JP2015219287A - Microscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステージ上に載置された標本を撮像することによって画像データを生成し、この画像データに対応する画像を表示する顕微鏡システムに関する。 The present invention relates to a microscope system that generates image data by imaging a specimen placed on a stage and displays an image corresponding to the image data.
近年、標本を観察する顕微鏡システムにおいて、標本を載置するステージを焦準部によって対物レンズの光軸方向に沿って移動させながら、撮像部に標本を順次撮像させて焦点が異なる複数の画像データを生成させ、これらの複数の画像データを用いて標本の3次元画像(以下、「3D画像」という)または全焦点画像を作成する技術が知られている(特許文献1参照)。この技術では、撮像部のフレームレートと焦準部の移動速度との間に予め設定された対応関係に従うように、観察者が手動で焦準部を動かすことによって、標本の3D画像を生成する。 In recent years, in a microscope system for observing a specimen, a stage on which the specimen is placed is moved along the optical axis direction of the objective lens by a focusing section, and the imaging section is sequentially imaged and a plurality of image data with different focal points. A technique for generating a three-dimensional image of a specimen (hereinafter referred to as “3D image”) or an omnifocal image using a plurality of these image data is known (see Patent Document 1). In this technique, a 3D image of a specimen is generated by an observer manually moving the focusing unit so as to follow a preset correspondence between the frame rate of the imaging unit and the moving speed of the focusing unit. .
しかしながら、一般的に観察者が手動で焦準部を動かす場合には、焦準部の移動速度のばらつきを避けられない。このため、上述した特許文献1では、忠実に対応関係に従って3D画像を生成することが難しく、正確な3D画像を得ることが難しかった。 However, in general, when the observer manually moves the focusing unit, variations in the moving speed of the focusing unit cannot be avoided. For this reason, in Patent Document 1 described above, it is difficult to generate a 3D image faithfully according to the correspondence, and it is difficult to obtain an accurate 3D image.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正確な3D画像を得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。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a microscope system capable of obtaining an accurate 3D image.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡システムは、標本の観察像を集光する対物レンズを介して前記標本を観察可能な顕微鏡システムにおいて、前記標本が載置されるステージと、前記標本が載置される載置面と直交する直交方向へ移動可能であり、前記ステージと前記対物レンズとの距離を調整する焦準部と、外部からの操作に応じて前記焦準部を前記直交方向へ移動させる操作部と、前記操作部に対する操作量を検出することによって、前記直交方向における前記焦準部の位置を検出する位置検出部と、前記対物レンズが集光した前記標本の観察像を撮像して、前記標本の画像データを生成する撮像部と、所定のタイミングで前記撮像部に撮像させ、かつ、前記撮像部の撮像時に前記位置検出部が検出した前記直交方向における前記焦準部の位置を示す位置情報を取得する制御部と、前記撮像部が生成した複数の前記画像データと前記制御部が取得した前記位置情報とを用いて3次元画像を生成する画像処理装置と、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 system according to the present invention is a microscope system capable of observing the specimen through an objective lens that collects an observation image of the specimen. In accordance with an operation from the outside, a focusing unit that adjusts the distance between the stage and the objective lens, and a stage that is movable in an orthogonal direction orthogonal to a placement surface on which the specimen is placed An operation unit that moves the focusing unit in the orthogonal direction, a position detection unit that detects a position of the focusing unit in the orthogonal direction by detecting an operation amount with respect to the operation unit, and the objective lens. An imaging unit that captures the illuminated observation image of the specimen, generates image data of the specimen, and causes the imaging unit to capture an image at a predetermined timing, and is detected by the position detection unit during imaging of the imaging unit A three-dimensional image is obtained using a control unit that acquires position information indicating the position of the focusing unit in the orthogonal direction, a plurality of the image data generated by the imaging unit, and the position information acquired by the control unit. And an image processing device to be generated.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記制御部は、前記位置検出部が予め設定された前記操作量を検出する毎に、前記撮像部に撮像させ、かつ、前記位置検出部が検出した前記位置情報を取得することを特徴とする。 In the microscope system according to the present invention, in the above invention, the control unit causes the imaging unit to capture an image each time the position detection unit detects the preset operation amount, and the position detection unit. The position information detected by is acquired.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記制御部は、所定のフレームレートで前記撮像部に撮像させ、該フレームレートにおける1期間において前記位置検出部が検出した前記位置情報を1回以上取得することを特徴とする。 In the microscope system according to the present invention, in the above invention, the control unit causes the imaging unit to capture an image at a predetermined frame rate, and the position information detected by the position detection unit in one period at the frame rate is 1 It is characterized by acquiring more than once.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記撮像部に撮像を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記制御部は、前記入力部が前記指示信号の入力を受け付けた場合、前記撮像部に撮像させ、かつ、前記位置検出部が検出した前記位置情報を取得することを特徴とする。 The microscope system according to the present invention may further include an input unit that receives an input of an instruction signal that instructs the imaging unit to perform imaging, and the control unit receives the input of the instruction signal. In this case, the position information detected by the position detection unit is acquired by the image pickup unit.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記操作部は、所定の軸を中心に回転可能に設けられ、前記位置検出部は、前記操作部の回転量を検出することによって、前記直交方向における前記焦準部の位置を検出することを特徴とする。 In the microscope system according to the present invention, in the above invention, the operation unit is provided to be rotatable around a predetermined axis, and the position detection unit detects the rotation amount of the operation unit. The position of the focusing part in the orthogonal direction is detected.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記位置検出部は、前記対物レンズの焦点深度または前記対物レンズの倍率によって設定される前記焦準部の移動量に対応する前記回転量を検出することによって、前記焦準部の位置を検出することを特徴とする。 In the microscope system according to the present invention, in the above invention, the position detection unit may calculate the rotation amount corresponding to the movement amount of the focusing unit set by the depth of focus of the objective lens or the magnification of the objective lens. The position of the focusing unit is detected by detection.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記位置検出部は、前記操作部に対して着脱自在であることを特徴とする。 The microscope system according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the position detection unit is detachable from the operation unit.
