JP2014085599A - Microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察対象のサンプルの像を結像し、この像を撮像する機能を有する顕微鏡に関する。 The present invention relates to a microscope having a function of forming an image of a sample to be observed and capturing the image.
近年、顕微鏡の分野では、オートフォーカス(AF)機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置を搭載し、撮像装置が撮像した画像を表示部で表示する構成を有するものが知られている。撮像装置のAF処理では、CCD等の撮像素子における隣接画素を比較してコントラスト演算を行い、そのコントラスト演算値が最大となる位置を合焦位置とする方法(コントラストAF)が実用化されている。 2. Description of the Related Art In recent years, in the field of a microscope, an image pickup apparatus such as a digital camera having an autofocus (AF) function is mounted and an image captured by the image pickup apparatus is displayed on a display unit. In AF processing of an image pickup apparatus, a method (contrast AF) in which adjacent pixels in an image pickup device such as a CCD are compared and contrast calculation is performed, and a position where the contrast calculation value is maximized is used as a focus position (contrast AF) has been put into practical use .
顕微鏡観察におけるコントラストAFでは、電気制御によって上下方向に移動するステージなどの焦準部の位置(以下、Z位置と呼ぶ)を変えながら撮像を行った後、CPUなどの制御部からZ位置情報を取得し、そのZ位置情報を画像の位置情報として登録し、コントラスト演算の結果からコントラスト値が最大となる合焦位置を探す山登り法が広く実用化されている。この山登り法におけるコントラスト演算では、隣接画素の差分または隣接画素の差分の自乗を画素全体または指定した範囲で平均化することによって算出するのが一般的である。 In contrast AF in microscopic observation, imaging is performed while changing the position of a focusing unit such as a stage that moves up and down by electric control (hereinafter referred to as Z position), and then Z position information is obtained from a control unit such as a CPU. A hill-climbing method is widely put into practical use in which the Z position information is acquired and registered as image position information, and the in-focus position where the contrast value is maximized is obtained from the result of contrast calculation. In contrast calculation in this hill-climbing method, calculation is generally performed by averaging the difference between adjacent pixels or the square of the difference between adjacent pixels over the entire pixel or a specified range.
コントラストAFの一例として、ステージをAF開始位置から細かいピッチで移動させながら、コントラストAFを行う技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。この技術では、コントラストAFを高速化するために、ステージの駆動ピッチが大きい粗フォーカス動作(以下、Roughスキャンと呼ぶ)と、ステージの駆動ピッチが小さい密フォーカス動作(以下、Fineスキャンと呼ぶ)との2種類のAF処理を行う。より具体的に、この技術では、Roughスキャンで大まかな合焦位置を見つけた後に、Fineスキャンで正確な合焦位置を見つけている。この技術では、撮像装置が撮像した画像データを取得してコントラスト演算を行っているため、AF速度は、撮像間隔(以下、フレームレートと呼ぶ)によって決まってしまう。近年撮像素子は、顕微鏡画像の画質を上げるために画素数が多くなる傾向にあり、画素数に応じてデータ転送時間も多くなる。そのため、フレームレートを速くすることが出来ず、AFに時間を要してしまうという問題がある。 As an example of contrast AF, a technique for performing contrast AF while moving the stage from the AF start position at a fine pitch is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this technique, in order to speed up contrast AF, a coarse focus operation with a large stage drive pitch (hereinafter referred to as “Rough scan”) and a fine focus operation with a small stage drive pitch (hereinafter referred to as “Fine scan”). The following two types of AF processing are performed. More specifically, in this technique, after finding a rough focus position by the Rough scan, an accurate focus position is found by the Fine scan. In this technique, the image data captured by the imaging device is acquired and the contrast calculation is performed, so the AF speed is determined by the imaging interval (hereinafter referred to as the frame rate). In recent years, image pickup devices tend to increase the number of pixels in order to improve the image quality of a microscope image, and the data transfer time also increases according to the number of pixels. For this reason, there is a problem that the frame rate cannot be increased and AF takes time.
