JP2009063679A

JP2009063679A - 顕微鏡システム

Info

Publication number: JP2009063679A
Application number: JP2007229507A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Ariga; 尚洋有賀; Sanenari Kojima; 実成小嶋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-26
Also published as: US20090168156A1

Abstract

【課題】本発明では、対物レンズを切り替えたときの本来の適正な露出状態に達するまでの時間を短縮する顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替手段と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像手段と、前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶手段と、前記光学特性情報記憶手段から、前記対物レンズ切替手段による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する光量差算出手段と、前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差に基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する露出演算手段と、を備える顕微鏡システムにより、上記課題の解決を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は顕微鏡により標本を観察し、その観察像を記録することができる顕微鏡システムに関する。

従来の顕微鏡観察では、広視野により標本全体を粗く観察し、高精細に観察したいときは部分的に対物レンズを切り替えて観察していた。しかし、対物レンズを切り替えると、対物レンズ毎に、開口角、透過率、および焦点距離等による透過光量が異なるため、観察像の明るさが変わることになる。

そこで、このように対物レンズを切り替える際には、オート露光（ＡＥ）制御により蛍光観察等で対物レンズが切り替わっても、しばらくすると適正な露出になるようにしている。
特開２００６−３１７４０６号公報

ところが、ＡＥをかけておくと、蛍光観察等で対物レンズを切り替えたときに標本がない場合は、露出時間が跳ね上がってしまう問題がある。また、従来、適正露出時間になるまでの時間が長く、その分、標本に光によるダメージを長く与えてしまうという欠点がある。

また近年、標本全体の画像を予め広視野の対物レンズによって取得しておき、標本全体画像から位置を指定し、その位置の高精細な観察像を表示する顕微鏡システムがある。しかしながら、従来では高精細な観察像を適正な明るさによって表示するには適正露出時間になるまでしばらく待たなければならなかった。

また、特許文献１では視野毎に予め露出条件を記録しておき、再度、観察像を表示するときは記録された露出条件により最適な露出時間を設定するが、視野毎に露出条件を記録しておかなければならない手間が必要であった。

上記の課題に鑑み、本発明では、対物レンズを切り替えたときの本来の適正な露出状態に達するまでの時間を短縮する顕微鏡システムを提供する。

本発明にかかる顕微鏡システムは、ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替手段と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像手段と、前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶手段と、前記光学特性情報記憶手段から、前記対物レンズ切替手段による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する光量差算出手段と、前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する露出演算手段と、を備えることを特徴とする。

前記顕微鏡システムは、さらに、前記観察光路上にある前記対物レンズの種類を検知する対物レンズ種類検知手段を備えることを特徴とする。
前記顕微鏡システムは、さらに、前記第２の対物レンズを介して撮像される第２の観察像に対応する画素領域の輝度情報を前記第１の観察像から算出し、該算出結果に基づいて該第２の観察像内に前記標本の存在の有無を判定する標本存在判定手段を備え、前記標本存在判定手段により前記第２の観察像内に前記標本が存在すると判定された場合、前記露出演算手段は前記露出時間を算出することを特徴とする。

前記顕微鏡システムは、さらに、前記第１の観察像内から、前記第２の対物レンズを介して撮像される観察像の位置を選択することを可能とする位置選択手段と、前記位置選択手段により選択された位置が、前記第２の対物レンズを用いて観察する場合の視野範囲の中央に位置するように前記ステージを移動させるステージ移動手段と、を備えることを特徴とする。

前記顕微鏡システムにおいて、前記光学特性情報記憶手段には、さらに、前記観察光路上にある前記対物レンズ以外の光学素子に関する光学特性情報が記憶されており、前記光量差算出手段は、前記対物レンズを含めた前記光学素子に関する光学特性情報から、前記第１，第２の対物レンズの光量差を算出することを特徴とする。

本発明にかかる、ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替機構と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像装置と、を備える顕微鏡システムを制御する処理をコンピュータに実行させる顕微鏡システム制御プログラムは、前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶装置から、前記対物レンズ切替機構による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する光量差算出処理と、前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する露出演算処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明にかかる、ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替機構と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像装置と、を備える顕微鏡システムの制御方法は、前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶装置から、前記対物レンズ切替機構による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出し、前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出することを特徴とする。