また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記画像処理装置は、画像を表示可能な表示部と、前記撮像部が生成した前記画像データに対応する画像と前記制御部が取得した前記位置情報とを対応付けて前記表示部に表示させる表示制御部と、を有することを特徴とする。 The microscope system according to the present invention is the microscope system according to the above aspect, wherein the image processing device acquires a display unit capable of displaying an image, an image corresponding to the image data generated by the imaging unit, and the control unit. A display control unit that associates position information with the display information and displays the position information on the display unit.
本発明に係る顕微鏡システムによれば、正確な3D画像を得ることができるという効果を奏する。 According to the microscope system of the present invention, there is an effect that an accurate 3D image can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって、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でき得る程度に形状、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。即ち、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 (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. 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)
〔顕微鏡システムの構成〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムの概略構成を示す模式図である。図1において、顕微鏡システム1が載置される平面をXY平面とし、XY平面と垂直な方向をZ方向として説明する。
(Embodiment 1)
[Configuration of microscope system]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a microscope system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the plane on which the microscope system 1 is placed is described as an XY plane, and a direction perpendicular to the XY plane is described as a Z direction.
図1に示す顕微鏡システム1は、標本SPを観察する顕微鏡装置2と、顕微鏡装置2を介して標本SPを撮像し、標本SPの画像データを生成する撮像装置3と、顕微鏡装置2の焦準部を上下方向へ移動させる焦準操作部に取り付けられ、焦準操作部の回転量を検出することによって焦準部の位置を検出する位置検出部4と、顕微鏡装置2の各種の操作の入力を受け付ける操作部5と、撮像装置3が生成した画像データに対応する画像を表示するとともに、顕微鏡システム1の各種の操作の入力を受け付ける画像処理装置6と、顕微鏡装置2、撮像装置3、位置検出部4、操作部5および画像処理装置6を制御する顕微鏡制御装置7と、を備える。顕微鏡装置2、撮像装置3、位置検出部4、操作部5および画像処理装置6は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。
A microscope system 1 shown in FIG. 1 includes a
〔顕微鏡装置の構成〕
まず、顕微鏡装置2の構成について説明する。
顕微鏡装置2は、略C字状の本体部100と、標本SPが載置されるステージ101と、ステージ101と対向して配置された対物レンズ102と、倍率が異なる複数の対物レンズ102を保持するレボルバ103と、ステージ101を標本SPが載置される載置面と直交する直交方向(Z軸方向)へ移動させてステージ101と対物レンズ102との距離を調整する焦準部104と、焦準部104を上下方向へ移動させる焦準操作部105と、標本SPに光を照射する落射照明光学系106と、本体部100に取り付けられた三眼鏡筒ユニット107と、三眼鏡筒ユニット107を介して取り付けられた接眼レンズユニット108と、三眼鏡筒ユニット107に連結された結像レンズユニット109と、を備える。また、結像レンズユニット109の端部には、撮像装置3が接続されている。なお、本実施の形態1では、対物レンズ102と結像レンズユニット109とが観察光学系として機能する。さらに、本実施の形態1では、本体部100に三眼鏡筒ユニット107を設けず、本体部100に撮像装置3を接続してもよい。
[Configuration of microscope device]
First, the configuration of the
The
ステージ101は、XY平面内で水平方向に移動自在であり、焦準部104を介して本体部100に設けられる。
The
対物レンズ102は、倍率が互いに異なる複数の対物レンズ(例えば、50倍の対物レンズ102a、100倍の対物レンズ102b)がレボルバ103に着脱自在に取り付けられている。
As the
レボルバ103は、本体部100に対して回転自在に設けられ、対物レンズ102を標本SPの上方に配置する。レボルバ103は、回転することによって、観察光路L上に配置された標本SPの観察に用いる対物レンズ102を択一的に切り替えることによって、視野内の画像の倍率を変化させる。
The
焦準部104は、標本SPが載置される載置面と直交する直交方向へ移動可能であり、対物レンズ102とステージ101との距離を調整する。具体的には、対物レンズ102に対してステージ101を標本SPが載置される載置面と直交する直交方向(Z方向)へ相対的に移動させる。焦準部104は、焦準操作部105の操作に応じて、ステージ101を上下方向に移動する。焦準部104は、ステージ101が着脱自在に接続される。
The focusing
