JP2013148776A - 顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡に不慣れな操作者であっても顕微鏡およびカメラの性能を十分に発揮した高質な画像を容易に取得することができる。
【解決手段】可変光学素子２３の開口数を変更することにより分解能を調節可能な顕微鏡２と、顕微鏡２の観察像を撮影して画像を取得する撮像部３と、撮像部３によって取得された画像を処理する画像補正部４と、可変光学素子２３の開口数に基づく顕微鏡２の最高分解能の値と撮像部３の分解能の値とに応じて可変光学素子２３および画像補正部４を制御する制御部６とを備える顕微鏡システム１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、デジタルカメラによって取得された画像に対し、エッジを強調したりコントラストを調節したりする処理を施すことにより、像のボケや不適切なコントラストを補正する画像処理技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２００１−５３９７４号公報 特開２０１０−１３０３９９号公報

しかしながら、顕微鏡の観察像をデジタルカメラで撮影する場合、デジタルカメラに入射する顕微鏡の観察像が低質であると、デジタルカメラで取得された画像に対して特許文献１，２のような画像処理を施したとしても向上できる画質には限界がある。顕微鏡の観察像を良質なものとするためには、顕微鏡に装着されている対物レンズやコンデンサ等の仕様を見極めてこれらの光学素子を適切に調整する必要がある。

しかし、例えば、使用する対物レンズを切り替える度に他の光学素子の最適な調整値を算出して調整し直すことは操作者にとって大きな負担であるとともに、知識や技術が必要とされるため顕微鏡に不慣れな操作者にとっては難しい。さらに、光学素子の最適な調整値や画像処理の要否または条件は使用するデジタルカメラの性能によって異なる。したがって、顕微鏡およびデジタルカメラの両方の性能を十分に発揮した高質な画像を得ることが難しいという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、顕微鏡に不慣れな操作者であっても顕微鏡および撮像部の性能を十分に発揮した高質な画像を容易に取得することができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、開口数が可変な可変光学素子を有し前記開口数を変更することにより分解能を調節可能な顕微鏡と、該顕微鏡の観察像を撮影して画像を取得する撮像部と、該撮像部によって取得された画像を処理する画像補正部と、前記可変光学素子の開口数に基づく前記顕微鏡の最高分解能の値と前記撮像部の分解能の値とに応じて前記可変光学素子および前記画像補正部を制御する制御部とを備える顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、顕微鏡の最高分解能の値と撮像部の分解能の値とを比較し、顕微鏡および撮像部のうちどちらの分解能がより優れているかが制御部によって判断され、その判断結果に応じて顕微鏡の分解能と撮像部によって取得された画像の処理の要否が制御部によって決定される。これにより、顕微鏡に不慣れな操作者であっても顕微鏡および撮像部の性能を十分に発揮した高質な画像を容易に取得することができる。

上記発明においては、前記制御部は、前記顕微鏡の最高分解能の値が前記撮像部の分解能の値以上の場合に、前記可変光学素子の前記開口数を最大にさせるとともに前記画像補正部に前記画像を処理させることとしてもよい。
顕微鏡の最最高分解能の値が撮像部の分解能の値以上の場合、すなわち顕微鏡の最高分解能が撮像部の分解能以下と低い場合、顕微鏡の観察像の分解能が最高となるように可変光学素子の開口数が最大に設定され、撮像部によって取得された画像の画質が画像補正部による処理によって補われる。

このように、顕微鏡および撮像部のうちどちらの分解能がより優れているかが制御部によって判断され、その判断結果に応じて顕微鏡の分解能と撮像部によって取得された画像の処理の要否が制御部によって決定される。これにより、顕微鏡に不慣れな操作者であっても顕微鏡およびカメラの性能を十分に発揮した高質な画像を容易に取得することができる

また、上記発明においては、前記可変光学素子が、光源からの照明光を標本に向かって通過させる開口を有し該開口の開口径を変化させることにより開口数が可変であるコンデンサであることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記制御部は、前記顕微鏡の最高分解能の値が前記撮像部の分解能の値よりも小さい場合に、前記コンデンサの開口数を前記顕微鏡に装着されている対物レンズの開口数を０．８倍としたときの前記顕微鏡の分解能である基準分解能の値と前記撮像部の分解能の値とを比較し、前記基準分解能の値が前記撮像部の分解能の値よりも大きい場合に、前記コンデンサの開口数を前記対物レンズの開口数の０．８倍にさせ、前記基準分解能の値が前記撮像部の分解能の値以下の場合に、前記コンデンサの開口数を前記顕微鏡の分解能が前記撮像部の分解能と一致する開口数にさせるとともに前記画像補正部に前記画像を処理させることとしてもよい。

