JP2014115595A - 顕微鏡用撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察性能を維持しながら、消費電力を低減すると共に、取得される画像の画質を向上させる。
【解決手段】被写体の像を撮像して画像を取得する撮像素子２０と、該撮像素子を駆動させる駆動回路２１と、該駆動回路に供給するクロック周波数を生成するクロック生成手段２２と、前記撮像素子により撮像する画像に対して関心領域を設定する関心領域設定手段２５と、該関心領域により設定された関心領域の大きさに応じて、前記クロック生成手段により生成するクロック周波数を変更するクロック変更手段２４と、を備える顕微鏡用撮像装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡用撮像装置に関するものである。

従来、顕微鏡用の撮像装置において、撮像した画像をモニタに表示して所謂ライブ観察を行う場合、顕微鏡に対する操作、すなわち、ピント合わせ等の操作に対して、表示される画像のフレームレートが十分でない場合には、顕微鏡による観察操作に支障をきたす場合がある。これは、不充分なフレームレートであると、顕微鏡観察操作がライブ画像上に反映されるまでの追従時間が遅くなるので、ライブ観察でピントあわせ時にピントを合わせられないといった観察操作に支障となる。このため、顕微鏡のフレームレートは、ライブ観察において１５ｆｐｓ程度以上とされている。
ところで、フレームレートは、撮像素子を駆動するための駆動周波数と比例関係にあり、駆動周波数を早くするに従ってフレームレートも早くなる。フレームレートが早い場合には、上述のような観察操作がスムーズに行える反面、撮像装置において、発熱量の上昇、消費電力の増大及び画像におけるノイズの増大等の不具合がある。

このような不具合を解消するために、例えば、特許文献１では、温度センサを設け、例えば、温度が高い時には比較的低いクロック周波数で撮像素子を動作させる等、温度センサにより測定された温度に応じて撮像素子を動作させるクロック周波数を変更することにより消費電力やノイズを低減させることが開示されている。
また、例えば、特許文献２には、電源の投入時や撮像環境の変化時にのみフルフレーム処理に近い高い速度で動作させ、アイリス制御等の自動制御が安定した時点でフレーム処理速度を低い速度に切り替えることが開示されている。
さらに、特許文献３には、被写体の明るさが不十分な場合に、ＣＣＤイメージャの駆動速度を低下させてオートフォーカスを行うこと、シャッタボタンに連動させてフレームレートを変更させることが開示されている。

特開２００８−１１８２６３号公報 特開２００３−１７９８２０号公報 特開２００１−２５７９３１号公報

しかしながら、上述した従来の技術では以下のような問題がある。すなわち、特許文献１に開示された技術では、温度センサを要するため撮像装置が大型化してしまう。特許文献２に開示された技術では、撮像素子自体のフレームレートを変更しないので、撮像素子自体の消費電力低減効果や撮像素子からの出力画像に重畳する画像ノイズ低減は望めない。また、特許文献２では、撮像素子として所謂ＣＭＯＳセンサを対象としているため、必ずしも他の撮像素子に適用することができない。特許文献３に開示された技術では、シャッタボタンに連動してフレームレートを変更するので、撮像時にフレームレート変更の為の処理時間を要しシャッタチャンスを逃す虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、観察性能を維持しながら、消費電力を低減すると共に、取得される画像の画質を向上させ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、被写体の像を撮像して画像を取得する撮像素子と、該撮像素子を駆動させる駆動回路と、該駆動回路に供給するクロック周波数を生成するクロック生成手段と、前記撮像素子により撮像する画像に対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、該関心領域により設定された関心領域の大きさに応じて、前記クロック生成手段により生成するクロック周波数を変更するクロック変更手段と、を備える顕微鏡用撮像装置を提供する。

本発明によれば、クロック生成手段から所定のクロック周波数を駆動回路に供給して、駆動回路によって撮像素子を駆動させることにより被写体の像を撮像して画像を取得する。この場合において、撮像素子が取得可能な画像のうち任意の領域である関心領域が設定されている場合には、撮像素子により全領域の画像を取得する場合のクロック周波数と同じクロック周波数で撮像素子を駆動する必要がない。そこで、設定された関心領域の大きさに応じてクロック生成手段により生成されるクロック周波数を変更して、関心領域の大きさに応じたクロック周波数に基づいて撮像素子を駆動することができる。従って、例えば、取得する画像の大きさに対して高すぎるクロック周波数によって撮像素子を駆動することがないので、消費電力の増大や画像におけるノイズを低減することができる。そして、消費電力が増大しないので、消費電力に対応した装置にする必要がないため、撮像装置の小型化を図ることができ、画像のノイズが低減することから、顕微鏡ないしは撮像装置の操作性が向上する。

上記発明に係る顕微鏡用撮像装置に適用される顕微鏡が、該顕微鏡の観察状態を把握する顕微鏡観察状態把握部を備え、前記クロック変更手段が、前記顕微鏡観察状態把握部の結果に応じて、クロック周波数を変更することが好ましい。
上記発明において、前記クロック変更手段は、前記顕微鏡観察状態把握部によって前記顕微鏡が操作処理中と判断された場合に、所定のクロック周波数よりも低いクロック周波数とする。
このようにすることで、所謂ライブ観察の必要性が低いときに、クロック周波数を低下させることにより消費電力を低下させるので、操作性が向上する。