焦準操作部105は、外部からの操作に応じて焦準部104を直交方向へ移動させる。具体的には、焦準操作部105は、ステージ101に対して標本SPが載置される載置面と直交する直交方向(Z方向)へ相対的に移動させる。より詳細には、焦準操作部105は、所定の軸を中心に回転可能に設けられ、観察者によって回転させられることにより、ステージ101に対して焦準部104をZ方向に相対的に移動させる。焦準操作部105は、後述する位置検出部4が内部に設けられている。即ち、観察者は、位置検出部4を介して焦準操作部105を回転させることによって、焦準部104をZ方向に移動させる。なお、本実施の形態1では、焦準操作部105が操作部として機能する。
The focusing
落射照明光学系106は、落射照明光を出射する落射照明用光源106aと、落射照明用光源106aが出射した落射照明光を集光して観察光路Lの方向へ導く種々の落射光学部材106bと、を有する。
The epi-illumination
落射照明用光源106aは、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはLED等によって構成される。落射照明用光源106aは、顕微鏡制御装置7の制御のもと、落射照明光を出射する。
The epi-
落射光学部材106bは、ハーフミラー、フィルタユニット、シャッタ、視野絞りおよび開口絞り等を用いて構成される。
The epi-illumination
三眼鏡筒ユニット107は、対物レンズ102から入射した標本SPの観察光を、撮像装置3の方向と接眼レンズユニット108の方向とに分岐する。
The
接眼レンズユニット108は、観察者が標本SPを観察するためのものである。接眼レンズユニット108は、標本SPの観察光を結像する複数のレンズを用いて構成される。
The
結像レンズユニット109は、複数のズームレンズ109aと、これらのズームレンズ109aの位置を変化させるズーム操作部(図示せず)を有する。複数のズームレンズ109aは、操作部によって観察光路L上の位置を移動させることによって、撮像装置3の視野領域内の撮像対象を拡大または縮小させる。
The
〔撮像装置の構成〕
次に、撮像装置3の構成について説明する。
撮像装置3は、対物レンズ102および結像レンズユニット109を介して入射された標本SPの観察像(観察光)を受光して光電変換を行うことによって、光を電気信号(アナログ信号)に変換する複数の画素を有するCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子31と、撮像素子31から出力される電気信号に増幅(ゲイン調整)等の信号処理を施した後、A/D変換を行うことによってデジタルの標本SPの画像データに変換して画像処理装置6へ出力する信号処理部(図示せず)と、を用いて構成される。撮像装置3は、顕微鏡制御装置7の制御のもと、標本SPの画像データを微小な時間間隔で連続的に生成して画像処理装置6へ出力する。また、撮像装置3は、所定のフレームレート、例えば15fpsで画像データを生成する。なお、本実施の形態1では、撮像装置3が撮像部として機能する。
[Configuration of imaging device]
Next, the configuration of the
The
〔位置検出部の構成〕
次に、位置検出部4の構成について説明する。
位置検出部4は、ロータリーエンコーダを用いて構成される。位置検出部4は、焦準操作部105に内蔵して取り付けられ、焦準操作部105に対する操作量を検出することによって、Z方向(直交方向)における焦準部104の位置を検出する。具体的には、位置検出部4は、観察者の回転操作に応じて回転する焦準操作部105の回転量および回転方向をそれぞれ検出し、この検出した回転量および回転方向に応じたパルス数を発生する。例えば、位置検出部4は、焦準操作部105が1回転された場合、焦準部104は、Z方向に100μm移動するが、この時、位置検出部4は、1000パルスを発生する。
(Configuration of position detector)
Next, the configuration of the position detection unit 4 will be described.
The position detection unit 4 is configured using a rotary encoder. The position detection unit 4 is installed in the focusing
〔操作部の構成〕
次に、操作部5の構成について説明する。
操作部5は、複数のスイッチやジョイスティック等を用いて構成され、顕微鏡システム1の各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付ける。なお、操作部5は、タッチパネル等を用いて構成されてもよい。
[Configuration of operation unit]
Next, the configuration of the
The
〔画像処理装置の構成〕
次に、画像処理装置6の構成について説明する。
画像処理装置6は、パーソナルコンピュータを用いて構成され、撮像装置3が生成した複数の画像データと後述する顕微鏡制御装置7が取得した焦準部104の位置を示す位置情報とを用いて3次元画像を生成する。画像処理装置6は、撮像装置3が生成した画像データに対応する画像を表示する表示部61と、顕微鏡システム1に関する各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部62と、画像処理装置6が実行する各種のプログラムや情報を記録する画像処理記録部63と、画像処理装置6の各部を制御する画像処理制御部64と、を備える。
[Configuration of image processing apparatus]
Next, the configuration of the
The
表示部61は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部61は、顕微鏡制御装置7を介して入力される焦準部104の位置情報に対応する位置、および撮像装置3が生成した画像データに対応する画像を表示する。
The
図2は、表示部61が表示する表示画面の一例を示す図である。図2に示すように、表示部61は、撮像装置3によって連続的に生成された画像データに対応するライブ画像を表示するライブ画像表示領域611と、Z方向における焦準部104の位置を表示する位置表示領域612と、標本SPの3D測定の開始を指示する開始信号の入力を受け付ける3D測定開始アイコン613と、標本SPの3D測定の終了を指示する終了指示の入力を受け付ける3D測定終了アイコン614と、を有する。位置表示領域612には、焦準部104の現在位置を示すマーク612aと、焦準部104のZ方向における位置に関連付けられた標本SPの画像データを示す画像番号情報612bと、が含まれる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a display screen displayed by the
入力部62は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスを用いて構成され、各種の入力デバイスの操作入力に応じた操作信号を顕微鏡制御装置7へ出力する。
The
