shown in FIG. 3A or the liquid crystal filter 34 shown in FIG. 3B can be used. The liquid crystal filter 34 is also called a liquid crystal tunable filter, a wavelength tunable filter, or the like, and switches R, G, and B transmission spectral characteristics according to an applied voltage. Since this filter has no mechanical operation, it can be switched stably, can be switched at a higher speed, and can be suitably used.
(Mechanical filter 33)

ただ、液晶式フィルタ34に代わって、図3(a)に示す回転式のターレットを使用した機械式フィルタ33も利用できる。回転式ターレットとは、一般に複数のフィルタを速やかに交換できるような構造の回転板である。円盤状の回転板は中心軸で回転自在に支承され、回転軸を中心に周囲に複数の開口が設けられる。図3(a)の例では、4つの開口が設けられ、それぞれR、G、Bのフィルタ及びフィルタのない開口としている。各開口が、光軸と一致するようにターレットが配置されており、ターレットを回転させることで、開口を速やかに切り替えることができる。これらフィルタの切替は、制御部26の指示により行われる。またこれらのカラーフィルタ32はRGB式に限られず、CMY式としてもよい。なおCCD自体にカラーフィルタを設けたカラーフィルタ付きCCDを使用することもできる。この場合は、さらに別のカラーフィルタを設ける必要はなくなる。   However, instead of the liquid crystal filter 34, a mechanical filter 33 using a rotary turret shown in FIG. A rotary turret is a rotating plate having a structure that can generally quickly replace a plurality of filters. The disk-shaped rotating plate is rotatably supported by a central axis, and a plurality of openings are provided around the rotational axis. In the example of FIG. 3A, four openings are provided, which are R, G, B filters and openings without filters, respectively. The turret is arranged so that each opening coincides with the optical axis, and the opening can be quickly switched by rotating the turret. These filters are switched according to an instruction from the control unit 26. These color filters 32 are not limited to the RGB type, and may be a CMY type. It is also possible to use a CCD with a color filter in which a color filter is provided on the CCD itself. In this case, it is not necessary to provide another color filter.

さらにカラーフィルタとして、上述した液晶フィルタや機械式フィルタ33の他、音響光学素子(AOTF)を用いた音響光学フィルタや、プリズムとグレーティングを組み合わせたイメージング分光器(インスペクタ)等も利用できる。
(フィルタセット1)
Further, as the color filter, in addition to the liquid crystal filter and the mechanical filter 33 described above, an acoustooptic filter using an acoustooptic element (AOTF), an imaging spectrometer (inspector) combining a prism and a grating, and the like can be used.
(Filter set 1)

フィルタセット1は、一般にダイクロイックキューブと呼ばれる箱状体に、励起フィルタ12と吸収フィルタ16とダイクロイックミラー14の組を含んでいる。フィルタセット1は、試料WKに導入する蛍光染料に応じて励起フィルタ12、ダイクロイックミラー14、吸収フィルタ16の組み合わせが決定される。蛍光染料で発現される色のみが正しく観察できるように、所望の波長成分の光を抽出し他の波長成分を排除するよう、シングルパスのバンドパスフィルタの組み合わせが決定される。したがって、使用される蛍光染料に応じて、使用されるフィルタセット1は決定される。一般には各々蛍光色の異なるフィルタセット1が使用され、例えばRGB、CMY等、蛍光色素に応じた色の組み合わせが適宜採用できる。複数のフィルタセット1はフィルタ切替部18により切り替え可能に構成されている。複数のフィルタセット1はフィルタホルダ56にセットされ、フィルタ切替部18により複数のフィルタセット1のいずれか一を光路上にセットさせる。フィルタ切替部18は、モータ等の駆動により回転式あるいはスライド式にフィルタセット1を切り替えるターレット等が利用できる。フィルタ切替部18の制御は、制御部26の切替設定部20により設定される。フィルタセット1を使用して必要な組の励起フィルタ12、吸収フィルタ16、ダイクロイックミラー14を一括して切り替えることができ、切り替え動作部分を一箇所にまとめて高速動作やメンテナンスを容易にすることができる。ただ、励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーが組になったフィルタセットを使用することなく、複数の励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーをそれぞれ個別に切り替える個別の切替手段を設け、各切替手段を連動して制御することによって所定の組の励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラーを光路上に配置する構成としてもよい。さらには、フィルタ類を移動させることなく、ミラー等で光路を変更することでも実質的にフィルタ類を切り替えて撮像することが可能である。
(表示部24)
The filter set 1 includes a set of an excitation filter 12, an absorption filter 16, and a dichroic mirror 14 in a box-like body generally called a dichroic cube. In the filter set 1, the combination of the excitation filter 12, the dichroic mirror 14, and the absorption filter 16 is determined according to the fluorescent dye introduced into the sample WK. A combination of single-pass bandpass filters is determined so as to extract light of a desired wavelength component and exclude other wavelength components so that only the color expressed by the fluorescent dye can be correctly observed. Therefore, the filter set 1 to be used is determined according to the fluorescent dye to be used. In general, filter sets 1 having different fluorescent colors are used, and combinations of colors according to fluorescent dyes such as RGB and CMY can be appropriately employed. The plurality of filter sets 1 are configured to be switchable by a filter switching unit 18. The plurality of filter sets 1 are set in the filter holder 56, and the filter switching unit 18 causes any one of the plurality of filter sets 1 to be set on the optical path. As the filter switching unit 18, a turret or the like that switches the filter set 1 in a rotating or sliding manner by driving a motor or the like can be used. Control of the filter switching unit 18 is set by the switching setting unit 20 of the control unit 26. A necessary set of excitation filter 12, absorption filter 16, and dichroic mirror 14 can be switched at once using the filter set 1, and the switching operation portion can be integrated into one place to facilitate high-speed operation and maintenance. it can. However, without using a filter set consisting of an excitation filter, an absorption filter, and a dichroic mirror, individual switching means for individually switching multiple excitation filters, absorption filters, and dichroic mirrors are provided, and each switching means is linked. Thus, a predetermined set of excitation filters, absorption filters, and dichroic mirrors may be arranged on the optical path. Furthermore, it is possible to switch the filters and take an image by changing the optical path with a mirror or the like without moving the filters.
(Display unit 24)

表示部24は、光学系で撮像された画像を表示するディスプレイである。表示部24を構成するディスプレイは、高解像度表示が可能なモニタであり、CRTや液晶パネル等が利用される。なお表示部24を蛍光顕微鏡自体に組み込んだり、外付けしたモニタとすることもできる。
(透過照明)
The display unit 24 is a display that displays an image captured by the optical system. The display constituting the display unit 24 is a monitor capable of high-resolution display, and a CRT, a liquid crystal panel, or the like is used. The display unit 24 can be incorporated in the fluorescence microscope itself or can be an external monitor.
(Transmission illumination)

さらに図2の蛍光顕微鏡は、落射光(明視野照明)による蛍光観察に加えて、透過光(透過照明)による明視野観察も行えるよう、透過照明を備えている。試料載置部28の下面に、透過照明レンズ35と、透過光源36を配置している。また透過光源36には、透過照明をON/OFFする透過照明駆動電源37が接続され、制御部26により点灯を制御される。透過光源36は、ハロゲンランプ等が利用される。ハロゲンランプは印加電圧によって光量を変化できるので、機械式のフィルタやシャッタを使用することなくON/OFFや光量制御が可能である。ハロゲンランプから出射された透過照明光は、透過照明レンズ35であるコンデンサレンズを通って試料載置部28上の試料WKを照射する。この際、明視野観察では蛍光観察用のフィルタセット無しで撮像するため、制御部26はフィルタ切替部18を操作して、フィルタセット1からフィルタ部を退避させる。透過照明光で得られた試料WKの明視野像は、対物レンズ50、フィルタセット1、結像レンズ52を通って、観察切替手段53で反射され、明視野撮像部25で撮像され、表示部24上に表示される。
(観察モード切替手段21)
Further, the fluorescence microscope of FIG. 2 includes transmission illumination so that bright field observation using transmitted light (transmission illumination) can be performed in addition to fluorescence observation using incident light (bright field illumination). A transmission illumination lens 35 and a transmission light source 36 are disposed on the lower surface of the sample mounting portion 28. The transmissive light source 36 is connected to a transmissive illumination drive power source 37 for turning on / off the transmissive illumination, and lighting is controlled by the control unit 26. As the transmissive light source 36, a halogen lamp or the like is used. Since the light quantity of the halogen lamp can be changed depending on the applied voltage, ON / OFF and light quantity control can be performed without using a mechanical filter or shutter. The transmitted illumination light emitted from the halogen lamp irradiates the sample WK on the sample mounting portion 28 through the condenser lens which is the transmitted illumination lens 35. At this time, in bright field observation, since the image is taken without a filter set for fluorescence observation, the control unit 26 operates the filter switching unit 18 to retract the filter unit from the filter set 1. The bright field image of the sample WK obtained with the transmitted illumination light passes through the objective lens 50, the filter set 1, and the imaging lens 52, is reflected by the observation switching unit 53, is captured by the bright field imaging unit 25, and is displayed on the display unit. 24 is displayed.
(Observation mode switching means 21)

以上のように図2の蛍光顕微鏡は、蛍光観察を行う蛍光観察モードと、明視野観察を行う明視野観察モードを備え、これらを観察モード切替手段21で切り替え可能としている。さらに観察モード切替手段21で選択された観察モードに応じて、観察条件設定手段23が観察モードに適した撮像条件を自動的に設定する。これにより、観察モードをスムーズに切り替えできる。   As described above, the fluorescence microscope of FIG. 2 includes the fluorescence observation mode for performing fluorescence observation and the bright field observation mode for performing bright field observation, and these can be switched by the observation mode switching means 21. Further, according to the observation mode selected by the observation mode switching means 21, the observation condition setting means 23 automatically sets an imaging condition suitable for the observation mode. Thereby, the observation mode can be switched smoothly.

従来は、蛍光観察の際はモノクロ画像、明視野観察の際はカラー画像での観察が主であり、各々の観察方式に切り替えるには、ユーザが手動でフィルタの挿抜や励起光の遮断/開放、ピントずれや視野ずれの調整を行っていた。これらの操作は煩雑である上、特に蛍光顕微鏡では操作すべき部位が点在していることが多く、極めて面倒であった。そこで本発明では、観察モードとして蛍光観察モードと明視野観察モードを選択させ、選択された観察モードに応じた撮像条件に、装置側で自動設定するように構成している。これにより、ユーザは観察モードを選択するのみで、表示部にて所望の観察像を表示させることができ、極めて使い勝手の良い顕微鏡観察が実現される。
(蛍光顕微鏡操作プログラム)
Conventionally, the observation is mainly a monochrome image for fluorescence observation and a color image for bright field observation. To switch to each observation method, the user manually inserts and removes the filter and blocks / opens the excitation light. , Adjusting the focus shift and visual field shift. These operations are complicated, and particularly in a fluorescent microscope, there are many points to be operated, which is extremely troublesome. Therefore, in the present invention, the fluorescence observation mode and the bright field observation mode are selected as the observation mode, and the apparatus is automatically set to the imaging condition corresponding to the selected observation mode. As a result, the user can display a desired observation image on the display unit only by selecting the observation mode, and a very convenient microscope observation is realized.
(Fluorescence microscope operation program)

次に、蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面60のユーザインターフェース画面を図4に示す。図4の操作画面60から、ユーザは試料WKに対して視野探しや倍率調整等、所望の観察を行うことができる。この例は一例であって、蛍光顕微鏡操作プログラムのユーザインターフェース画面において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば画像表示領域や詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するON/OFF操作、数値や命令入力等の指定は、蛍光顕微鏡操作プログラムを組み込んだコンピュータ58に接続された入力デバイス59で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力デバイス59によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。また、選択できない項目はグレーアウトして表示させることで、ユーザに設定可能な項目かそうでないかを区別し易くしている。   Next, FIG. 4 shows a user interface screen of the operation screen 60 of the fluorescence microscope operation program. From the operation screen 60 of FIG. 4, the user can perform desired observations such as visual field search and magnification adjustment on the sample WK. This example is merely an example, and it goes without saying that the layout, shape, display method, size, color scheme, pattern, etc. of each input field and buttons can be changed as appropriate on the user interface screen of the fluorescence microscope operation program. By changing the design, the layout can be made easier to display, easier to evaluate and judge, and easy to operate. For example, the image display area or the detailed setting screen can be displayed in a separate window, or a plurality of screens can be displayed in the same display screen. On the user interface screens of these programs, ON / OFF operations for numerically provided buttons and input fields, designation of numerical values and command inputs, etc. are specified by an input connected to a computer 58 incorporating a fluorescence microscope operation program. This is performed by the device 59. In this specification, “pressing” includes not only physically touching and operating buttons, but also clicking or selecting with the input device 59 and pressing it in a pseudo manner. Further, items that cannot be selected are displayed grayed out, so that it is easy to distinguish whether the item can be set by the user or not.

この図に示す操作画面60は、画面左側に画像を表示するための画像表示領域61と、右側に各種操作を行うボタン類を配置した操作領域62を設けている。ここでは、画像表示のためにCH1〜CH4の4チャンネルを用意しており、画像表示領域61を4分割し、各々が独立しており異なる画像を表示可能としている。図4の例では、CH1〜CH3に蛍光像、CH4に明視野像を表示させている。画像表示領域61の下側には、励起のON/OFFやプレビュー、撮影、録画等を行うためのボタン類が配置されている。またマウスのホイールに割り当てる機能の選択欄(Zフォーカス、ズーム、露光時間)や、自動保存のON/OFFの別、画像のサイズ、階調等が表示される。   The operation screen 60 shown in this figure has an image display area 61 for displaying an image on the left side of the screen and an operation area 62 on which buttons for performing various operations are arranged on the right side. Here, four channels CH1 to CH4 are prepared for image display, and the image display area 61 is divided into four, each of which is independent and capable of displaying different images. In the example of FIG. 4, a fluorescent image is displayed on CH1 to CH3, and a bright field image is displayed on CH4. Below the image display area 61, buttons for turning on / off excitation, previewing, photographing, recording, and the like are arranged. In addition, a function selection column (Z focus, zoom, exposure time) to be assigned to the mouse wheel, ON / OFF of automatic saving, image size, gradation, and the like are displayed.

