JP2010169968A - 顕微鏡システム及び該制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、撮影条件や顕微鏡操作に応じて各光路に分割される光量比率を変更することができる顕微鏡システムにおいて迅速かつ簡便に鮮明な顕微鏡画像を撮影できる顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】顕微鏡システムは、接眼レンズへ標本の光学像を導く第１の光路と、撮像装置へ該標本の光学像を導く第２の光路とのそれぞれの光路へ導く光量の比率の異なるビームスプリッタを切り換えるビームスプリッタユニットにより第１の光量比率に設定される第１のビームスプリッタが選択されている場合、撮像装置に設定されている第１の露出時間を取得し、第１の露出時間とビームスプリッタユニットにより切り替え可能な第２のビームスプリッタに対応する第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出し、ビームスプリッタユニットにより第２のビームスプリッタに切り替え、その第２の露出時間を撮像装置に設定して顕微鏡画像を撮像することにより、上記課題の解決を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡の標本像を撮影する顕微鏡デジタルカメラを用いた、顕微鏡画像撮影システムに関する。

高性能のデジタルカメラの普及に伴い、顕微鏡にデジタルカメラを接続し、顕微鏡画像を撮影することが行われている。このような顕微鏡観察で用いられる顕微鏡には、標本像を接眼レンズに導入するための光路と、デジタルカメラに導入するための光路とがそれぞれ存在する。それらの光路を切り換えることにより、標本像を接眼レンズまたはデジタルカメラの光路に導入したり、光量を分割して両光路に同時に導入することができる。

光量を分割して両光路に同時に導入する場合には、例えば、（１）接眼レンズ側：１００％、カメラ側：０％、（２）接眼レンズ側：５０％、カメラ側：５０％、（３）接眼レンズ側：０％、カメラ側：１００％、の３通りの光量設定が可能である。ただし、（２）の接眼レンズ側およびカメラ側双方に光量を分割する場合は、その分割する光量の割合は、変更することが可能である。接眼レンズに導入された標本像は、接眼レンズを覗き込むことにより観察が可能となる。

一方、デジタルカメラに導入された標本像は、デジタルカメラにて画像処理がされ、デジタル画像データが生成される。生成された標本像のデジタル画像データは、モニタに表示することが可能である。よって、観察者は、モニタに表示された標本像を観察することができる。また、デジタルカメラに導入される標本像を連続して画像処理し、そのデジタル画像データをモニタに表示することで、リアルタイムで標本像を観察することができる（以下、ライブ画像表示という）。

したがって、顕微鏡の光路を切り換えることにより、観察者は接眼レンズによる観察と、デジタルカメラのライブ画像表示による観察、またはその両方を、選択することが可能となる。よって、ライブ画像表示された標本像を見ながら観察箇所を探し、接眼レンズで観察することができる。

さらに、標本像を撮影し、顕微鏡画像を取得する場合は、標本像の全光量をデジタルカメラに導入する光路に切り換えることで、鮮明な顕微鏡画像を撮影することができる。この場合、光路を切り換えることにより、デジタルカメラに導入される光量が変化してしまう。近年のデジタルカメラはデジタルカメラに導入される光量を検出し、デジタルカメラの露出時間を調整することができる。これにより、異なる光量でも一定の明るさで撮影を行うことができる。

しかし、デジタルカメラが最適な露出時間に調整されるまでは所定時間かかり、光路切換後、すぐに撮影をすることができない。また、接眼レンズおよびデジタルカメラ双方に標本像を導入する光路の設定となっている場合、顕微鏡外部からの光が接眼レンズから導入され、デジタルカメラ側の光路に侵入し、外部の光が映ってしまうことがある。そのため、観察者が光路の切り換えを忘れ、接眼レンズおよびデジタルカメラ双方に標本像を導入する光路設定のまま撮影を行うと、標本像以外の光も撮影されてしまう場合がある。したがって、観察者は適宜、光路切り換えを行うことになる。

これに対して、顕微鏡観察時の光路切り換えに関する、以下のような方法が知られていた。特許文献１では、小型の光路切換手段を有し、電動にて光路切換を行うことが開示されている。特許文献２では、光路切換に伴い、顕微鏡照明光の光量を調整し、光路によらず最適な光量を得ることが開示されている。

特開２００５−１２８４２９号公報 特開２０００−４７１１６号公報

特許文献１では、電動制御により、容易に光路を切り換えることができる。しかしながら、観察者が観察方法に応じて切り換えを指示しなくてはならず、光路の切り換え忘れによる撮影ミスが発生する場合がある。また、光路切換時の光量変化については考慮されていない。したがって、光路切換の度にカメラの露出時間を調整することになり、顕微鏡観察を行う上で手間暇がかかる。

また、近年のデジタルカメラは、自動露出制御機能を有しているので、光量に応じて自動的に最適な露出時間に調整される。しかし、特許文献１において、自動露出制御機能による露出時間の調整が完了するまでに数秒かかってしまう。したがって、光路切換により光量が変化するたびに、観察者は露出時間が安定するまで待たなくてはならない。