AF処理時間を短縮するための技術として、撮像素子の複数の画素をひとまとめにして、このまとめた画素群を一つの画素とみなしてデータサイズを小さくし、フレームレートを上げる技術(ビニング機能)が知られている。ビニング機能では、複数の画素を一つの画素とみなすため、受光面積を大きくして、撮像素子の感度を上げることができる。 As a technique for shortening the AF processing time, there is a technique (binning function) in which a plurality of pixels of the image sensor are grouped together, the group of pixels is regarded as one pixel, the data size is reduced, and the frame rate is increased. Are known. In the binning function, since a plurality of pixels are regarded as one pixel, the light receiving area can be increased, and the sensitivity of the image sensor can be increased.
しかしながら、このビニング機能を使用した場合、単位受光画素あたりの受光量が増大して輝度値が大きくなる。これにより、ビニング機能の実行前後での自動露出(AE)調整に時間を要し、その結果、AF処理にも時間を要してしまう場合があった。 However, when this binning function is used, the amount of received light per unit light receiving pixel increases and the luminance value increases. As a result, time is required for automatic exposure (AE) adjustment before and after execution of the binning function, and as a result, time may be required for AF processing.
上述したAF処理時間の問題を解決するために、現在のフレームレートに応じて照明の光量や露光時間を定める技術が開示されている(例えば、特許文献2を参照)。この技術によれば、迅速にAF処理を行うことができる。 In order to solve the above-described problem of the AF processing time, a technique for determining the amount of illumination light and the exposure time according to the current frame rate is disclosed (for example, see Patent Document 2). According to this technique, AF processing can be performed quickly.
ところで、一般的な撮像装置の場合、撮像時間間隔は、以下の二つの条件(A)、(B)のいずれかを満たす必要がある。
(A)露光時間<撮像時間間隔、かつ撮像データのデータ転送時間<露光時間
(B)撮像データのデータ転送時間<撮像時間間隔、かつ露光時間<撮像データのデータ転送時間
ここで、図9は、従来の同期信号、カメラシャッタ信号およびデータ転送信号の各信号の出力タイミング(条件(A))を示すタイムチャートである。また、図10,11は、従来の同期信号、カメラシャッタ信号およびデータ転送信号の各信号の出力タイミング(条件(B))を示すタイムチャートである。図9〜11において、フレーム同期信号は撮像時間間隔に対応し、カメラシャッタ信号の出力期間は露光時間に対応し、データ転送信号の出力期間は撮像データのデータ転送時間に対応している。また、括弧内の番号は、それぞれのフレーム番号に対応している。
By the way, in the case of a general imaging device, the imaging time interval needs to satisfy one of the following two conditions (A) and (B).
(A) Exposure time <imaging time interval and imaging data transfer time <exposure time (B) Imaging data transfer time <imaging time interval and exposure time <imaging data transfer time Here, FIG. FIG. 5 is a time chart showing output timing (condition (A)) of each signal of a conventional synchronization signal, camera shutter signal, and data transfer signal. 10 and 11 are time charts showing the output timing (condition (B)) of each signal of the conventional synchronization signal, camera shutter signal, and data transfer signal. 9 to 11, the frame synchronization signal corresponds to the imaging time interval, the output period of the camera shutter signal corresponds to the exposure time, and the output period of the data transfer signal corresponds to the data transfer time of the imaging data. The numbers in parentheses correspond to the respective frame numbers.
