JP2012003216A - 顕微鏡像の撮影装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子カメラで顕微鏡丸型視野をモニターディスプレ上で効率的に表示し、医療処置や試料分析などに簡便な顕微鏡像撮影装置、カメラシステムおよび撮影像の表示方法を提供する。
【解決手段】顕微鏡と該顕微鏡像を撮影するカメラ装置と該カメラ装置により撮影された出力映像を表示するモニター装置２０１とからなるカメラシステムにおいて、該顕微鏡視野の全体像部Ａと、該全体像の部分拡大像部Ｂと、該顕微鏡像に関連するデータ表示部２０６，２０７とが前記モニター装置の同一スクリーン上で独立して表示される。
【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡などの映像を電子カメラで撮影し、モニターディスプレイ上に表示する顕微鏡像の撮影装置、カメラシステムおよび表示方法に関する。

顕微鏡などを利用した医療処置、試料分析などの操作を行うにあたっては、顕微鏡による拡大画像を直接目視することに加えて、電子カメラ（動画）やデジタルカメラ（静止画）で撮影し、記録したり、また、モニタースクリーン上に拡大表示し、分析、処置をする作業が頻繁に行われている。顕微鏡像を電子カメラで撮影するには顕微鏡視野部に電子カメラを配置し、顕微鏡焦点部分にその電子カメラの撮像素子部分が配置されるようにフォーカス制御し、視野内の検体物、試料すなわち被写体部分を電子カメラ装置で撮影している。

多くの光学顕微鏡は目視の関係上丸型の視野で構成されており、この丸型視野を電子カメラや銀板カメラで撮影することとなる。また、電子カメラの撮像素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅなど）は表示ディスプレイに対応した形状となっており、概略４：３または１６：９のディスプレイモニターのアスペクト比に対応している。

医療現場などで顕微鏡を見ながら対象物の分析や処置を行う際、顕微鏡視野の異なる部分を比較しながら対象物の撮影範囲を移動させたり、全体像を見ながら特定部位を処置したり、分析したりする作業を行う必要がある。

従来、操作型電子顕微鏡などでは異なる性質の複数の画像をモニター上に表示し、分析することが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、光学顕微鏡では、丸型視野をモニターディスプレイ上で表示するため丸型視野部分を長方形ディスプレイにより表示することとなり、図６の従来例に示すようにディスプレイ６０２上での表示視野は顕微鏡丸型視野６０１にディスプレイの長方形が内接６０３するか、ディスプレイの長方形部分に顕微鏡丸型視野が外接する表示方法となる。つまり、丸型視野全体を表示しようとすればディスプレイ外枠が顕微鏡丸型視野に外接し、ディスプレイ全体にできるだけ顕微鏡像を表示しようとすればディスプレイ枠が丸型視野に内接するような表示を行うこととなる。

特開昭６０−１５４４４４号公報

以上述べたような従来の表示方法では顕微鏡像を見ながら医療処置を行ったり、試料分析を行うにあたり、都度表示画像を切り替えたり拡大または縮小操作や撮像対象の移動を繰り返し行う必要があった。

本発明は、上記のような必要性や状況に鑑みてなされたものであり、電子カメラで顕微鏡丸型視野をモニターディスプレイ上で効率的に表示し、医療処置や試料分析などに簡便な顕微鏡像撮影装置、カメラシステムおよび撮影像の表示方法の提供を目的とする。

また、本発明では、医療処置や試料分析にあたっては素早く当該処置部分や分析対象部分の画像を捉え拡大する必要があるため所望する拡大指定範囲を極めて簡便に入力し、表示する顕微鏡像撮影装置、カメラシステムおよび撮影像の表示方法の提供を目的とする。

また、本発明では、医療処置や試料分析にあたっては手が離せない場合などにおいても、フリーハンドにより簡便に表示画面を切り替えなどが行いうる顕微鏡像撮影装置、カメラシステムおよび撮影像の表示方法の提供を目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、顕微鏡と該顕微鏡像を撮影するカメラ装置と該カメラ装置により撮影された出力映像を表示するモニター装置とからなるカメラシステムにおいて、該顕微鏡視野の全体像部と、該全体像の部分拡大像部と、該顕微鏡像に関連するデータ表示部が前記モニター装置の同一スクリーン上で独立して表示されることを特徴とする。