特許文献２では、光路切換に伴い、顕微鏡の照明光の光量を調節することができる。これにより光路を切り換えても、デジタルカメラに導入される光量を一定にすることができる。

しかしながら、特許文献２では、観察者はデジタルカメラと顕微鏡をそれぞれ操作しなくてはならない。例えば接眼レンズおよびデジタルカメラ双方に標本像を導入する光路のまま撮影を行うと、接眼レンズからの光が一緒に撮影されてしまう可能性がある。このように、操作ミスにより適切な撮影が行えない場合がある。

そこで、本発明では、撮影条件や顕微鏡操作に応じて各光路に分割される光量比率を変更することができる顕微鏡システムにおいて迅速かつ簡便に鮮明な顕微鏡画像を撮影できる顕微鏡システムを提供する。

本発明に係るステージに載置された標本を観察する顕微鏡システムは、前記標本を肉眼で観察するための接眼レンズと、前記標本像を撮像する撮像手段と、前記接眼レンズへ前記標本の光学像を導く第１の光路と、前記撮像手段へ前記標本の光学像を導く第２の光路とのそれぞれの光路へ導く光量の比率を変更する光量比率変更手段と、前記撮像手段の露出時間の制御を行う撮像制御手段と、前記光量比率変更手段により前記光量の比率が第１の光量比率に設定されている場合、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得し、該第１の露出時間と該光量比率変更手段により変更される第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出し、該光量比率変更手段により該第２の光量比率に変更されると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御する制御手段と、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、前記光量比率変更手段は、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₁：Ｂ₁の比率で入射させる第１のビームスプリッタと、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₂：Ｂ₂の比率で入射させる第２のビームスプリッタと、を切り換えるビームスプリッタユニットであり、前記光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタが選択されている場合、前記制御手段は、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得し、該第１の露出時間に｛Ｂ₁／（Ａ₁＋Ｂ₁）｝／｛Ｂ₂／（Ａ₂＋Ｂ₂）｝を乗じて、第２の露出時間を算出し、該光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタから前記第２のビームスプリッタに切り換えられると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御することを特徴とする。

前記顕微鏡システムは、さらに、前記光量比率変更手段のビームスプリッタの変更に伴い発生する振動を検知する振動検知手段を備え、前記制御手段は、振動検知手段により前記振動が検出されなくなった後、前記撮像制御手段に、前記設定された第２の露出時間を用いて撮像するように前記撮像手段を駆動させるように制御することを特徴とする。

前記顕微鏡システムにおいて、前記ステージは、３次元方向に移動させることができる電動ステージであり、前記顕微鏡システムは、前記ステージの移動を検知するステージ移動検知手段を備え、前記制御手段は、ステージ移動検知手段による検知結果に基づいて、前記制御を行い、前記撮像制御手段に前記撮像手段の露出時間を該第２の露出時間に設定させることを特徴とする。

本発明に係る、顕微鏡システムの制御方法は、接眼レンズへ標本の光学像を導く第１の光路と、撮像装置へ該標本の光学像を導く第２の光路とのそれぞれの光路へ導く光量の比率の異なる複数のビームスプリッタを切り換えるビームスプリッタユニットにより第１の光量比率に設定される第１のビームスプリッタが選択されている場合、前記撮像装置に設定されている第１の露出時間を取得し、前記第１の露出時間と前記ビームスプリッタユニットにより切り替え可能な第２のビームスプリッタに対応する第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出し、前記ビームスプリッタユニットにより前記第２のビームスプリッタに切り替え、前記算出した第２の露出時間を前記撮像装置に設定して顕微鏡画像を撮像することを特徴とする。

本発明に係る撮影条件や顕微鏡操作に応じて各光路に分割される光量比率を変更することができる顕微鏡システムを用いることにより、迅速かつ簡便に鮮明な顕微鏡画像を撮影できる。

第１の実施形態における顕微鏡システムの構成概要を示す。 第１の実施形態における顕微鏡システムの撮影時のフローを示す。 第１の実施形態の変形例１における顕微鏡システムの構成概要を示す。 第１の実施形態の変形例１における顕微鏡システムの撮影時のフローを示す。 第２の実施形態における顕微鏡システムの構成概要を示す。 第２の実施形態におけるステージ６の動作に伴う光路切換のフロー（その１）を示す。 第２の実施形態におけるステージ６の動作に伴う光路切換のフロー（その２）を示す。

本発明の実施形態に係るステージに載置された標本を観察する顕微鏡システムは、接眼レンズ、撮像手段、光量比率変更手段、撮像制御手段、制御手段を有する。
接眼レンズは、前記標本を肉眼で観察するためのものである。接眼レンズは、例えば本実施形態で言えば、接眼レンズ１３に相当する。