画像処理記録部63は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)やFlashメモリ等を用いて構成され、画像処理装置6が実行する各種のプログラム、処理中のデータおよび撮像装置3が生成した画像データ等を記録する。また、画像処理記録部63は、外部から着脱自在なメモリカード等を用いて構成してもよい。
The image
画像処理制御部64は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成される。画像処理制御部64は、画像処理装置6の各部を制御することによって、画像処理装置6の動作を統括的に制御する。画像処理制御部64は、3D画像生成部641と、表示制御部642と、を有する。
The image
3D画像生成部641は、撮像装置3によって焦準部104の異なる位置で標本SPが撮像された複数の画像データと後述する顕微鏡制御装置7が取得した位置検出部4が検出した直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報とを用いて標本SPの3D画像データを生成する。具体的には、3D画像生成部641は、撮像装置3によって焦準部104の異なる位置で標本SPが撮像された複数の画像データと後述する顕微鏡制御装置7が取得した位置検出部4が検出した直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報とを用いて、複数の画像データに対応する複数の画像それぞれの画素毎に標本SPに対するピント状態を比較し、標本SPに対してピントがあった画素を用いることによって標本SPの3D画像データを生成する。
The 3D image generation unit 641 has a plurality of pieces of image data obtained by imaging the sample SP at different positions of the focusing
表示制御部642は、表示部61の表示態様を制御する。具体的には、表示制御部642は、撮像装置3が生成した画像データに対応するライブ画像を表示部61に表示させる。さらに、表示制御部642は、3D画像生成部641が生成した3D画像データに対応する3D画像を表示部61に表示させる。さらにまた、表示制御部642は、顕微鏡制御装置7から入力される焦準部104の位置情報に基づいて、マーク612aの表示位置を変更する。具体的には、表示制御部642は、撮像装置3が生成した画像データに対応する画像と位置検出部4が検出した焦準部104の位置を示す位置情報とを対応付けてマーク612aと画像番号情報とを表示部61に表示させる。
The
〔顕微鏡制御装置の構成〕
次に、顕微鏡制御装置7の構成について説明する。
顕微鏡制御装置7は、顕微鏡システム1を構成する各部の動作を統括的に制御する。また、顕微鏡制御装置7は、所定のタイミングで撮像装置3に撮像させ、かつ、撮像装置3の撮像時に位置検出部4が検出した直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報を取得する。ここで、顕微鏡制御装置7の詳細な構成について説明する。顕微鏡制御装置7は、顕微鏡システム1が実行する各種のプログラムや処理中のデータを記録する顕微鏡記録部71と、顕微鏡装置2の各部の動作を制御する顕微鏡制御部72と、を備える。なお、本実施の形態1では、顕微鏡制御装置7が制御部として機能する。
[Configuration of Microscope Control Device]
Next, the configuration of the
The
顕微鏡記録部71は、SDRAMおよびROM(Read Only Memory)等を用いて構成され、顕微鏡装置2が実行する各種のプログラムおよび処理中のデータ等を記録する。
The
顕微鏡制御部72は、CPU等を用いて構成され、操作部5からの操作信号または画像処理装置6からの操作信号に基づいて、顕微鏡システム1を構成する各部に対応する指示やデータの転送等を行って顕微鏡システム1の動作を統括的に制御する。また、顕微鏡制御部72は、位置算出部721と、撮像制御部722と、を有する。
The microscope control unit 72 is configured using a CPU or the like, and based on an operation signal from the
位置算出部721は、カウンタを用いて構成され、位置検出部4から入力される回転量に対応したパルス数をアップ/ダウンカウントすることによって、直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報を算出する。具体的には、位置算出部721は、位置検出部4から入力されるパルス数をカウントし、このカウント値に基づいて、直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報を算出する。また、位置算出部721は、位置検出部4が予め設定された操作量を検出する毎に、位置検出部4が検出した直交方向における焦準部104の位置を示す位置情報を取得して顕微鏡記録部71に記録(保持)する。具体的には、位置算出部721は、位置検出部4が予め回転量に応じて設定されたパルス数を検出する毎に、直交方向における焦準部104の位置情報を顕微鏡記録部71に記録する。
The position calculation unit 721 is configured by using a counter, and position information indicating the position of the focusing
撮像制御部722は、画像処理装置6から入力される指示信号に基づいて、撮像装置3に撮影動作を開始させる。また、撮像制御部722は、同一の標本SPに対して、対物レンズ102の焦点が異なるタイミングで撮像装置3に撮像させる。具体的には、撮像制御部722は、位置検出部4から入力される回転量に基づいて、撮像を指示する撮像トリガを撮像装置3へ出力する。より詳細には、撮像制御部722は、位置検出部4が予め設定された回転量に対応したパルス数を検出する毎に、撮像トリガを撮像装置3へ出力することによって、撮像装置3に撮像させる。ここで、予め設定された回転量とは、対物レンズ102の焦点深度又は、倍率とによって設定されるものである。
The
〔顕微鏡システムの処理〕
次に、上述した顕微鏡システム1が実行する顕微鏡システム1の処理について説明する。図3は、顕微鏡システム1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
[Microscope system processing]
Next, processing of the microscope system 1 executed by the above-described microscope system 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of processing executed by the microscope system 1.