操作領域62の上段には、「観察方法の選択」欄64が設けられ、各チャンネルで選択されている観察モードがボタン状のチャンネルボタン65として表示される。またチャンネルボタン65を選択すると、選択したチャンネルの画像が画像表示領域61で拡大表示される。図5は、CH4の明視野像を選択して、拡大画像MIとして拡大表示させた状態を示している。これにより、所望の画像を選択してより詳細に観察できる。図5の画像表示領域61では、画像表示領域61の下段に、露光時間を表示する露光時間表示欄や、露光時間の調整スライダ、オート調整ボタン等が設けられる。また、図5の例では、画像表示領域61に重ねてスケール(200μmに相当する長さ)SCを表示している。ユーザはこの画面から、所望の拡大観察を行う。   An “observation method selection” column 64 is provided in the upper part of the operation area 62, and the observation mode selected in each channel is displayed as a button-like channel button 65. When the channel button 65 is selected, the image of the selected channel is enlarged and displayed in the image display area 61. FIG. 5 shows a state in which a bright-field image of CH4 is selected and enlarged and displayed as an enlarged image MI. Thereby, a desired image can be selected and observed in more detail. In the image display area 61 of FIG. 5, an exposure time display column for displaying the exposure time, an exposure time adjustment slider, an auto adjustment button, and the like are provided in the lower part of the image display area 61. Further, in the example of FIG. 5, a scale (length corresponding to 200 μm) SC is displayed so as to overlap the image display area 61. The user performs desired magnified observation from this screen.

さらにチャンネルボタン65の下には、観察倍率表示欄66と「チャンネル設定」ボタン67が設けられる。観察倍率表示欄66では、現在の画像表示領域61における倍率を演算して表示される。さらに「チャンネル設定」ボタン67は、各チャンネルで表示される画像の観察モードの変更等、チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面90(図6)を呼び出すためのボタンである。
(チャンネル設定画面90)
Further, an observation magnification display field 66 and a “channel setting” button 67 are provided below the channel button 65. In the observation magnification display column 66, the magnification in the current image display area 61 is calculated and displayed. Further, the “channel setting” button 67 is a button for calling a channel setting screen 90 (FIG. 6) for performing setting for each channel such as changing the observation mode of the image displayed in each channel.
(Channel setting screen 90)

図6は、チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面90の一例を示している。図4の画面から、「チャンネル設定」ボタン67を押下すると図6のチャンネル設定画面90が表示される。ここでは、各チャンネル毎の観察モードの変更や擬似カラー表示の有無等を行う。具体的には、図4に対応させてCH1〜4の各チャンネルの設定欄を4分割して表示し、観察モード切替手段21を構成するプルダウンメニュー21Aで、OFF(使用しない)、明視野観察、蛍光観察、位相差観察のいずれかを選択する。ここで選択された観察モードに応じて、観察条件設定手段23により自動的に透過照明ハロゲンランプ(透過光源36)のON/OFF、蛍光励起シャッタ(励起光量調整部49に設けられた落射光シャッタ)のOPEN/CLOSEが選択され、プルダウンメニュー21A下段に設けられた透過照明ハロゲン状態表示欄91、蛍光励起シャッタ状態表示欄92に各々表示される。さらに、画像処理部30における内部処理の方法も、これら観察モードの変更に応じた設定に自動的に切り替えられる。例えば「明視野」を選択すると、明視野観察に適した顕微鏡の設定として、自動的にカラーフィルタ32が挿入され、画像処理部30でもカラー画像を作成する設定に切り替わる。このように、ユーザが選択した観察モードに応じて各項目を一々手作業で切り替える操作を無くし、自動で必要な切替作業を行わせることにより、大幅な省力化が図られ、ユーザは各項目の切替作業を意識することなく所望の観察像を速やかに観察できるようになる。
(擬似カラー表示機能)
FIG. 6 shows an example of a channel setting screen 90 for performing setting for each channel. When the “channel setting” button 67 is pressed from the screen of FIG. 4, the channel setting screen 90 of FIG. 6 is displayed. Here, the change of the observation mode for each channel, the presence or absence of pseudo color display, and the like are performed. Specifically, the setting fields for each channel of CH1 to CH4 are divided into four in correspondence with FIG. 4 and displayed in the pull-down menu 21A constituting the observation mode switching means 21. Select either fluorescence observation or phase difference observation. Depending on the observation mode selected here, the observation condition setting means 23 automatically turns ON / OFF the transmission illumination halogen lamp (transmission light source 36), the fluorescence excitation shutter (the epi-illumination shutter provided in the excitation light amount adjustment unit 49). OPEN / CLOSE) is selected and displayed in the transmitted illumination halogen state display column 91 and the fluorescence excitation shutter state display column 92 provided in the lower part of the pull-down menu 21A. Furthermore, the internal processing method in the image processing unit 30 is also automatically switched to a setting corresponding to the change in these observation modes. For example, when “bright field” is selected, the color filter 32 is automatically inserted as a microscope setting suitable for bright field observation, and the image processing unit 30 switches to a setting for creating a color image. In this way, by eliminating the operation of manually switching each item according to the observation mode selected by the user and automatically performing the necessary switching work, significant labor saving is achieved, and the user can A desired observation image can be quickly observed without being aware of the switching operation.
(Pseudo color display function)

また、蛍光観察で得られたモノクロ画像を所望の色に着色する擬似カラー表示機能を備えている。擬似カラー表示は、モノクロ階調に色の濃淡を割り付ける処理であり、LUT(ルックアップテーブル)割り付けとも呼ばれる。ここでは、擬似カラー表示欄93のチェックボックスをONし、所望の表示色を表示カラー選択欄94で選択することにより、選択した色に着色された擬似カラーの蛍光像が表示されるようになる。さらに擬似カラー表示機能のON/OFFを蛍光像に表示させることもできる。図4の例では、画像表示領域61において各チャンネルの画像の下段に擬似カラーON/OFF表示欄95が設けられ、擬似カラー表示されているものについては「擬似カラー」と表示され、さらに着色した色と同色の背景色にて表示される。これにより、ユーザは擬似カラー表示を選択したチャンネルを視認できると共に、何色に着色したかも併せて把握できる。なお擬似カラー表示機能はモノクロ画像への着色を行うものであり、既にカラー画像である明視野画像には適用されない。このため明視野画像選択時には擬似カラーON/OFF表示欄95をグレーアウトさせ、誤設定を防止する。   In addition, a pseudo color display function for coloring a monochrome image obtained by fluorescence observation into a desired color is provided. The pseudo color display is a process of assigning color shades to monochrome gradations, and is also called LUT (lookup table) assignment. Here, by turning on the check box of the pseudo color display column 93 and selecting a desired display color in the display color selection column 94, a pseudo color fluorescent image colored in the selected color is displayed. . Further, ON / OFF of the pseudo color display function can be displayed on the fluorescent image. In the example of FIG. 4, a pseudo color ON / OFF display field 95 is provided in the lower part of the image of each channel in the image display area 61, and “pseudo color” is displayed for those that are displayed in pseudo color, and further colored. It is displayed with the same background color as the color. As a result, the user can visually recognize the channel for which the pseudo color display is selected, and can also know how many colors it has been colored. The pseudo color display function is for coloring a monochrome image and is not applied to a bright field image that is already a color image. For this reason, the pseudo color ON / OFF display column 95 is grayed out when a bright field image is selected to prevent erroneous setting.

さらに、コメント表示欄96を設け、画像表示領域61において、試料WKの名前や観察条件等、所望のコメントをテキストで表示することもできる。   Furthermore, a comment display field 96 is provided, and desired comments such as the name of the sample WK and observation conditions can be displayed in the image display area 61 as text.

図6の例では、CH1〜CH3が蛍光観察モード、CH4が明視野観察モードを選択している。明視野観察モードでは、元々カラー表示されるため擬似カラー表示欄93はグレーアウトして表示し、選択できないようにしている。また、CH4設定欄の下段には「オーバーレイ表示として使用」欄97が設けられる。オーバーレイ表示とは、マルチカラー撮影の4分割画面表示の際に、CH1〜CH3の画像を合成したオーバーレイ画像をCH4で表示するモードである。図6に示すように「オーバーレイ表示として使用」欄97のチェックをONすることで、CH4での設定(図6の例では明視野観察モード)に拘わらず、図4に示すように、オーバーレイ表示を行う。この際、画像表示領域61におけるCH4の表示領域の下段のステータス表示欄95A左側に「オーバーレイ」と表示され、オーバーレイ表示が適用されていることが確認できる。更にステータス表示欄95には、オーバーレイ画像の合成元画像であるCH1〜CH3の各画像の重み付けを調整する合成調整欄95Bを設けることもできる。図4の例では、合成調整欄95Bとして各画像の透過率を0〜100の範囲で独立して調整できる。   In the example of FIG. 6, CH1 to CH3 select the fluorescence observation mode, and CH4 selects the bright field observation mode. In the bright field observation mode, since the color is originally displayed, the pseudo color display column 93 is grayed out and cannot be selected. In addition, a “use as overlay display” column 97 is provided at the bottom of the CH4 setting column. The overlay display is a mode in which an overlay image obtained by combining the images of CH1 to CH3 is displayed in CH4 in the case of multi-color photographing 4-screen display. As shown in FIG. 6, when the “Use as overlay display” column 97 is checked, overlay display is performed as shown in FIG. 4 regardless of the setting in CH4 (bright field observation mode in the example of FIG. 6). I do. At this time, “overlay” is displayed on the left side of the status display field 95A in the lower part of the CH4 display area in the image display area 61, and it can be confirmed that the overlay display is applied. Further, the status display field 95 can be provided with a composition adjustment field 95B for adjusting the weighting of each image of CH1 to CH3 which is the composition source image of the overlay image. In the example of FIG. 4, the transmittance of each image can be independently adjusted in the range of 0 to 100 as the synthesis adjustment field 95B.

加えて、すべてのチャンネルでの共通の設定項目を設定するための共通設定欄98として、ゲイン/プレビュー速度、測光方式、LUT補正/ブラックバランス、リアルタイムフィルタ、ホワイトバランス、ノイズリダクション、励起光量等のON/OFFを選択できる。これらの設定終了後、「設定」ボタン99を押下することで設定が反映され、観察条件設定手段23がフィルタの挿抜等を実行する。   In addition, common setting fields 98 for setting common setting items for all channels include gain / preview speed, metering method, LUT correction / black balance, real-time filter, white balance, noise reduction, excitation light quantity, etc. ON / OFF can be selected. After these settings are completed, the setting is reflected by pressing the “set” button 99, and the observation condition setting unit 23 executes filter insertion / removal and the like.

図4の蛍光顕微鏡操作プログラムに戻って説明を継続すると、「観察方法の選択」欄64の下段に設けられた操作領域62では、複数のタブを切り替えて操作項目を選択する。図4の例では「顕微鏡操作」タブ102が選択されており、このとき操作領域62には「レンズ選択」欄68が設けられ、対物レンズ50を選択できる。この蛍光顕微鏡では複数の対物レンズ50を対物レンズ用ターレット上にセットし、対物レンズ用ターレットを回転させて切り替え可能としている。倍率の異なる対物レンズ50を切り替えることで、光学倍率を変更できる。図4の例では対物レンズを6個までセット可能で、ここでは5個の対物レンズをセットしている。「レンズ選択」欄68では現在セットされている対物レンズ50が、その倍率と共にアイコン状に表示されている。対物レンズがセットされていない位置は、空欄で表示され、この位置に対物レンズを追加できることが視認できる。所望の対物レンズ50のアイコンを選択すると、制御部26が指令を出し、対物レンズ用ターレットを回転させて自動的に対物レンズ50が切り替えられる。また対物レンズ50を切り替える際には、対物レンズ50を一旦待避させて、対物レンズ用ターレット回転時に試料載置部28と接触しないようにしている。
(ナビゲーション欄70)
Returning to the fluorescence microscope operation program of FIG. 4 and continuing the description, in the operation area 62 provided in the lower part of the “observation method selection” column 64, a plurality of tabs are switched to select operation items. In the example of FIG. 4, the “microscope operation” tab 102 is selected. At this time, a “lens selection” column 68 is provided in the operation area 62, and the objective lens 50 can be selected. In this fluorescent microscope, a plurality of objective lenses 50 are set on an objective lens turret, and the objective lens turret is rotated and switched. The optical magnification can be changed by switching the objective lenses 50 having different magnifications. In the example of FIG. 4, up to six objective lenses can be set. Here, five objective lenses are set. In the “lens selection” column 68, the currently set objective lens 50 is displayed in an icon shape together with its magnification. The position where the objective lens is not set is displayed in a blank, and it can be visually confirmed that the objective lens can be added to this position. When an icon of a desired objective lens 50 is selected, the control unit 26 issues a command, and the objective lens 50 is automatically switched by rotating the objective lens turret. When the objective lens 50 is switched, the objective lens 50 is temporarily retracted so that it does not come into contact with the sample mounting portion 28 when the objective lens turret is rotated.
(Navigation column 70)

さらに「レンズ選択」欄68の下段には、倍率を調整するズーム調整スライダ69が設けられる。さらにその下段には、ナビゲーション欄70が設けられる。ナビゲーション欄70は、観察可能な範囲の全域、すなわち試料載置部28の相対移動範囲SIを示す相対移動範囲表示領域を構成する。またナビゲーション欄70には、現在観察中の位置が十字状のグリッドGDで表示される。これにより、ユーザは現在観察中の位置が全体のどの辺りに位置するかを把握できる。このナビゲーション欄70では、広域画像の表示、選択を行う。ナビゲーション欄70の「ナビゲーション」ボタン71を押下すると、図7のナビゲーション画面72が別ウィンドウで開き、登録された広域画像WIが表示される。すなわちナビゲーション画面72は、広域画像WIを表示する広域画像表示領域WAとして機能する。従来、広域画像は拡大画像の脇に併設された小さな画面を使用することが多かったが、この状態では詳細が判別し辛いという問題があった。本実施の形態ではナビゲーション画面72を使って広域画像WIを大きく表示させることにより、より見易く、詳細表示を可能にして視野探し作業を容易にできる。また、図5の拡大画像表示領域MAで現在表示中の拡大画像MIに対応する領域を、広域画像WI上で矩形状の第1の枠状BX1にて表示している。これにより、現在観察中の部位を広域画像WI上で容易に把握でき、視野の移動等に役立てることができる。また図7の画面で第1の枠状BX1をマウス等の操作により移動させると、これに追従して図5の拡大画像表示領域MAの表示も対応する領域の拡大画像MIとなるよう更新される。この例では、広域画像WI、拡大画像MIのいずれも明視野像としているが、広域画像WIを明視野像、拡大画像MIを蛍光像とすることで、カラー画像で視野を探して高解像度のモノクロ画像で拡大観察するという蛍光観察に適した環境が実現できる。   Further, a zoom adjustment slider 69 for adjusting the magnification is provided at the lower part of the “lens selection” column 68. Further, a navigation column 70 is provided at the lower stage. The navigation column 70 forms a relative movement range display area indicating the entire range of the observable range, that is, the relative movement range SI of the sample placement unit 28. In the navigation column 70, the currently observed position is displayed in a cross-shaped grid GD. Thereby, the user can grasp | ascertain where the position currently observed is located in the whole. In this navigation column 70, a wide area image is displayed and selected. When the “navigation” button 71 in the navigation column 70 is pressed, the navigation screen 72 of FIG. 7 opens in a separate window, and the registered wide area image WI is displayed. That is, the navigation screen 72 functions as a wide area image display area WA that displays the wide area image WI. Conventionally, a wide area image often uses a small screen provided beside the enlarged image. However, in this state, there is a problem that it is difficult to determine details. In the present embodiment, by displaying the wide-area image WI in a large size using the navigation screen 72, it is easier to see and detailed display is possible, and the visual field searching operation can be facilitated. Further, an area corresponding to the enlarged image MI currently displayed in the enlarged image display area MA of FIG. 5 is displayed on the wide area image WI as a rectangular first frame BX1. As a result, the part currently being observed can be easily grasped on the wide area image WI, and can be used for moving the visual field. Further, when the first frame BX1 is moved by operating the mouse or the like on the screen of FIG. 7, the display of the enlarged image display area MA of FIG. 5 is updated so as to become the enlarged image MI of the corresponding area. The In this example, both the wide-area image WI and the enlarged image MI are bright-field images. However, by using the wide-area image WI as a bright-field image and the enlarged image MI as a fluorescent image, a high-resolution image is searched for a visual field. An environment suitable for fluorescence observation of magnifying observation with a monochrome image can be realized.