撮像手段は、前記標本像を撮像する。撮像手段は、例えば本実施形態で言えば、デジタルカメラ３に相当する。
光量比率変更手段は、前記接眼レンズへ前記標本の光学像を導く第１の光路（接眼光路１０）と、前記撮像手段へ前記標本の光学像を導く第２の光路（カメラ光路１１）とのそれぞれの光路へ導く光量の比率を変更する。前記光量比率変更手段は、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₁：Ｂ₁の比率で入射させる第１のビームスプリッタと、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₂：Ｂ₂の比率で入射させる第２のビームスプリッタと、を切り換えることができる。光量比率変更手段は、例えば本実施形態で言えば、ビームスプリッタユニット９に相当する。

撮像制御手段は、前記撮像手段の露出時間の制御を行う。撮像制御手段は、例えば本実施形態で言えば、カメラ制御部１４に相当する。
制御手段は、前記光量比率変更手段により前記光量の比率が第１の光量比率に設定されている場合、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得する。それから、制御手段は、該第１の露出時間と該光量比率変更手段により変更される第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出する。そして、制御手段は、該光量比率変更手段により該第２の光量比率に変更されると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御する。具体的には、前記制御手段は、前記光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタが選択されている場合、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得する。それから、制御手段は、該第１の露出時間に｛Ｂ₁／（Ａ₁＋Ｂ₁）｝／｛Ｂ₂／（Ａ₂＋Ｂ₂）｝を乗じて、第２の露出時間を算出する。そして、制御手段は、該光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタから前記第２のビームスプリッタに切り換えられると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御する。制御手段は、例えば本実施形態で言えば、ＣＰＵ１５に相当する。

このように構成することにより、撮影条件や顕微鏡操作に応じて各光路に分割される光量比率を変更することができる顕微鏡システムにおいて、迅速かつ簡便に鮮明な顕微鏡画像を撮影できる。

前記顕微鏡システムは、さらに、振動検知手段を有する。振動検知手段は、前記光量比率変更手段のビームスプリッタの変更に伴い発生する振動を検知する。振動検知手段は、例えば本実施形態で言えば、振動センサ２０に相当する。この場合、前記制御手段は、振動検知手段により前記振動が検出されなくなった後、前記撮像制御手段に、前記設定された第２の露出時間を用いて撮像するように前記撮像手段を駆動させるように制御する。

このように構成することにより、確実にビームスプリッタが切り換えられてから撮影をすることが可能となる。
また、前記ステージは、３次元方向に移動させることができる電動ステージである。ステージは、例えば本実施形態でいえば、ステージ６に相当する。

このとき、さらに、前記顕微鏡システムは、前記ステージの移動を検知するステージ移動検知手段を有する。この場合、前記制御手段は、ステージ移動検知手段による検知結果に基づいて、前記制御を行い、前記撮像制御手段に前記撮像手段の露出時間を該第２の露出時間に設定させる。ステージ移動検知手段は、例えば本実施形態でいえば、エンコーダ２２に相当する。

このように構成することにより、フレーミング時は接眼およびカメラ光路ビームスプリッタを用いて観察ができ、フォーカス調整および撮影時はカメラ光路ビームスプリッタを用いて観察ができる。それと共に、予め算定された露出時間が光路切換と併せて設定されるので、露出時間調整の収束を待たず、すぐに観察を続けることができる。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、各光路に分割される光量比率の変更可能（ビームスプリッタ切換可能）な顕微鏡システムにおいて、その光量比率の変更前に、その光量比率の変更後のデジタルカメラの露出時間を算出し、その光量比率の変更と共に、その算出した露出時間をデジタルカメラに設定する顕微鏡システムについて説明する。

図１は、本実施形態における顕微鏡システムの構成概要を示す。顕微鏡システム１は、顕微鏡２と、デジタルカメラ３と、制御装置４とから構成されている。顕微鏡２は、光源５、ステージ６、対物レンズ８、ビームスプリッタユニット９、接眼レンズ１３等を有する。

落射光源５は、照明光を照射する水銀ランプなどの光源である。ステージ６は、水平方向及び観察光路方向に電動で移動することができる。ステージ６には、標本７が載置されている。

対物レンズ８は、光源５からの照明光の照射による、標本７からの光学像を所望の倍率に拡大する。対物レンズを通過した光（以下、観察光）は、ビームスプリッタユニット９に入射する。

ビームスプリッタユニット９は、対物レンズからの観察光を２つに分割するビームスプリッタを内蔵する。すなわち、対物レンズからの観察光は、ビームスプリッタユニット９を介して、接眼レンズ１３に通じる接眼光路１０とデジタルカメラ３に通じるカメラ光路１１のどちらか一方、または接眼光路１０とカメラ光路１１の双方に分割されて、各光路に導入される。

ここで、ビームスプリッタユニット９は、接眼光路ビームスプリッタ９ａ、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂと、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃとを有している。接眼光路ビームスプリッタ９ａは、接眼光路１０に観察光の全光量を入射させる。カメラ光路ビームスプリッタ９ｂは、カメラ光路１１に観察光の全光量を入射させる。接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃは、観察光を接眼光路１０とカメラ光路１１の双方に分けて入射させる。