上記発明において、前記クロック変更手段は、前記顕微鏡観察状態把握部によって前記顕微鏡の観察状態が所定期間不変と判断された場合に、所定のクロック周波数よりも低いクロック周波数とする。
このようにすることで、例えば、所謂ライブ観察の際にはクロック周波数を増加させ、ライブ観察以外の観察の際にはクロック周波数を低下させる等することができるので、観察状態に応じてクロック周波数を最適化することができる。

本発明によれば、観察性能を維持しながら、消費電力を低減すると共に、取得される画像の画質を向上させ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用撮像装置を適用した顕微鏡撮像システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置のカメラヘッドの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置の操作部のインターフェースを示す概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置の操作部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置の表示部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置を適用した顕微鏡撮像システムにおける顕微鏡のレボルバの概略構成を示す参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置を適用した顕微鏡撮像システムにおける顕微鏡の概略構成を示す参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置における撮影画素範囲設定部の動作を説明するための参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置における撮影画素範囲設定部の動作を説明するための参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置における撮影画素範囲設定部の動作を説明するための参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置における撮影画素範囲設定部の動作を説明するための参考図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置におけるＲＯＩ速度設定部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置における作用を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置における作用を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置における作用を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る顕微鏡用撮像装置の顕微鏡観察状態把握部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る顕微鏡用撮像装置における作用を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置の操作部の概略構成を示すブロック図である。

（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用撮像装置について図面を参照して説明する。

図１は、顕微鏡用撮像装置１０が適用された顕微鏡撮像システムの概略構成を示している。顕微鏡撮像システムは、顕微鏡本体１と、顕微鏡用撮像装置１０とを備えている。
顕微鏡用撮像装置１０は、カメラヘッド２と、カメラヘッド２を操作すると共に撮像した画像を表示する操作表示部６とを備えている。

カメラヘッド２は、後述する顕微鏡本体１から射出する光の光路上に配置され、図２に示すように、顕微鏡本体１からの標本像を光電変換する撮像素子２０と、撮像素子２０を駆動し制御する撮像素子駆動回路２１（駆動回路）と、撮像素子駆動回路２１の駆動周波数を決定するクロック２２（クロック生成手段）と、クロック２２の周波数を可変制御するクロック周波数設定部２４（クロック変更手段）と、撮像素子駆動回路２１を経由した撮像素子２０からの画像信号を画像として再生する為の処理を施す画像処理部２３と、撮像素子２０が持つ画素数を最大画素数とした範囲内において、撮像する画像の範囲、画素数を撮像素子に設定する撮影画素範囲設定部２５（関心領域設定部）と、を備えている。なお、本実施形態における撮像素子２０には、例えば、ＣＣＤを適用することができる。顕微鏡用撮像装置１０は、撮影画素範囲設定部２５により指定された画素数と画像位置により、標本像の画像再生化を連続的に行うことで、現在の標本像をリアルタイムで後述の画像表示パネル４１（図５参照）へ表示する所謂ライブ観察を行うことが可能となる。

操作表示部６は、図１に示すように、カメラヘッド２を操作する操作部４とカメラヘッド２により取得された標本像を表示する表示部５とを備えると共に、標本像を保存するメモリ装置３４（図４参照）が接続されている。
図３に示すように、操作部４のインターフェースには、電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源ｓｗ（スイッチ：以下、ｓｗと略す。）６０、撮影動作を行う撮影動作モードや撮影像を再生する再生モード、外部ＰＣによる制御を可能とするＰＣモードといった少なくても３つのモードを選択するモードｓｗ３２、及び露光補正値を設定する露光補正ｓｗ３３が設けられている。その他、操作部４には、カメラヘッド２や表示部５に対する種々の制御ｓｗが設けられている（例えば、左選択ｓｗ６１、右選択ｓｗ６２）。

また、操作部４には、撮影をする場合のＥＸＰＯＳＥｓｗ３１等のカメラヘッド２や表示部５について所望の操作を行うためのｓｗが設けられている。これにより、カメラヘッド２や表示部５は、ユーザがこれらの各ｓｗを操作することでその操作に応じた所定動作を行う。

また、操作部４の電気回路は、図４に示すような構成となっている。すなわち、ユーザの種々の操作は中央演算回路と、後述する各種の制御処理を当該中央演算回路に行わせるためのプログラムが格納されたＲＯＭと、当該中央演算回路が当該プログラムを実行するための作業用記憶領域として使用するＲＡＭ等を含む制御回路（以下ＣＰＵとする）２０１とにより解析、処理され、標本像を表示部５へ表示する場合は表示用ＲＡＭ２００へ表示用のデータを書き込む。また、撮影に関わる制御の場合は、カメラヘッドコネクタ２０３を介してカメラヘッド２へ露光時間等の撮影にかかわる制御をする。

ライブ像表示、静止画撮影（後述のリムーバブルメディア３５へ記録の意）における画素数や撮像位置（撮像素子の全画素数を２次元空間として撮像する座標と大きさ）についてもＣＰＵ２０１からカメラヘッドコネクタ２０３を介してカメラヘッド２内の撮影画素範囲設定部２５を介して制御をする。