顕微鏡の観察像の分解能とコントラストとのバランスは、対物レンズの開口数ＮＡ_ＯＢＪとコンデンサの開口数ＮＡ_ＣＯＮとの比がＮＡ_ＯＢＪ：ＮＡ_ＣＯＮ＝１：０．８であるときに最良になるとされている。撮像部の分解能の値がこの条件における顕微鏡の基準分解能の値よりも小さい場合、すなわち撮像部の分解能が顕微鏡の基準分解能よりも高い場合は、顕微鏡の分解能を基準分解能とすることにより、画像補正部によって画質を補正せずとも十分に良質な画像を取得することができる。一方、撮像部の分解能の値が顕微鏡の基準分解能の値以上の場合、すなわち撮像部の分解能が顕微鏡の基準分解能以下と低い場合は、顕微鏡の分解能を撮像部の分解能に一致させることにより観察像の分解能を撮像部の性能に対して必要十分としつつ、観察像のコントラストを向上することができる。

また、上記発明においては、前記画像補正部が、前記観察像のコントラストを強調するように前記画像を処理することとしてもよい。
顕微鏡の分解能を最高とするためにコンデンサの開口径を最大としたときに、顕微鏡の観察像のコントラストが低下する。したがって、画像処理部が画像内の観察像のコントラストを強調することにより、より効果的に画質を向上することができる。

また、上記発明においては、前記画像補正部によって処理された画像内のフレアの発生の有無を判定するフレア判定部を備え、前記制御部は、前記フレア判定部によってフレアが発生していると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記画像補正部によって処理された画像内のケラレの発生の有無を判定するケラレ判定部を備え、前記制御部は、前記ケラレ判定部によってケラレが発生していると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記画像補正部によって処理された画像内のゴミおよびキズの少なくとも一方の像の有無を判定するゴミ・キズ判定部を備え、前記制御部は、前記ゴミ・キズ判定部によってゴミおよびキズの少なくとも一方の像が存在すると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させることとしてもよい。
このように、画像補正部によって補正された画像内にフレアまたはケラレの発生もしくはゴミ・キズの像の映り込みが確認されたときは、コンデンサの絞りの開口径を拡大することにより、これらを除去することができる。

また、本発明は、開口数が可変な可変光学素子を有し前記開口数を変更することにより分解能を調節可能な顕微鏡と、該顕微鏡による観察像の画像を取得する撮像部と、該撮像部によって取得された画像を処理する画像補正部と、前記可変光学素子の開口数に基づく前記顕微鏡の最高分解能の値と前記撮像部の分解能の値とに応じて前記可変光学素子の開口数を演算するとともに前記画像補正部を制御する制御部と、該制御部によって演算された前記開口数を操作者に対して提示する表示部とを備える顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、顕微鏡に不慣れな操作者であっても顕微鏡および撮像部の性能を十分に発揮した高質な画像を容易に取得することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成図である。 図１の顕微鏡システムが備える表示部の一例を示す図である。 図１の顕微鏡システムの動作を説明するフローチャートである。 図１の顕微鏡システムの変形例の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成図である。 図５の顕微鏡システムの動作を説明するフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システム１について図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図１に示されるように、顕微鏡２と、該顕微鏡２の観察像を撮影して画像を取得するカメラ（撮像部）３と、該カメラ３によって取得された画像を処理する画像補正ユニット（画像補正部）４と、顕微鏡２に装着されている光学素子およびカメラ３の仕様情報を取得する操作部５と、顕微鏡２および画像補正ユニット４を制御する制御ユニット（制御部）６とを備えている。

顕微鏡２は、ステージ２１上の標本Ａからの観察光を集光する対物レンズ２２と、コンデンサ（可変光学素子）２３と、対物レンズ２２によって集光された観察光の像を変倍する中間変倍装置２４と、カメラ３が接続されるアダプタ２５を備えている。対物レンズ２２は、レボルバ２６によって倍率や開口数などの仕様が異なるものが複数保持され、該レボルバ２６の作動によって光路に配置される対物レンズ２２が切り替えられるようになっている。