ビームスプリッタユニット９は、ビームスプリッタ制御部１２と接続されている。ビームスプリッタ制御部１２は、ビームスプリッタユニット９の動作を制御する。ビームスプリッタユニット９は、ビームスプリッタ制御部１２より通信される制御信号により、ビームスプリッタの切り換えを可能とする。これにより、ビームスプリッタユニット９は、観察甲の光路を任意に切り換える、すなわち各光路に分割される光量比率を変更することが可能となる。

そして接眼光路１０に導入された観察光は、接眼レンズ１３に導入される。カメラ光路１１に導入された観察光は、デジタルカメラ３に導入される。
デジタルカメラ３は、顕微鏡２に取り付けられており、標本像を撮影することができる。また、デジタルカメラ３は、カメラ制御部１４に接続されている。カメラ制御部１４は、デジタルカメラ３を制御する。カメラ制御部１４より通信される制御信号により、デジタルカメラ３は動作する。

制御装置４は、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）等の計算機である。制御装置４は、ＣＰＵ１５、カメラ制御部１４、ビームスプリッタ制御部１２、メモリ装置１７、表示用ＲＡＭ１６、ＣＰＵプログラム格納用ＲＯＭ（不図示）、等により構成されている。ＣＰＵプログラム格納用ＲＯＭには、各制御部に命令するためプログラムが格納されている。ＣＰＵ１５は、ＲＡＭを含む制御手段としての中央演算処理装置である。

表示用ＲＡＭ１６には、例えばモニタなど表示部１９が接続されている。表示用ＲＡＭ１６に書き込まれたデータは、ＣＰＵ１５からの命令に基づいて、表示部１９へ表示される。

メモリ装置１７は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの記憶装置である。ＣＰＵ１５は、メモリ装置１７へ画像を記録したり、メモリ装置１７からその画像を読み出したりする。

制御部４は、入力装置１８と接続されている。入力装置１８は、キーボード、マウス、タッチパネルデバイス、タブレット等の入力装置である。観察者は、入力装置１８を操作することにより、制御部４を介して、顕微鏡２の動作を制御することができる。

入力装置１８を用いて入力された観察者による種々の操作指示は、ＣＰＵ１５により解析、処理される。ＣＰＵ１５は、その解析結果に基づいて、操作指示に基づく制御信号を各制御部（１２，１４等）に伝達する。各制御部（１２，１４等）は、ＣＰＵ１５からの制御信号に基づいて、各ユニットの操作や、各ユニットから情報を検出する。

デジタルカメラ３に入射された標本像は、デジタルカメラ３に内蔵されている光電変換素子、Ａ／Ｄ変換器（不図示）を介してデジタル信号に変換される。そして、その変換されたデジタル信号は、デジタルカメラ３に内蔵されている画像処理部（不図示）において画像処理が施される。これにより、デジタル画像データが生成される。生成されたデジタル画像データは、カメラ制御部１４を介してＣＰＵ１５に送信される。ＣＰＵ１５は、そのデジタル画像データを表示用ＲＡＭ１６に表示用データとして書き込むことにより、表示部１９にて表示することができる。デジタルカメラ３でのデジタル画像データの生成から表示部１９への表示までの動作を連続して実行することにより、顕微鏡画像をリアルタイムで表示部１９に表示することができる（すなわち顕微鏡画像をライブ画像表示することができる）。

また、ＣＰＵ１５は、デジタルカメラ３からのデジタル画像データをメモリ装置１７に書き込むことにより、顕微鏡画像を記録することができる。
また、撮影に関する制御の場合、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４を介して、デジタルカメラ３に露出時間などの制御信号を出力する。

また、メモリ装置１７には、デジタルカメラ３およびビームスプリッタ９に関するアプリケーションソフトウェアがインストールされている。ＣＰＵ１５は、そのインストールされたソフトウェアを読み出して実行することにより、そのソフトウェアを起動させる。観察者が入力装置１８を用いてアプリケーションソフトウェアを操作すると、入力された操作に応じて、各制御部（１２，１４等）に命令が送信される。これにより、観察者はライブ画像表示や撮影などのカメラ操作や、ビームスプリッタの切り換えを行うことができる。また、アプリケーションソフトウェアは、カメラ制御部１４およびビームスプリッタ制御部１２と通信し、デジタルカメラ３やビームスプリッタユニット９の状態情報（例えばデジタルカメラ３の露出時間など）を取得し、表示部１９に表示させることができる。

図２は、本実施形態における顕微鏡システムの撮影時のフローを示す。なお、本フローではフロー開始時に、顕微鏡画像がライブで表示されており、かつ接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されているものとする。ライブ画像が表示されていない場合や、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂが選択されている場合は、本フローは適用されない。