また、画像処理部２３からのデジタル画像データをリムーバブルメディア３５へ記録する場合、ＣＰＵ２０１は、当該画像データを所定のファイル形式にしてメモリ読出し書込み部３６へ送付する処理を行う。なお本実施形態では、良く知られているＭＳ−ＤＯＳ（登録商標）のＦＡＴ（Ｆｉｌｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅ）ファイルシステムを使用してリムーバブルメディア３５内でのデータファイルの管理を行うものとする。

表示部５は、図１に示すように、カメラヘッド２により取得された標本像を表示すると共に、操作部４によって行われる各撮影設定等を表示する。またカメラヘッド２と操作表示部６はケーブル７により接続されており、互いに電気的信号の送受信が可能となっており、ケーブル７の長さに依存した範囲で操作表示部６をカメラヘッド２から離して設置してもカメラヘッド２による写真撮影動作が可能となっている。

操作部４と表示部５は一定の角度を保って固定されており、操作表示部６を机上に設置した場合、操作部４は机上とほぼ水平、表示部５は机上と０〜９０°の範囲でユーザの操作しやすい角度、例えば９０°程度となっている。ここで、０°の状態とは操作部４と表示部５が水平状態、すなわち同一面上に画像表示パネル４１（図５参照）や操作部４のモードｓｗ３２等の種々ｓｗが配置されている事を示す。また、ＰＣ等の外部制御用の通信端子３７はケーブル１０１を介してＰＣ１００と接続されている。さらに、顕微鏡本体１と顕微鏡用撮像装置１０の操作部４とが、顕微鏡−カメラ接続ケーブル２０７で接続されて、互いに電気的信号の送受可能になっている。

図４に示すように、メモリ装置３４は、例えば、ＰＣ等で広く採用されているＳＤカードといった着脱可能なリムーバブルメディア３５と、リムーバブルメディア３５に撮影画像の書き込み、読み出しを行えるメモリ読出し書込み部３６を含んでいる。また、操作部４の電気回路は、メモリ装置３４へのアクセス、または操作部４に設置された種々のｓｗ制御をＰＣ等によりリモートで行うための通信端子３７を装備している。

通信端子３７は、通信手段３８を介してＣＰＵ２０１と接続されており、通信ケーブル１０１（図１参照）によりＰＣ１００と顕微鏡用撮像装置１０との通信を可能としている。さらに、操作部４の電気回路は、画像に記号列を書き込む際の文字、数字、各種記号といった記号列フォントデータを格納しておく記号列ＲＯＭ６３、撮影画像と記号列を合成する撮影画像―記号合成器６４を持つ。また、操作部４の電気回路は、観察画像に記号列を合成する観察画像―記号列合成器６５および後述するＲＯＩ速度設定部６６を持つ。

顕微鏡接続コネクタ２０８は、顕微鏡通信手段２０９を介してＣＰＵ２０１と接続されており、顕微鏡−カメラ接続ケーブル２０７により、顕微鏡本体１との電気的通信を可能としている。

表示部５は、図５に示すように、カメラヘッド２により取得した標本像や、メモリ装置３４に保存された画像の再生像を表示する画像表示パネル４１と、撮影の際の露光時間、露光補正等の撮影情報や、再生時の画像ファイル等の再生情報を表示する情報表示パネル４２を備えている。また、表示部５は、表示用ＲＡＭ２００からのデジタル画像データを表示する際に必要となる、デジタル画像データ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４３を備えている。

図１に戻り、顕微鏡本体１は、標本５０を載置、標本観察位置の微調整をする為のステージ５１と、標本５０を観察するための対物レンズ５２Ａ，５２Ｂと、ユーザが覗き見る接眼レンズ５４等で主に構成されている。なお、対物レンズ５２Ａ，５２Ｂは光路内外に設置変更可能な回転機構を持つレボルバ５３により支持されている。すなわち、レボルバ５３は、複数の対物レンズ５２Ａ，５２Ｂを支持し、これらのうち１つを光路中に設置することができる。図１においては、対物レンズ５２Ａが光路中にあり、対物レンズ５２Ｂは光路外にある。

レボルバ５３は、図６に示すように、６つの対物レンズを接続可能となっている。レボルバ５３は、例えば、２倍、４倍、１０倍、２０倍、４０倍、１００倍などと倍率がそれぞれ異なる複数の対物レンズ６種類を支持することができる。対物レンズは、レボルバ５３の回転操作によって観察標本など必要に応じて、光路中にいずれかひとつを設置することを可能としている。

レボルバ５３はそれぞれの対物レンズのうち、どの対物レンズが光路中に存在するかを判別できるように、レボルバ穴位置センサが取り付けられている。このレボルバ穴位置センサは、６つの対物レンズを取り付けられるレボルバ５３の穴（対物レンズを接続する部分）のうちのいずれかが光路に存在するか判別できるように、それぞれのレボルバ穴の１つずつに装備されている。

図６では、対物レンズ５２Ａが光路中にあるが、このレボルバ穴のセンサは、レボルバ穴位置センサ５４Ａとなる。この１つ右隣には、光路外となる対物レンズ５２Ｂがあり、それに対応してレボルバ穴位置センサ５４Ｂがある。同様に、レボルバ穴位置センサ５４Ｃ，５４Ｄ，５４Ｅ，５４Ｆが、それぞれのレボルバ穴（対物レンズ５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ）に対する位置センサとして装備される。