コンデンサ２３は、図示しない絞りを有し、該絞りを通過した図示しない光源からの照明光をステージ２１上の標本Ａに集光する。標本Ａを透過した観察光は対物レンズ２２によって集光され、中間変倍装置２４によって変倍され、アダプタ２５に接続されたカメラ３に導かれる。

ここで、コンデンサ２３の絞りの開口径は可変であり、駆動部９によって絞りの開口径が変更されることにより標本Ａに照射する照明光の光量が調節されるようになっている。以下、この絞りの開口径をコンデンサ２３の開口径ともいう。コンデンサ２３は、開口径が大きいほどその開口数が大きくなりカメラ３に導かれる観察像の分解能は高くなるが、観察像のコントラストは低下する。一方、コンデンサ２３の開口径が小さいほどその開口数が小さくなりカメラ３に導かれる観察像の分解能は低くなるが、観察像のコントラストは高くなる。駆動部９は、コンデンサ２３の開口数と開口径とを対応付けて記憶し、制御ユニット６が備える演算部６３（後述）から指示された開口数となるようにコンデンサ２３の開口径を変更する。

カメラ３は、ＣＯＭＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサのような撮像素子３１と、前処理部３２と、増幅部３３と、ＡＤ変換部３４とを備えている。撮像素子３１は、顕微鏡２の観察像を光電変換し、得られた画像の電気信号を前処理部３２に出力する。前処理部３２を介して増幅部３３に入力された画像の電気信号は、増幅部３３において増幅された後、ＡＤ変換部３４においてデジタル信号に変換されて画像補正ユニット４に出力される。

画像補正ユニット４は、カメラ３から入力された画像内の観察像のコントラストを強調するコントラスト強調部４１と、画像内の観察像のエッジを強調する鮮鋭化処理部４２とを備えている。コントラスト強調部４１および鮮鋭化処理部４２は、制御ユニット６から指示された補正パラメータに従ってそれぞれ画像に対して処理を施す。コントラスト強調部４１および鮮鋭化処理部４２よって処理された画像Ｇは、図２に示されるように、表示部８に表示される。

操作部５は、グラフィカルユーザインタフェイス（ＧＵＩ）５１を備え、該ＧＵＩ５１を表示部８に表示する。ＧＵＩ５１には、例えば、図２に示されるように、各光学素子２２〜２５およびカメラ３の仕様情報が予め登録されたプルダウンリストが設定されている。操作者は、図示しないキーボードやマウス等の入力手段を使用し、プルダウンリストから該当する仕様情報を選択することにより、各光学素子２２〜２５およびカメラ３の仕様情報を操作部５に入力することができるようになっている。操作部５は、入力された仕様情報を記憶部７に記憶する。

仕様情報としては、コンデンサ２３の種類および開口数ＮＡ_ＣＯＮ、対物レンズ２２の種類、倍率Ｚ_ＯＢＪおよび開口数ＮＡ_ＯＢＪ、中間変倍装置２４の種類および倍率Ｚ_ｖｍａ、アダプタ２５の種類および倍率Ｚ_ＡＤ、カメラ３の種類および撮像素子３１の画素ピッチＰが挙げられる。

制御ユニット６は、記憶部７に記憶された仕様情報に基づいて顕微鏡２の分解能およびカメラ３の分解能をそれぞれ算出する顕微鏡分解能算出部６１および撮像部分解能算出部６２と、これら算出部６１，６２によって算出された２つの分解能に基づいて画像補正部４の補正パラメータおよび顕微鏡２の制御信号を演算する演算部６３とを備えている。

顕微鏡分解能算出部６１は、記憶部７から光学素子２２〜２５の仕様情報を取得し、下記の数１に基づいて顕微鏡２の最高分解能の値Ｒ_{ＭＳｍａｘ}を算出する。数１において、ＮＡは、対物レンズ２２の開口数ＮＡ_ＯＢＪとコンデンサ２３の最大開口数ＮＡ_{ＣＯＮｍａｘ}のうち小さい方である。また、λは、撮像素子３１の撮像面に照射される光の波長である。