観察者が入力装置１８を介して撮影を指示すると、ＣＰＵ１５にて撮影コマンドが生成され、カメラ制御部１４に入力される。ＣＰＵ１５は、撮影コマンドが入力された時に設定されているデジタルカメラ３の露出時間に基づいて、光路切換後の露出時間を算定する（Ｓ１０１）。具体的には、カメラ制御部１４は、デジタルカメラ３と通信を行い、撮影コマンド入力時に設定されている露出時間、つまり接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されている時の露出時間を取得し、ＣＰＵ１５に送信する。

ＣＰＵ１５は、デジタルカメラ３より送信された接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ選択時の露出時間から、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換わった場合の露出時間を算定する。

露出時間の算定は、各ビームスプリッタ選択時にカメラ光路１１に入射される光量の比から算定される。ここで、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃは光路を、接眼光路：カメラ光路＝Ａ：Ｂの光量の比率で分割するとする。この場合、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えたときにデジタルカメラ３に入射される光量は、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ選択時と比べて（Ａ＋Ｂ）／Ｂ倍となる。したがって、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂ選択時の露出時間は、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ選択時のＢ／（Ａ＋Ｂ）倍となる。

例えば、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂ使用時にデジタルカメラ３に入射される光量を１００％とする。また、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが、光量を接眼光路５０％、カメラ光路５０％に分割するとする。この場合、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃをカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えた時、デジタルカメラ３に入射される光量は５０％から１００％となり、２倍となる。したがってカメラ光路ビームスプリッタ９ｂ選択時の露出時間は、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ選択時の１／２となる。

その後、上記で生成した撮影コマンドに応じて光路が切り換えられる（Ｓ１０２）。すなわち、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、ビームスプリッタ制御部１２よりビームスプリットユニット９に光路切換の命令を送る。すると、ビームスプリットユニット９は、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換える。

そして、Ｓ１０１にて算定された露出時間は、ＣＰＵ１５よりカメラ制御部１４を介してデジタルカメラ３に入力される。すなわち、カメラ制御部１４は、デジタルカメラ３の露出時間を、Ｓ１０１にて予め算定した露出時間に調整する（Ｓ１０３）。これにより、光路切換後の光量変化に伴う露出時間の調整を待たず、撮影に進むことができる。

撮影命令は、ＣＰＵ１５によりカメラ制御部１４を介してデジタルカメラ３に送信される。これにより、デジタルカメラ３は、撮影を行う。ここで、撮影は、静止画像撮影または動画像撮影のいずれでもよい。デジタルカメラ３にて取得された顕微鏡画像のデジタル画像データは、カメラ制御部１４、ＣＰＵ１５を介してメモリ装置１７に送られて保存される（Ｓ１０４）。

そして、撮影完了を示す信号がＣＰＵ１５からビームスプリッタ制御部１２に通信される。すると、ビームスプリッタ制御部１２は、ビームスプリッタユニット９を制御して、再び接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃに切り換える（Ｓ１０５）。

その後、ＣＰＵ１５は、Ｓ１０１において取得した接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ使用時の露出時間をデジタルカメラ３に送り、露出時間を調整する（Ｓ１０６）。これにより、顕微鏡およびデジタルカメラの状態が撮影コマンド実行時と同じ状態に戻り、撮影完了となる。

上述の通り、本実施形態では、観察者が撮影を指示すると、各光路に分割される光量比率の変更が行われる。このとき、光路切換後の露出時間を予め算定することにより、光路切換後すぐに最適な露出時間に調整される。そして撮影を実行し、再び顕微鏡やカメラの状態が撮影コマンド実行時と同じ状態に戻る。これにより、観察者は撮影を指示するだけで、最適な光路にて迅速に顕微鏡画像を撮影することができる。また、顕微鏡画像撮影時の光路切換に関する時間のロスや、光路切換ミスをなくすことができる。

（変形例１）
電動にて各光路に分割される光量比率を変更する場合、ビームスプリッタユニット９が振動する場合がある。光路が切り換わり撮影が実行される時に、ビームスプリッタユニット９が振動していると、撮影画像に画像の乱れなどが発生することが考えられる。そこで、光路切換後、ビームスプリッタユニット９に振動がなくなったことが検知されてから、撮影を実行することとしてもよい。

図３は、本実施形態の変形例１における顕微鏡システムの構成概要を示す。図３は、図１の顕微鏡システムにおいて、ビームスプリッタユニット９に振動を検知可能な振動センサ２０を設け、制御装置４に振動センサ制御部２１を設けたものである。

図４は、本実施形態の変形例１における顕微鏡システムの撮影時のフローを示す。図４のフローは、図２のフローにＳ１１１の処理を追加したものである。
ビームスプリッタユニット９に設置された振動センサ２０は、センサ出力を振動センサ制御部２１に送信する。振動センサ制御部２１は、振動センサ２０からのセンサ出力より、ビームスプリッタ９の振動をモニタリングする。これにより、振動センサ制御部２１は、光路切換後のビームスプリッタユニット９の振動を検出する。振動センサ制御部２１は、ビームスプリッタユニット９の振動を検知した場合、その旨の信号をＣＰＵ１５に送信する。ＣＰＵ１５は、光路切換に関する命令が出力された後、振動センサ２０によりビームスプリッタ９の振動が検知されている間は、撮像処理を行わない（Ｓ１１１）。