図７は、顕微鏡本体１の電気的構造を示している。上述のように、レボルバ５３の対物レンズを取り付ける６つの穴のそれぞれにレボルバ穴位置センサ５４Ａ，５４Ｂ，４Ｃ，５４Ｄ，５４Ｅ，５４Ｆがある。レボルバ５３に取り付けられた対物レンズの１つが光路中にあると、このレボルバ穴に対応したレボルバ穴位置センサが光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１と近接対向するようになっている。なお、レボルバ穴位置センサ５４および光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１は、顕微鏡観察状態把握部を構成している。

これにより、光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１は、近接対向したレボルバ穴位置センサの種別を判断できるので、どのレボルバ穴位置センサと近接対向したのかを判別できる。そして、光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１は、判別結果を、光路中レボルバ穴位置送信器３０２により通信コマンド化されて接続コネクタ３０３を介して操作部４へ送出することができる。また、いずれのレボルバ穴位置センサも光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１に近接対向していない状態は、対物レンズが正しく光路内にない場合であり、この状態についても光路中レボルバ穴位置送信器３０２により通信コマンド化されて操作部４へ送出することができる。対物レンズが正しく光路内にない場合とは、レボルバ回転中の対物レンズの交換中が想定される。

図１に戻り、顕微鏡本体１からの標本像は、結像レンズ５５を経て撮像素子２０（図２参照）に結像される。これにより標本５０の標本像は上述のとおり、撮像素子２０によって電気信号に変換され、所定の画像処理が画像処理部２３によって行われ、再現可能な当該標本のデジタル画像データ信号が生成される。この画像データの更新間隔は、撮像素子２０から出力される画像データの更新間隔であり、１秒間に何回更新があるかという数値をフレームレートと呼ぶ。クロック２２からの周波数に一致した周期で撮像素子駆動回路２１が動作することでこれに同期して撮像素子２０から画像データが出力される。このため、クロック周波数設定部２４の周波数設定に応じてフレームレートが決定する。例えば、撮像素子２０が１６００×１２００画素数とするとクロック周波数設定部２４の周波数設定が３６ＭＨｚの場合には、フレームレートは１５ｆｐｓとなり、クロック周波数設定部２４の周波数設定が７２ＭＨｚの場合には、フレームレートは３０ｆｐｓとなる。

このデジタル画像データ信号は、ケーブル７を経由してＣＰＵ２０１を介して表示用ＲＡＭ２００に記憶される。記憶されたデジタル画像データ信号は表示部５へ伝達され、Ｄ／Ａ変換器４３によってアナログ信号化され画像表示パネル４１に表示出力される。この動作を連続的に行うことで動画像（１秒間に１０〜３０程度の画像を表示更新。１枚の画像を１フレームと称する）が形成可能となる。よって、リアルタイムで動画像が表示可能なことからライブ画像と称することとする。なお、このライブ画像はユーザの記録指示（ＥＸＰＯＳＥｓｗ３１の押下）が特にない限り後述のリムーバブルメディア３５には記録されない。

画像表示パネル４１に画像を表示する場合、モードｓｗ３２により少なくとも撮影モードと再生モードとの何れかにユーザの選択により設定できるようになっている。
撮影モードを選択した場合、カメラヘッド２に対して「ライブ画像状態」と「撮影中状態（レックビュー）」の少なくとも２つのモードに設定できる。モードｓｗ３２が撮影モード中での「ライブ画像状態」においては、カメラヘッド２が顕微鏡標本５０の動的な画像をリアルタイムに撮像して、この画像をリアルタイムに画像表示パネル４１に表示する事ができる。

モードｓｗが撮影モード中での「撮影中状態（レックビュー）」においては、ユーザのＥＸＰＯＳＥｓｗ３１の押下により撮像素子２０の電子シャッタ（不図示）が適正な露光時間に応じて開閉する事でカメラヘッド２として停止状態の標本の顕微鏡写真を静止画として撮影できる。この時の撮影画像は画像表示パネル４１へ、撮影条件等の情報は情報表示パネル４２へ、それぞれ表示される。また、デジタル画像データはメモリ装置３４によりリムーバブルメディア３５への撮影画像として記録保存ができる。「撮影中状態（レックビュー）」にて画像表示パネル４１へ静止画の表示は、一定時間後には消灯して「ライブ画像状態」となる。一定時間としては、例えば、リムーバブルメディア３５への撮影画像の記録保存の完了までであるとか、ユーザのＥＸＰＯＳＥｓｗ３１の押下から１０秒後などである。

この時、図示しない情報書き込み設定を“ＯＮ”にしていた場合は、撮影日時など所望の記号列が画像データ上に上書きされる事となる。すなわち、ユーザのシャッタｓｗ３１の押下によって撮影画像データはＣＰＵ２０１にて所定の画像処理を施す。その後、撮影画像データは、記号列ＲＯＭ６３に格納された記号列データのうち、ユーザが選択した記号列を撮影画像―記号列合成器６４にて画像データの画像右下位置へ上書きし、メモリ装置３４によりリムーバブルメディア３５に記録される事となる。また、画像表示パネル４１には選択中の記号列が「観察状態」の画像の上に表示されている。すなわちカメラヘッド２からの観察画像は、記号列を観察画像―記号列合成器６５にて観察データの右下位置へ上書きした後、表示用ＲＡＭ２００へと入力する。このため、ライブ画像上にもスケールの表示がなされることとなる。