以上、請求項１に基づく発明によれば、顕微鏡の丸型視野の全体像部と部分拡大像部とが前記モニター装置の同一スクリーン上で独立して表示されるため、顕微鏡全体像と部分拡大像とを同一画面上で比較したり、分析したりすることが容易になり医療処置や試料分析が簡便に効率的に行うことが可能となる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記カメラ装置のモニター装置スクリーンアスペクト比は１６：９で構成されていることを特徴とする。

以上、請求項２に基づく本発明によれば、カメラ装置のモニター装置スクリーンアスペクト比は１６：９で構成され、市販の１６：９ハイビジョンモニタースクリーン上で表示する場合、顕微鏡の丸型視野の内接正方形部分を１６：９スクリーン上で左右いずれかの略半分部分に配置し、残りの部分を丸型視野全体部分とデータ表示部にあてることが可能となり、効率的にスクリーンを利用することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像部と前記部分拡大像部との表示を切り替える表示切替フットスイッチを備えていることを特徴とする。

以上、請求項３に基づく本発明によれば、顕微鏡像の全体像部と前記部分拡大像との表示を切り替える表示切替フットスイッチを備えているため、医療処置や試料分析において手がふさがっている場合でも容易に表示対象の画面切り替えを行うことが可能となる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記モニターはタッチパネルにより構成され前記全体像部の拡大希望部分を確定することにより前記部分拡大像部の範囲が入力されることを特徴とする。

以上、請求項４に基づく本発明によれば、モニターがタッチパネルディスプレイにより構成され、前記全体像部の拡大希望部分を確定することにより顕微鏡視野部の拡大像部の範囲が入力されるようになっているため、画面を見ながら拡大希望部分をタッチパネル用ペンなどの入力装置で確定するだけで拡大像を得ることが可能となり、利便性が向上する。

さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像上に前記部分拡大像部の中心部分がマーカー手段により表示されることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像上に前記部分拡大像部の範囲が表示されることを特徴とする。

以上、請求項５または請求項６に基づく本発明によれば、顕微鏡の全体像上に前記部分拡大像部の中心部分がマーカー手段により表示されたり、または部分拡大像部の範囲が全体表示部上に表示される。そのため、顕微鏡の全体の中でどの部分を拡大しているのかが表示され医療処置や試料分析などに極めて利便性が高いものとなる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、光学顕微鏡以外の丸型視野の顕微鏡や望遠鏡などの表示装置や表示方法への応用など発明の趣旨の範囲で他の態様としても有効である。

このような構成により、本発明のカメラシステムおよび表示方法を用いて、電子カメラで顕微鏡丸型視野をモニターディスプレイ上に表示し、医療処置や試料分析などを効率的行うことが可能となる。さらに、所望の拡大指定範囲を極めて簡便に入力することができ、さらに医療処置や試料分析の対象部分を全体像部と比較しながら行えるため、素早くかつ的確に当該処置部分や分析対象部分の画像を捉え対処することが可能となる。さらに、フリーハンドにより簡便に表示画面を切り替えなどが行いうるため、医療処置や試料分析にあたって手が離せない場合などにおいても表示画面の全体像部または部分拡大像部とを同時表示したり、個別に表示切替したりすることが可能となる。

このように、本発明のカメラシステム及び表示方法を用いれば、医療処置、微細物分析、試料分析、微細物の組立・修理などを素早く、効率的かつ的確に行うことが可能となり種々の顕微鏡像分析などに幅広く利用できる効果を有する。

本発明によるカメラシステムとその動作説明図である。 本発明による顕微鏡像撮影装置による撮影画像の説明図である。 モニターと撮像素子および顕微鏡撮影像との関係を説明する図である。 本発明による顕微鏡像撮影装置の他の実施形態の説明図である。 本発明による顕微鏡像撮影装置の他の実施形態の説明図である。 従来の顕微鏡像撮影方法による撮影画像の説明図である。