なお、この例では、広域画像表示領域WAを別ウィンドウとしているが、拡大表示領域と同一画面で分割して表示させることも可能であることはいうまでもない。例えば図5の画面において、画像表示領域を二分割して拡大画像表示領域と広域画像表示領域を並べて表示させることもできる。さらに図5の例では、ナビゲーション欄70に試料載置部28の相対移動範囲SIを表示しているが、従来のようにナビゲーション欄に広域画像を縮小表示させることも可能である。このような表示形態の設定は、ユーザの好み等に応じて任意に設計できる。
(広域画像切替手段76)
In this example, the wide area image display area WA is a separate window, but it is needless to say that it can be divided and displayed on the same screen as the enlarged display area. For example, in the screen of FIG. 5, the image display area can be divided into two and the enlarged image display area and the wide area image display area can be displayed side by side. Further, in the example of FIG. 5, the relative movement range SI of the sample placement unit 28 is displayed in the navigation column 70, but it is also possible to display a wide area image in a reduced size in the navigation column as in the past. Such setting of the display form can be arbitrarily designed according to user preferences and the like.
(Wide-area image switching means 76)

さらに、複数の広域画像を切り替えることができる。図7のナビゲーション画面72の上段には、チャンネル表示欄73、ナビ画像倍率表示欄74、履歴画像表示欄75及び広域画像切替手段76が設けられている。チャンネル表示欄73は、現在表示中のチャンネル番号(図7の例ではCH4)を表示する。ナビ画像倍率表示欄74は、ナビゲーション画面72で表示される広域画像WIの倍率を表示する(図7の例では200倍)。履歴画像表示欄75は、現在登録されている広域画像の枚数と、表示中の広域画像の番号を表示している。図7の例では、3/3と表示され、登録済みの3枚の広域画像中、3番目の広域画像WIが表示されていることを示している。広域画像WIは、広域画像切替手段76を構成する矢印ボタンで切り替えることができる。図7の例では、←、→ボタンが配置され、これを押下することで、登録済みの広域画像WIが登録番号の昇順、降順に順次切り替えられる。このように、複数枚の広域画像WIを切り替え可能とすることで、従来のように一枚のみの広域画像に制限されることなく、より柔軟な視野の選択、切り替えが可能となる。   Furthermore, a plurality of wide area images can be switched. A channel display field 73, a navigation image magnification display field 74, a history image display field 75, and a wide area image switching means 76 are provided in the upper part of the navigation screen 72 in FIG. The channel display field 73 displays the currently displayed channel number (CH4 in the example of FIG. 7). The navigation image magnification display field 74 displays the magnification of the wide area image WI displayed on the navigation screen 72 (200 times in the example of FIG. 7). The history image display field 75 displays the number of currently registered wide area images and the number of the wide area image being displayed. In the example of FIG. 7, 3/3 is displayed, indicating that the third wide area image WI is displayed among the three registered wide area images. The wide area image WI can be switched by an arrow button constituting the wide area image switching means 76. In the example of FIG. 7, the ← and → buttons are arranged, and by pressing these buttons, the registered wide area images WI are sequentially switched in ascending order and descending order of registration numbers. In this way, by enabling switching of a plurality of wide area images WI, it is possible to select and switch the field of view more flexibly without being limited to only one wide area image as in the past.

広域画像WIの登録は、図7のナビゲーション画面72において、所望の視野や倍率に調整した後、画面右下に設けられた「画像登録」ボタン78を押下して行う。これにより、その時点でナビゲーション画面72に表示されている画像が広域画像WIとしてメモリ部に保存される。広域画像WIは、明視野像や蛍光像といった観察方法の種別、撮像時の倍率といった撮像条件の情報と共に記録される。またそれぞれの広域画像WIの座標情報に基づいて、図5において広域画像WIの登録位置を示すナビゲーション欄70の表示も自動更新される。   Registration of the wide area image WI is performed by pressing the “image registration” button 78 provided at the lower right of the screen after adjusting to a desired field of view and magnification on the navigation screen 72 of FIG. Thereby, the image currently displayed on the navigation screen 72 is preserve | saved as a wide area image WI in a memory part. The wide-area image WI is recorded together with information on imaging conditions such as the type of observation method such as a bright field image and a fluorescent image, and the magnification at the time of imaging. Further, based on the coordinate information of each wide area image WI, the display of the navigation column 70 indicating the registered position of the wide area image WI in FIG. 5 is also automatically updated.

広域画像WIは、予め登録され、メモリ部に保存される。複数の登録画像を保存するメモリ部は、蛍光顕微鏡本体側の制御部や画像処理部等に備えることもできるし、あるいはコンピュータ側に備えることもできる。図2の例では、カメラ制御用PCであるコンピュータ58にメモリ部を備える。例えばコンピュータのハードディスク等を利用することで、蛍光顕微鏡本体側の構成を簡素化してコストダウンを図ることができる。また制御部を構成するコンピュータ58が各種制御を行う。さらに図7のナビゲーション画面72に表示中の画像を、広域画像として登録することなく、単に保存することもできる。「画像登録」ボタン78の右隣に配置された「保存」ボタン79を押すと、画像に名前を付けて保存するダイヤログが現れ、所望の名前を付して保存できる。
(相対移動範囲表示領域)
The wide area image WI is registered in advance and stored in the memory unit. The memory unit for storing a plurality of registered images can be provided in the control unit on the fluorescent microscope main body side, the image processing unit, or the like, or can be provided in the computer side. In the example of FIG. 2, the computer 58, which is a camera control PC, includes a memory unit. For example, by using a hard disk of a computer or the like, the configuration on the fluorescent microscope main body side can be simplified and the cost can be reduced. A computer 58 constituting the control unit performs various controls. Furthermore, the image being displayed on the navigation screen 72 in FIG. 7 can be simply saved without registering it as a wide area image. When a “save” button 79 arranged on the right side of the “image registration” button 78 is pressed, a dialog for naming and saving the image appears, and the image can be saved with a desired name.
(Relative movement range display area)

上述の通り、図5に示す蛍光顕微鏡操作プログラムの画面では、ナビゲーション欄70に試料載置部28の相対移動範囲SIを表示しており、この相対移動範囲SI上に、登録済みの広域画像の位置が点で表示される。複数枚の広域画像が登録されている場合は、各広域画像に対応する位置に、それぞれ点が表示される。これにより、広域画像が試料載置部28上のどの位置に登録されているかを俯瞰でき、複数枚の広域画像が離散的に登録されている場合でも、相互の位置関係を把握してこれらを区別することが容易となる。   As described above, on the screen of the fluorescence microscope operation program shown in FIG. 5, the relative movement range SI of the sample placement unit 28 is displayed in the navigation column 70, and the registered wide-area image is displayed on the relative movement range SI. The position is displayed as a point. When a plurality of wide area images are registered, a point is displayed at a position corresponding to each wide area image. Thereby, it is possible to look down on the position on the sample placement unit 28 where the wide area image is registered, and even when a plurality of wide area images are discretely registered, the mutual positional relationship is grasped and these are obtained. It becomes easy to distinguish.

このように、従来の1枚の広域画像のみに基づく拡大画像の視野探しに加えて、複数枚の広域画像と、これら広域画像の範囲を示す相対移動範囲SIを付加することで、図8に示すように、より柔軟な視野移動や視野探しを可能とする。図8(a)は相対移動範囲SI(図5のナビゲーション欄70)、図8(b)は広域画像WI2(図7のナビゲーション画面72)、図8(c)は拡大画像MI(図5の拡大画像表示領域MA)をそれぞれ示している。この例では4つの広域画像が登録されており、図8(a)の相対移動範囲SIには各広域画像の位置を示すWI1〜4の4点が表示される。図8(a)の画面からいずれかの広域画像WI1〜4の点を選択すると、図8(b)に示すように対応する広域画像(図8(b)の例ではWI2)が図7のナビゲーション画面72に表示される。ナビゲーション画面72上から拡大画像MIを指定すると、図5の拡大画像表示領域MAに該当する拡大画像が表示されると共に、図7の広域画像WI上には対応する領域に矩形状の第1の枠状BX1が表示され、拡大画像MIの位置を広域画像WI上で確認できる。   In this way, in addition to searching for a field of view of an enlarged image based on only one conventional wide area image, a plurality of wide area images and a relative movement range SI indicating the range of these wide area images are added to FIG. As shown, it enables more flexible visual field movement and visual field search. 8A shows the relative movement range SI (navigation column 70 in FIG. 5), FIG. 8B shows the wide area image WI2 (navigation screen 72 in FIG. 7), and FIG. 8C shows the enlarged image MI (in FIG. 5). Enlarged image display areas MA) are shown respectively. In this example, four wide area images are registered, and four points WI1 to WI4 indicating the positions of the wide area images are displayed in the relative movement range SI of FIG. When one of the points of the wide area images WI1 to WI4 is selected from the screen of FIG. 8A, the corresponding wide area image (WI2 in the example of FIG. 8B) is displayed as shown in FIG. It is displayed on the navigation screen 72. When the enlarged image MI is designated on the navigation screen 72, an enlarged image corresponding to the enlarged image display area MA of FIG. 5 is displayed, and a first rectangular shape is displayed in the corresponding area on the wide area image WI of FIG. The frame shape BX1 is displayed, and the position of the enlarged image MI can be confirmed on the wide area image WI.

以上のように、蛍光顕微鏡の視野を決定するために大領域、中領域、小領域の3段階を用意し、これらを相互にリンクさせることで、視野の相対的な位置関係の把握が容易になり、視野の移動、選択を極めて容易にできる。すなわち、一枚の広域画像のみで視野探しを行っていた従来の方法と比べ、複数枚の広域画像を登録して切り替え可能とすることでより広範な範囲で視野探しが可能となる。さらに、複数枚の広域画像が、XYステージの相対移動範囲においてどの位置にあるかを相対移動範囲表示領域で表示させることで、これら複数枚の広域画像同士の位置関係も容易に整理でき、複数枚の広域画像を混乱無く選択して、適切な視野探しが行える。   As described above, in order to determine the field of view of the fluorescence microscope, three steps of large, medium, and small regions are prepared and linked to each other, making it easy to grasp the relative positional relationship of the field of view. Thus, the field of view can be moved and selected very easily. That is, as compared with the conventional method in which the field of view is searched only by one wide area image, the field of view can be searched in a wider range by registering and switching a plurality of wide area images. Further, by displaying in the relative movement range display area the position of the plurality of wide area images in the relative movement range of the XY stage, the positional relationship between the plurality of wide area images can be easily organized. Select a wide area image without confusion and search for an appropriate field of view.

また、登録済みの広域画像を表示部上に複数表示させることもできる。表示部24の画像表示領域61を複数領域に分割し(例えば図4に示すCH1〜4)、分割された領域に登録済みの広域画像を各々表示させることで、複数の広域画像を一画面で確認できる。例えばタイムラプス機能で長時間の経時観察画像を複数並べて表示する場合のように、所望の領域の画像を複数抽出して同時に表示させることができ、視認性を高め視野探し等に資する。
(デジタルズーム)
A plurality of registered wide area images can be displayed on the display unit. The image display area 61 of the display unit 24 is divided into a plurality of areas (for example, CH1 to CH4 shown in FIG. 4), and a plurality of wide area images are displayed on one screen by displaying each registered wide area image in the divided areas. I can confirm. For example, a plurality of images of a desired region can be extracted and displayed at the same time, as in the case of displaying a plurality of long-time observation images side by side with the time lapse function, thereby improving visibility and contributing to searching for a visual field.
(Digital zoom)