特許文献2では、露光時間によって撮像時間間隔が制約される条件(A)の場合はフレームレートに応じた光源制御や露光時間制御が有効である。
In
しかしながら、受光する光量が大きく、データ転送時間がカメラシャッタ時間(露光時間)より長くなる条件(B)となる場合、同じフレームレートにおいて露光時間と撮像時間間隔との比が異なったとしてもこの差異が考慮されることなく、フレームレートに応じた光源制御や露光時間制御が行なわれる。これにより、露光時間と撮像時間間隔との比によって、得られる輝度値にも差が生じるため、適切な輝度値でAF処理を行うことができないという問題があった。 However, if the amount of light received is large and the data transfer time is longer than the camera shutter time (exposure time) (B), even if the ratio between the exposure time and the imaging time interval is different at the same frame rate, this difference Is taken into consideration, and light source control and exposure time control according to the frame rate are performed. As a result, a difference occurs in the obtained luminance value depending on the ratio between the exposure time and the imaging time interval, and there is a problem in that AF processing cannot be performed with an appropriate luminance value.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a microscope capable of executing a quick and accurate autofocus process.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、前記サンプルを照明する照明光を出射する光源と、前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像する撮像素子と、前記複数の画素を、隣接する画素からなる所定数の画素群に分割し、該分割した画素群を一つの画素とみなして前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行うとともに、前記画素群を構成する画素の数に応じて、前記撮像素子の露光制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microscope according to the present invention condenses light from a sample placed on a stage by an objective lens, and the above-described light is collected based on the collected light. A microscope that generates image data for observation by taking an image of a sample, and includes a light source that emits illumination light that illuminates the sample, and a plurality of pixels that receive light from the sample, An image sensor that captures a sample image and the plurality of pixels are divided into a predetermined number of pixel groups including adjacent pixels, and the sample image is automatically regarded as one pixel. And a control unit that performs focusing control and performs exposure control of the imaging device in accordance with the number of pixels constituting the pixel group.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、前記撮像素子の露光時間または前記光源の明るさのいずれかを変更して露光制御を行うことを特徴とする。 The microscope according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control unit performs exposure control by changing either an exposure time of the image sensor or brightness of the light source.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、前記合焦前の露光時間または前記合焦前の前記光源の明るさを、前記画素群を構成する画素の数で除算し、該除算により得られた商を用いて前記合焦を行うことを特徴とする。 In the microscope according to the present invention, in the above invention, the control unit divides the exposure time before focusing or the brightness of the light source before focusing by the number of pixels constituting the pixel group. The focusing is performed using the quotient obtained by the division.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、当該顕微鏡で設定される観察法に応じて、露光制御を行なうか否かを判断することを特徴とする。 The microscope according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control unit determines whether to perform exposure control according to an observation method set in the microscope.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、前記対物レンズの倍率に応じて、露光制御を行なうか否かを判断することを特徴とする。 In the microscope according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit determines whether to perform exposure control according to the magnification of the objective lens.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光源と前記サンプルとの間に設けられ、該光源の明るさを調整可能な光学フィルタと、前記照明光の絞りを調整する光学絞りと、をさらに備え、前記制御部は、前記撮像素子の露光時間、光源の明るさ、前記光学フィルタおよび前記光学絞りのうち、いずれかを変更して露光制御を行うことを特徴とする。 In the above invention, the microscope according to the present invention is an optical filter provided between the light source and the sample and capable of adjusting the brightness of the light source, and an optical diaphragm for adjusting the diaphragm of the illumination light. The control unit performs exposure control by changing any one of the exposure time of the image sensor, the brightness of the light source, the optical filter, and the optical diaphragm.
本発明によれば、サンプルを照明する照明光を出射する光源と、サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、サンプルの像を撮像する撮像素子と、複数の画素のうち、所定数の画素ごとに分割し、該分割した画素を一つの画素とみなしてサンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う制御部と、を備え、制御部が、所定数に応じて、撮像素子の露光制御を行うようにしたので、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができるという効果を奏する。 According to the present invention, a light source that emits illumination light for illuminating a sample, a plurality of pixels that receive light from the sample, an imaging element that captures an image of the sample, and a predetermined number of the plurality of pixels And a control unit that performs autofocusing that automatically focuses the sample image by regarding the divided pixel as one pixel, and the control unit captures an image according to a predetermined number. Since the exposure control of the element is performed, there is an effect that a quick and accurate autofocus process can be executed.