本発明を用いることにより、視野毎に同条件で予め取得しておく手間と時間をかけず、対物レンズの光学特性情報やその他の光学特性情報を使用し、対物レンズを切り替えたときの妥当な露出時間を予め計算しておくことにより、実際に切り替わったときの本来の最適な適正露出時間に到達するまでの時間を短縮することができる。

本発明では、対物レンズの光学特性情報やその他の光学特性情報を使用し、対物レンズを切り替えたときの適正な露出時間を予め計算しておくことにより、実際に切り替わったときの本来の最適な適正露出時間に到達するまでの時間を短縮することができる顕微鏡システムを提供する。

本発明の実施形態にかかる顕微鏡システムは、顕微鏡、対物レンズ切替手段、撮像手段、光学特性情報記憶手段、光量差算出手段、露出演算手段を備える。
顕微鏡は、ステージに載置された標本を観察する。

対物レンズ切替手段は、観察光路上にある対物レンズを切り替える。対物レンズ切替手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、レボルバに相当する。
撮像手段は、前記顕微鏡からの観察像を取得する。撮像手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、撮像素子５に相当する。

光学特性情報記憶手段は、前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している。光学特性情報記憶手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、光学特性情報記憶部３に相当する。
光量差算出手段は、前記光学特性情報記憶手段から、前記対物レンズ切替手段による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する。光量差算出手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、光量差比較部４に相当する。

露出演算手段は、前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する。露出演算手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、露出演算部９に相当する。

これにより、視野毎に同条件で予め取得しておく手間と時間をかけず、対物レンズの光学特性情報やその他の光学特性情報を使用し、対物レンズを切り替えたときの妥当な露出時間を予め計算しておくことにより、実際に切り替わったときの本来の最適な適正露出時間になる時間を短縮することができる。

前記顕微鏡システムは、さらに、対物レンズ種類検知手段を備える。対物レンズ種類検知手段は、前記観察光路上にある前記対物レンズの種類を検知することができる。対物レンズ種類検知手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、対物レンズ種類検知部２に相当する。これにより、切り替えられた対物レンズの種類を検知することができる。

前記顕微鏡システムは、さらに、標本存在判定手段を備える。標本存在判定手段は、前記第２の対物レンズを介して撮像される第２の観察像に対応する画素領域の輝度情報を前記第１の観察像から算出し、該算出結果に基づいて該第２の観察像内に前記標本の存在の有無を判定する。標本存在判定手段は、前記標本存在判定手段により前記第２の観察像内に前記標本が存在すると判定された場合、前記露出時間を算出することができる。標本存在判定手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、図２のＳ６，Ｓ７の処理に相当する。

前記顕微鏡システムは、さらに、位置選択手段、ステージ移動手段を備える。
位置選択手段は、前記第１の観察像内から、前記第２の対物レンズを介して撮像される観察像の位置を選択することを可能とする。位置選択手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、低倍率対物レンズを用いて観察した観察像をモニタに表示させ、モニタを参照しながら、マウスでドラッグ操作を行って、その観察像において詳細観察を行いたい領域を囲むための所定の枠である。

ステージ移動手段は、前記位置選択手段により選択された位置が、前記第２の対物レンズを用いて観察する場合の視野範囲の中央に位置するように前記ステージを移動させる。ステージ移動手段は、例えば本発明の実施形態で言えば、電動ステージである。

これにより、その枠で囲った範囲の大きさに対応してズーム倍率が変倍し、その枠で囲った範囲の中心位置に電動ステージが移動し、その後高倍対物レンズに切り替わってその枠で囲った範囲の詳細画像を表示させることができる。

前記光学特性情報記憶手段には、さらに、前記観察光路上にある前記対物レンズ以外の光学素子に関する光学特性情報が記憶されている。このとき、前記光量差算出手段は、前記対物レンズを含めた前記光学素子に関する光学特性情報から、前記第１，第２の対物レンズの光量差を算出することができる。