本発明を具体化した実施形態を図に基づいて説明する。図は説明の都合上模式的に描いてある。図１は本発明に係るビデオカメラシステム１００とその動作の一例を示す説明図で、医療処置、試料分析などを行うために処置対象物を顕微鏡などにより拡大し、本発明によるカメラシステムで撮影し、撮影モニタースクリーン上に表示する基本構成を示している。

顕微鏡１０１にはカメラユニット１０２および１０３が接続配置されており、顕微鏡１０１による拡大画像をそれぞれカメラユニットの撮像素子（図示せず）上に捉え、映像信号としてコントロールユニット１０４に送出する。拡大対象物となる試料や標本１０５は試料台１０６上に置かれている。試料および標本１０５はできるだけ固定化された状態で撮影、観察することが望ましい。

顕微鏡１０１の対物レンズ１０７により拡大された像は、光学プリズムなどの光路分割手段１０８により２つのカメラユニット１０２および１０３により撮像される。カメラユニット１０２および１０３により得られた映像情報信号はコントロールユニット１０４を経てモニター表示装置１０９上に表示される。また、必要に応じてかかる映像信号はハードディスクレコーダなどの記録装置１１０により記録される。

顕微鏡１０１のフォーカス操作は、焦点制御入力手段１１１により制御信号を入力することにより対物レンズ１０７を上下に駆動してフォーカス制御するフォーカス駆動手段１１１を駆動させフォーカス制御を行う。これらの焦点制御入力はモニター画面を見ながら手動で入力しても良いし、自動制御によるオートフォーカスでもかまわない。また、試料台１０６は試料台駆動手段１１３により所定の範囲で移動可能となっており、顕微鏡１０１で撮影、監察される試料、標本１０５を移動させながら撮影、観察できるようになっている。

コントロールユニット１０４には画面表示を切替えるための表示切替入力部１１４およびフットスイッチ１１５が接続されている。医療処置や試料分析にあたっては処置操作などでフリーハンドによる素早い作業が求められるため、フットスイッチによる操作は極めて有効で、作業効率を向上させる。フットスイッチ１１５の操作によりモニター画像を必要な画面へ切り替えるとともに、拡大に必要な部分を探したり、またフットスイッチ１１５の入力信号は試料台駆動手段１１３に入力されて試料台１０５を移動させる構成となっている。

モニター表示装置１０９上には図２に示すような画像が表示される。図２は、本発明によるカメラシステムを用いて顕微鏡像を表示する一例を示している。図２のモニターディスプレイ装置２０１はアスペクト比１６：９の表示装置である。図２において、左側には顕微鏡の丸型視野部分２０２が全体像Ａとして表示されており、右側には観察、撮影部分２０３の拡大像Ｂが略正方形２０４に表示されている。また、スクリーン上にはスケール２０５が表示され目盛りと比較することで所定の大きさを測ることができる。また、同じスクリーン２０１上には試料番号、撮影日、時刻、撮影条件などを示すデータ部２０６および２０７が全体像Ａおよび拡大像Ｂにそれぞれオーバーレイ表示されている。

拡大像Ｂの拡大部分は全体像Ａにおいて四角形の枠２０３の表示を示すことで、全体像のどの部分の拡大像であるかが一目瞭然である。また、拡大部の中心部がどこにあるかを示す十字などのマーカーを設けても良い。特に、医療処置などの場合、処置部分を素早く、正確に把握する必要があることからこれらの拡大部分表示やマーカー表示は極めて利便性が高い。

ディスプレイ２０１上で表示される画像はカメラユニット１０２および１０３で撮影された映像信号をコントロールユニット内の映像合成により表示しているため、同一画像を撮影するのに輝度レベル、撮影深度（焦点）、ホワイトバランスなどを２つのカメラユニットで変えて比較、記録することが出来る。

カメラユニットは１台でも本発明の目的を達成することが可能である。つまり、１台のカメラユニットの場合、そのカメラユニットから出力された顕微鏡像の映像信号をフレームメモリーなどの画像メモリーに取り込み、顕微鏡像をモニターディスプレイ上に全体像Ａとして表示し、画像メモリーから読み出した所望する必要部分を拡大像Ｂとして同一スクリーン上に表示する。この場合、一方のカメラユニットをデジタルカメラや銀板カメラなどの撮影手段に変えたり、直接目視するための双眼鏡に変えて使用することもできる。