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. The drawings referred to in the following description only schematically show the shape, size, and positional relationship so that the contents of the present invention can be understood. That is, the present invention is not limited only to the shape, size, and positional relationship illustrated in each drawing.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の全体構成を示す模式図である。同図に示す顕微鏡1は、オートフォーカス(AF)機能を有しており、顕微鏡架台2、ステージ3、投光管4、撮像装置5、制御装置6、表示装置7を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a microscope according to the first embodiment of the present invention. The
顕微鏡架台2は、ステージ3を固定して支持するステージ支持部21と、投光管4を上下動可能に支持する投光管支持部22と、投光管4の上下動を制御する駆動モータ制御部23とを有する。
The
駆動モータ制御部23は、制御装置6から送られてくるモータ駆動量に基づいて、投光管4が有する駆動モータ45を駆動させることにより、投光管4および撮像装置5を上下動させる。
The drive
投光管4は、結像光学系41と、光源42と、光源制御部43と、ハーフミラー44と、駆動モータ45と、を有する。投光管4は、対物レンズ8を保持する。
The
光源42から出射した光(照明光)は、ハーフミラー44で反射して対物レンズ8を経由してステージ3に載置されたサンプルSpへ照射される。これに対し、サンプルSpによって反射された光は、対物レンズ8からハーフミラー44を経由し、結像光学系41を通過して撮像素子51で集光されて電気信号へ光電変換される。
The light (illumination light) emitted from the
駆動モータ45は、投光管4および撮像装置5を駆動する駆動手段の機能を有する。以下、投光管4および撮像装置5をまとめて「ヘッド部」という。
The
撮像装置5は、CCDまたはCMOS等の撮像素子51と、撮像素子51が取得した信号に対してA/D変換等の信号処理を施す信号処理部52と、撮像装置5(撮像素子51および信号処理部52)の動作を制御する撮像制御部53とを有する。
The
制御装置6は、入力部61と、コントラスト演算部62と、記憶部63と、制御部64とを有する。コントラスト演算部62は、撮像装置5から画像データを受信し、該画像データのコントラスト値を算出するコントラスト演算を行う。
The
記憶部63は、顕微鏡1の動作を制御するプログラム(アプリケーションソフトウェア)を記憶する。また、記憶部63は、撮像処理にかかる情報(フレームレート、露光時間(シャッタ速度)、光源42の明るさ(ゲイン)など)や、AF処理にかかる情報(ビニング数(n×n)など)を記憶する。記憶部63は、例えばフラッシュメモリ、RAM、ROM等の半導体メモリや、HDD、MO、CD−R、DVD−R等の記録媒体および該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。
The
制御部64は、CPU等を用いて構成され、顕微鏡1全体の動作を統括的に制御する。制御部64は、サンプルSpの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う。制御部64は、コントラスト演算部62による演算結果の最大値および該最大値をとるときのZ座標等を記憶部63に書き込んで記憶させる。制御部64は、光源制御部43に対して光源42の明るさを調整するための指示信号を送信する。
The
表示装置7は、顕微鏡画像等を表示するモニタ画面と、顕微鏡操作用GUIタッチパネルとを有する。タッチパネルは、モニタ画面上に積層され、外部からの接触位置に応じた入力信号を受け付ける。
The
以上の構成を有する顕微鏡1では、タッチパネルを介してオートフォーカス(AF)処理を行う旨の指示が入力部61に入力された場合、制御部64の制御のもと、AF処理を実行する。図2は、本実施の形態1にかかる顕微鏡1が行うAF処理を示すフローチャートである。
In the
まず、制御部64は、オートフォーカス(AF)処理を行う旨の指示が入力されると、ビニング機能をオンにする(ステップS101)。このとき、制御部64は、記憶部63を参照して、ビニング機能にかかるビニング数(n×n)を取得する。
First, when an instruction to perform autofocus (AF) processing is input, the
続いて、制御部64は、記憶部63を参照して、現在設定されている露光時間を取得する(ステップS102)。制御部64は、ビニング数(n×n)、および現在設定されている露光時間T1を取得すると、T1/(n×n)>T0であるか否かを判断する(ステップS103)。ここで、T0は、最小露光時間であって、顕微鏡1において設定可能な最短の露光時間である。
Subsequently, the
制御部64は、T1/(n×n)>T0が成り立つと判断すると(ステップS103:Yes)、ステップS104に移行して、露光時間を、T1/(n×n)に設定する。
When the
これに対し、制御部64は、T1/(n×n)<T0であると判断すると(ステップS103:No)、ステップS105に移行し、現在設定されている光源の明るさB0を取得して、光源の明るさをB0/(n×n)に設定する。
In contrast, when the
制御部64は、ステップS104またはステップS105において、露光時間または光源の明るさを再設定すると、記憶部63を参照して現在設定されているフレームレートを取得する(ステップS106)。
When the exposure time or the light source brightness is reset in step S104 or step S105, the
制御部64は、フレームレートを取得後、後述する合焦処理を行う(ステップS107)。その後、合焦処理が完了すると、制御部64は、ビニング機能をオフし(ステップS108)、ステップS104またはステップS105における設定前の露光時間または光源の明るさに戻して処理を終了する(ステップS109)。
After acquiring the frame rate, the
ここで、図2のステップS107における合焦処理について図3,4を参照して説明する。図3は、本実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を示すフローチャートである。図4は、本実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を説明する図である。 Here, the focusing process in step S107 of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart illustrating the focusing process performed by the microscope according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining a focusing process performed by the microscope according to the first embodiment.