なお、情報書き込み設定を“ＯＦＦ”にしていた場合は、画像表示パネル４１上の「観察状態」の画像や撮影したリムーバブルメディア３５に記録される画像（“ＯＦＦ”にして撮影した画像）、いずれにも記号列が上書きされていないのは言うまでもない。
また、計測描画についてもスケール書き込みと連動して実行される。すなわち、スケール書き込みを“ＯＮ”にしていた場合は、計測描画についても撮影画像―記号列合成器６４を経由して撮影画像に重畳されてリムーバブルメディア３５に記録される事となる。

再生モードを選択した場合、メモリ装置３４によりリムーバブルメディア３５に記録された撮影像は、メモリ読出し書込み部３６を介して読み出され、画像表示パネル４１へ表示され、再生ファイル名等の再生画像情報は情報表示パネル４２へ表示される。この状態で左選択ｓｗ６１ないし、右選択ｓｗ６２を押すと、リムーバブルメディア３５に記録されているファイルのうち、画像表示パネル４１へ画像として表示可能なファイルが順次表示される。

この際、画像表示パネル４１には撮影時に書き込んだ記号列とともに画像が表示される事となる（スケールを“ＯＮ”にして撮影した画像の場合）。例えば、図９の状態のライブ画像を撮影した場合は、再生画像として図９と同様なスケール表示、計測結果を含む画像が表示される。

一方、モードｓｗ３２により、ＰＣモードを選択した場合、上記した撮影モード又は再生モードで可能な動作をＰＣが制御することとなる。また、メモリ装置３４内のリムーバブルメディア３５が保存している画像を、ＰＣ１００側のメモリ装置に保存したり、ＰＣ画面上にメモリ装置３４内の画像を表示したり、表示部５が表示している内容をＰＣ画面上に表示したりする事ができる。この際、リムーバブルメディア３５が保存している画像をＰＣに表示した場合、撮影時に書き込んだ記号列とともに画像が表示される事となる（スケールを“ＯＮ”にして撮影した画像の場合）。

また、顕微鏡用撮像装置１０からリムーバブルメディア３５を取り外し、リムーバブルメディア３５内の画像をＰＣにて読み出し、画像表示した場合でも撮影時に書き込んだ記号列とともに画像が表示される事となる。

次に撮影画素範囲設定部２５について説明する。
撮影画素範囲設定部２５は、撮像素子２０により撮像する画像に対して任意の大きさの関心領域を設定するものである。以下、例えば、図８に示すように、撮像素子２０の全画素が１６００×１２００画素であるとして説明する。

全画素の座標を、左上（１，１）、右下（１６００，１２００）とする。図９に示すように、ユーザ操作により操作表示部６に表示、設定可能な、画素数設定項目９４が示される。画素数選択小項目ＭＥＮＵ（画素設定部）９１によって、１６００×１２００と８００×６００の画素数が選択できるようになっている。図９では１６００×１２００が選択されている（太字かつ下線表示）。この場合、画素数選択小項目ＭＥＮＵ９１で設定されている１６００×１２００設定情報が撮影画素範囲設定部２５に送られることで、撮像素子２０の動作状態が指定状態となる。すなわち、図８での全画素数１６００×１２００全域を撮像し、ライブ像や静止画像に採用される。

８００×６００を選択した場合は、いわゆる飛び越し走査を行う。飛び越し走査とは、撮像の範囲は全画素と同一で画素数を少なくした状態となる。図８で座標（１，１）、（３，１）、（５，１）、・・・（１５９９，１）と水平方向について１つ飛びに撮像し、また同様に垂直方向も（１，１）、（１，３）、・・・（１，１１９９）と１つ飛びに撮像する。

このようにすると、撮像する画素数は８００×６００となる一方で、撮影する範囲は撮像素子２０の全域、つまり図８での座標（１，１）から（１６００，１２００）までとなる。

この場合、１６００×１２００画素撮像に比べて、画素数が１／４と少なくなるから、静止画像ファイルサイズを小さくできる利点がある。また、撮像素子２０から読み出す画素数が全画素１６００×１２００に比べて１／４となるから、読み出し速度（フレームレート）の向上が可能となる。

ただし、一般にＣＣＤでは水平側の飛び越し撮像ができないため、撮像素子２０より後段となる画像処理部２３で１つ飛びに間引く処理を含めることが多い。この場合、ＣＣＤからの呼び出し画素数減となっていないために、水平側の画素数減少がフレームレート向上に起因しない。

そこで、ここでは簡単のため、撮像する画素数とフレームレートの関係は全画素のうち、垂直側の画素に対する画素数比で反比例関係であるとする。
この場合、１６００×１２００画素時に、例えば１５ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）であるとすれば、８００×６００時には垂直側画素数が１／２となっているので、フレームレートは全画素１５ｆｐｓの２倍である３０ｆｐｓが可能となる。

次に図９におけるＲＯＩ設定切り替え部９１ｂについて説明する。ＲＯＩは、ユーザの希望画素座標範囲の指定である。図９では「ＲＯＩ ＯＦＦ」が選択されており、上述の画素数選択小項目ＭＥＮＵ９１での設定が有効となっている。
「ＲＯＩ 設定」を選択すると、図１０のように、画像選択が可能となる。図１０と図８とは同じ全画素空間を示しているが、ユーザは、全画素空間内の点線で示しているＲＯＩエリア９３を操作部４の操作（図示せず）により１画素単位で自由に設定可能である。