これにより、対物レンズ以外の光学素子も考慮して適正な露出時間を算出することができる。
以下に、本発明の実施形態について詳述する。

＜第１の実施形態＞
（実施例１）
図１は、第１の実施形態（実施例１）に関する顕微鏡システムの概略構成を示す。顕微鏡システムは、顕微鏡１、対物レンズ種類検知部２、光学特性情報記録部、光量差比較部４、撮像素子５、前処理部６、画像信号処理部７、観察像記録部８、露出演算部９、撮像素子駆動部１０から構成される。

顕微鏡１は、ステージ上に載せた標本を透過明視野観察または蛍光観察などの各種検鏡法で観察することが可能な鏡体である。顕微鏡１は、複数の対物レンズを保持するレボルバを備えている。レボルバに備えられた対物レンズはそれぞれ倍率が異なり、観察に用いる対物レンズを選択することにより所望の倍率で標本を観察することができる。

対物レンズ種類検知部２は、光路中にセットされた対物レンズの種類を検知したり、または切り替え後の対物レンズの種類を検知する装置である。このとき、対物レンズ種類検知部２は、レボルバの位置情報から対物レンズの種類を判別してもよいし、予め切り替わる対物レンズを命令できる装置とその命令通りに切り替わる電動レボルバによる構成であってもよい。対物レンズ種類検知部２は切り替え前と切り替え後の対物レンズの種類に関する情報を光学特性情報記憶部３に伝達する。

光学特性情報記憶部３は、切り替え前の対物レンズに関する光学特性情報と、切り替え後の対物レンズに関する光学特性情報とを光量差比較部４に渡す。光量差比較部４は、光学特性情報記憶部３から取得した光学特性情報から切り替え前と切り替え後の対物レンズの光量差を計算し、露出演算部９に渡す。

露出演算部９は、観察像記録部８からの観察像と、光量差比較部４により得られた光量差と、対物レンズの倍率情報と、対物レンズ切り替え前の露出時間とから、対物レンズ切り替え後の露出時間を計算し、計算した露出時間を初期値として撮像素子駆動部１０に与える。

撮像素子５は、例えばＣＤＤ（Charge Coupled Devices）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。撮像素子５には前処理部６が接続されている。

前処理部６は、撮像素子５から出力される信号を映像信号化して出力するものである。前処理部６で映像信号化された映像信号は、画像信号処理部７でホワイトバランス調整や階調補正などの信号処理を行い、観察像記録部８に入力されて記録される。

図２は、本実施形態（実施例１）における顕微鏡システムの動作フローを示す。以下では、低倍率広視野の対物レンズ使用時に関係するものには添え字に「１」を付して説明し、高倍率狭視野の対物レンズ使用時に関係するものには添え字に「２」を付して説明する。

低倍率広視野の対物レンズＯ₁は、顕微鏡１の光路上にセットしてある状態である。このとき、ステージ上にセットされている標本の観察像は対物レンズＯ₁を通して撮像素子５に結像されると光電変換される。撮像素子５から出力された電気信号は、前処理部６により映像信号に変換される。前処理部６により変換された映像信号は、画像信号処理部７により階調補正、ホワイトバランスの調整がなされ、観察画像記録部８に観察像として記録される（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と称する）。

露出演算部９は、観察画像記録部８に記録された観察像に関して、適正な露出条件であるかどうかを判断する（Ｓ２）。露出演算部９は、観察画像記録部８に記録された観察像の輝度平均が表現可能な階調範囲の中央付近でない場合、適正な露出時間でないと判断し（Ｓ２で「ＮＯ」へ進む）、露出時間を調整する（Ｓ３）。

露出演算部９は、調整した露出時間により再度観察像を記録し、輝度平均が階調範囲の中央付近になるまで露出時間の調整処理を繰り返す（Ｓ２，Ｓ３）。
露出演算部９は、輝度平均より適正な露出時間になったと判断した場合（Ｓ２で「ＹＥＳ」へ進む）、そのときの露出時間Ｅ₁をメモリに記録しておく（Ｓ４）。

対物レンズ種類検知部２は、対物レンズが切り替わるまで待機しておく（Ｓ５で「ＮＯ」へ進む）。対物レンズ種類検知部２は、対物レンズが切り替わったと判断した場合（Ｓ５で「Ｙｅｓ」へ進む）、切り替え後のレボルバの位置情報から現在光路上に挿入されている対物レンズの種類を特定する（Ｓ５）。