また蛍光顕微鏡は、光学ズーム以外に、画像処理によるデジタルズーム機能を備える。デジタルズームを行う際は、図9に示すように、現在拡大画像表示領域MAで表示される視野に対応する領域を広域画像WI上で、光学視野とデジタルズームした視野の両方を表示する。すなわち、広域画像WI上に拡大画像MIの領域を矩形状で表示させる際、図9(a)に示すように元画像である光学画像の矩形を破線(第1の枠状BX1)で表示させつつ、デジタルズームの倍率に応じて、拡大表示された領域を実線(第2の枠状BX2)で表示させる。これにより、解像度の高い元の光学像と、デジタルズームにより拡大された視野に対応する領域とを広域画像WI上で対比でき、ユーザはデジタルズームによる表示であること、すなわち光学画像に比べて解像度が低下していることを認識できる。加えて、低倍率の広域画像WI上での対応位置が正しく反映されるので、どの程度解像度が低下しているか、すなわち元データの領域と視野との相対関係も確認できる。また広域画像WI上で現在位置を変更する際は、変更位置まで試料載置部28が移動している間はデジタルズーム像を表示しておく。すなわち、XYステージの可動範囲は大きく、指定された目標位置までステージを物理的に移動し終えるまである程度の時間を要する。このため、ナビゲーション画面72に表示されている広域画像WIの中から、目標位置の視野に相当する画像を切り出し(例えば枠状BX1で表示される視野範囲画像)、ステージの移動中はこの視野範囲画像をデジタルズームで拡大表示させた視野範囲画像を一時的に表示させる。ステージ移動終了後は、得られた拡大画像MIの表示に切り替える。これにより、時間のかかるステージ移動中にも仮のデジタルズーム画像が表示されるので、ユーザにおける待ち時間のストレスを低減できる。
(広域画像合成手段)
In addition to the optical zoom, the fluorescence microscope has a digital zoom function by image processing. When performing digital zoom, as shown in FIG. 9, an area corresponding to the field of view currently displayed in the enlarged image display area MA is displayed on the wide-area image WI both on the optical field of view and on the field of view zoomed in digitally. That is, when the area of the enlarged image MI is displayed in a rectangular shape on the wide area image WI, the rectangle of the optical image that is the original image is displayed in a broken line (first frame shape BX1) as shown in FIG. On the other hand, the enlarged display area is displayed with a solid line (second frame shape BX2) according to the digital zoom magnification. As a result, the original optical image having a high resolution and the area corresponding to the field of view enlarged by the digital zoom can be compared on the wide-area image WI, and the user can display with the digital zoom, that is, the resolution is lower than that of the optical image. Can recognize that In addition, since the corresponding position on the low-magnification wide-area image WI is correctly reflected, it is possible to confirm how much the resolution is lowered, that is, the relative relationship between the area of the original data and the visual field. When the current position is changed on the wide area image WI, a digital zoom image is displayed while the sample placement unit 28 is moving to the changed position. That is, the movable range of the XY stage is large, and a certain amount of time is required until the stage is physically moved to the designated target position. For this reason, an image corresponding to the visual field of the target position is cut out from the wide-area image WI displayed on the navigation screen 72 (for example, a visual field range image displayed in the frame shape BX1), and this visual field range is moved while the stage is moving. A visual field range image obtained by enlarging and displaying the image with digital zoom is temporarily displayed. After the stage movement is completed, the display is switched to the display of the obtained enlarged image MI. Thereby, since the temporary digital zoom image is displayed even during the stage movement which takes time, it is possible to reduce the stress of waiting time for the user.
(Wide-area image composition means)

また複数の広域画像を離散的に登録して切り替え表示する他、隣接する広域画像同士を繋げて、より大きい広域画像に合成することもできる。このような画像を連結の手順を、図10に基づいて説明する。図10の例では、4枚の広域画像WI5〜8を繋ぎ合わせて一枚の合成広域画像を生成している。先ず図10(a)に示すように、試料載置部28を移動させて、左上から時計回りに、隣接する広域画像WI5〜8まで4枚撮像する。広域画像WIは、倍率の最も低い対物レンズを使用して明視野画像で撮像する。この際、隣接する広域画像WI同士が若干重なるように、視野を設定する。そして図10(b)に示すように、隣接する広域画像WI同士の重なり部分に基づいて、画像処理によりこれらを連結する。この合成処理は、画像処理部30の広域画像合成手段により行う。画像を合成するアルゴリズムとしては、画像データから特徴点を抽出してマッチングを行う等、既知の方法が適宜利用できる。これにより、一枚の大きな合成広域画像を得ることができる。従来は、最も倍率の低い対物レンズで得られる視野以上に広い広域画像を得ることができなかったが、この方法であれば複数枚の広域画像を継ぎ足すことで、対物レンズの最低倍率に制限されないより広い広域画像を得ることが可能となる。
(補正座標位置演算手段77)
In addition to discretely registering and switching display of a plurality of wide area images, adjacent wide area images can be connected to be combined into a larger wide area image. A procedure for connecting such images will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 10, four wide-area images WI <b> 5 to 8 are connected to generate a single synthetic wide-area image. First, as shown in FIG. 10A, the sample mounting unit 28 is moved, and four pieces of the wide area images WI5 to WI8 are imaged clockwise from the upper left. The wide area image WI is captured as a bright field image using an objective lens having the lowest magnification. At this time, the field of view is set so that adjacent wide area images WI slightly overlap each other. And as shown in FIG.10 (b), based on the overlap part of adjacent wide area image WI, these are connected by image processing. This composition processing is performed by the wide area image composition means of the image processing unit 30. As an algorithm for synthesizing an image, a known method can be used as appropriate, such as extracting a feature point from image data and performing matching. As a result, one large synthesized wide area image can be obtained. Previously, it was not possible to obtain a wide area image wider than the field of view obtained with the objective lens with the lowest magnification, but this method limits the minimum magnification of the objective lens by adding multiple wide area images. It is possible to obtain a wider image that is not performed.
(Correction coordinate position calculation means 77)

このようにして得られた合成広域画像は、つなぎ合わせのための重なり部分によって、各広域画像の持つ位置座標が若干狂うという問題がある。そこで、広域画像合成手段が画像の合成を行う際の重なり量を保持しておき、この値に基づいて、座標位置を補正する。この補正は、制御部26の補正座標位置演算手段77により行う。具体的には、図10(b)において左上の広域画像WI5の座標を基準とし、広域画像WI6〜8については各画像との重なり量を減算した座標位置に補正する。これにより、拡大画像MIの位置を合成広域画像上に正しく反映させることができる。   The synthesized wide area image obtained in this way has a problem that the position coordinates of the wide area images are slightly deviated due to overlapping portions for joining. Therefore, the overlap amount when the wide-area image synthesizing unit synthesizes the image is held, and the coordinate position is corrected based on this value. This correction is performed by the corrected coordinate position calculation means 77 of the control unit 26. Specifically, in FIG. 10B, the coordinates of the upper left wide area image WI5 are used as a reference, and the wide area images WI6 to WI8 are corrected to coordinate positions obtained by subtracting the overlap amount with each image. Thereby, the position of the enlarged image MI can be correctly reflected on the synthesized wide area image.

図11に、このような広域画像合成を行うユーザインターフェース画面の一例を示す。この図に示す例では、ナビゲーション画面72において広域画像WI9〜WI14の6枚を指定し、広域画像合成を実行している。広域画像合成実行中は、進捗ダイヤログボックス120に進捗を示すバーグラフが表示され、各広域画像の撮影と、撮影された広域画像の連結を実行する進捗状況が示される。   FIG. 11 shows an example of a user interface screen for performing such a wide area image composition. In the example shown in this figure, six wide images WI9 to WI14 are designated on the navigation screen 72, and the wide image synthesis is executed. While the wide area image composition is being executed, a progress bar is displayed in the progress dialog box 120 to indicate the progress of executing the shooting of each wide area image and the connection of the captured wide area images.

図5の顕微鏡操作プログラムの説明に戻ると、ナビゲーション欄70の右側には、対物レンズ50の位置を縦棒状に表示しており、視覚的に対物レンズ50の相対位置を把握できる。さらにその下段には、「ステージ位置記憶」欄80が設けられる。加えてその下段には照明の光量調整欄82が設けられる。図4の例では、透過光源36であるハロゲンランプは、チェックボックスによりON/OFFが切り替えられ、また落射光源48である超高圧水銀ランプは、スライダを操作することで光量を調整できる。   Returning to the description of the microscope operation program in FIG. 5, the position of the objective lens 50 is displayed in a vertical bar shape on the right side of the navigation column 70 so that the relative position of the objective lens 50 can be visually grasped. Further, a “stage position storage” column 80 is provided in the lower stage. In addition, an illumination light amount adjustment column 82 is provided at the lower stage. In the example of FIG. 4, the halogen lamp that is the transmissive light source 36 is switched ON / OFF by a check box, and the ultrahigh pressure mercury lamp that is the epi-illumination light source 48 can adjust the amount of light by operating the slider.

また操作領域62の最下段には、対物レンズ50を退避させる「レンズ退避(Pause)」ボタン、画像上で各種の解析を行うための解析ソフトを呼び出す「解析ソフト」ボタン、顕微鏡操作プログラム起動時の初期画面を表示させる「初期メニューへ」ボタンが設けられている。
(蛍光観察モードへの切替)
Also, at the bottom of the operation area 62, a “lens retract” button for retracting the objective lens 50, an “analysis software” button for calling analysis software for performing various analyzes on the image, and when a microscope operation program is started There is provided a “go to initial menu” button for displaying the initial screen.
(Switch to fluorescence observation mode)

観察条件設定手段23が撮像条件を切り替える手順を、図12及び図13のフローチャートに基づいて説明する。これらのフローチャートにおいて、図12は蛍光観察を選択した場合、図13は明視野観察を選択した場合、の観察モード切替手順を説明している。まず、蛍光観察モードへの切替について、図12に基づき説明する。ステップS1201で、ユーザが図6の画面から観察モード切替手段21で蛍光観察を指定すると、ステップS1202で透過光源36のハロゲンランプがOFFされ、ステップS1203で蛍光フィルタキューブが挿入され、ステップS1204でCCDカメラの前段に配置したカラーフィルタ32が排除される。ここでカラーフィルタ32が回転式の場合はフィルタのない穴の位置が選択され、液晶式の場合は、電動挿抜機構等により機械的に退避される。次にステップS1205で蛍光観察用の蛍光撮像部22の設定を行う。例えばピーク測光やAE(自動露光)のOFF等を設定する。さらにステップS1206で画像処理部30をモノクロ画像処理モードに切り替える。具体的には色補間や色合成等を行わない処理とする。さらにステップS1207で、蛍光励起シャッタを開放位置とする。しかし、観察が終了した後、例えば別の観察条件に移っている場合やパソコンのアプリケーションで他の演算をしている場合等は、無駄な励起を行わないようにする。   A procedure for the observation condition setting means 23 to switch the imaging conditions will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In these flowcharts, FIG. 12 illustrates an observation mode switching procedure when fluorescence observation is selected and FIG. 13 illustrates bright field observation. First, switching to the fluorescence observation mode will be described with reference to FIG. When the user designates fluorescence observation with the observation mode switching means 21 from the screen of FIG. 6 in step S1201, the halogen lamp of the transmissive light source 36 is turned off in step S1202, the fluorescent filter cube is inserted in step S1203, and the CCD in step S1204. The color filter 32 disposed in front of the camera is eliminated. Here, when the color filter 32 is a rotary type, the position of a hole without a filter is selected, and when the color filter is a liquid crystal type, it is mechanically retracted by an electric insertion / extraction mechanism or the like. In step S1205, the fluorescence imaging unit 22 for fluorescence observation is set. For example, peak metering or AE (automatic exposure) OFF is set. In step S1206, the image processing unit 30 is switched to the monochrome image processing mode. Specifically, the processing is such that color interpolation or color synthesis is not performed. In step S1207, the fluorescence excitation shutter is set to the open position. However, useless excitation should not be performed after the observation is completed, for example, when the operation is shifted to another observation condition or when another calculation is performed by a personal computer application.

一方、明視野観察モードへの切替は、図13に示すようにステップS1301でユーザが明視野観察モードを選択すると、ステップS1302で蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、無駄な励起を行わないようにする。次にステップS1303で、透過光源36であるハロゲンランプをONする。特にハロゲンランプはランプ光量の立ち上がりが悪いため、早めに点灯することが好ましい。次にステップS1304で透過光が蛍光フィルタを透過しないよう、蛍光フィルタキューブを退避させる。次いでステップS1305でカラーフィルタ32をカラーモードに切り替える。機械式フィルタ33を使用する場合はターレットを回転させてRGBを順次切り替え、液晶式フィルタ34の場合はフィルタを光路に挿入する。さらにステップS1306で画像処理部30をカラー画像処理モードに切り替える。機械式フィルタ33の場合はターレットの回転の制御と色合成とをリンクさせ、あるいは液晶式フィルタ34の場合は印加電圧制御と色合成をリンクさせ、カラー画像を合成する。そしてステップS1307により、明視野撮像部25の設定を行う。例えばカラーCCDカメラのアベレージ測光やAEをONにする等の設定を行う。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。   On the other hand, as shown in FIG. 13, when the user selects the bright field observation mode in step S1301, the fluorescent excitation shutter is set to the closed position in step S1302 so that unnecessary excitation is not performed. . In step S1303, the halogen lamp that is the transmissive light source 36 is turned on. In particular, a halogen lamp is preferably lit early because the rise of the lamp light amount is poor. In step S1304, the fluorescent filter cube is retracted so that transmitted light does not pass through the fluorescent filter. In step S1305, the color filter 32 is switched to the color mode. In the case of using the mechanical filter 33, the turret is rotated to sequentially switch RGB, and in the case of the liquid crystal filter 34, the filter is inserted into the optical path. In step S1306, the image processing unit 30 is switched to the color image processing mode. In the case of the mechanical filter 33, turret rotation control and color synthesis are linked, or in the case of the liquid crystal filter 34, applied voltage control and color synthesis are linked to synthesize a color image. In step S1307, the bright field imaging unit 25 is set. For example, average photometry of the color CCD camera and setting such as turning on AE are performed. Note that these procedures are merely examples, and the order of some processes can be changed.

これによって、蛍光観察モードに際しては、高感度、高階調、高解像度のモノクロ撮影ができ、一方明視野観察に際しては、色情報を持ち3CCD並の高解像度のカラー撮影ができる。ユーザが観察モードを選択するという一の操作のみで、顕微鏡、カメラ、画像処理、カラーフィルタ32等の制御を全て自動で観察条件設定手段23に行わせることにより、観察モードの切替に伴う設定変更の大幅な省力化を図ることができる。またこの構成は特別な機器を付加することなく安価に実現できる。
(位相差観察モード)
Thus, in the fluorescence observation mode, high-sensitivity, high gradation, high-resolution monochrome photography can be performed, while in bright-field observation, high-resolution color photography having color information and comparable to 3CCD can be performed. By changing the observation mode, the user can automatically control the microscope, camera, image processing, color filter 32, etc. by only one operation of selecting the observation mode. This can save a lot of labor. Further, this configuration can be realized at low cost without adding special equipment.
(Phase difference observation mode)

さらにこの方法は、明視野観察に限られず、位相差観察や微分干渉観察にも適用できることはいうまでもない。位相差観察によれば、光の回折と干渉を利用して、透明な試料に明暗のコントラストを付けて観察できる。明視野観察のように試料を染色する必要がないので、生体細胞や培養細胞、血液等生きたままの状態で観察できる。   Furthermore, it goes without saying that this method is not limited to bright field observation but can also be applied to phase difference observation and differential interference observation. According to the phase difference observation, it is possible to observe a transparent sample with a contrast of light and dark using light diffraction and interference. Since it is not necessary to stain the sample as in bright field observation, living cells, cultured cells, blood, etc. can be observed as they are alive.