例えば、図１０のように座標（１０００，５００）〜（１２００，７００）のエリア、すなわち画像左上始点（１０００，５００）で画素数２００×２００でのＲＯＩを行うとすると、ここで、ＲＯＩ設定切り替え部９１ｂを「ＲＯＩ ＯＮ」に設定する。すると、この座標情報が撮影画素範囲設定部２５に送られることで、撮像素子２０の動作状態が指定状態となる。すなわち、図１１のように画像左上始点（１０００，５００）で画素数２００×２００での撮像がライブ像や静止画像に採用される。
この場合、画像表示パネル４１に表示される画像は、図１１の位置、範囲となる。

なお、全画素１６００×１２００に対して２００×２００ＲＯＩの場合、垂直側画素が１／６となるので、フレームレートは、１５ｆｐｓの６倍の９０ｆｐｓとなる（注：後述のＲＯＩ速度設定部６６の影響を考慮しない場合のフレームレート値）。

図１２に、ＲＯＩ速度設定部６６の内部構造を示す。ＲＯＩ速度設定部６６は、その時点で設定しているＲＯＩサイズに応じて、最適なクロック２２の周波数を再設定することで、ＲＯＩ時のフレームレートを最適化する。
すなわち、画素数が大きいときはクロックを早めてフレームレートを３０ｆｐｓなどの観察に最適な状態にし、画素数が少ないときは１００ｆｐｓなどと不用意にフレームレートが早くなりすぎないようにクロックを遅くする。
具体的には次となる。

ＲＯＩ速度設定部６６は、ＲＯＩサイズ保持用ＲＡＭ６６ａ、クロック周波数保持用ＲＡＭ６６ｂ、ＲＯＩ速度判定部６６ｃおよびＲＯＩ速度変更部６６ｄを備えている。
ＲＯＩサイズ保持用ＲＡＭ６６ａは、ＲＯＩ設定択切り替え９１ｂでのＲＯＩ設定状態を保持する。ここでは、ＲＯＩのＯＦＦやＲＯＩ ＯＮ時の設定状態、例えば上述した座標（１０００，５００）〜（１２００，７００）のエリア、すなわち画像左上始点（１０００，５００）で画素数２００×２００でのＲＯＩなどの設定状態を保持する。

クロック周波数保持用ＲＡＭ６６ｂは、クロック周波数設定部２４で設定している周波数、例えば７２ＭＨｚなどを保持する。ＲＯＩ速度判定部６６ｃはＲＯＩサイズ保持用ＲＡＭ６６ａに保持している画素数状態と、クロック周波数保持用ＲＡＭ６６ｂに保持しているクロック状態とから、フレームレートを算出する。

上述のように、例えば、画素数２００×２００でのＲＯＩで７２ＭＨｚ（全画素１６００×１２００時に３０ｆｐｓ）である場合は、１８０ｆｐｓとなる。
ＲＯＩ速度変更部６６ｄは、ＲＯＩ速度判定部６６ｃで算出したフレームレート値が最適になるようにクロック調整をする。具体的にはＣＰＵ２０１を経由してクロック周波数設定部２４によりクロックを変更する。クロック周波数設定部２４は、変更結果をクロック２２に出力し、クロック２２により変更されたフレームレートに従ったクロック周波数を撮像素子駆動回路２１に供給する。

ＲＯＩ速度変更部６６ｄは、次のような判定によりクロック変更をする。
すなわち、ＲＯＩサイズ保持用ＲＡＭ６６ａに保持している画素数の垂直側画素数をＶ、クロック周波数保持用ＲＡＭ６６ｂに保持している周波数をｆ、フレームレートをＲとすると、
Ｒ＝ｋｆ／Ｖ …（１）
ただし、ｋは撮像素子性能から決定される定数であり、本例であればｋ＝５００となる。

ここで、
Ｒ＝ｋｆ／Ｖ≦４０［ｆｐｓ］ …（２）
となるように、ｆを可変とする。
Ｖ＝２００（画素数２００×２００）の場合、
Ｒ＝５００ｘｆ／２００＝２．５ｆ
であるから、
ｆ≦４０／２．５＝１６［ＭＨｚ］ …（３）
となる。

そこで、ＲＯＩ速度変更部６６ｄはＣＰＵ２０１を経由してクロック周波数設定部２４に対して１６ＭＨｚを指示する。これにより、画素数２００×２００のＲＯＩ時のフレームレートが４０ｆｐｓとなる。
ただし、本例では「ｆ」に当たる周波数は、３６ＭＨｚと７２ＭＨｚの２択として記載してきたので、ＲＯＩ速度変更部６６ｄに、ｆ値が０〜３６ＭＨｚの範囲時＝３６ＭＨｚとし、それ以外の場合には７２ＭＨｚとする、といった制御を含めても良い。