露出演算部９は、切り替え前と切り替え後の対物レンズの倍率比より、切り替え前の対物レンズＯ₁によって記録された観察像Ｇ₁上において、切り替え後の対物レンズＯ₂の視野範囲となる範囲を特定する。切り替え後の対物レンズＯ₂は切り替え前の対物レンズＯ₁より高倍率、狭視野であるとする。

露出演算部９は、観察像Ｇ₁上において、特定された対物レンズＯ₂の視野範囲に標本の存在有無を判断する（Ｓ６）。標本の存在有無を判断する方法としては、例えば、観察画像上で対物レンズＯ₂の視野範囲を切り出す方法がある。観察像Ｇ₁より切り出された部分画像の輝度のヒストグラムからノイズを除去後にヒストグラムが特定の輝度値に偏っている場合、かつ、エッジ検出量が所定の規定値以下の場合は、露出演算部９は、標本がないと判断する。明視野観察法を用いて撮像された背景のみである画像の輝度のヒストグラムは、明るい部分にだけデータが存在する輝度のヒストグラムになる。また、蛍光観察で、かつ背景のみである画像の輝度のヒストグラムは暗い部分にだけデータが存在する輝度のヒストグラムになる。

露出演算部９は、観察像Ｇ₁上において対物レンズＯ₂の視野範囲に対応する部分を特定したが、この対物レンズＯ₂の視野範囲に標本がなく背景のみの観察像Ｇ₂であると判断した場合（Ｓ７で「ＮＯ」へ進む）、露出時間を予め設定されている値で固定し、以降の露出時間の初期値を計算しない。

観察像上の対物レンズＯ₂の視野範囲に標本があると判断した場合（Ｓ７で「ＹＥＳ」へ進む）、露出演算部９は、対物レンズＯ₂の視野範囲に相当する画素部分を観察像Ｇ1から計算する（Ｓ８）。

それから、露出演算部９は、Ｓ８で得られた対物レンズＯ₂の視野範囲に相当する画素部分の輝度平均Ｐ_1pを計算し、メモリに記録しておく（Ｓ９）。
光量差比較部４は、露出時間の初期値を計算するために、光学特性情報記憶部３から取得した対物レンズＯ₁と対物レンズＯ₂の光学特性情報（対物レンズの透過率Ｔ、焦点距離ｆ、開口角θ、明るさＩ等）から２種類の対物レンズの光量差を計算する（Ｓ１０）。

光量差を計算する方法として例えば、対物レンズＯ₁，Ｏ₂の透過率をそれぞれＴ₁，Ｔ₂とし、焦点距離をそれぞれｆ₁，ｆ₂とし、開口角をそれぞれθ₁，θ₂とし、対物レンズの明るさをそれぞれＩ₁，Ｉ₂とすると、対物レンズＯ₁，Ｏ₂の光量差αは次式により得られる。

α＝Ｉ₂／Ｉ₁＝Ｔ₂（ｆ₂tanθ₂）²／Ｔ₁（ｆ₁tanθ₁）² ・・・(1)
なお、対物レンズの明るさを透過率、焦点距離、開口角から算出したが、単純に同じ露出条件の下でかつ、標本のない背景画像を撮影したときの輝度平均をそれぞれの対物レンズの明るさ情報として使用してもよい。

次に、露出演算部９は、切り替え前の観察像Ｇ₁の露出時間Ｅ₁と光量差と輝度平均から対物レンズＯ₂に切り替わったときの露出時間を計算する（Ｓ１１）。対物レンズＯ₁から対物レンズＯ₂に切り替わったときの輝度平均Ｐ₂は次式によっておおよその期待値を与えることができる。

Ｐ₂＝αＰ_1p ・・・(2)
ただし、αは光量差、Ｐ_1pは観察像Ｇ₁のうち観察像Ｇ₂に対応する画素領域部分の輝度平均（Ｓ９で算出した輝度平均）である。

これより、輝度平均Ｐ₂が表現可能な輝度階調範囲の中央になるように露出時間を調整すればよい。例えば、対物レンズＯ₁のときの最適な露出時間Ｅ₁、対物レンズＯ₁のときの観察像Ｇ₁の輝度平均をＰ₁とすると、露出時間初期値Ｅ₂は次式により与えられる。