その後、ＣＰＵ１５は、一定時間振動が検出されなくなったと判定した場合、撮影及びその撮像画像の保存を行う。これにより、確実にビームスプリッタが切り換えられてから撮影をすることが可能となる。

（変形例２）
また、本実施形態の変形例２として、顕微鏡システム１は、撮影手段の状態に応じて、各光路に分割される光量比率を変更することができる手段を有してもよい。たとえば、観察者によるライブ画像表示ＯＮ、ライブ画像表示ＯＦＦ、または撮影を実行指示に応じて、ビームスプリッタを切り換えるようにしてもよい。

具体的には、観察者は次のように顕微鏡システムを操作して観察することができる。観察者は、入力装置１８、ＣＰＵ１５を介し、デジタルカメラ３を操作する。すると、入力装置１８によるカメラ操作において、ライブ画像表示ＯＮ、ライブ画像表示ＯＦＦ、または撮影が指示された場合、ＣＰＵ１５とビームスプリッタ制御部１２が通信を行う。これにより、ビームスプリッタ制御部１２は、ビームスプリッタユニット９を制御して、ビームスプリッタの切り換えを行う。

これにより、ライブ画像表示ＯＮの時には接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃに切り換えられる。また、ライブ画像表示ＯＦＦの時には接眼光路ビームスプリッタ９ａに切り換えられる。また、撮影の時にはカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えられる。なお、カメラ動作と連動するビームスプリッタは観察者が任意に設定できるものとする。したがって、例えばライブ画像表示ＯＮの時にビームスプリッタをカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り替わることとしてもよい。

なお、本実施形態では、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃ選択時の露出時間から、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換わった場合の露出時間を算定後に、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えて、その算出した露出時間をデジタルカメラ３に設定したが、これに限定されない。すなわち、第１のビームスプリッタ選択時の露出時間から、第２のビームスプリッタに切り換わった場合の露出時間を算定後に、第２のビームスプリッタに切り換えて、その算出した露出時間をデジタルカメラに設定するものであればどのようなビームスプリッタを用いてもよい。

例えば、第１のビームスプリッタが光路を、接眼光路：カメラ光路＝Ａ₁：Ｂ₁の光量の比率で分割し、第２のビームスプリッタが光路を、接眼光路：カメラ光路＝Ａ₂：Ｂ₂の光量の比率で分割するとする。この場合、第２のビームスプリッタに切り換えたときにデジタルカメラに入射される光量は、第１のビームスプリッタ選択時と比べて、
｛Ｂ₂／（Ａ₂＋Ｂ₂）｝／｛Ｂ₁／（Ａ₁＋Ｂ₁）｝倍
となる。したがって、第２のビームスプリッタ９ｂ選択時の露出時間は、第１のビームスプリッタ９ｃ選択時の
｛Ｂ₁／（Ａ₁＋Ｂ₁）｝／｛Ｂ₂／（Ａ₂＋Ｂ₂）｝倍
となる。

本実施形態によれば、各光路に分割される光量比率の変更前（ビームスプリッタ切換前）のデジタルカメラの露出時間を取得し、その露出時間から光路切り換え後の露出時間を予め算出しておく。そして、各光路に分割される光量比率の変更後（ビームスプリッタ切換後）と同時に、その算出した露出時間をデジタルカメラに設定するようにする。よって、デジタルカメラの動作に応じて、最適な光路に自動的に切り換えることができる。これにより、顕微鏡観察時の光路切換に関する時間のロスや手間を削減できる。また、各光路に分割される光量比率の変更忘れによる撮影ミスなどを防ぐことができる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、顕微鏡のステージ６の動きをモニタリングし、ステージ６の動きに応じて各光路に分割される光量比率を変更することができる顕微鏡システムであって、光路切換後の露出時間を予め算定することにより、光路切換後すぐに最適な露出時間に調整することができる顕微鏡システムについて説明する。

図５は、本実施形態における顕微鏡システムの構成概要を示す。図５の顕微鏡システムは、図１の顕微鏡システムに、エンコーダ２２とエンコーダ制御部２３を追加したものである。

図５において、エンコーダ２２は、ステージ６に接続されており、ステージ６のＸ，Ｙ，Ｚ方向の各動きを検知することができる。エンコーダ２２は、エンコーダ制御部２３に接続されている。

エンコーダ制御部２３は、エンコーダ２２から出力された検知信号に基づいて、ステージ６の動作状態をモニタリングする。エンコーダ制御部２３はＣＰＵ１５に接続されており、その検知信号に基づいて、ステージ６の動作をＣＰＵ１５に送信することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態におけるステージ６の動作に伴う光路切換のフローを示す。エンコーダ２２およびエンコーダ制御部２３により、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向におけるステージ６の動作は、モニタリングされている。このとき、ビームスプリッタユニット９では、任意のビームスプリッタが選択されているものとする。