以下、位相差観察モードの設定を行う手順を、図14のフローチャートに基づき説明する。まずステップS1401で、位相差観察を指定する。ここではユーザが観察モード切替手段21により、位相差観察モードを選択する。次にステップS1402で、蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、無駄な励起を行わないようにする。さらにステップS1403で、透過光源36であるハロゲンランプをONした後、ステップS1404で、透過光が蛍光フィルタを透過しないよう、蛍光フィルタキューブを退避させる。次いでステップS1405でカラーフィルタ32をカラーモードに切り替え、ステップS1406で画像処理部30をカラー画像処理モードに切り替える。これらステップS1402〜ステップS1406の処理は、上述した図13とほぼ同様の手順となる。そしてステップS1407により、位相差用の撮像部の設定を行う。例えば明視野撮像部25のカラーCCDカメラのアベレージ測光やAEをONにする、エッジ強調フィルタを適用する等の設定を行う。さらにステップS1408で、蛍光顕微鏡を位相差観察を行うための物理的な構成に切り替える。ここでは、対物レンズ50の倍率に応じた位相リング絞りを挿入する。本実施の形態では、位相差リングのPhリングとしてPhL、Ph1、Ph2、Ph3の4タイプがあり、対物レンズ50の倍率に応じてこれらを使い分ける。このようにして位相差観察モードでは、透明な試料又は反射試料の位相あるいは光路差に基づき位相差像を結像することで、コントラストの高い位相差像を得ることができる。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。
(微分干渉観察モード)
Hereinafter, the procedure for setting the phase difference observation mode will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1401, phase difference observation is designated. Here, the user selects the phase difference observation mode by the observation mode switching means 21. In step S1402, the fluorescence excitation shutter is set to the closed position so that unnecessary excitation is not performed. In step S1403, after turning on the halogen lamp that is the transmissive light source 36, in step S1404, the fluorescent filter cube is retracted so that the transmitted light does not pass through the fluorescent filter. In step S1405, the color filter 32 is switched to the color mode. In step S1406, the image processing unit 30 is switched to the color image processing mode. The processes in steps S1402 to S1406 are almost the same as those in FIG. In step S1407, the phase difference imaging unit is set. For example, the average photometry of the color CCD camera of the bright-field imaging unit 25, settings such as turning on AE, and applying an edge enhancement filter are performed. In step S1408, the fluorescent microscope is switched to a physical configuration for performing phase difference observation. Here, a phase ring stop corresponding to the magnification of the objective lens 50 is inserted. In the present embodiment, there are four types of Ph rings of the phase difference ring, PhL, Ph1, Ph2, and Ph3, which are properly used according to the magnification of the objective lens 50. In this way, in the phase difference observation mode, a phase difference image with high contrast can be obtained by forming a phase difference image based on the phase or optical path difference of the transparent sample or the reflection sample. Note that these procedures are merely examples, and the order of some processes can be changed.
(Differential interference observation mode)

微分干渉観察とは、無染色の試料を光が通過する際の屈折率の違いや、試料表面の形状による光路差(光の進み方の違い)を明暗のコントラストに変えて観察する方法である。微分干渉観察では偏光を利用して僅かに離間した平行光を生成して、無色透明の試料に透過させた後、これらの光を干渉させて立体的な結像を得る。この微分干渉観察は位相差観察と同様、生きたままの試料を観察でき、特に位相差観察よりも厚い試料に適している。用途としては神経や筋肉の繊維構造、細胞分裂紡錘体の観察や、細胞核構造、その他無染色の厚い試料、あるいはICウェハ表面、磁気ヘッドの研磨面の外観検査、結晶成長過程の観察等に利用される。   Differential interference observation is a method in which the difference in refractive index when light passes through an unstained sample and the optical path difference (difference in how light travels) due to the shape of the sample surface are changed to light and dark contrast for observation. . In differential interference observation, polarized light is used to generate parallel light beams that are slightly separated from each other and transmitted through a colorless and transparent sample, and then these light beams are interfered to obtain a three-dimensional image. This differential interference observation, like the phase difference observation, can observe a living sample, and is particularly suitable for a thicker sample than the phase difference observation. Applications include the observation of nerve and muscle fiber structures, cell division spindles, cell nucleus structures, other unstained thick samples, IC wafer surfaces, magnetic head polished surfaces, and crystal growth processes. Is done.

以下、微分干渉観察モードの設定を行う手順を、図15のフローチャートに基づき説明する。まずステップS1501で、微分干渉観察を指定する。ここではユーザが観察モード切替手段21により、微分干渉観察モードを選択する。次にステップS1502で、蛍光励起シャッタを閉鎖位置とし、ステップS1503で透過光源36をONした後、ステップS1504で蛍光フィルタキューブを退避させる。これらステップS1502〜ステップS1504の処理は、上述した図13、図14とほぼ同様の手順となる。次いでステップS1505でCCDカメラの前段に配置したカラーフィルタ32を排除する。ここでカラーフィルタ32が回転式の場合はフィルタのない穴の位置が選択され、液晶式の場合は、電動挿抜機構等により機械的に退避される。さらにステップS1506で画像処理部30をモノクロ画像処理モードに切り替える。具体的には色補間や色合成等を行わない処理とする。そしてステップS1507により、微分干渉用の撮像部の設定を行う。例えば蛍光撮像部22を構成するモノクロCCDカメラ22Aのアベレージ測光やAEをONにする、エンボスフィルタを適用する等の設定を行う。最後にステップS1508で、蛍光顕微鏡を微分干渉観察を行うための物理的な構成に切り替える。ここでは、投光側の光路上に光学素子(プリズム)及び偏光板(ポラライザ)を挿入し、一方結像側の光路上に光学素子(プリズム)及び偏光板(アナライザ)を、それぞれ挿入する。このようにして、微分干渉観察モードへの切り替えを行った上で微分干渉観察を実行する。なお、これらの手順は一例であり、一部の工程の順序を入れ替えることもできる。   Hereinafter, the procedure for setting the differential interference observation mode will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1501, differential interference observation is designated. Here, the user selects the differential interference observation mode by the observation mode switching means 21. In step S1502, the fluorescence excitation shutter is set to the closed position, the transmission light source 36 is turned on in step S1503, and the fluorescence filter cube is retracted in step S1504. The processes in steps S1502 to S1504 are substantially the same as those in FIGS. 13 and 14 described above. In step S1505, the color filter 32 disposed in the front stage of the CCD camera is eliminated. Here, when the color filter 32 is a rotary type, the position of a hole without a filter is selected, and when the color filter is a liquid crystal type, it is mechanically retracted by an electric insertion / extraction mechanism or the like. In step S1506, the image processing unit 30 is switched to the monochrome image processing mode. Specifically, the processing is such that color interpolation or color synthesis is not performed. In step S1507, an imaging unit for differential interference is set. For example, average metering of the monochrome CCD camera 22A constituting the fluorescence imaging unit 22, setting of turning on AE, applying an emboss filter, and the like are performed. Finally, in step S1508, the fluorescence microscope is switched to a physical configuration for performing differential interference observation. Here, an optical element (prism) and a polarizing plate (polarizer) are inserted on the light path on the light projecting side, and an optical element (prism) and polarizing plate (analyzer) are inserted on the optical path on the imaging side. In this way, differential interference observation is executed after switching to the differential interference observation mode. Note that these procedures are merely examples, and the order of some processes can be changed.

このような位相差観察や微分干渉観察を行う観察モードをさらに観察モード切替手段21に付加して選択可能とすることで、これらの観察モードへの切り替えもスムーズに行うことができる。あるいはまた、蛍光顕微鏡の構成に応じて、微分干渉観察に加えて、特殊なコンデンサを使用することで試料を斜めから照明して試料により散乱した光を観察する暗視野観察や、試料の偏光特性を明暗のコントラストや色の変化にして観察する偏光観察等への切り替えも選択肢に含めることもできる。
(蛍光合成観察モード)
By adding an observation mode for performing such phase difference observation and differential interference observation to the observation mode switching means 21 and making it selectable, switching to these observation modes can be performed smoothly. Alternatively, depending on the configuration of the fluorescence microscope, in addition to differential interference observation, a special condenser is used to illuminate the sample from an oblique direction to observe the light scattered by the sample, and the polarization characteristics of the sample It is also possible to include switching to polarized light observation, etc., in which observation is performed by changing the contrast between light and dark and changing the color.
(Fluorescence synthesis observation mode)

また蛍光観察で得られたモノクロ画像をカラー化したい要求もある。例えば、蛍光観察をする前にまず試料内の細胞の位置を確認するためにカラー画像を利用することがある。また、得られた信号が蛍光か単なるノイズかを判断するために蛍光の色合いを見て判断することや、非蛍光標本を観察する場合、あるいは蛍光イメージングで問題となる自家蛍光(バックグラウンド)と蛍光シグナルと判別したい場合等にカラー撮影したいことがある。このような場合、モノクロCCDカメラではカラー撮影できず、カラーCCDカメラを増設するのはコストがかかる。またカメラを接続するカメラポートが1つしか備えられていない場合は、一々カメラを装着し直す必要があった。そこでモノクロカメラにカラーフィルタを挿入してカラー化する方法が開発されている。明視野観察のカラー撮影により試料の色情報を取得した後、蛍光観察により得られたモノクロ画像である蛍光像の輝度情報に色情報を重ねることで、カラー化した蛍光合成画像を結像する。これにより信号を判別しながら高感度、高解像度、高速な蛍光観察も可能となる。ただ、蛍光合成画像を結像するには、フィルタ挿抜と共にカメラ画像処理も変更する必要があり、観察方法の切り替えに応じて変更するのが手間であった。またカラーフィルタを挿入したときピントずれや視野ずれ、色ずれ、あるいはレンズの個体差によるずれ等が発生するので、これらの調整も必要となる。そこで、このような蛍光合成画像を撮像する条件を、蛍光合成観察モードとして、観察モード切替手段21に付加し、観察条件設定手段23で自動的に設定することで、このような手間を省力化し、容易に蛍光合成画像を得ることができるようになる。   There is also a need to colorize monochrome images obtained by fluorescence observation. For example, a color image may first be used to confirm the position of cells in a sample before performing fluorescence observation. In addition, in order to judge whether the obtained signal is fluorescence or mere noise, it is possible to judge by looking at the hue of fluorescence, when observing a non-fluorescent specimen, or autofluorescence (background) which is a problem in fluorescence imaging. There are times when you want to take a color image when you want to distinguish it from a fluorescent signal. In such a case, a monochrome CCD camera cannot perform color photography, and adding a color CCD camera is expensive. Further, when only one camera port for connecting the camera is provided, it is necessary to remount the camera one by one. Therefore, a method of colorizing by inserting a color filter into a monochrome camera has been developed. After acquiring the color information of the sample by color imaging in bright field observation, the color information is superimposed on the luminance information of the fluorescent image, which is a monochrome image obtained by fluorescence observation, thereby forming a colored fluorescent composite image. This enables high-sensitivity, high-resolution, high-speed fluorescence observation while discriminating signals. However, in order to form a fluorescence composite image, it is necessary to change the camera image processing as well as the filter insertion / extraction, and it is troublesome to change according to the switching of the observation method. In addition, when a color filter is inserted, a focus shift, a visual field shift, a color shift, or a shift due to individual differences of lenses occurs, and these adjustments are necessary. Therefore, the condition for capturing such a fluorescence composite image is added to the observation mode switching unit 21 as a fluorescence synthesis observation mode, and is automatically set by the observation condition setting unit 23, thereby saving such labor. Thus, it is possible to easily obtain a fluorescence composite image.

蛍光合成観察モードにおいてカラーの蛍光合成画像を得る手順の一例を説明すると、先ず透過光源36のハロゲンランプがOFFされ、蛍光フィルタキューブが挿入され、カラーフィルタ32をカラーモードに切り替える。さらに蛍光観察用の蛍光撮像部22の設定を行い、画像処理部30をカラー画像処理モードに切り替え、蛍光励起シャッタを開放位置とする。このようにして、カラーの蛍光合成画像を得るための構成とできる。観察条件設定手段23は、蛍光合成観察モードが選択されると、上記の撮像条件に変更する。   An example of a procedure for obtaining a color fluorescence composite image in the fluorescence synthesis observation mode will be described. First, the halogen lamp of the transmission light source 36 is turned off, the fluorescence filter cube is inserted, and the color filter 32 is switched to the color mode. Further, the fluorescence imaging unit 22 for fluorescence observation is set, the image processing unit 30 is switched to the color image processing mode, and the fluorescence excitation shutter is set to the open position. In this way, a configuration for obtaining a color fluorescence composite image can be obtained. When the fluorescence synthesis observation mode is selected, the observation condition setting unit 23 changes to the above imaging condition.