また、顕微鏡分解能算出部６１は、下記の数２に基づいて顕微鏡２の基準分解能の値Ｒ_{ＭＳ０．８}を算出する。この基準分解能の値Ｒ_{ＭＳ０．８}は、対物レンズ２２の開口数ＮＡ_ＯＢＪとコンデンサ２３の開口数ＮＡ_ＣＯＮとの比が、ＮＡ_ＯＢＪ：ＮＡ_ＣＯＮ＝１：０．８となるときの顕微鏡２の分解能の値である。一般に、これら２つの開口数ＮＡ_ＯＢＪ，ＮＡ_ＣＯＮが上記の比率となるように設定されたときに、顕微鏡２の観察像の分解能とコントラストとのバランスが最良となり、高質な観察像が得られるとされている。

撮像部分解能算出部６２は、記憶部７から撮像素子３１の仕様情報を取得し、下記の数３に基づいてカメラ３の分解能である撮像素子３１の分解能の値Ｒ_ＣＡＭを算出する。

演算部６３は、顕微鏡分解能算出部６１および撮像部分解能算出部６２によってそれぞれ算出された２つの分解能の値Ｒ_{ＭＳｍａｘ}とＲ_ＣＡＭとを比較する。演算部６３は、Ｒ_{ＭＳｍａｘ}≧Ｒ_ＣＡＭであった場合、コンデンサ２３の開口数を最大にするように駆動部９に指示する。これとともに、演算部６３は、コントラスト強調部４１による補正パラメータを算出し、算出された補正パラメータをコントラスト強調部４１に出力する。

すなわち、顕微鏡２の最高分解能がカメラ３の分解能と同等またはカメラ３の分解能に対して劣っている場合、顕微鏡２は設定可能な分解能の範囲内において最高の分解能に設定される。そして、カメラ３によって取得された画像に強調処理が施されることにより、カメラ３の性能に対して不十分であった画像の画質が改善される。このときに、コンデンサ２３の開口径の拡大に伴って観察像のコントラストが低下する。そこで、画像の強調処理としてコントラストを強調する処理が採用されることにより、画質が効果的に改善される。

一方、演算部６３は、Ｒ_{ＭＳｍａｘ}＜Ｒ_ＣＡＭであった場合、続いて顕微鏡２の基準分解能の値Ｒ_{ＭＳ０．８}とカメラ３の分解能の値Ｒ_ＣＡＭと比較する。演算部６３は、Ｒ_{ＭＳ０．８}≦Ｒ_ＣＡＭであった場合、顕微鏡２の分解能がカメラ３の分解能と同一となるコンデンサ２３の開口数ＮＡ_{ＣＯＮｓｅｔ}を下記の数４に基づいて算出し、コンデンサ２３の開口数を算出された開口数ＮＡ_{ＣＯＮｓｅｔ}とするように駆動部９に指示する。これとともに、演算部６３は、鮮鋭化処理部４２による補正パラメータを算出し、算出された補正パラメータを鮮鋭化処理部４２に出力する。

顕微鏡２の最高分解能がカメラ３の分解能よりも優れている場合、カメラ３の分解能を超過した分の顕微鏡２の分解能は、カメラ３により取得される画像の画質の分解能の向上に寄与しない。したがって、この超過した分の顕微鏡２の分解能を差し引くようにコンデンサ２３の開口径を絞ることにより、カメラ３の性能に対して観察像の分解能を必要十分としつつコントラストを向上することができる。このときに、カメラ３によって取得される画像の画質は顕微鏡２の性能に対して劣ったものとなるが、画像にエッジを強調する処理が施されることにより顕微鏡２の性能に対して不十分であった画像の画質が向上され、顕微鏡２の最高分解能と同等の精細さを有するようになる。

一方、演算部６３は、Ｒ_{ＭＳ０．８}＞Ｒ_ＣＡＭであった場合、コンデンサ２３の開口数を、対物レンズ２２の開口数ＮＡ_ＯＢＪを０．８倍した開口数とするように駆動部９に指示する。これにより、分解能とコントラストの両方が十分に良好な顕微鏡２の観察像が撮像素子３１によって撮影される。

次に、このように構成された顕微鏡システム１の作用について図３を参照して説明する。
操作者は、顕微鏡システム１の電源を投入したときや、レボルバ２６を操作して光路に配置する対物レンズ２２を切り替えたとき、カメラ３やコンデンサ２３などを交換したときに、顕微鏡２に装着されている各光学素子２２〜２５およびカメラ３の仕様情報を操作部５に入力する（ステップＳ１）。