フレーミングのために、観察者が入力装置１８によりステージ６をＸ−Ｙ方向に移動させる。すると、エンコーダ制御部２３は、ステージ６がＸ−Ｙ方向に動いていることを検出し、その検知信号をＣＰＵ１５に送信する（Ｓ２０２で「Ｙｅｓ」）。

エンコーダ制御部２３からステージ６の動作を検知した旨が通知された場合、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、光路にカメラ光路ビームスプリッタ９ｂが選択されているかを判定する（Ｓ２０３）。光路に接眼光路ビームスプリッタ９ａまたは接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されている場合には（Ｓ２０３で「Ｎｏ」）、Ｓ２０７に進む。

光路にカメラ光路ビームスプリッタ９ｂが選択されている場合（Ｓ２０３で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４と通信し、カメラ制御部１４からデジタルカメラ３の露出時間を取得する。ＣＰＵ１５は、その露出時間に基づいて、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃに切り換わった場合の露出時間を算定する（Ｓ２０４）。算定方法は、第１の実施形態と同様である。

次に、ビームスプリッタが接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃに切り換えられる（Ｓ２０５）。すなわち、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、ビームスプリッタ制御部１２よりビームスプリットユニット９に光路切換の命令を送る。すると、ビームスプリットユニット９は、接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ９ｃをカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換える。

そして、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４を介して、デジタルカメラ３の露出時間を、Ｓ２０４にて予め算定した露出時間に調整する（Ｓ２０６）。
さらに、観察者がフォーカス調整を行った場合、エンコーダ制御部２３はステージ６がＺ方向に動いていることを検出し、ＣＰＵ１５に通知する（Ｓ２０７で「Ｙｅｓ」）。

エンコーダ制御部２３からステージ６の動作を検知した旨が通知された場合、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、光路に接眼及びカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されているかを判定する（Ｓ２０８）。光路に接眼光路ビームスプリッタ９ａまたはカメラ光路ビームスプリッタ９ｂが選択されている場合には（Ｓ２０８で「Ｎｏ」）、Ｓ２１２に進む。

光路に接眼及びカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されている場合（Ｓ２０８で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４と通信しカメラ制御部１４からデジタルカメラ３の露出時間を取得する。ＣＰＵ１５は、その露出時間に基づいて、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換わった場合の露出時間を算定する（Ｓ２０９）。算定方法は、第１の実施形態と同様である。

次に、ビームスプリッタがカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えられる（Ｓ２１０）。すなわち、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、ビームスプリッタ制御部１２よりビームスプリットユニット９に光路切換の命令を送る。すると、ビームスプリットユニット９は、ビームスプリッタをカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換える。

そして、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４を介して、デジタルカメラ３の露出時間を、Ｓ２０７にて予め算定した露出時間に調整する（Ｓ２１１）。
さらに、観察者が入力装置１８を用いて撮影コマンドを実行した場合（Ｓ２１２）は、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、光路に接眼及びカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されているかを判定する（Ｓ２１３）。光路に接眼光路ビームスプリッタ９ａまたはカメラ光路ビームスプリッタ９ｂが選択されている場合には（Ｓ２１３で「Ｎｏ」）、Ｓ２１８に進む。

光路に接眼及びカメラ光路ビームスプリッタ９ｃが選択されている場合（Ｓ２１３で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ１５はカメラ制御部１４と通信し、デジタルカメラ３の露出時間を取得する。そして、取得した露出時間から、カメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換わった場合の露出時間を算定する（Ｓ２１４）。算定方法は第１の実施形態と同様である。

次に、ビームスプリッタがカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換えられる（Ｓ２１５）。すなわち、ＣＰＵ１５は、ビームスプリッタ制御部１２と通信し、ビームスプリッタ制御部１２よりビームスプリットユニット９に光路切換の命令を送る。すると、ビームスプリットユニット９は、ビームスプリッタをカメラ光路ビームスプリッタ９ｂに切り換える。

そして、ＣＰＵ１５は、カメラ制御部１４を介して、デジタルカメラ３の露出時間を、Ｓ２１４にて予め算定した露出時間に調整する（Ｓ２１６）。撮影命令が、ＣＰＵ１５により、カメラ制御部１４を介してデジタルカメラ３に送信される。これにより、デジタルカメラ３は、撮影を行う。ここで、撮影は、静止画像撮影または動画像撮影のいずれでもよい。デジタルカメラ３にて取得された顕微鏡画像のデジタル画像データは、カメラ制御部１４、ＣＰＵ１５を介してメモリ装置１７に送られて保存される（Ｓ２１７）。観察を継続する場合には、Ｓ２０１からＳ２１７の処理を繰り返す（Ｓ２１８）。