Ｅ₂＝（Ｐ₂／Ｐ₁）Ｅ₁ ・・・(3)
露出演算部９は、算出した露出時間初期値Ｅ₂を撮像素子駆動部１０に設定する（Ｓ１２）。撮像素子駆動部１０は、その設定された露出時間初期値Ｅ₂で撮像素子５を駆動させて撮像することができる。

以上より、対物レンズが切り替わっても適正な露出時間初期値を与えることができ、最適な露出時間になる時間を短縮できる。
（実施例２）
実施例１では対物レンズ種類検知部２により切り替え後の対物レンズの位置情報から対物レンズの種類を判別していたが、本実施例では、切り替え指示後、対物レンズをモータ駆動の電動レボルバにより切り替える直前に対物レンズの種類を判別する。

図３は、第１の実施形態（実施例２）における顕微鏡システムの概略構成を示す。図３の顕微鏡システムでは、図１と比べて、対物レンズ種類検知部２がない代わりに、電動レボルバ１１、制御部１２、入力部１３が追加されている。

本実施例で用いるステージは電動ステージである。この電動ステージは、標本を載置させるステージ部分がＸＹＺ方向に移動する。
入力部１３は、観察者からの操作指示が入力される装置である。制御部１２は、顕微鏡１を構成する各種電動ユニットを制御する。制御部１２は、顕微鏡に内蔵されている制御装置であってもよいし、パーソナルコンピュータや、コントロールボックス等であってもよい。

電動レボルバ１１は、入力部１３に入力された操作指示を受け取った制御部１２により制御されるものであって、入力指示通りにレボルバを回転し、所望とする対物レンズに切り替えることができる。

制御部１２は、例えば、モニタを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であってもよい。また入力部１３は、例えば、及びキーボードやマウス等の入力デバイスであってもよい。この場合において、低倍率対物レンズを用いて観察した観察像をモニタに表示させ、モニタを参照しながら、その観察像において詳細観察を行いたい領域を、マウスでドラッグ操作を行って、所定の枠で囲い、その枠で囲った範囲の大きさに対応してズーム倍率が変倍し、その枠で囲った範囲の中心位置に電動ステージが移動し、その後高倍対物レンズに切り替わってその枠で囲った範囲の詳細画像が表示されるようにしてもよい。

図４は、第１の実施形態（実施例２）における顕微鏡システムの動作フローを示す。図４は、Ｓ５−１で、制御部１２が入力部１３から対物レンズ切り替えの命令を受信した場合にＳ６の処理へ移行し、Ｓ１２−１で制御部１２が電動レボルバ１１を駆動させて切り替え命令に対応する対物レンズに切り替えて、露出演算部９が算出した露出時間初期値Ｅ₂を撮像素子駆動部１０に設定する。このＳ５−１，Ｓ１２−１以外の処理は、図２と同じであるのでその説明を省略する。

このように、対物レンズ切り替えの命令を入力部１３により入力した直後から対物レンズが切り替わったときの露出時間初期値を計算することができる。したがって、対物レンズの切り替え動作と並行して露出時間初期値を計算することができるので、別途、露出時間初期値を計算する時間をとる必要がない。

以上より、実施例１では対物レンズが切り替わってから露出時間初期値を計算していたが、実施例２では対物レンズが切り替わる前に露出時間初期値の計算を開始することができ、かつ、切り替え完了と同時に算出した露光時間を設定できる。よって、切り替え後の高倍率狭視野の対物レンズの観察像の最適な露出時間に収束する時間の短縮を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、対物レンズのみに着目して露出時間を算出したが、本実施形態では、対物レンズ以外の光学素子も考慮して露出時間を算出する。以下で説明する実施形態の一例は広視野観察像から狭視野観察像に切り替わるときに各種顕微鏡設定が変更されていたときに対応する実施例である。

図５は、第２の実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。図５の顕微鏡システムでは、図１と比べて、対物レンズ種類検知部２がない代わりに、制御部１２、入力部１３が追加されている。なお、本実施形態で用いるステージは、標本を載置させるステージ部分がＸＹＺ方向に移動可能な電動ステージである。