制御部64は、駆動モータ制御部23に対して信号を送り、ヘッド部が予め決まっている開始位置に移動するように駆動モータ45を駆動する(ステップS201)。ヘッド部は、例えば、駆動モータ45の駆動によって、AF範囲/2の距離を、Near方向に向かって移動する。
The
次に、制御部64は、駆動モータ制御部23に対して、予め決まっている粗サーチピッチで駆動モータ45を駆動する指示信号を出力する(ステップS202)。ヘッド部は、駆動モータ45の駆動により、粗サーチピッチでFar方向に移動する。
Next, the
続いて、制御部64は、撮像装置5が撮像した画像データを取得し(ステップS203)、コントラスト演算を行う(ステップS204)。これにより、粗サーチによるコントラスト曲線CAを得る。このとき、制御部64は、上述したステップS106で取得したフレームレートを用いて画像データを取得する。
Subsequently, the
その後、制御部64は、サーチ終了条件が成立するか否かを判定する(ステップS205)。サーチ終了条件の条件式は、以下の式(1)で与えられる。
コントラスト演算のピーク値×1/2>現在のコントラスト値 ・・・(1)
なお、左辺の1/2の代わりに1より小さい別の値を適用してもよい。また、サーチ終了条件として式(1)を適用する代わりに、例えばピーク値を超えてから所定回数連続してコントラスト演算の値が小さくなった場合にサーチを終了するようにしてもよい。
Thereafter, the
Contrast calculation peak value × 1/2> current contrast value (1)
Note that another value smaller than 1 may be applied instead of 1/2 of the left side. Further, instead of applying the expression (1) as the search end condition, for example, the search may be ended when the value of the contrast calculation becomes small a predetermined number of times after the peak value is exceeded.
ステップS205でサーチ条件が成立する場合(ステップS205:Yes)、制御部64はステップS206へ移行する。一方、ステップS205でサーチ条件が成立しない場合(ステップS205:No)、制御部64はステップS202へ戻る。
When the search condition is satisfied in step S205 (step S205: Yes), the
ステップS206において、制御部64は、検出したピーク位置(検出ピーク位置)からNear方向へ所定距離Dp戻した位置である微サーチ開始位置を算出する(ステップS206)。
In step S206, the
続いて、制御部64は、駆動モータ制御部23に信号を送り、駆動モータ45を駆動させて、ステップS206で算出した微サーチ開始位置にヘッド部を移動させる(ステップS207)。
Subsequently, the
その後、制御部64は、駆動モータ制御部23に対して信号を送信し、予め決まっている微サーチピッチで駆動モータ45を駆動させる(ステップS208)。この後、制御部64は、撮像装置5が撮像した画像データを取得し(ステップS209)、コントラスト演算を行う(ステップS210)。これにより、微サーチによるコントラスト曲線CBを得る。このとき、制御部64は、上述したステップS106で取得したフレームレートを用いて画像データを取得する。
Thereafter, the
続いて、制御部64は、上記式(1)のサーチ終了条件が成立するか否かを判定する(ステップS211)。判定の結果、サーチ終了条件が成立する場合(ステップS211:Yes)、ヘッド部を検出ピーク位置へ移動させ(ステップS212)、一連の合焦処理を終了する。一方、ステップS211でサーチ条件が成立しない場合(ステップS211:No)、制御部64はステップS208へ戻る。
Subsequently, the
上述した本実施の形態1によれば、AF処理において、ビニング機能を用いて合焦処理を行うとともに、ビニング数に応じて露光時間または光源の明るさを低減するようにしたので、ビニング機能をオンした場合のコントラスト値(輝度値)の増大を抑制し、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。 According to the first embodiment described above, in the AF process, the focusing process is performed using the binning function, and the exposure time or the brightness of the light source is reduced according to the number of binning. An increase in contrast value (brightness value) when turned on can be suppressed, and quick and accurate autofocus processing can be executed.