図3に示すように、まず、顕微鏡制御部72は、顕微鏡記録部71が記録するエンコーダカウンタを初期化する(ステップS101)。具体的には、顕微鏡制御部72は、位置算出部721が算出した顕微鏡記録部71の格納領域におけるエンコーダカウンタjを初期化する(j=0)。
As shown in FIG. 3, first, the microscope control unit 72 initializes an encoder counter recorded by the microscope recording unit 71 (step S101). Specifically, the microscope control unit 72 initializes the encoder counter j in the storage area of the
その後、位置算出部721は、位置検出部4が検出した焦準操作部105の回転量を取得し(ステップS102)、焦準操作部105の回転量が閾値TH以上であるか否かを判断する(ステップS103)。ここで、閾値THは、対物レンズ102の焦点深度または、倍率によって設定される焦準部104の移動量に対応する回転量である。位置算出部721が焦準操作部105の回転量が閾値TH以上であると判断した場合(ステップS103:Yes)、顕微鏡システム1は、後述するステップS104へ移行する。これに対して、位置算出部721が焦準操作部105の回転量が閾値TH以上でないと判断した場合(ステップS103:No)、顕微鏡システム1は、後述するステップS110へ移行する。
Thereafter, the position calculation unit 721 acquires the rotation amount of the focusing
ステップS104において、位置算出部721は、位置検出部4が検出した焦準操作部105の回転量を顕微鏡記録部71に記録する。具体的には、位置算出部721は、位置検出部4が検出した回転量のカウンタをカウントアップして顕微鏡記録部71に記録する(j=j+1)。この場合、位置算出部721は、位置検出部4から入力されるパルス数を初期化する。
In step S <b> 104, the position calculation unit 721 records the rotation amount of the focusing
続いて、位置算出部721は、位置検出部4が検出した焦準操作部105のカウント値を画像処理装置6へ出力する(ステップS105)。
Subsequently, the position calculation unit 721 outputs the count value of the focusing
その後、撮像装置3は、撮像制御部722から出力された撮像トリガ(レリーズ信号)に応じて撮像する(ステップS106)。これにより、撮像装置3は、標本SPを撮像し、標本SPの画像データを生成して画像処理装置6へ出力する。
Thereafter, the
続いて、表示制御部642は、顕微鏡制御装置7から入力された位置検出部4によって検出された焦準操作部105の回転量に基づいて、焦準部104のZ方向における位置に対応する新たな画像番号を表示部61に表示させる(ステップS107)。具体的には、図4に示すように、表示制御部642は、顕微鏡制御装置7から入力された位置検出部4によって検出された焦準操作部105の回転量に基づいて、焦準部104のZ方向における位置に対応する新たな画像番号を表示部61に表示させる(図4(a)→図4(b))。これにより、ユーザは、焦準部104の位置と撮像装置3が撮像した画像の位置とを直感的に把握することができる。
Subsequently, based on the rotation amount of the focusing
その後、入力部62を介して3D測定終了アイコン614が操作され、標本SPの3D測定を終了する場合(ステップS108:Yes)、3D画像生成部641は、画像処理記録部63に記録された標本SPに対して異なる位置で撮像された複数の画像データを用いて標本SPの3D画像データを生成する(ステップS109)。ステップS109の後、顕微鏡システム1は、本処理を終了する。この場合、顕微鏡システム1は、表示制御部642が3D画像生成部641によって生成された標本SPの3D画像を表示部61に所定時間、例えば3秒間だけ表示したのち、本処理を終了してもよい。
Thereafter, when the 3D
ステップS108において、入力部62を介して3D測定終了アイコン614が操作されず、標本SPの3D測定を終了しない場合(ステップS108:No)、顕微鏡システム1は、ステップS102へ戻る。
In step S108, when the 3D
ステップS110において、入力部62を介して3D測定終了アイコン614が操作され、標本SPの3D測定を終了する場合(ステップS110:Yes)、顕微鏡システム1は、ステップS109へ移行する。これに対して、入力部62を介して3D測定終了アイコン614が操作されず、標本SPの3D測定を終了しない場合(ステップS110:No)、顕微鏡システム1は、ステップS102へ戻る。
In step S110, when the 3D
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、顕微鏡制御装置7が位置検出部4によって予め設定された焦準操作部105の回転量を検出する毎に、撮像装置3に撮像させ、位置検出部4が検出した焦準部104の位置を示す位置情報を画像処理装置6へ出力するので、標本SPの画像と焦準部104の直交方向(Z方向)における位置との同期がとれるので、正確な3D画像を得ることができる。
According to the first embodiment of the present invention described above, every time the
また、本発明の実施の形態1によれば、位置検出部4がロータリーエンコーダに構成することによって、直交方向(Z方向)の双方向(上下方向)から標本SPの3D画像を得ることができるので、標本SPの3D画像の開始位置を任意に設定することができる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, the position detector 4 is configured as a rotary encoder, so that a 3D image of the sample SP can be obtained from both directions (vertical directions) in the orthogonal direction (Z direction). Therefore, the start position of the 3D image of the specimen SP can be arbitrarily set.
また、本発明の実施の形態1によれば、位置検出部4をロータリーエンコーダによって構成することで、安価な構成で正確な標本SPの3D画像を生成することができる。 Further, according to Embodiment 1 of the present invention, the position detector 4 is configured by a rotary encoder, so that an accurate 3D image of the specimen SP can be generated with an inexpensive configuration.