次に、操作者は、例えば、操作部５に設けられた図示しないスイッチなどを操作することにより、顕微鏡システム１による画質の自動調整機能を有効とする（ステップＳ２）。これにより、顕微鏡システム１は、以下に説明するコンデンサ２３の開口数および画像補正ユニット４による画像処理条件の最適化を実行する。

顕微鏡システム１は、まず、顕微鏡２の最高分解能の値Ｒ_{ＭＳｍａｘ}とカメラ３の分解能の値Ｒ_ＣＡＭとを算出してこれらＲ_{ＭＳｍａｘ}とＲ_ＣＡＭとを比較する（ステップＳ３）。Ｒ_{ＭＳｍａｘ}≧Ｒ_ＣＡＭであった場合、すなわち顕微鏡２の最高分解能がカメラ３の分解能以下と低いの場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コンデンサ２３の開口数を最大にすることにより顕微鏡２の分解能の値を最高分解能の値Ｒ_{ＭＳｍａｘ}に設定する（ステップＳ４）。このときに、カメラ３によって撮影される観察像のコントラストは、顕微鏡２が有する性能に対して最高ではなくなる。そこで、顕微鏡システム１は、カメラ３が取得した画像に対してコントラスト強調部４１によりコントラストを強調する処理を施してから、画像を表示部８に表示する。

一方、顕微鏡システム１は、Ｒ_{ＭＳｍａｘ}＜Ｒ_ＣＡＭであった場合、すなわち顕微鏡２の最高分解能がカメラ３の分解能よりも高い場合（ステップＳ３のＮＯ）、続いて顕微鏡２の基準分解能の値Ｒ_{ＭＳ０．８}とカメラ３の分解能の値Ｒ_ＣＡＭとを比較する（ステップＳ５）。Ｒ_{ＭＳ０．８}≦Ｒ_ＣＡＭであった場合、すなわち顕微鏡２の基準分解能がカメラ３の分解能以上と高い場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、顕微鏡システム１は、顕微鏡２の分解能をカメラ３の分解能に一致させる（ステップＳ６）。このときに、カメラ３によって撮影される観察像の分解能は、顕微鏡２が有する性能に対して最高ではなくなる。そこで、顕微鏡システム１は、カメラ３が取得した画像に対して鮮鋭化処理部４２により鮮鋭化処理を施してから表示部８に表示する。

一方、Ｒ_{ＭＳ０．８}＞Ｒ_ＣＡＭであった場合、すなわち顕微鏡２の基準分解能がカメラ３の分解能よりも低い場合（ステップＳ５のＮＯ）、顕微鏡システム１は、コンデンサ２３の開口数が対物レンズ２２の開口数ＮＡ_ＯＢＪの０．８倍となるようにコンデンサ２３の開口数を調節する（ステップＳ７）。このときに、カメラ３によって撮影される観察像は顕微鏡２の性能が最高に発揮された高質なものであり、カメラ３によって取得された画像は画像補正ユニット４により画像処理を施さずとも十分に高質なものとなる。

このように、本実施形態によれば、光学素子２２〜２５やカメラ３が交換されたときに、カメラ３の分解能に対して顕微鏡２の有する光学性能が常に十分に発揮されるようにコンデンサ２３の開口数が最適化され、顕微鏡２の光学性能がカメラ３の性能に劣っている場合には画像処理によって画質が改善される。さらに、コンデンサ２３を最適化した結果低下した顕微鏡２の観察像のコントラストはコントラスト強調部４１によって適切に補償される。このように、操作者がコンデンサ２３の開口数や画像処理ユニット４による画像処理の種類および補正パラメータを調整せずとも、顕微鏡２およびカメラ３が有する光学性能を十分に発揮した画像を容易に得ることができる。

なお、本実施形態においては、顕微鏡２に装着されている光学素子２２〜２５およびカメラ３の仕様情報を操作者が操作部５に入力することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、顕微鏡２に装着されている光学素子２２〜２５およびカメラ３を認識してこれら２２〜２５，３からその仕様情報を取得する光学素子認識部１０を備えることとしてもよい。この場合、各光学素子２２〜２５およびカメラ３はその仕様情報が記録されたバーコードなどの識別部（図示略）を有する。