図６は、第２の実施形態における顕微鏡の概略構成を示す。顕微鏡１は、光源２０１とコレクタレンズ２０２を有する光源部２００、ＮＤフィルタ２０３、視野絞り２０４、開口絞り２０５、複数のキューブ２０７を格納するキューブユニット２０６を有する投光管、複数の倍率の対物レンズ２１４を保持するレボルバ２１３、標本を搭載するステージ２１５、結像レンズユニット２１１から構成される。

光源部２００内の光源２０１の発する光は、コレクタレンズ２０２を通って投光管に入射する。その入射光は、投光管内のＮＤフィルタ２０３、視野絞り２０４、及び開口絞り２０５を通り、キューブユニット２０６に到達する。

キューブユニット２０６に到達した光源２０１からの光は、内部のキューブ２０７の特定の波長を選択的に透過させる励起フィルタ２０８を通過する。その励起フィルタを通過した光は、キューブユニット２０６内部のダイクロイックミラー２０９で反射されシャッタ２１２、対物レンズ２１４を通りステージ２１５上に載置された標本に照射される。

そのとき標本が発する蛍光は、再び対物レンズ２１４、シャッタ２１２を通りキューブ２０７のダイクロイックミラー２０９と吸収フィルタ２１０を通過し、結像レンズユニット２１１によって撮像素子５に入射される。

ＮＤフィルタ２０３、視野絞り２０４、開口絞り２０５、キューブユニット２０６、レボルバ２１３、シャッタ２１２、光源部２００はそれぞれ、制御部１２と接続されている。制御部１２は、顕微鏡１の構成する各種電動ユニットを制御する。

ＮＤフィルタ２０３、視野絞り２０４、開口絞り２０５、キューブユニット２０６、レボルバ２１３、シャッタ２１２は、制御部１２からの電気信号に応じて図示しない各部に取り付けられたモータが駆動され、それぞれフィルタの着脱、視野絞り径、開口絞り径、光路中に挿入されるキューブ２０７や対物レンズ２１４の種類、標本への照明光の遮光状態が任意に切り替わる。

光源部２００は、制御部１２からの指示に応じて光源２０１への印加電圧を制御し、光源２０１の明るさを変化させる。観察者から操作指示が入力されると、入力部１３はその操作指示を制御部１２に伝達する。

以下、本実施形態の作用について説明する。観察者は低倍率かつ広視野観察像を記録する際、入力部１３により所望の観察像が得られるよう顕微鏡１の各光学部材を調整する。顕微鏡の各光学部材は光源部２００、ＮＤフィルタ２０３、視野絞り２０４、開口絞り２０５、キューブユニット２０６、シャッタ２１２等である。

各光学部材の調整は、例えばＰＣのモニタに表示されたＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）で任意にユーザが所望の光学部材を選択したり、入力部からの指示により所望の光学部材を選択することにより、調整することができる。

観察像記録時に顕微鏡の各光学部材の状態により計算した明るさＩを記録しておく。明るさＩの計算式を次式により定義する。
I＝（OBr×Rdm×Tbp×AS×FS×ND）×（Tk×Tba×Tdm×OBk）×L ・・・(4)
ここで、Lは光源２０１から投光管の光路に入射される照明の明るさ、OBrは励起光透過時の各対物レンズ固有の入出力明るさ比、Rdmはダイクロイックミラー２０９の反射率、Tbpは励起フィルタ２０８の透過率、ASは開口絞り２０５の絞り開放時を1としたときの入出力光の明るさ比、FSは視野絞り２０４の絞り開放時を１としたときの入出力光の明るさ比、NDはＮＤフィルタ２０３の濃度比率、Tkは結像レンズ２１１の透過率、Tbaは吸収フィルタ２１０の透過率、Tdmはダイクロイックミラー２０９の透過率、OBkは蛍光透過時の各対物レンズ固有の入出力明るさ比である。

顕微鏡の各光学部材の光学特性情報は光学特性情報記憶部３に記憶されており、この記憶されている値を使用し、明るさIを計算する。
観察像を記録する際に対物レンズＯ₁使用時の明るさＩ₁を計算し、メモリに記録しておく。観察像より高倍率狭視野の対物レンズＯ₂に切り替える。命令を入力部１３により入力したとき、そのときの顕微鏡の各光学部材の状態から明るさＩ₂を計算する。明るさＩ₁とＩ₂より光量差を計算する。これ以降の露出時間初期値を計算するフローは第１の実施形態と同様のため省略する。