なお、上述した本実施の形態1では、露光時間および光源の明るさを露出制御の対象として説明したが、露光時間(シャッタ速度)および光源の明るさ(ゲイン)のほか、光量を制御する光学フィルタの挿抜、光学絞りの制御などが挙げられ、これらのうちの少なくとも一つを適用する。なお、光量を制御する光学フィルタは、ビニング数に応じて性能の異なるフィルタを選択する。 In the first embodiment described above, the exposure time and the brightness of the light source have been described as the subject of exposure control. However, in addition to the exposure time (shutter speed) and the light source brightness (gain), the optical for controlling the amount of light. Examples include filter insertion / extraction, optical aperture control, and the like, and at least one of them is applied. In addition, the optical filter which controls light quantity selects the filter from which performance differs according to the number of binning.
また、上述した本実施の形態1では、設定されている露光時間または光源の明るさに対して、ビニング数を除算して低減するものとして説明したが、ビニング数に応じた露光時間または光源の明るさの低減であれば、例えばビニング数を除算した後、所定の係数を乗算するものであっても適用可能である。 Further, in the first embodiment described above, it has been described that the binning number is divided and reduced with respect to the set exposure time or the brightness of the light source. However, the exposure time or the light source according to the binning number is reduced. As long as the brightness is reduced, for example, it is also possible to apply a predetermined coefficient after dividing the number of binning.
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡1aの全体構成を示す模式図である。なお、図1等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。実施の形態2にかかる顕微鏡1aでは、上述した制御装置6に代えて、記憶部63aと、制御部64aとを有する制御装置6aを備える。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of a microscope 1a according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure demonstrated in FIG. The microscope 1a according to the second embodiment includes a
記憶部63aは、顕微鏡1aの動作を制御するプログラム(アプリケーションソフトウェア)を記憶する。また、記憶部63aは、撮像処理にかかる情報(フレームレート、露光時間(シャッタ速度)、光源42の明るさ(ゲイン)など)や、AF処理にかかる情報(ビニング数(n×n)など)のほか、露光制御データ631を記憶する。
The
図6は、本実施の形態2にかかる顕微鏡1aの記憶部63aが記憶するデータの一例を示す図である。記憶部63aが記憶する露光制御データ631は、例えば図6に示すテーブルであって、観察法に対して露光制御を行うか否かの情報が対応付けされている。図6のテーブルでは、観察法が明視野観察法(BF:Bright Field microscopy)および微分干渉観察法(DIC:Differential Interference Contrast microscopy)である場合は、露光制御を行い、観察法が暗視野観察法(DF:Dark Field microscopy)および簡易偏光観察法(PO:Polarizing microscope)である場合は、露光制御を行わないような対応付けがなされている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of data stored in the
制御部64aは、上述したテーブルを参照して、AF処理時における露光制御を行なうか否かを判断して、AF処理を実行する。図7は、本実施の形態2にかかる顕微鏡1aが行うAF処理を示すフローチャートである。 The control unit 64a refers to the above-described table, determines whether or not to perform exposure control during the AF process, and executes the AF process. FIG. 7 is a flowchart illustrating AF processing performed by the microscope 1a according to the second embodiment.