光学素子認識部１０は、例えば、各光学素子２２〜２５およびカメラ３が顕微鏡２に装着されたときに識別部と対応する位置に設けられたバーコードリーダである。光学素子認識部１０は、識別部に記憶されている仕様情報を読み取り、読み取った仕様情報を記憶部７に記憶する。
このように構成された第１の変形例に係る顕微鏡システム１’によれば、操作者に必要とされる操作をさらに減らすことができる。

また、本実施形態においては、演算部６３がコンデンサ２３の最適な開口数を算出した後、駆動部９がコンデンサ２３の開口数を調整することとしたが、これに代えて、演算部６３は、算出されたコンデンサ２３の開口数または該開口数に対応する開口径を表示部８に表示することとしてもよい。
このように構成された第２の変形例によれば、操作者は、表示部８に提示された開口数または開口径に従ってコンデンサ２３を調節するだけでよいので、顕微鏡２の操作に不慣れな操作者であっても簡単に顕微鏡２を最適な設定として高質な画像を取得することができる。

また、本実施形態においては、ステップＳ７において、カメラ３によって取得された画像に画像処理を施さずに表示部８に表示することとしたが、これに代えて、画像処理ユニット４によって画像処理を施してから表示部８に表示することとしてもよい。
このように構成された第３の変形例によれば、ステップＳ７において、例えば、鮮鋭化処理部４２によって画像を鮮鋭化処理することにより、基準分解能と同等の精細さを有する画像を最終的に得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システム１”について、図５および図６を参照して説明する。本実施形態においては、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡システム１と異なる構成について主に説明し、共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る顕微鏡システム１”は、図５に示されるように、画像補正ユニット４から入力されてきた画像の画質の良否を判定する画質判定ユニット１１を備えている点において、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１と異なる。
画質判定ユニット１１は、画像内のフレアの有無を判定するフレア判定部１２と、画像内のケラレの有無を判定するケラレ判定部１３と、画像内のゴミおよびキズの有無を判定するゴミ・キズ判定部１４とを備えている。

フレアは、顕微鏡２が備える光学素子からの反射光が観察光に混入することにより画像の一部が明るくなる現象である。フレア判定部１２は、画像補正ユニット４から入力されてきた画像を複数の領域に区分し、各領域の平均輝度値と画像全体の平均輝度値とを算出する。そして、領域の平均輝度値から画像全体の平均輝度値を減算した差が所定の閾値α以上である場合に、当該領域においてフレアが発生していると判定する。フレア判定部１２は、判定結果を演算部６３に出力する。

ケラレは、撮像素子３１の周辺部において観察光の照射量が不足することにより画像の周辺部が他の部分に比べて暗くなる現象である。ケラレ発生部１３は、画像補正ユニット４から入力されてきた画像を複数の領域に区分し、各領域の平均輝度値と画像全体の平均輝度値とを算出する。そして、画像全体の平均輝度値から領域の平均輝度値を減算した差が所定の閾値βより大きい場合に、当該領域においてケラレが発生していると判定する。ケラレ判定部１３は、判定結果を演算部６３に出力する。

コンデンサ２３の開口径を絞ったときに、光路の途中に配置された光学素子に付着したゴミや該光学素子に形成されたキズの像が観察像に映り込むことがある。ゴミ・キズ判定部１４は、画像補正ユニット４から入力されてきた画像を複数の領域に区分し、各領域の平均輝度値と画像全体の平均輝度値とを算出する。そして、画像全体の平均輝度値と領域の平均輝度値との差の絶対値が所定の閾値γ以上である場合に、当該領域にゴミ・キズの像が存在していると判定する。ゴミ・キズ判定部１４は、判定結果を演算部６３に出力する。

演算部６３は、各判定部１２，１３，１４による判定結果に基づいてコンデンサ２３の開口数と画像補正ユニット４による補正パラメータを再演算する。
具体的には、演算部６３は、フレア判定部１２によってフレアが発生していると判定された場合に、下記の数５に基づいてコンデンサ２３の開口数ＮＡ_{ＣＯＮｆｒａ＿ｉ}を算出する。そして、演算部６３は、コンデンサ２３の開口数を算出された開口数ＮＡ_{ＣＯＮｆｒａ＿ｉ}とするように駆動部９に指示する。数５において、ｐは一度の調節において変化させるコンデンサ２３の開口数の量を示す係数であり、ｉはフレア判定部１２による判定回数であり、ＮＡ_ＣＯＮ３はその時点におけるコンデンサ２３の開口数である。