さらに、蛍光顕微鏡で光軸方向に移動させながら、すなわち高さを変化させながら複数の画像を撮像し、これらの画像を合成することで3次元情報を含む立体画像(スタック画像)を取得することもできる。スタック画像は光軸方向の奥行きを持っており、試料Wの表面状態を観察可能である。特に多色蛍光観察(マルチカラー)においては、多重染色試料に合致したフィルタセット1を切り替えるターレットを自動選択しながら、Z軸方向のスキャニング画像を時系列で取得し、これによって蛍光染料の発現箇所等を立体的に深度深く観察することが可能となる。
(補正作業の自動化)
Furthermore, a plurality of images are taken while moving in the optical axis direction with a fluorescence microscope, that is, the height is changed, and a three-dimensional image (stack image) including three-dimensional information is obtained by combining these images. You can also. The stack image has a depth in the optical axis direction, and the surface state of the sample W can be observed. In particular, in multicolor fluorescence observation (multicolor), scanning images in the Z-axis direction are acquired in time series while automatically selecting the turret that switches the filter set 1 that matches the multi-stained sample. Can be observed three-dimensionally and deeply.
(Automated correction work)

加えて、観察条件設定手段23が撮像条件を変更する際に、カラーフィルタ32を挿入したときに発生する様々なずれを自動的に補正することもできる。従来、このようなずれの修正は手作業で行っていたが、フィルタ毎の補正量を予め登録しておくことで、観察モードの切り替えと共にレンズ位置の微調整等の補正作業も併せて行わせることができ、更なる省力化と高精度な観察が実現できる。
(帯域)
In addition, when the observation condition setting unit 23 changes the imaging condition, various deviations that occur when the color filter 32 is inserted can be automatically corrected. Conventionally, such correction of correction has been performed manually, but by previously registering the correction amount for each filter, correction work such as fine adjustment of the lens position is performed together with switching of the observation mode. It is possible to achieve further labor saving and highly accurate observation.
(Band)

さらにまた、観察モードの切替の際に、画像転送の際のフレーム落ちを考慮したデータ量の調整を行わせることもできる。一般にモノクロ画像データに比べ、カラー画像データは情報量が多いため、図2において画像転送部31から外部のコンピュータ58に画像データを転送する際の転送経路の帯域の制限、転送速度やフレームレートが問題となる。すなわち、モノクロ画像の際にはデータ量が比較的少ないため、データ通信量を帯域の範囲内に抑えることができ、フレーム落ちを生じることなく画像データを転送でき、表示部24においてリアルタイムに画像が更新されていたものであっても、カラー画像に切り替えた途端、データ量が大きくなって制限された帯域内で転送されるデータ量が不足し、フレーム落ちを生じることがある。これに対応するために、画像転送部31とコンピュータ58間で行われるデータ通信経路の帯域やフレーム転送速度に応じて、画像データのビット数を調整する。例えば、モノクロ撮影時は1CHの高階調(10〜16bit)で転送し、カラー撮影時はRGB毎の階調を8bit以下に低下させて画像転送することで、動画転送時の帯域を一定量に抑え、フレーム落ちや低下を防ぐことができる。この設定は、予め装置又はプログラム側で設定する。或いは、ユーザが転送速度等に応じて個別に設定可能とすることもできる。
(露光調整機能)
Furthermore, when the observation mode is switched, the data amount can be adjusted in consideration of a frame drop during image transfer. In general, color image data has a larger amount of information than monochrome image data. Therefore, in FIG. 2, the transfer path bandwidth limit, transfer speed, and frame rate when transferring image data from the image transfer unit 31 to the external computer 58 in FIG. It becomes a problem. That is, since the amount of data is relatively small in the case of a monochrome image, the amount of data communication can be suppressed within the range of the band, the image data can be transferred without causing a frame drop, and the display unit 24 can display the image in real time. Even if it has been updated, as soon as it is switched to a color image, the amount of data increases and the amount of data transferred within a limited band may be insufficient, resulting in frame dropping. In order to cope with this, the number of bits of the image data is adjusted according to the bandwidth of the data communication path and the frame transfer speed performed between the image transfer unit 31 and the computer 58. For example, when monochrome shooting is performed, transfer is performed with a high gradation (10 to 16 bits) of 1CH, and during color shooting, the gradation for each RGB is reduced to 8 bits or less to transfer an image, thereby reducing the bandwidth during moving image transfer to a certain amount. Suppressing and preventing frame dropping and lowering. This setting is set in advance on the apparatus or program side. Alternatively, the user can individually set according to the transfer speed or the like.
(Exposure adjustment function)

さらに本実施の形態では、蛍光撮像部のフレームレートに応じて、可能な限り露光時間を長く調整し、必要最小限の励起光量を自動的に計算してこの値に励起光量を自動調整する機能を備える。これにより、強い励起光を試料に照射し続けることで試料に与えるダメージを軽減できる。すなわち、従来はユーザが励起光量を抑えるために、蛍光観察の目的や条件等に応じて手動で露光時間を適宜調整して励起光量を下げる作業を行っていた。しかしながら、必ずしも正確な調整がなされていたとはいえず、またこの作業が非常に面倒であるという問題があった。そこで本実施の形態では、このような作業を自動化し、ユーザが求める蛍光像の明るさを得るために、条件の範囲内で励起光量を可能な限り抑えるよう、制御部26の露光時間・励起光量制御手段27が自動的に露光時間を設定している。この手順を、図16のフローチャートに基づいて説明する。   Furthermore, in this embodiment, the function of adjusting the exposure time as long as possible according to the frame rate of the fluorescence imaging unit, automatically calculating the minimum necessary excitation light amount, and automatically adjusting the excitation light amount to this value Is provided. Thereby, the damage given to a sample can be reduced by continuing irradiating a strong excitation light to a sample. That is, conventionally, in order for the user to suppress the excitation light amount, the user manually adjusts the exposure time appropriately according to the purpose and conditions of the fluorescence observation to lower the excitation light amount. However, accurate adjustment has not always been made, and there is a problem that this work is very troublesome. Therefore, in the present embodiment, in order to automate such operations and obtain the brightness of the fluorescent image desired by the user, the exposure time / excitation of the control unit 26 is suppressed so as to suppress the excitation light amount as much as possible within the range of conditions. The light quantity control means 27 automatically sets the exposure time. This procedure will be described based on the flowchart of FIG.

先ずステップS1601で、ユーザが所望の条件で適切な明るさに調整する。すなわち、所望の観察モードに観察モード切替手順で設定し、また励起光源の明るさや蛍光撮像部のシャッタースピード等を観察条件設定手段23で設定する。このときの励起光量を基準励起光量とする。図3の例では励起光量は、励起光量調整部であるフィルタの切り替えにより0〜100%まで20%幅で6段階の切り替えを可能としている。実際には0%(励起光遮断)にすることはないので、20%〜100%の5段階で励起光量を記憶する。次にステップS1602で、露光時間・励起光量制御手段27の露光調整機能をONにする。そしてステップS1603で、現在の蛍光撮像部の撮像条件を取得する。すなわち、モノクロCCDカメラのカメラ撮影条件として、蛍光像撮像時のフレームレート(シャッタースピード又は露光時間)、画素数等を保持する。   First, in step S1601, the user adjusts to an appropriate brightness under desired conditions. That is, the desired observation mode is set by the observation mode switching procedure, and the brightness of the excitation light source, the shutter speed of the fluorescence imaging unit, and the like are set by the observation condition setting means 23. The excitation light quantity at this time is set as a reference excitation light quantity. In the example of FIG. 3, the excitation light amount can be switched in six steps with a 20% width from 0 to 100% by switching of a filter that is an excitation light amount adjustment unit. Actually, it is not set to 0% (excitation light blocking), so the excitation light quantity is stored in five stages of 20% to 100%. In step S1602, the exposure adjustment function of the exposure time / excitation light quantity control means 27 is turned ON. In step S1603, the current imaging condition of the fluorescence imaging unit is acquired. That is, the frame rate (shutter speed or exposure time), the number of pixels, and the like at the time of capturing a fluorescent image are held as camera photographing conditions of the monochrome CCD camera.

次にステップS1604で、この撮像条件から、フレームレートを演算する。フレームレートは、観察モードによって変化する。観察モードとしては、ビニング、画像積算、蛍光合成観察等が挙げられる。ビニングは、隣接する複数の画素で光量を加算して一画素として扱うことにより、画素数は少なくなるものの、画像を明るくできる観察モードである。画像積算は、連続的に撮像した複数枚の蛍光像を画素毎に重ねて光量を多くする観察モードである。蛍光合成観察は、RGB各色に対応する蛍光像を取得し、これらを合成したカラー画像を得る観察モードである。また蛍光像の一部の領域のみを撮像する読み出しの有無、すなわち蛍光像の画素数によっても変化する。一例として、画素数1360ピクセルx1024ピクセルで15フレーム/秒を標準のフレームレートとした場合の、フレームレートの変化を表1に示す。   In step S1604, a frame rate is calculated from the imaging conditions. The frame rate varies depending on the observation mode. Examples of the observation mode include binning, image integration, and fluorescence synthesis observation. Binning is an observation mode that can brighten an image, although the number of pixels is reduced by adding light amounts at a plurality of adjacent pixels and treating them as one pixel. Image integration is an observation mode in which a plurality of fluorescent images taken continuously are overlapped for each pixel to increase the amount of light. The fluorescence synthesis observation is an observation mode in which fluorescence images corresponding to RGB colors are acquired and a color image obtained by combining these fluorescence images is obtained. Further, it varies depending on the presence or absence of readout for imaging only a partial area of the fluorescent image, that is, the number of pixels of the fluorescent image. As an example, Table 1 shows changes in the frame rate when the number of pixels is 1360 pixels × 1024 pixels and the standard frame rate is 15 frames / second.

これらフレームレートの計算は、標準観察を元にして演算される。例えば、部分読み出しであれば画素数が少なくなる分、高速な読み出しが求められ、画素数1000ピクセルx400ピクセルに設定すると、(1360×1024)÷(1000×400)倍=約3.48倍となり、15フレーム/秒×3.48=52フレーム/秒となる。この場合に、部分読み出しで励起光量を80%透過、露光時間10msにおいて十分な蛍光像が得られているとすれば、これを基準光量として露光調整機能を実行すると、露光時間は1/52フレーム/秒=19.1msとなるので、励起光量を標準観察の80%から、80%/(19.1ms/10ms)=41.8%まで落とすことが可能となる。   These frame rates are calculated based on standard observation. For example, if partial reading is performed, high-speed reading is required as the number of pixels decreases. If the number of pixels is set to 1000 pixels × 400 pixels, (1360 × 1024) ÷ (1000 × 400) times = about 3.48 times. 15 frames / second × 3.48 = 52 frames / second. In this case, if an excitation light quantity is 80% transmitted by partial reading and a sufficient fluorescent image is obtained at an exposure time of 10 ms, the exposure time is 1/52 frames when the exposure adjustment function is executed using this as a reference light quantity. Since /sec=19.1 ms, the amount of excitation light can be reduced from 80% of the standard observation to 80% / (19.1 ms / 10 ms) = 41.8%.

また、ビニングにより2×2ピクセルをサブアレイ(部分領域)に設定すると、元画像の1360ピクセル×1024ピクセルが680ピクセル×512ピクセル相当となるので、上記部分読み出しと同様に計算できる。さらに画像積算では、積算枚数分だけフレームレートが低くなり、例えば5枚の画像積算では(15フレーム/秒)/5枚=3フレーム/秒となる。さらにまた蛍光合成観察では、図3に示すようにモノクロカメラにカラーフィルタを挿入してカラー化する。カラーフィルタの挿入方法には、図3(a)に示すように回転式のターレット状にR、G、B、透過のフィルタを設け、機械的にこれらを切り替える方式と、図3(b)に示すように、液晶RGBフィルタを用いて印加電圧によってR、G、Bと透過分光特性をスイッチング、若しくは透過を切り替える方式がある。いずれの場合も、RGB各色毎の蛍光像を合成するため、フレームレートは1/3となり、15フレーム/秒が5フレーム/秒となる。   If 2 × 2 pixels are set in the sub-array (partial area) by binning, 1360 pixels × 1024 pixels of the original image correspond to 680 pixels × 512 pixels, and thus the calculation can be performed in the same manner as the partial reading. Further, in the image integration, the frame rate is lowered by the number of integration, and for example, in the case of 5 image integration, (15 frames / second) / 5 sheets = 3 frames / second. Furthermore, in the fluorescence synthesis observation, as shown in FIG. 3, a color filter is inserted into a monochrome camera to make a color. As shown in FIG. 3 (a), the color filter is inserted in such a manner that R, G, B, and transmission filters are provided in a rotating turret shape, and these are mechanically switched. As shown, there is a method of switching R, G, B and transmission spectral characteristics or switching transmission according to an applied voltage using a liquid crystal RGB filter. In either case, since the fluorescent image for each color of RGB is synthesized, the frame rate is 1/3, and 15 frames / second is 5 frames / second.

さらに、これらの撮影条件を組み合わせることもでき、上記と同様の計算によりフレームレートを計算できる。観察条件を組み合わせた場合のフレームレートの変化の一例を、表2に示す。   Further, these shooting conditions can be combined, and the frame rate can be calculated by the same calculation as described above. Table 2 shows an example of a change in the frame rate when the observation conditions are combined.

このようにしてフレームレートが決定されると、ステップS1605で、このフレームレートに応じて蛍光撮像部の露光時間を調整する。すなわち、フレームレートで許容される時間いっぱいまで、露光時間を長くする。例えばユーザが標準観察において励起光量を80%透過、露光時間を10msに設定して蛍光観察し、蛍光像の明るさが十分得られているとしてこの値を基準励起光量に設定した場合に、観察モードを部分読み出しに変更し、画素数を1000ピクセルx400ピクセルに設定し、露光調整機能を適用すると、そのフレームレートは表1のように52フレーム/秒となるから、露光時間は1/52=19.2msまで延ばすことができる。ここまでの露光時間であれば、表示部のリアルタイム表示に要求されるフレームレートに十分対応できる。そしてステップS1606で、露光時間を調整した分、励起光量を調整する。上記の例では、露光時間を10msから19.2msに延長することで、その分だけ励起光量も80%透過から少なくすることができ、具体的には80%/(19.2/10)=41.7%まで、励起光量調整部で励起光量を低減できる。図2の例では、励起光量は20%刻みで段階的に調整できるため、設定可能な励起光量に最も近い40%に設定する。このようにして、蛍光像に必要な明るさを保ちつつ、励起光量を可能な限り抑えることができ、試料への負荷を軽減できる。   When the frame rate is determined in this way, in step S1605, the exposure time of the fluorescence imaging unit is adjusted according to the frame rate. That is, the exposure time is extended until the time allowed by the frame rate is full. For example, when the user observes fluorescence with the excitation light amount set to 80% transmission and the exposure time set to 10 ms in the standard observation, and this value is set as the reference excitation light amount assuming that the brightness of the fluorescent image is sufficiently obtained, When the mode is changed to partial readout, the number of pixels is set to 1000 pixels × 400 pixels, and the exposure adjustment function is applied, the frame rate is 52 frames / second as shown in Table 1, so the exposure time is 1/52 = It can be extended to 19.2 ms. With the exposure time so far, the frame rate required for real-time display on the display unit can be sufficiently accommodated. In step S1606, the amount of excitation light is adjusted by adjusting the exposure time. In the above example, by extending the exposure time from 10 ms to 19.2 ms, the amount of excitation light can be reduced from 80% transmission, and specifically 80% / (19.2 / 10) = The excitation light amount can be reduced by the excitation light amount adjustment unit up to 41.7%. In the example of FIG. 2, the excitation light amount can be adjusted in steps of 20%, so it is set to 40% closest to the settable excitation light amount. In this way, the amount of excitation light can be suppressed as much as possible while maintaining the brightness necessary for the fluorescent image, and the load on the sample can be reduced.