本実施形態によれば、対物レンズも含めた様々な光学素子の特性も考慮して、切り替え後の光学素子の観察像の最適な露出時間に収束する時間の短縮を図ることができる。
本発明によれば、顕微鏡システムにおいて、低倍率広視野の対物レンズの光学特性と観察像の画像データから高倍率狭視野の対物レンズの観察像を観察する際に予め露出時間初期値を計算し設定することにより、高倍率狭視野の対物レンズの観察像の最適な露出時間に収束する時間を短縮できる。

また、余計な時間がない分、細胞に対して照明によるダメージを減らすことができる。また、観察者にとっては適正露出になる時間が早まるため焦点合わせなど他の作業に注力することができる。

なお、本発明において説明したいずれの実施形態においても、その趣旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。また、本発明にかかる処理をプログラミングして、当該プルグラムをインストールしたコンピュータにより顕微鏡システムを制御してもよい。

第１の実施形態（実施例１）に関する顕微鏡システムの概略構成を示す。第１の実施形態（実施例１）における顕微鏡システムの動作フローを示す。第１の実施形態（実施例２）における顕微鏡システムの概略構成を示す。第１の実施形態（実施例２）における顕微鏡システムの動作フローを示す。第２の実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。第２の実施形態における顕微鏡の概略構成を示す。

符号の説明

１顕微鏡
２対物レンズ種類検知部
３光学特性情報記憶部
４光量差比較部
５撮像素子
６前処理部
７画像信号処理部
８観察像記録部
９露出演算部
１０撮像素子駆動部
１１電動レボルバ
１２制御部
１３入力部

Claims

ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、
観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替手段と、
前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像手段と、
前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶手段と、
前記光学特性情報記憶手段から、前記対物レンズ切替手段による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する光量差算出手段と、
前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する露出演算手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
前記顕微鏡システムは、さらに、
前記観察光路上にある前記対物レンズの種類を検知する対物レンズ種類検知手段
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
前記顕微鏡システムは、さらに、
前記第２の対物レンズを介して撮像される第２の観察像に対応する画素領域の輝度情報を前記第１の観察像から算出し、該算出結果に基づいて該第２の観察像内に前記標本の存在の有無を判定する標本存在判定手段を備え、
前記標本存在判定手段により前記第２の観察像内に前記標本が存在すると判定された場合、前記露出演算手段は前記露出時間を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
前記顕微鏡システムは、さらに、
前記第１の観察像内から、前記第２の対物レンズを介して撮像される観察像の位置を選択することを可能とする位置選択手段と、
前記位置選択手段により選択された位置が、前記第２の対物レンズを用いて観察する場合の視野範囲の中央に位置するように前記ステージを移動させるステージ移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
前記光学特性情報記憶手段には、さらに、前記観察光路上にある前記対物レンズ以外の光学素子に関する光学特性情報が記憶されており、
前記光量差算出手段は、前記対物レンズを含めた前記光学素子に関する光学特性情報から、前記第１，第２の対物レンズの光量差を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替機構と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像装置と、を備える顕微鏡システムを制御する処理をコンピュータに実行させる顕微鏡システム制御プログラムであって、
前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶装置から、前記対物レンズ切替機構による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出する光量差算出処理と、
前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する露出演算処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする顕微鏡システム制御プログラム。
ステージに載置された標本を観察する顕微鏡と、観察光路上にある対物レンズを切り替える対物レンズ切替機構と、前記顕微鏡からの観察像を取得する撮像装置と、を備える顕微鏡システムの制御方法であって、
前記対物レンズ毎の光学特性情報を記録している光学特性情報記憶装置から、前記対物レンズ切替機構による切り替え前の第１の前記対物レンズの光学特性情報と切り替え後の第２の前記対物レンズの光学特性情報とを取得し、該２つの対物レンズの光量差を算出し、
前記第１の対物レンズを介して撮像した第１の観察像及び露出時間と、前記算出した光量差とに基づいて、前記第２の対物レンズを介して撮像する場合の露出時間を算出する
ことを特徴とする顕微鏡システムの制御方法。