以下、このように構成された顕微鏡用撮像装置１０における作用について図１３のフローチャートに従って説明する。
顕微鏡用撮像装置１０の電源ＳＷ６０をｏｎ側にして電源を投入する（ステップＳ１１）。次に、ユーザによるＲＯＩ操作指示（ステップＳ１２）が実行されると、操作指示に従った位置、画像サイズにＲＯＩ設定を行う（ステップＳ１３）。この操作は上述の撮影画素範囲設定部２５による。次にクロック変更の必要性を確認して（ステップＳ１４）、必要時にはクロック変更が行われる（ステップＳ１５）。この操作は、ＲＯＩ速度設定部６６により行われる。ＲＯＩ設定はユーザの操作次第であるが、上述の通り、図１１のように画像左上始点（１０００，５００）で画素数２００×２００にする場合などが想定される。このようにすると、ＲＯＩの状態に応じて、最適なクロック状態が自動的に選択されてライブ表示が可能となる。

このように、本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置によれば、顕微鏡における観察状態に応じた最適なクロック周波数が生成され、これに従って撮像素子が駆動するので、例えば高すぎるクロック周波数による消費電力の増大や、画像におけるノイズ発生を防止することができる。これにより、巨大な消費電力に対応した装置とする必要がなく、装置の小型化を図ることができる。又、画像におけるノイズ発生を防止することができるので、操作性が向上する。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
上記した第１の実施形態では、関心領域が設定された場合に、この関心領域の大きさに応じてクロック周波数を変更することとした。本実施形態では、第１の実施形態におけるクロック周波数の変更に加えて、顕微鏡に対する操作処理中に、必要に応じてクロック変更をするものである。具体的には、顕微鏡に対する操作処理中にはクロック周波数を低減する。

具体的には、本実施形態におけるクロック周波数の変更動作について、図１４のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２１において、電源ｏｎによりライブ画像表示状態の後、顕微鏡本体１内の光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１を通してＣＰＵ２０１にレボルバ情報が入力される。ステップＳ２２では、このレボルバ情報により対物レンズが正しく光路内にない場合であると、顕微鏡操作中としてステップＳ２３に進み、クロック低速設定に変更を行う。ここで、クロック低速設定に変更とは、現状より低下変更するという意である。このため、クロック周波数設定部２４による設定状態が７２ＭＨｚ状態であれば、３６ＭＨｚに変更をする。

ステップＳ２２では、クロック周波数の変更後に再び、顕微鏡操作処理中かを確認する。未だ処理中であればクロック周波数の変更を再び行うが、本実施形態では、クロック周波数は３６ＭＨｚと７２ＭＨｚの２択のため、１度３６ＭＨｚに変更していると、これ以上の低下変更はできないので、その場合は維持（３６ＭＨｚ）としてよい。

クロック周波数の変更後に再び、顕微鏡操作処理中かを確認した際に（ステップＳ２２）、顕微鏡操作処理中でなければすなわち、顕微鏡本体１内の光路中レボルバ穴位置判定センサ３０１を通してＣＰＵ２０１にレボルバ情報がいずれかの対物レンズが光路内となっている場合には、ステップＳ２４に進み、クロック高速設定に変更を行う。
この場合のクロック高速設定に変更とは、現状より増加変更するという意である。。そのため、クロック周波数設定部２４による設定状態が３６ＭＨｚ状態であれば、７２ＭＨｚに変更をする。

このようにして、顕微鏡に対する操作処理中である場合には、クロック周波数を低下させるように制御し、顕微鏡に対する操作処理中でない場合には、クロック周波数を高くするように制御する。なお、本実施形態では対物レンズの変更について記したが、他の変更、例えば、顕微鏡の絞り操作やステージ操作、観察方法の切り替え操作といった顕微鏡操作を含めても良い。また、顕微鏡の操作部が電動制御であってもよい。

本実施形態によれば、上述した効果に加えて、顕微鏡操作中といったライブ観察の必要性が低い時にクロック周波数の低下によって消費電力低下をさせるため、操作性が向上する。また、顕微鏡の操作部が電動制御であれば、電動制御部が動作する、すなわち顕微鏡システムの消費電力増大に対して、カメラのクロック低下による消費電力低減によって顕微鏡システムにおける消費電力上限を低減化することもできる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、顕微鏡に対する操作状態の変更が一定期間発生していない場合には、クロック周波数を低下させるように制御する。
本実施形態における操作部４は、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置に、図１８に示すように、さらに、顕微鏡観察状態把握部６７が付加された点において相違する。
顕微鏡観察状態把握部６７は、上述した第２の実施形態における対物レンズ変更通知といった顕微鏡本体１とＣＰＵ２０１で行われる顕微鏡通信を、通信発生時刻とともに記憶することで、顕微鏡操作状態や操作変更の時間的間隔を把握することができる。

具体的には、本実施形態におけるクロック周波数の変更動作について、図１５のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ３１により電源ｏｎとされ、ステップＳ３２において７２ＭＨｚのクロック周波数によるライブ画像表示状態とされる。この間に顕微鏡に対する操作が発生すると、ステップＳ３３に進み、顕微鏡観察状態把握部６７により、操作間隔（無操作時間）がＣＰＵ２０１に通知される。
ステップＳ３４において、操作後６０ｓが経過したと判断されると、ステップＳ３５に進み、クロック周波数を低下させるように制御する。

例えば、顕微鏡操作後に７２ＭＨｚであったところ、操作後６０ｓ経過したときには３６ＭＨｚにクロック周波数を変更する。このようにすると顕微鏡操作後の観察操作が完了した時点以降にクロックを低下制御することが可能となる。なお、操作後６０ｓという時間については、操作部４内の図示しないＭＥＮＵ操作などで時間を変更できてもよい。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置によれば、顕微鏡観察時にはクロック周波数を高く、それ以外ではクロック周波数を低くする等、観察に応じてクロック周波数を最適化をしているため、操作性が向上する。