また、本発明の実施の形態1によれば、直交方向(Z方向)において段差が大きい標本SPであっても、焦準部104の移動量に応じて撮像装置3が撮像するので、焦準部104を所望の速度で移動させることができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, the
なお、本発明の実施の形態1では、焦準操作部105が双方向に操作された場合であっても、顕微鏡制御装置7が撮像トリガを画像処理装置6へ出力していたが、焦準操作部105の一方向、例えば上方向のみに操作された場合に顕微鏡制御装置7が撮像トリガを画像処理装置6へ出力してもよい。
In the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態1では、焦準操作部105の回転量が撮像装置3のフレームレートを超えた場合、表示制御部642は、観察者による焦準操作部105の回転速度が速いため、標本SPの3D画像を生成できない旨の警告を表示部61に表示させてもよい。
In Embodiment 1 of the present invention, when the rotation amount of the focusing
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る顕微鏡システムは、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同様の構成を有し、実行する処理が異なる。具体的には、上述した実施の形態1では、位置検出部4が検出した回転量に基づいて、顕微鏡制御装置7が撮像装置3に撮像トリガを出力させて標本SPを撮像させていたが、本実施の形態2では、顕微鏡制御装置7が撮像装置のフレームレートに同期して、位置検出部が検出する回転量を記録する。このため、以下においては、本実施の形態2に係る顕微鏡システムが実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The microscope system according to the second embodiment has the same configuration as the microscope system 1 according to the above-described first embodiment, and the processing to be executed is different. Specifically, in the first embodiment described above, based on the rotation amount detected by the position detection unit 4, the
〔顕微鏡システムの処理〕
図5は、本実施の形態2に係る顕微鏡システム1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
[Microscope system processing]
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of processing executed by the microscope system 1 according to the second embodiment.
図5において、ステップS201は、上述した図3のステップS101に対応する。 In FIG. 5, step S201 corresponds to step S101 of FIG. 3 described above.
続いて、撮像装置3は、標本SPを撮像し(ステップS202)、撮像トリガを顕微鏡制御装置7へ出力する(ステップS203)。この場合、撮像装置3は、画像データを画像処理装置6へ出力する。
Subsequently, the
その後、位置算出部721は、位置検出部4の回転量を取得し(ステップS204)、位置検出部4が検出した焦準操作部105の回転量を顕微鏡記録部71に記録する(ステップS205)。具体的には、位置算出部721は、位置検出部4が検出した回転量のカウンタをカウントアップして顕微鏡記録部71に記録する(j=j+1)。この場合、位置算出部721は、位置検出部4から入力されるパルス数を初期化する。
Thereafter, the position calculation unit 721 acquires the rotation amount of the position detection unit 4 (step S204), and records the rotation amount of the focusing
続いて、位置算出部721は、位置検出部4が検出した焦準操作部105のカウンタ値を画像処理装置6へ出力する(ステップS206)。
Subsequently, the position calculation unit 721 outputs the counter value of the focusing
ステップS207〜ステップS209は、上述したステップS107〜ステップS109にそれぞれ対応する。 Steps S207 to S209 correspond to steps S107 to S109 described above, respectively.
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、顕微鏡制御装置7が撮像装置3の撮像タイミングに同期して位置検出部4が検出した焦準部104の位置を示す位置情報を画像処理装置6へ出力させるので、標本SPの画像と焦準部104の直交方向(Z方向)における位置との同期がとれるので、正確な3D画像を得ることができる。
According to the second embodiment of the present invention described above, the position information indicating the position of the focusing
また、本発明の実施の形態2によれば、撮像装置3の撮像タイミングで標本SPの3D画像を得ることができるので、標本SPに対する画像の取りこぼしを確実に防止することができる。
Further, according to the second embodiment of the present invention, since a 3D image of the specimen SP can be obtained at the imaging timing of the
なお、本発明の実施の形態2では、撮像装置3の撮像タイミングに同期して顕微鏡制御装置7が焦準部104の位置情報を画像処理装置6へ出力していたが、操作部5から標本SPの3D画像の生成を指示する指示信号が入力された場合、例えば撮像装置3および顕微鏡制御装置7それぞれにタイマを設け、このタイマのカウントに応じて撮像装置3による標本SPの撮像と位置検出部4による位置情報の出力を行ってもよい。
In the second embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態2では、3D画像生成部641が標本SPの3D画像の生成に用いる標本SPの画像データに対応する画像の撮像枚数が足りない場合、表示制御部642は、表示部61に標本SPの3D画像が生成できない旨または標本SPの撮像枚数が足りない旨の警告を表示させてもよい。
In
また、本発明の実施の形態2では、撮像装置3に対して予め標本SP上のピント位置におけるコントラスト値のキャリブレーション処理を行い、このキャリブレーション処理によるコントラスト値を閾値とし、この閾値を超えた場合のみ、撮像トリガを出力させてもよい。
In the second embodiment of the present invention, the contrast value at the focus position on the specimen SP is previously calibrated for the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る顕微鏡システムは、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と構成が異なるうえ、実行する処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態3に係る顕微鏡システムの構成を説明後、本実施の形態3に係る顕微鏡システムが実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同様の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The microscope system according to the third embodiment has a configuration different from that of the microscope system 1 according to the first embodiment described above and a process to be executed. For this reason, below, after demonstrating the structure of the microscope system which concerns on this
〔顕微鏡システムの構成〕
図6は、本実施の形態3に係る顕微鏡システムの概略構成を示す模式図である。図6において、顕微鏡システム1aが載置される平面をXY平面とし、XY平面と垂直な方向をZ方向として説明する。
[Configuration of microscope system]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the microscope system according to the third embodiment. In FIG. 6, the plane on which the microscope system 1a is placed is defined as an XY plane, and a direction perpendicular to the XY plane is defined as a Z direction.