また、演算部６３は、ケラレ判定部１３によってケラレが発生していると判定された場合に、下記の数６に基づいてコンデンサ２３の開口数ＮＡ_{ＣＯＮｋｒｒ＿ｊ}を算出する。そして、演算部６３は、コンデンサ２３の開口数を算出された開口数ＮＡ_{ＣＯＮｋｒｒ＿ｊ}とするように駆動部９に指示する。数６において、ｑは一度の調節において変化させるコンデンサ２３の開口数の量を示す係数であり、ｊはケラレ判定部１３による判定回数であり、ＮＡ_ＣＯＮ４はその時点におけるコンデンサ２３の開口数である。

また、演算部６３は、ゴミ・キズ判定部１３によってゴミ・キズの像が存在していると判定された場合に、下記の数７に基づいてコンデンサ２３の開口数ＮＡ_{ＣＯＮｇｍｋｚ＿ｋ}を算出する。そして、演算部６３は、コンデンサ２３の開口数を算出された開口数ＮＡ_{ＣＯＮｇｍｋｚ＿ｋ}とするように駆動部９に指示する。数７において、ｒは一度の調節においてコンデンサ２３の開口数を変化させる量を示す係数であり、ｋはゴミ・キズ判定部１４による判定回数であり、ＮＡ_ＣＯＮ５はその時点におけるコンデンサ２３の開口数である。

演算部６３は、以上のようにコンデンサ２３の開口数ＮＡ_{ＣＯＮｆｒａ＿ｉ}，ＮＡ_{ＣＯＮｋｒｒ＿ｊ}，ＮＡ_{ＣＯＮｇｍｋｚ＿ｋ}の演算を繰り返していく過程で、開口数ＮＡ_{ＣＯＮｆｒａ＿ｉ}，ＮＡ_{ＣＯＮｋｒｒ＿ｊ}，ＮＡ_{ＣＯＮｇｍｋｚ＿ｋ}がコンデンサ２３の最大開口数ＮＡ_{ＣＯＮｍａｘ}以上となった場合には、コンデンサ２３の開口数を最大開口数ＮＡ_{ＣＯＮｍａｘ}にするように駆動部９に指示する。これとともに、演算部６３は、画像補正ユニット４から画質判定ユニット１１への画像の出力を停止させて判定部１２，１３，１４による画質の判定を終了させる。

次に、このように構成された顕微鏡システム１”の作用について図６を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１”は、ステップＳ１〜ステップＳ７までは第１の実施形態と同様に動作する。

顕微鏡システム１”は、ステップＳ１〜Ｓ７によって最適化された条件で得られた画像について、フレア発生部１２によりフレアの有無を判定し（ステップＳ８）、ケラレ判定部１３によりケラレの有無を判定し（ステップＳ１０）、ゴミ・キズ判定部１４によりゴミ・キズの有無を判定する（ステップＳ１２）。

そして、フレアまたはケラレの発生、もしくはゴミ・キズの像の存在が画像内に確認された場合（ステップＳ８，１０，１２のＹＥＳ）、顕微鏡システム１”はコンデンサ２３の開口径を一定量ｐ，ｑ，ｒずつ拡大し、このコンデンサ２３の開口径の拡大に伴う画質の低下を補うようにコントラスト強調部４１および鮮鋭化処理４２によって画像に処理を施す（ステップＳ９，１１，１３）。コンデンサ２３の開口径が拡大されることにより、画像内に発生していたフレアまたはケラレは低減し、もしくはゴミ・キズの像は目立たなくなる。顕微鏡システム１”は、画像内からフレア、ケラレまたはゴミ・キズの像が十分に消失するまで（ステップＳ８，１０，１２のＮＯ）ステップＳ９，Ｓ１１，Ｓ１３を繰り返す。

このように、本実施形態によれば、コンデンサ２３の開口数を最適化したときに、フレアやケラレが発生したり、光路に配置されているレンズ等に付着したゴミ・キズの像が観察像に映り込んだりすることがある。このような場合には、コンデンサ２３の開口数を、最適化された開口数から徐々に変化させていくことにより、観察像のコントラストの低下を最小限に抑えながらフレア、ケラレまたはゴミ・キズの像を画像内から除去することができる。