まず、制御部64aは、オートフォーカス(AF)処理を行う旨の指示が入力されると、ビニング機能をオンにする(ステップS301)。このとき、制御部64aは、記憶部63aを参照して、ビニング機能にかかるビニング数(n×n)を取得する。
First, when an instruction to perform autofocus (AF) processing is input, the control unit 64a turns on the binning function (step S301). At this time, the control unit 64a refers to the
続いて、制御部64aは、記憶部63aを参照して、現在設定されている露光時間を取得する(ステップS302)。制御部64aは、ビニング数(n×n)および露光時間を取得すると、制御部64aは、記憶部63aのテーブルに対して現在の観察法に対する露光制御設定のオン/オフ情報を取得し、オン/オフを判断する(ステップS303)。
Subsequently, the control unit 64a refers to the
制御部64aは、現在の観察法に対する露光制御設定がオンの場合(ステップS303:No)、記憶部63aが記憶する露光制御データ631を参照して露光制御を行うと判断し、ステップS304に移行する。その後、制御部64aは、T1/(n×n)>T0であるか否かを判断する(ステップS304)。ここで、最小露光時間は、顕微鏡1aにおいて設定可能な最短の露光時間である。
When the exposure control setting for the current observation method is on (step S303: No), the control unit 64a determines that exposure control is performed with reference to the exposure control data 631 stored in the
制御部64aは、T1/(n×n)>T0が成り立つと判断すると(ステップS304:Yes)、ステップS305に移行して、露光時間を、(現在設定されている露光時間)/(n×n)に設定する。 When the control unit 64a determines that T 1 / (n × n)> T 0 holds (step S304: Yes), the control unit 64a proceeds to step S305 and sets the exposure time to (currently set exposure time) / ( n × n).
これに対し、制御部64aは、T1/(n×n)<T0であると判断すると(ステップS304:No)、ステップS306に移行して、光源の明るさを、B0/(n×n)に設定する。 On the other hand, when the control unit 64a determines that T 1 / (n × n) <T 0 (step S304: No), the control unit 64a proceeds to step S306 to change the brightness of the light source to B 0 / (n Xn).
一方、ステップS303において、制御部64aは、現在の観察法に対する露光制御設定がオフの場合(ステップS303:Yes)、記憶部63aが記憶する露光制御データ631を参照して露光制御を行わないと判断し、ステップS307に移行する。
On the other hand, in step S303, when the exposure control setting for the current observation method is off (step S303: Yes), the control unit 64a does not perform exposure control with reference to the exposure control data 631 stored in the
制御部64aは、ステップS305またはステップS306において、露光時間もしくは光源の明るさを再設定、またはステップS303において露光制御を行わないと判断すると、記憶部63aを参照して現在設定されているフレームレートを取得する(ステップS307)。
When the control unit 64a determines in step S305 or step S306 that the exposure time or the light source brightness is reset or in step S303 that exposure control is not performed, the frame rate currently set with reference to the
制御部64aは、フレームレートを取得後、上述した合焦処理を行う(ステップS308)。その後、合焦処理が完了すると、制御部64aは、ビニング機能をオフし(ステップS309)、ステップS305またはステップS306における設定前の露光時間または光源の明るさに戻して処理を終了する(ステップS310)。なお、露光制御を行っていない場合は、露光時間または光源の明るさは変更しないか、または設定値が設定されている場合はその設定値に変更する。 After acquiring the frame rate, the control unit 64a performs the above-described focusing process (step S308). Thereafter, when the focusing process is completed, the control unit 64a turns off the binning function (step S309), returns to the exposure time before setting in step S305 or step S306 or the brightness of the light source, and ends the process (step S310). ). If the exposure control is not performed, the exposure time or the brightness of the light source is not changed, or if a set value is set, the set value is changed.
上述した本実施の形態2によれば、AF処理において、ビニング機能を用いて合焦処理を行うとともに、ビニング数に応じて露光時間または光源の明るさを低減するようにしたので、ビニング機能をオンした場合のコントラスト値(輝度値)の増大を抑制し、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。 According to the second embodiment described above, in the AF process, the focusing process is performed using the binning function, and the exposure time or the brightness of the light source is reduced according to the number of binning. An increase in contrast value (brightness value) when turned on can be suppressed, and quick and accurate autofocus processing can be executed.