図6に示す顕微鏡システム1aは、上述した顕微鏡システム1の構成に加えて、撮像操作部8を備える。 The microscope system 1a illustrated in FIG. 6 includes an imaging operation unit 8 in addition to the configuration of the microscope system 1 described above.
撮像操作部8は、複数のスイッチやタッチパネル等を用いて構成され、撮像装置3に撮像を指示する指示信号(レリーズ信号)の入力を受け付ける。
The imaging operation unit 8 is configured using a plurality of switches, a touch panel, and the like, and receives an input of an instruction signal (release signal) that instructs the
〔顕微鏡システムの処理〕
次に、上述した顕微鏡システム1aが実行する処理について説明する。図7は、顕微鏡システム1aが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
[Microscope system processing]
Next, processing executed by the microscope system 1a described above will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an outline of processing executed by the microscope system 1a.
図7において、ステップS301は、上述した図3のステップS101に対応する。 In FIG. 7, step S301 corresponds to the above-described step S101 of FIG.
ステップS302において、撮像操作部8が操作された場合(ステップS302:Yes)、位置算出部721は、位置検出部4が検出した焦準操作部105の回転量を取得する(ステップS303)。これに対して、撮像操作部8が操作されていない場合(ステップS302:No)、顕微鏡システム1は、撮像操作部8が操作されるまで待機する。
When the imaging operation unit 8 is operated in step S302 (step S302: Yes), the position calculation unit 721 acquires the rotation amount of the focusing
ステップS304〜ステップS310は、上述した図3のステップS104〜ステップS110にそれぞれ対応する。 Steps S304 to S310 correspond to the above-described steps S104 to S110 in FIG.
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、撮像操作部8が操作された場合、顕微鏡制御装置7が撮像装置3に撮像させ、位置検出部4が撮像装置3の撮像タイミングに同期して焦準部104の位置を示す位置情報を画像処理装置6へ出力するので、標本SPの画像と焦準部104のZ方向における位置との同期がとれるので、正確な3D画像を得ることができる。
According to the third embodiment of the present invention described above, when the imaging operation unit 8 is operated, the
また、本発明の実施の形態3によれば、直交方向(Z方向)における段差が大きい標本SPの場合であっても、観察者が標本SPの仮面で撮像操作部8を操作して焦準部104を大きく移動させた後、標本SPの上面で撮像操作部8を操作することによって、標本SPの3D画像を取得することができるので、一定の速度で焦準部104を移動させる必要がなく、正確な標本SPの3D画像を得ることができる。
Further, according to the third embodiment of the present invention, even when the specimen SP has a large step in the orthogonal direction (Z direction), the observer operates the imaging operation unit 8 on the mask of the specimen SP to focus. Since the 3D image of the sample SP can be acquired by operating the imaging operation unit 8 on the upper surface of the specimen SP after moving the
なお、本発明の実施の形態3では、撮像操作部8を押下しながら焦準操作部105の操作を行ってもよい。
In the third embodiment of the present invention, the focusing
また、本発明の実施の形態3では、撮像操作部8が顕微鏡制御装置7に接続されていたが、画像処理装置6に接続されてもよい。
In
(その他の実施の形態)
上述した実施の形態1〜3では、位置検出部4が焦準操作部105に設けられていたが、例えば焦準操作部105に対して着脱自在であってもよい。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments described above, the position detection unit 4 is provided in the focusing
また、上述した実施の形態1〜3では、位置検出部4がロータリーエンコーダを用いて構成されていたが、例えばリニアエンコーダやフォトインタラプタ等を用いて構成してもよい。この場合、位置検出部4は、焦準操作部105の回転量だけでなく、観察者による焦準操作部105の操作量や移動量を検出することによって、直交方向(Z方向)または水平方向(XY方向)における焦準部104の位置を検出してもよい。
In the first to third embodiments described above, the position detection unit 4 is configured using a rotary encoder, but may be configured using, for example, a linear encoder, a photo interrupter, or the like. In this case, the position detection unit 4 detects not only the rotation amount of the focusing
また、上述した実施の形態1〜3では、焦準部104のバッククラッシュ分を予めキャリブレーション処理を行うことによって補正してもよい。これにより、より正確な標本SPの3D画像を得ることができる。
In the first to third embodiments described above, the back crash amount of the focusing
また、上述した実施の形態1〜3において、直交方向における焦準部104の同じ位置で撮像装置3によって生成された画像データが複数ある場合または標本SPに対する対物レンズ102の焦点深度が同じ画像データが複数ある場合、3D画像生成部641は、最新の画像データのみを用いて標本SPの3D画像を生成してもよい。
In the first to third embodiments described above, when there are a plurality of image data generated by the
また、上述した実施の形態1〜3では、顕微鏡装置2として正立型顕微鏡装置を例に説明したが、例えば倒立型顕微鏡装置であっても本発明を適用することができる。
In Embodiments 1 to 3 described above, an upright microscope apparatus has been described as an example of the
また、上述した実施の形態1〜3では、対物レンズ102に対してステージ101を直交方向(Z方向)に相対的に移動させる焦準部104の例を説明したが、例えばステージ101に対してレボルバ103を直交方向(Z方向)に相対的に移動させる焦準部であっても本発明を適用することができる。
In Embodiments 1 to 3 described above, the example of the focusing
また、本発明では、顕微鏡装置、撮像装置、画像処理装置および顕微鏡制御装置を備えた顕微鏡システムを例に説明したが、たとえば標本を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して標本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、たと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 present invention, the microscope system including the microscope apparatus, the imaging apparatus, the image processing apparatus, and the microscope control apparatus has been described as an example. For example, an objective lens for enlarging the specimen, and an imaging function for imaging the specimen via the objective lens The present invention can also be applied to an imaging device having a display function for displaying an image, such as a video microscope.