なお、本実施形態においては、最初にフレアの発生の有無を判定し、２番目にケラレの発生の有無を判定し、３番目にゴミ・キズの像の有無を判定することとしたが、これらの判定の順番は適宜変更可能である。また、本実施形態においては、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成をベースとした顕微鏡システム１”について説明したが、第１の実施形態において説明した第１〜第３の変形例を適用することもできる。

１，１’，１” 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ カメラ（撮像部）
４ 画像補正ユニット（画像補正部）
５ 操作部
６ 制御ユニット（制御部）
７ 記憶部
８ 表示部
９ 駆動部
１０ 光学素子認識部
２１ ステージ
２２ 対物レンズ
２３ コンデンサ（可変光学素子）
２４ 中間変倍装置
２５ アダプタ
２６ レボルバ
３１ 撮像素子
３２ 前処理部
３３ 増幅部
３４ ＡＤ変換部
５１ ＧＵＩ
６１ 顕微鏡分解能算出部
６２ 撮像部分解能算出部
６３ 演算部
Ａ 標本
Ｇ 画像

Claims (9)

1. 開口数が可変な可変光学素子を有し前記開口数を変更することにより分解能を調節可能な顕微鏡と、
   該顕微鏡の観察像を撮影して画像を取得する撮像部と、
   該撮像部によって取得された画像を処理する画像補正部と、
   前記可変光学素子の開口数に基づく前記顕微鏡の最高分解能と前記撮像部の分解能とに応じて前記可変光学素子および前記画像補正部を制御する制御部とを備える顕微鏡システム。
2. 前記制御部は、前記顕微鏡の最高分解能の値が前記撮像部の分解能の値以上の場合に、前記可変光学素子の前記開口数を最大にさせるとともに前記画像補正部に前記画像を処理させる請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記可変光学素子が、光源からの照明光を標本に向かって通過させる開口を有し該開口の開口径を変化させることにより開口数が可変であるコンデンサである請求項１または請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記制御部は、前記顕微鏡の最高分解能の値が前記撮像部の分解能の値より小さい場合に、前記コンデンサの開口数を前記顕微鏡に装着されている対物レンズの開口数を０．８倍としたときの前記顕微鏡の分解能である基準分解能の値と前記撮像部の分解能の値とを比較し、前記基準分解能の値が前記撮像部の分解能の値よりも大きい場合に、前記コンデンサの開口数を前記対物レンズの開口数の０．８倍にさせ、前記基準分解能の値が前記撮像部の分解能の値以下の場合に、前記コンデンサの開口数を前記顕微鏡の分解能が前記撮像部の分解能と一致する開口数にさせるとともに前記画像補正部に前記画像を処理させる請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 前記画像補正部が、前記観察像のコントラストを強調するように前記画像を処理する請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
6. 前記画像補正部によって処理された画像内のフレアの発生の有無を判定するフレア判定部を備え、
   前記制御部は、前記フレア判定部によってフレアが発生していると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させる請求項１から請求項５のいずれかに記載の顕微鏡システム。
7. 前記画像補正部によって処理された画像内のケラレの発生の有無を判定するケラレ判定部を備え、
   前記制御部は、前記ケラレ判定部によってケラレが発生していると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させる請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡システム。
8. 前記画像補正部によって処理された画像内のゴミおよびキズの少なくとも一方の像の有無を判定するゴミ・キズ判定部を備え、
   前記制御部は、前記ゴミ・キズ判定部によってゴミおよびキズの少なくとも一方の像が存在すると判定された場合に、前記コンデンサの開口数を増加させる請求項１から請求項７のいずれかに記載の顕微鏡システム。
9. 開口数が可変な可変光学素子を有し前記開口数を変更することにより分解能を調節可能な顕微鏡と、
   該顕微鏡の観察像を撮影して画像を取得する撮像部と、
   該撮像部によって取得された画像を処理する画像補正部と、
   前記可変光学素子の開口数に基づく前記顕微鏡の最高分解能の値と前記撮像部の分解能の値とに応じて前記可変光学素子の前記開口数を演算するとともに前記画像補正部を制御する制御部と、
   該制御部によって演算された前記開口数を操作者に対して提示する表示部とを備える顕微鏡システム。

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