本実施形態によれば、顕微鏡観察時の操作に応じて自動的に各光路に分割される光量比率を変更することができることが可能である。これにより、観察者が光路を意識せずとも、フレーミング時は接眼およびカメラ光路ビームスプリッタを用いて観察ができ、フォーカス調整および撮影時はカメラ光路ビームスプリッタを用いて観察ができる。また、光路が切り換わると、デジタルカメラに入射される光量が変化するが、予め算定された露出時間が光路切換と併せて設定される。そのため、露出時間調整の収束を待たず、すぐに観察を続けることができる。したがって、光路切換による手間や撮影ミスをなくして、顕微鏡観察を行うことができる。

本発明によれば、各光路に分割される光量比率の変更前（ビームスプリッタ切換前）に、予め各光路に分割される光量比率の変更後（ビームスプリッタ切換後）の露出時間を計算しておくことにより、ビームスプリッタの切り換えに伴う時間のロスをなくすことができる。また、ビームスプリッタの切り換えに基づいて各光路に分割される光量比率が変更されると共に、デジタルカメラに入射する光量の変化に応じて露出時間が調整される。これにより、顕微鏡の光路を意識することなく、最適な観察光路での観察および撮影が可能となる。したがって、顕微鏡観察において、ビームスプリッタの切り換えに伴う時間のロスや手間、撮影ミスをなくし、観察者により快適な顕微鏡観察を提供することができる。

なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ デジタルカメラ
４ 制御装置
５ 光源
６ ステージ
７ 標本
８ 対物レンズ
９ ビームスプリッタユニット
９ａ 接眼光路ビームスプリッタ
９ｂ カメラ光路ビームスプリッタ
９ｃ 接眼およびカメラ光路ビームスプリッタ
１０ 接眼光路
１１ カメラ光路
１２ ビームスプリッタ制御部
１３ 接眼レンズ
１４ カメラ制御部
１５ ＣＰＵ
１６ 表示用ＲＡＭ
１７ メモリ装置
１８ 入力装置
１９ 表示部
２０ 振動センサ
２１ 振動センサ制御部
２２ エンコーダ
２３ エンコーダ制御部

Claims (5)

1. ステージに載置された標本を観察する顕微鏡システムにおいて、
   前記標本を肉眼で観察するための接眼レンズと、
   前記標本像を撮像する撮像手段と、
   前記接眼レンズへ前記標本の光学像を導く第１の光路と、前記撮像手段へ前記標本の光学像を導く第２の光路とのそれぞれの光路へ導く光量の比率を変更する光量比率変更手段と、
   前記撮像手段の露出時間の制御を行う撮像制御手段と、
   前記光量比率変更手段により前記光量の比率が第１の光量比率に設定されている場合、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得し、該第１の露出時間と該光量比率変更手段により変更される第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出し、該光量比率変更手段により該第２の光量比率に変更されると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記光量比率変更手段は、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₁：Ｂ₁の比率で入射させる第１のビームスプリッタと、前記第１の光路及び前記第２の光路に観察光をそれぞれ、Ａ₂：Ｂ₂の比率で入射させる第２のビームスプリッタと、を切り換えるビームスプリッタユニットであり、
   前記光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタが選択されている場合、前記制御手段は、前記撮像制御手段から第１の露出時間を取得し、該第１の露出時間に｛Ｂ₁／（Ａ₁＋Ｂ₁）｝／｛Ｂ₂／（Ａ₂＋Ｂ₂）｝を乗じて、第２の露出時間を算出し、該光量比率変更手段により前記第１のビームスプリッタから前記第２のビームスプリッタに切り換えられると、前記撮像手段の露出時間として該第２の露出時間を設定するように前記撮像制御手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記顕微鏡システムは、さらに、
   前記光量比率変更手段のビームスプリッタの変更に伴い発生する振動を検知する振動検知手段を備え、
   前記制御手段は、振動検知手段により前記振動が検出されなくなった後、前記撮像制御手段に、前記設定された第２の露出時間を用いて撮像するように前記撮像手段を駆動させるように制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記ステージは、３次元方向に移動させることができる電動ステージであり、
   前記顕微鏡システムは、前記ステージの移動を検知するステージ移動検知手段を備え、
   前記制御手段は、ステージ移動検知手段による検知結果に基づいて、前記制御を行い、前記撮像制御手段に前記撮像手段の露出時間を該第２の露出時間に設定させる
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
5. 接眼レンズへ標本の光学像を導く第１の光路と、撮像装置へ該標本の光学像を導く第２の光路とのそれぞれの光路へ導く光量の比率の異なる複数のビームスプリッタを切り換えるビームスプリッタユニットにより第１の光量比率に設定される第１のビームスプリッタが選択されている場合、前記撮像装置に設定されている第１の露出時間を取得し、
   前記第１の露出時間と前記ビームスプリッタユニットにより切り替え可能な第２のビームスプリッタに対応する第２の光量比率とに基づいて、第２の露出時間を算出し、
   前記ビームスプリッタユニットにより前記第２のビームスプリッタに切り替え、
   前記算出した第２の露出時間を前記撮像装置に設定して顕微鏡画像を撮像する
   ことを特徴とする顕微鏡システムの制御方法。
   
   
   
   
   

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