また、上述した本実施の形態2によれば、観察法によって露光制御を行なうか否かを判断してAF処理を行うようにしたので、暗視野観察法のように散乱光を受光するようなS/Nの小さい観察法の場合に、ノイズの影響を抑制してオートフォーカス処理を実行することができる。 Further, according to the second embodiment described above, since the AF process is performed by determining whether or not the exposure control is performed by the observation method, the scattered light is received as in the dark field observation method. In the case of an observation method with a small S / N, it is possible to execute autofocus processing while suppressing the influence of noise.
図8は、本実施の形態2の変形例にかかる顕微鏡1aの記憶部63aが記憶するデータの一例を示す図である。上述した実施の形態2では、観察法に応じて露光制御を行うか否かが対応付けられていたが、各観察法において、使用する対物レンズ8の倍率に応じて露光制御を行うようにしてもよい。例えば、図8に示すテーブルでは、観察法がDFの場合は倍率に関わらず露光制御を行わないが、観察法がBFの場合、倍率が×1〜×4においては露光制御を行い、倍率が×16の場合、露光制御を行わないように設定されている。このように、同一の観察法において、倍率に応じたS/Nに応じて露光制御を行うか否かを設定できるものであってもよい。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of data stored in the
この変形例のほか、サンプルに応じて露光制御の要否を設定してもよい。 In addition to this modification, the necessity of exposure control may be set according to the sample.
また、上述した実施の形態では、正立型の顕微鏡を例に説明したが、例えば、AF処理を行ってサンプルのサンプル像を撮像する倒立型の顕微鏡、サンプルを撮像する撮像機能および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、例えば、ビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, an erecting microscope has been described as an example. For example, an inverted microscope that performs AF processing to capture a sample image of a sample, an imaging function that captures a sample, and an image are displayed. The present invention can also be applied to an imaging apparatus having a display function to be performed, such as a video microscope.
以上のように、本発明にかかる顕微鏡は、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することに有用である。 As described above, the microscope according to the present invention is useful for executing a quick and accurate autofocus process.
1,1a 顕微鏡
2 顕微鏡架台
3 ステージ
4 投光管
5 撮像装置
6,6a 制御装置
7 表示装置
8 対物レンズ
21 ステージ支持部
22 投光管支持部
23 駆動モータ制御部
41 結像光学系
42 光源
43 光源制御部
44 ハーフミラー
45 駆動モータ
51 撮像素子
52 信号処理部
53 撮像制御部
61 入力部
62 コントラスト演算部
63,63a 記憶部
64,64a 制御部
631 露光制御データ
Sp サンプル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記サンプルを照明する照明光を出射する光源と、
前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像する撮像素子と、
前記複数の画素を、隣接する画素からなる所定数の画素群に分割し、該分割した画素群を一つの画素とみなして前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行うとともに、前記画素群を構成する画素の数に応じて、前記撮像素子の露光制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。 A microscope that collects light from a sample placed on a stage by an objective lens and generates image data for observation by capturing an image of the sample based on the collected light,
A light source that emits illumination light for illuminating the sample;
An image sensor that has a plurality of pixels that receive light from the sample, and that captures an image of the sample;
The plurality of pixels are divided into a predetermined number of pixel groups including adjacent pixels, the divided pixel group is regarded as one pixel, and control for automatically focusing the image of the sample is performed. A control unit that performs exposure control of the image sensor according to the number of pixels constituting the group;
A microscope comprising:
前記照明光の絞りを調整する光学絞りと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像素子の露光時間、光源の明るさ、前記光学フィルタおよび前記光学絞りのうち、いずれかを変更して露光制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。 An optical filter provided between the light source and the sample and capable of adjusting the brightness of the light source;
An optical diaphragm for adjusting the diaphragm of the illumination light;
Further comprising
The microscope according to claim 1, wherein the control unit performs exposure control by changing any one of an exposure time of the imaging element, brightness of a light source, the optical filter, and the optical diaphragm.
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