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。すなわち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。 In the description of the flowchart in the present specification, the context of the processing between steps is clearly indicated using expressions such as “first”, “after”, “follow”, etc., in order to implement the present invention. The order of processing required is not uniquely determined by their representation. That is, the order of processing in the flowcharts described in this specification can be changed within a consistent range.
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。 As described above, the present invention can include various embodiments not described herein, and various design changes and the like can be made within the scope of the technical idea specified by the claims. Is possible.
1,1a 顕微鏡システム
2 顕微鏡装置
3 撮像装置
4 位置検出部
5 操作部
6 画像処理装置
7 顕微鏡制御装置
8 撮像操作部
31 撮像素子
61 表示部
62 入力部
63 画像処理記録部
64 画像処理制御部
71 顕微鏡記録部
72 顕微鏡制御部
100 本体部
101 ステージ
102 対物レンズ
103 レボルバ
104 焦準部
105 焦準操作部
106 落射照明光学系
106a 落射照明用光源
106b 落射光学部材
107 三眼鏡筒ユニット
108 接眼レンズユニット
109 結像レンズユニット
109a ズームレンズ
641 3D画像生成部
642 表示制御部
721 位置算出部
722 撮像制御部
SP 標本
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,
Claims (8)
前記標本が載置されるステージと、
前記標本が載置される載置面と直交する直交方向へ移動可能であり、前記ステージと前記対物レンズとの距離を調整する焦準部と、
外部からの操作に応じて前記焦準部を前記直交方向へ移動させる操作部と、
前記操作部に対する操作量を検出することによって、前記直交方向における前記焦準部の位置を検出する位置検出部と、
前記対物レンズが集光した前記標本の観察像を撮像して、前記標本の画像データを生成する撮像部と、
所定のタイミングで前記撮像部に撮像させ、かつ、前記撮像部の撮像時に前記位置検出部が検出した前記直交方向における前記焦準部の位置を示す位置情報を取得する制御部と、
前記撮像部が生成した複数の前記画像データと前記制御部が取得した前記位置情報とを用いて3次元画像を生成する画像処理装置と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡システム。 In a microscope system capable of observing the specimen through an objective lens that collects an observation image of the specimen,
A stage on which the specimen is placed;
A focusing unit that is movable in an orthogonal direction orthogonal to a mounting surface on which the sample is mounted, and that adjusts a distance between the stage and the objective lens;
An operation unit that moves the focusing unit in the orthogonal direction in response to an operation from outside;
A position detection unit that detects a position of the focusing unit in the orthogonal direction by detecting an operation amount with respect to the operation unit;
An imaging unit that captures an observation image of the specimen collected by the objective lens and generates image data of the specimen;
A control unit that causes the imaging unit to capture an image at a predetermined timing, and acquires position information indicating a position of the focusing unit in the orthogonal direction detected by the position detection unit during imaging of the imaging unit;
An image processing device that generates a three-dimensional image using the plurality of image data generated by the imaging unit and the position information acquired by the control unit;
A microscope system comprising:
前記制御部は、前記入力部が前記指示信号の入力を受け付けた場合、前記撮像部に撮像させ、かつ、前記位置検出部が検出した前記位置情報を取得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。 An input unit that receives an input of an instruction signal that instructs the imaging unit to perform imaging;
2. The control unit according to claim 1, wherein when the input unit receives an input of the instruction signal, the control unit causes the imaging unit to capture an image and acquires the position information detected by the position detection unit. The described microscope system.
前記位置検出部は、前記操作部の回転量を検出することによって、前記直交方向における前記焦準部の位置を検出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。 The operation unit is provided to be rotatable around a predetermined axis,
The microscope according to claim 1, wherein the position detection unit detects a position of the focusing unit in the orthogonal direction by detecting a rotation amount of the operation unit. system.
画像を表示可能な表示部と、
前記撮像部が生成した前記画像データに対応する画像と前記制御部が取得した前記位置情報とを対応付けて前記表示部に表示させる表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。 The image processing apparatus includes:
A display unit capable of displaying an image;
A display control unit that causes the display unit to display an image corresponding to the image data generated by the imaging unit and the position information acquired by the control unit in association with each other;
The microscope system according to claim 1, comprising:
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