（第３の実施形態の変形例）
上述した第３の実施形態では、画像の変化に応じてクロック制御をする場合、操作後のクロック変更タイミングとなる時間を６０ｓなどと一定値としていたが、本変形例ではこのタイミングを画像変化に応じて制御する。

本変形例では、顕微鏡観察状態把握部６７を備え、この顕微鏡観察状態把握部６７内に、観察中判定部６７ｂを含む。
図１６に観察中判定部６７ｂの概略構成を示す。観察中判定部６７ｂは、ＣＰＵ２０１を経由した画像を１フレームずつ交互にコピー可能なＮフレーム保持用ＲＡＭ６７ｃ、Ｎ＋１フレーム保持用ＲＡＭ６７ｄと、これらＲＡＭ内に格納された画像を比較し、変化の有無を判別可能な変化判定部６７ｅとを備えている。変化判定部６７ｅは、Ｎフレーム保持用ＲＡＭ６７ｃとＮ＋１フレーム保持用ＲＡＭ６７ｄ内画像を比較した後、画像が同一と判断すると、「画像変化なし」を顕微鏡観察状態把握部６７に通知し、画像に差異があると判断すれば、「画像差異あり」を顕微鏡観察状態把握部６７に通知する。

ここで、画像変化とは、撮像素子２０でとらえた観察像が画像処理部２３他を経由し、カメラヘッド−操作表示部接続のケーブル７を介してＣＰＵ２０１，観察中判定部６７に入力される画像情報の変化であり、ある時刻の画像（これをＮフレームとする）が、Ｎフレーム保持用ＲＡＭ６７ｃに格納され、次のフレーム画像、すなわちＮ＋１フレーム画像が、Ｎ＋１フレーム保持用ＲＡＭ６７ｄに格納された場合に、Ｎフレーム保持用ＲＡＭ６７ｃの画像とＮ＋１フレーム保持用ＲＡＭ６７ｄの画像が異なる場合のことである。

画像差異の検出方法としては、Ｎフレーム保持用ＲＡＭ６７ｃの画像とＮ＋１フレーム保持用ＲＡＭ６７ｄの画像の２つの画像について、それぞれの画像輝度平均値を算出した上で、これらを引き算し、０であれば、「画像変化なし」、０以外であれば「画像差異あり」とする方法や、画像を構成する各画素それぞれで輝度値算出、それぞれで引き算をして、全画素で０であれば「画像変化なし」とするといった方法があげられる（ノイズ成分を加味して、引き算結果０だけでなく約０、例えば、輝度値２５５階調時に、１０未満を「画像変化なし」としてもよい）。

具体的には、本変形例におけるクロック周波数の変更動作について、図１７のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ４１において電源ｏｎとされると、ステップＳ４２で、７２ＭＨｚのクロック周波数によるライブ画像表示状態となる。ステップＳ４３では、この間に、顕微鏡操作が発生したと判断すると、ステップＳ４４に進み、顕微鏡観察状態把握部６７内の観察中判定部６７ｂにより、観察中かどうかが判定される。観察中判定部６７ｂにより、「画像変化なし」となると（ステップＳ４４の「Ｙｅｓ」）、ステップＳ４５に進み、クロック周波数を低下させるように制御を行う。
この場合、第３の実施形態に対して、より正確に顕微鏡の観察操作が完了した時点以降にクロックを低下制御することが可能となる。

以上、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実地が可能である。
例えば、クロック周波数を３６ＭＨｚと７２ＭＨｚの２択として各実施形態を説明したが、クロック周波数と変更可能周波数の種類はこれと異なってもよい。

２ カメラヘッド
４ 操作部
５ 表示部
１０ 顕微鏡用撮像装置
２０ 撮像素子
２２ クロック（クロック生成手段）
２４ クロック周波数設定部（クロック変更手段）
２５ 撮影画素範囲設定部（関心領域設定手段）

Claims (4)

1. 被写体の像を撮像して画像を取得する撮像素子と、
   該撮像素子を駆動させる駆動回路と、
   該駆動回路に供給するクロック周波数を生成するクロック生成手段と、
   前記撮像素子により撮像する画像に対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、
   該関心領域により設定された関心領域の大きさに応じて、前記クロック生成手段により生成するクロック周波数を変更するクロック変更手段と、
   を備える顕微鏡用撮像装置。
2. 請求項１記載の顕微鏡用撮像装置に適用される顕微鏡が、該顕微鏡の観察状態を把握する顕微鏡観察状態把握部を備え、
   前記クロック変更手段が、前記顕微鏡観察状態把握部の結果に応じて、クロック周波数を変更する請求項１記載の顕微鏡用撮像装置。
3. 前記クロック変更手段は、前記顕微鏡観察状態把握部によって前記顕微鏡が操作処理中と判断された場合に、所定のクロック周波数よりも低いクロック周波数とする請求項２に記載の顕微鏡用撮像装置。
4. 前記クロック変更手段は、前記顕微鏡観察状態把握部によって前記顕微鏡の観察状態が所定期間不変と判断された場合に、所定のクロック周波数よりも低いクロック周波数とする請求項２または３に記載の顕微鏡用撮像装置。

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