拡大像の領域を確定するにはモニター表示装置１０９に接続されたマウスなどの拡大領域入力手段１１６によって行う。モニター表示装置１０９は拡大領域入力手段１１６とインターラクティブ（双方向）操作が可能となっておりカーソルやポインターなどのマーカーが拡大像領域に表示され拡大領域を確定指示し、入力する。

図２において、モニターディスプレイ２０１のアスペクト比は１６：９のハイビジョン（ＨＤＴＶ）モニターであり、その画素数１９２０水平ピクセルｘ１０８６垂直ピクセルが図中に示されている。顕微鏡丸型視野全体像Ａ領域の画素数は水平、垂直共に７６８ピクセルとなっている。また、拡大像部Ｂ領域の画素数は１０８６水平ピクセルｘ１０８０垂直ピクセルとなっている。これらハイビジョンモニターに対応するカメラユニットの撮像素子もアスペクト比１６：９に対応することが必要である。

しかしながら、カメラユニットの撮像素子の記録画素数はアスペクト比４：３で構成されている場合も多い。図３はカメラユニットに使用される市販のハイビジョン用撮像素子ユニット（ＣＭＯＳ１／２．８型）で推奨画素２０４８水平ピクセルｘ１５３６垂直ピクセルにより撮影した顕微鏡像とハイビジョンモニター解像度１９２０水平ピクセルｘ１０８６垂直ピクセルとの関係を例示的に示す図である。

図３において、撮像素子の領域枠３０１に丸型視野の顕微鏡全体像を効率的に配置するには顕微鏡像３０２が内接した形となる。この場合の顕微鏡全体像３０２の直径画素数は１５３６ピクセルとなる。また、この丸型視野の全体像３０２内で最も多くの領域を表示するには顕微鏡像３０２に内接する正方形領域３０３が考えられる。この正方形領域３０３の大きさは解像度画素数として１０８６水平ピクセルｘ１０８６垂直ピクセルとなる。

これらをアスペクト比１６：９のディスプレイ３０４上で表示する場合、ディスプレイ３０４の画素数は１９２０水平ピクセルｘ１０８６垂直ピクセル（正方形画素）または１４４０水平ピクセルｘ１０８６垂直ピクセル（長方形画素）でほぼ上記内接正方形領域３０３の一辺画素数１０８６ピクセルに略々相当する。

これら画素数の構成を勘案して撮像素子のアスペクト比が４：３の場合、ハイビジ（ＨＤＴＶ）モニター上で全体像Ａおよび拡大像Ｂを効率的に表示した一例が図２に示す表示である。つまり、全体像の撮像素子上の丸型視野（図３、３０２）を略半分のスケールとすれば全体像の直径画素数は７６８ピクセルの丸型全体像Ａとなり、残りの部分に正方形領域３０３が１０８６水平ピクセルＸ１０８０垂直ピクセルの略正方形領域Ｂを表示することができる。また、モニターディスプレイの左側には丸型視野全体像Ａの一部には余白領域が生じるためデータ部２０６が配置されている。

このように、アスペクト比１６：９のモニターディスプレイ上に全体像Ａおよび拡大像Ｂおよびデータ部を配置することにより、アスペクト比４：３の撮像素子で撮影した顕微鏡像の全体像、拡大像およびデータ部を効率的に表示することができる。

また、このような表示方法によれば顕微鏡丸型視野部分の上下左右がカットされる状態が生じるため、この部分を表示させるにはフットスイッチ１１５や領域入力手段１１６が用いられる。このフットスイッチ１１５の機能としては、スイッチを長押し状態で、顕微鏡丸型視野の上下または左右方向へ連続的に移動させて全体の拡大像を把握することも可能であるし、またフットスイッチ１１５をクリックすることで静止画状態としてフリーズするなどの操作も可能である。さらにフットスイッチを十字キーやパンポットキーなどと組合せ左右上下へのコントロールスイッチとすることで拡大画像領域を所望の方向へ移動させることができる。