なお、フレームレートで許容される範囲内で露光時間を長く設定するが、フレームレートを超えることがないように設定される。例えば励起光量を20%刻み等、離散的に設定する場合においては、演算された露光時間に合致する露光時間に設定できないことがある。この場合の離散値の選択方法は、露光時間がフレームレートを超えることがないように励起光量を調整する。これによってフレーム落ちを回避できる。   Although the exposure time is set to be long within the range allowed by the frame rate, it is set so as not to exceed the frame rate. For example, when the excitation light quantity is set discretely, such as in increments of 20%, it may not be possible to set an exposure time that matches the calculated exposure time. The discrete value selection method in this case adjusts the excitation light quantity so that the exposure time does not exceed the frame rate. This can avoid frame dropping.

以上のようにして、観察条件に応じてフレームレートが決まるので、ユーザが所望の観察条件にて所望の明るさに設定した基準状態から、その明るさを保つために必要で、かつフレームレートの維持に必要な励起光と露光時間すなわちCCDカメラのシャッタースピードを自動調整し、かつこれに応じて受光光量を低下させる機能を備えることで、試料に照射する励起光量を必要最小限とすることができ、安定した蛍光観察が可能となる。
(カメラ設定)
As described above, since the frame rate is determined according to the viewing condition, the frame rate is necessary to maintain the brightness from the reference state set by the user to the desired brightness under the desired viewing condition. By automatically adjusting the excitation light and exposure time required for maintenance, that is, the shutter speed of the CCD camera, and providing a function to reduce the amount of received light accordingly, the amount of excitation light irradiated to the sample can be minimized. This enables stable fluorescence observation.
(Camera settings)

以上のビニング、部分読み出し(ROI)等の設定は、図17に示す設定画面から行う。図17は、蛍光顕微鏡操作プログラムの操作領域62で「カメラ設定」タブ104を選択した状態のユーザインターフェース画面を示している。「カメラ設定」タブ104を選択すると、操作領域62には、「カラー・モノクロ設定」欄130、「カメラ設定」欄140、「オートフォーカス設定」欄150、「ホワイトバランス」欄160がそれぞれ表示される。「カラー・モノクロ設定」欄130では、モノクロ8bit、モノクロ12bit、カラーのいずれかをラジオボタンで選択する。また保存時のデータビット数を12ビットから16ビットに拡張する際の拡張方法として、上詰め(標準)、下詰めのいずれかを選択できる。   The above settings such as binning and partial reading (ROI) are performed from the setting screen shown in FIG. FIG. 17 shows a user interface screen in a state where the “camera setting” tab 104 is selected in the operation area 62 of the fluorescence microscope operation program. When the “camera setting” tab 104 is selected, a “color / monochrome setting” field 130, a “camera setting” field 140, an “autofocus setting” field 150, and a “white balance” field 160 are displayed in the operation area 62. The In the “color / monochrome setting” column 130, one of monochrome 8 bit, monochrome 12 bit, and color is selected with a radio button. In addition, as an expansion method for expanding the number of data bits at the time of storage from 12 bits to 16 bits, either top (standard) or bottom alignment can be selected.

「カメラ設定」欄140では、プレビューモード(超高速/高速/標準)、ゲイン(0dB/6dB/12dB/24dB)、測光方法(アベレージ測光/ピーク測光、及び全画面/一部分)等がプルダウンメニューで選択される。さらに「ビニング/ROI」として、「OFF」、「ビニング(2x2/4x4/8x8)」、「ROI(小/中/大)」が選択できる。この例では部分読み出し(ROI)は、小/中/大のいずれかの規定値から選択する方式としているが、画面上の任意の領域を指定して部分読み出しを行うよう構成してもよい。   In the “Camera Setting” field 140, a preview mode (ultra-high speed / high speed / standard), gain (0 dB / 6 dB / 12 dB / 24 dB), photometry method (average photometry / peak photometry, full screen / partial), etc. are displayed in a pull-down menu. Selected. Furthermore, “OFF”, “binning (2 × 2/4 × 4/8 × 8)”, and “ROI (small / medium / large)” can be selected as “binning / ROI”. In this example, partial reading (ROI) is selected from any one of small / medium / large specified values, but partial reading may be performed by designating an arbitrary area on the screen.

さらに撮影条件として、フルサイズの画素数(1360×1024/680×512/2720×2048/4080×3072)、マルチカラー&Zスタック撮影順序(マルチカラー→Zスタック/Zスタック→マルチカラー)をそれぞれ選択できる。また「オートフォーカス設定」欄150では、フォーカスエリア表示のON/OFFと、全画面/一部分の設定、「ホワイトバランス」欄160では、プッシュセット実行、初期化に加えて、プッシュセットエリア表示のON/OFFと、表示ONの場合の大/中/小、並びにマニュアル設定時のRGBのバランス等を設定できる。
(XY座標記憶位置表示機能)
Furthermore, as the shooting conditions, select the number of full-size pixels (1360 x 1024/680 x 512/2720 x 2048/4080 x 3072) and multi-color & Z-stack shooting order (multi-color → Z-stack / Z-stack → multi-color). it can. In the “auto focus setting” field 150, the focus area display is turned ON / OFF and full screen / partial setting. In the “white balance” field 160, in addition to the push set execution and initialization, the push set area display is turned ON. / OFF, large / medium / small when display is ON, and RGB balance at the time of manual setting can be set.
(XY coordinate storage position display function)

さらに、広域画像上の所望の領域をXYステージのXY座標位置として記憶し、広域画面上に表示させることもできる。このXY座標は、複数を記憶しておくこともできる。図18、図19、図20に示す例では、所望の領域を3つ記憶し、それぞれの記憶領域を細線の点線枠PX1〜PX3でナビゲーション画面72の広域画像WI上に示している。複数の領域を記憶する際は、各点線枠に登録番号を添えて表示させることで、これらを容易に区別できる。XY座標記憶位置の表示は、図19〜図20のナビゲーション画面72において下段に設けられた「ステージ記憶位置」欄110のチェックをON/OFFすることで切り替える。このようにして、複数登録された領域の相対位置を確認できる。特に、予め設定された複数の位置を移動しながら順次撮影する場合の位置確認に好適である。なおこれらの図において、図18は操作画面60の画像表示領域61で明視野画像の拡大画像MIを表示させつつナビゲーション画面72を開いて広域画像WIを表示させた状態、図19は図18のナビゲーション画面72を拡大した状態、図20は別のナビゲーション画面72として蛍光画像の広域画像WIを表示させた状態を、それぞれ示している。
(撮影履歴表示機能)
Furthermore, a desired area on the wide area image can be stored as the XY coordinate position of the XY stage and displayed on the wide area screen. A plurality of XY coordinates can be stored. In the example shown in FIGS. 18, 19 and 20, three desired areas are stored, and each storage area is shown on the wide area image WI on the navigation screen 72 by thin dotted frames PX1 to PX3. When storing a plurality of areas, they can be easily distinguished by displaying each dotted frame with a registration number. The display of the XY coordinate storage position is switched by turning ON / OFF the check in the “stage storage position” column 110 provided in the lower stage on the navigation screen 72 of FIGS. In this way, the relative positions of a plurality of registered areas can be confirmed. In particular, it is suitable for position confirmation when sequentially photographing while moving a plurality of preset positions. In these drawings, FIG. 18 shows a state in which the navigation screen 72 is opened and the wide-area image WI is displayed while the enlarged image MI of the bright field image is displayed in the image display area 61 of the operation screen 60, and FIG. FIG. 20 illustrates a state in which the navigation screen 72 is enlarged, and FIG. 20 illustrates a state in which the wide-area image WI of the fluorescent image is displayed as another navigation screen 72.
(Shooting history display function)

加えて、過去に表示した拡大画像に相当する領域を広域画面上に表示させることもできる。上述した図18に示す例では、画像表示領域61の拡大画像表示領域MAに現在表示される拡大画像MIを、ナビゲーション画面72に表示される広域画像WI上の対応する位置に、矩形状の第1の枠状BX1で表示すると共に、過去に表示した領域を履歴領域として、白っぽい枠状HXで表示している。撮影履歴表示機能で表示される履歴領域HXは、拡大画像表示領域MAに表示させた拡大画像の位置をすべて記憶して表示させる他、画像登録した拡大画像のみを記憶することもできる。撮影履歴の表示は、図19〜図20のナビゲーション画面72において下段に設けられた「撮影履歴」欄112のチェックをON/OFFすることで切り替えることができる。このように撮影履歴表示のON/OFFを切り替えることで、過去の履歴を広域画面上から容易に確認でき、新たな視野探しの際の基準等に利用できる。また最新の履歴を削除したり、あるいはすべての履歴を削除することもできる。図19〜図20のナビゲーション画面72の例では、下段に設けられた「最新履歴削除」ボタン114を押下すると、履歴が最新のものから順次削除され、また「全履歴削除」ボタン116を押下することですべての履歴が削除される。   In addition, an area corresponding to an enlarged image displayed in the past can be displayed on the wide area screen. In the example shown in FIG. 18 described above, the enlarged image MI currently displayed in the enlarged image display area MA of the image display area 61 is displayed in a rectangular shape at a corresponding position on the wide area image WI displayed on the navigation screen 72. 1 is displayed as a frame shape BX1, and a region displayed in the past is displayed as a history region in a whitish frame shape HX. The history area HX displayed by the shooting history display function can store and display all the positions of the enlarged images displayed in the enlarged image display area MA, and can also store only the enlarged images registered as images. The shooting history display can be switched by turning ON / OFF the check in the “shooting history” column 112 provided in the lower part of the navigation screen 72 of FIGS. 19 to 20. By switching ON / OFF of the shooting history display in this manner, the past history can be easily confirmed from the wide area screen, and can be used as a reference when searching for a new field of view. You can also delete the latest history or delete all history. In the example of the navigation screen 72 shown in FIGS. 19 to 20, when the “delete latest history” button 114 provided in the lower row is pressed, the history is sequentially deleted from the latest one, and the “delete all history” button 116 is pressed. All the history is deleted.

また、枠状の線種に変えて、あるいはこれに加えて枠状の色を変更することで、視認性を高め、さらに複数種類の枠の区別も容易となる。図18、図19、図20に示す例では、細線の点線枠を黄色、太線の実線枠を赤色に、それぞれ表示している。
(簡易スケール機能)
Further, by changing the frame-shaped line type in addition to or in addition to the frame-shaped line type, visibility is improved, and a plurality of types of frames can be easily distinguished. In the examples shown in FIGS. 18, 19, and 20, the thin dotted frame is displayed in yellow, and the thick solid line is displayed in red.
(Simple scale function)

ナビゲーション画面72で表示される拡大倍率は任意に調整でき、ナビ画像倍率表示欄74に現在の倍率が表示される。倍率はユーザが任意に指定する他、登録された広域画像の倍率に応じて適切な倍率に自動調整して表示させることもできる。また、図19〜図20のナビゲーション画面72の例では、ナビゲーション画面72の広域画像に重ねて、適切なスケールSCを表示する簡易スケール機能を備える。スケールSCは画像表示領域61の視野範囲、すなわち選択中の対物レンズの倍率から自動計算して、最適な長さの寸法にて画像上に表示される。図19〜図20の例では、下段に設けられた「簡易スケール」欄118のチェックをONすると、選択中の広域画像の倍率に応じた最適なスケールで、ナビゲーション画面72において広域画像が表示される。   The enlargement magnification displayed on the navigation screen 72 can be arbitrarily adjusted, and the current magnification is displayed in the navigation image magnification display field 74. The magnification can be arbitrarily designated by the user, or can be automatically adjusted to be displayed according to the magnification of the registered wide area image. In addition, the example of the navigation screen 72 in FIGS. 19 to 20 includes a simple scale function that displays an appropriate scale SC so as to overlap the wide area image on the navigation screen 72. The scale SC is automatically calculated from the field-of-view range of the image display area 61, that is, the magnification of the selected objective lens, and is displayed on the image with an optimal length dimension. In the example of FIGS. 19 to 20, when the “simple scale” column 118 provided in the lower row is checked, the wide area image is displayed on the navigation screen 72 at the optimum scale according to the magnification of the wide area image being selected. The

本発明の蛍光顕微鏡、蛍光顕微鏡の操作方法、蛍光顕微鏡操作プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器は、例えば患者の血清と細胞核とを反応させ、蛍光標識を加えて蛍光顕微鏡で坑核坑体を観察し、坑核坑体の蛍光により陽性、陰性を判定する蛍光抗体検査等に利用可能である。   The fluorescence microscope, the fluorescence microscope operation method, the fluorescence microscope operation program, the computer-readable recording medium, and the recorded apparatus of the present invention are prepared by, for example, reacting patient serum with cell nuclei, adding a fluorescent label, and using a fluorescence microscope. It can be used for a fluorescent antibody test or the like for observing a nuclear well and determining positive or negative by fluorescence of the well.

一般的な蛍光顕微鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a general fluorescence microscope system. 本発明の一実施の形態に係る蛍光顕微鏡システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fluorescence microscope system which concerns on one embodiment of this invention. モノクロカメラに使用するカラーフィルタの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the color filter used for a monochrome camera. 蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面のユーザインターフェースを示すイメージ図である。It is an image figure which shows the user interface of the operation screen of a fluorescence microscope operation program. 図4におけるCH4の明視野像を拡大表示させた状態を示すイメージ図である。FIG. 5 is an image diagram showing a state in which a bright-field image of CH4 in FIG. 4 is enlarged and displayed. チャンネル毎の設定を行うチャンネル設定画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the channel setting screen which performs the setting for every channel. ナビゲーション画面で広域画像を表示する例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displays a wide area image on a navigation screen. 相対移動範囲と拡大画像、広域画像の表示の対応関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the correspondence of the display of a relative movement range, an enlarged image, and a wide area image. デジタルズームによる拡大画像の領域を広域画像に表示させる様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that the area | region of the enlarged image by digital zoom is displayed on a wide area image. 複数の広域画像を合成する様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that a several wide area image is synthesize | combined. 広域画像合成を行うユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the user interface screen which performs a wide area image composition. 蛍光観察を選択した場合に撮像条件を切り替える手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which switches an imaging condition when fluorescence observation is selected. 明視野観察を選択した場合に撮像条件を切り替える手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which switches an imaging condition when bright field observation is selected. 位相差観察モードの設定を行う手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which performs the setting of phase difference observation mode. 微分干渉観察モードの設定を行う手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which performs the setting of differential interference observation mode. 露光時間を自動的に調整する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which adjusts exposure time automatically. 蛍光顕微鏡操作プログラムの設定画面のユーザインターフェースを示すイメージ図である。It is an image figure which shows the user interface of the setting screen of a fluorescence microscope operation program. 蛍光顕微鏡操作プログラムの操作画面からナビゲーション画面を開いた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which opened the navigation screen from the operation screen of the fluorescence microscope operation program. 図18のナビゲーション画面を拡大した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which expanded the navigation screen of FIG. 他のナビゲーション画面の例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example of another navigation screen.

符号の説明Explanation of symbols

1…フィルタセット
12…励起フィルタ;14…ダイクロイックミラー
16…吸収フィルタ;18…フィルタ切替部;20…切替設定部
21…観察モード切替手段;21A…プルダウンメニュー
22…蛍光撮像部;22A…モノクロCCDカメラ
23…観察条件設定手段;24…表示部
25…明視野撮像部;26…制御部;27…露光時間・励起光量制御手段
28…試料載置部;29…接眼レンズ
30…画像処理部;31…画像転送部
32…カラーフィルタ;33…機械式フィルタ;34…液晶式フィルタ
35…透過照明レンズ;36…透過光源
38…移動機構;37…透過照明駆動電源
46…暗室空間;48…落射光源;49…励起光量調整部
50…対物レンズ;52…結像レンズ;53…観察切替手段
54…コレクタレンズ;56…フィルタホルダ
58…コンピュータ;59…入力デバイス
60…操作画面;61…画像表示領域;62…操作領域
64…「観察方法の選択」欄;65…チャンネルボタン
66…観察倍率表示欄;67…「チャンネル設定」ボタン
68…「レンズ選択」欄;69…ズーム調整スライダ
70…ナビゲーション欄;71…「ナビゲーション」ボタン
72…ナビゲーション画面;73…チャンネル表示欄
74…ナビ画像倍率表示欄;75…履歴画像表示欄
76…広域画像切替手段;77…補正座標位置演算手段
78…「画像登録」ボタン;79…「保存」ボタン
80…「ステージ位置記憶」欄;82…光量調整欄
90…チャンネル設定画面
91…透過照明ハロゲン状態表示欄;92…蛍光励起シャッタ状態表示欄
93…擬似カラー表示欄;94…表示カラー選択欄
95…擬似カラーON/OFF表示欄;96…コメント表示欄
95A…ステータス表示欄;95B…合成調整欄
97…「オーバーレイ表示として使用」欄;98…共通設定欄
99…「設定」ボタン
100…蛍光顕微鏡本体
102…「顕微鏡操作」タブ;104…「カメラ設定」タブ
110…「ステージ記憶位置」欄;112…「撮影履歴」欄
114…「最新履歴削除」ボタン;116…「全履歴削除」ボタン
118…「簡易スケール」欄
120…進捗ダイヤログボックス;130…「カラー・モノクロ設定」欄
140…「カメラ設定」欄;150…「オートフォーカス設定」欄
160…「ホワイトバランス」欄
WI、WI1〜WI14…広域画像
MI…拡大画像;WA…広域画像表示領域;MA…拡大画像表示領域
SI…相対移動範囲;BX1…第1の枠状;BX2…第2の枠状
PX1〜PX3…記憶領域;HX…履歴領域;
WK…試料;SC…スケール;GD…グリッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Filter set 12 ... Excitation filter; 14 ... Dichroic mirror 16 ... Absorption filter; 18 ... Filter switching part; 20 ... Switching setting part 21 ... Observation mode switching means; 21A ... Pull-down menu 22 ... Fluorescence imaging part; Camera 23 ... Observation condition setting means; 24 ... Display part 25 ... Bright field imaging part; 26 ... Control part; 27 ... Exposure time / excitation light quantity control means 28 ... Sample placement part; 29 ... Eyepiece 30 ... Image processing part; DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Image transfer part 32 ... Color filter; 33 ... Mechanical filter; 34 ... Liquid crystal filter 35 ... Transmission illumination lens; 36 ... Transmission light source 38 ... Movement mechanism; 37 ... Transmission illumination drive power supply 46 ... Dark room space; Light source; 49 ... Excitation light quantity adjustment unit 50 ... Objective lens; 52 ... Imaging lens; 53 ... Observation switching means 54 ... Collector lens; 6 ... Filter holder 58 ... Computer; 59 ... Input device 60 ... Operation screen; 61 ... Image display area; 62 ... Operation area 64 ... "Selection of observation method"field; 65 ... Channel button 66 ... Observation magnification display field; "Channel setting" button 68 ... "Lens selection"field; 69 ... Zoom adjustment slider 70 ... Navigation field; 71 ... "Navigation" button 72 ... Navigation screen; 73 ... Channel display field 74 ... Navigation image magnification display field; Image display field 76 ... Wide area image switching means; 77 ... Correction coordinate position calculation means 78 ... "Register image"button; 79 ... "Save" button 80 ... "Stage position storage"field; 82 ... Light quantity adjustment field 90 ... Channel setting screen 91 ... Transmission illumination halogen state display column; 92 ... Fluorescence excitation shutter state display column 93 ... Pseudo color display 94 ... Display color selection field 95 ... Pseudo color ON / OFF display field; 96 ... Comment display field 95A ... Status display field; 95B ... Composite adjustment field 97 ... "Use as overlay display"field; 98 ... Common setting field 99 ... "Setting" button 100 ... Fluorescence microscope main body 102 ... "Microscope operation"tab; 104 ... "Camera setting" tab 110 ... "Stage storage position"column; 112 ... "Shooting history" column 114 ... "Delete latest history"button; ... "Delete all history" button 118 ... "Simple scale" field 120 ... Progress dialog box; 130 ... "Color / monochrome setting" field 140 ... "Camera setting"field; 150 ... "Autofocus setting" field 160 ... "White""Balance" column WI, WI1 to WI14 ... Wide area image MI ... Enlarged image; WA ... Wide area image display area; MA ... Enlarged image display Pass SI ... relative movement range; BX1 ... first frame-shaped; BX2 ... second frame-shaped PX1~PX3 ... storage area; HX ... history area;
WK ... Sample; SC ... Scale; GD ... Grid

Claims (9)

観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光観察が可能な蛍光顕微鏡であって、
観察条件を指定するための観察条件設定手段と、
試料に照射する励起光を発生させるための励起光源と、
前記励起光源の光量を調整可能な励起光量調整部と、
光路上に配置され光路に対して挿抜可能なフィルタ部であって、前記励起光源が発する光から励起光を得るための励起フィルタと、該励起光によって励起された蛍光色素より発される蛍光を透過させつつ励起光をカットする吸収フィルタを備えるフィルタ部と、
前記励起光源により得られる励起光で励起された蛍光色素の蛍光を受光し、前記観察条件設定手段で指定された観察条件に応じて決定される所定のフレームレートで、任意設定可能な露光時間にて蛍光像を撮像するための蛍光撮像部と、
基準となる励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために、基準励起光量及び前記蛍光撮像部での撮像時のフレームレートに基づいて、必要な励起光量及び前記蛍光撮像部の露光時間を演算し、この値に近付けるよう前記励起光量調整部及び前記蛍光撮像部の露光時間を制御するための露光時間・励起光量制御手段と、
を備えることを特徴とする蛍光顕微鏡。
A fluorescent dye is introduced into the sample to be observed, placed in the optical system, irradiated with excitation light that excites the fluorescent dye, and the fluorescence emitted by the excitation light is received to produce a fluorescent image. A fluorescence microscope capable of observing the imaged fluorescence,
Observation condition setting means for specifying the observation conditions;
An excitation light source for generating excitation light to irradiate the sample;
An excitation light amount adjustment unit capable of adjusting the light amount of the excitation light source;
A filter unit disposed on the optical path and insertable / removable with respect to the optical path, the excitation filter for obtaining excitation light from the light emitted by the excitation light source; and fluorescence emitted from the fluorescent dye excited by the excitation light A filter unit including an absorption filter that cuts excitation light while transmitting;
Fluorescence of the fluorescent dye excited by the excitation light obtained by the excitation light source is received, and the exposure time can be arbitrarily set at a predetermined frame rate determined according to the observation condition specified by the observation condition setting means. A fluorescent imaging unit for capturing a fluorescent image;
In order to obtain a fluorescence amount equivalent to the fluorescence amount obtained with the reference excitation light amount, the necessary excitation light amount and the exposure of the fluorescence imaging unit are based on the reference excitation light amount and the frame rate at the time of imaging with the fluorescence imaging unit. An exposure time / excitation light amount control means for calculating the time and controlling the exposure time of the excitation light amount adjustment unit and the fluorescence imaging unit so as to approach this value;
A fluorescence microscope comprising:
請求項1に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記露光時間・励起光量制御手段が、基準励起光量及びフレームレートに基づいて、設定可能な最小の励起光源の光量を演算し、演算された励起光量に基づいて最長の露光時間を演算し、これら演算された値に前記励起光量調整部及び前記蛍光撮像部をそれぞれ設定することを特徴とする蛍光顕微鏡。
The fluorescence microscope according to claim 1,
The exposure time / excitation light amount control means calculates the light amount of the minimum settable excitation light source based on the reference excitation light amount and the frame rate, and calculates the longest exposure time based on the calculated excitation light amount. A fluorescence microscope characterized in that the excitation light amount adjusting unit and the fluorescence imaging unit are respectively set to the calculated values.
請求項2に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記露光時間・励起光量制御手段が、露光時間及び励起光量を離散的に設定すると共に、露光時間の設定がフレームレートを越えないよう離散値が選択されることを特徴とする拡大観察装置。
The fluorescence microscope according to claim 2,
The magnifying observation apparatus characterized in that the exposure time / excitation light quantity control means discretely sets the exposure time and the excitation light quantity, and selects discrete values so that the exposure time setting does not exceed the frame rate.
請求項1から3のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記観察条件設定手段が、観察条件として通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成観察のいずれかの観察モードの選択を含むことを特徴とする蛍光顕微鏡。
The fluorescence microscope according to any one of claims 1 to 3,
The fluorescence microscope characterized in that the observation condition setting means includes selection of one of observation modes of normal observation, partial readout, binning, image integration, and fluorescence synthesis observation as observation conditions.
請求項1から4のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記励起光量調整部が、透過率の異なるフィルタの切り替えによって前記励起光源の光量を調整するよう構成してなることを特徴とする蛍光顕微鏡。
The fluorescence microscope according to any one of claims 1 to 4,
The fluorescence microscope, wherein the excitation light amount adjusting unit is configured to adjust the light amount of the excitation light source by switching between filters having different transmittances.
請求項1から5のいずれか一に記載の蛍光顕微鏡であって、
基準励起光量をユーザが任意に指定することを特徴とする蛍光顕微鏡。
The fluorescence microscope according to any one of claims 1 to 5,
A fluorescence microscope in which a user arbitrarily designates a reference excitation light amount.
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光顕微鏡の操作方法であって、
励起光源の基準となる励起光量の設定、及び蛍光観察を行う観察モードとして、通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成撮影のいずれかをユーザに選択させる工程と、
選択された観察モードに応じて、設定された励起光量で励起された蛍光色素の蛍光像を撮像する蛍光撮像部で撮像するフレームレートを決定する工程と、
基準励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために必要な励起光量、及び蛍光撮像部の露光時間であって、設定可能な最小の励起光量及び該励起光量を得るための最長の露光時間を演算する工程と、
演算された励起光量及び露光時間の値に近付けるよう、励起光源の光量を調整する励起光量調整部、及び蛍光撮像部の露光時間を制御する工程と、
を含むことを特徴とする蛍光顕微鏡の操作方法。
A fluorescent dye is introduced into the sample to be observed, placed in the optical system, irradiated with excitation light that excites the fluorescent dye, and the fluorescence emitted by the excitation light is received and a fluorescent image is obtained. A method of operating a fluorescent microscope for imaging,
A step of allowing the user to select one of normal observation, partial readout, binning, image integration, and fluorescence composite photographing as an observation mode for performing excitation light amount setting and fluorescence observation as a reference of the excitation light source;
A step of determining a frame rate to be captured by a fluorescence imaging unit that captures a fluorescent image of a fluorescent dye excited with a set excitation light amount according to the selected observation mode;
Excitation light amount necessary to obtain a fluorescence amount equivalent to the fluorescence amount obtained with the reference excitation light amount and the exposure time of the fluorescence imaging unit, the minimum settable excitation light amount and the longest for obtaining the excitation light amount Calculating the exposure time; and
A step of controlling the exposure time of the excitation light amount adjustment unit that adjusts the light amount of the excitation light source and the fluorescence imaging unit so as to approach the value of the calculated excitation light amount and exposure time;
A method of operating a fluorescence microscope, comprising:
観察対象である試料に蛍光色素を導入し、光学系に配置して、蛍光色素を励起する励起光を試料に照射し、該励起光によって励起されて発される蛍光を受光して蛍光像を結像する蛍光顕微鏡の操作プログラムであって、
励起光源の基準となる励起光量の設定、及び蛍光観察を行う観察モードとして、通常観察、部分読み出し、ビニング、画像積算、蛍光合成撮影のいずれかをユーザに選択させる機能と、
選択された観察モードに応じて、設定された励起光量で励起された蛍光色素の蛍光像を撮像する蛍光撮像部で撮像するフレームレートを決定する機能と、
基準励起光量で得られる蛍光量と同等の蛍光量を得るために必要な励起光量、及び蛍光撮像部の露光時間であって、設定可能な最小の励起光量及び該励起光量を得るための最長の露光時間を演算する機能と、
演算された励起光量及び露光時間の値に近付けるよう、励起光源の光量を調整する励起光量調整部、及び蛍光撮像部の露光時間を制御する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする拡大画像観察プログラム。
A fluorescent dye is introduced into the sample to be observed, placed in the optical system, irradiated with excitation light that excites the fluorescent dye, and the fluorescence emitted by the excitation light is received and a fluorescent image is obtained. An operation program for a fluorescent microscope that forms an image,
A function that allows the user to select one of normal observation, partial readout, binning, image integration, and fluorescence composite photography as an observation mode for performing excitation light amount setting and fluorescence observation as a reference for the excitation light source;
According to the selected observation mode, a function of determining a frame rate to be captured by a fluorescence imaging unit that captures a fluorescence image of a fluorescent dye excited with a set excitation light amount;
Excitation light amount necessary to obtain a fluorescence amount equivalent to the fluorescence amount obtained with the reference excitation light amount and the exposure time of the fluorescence imaging unit, the minimum settable excitation light amount and the longest for obtaining the excitation light amount A function to calculate the exposure time;
An excitation light amount adjusting unit for adjusting the light amount of the excitation light source so as to approach the calculated excitation light amount and exposure time value, and a function for controlling the exposure time of the fluorescence imaging unit;
A magnified image observing program characterized in that a computer is realized.
請求項8に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。   A computer-readable recording medium or a recorded device storing the program according to claim 8.
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