図４は他の表示例を示す説明図である。図４においてディスプレイ４０１上には顕微鏡視野の全体像Ａが左側に示され、部分拡大像Ｂが右側に示されるようになっている。拡大像の分析、観察においてはいくつかの試料や検体を集めたり、それらの形状、動作などを比較したりする必要が生じる。このような必要性に応じて拡大像Ａにおける複数の対象部分を表示部右側の部分拡大像部Ｂ領域にオーバーレイさせて表示している。

全体像Ａ中の試料・検体ａ部分の拡大領域４０２および試料・検体ｂ部分の拡大領域４０３が確定されるとそれぞれの領域が拡大されて拡大領域Ｂ上でオーバレイ表示され試料・検体ａおよびｂがその形状や動作を比較、測定することができる。これらのオーバーレイ表示を行うには試料・検体ａおよびｂを領域確定し、取り出したそれぞれの画像を合成し表示する。

拡大部の領域確定にはマウスなどで入力部分を確定することが一般的であるが、医療処置に利用する場合などは出来るだけ素早い入力手段が求められる。図５はモニター表示装置がタッチパネルなどにより構成されている場合の応用例である。モニター表示装置５０１はタッチパネルで構成され、タッチペン５０２などにより、領域Ａ内において拡大希望領域５０３を矢印方向へ移動するだけで拡大領域が確定し、拡大像領域Ｂに拡大表示される。この方式によれば医療処置や試料分析を行いながら処置対象部分や拡大希望部分をタッチペンなどのワンタッチ入力により素早く領域確定し、入力することができる。

１００ ビデオカメラシステム
１０１ 顕微鏡
１０２，１０３ カメラユニット
１０４ コントロールユニット
１０５ 試料
１０６ 試料台
１０７ 対物レンズ
１０８ 分光プリズム
１０９ モニター表示装置
１１０ 記録装置
１１１ フォーカス駆動手段
１１２ 焦点制御手段
１１３ 試料移動手段
１１４ 表示切替入力部
１１５ フットスイッチ
１１６ 入力手段
２０１ モニターディスプレイ装置
２０２ 全体像部
２０４ 拡大像部
２０５ スケール
２０６、２０７ データ部
３０１ 撮像素子領域枠
３０２ 顕微鏡像部
３０３ 内接正方形領域
３０４ １６：９スクリーン表示対応部
４０１ モニターディスプレイ装置
４０２、４０３ 拡大領域
５０１ パッチパネル表示部
５０２ タッチペン
５０３ 拡大希望領域

Claims (7)

1. 顕微鏡と該顕微鏡像を撮影するカメラ装置と該カメラ装置により撮影された出力映像を表示するモニター装置とからなるカメラシステムにおいて、該顕微鏡視野の全体像部と、該全体像の部分拡大像部と、該顕微鏡像に関連するデータ表示部が前記モニター装置の同一スクリーン上で独立して表示されることを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記カメラ装置のモニター装置スクリーンアスペクト比は１６：９で構成されていることを特徴とするシステム。
3. 請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像部と前記部分拡大像部との表示を切り替える表示切替フットスイッチを備えていることを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記モニターはタッチパネルにより構成され前記全体像部の拡大希望部分を確定することにより前記部分拡大像部の範囲が入力されることを特徴とするシステム。
5. 請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像上に前記部分拡大像部の中心部分がマーカー手段により表示されることを特徴とするシステム。
6. 請求項１に記載のカメラシステムにおいて、前記全体像上に前記部分拡大像部の範囲が表示されることを特徴とするシステム。
7. 顕微鏡と該顕微鏡像を撮影するカメラ装置と該カメラ装置により撮影された出力映像をモニターのディスプレイ上に表示する方法において、該顕微鏡視野の全体像を表示するステップと、該全体像の部分拡大像を表示するステップと該顕微鏡像に関連するデータを表示するステップとからなり、前記それぞれのステップにより得られた前記全体像と前記部分拡大像と前記データとを前記モニターの同一ディスプレイ上に表示する方法。

Images