JP2017072785A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】２値化処理を行うことなく、必要な領域の高解像の画像を含む、サイズの小さいマップ画像を取得する。【解決手段】対物レンズにより集光された試料からの光を検出して画像を取得する撮像部５と、対物レンズの光軸に略直交するＸ，Ｙ方向に対物レンズと試料との相対位置を移動可能な移動機構４と、移動機構４の可動範囲に対応するマップ画像作成領域を複数のブロックＢに分割するブロック生成部１６と、ブロック生成部１６により生成されたブロックＢのうち、撮像部５により画像が取得されたブロックＢのみに、ブロックＢに対応する移動機構４のＸ，Ｙ座標と、取得された画像とを対応づけて記憶する記憶部１５とを備える顕微鏡１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡に関するものである。

従来、顕微鏡の視野範囲より広い範囲の画像を取得するために、一視野毎に取得した複数枚の画像を貼り合わせたマップ画像を作成することが行われている。マップ画像は貼り合わせる画像数によって画像サイズ（データ容量）が膨大となり、送受信や表示処理に時間がかかるという問題がある。

顕微鏡により取得された画像の遠隔診断のために余分な画像データを送受信しないようにすることを目的として、細胞の有無を画像の２値化によって判定し、細胞の存在する領域の画像のみを送受信する観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−１３８３５５号公報

しかしながら、特許文献１の観察装置では、取得された蛍光画像を２値化して送受信するか否かを決定しているが、例えば、マルチウェルプレートに収容された複数の細胞に対してウェル毎に異なる条件を設定している場合等には、ウェル毎に蛍光強度も異なるため、単純な２値化では画像の要否を判定できないという不都合がある。また、画像取得可能な領域全体をマップ画像とする場合、細胞の画像を取得する領域と取得しない領域とは分かれているため、全ての領域について２値化処理を行うと時間がかかるという問題がある。また、送受信するデータ容量は削減されるとしても、もとの画像データの容量は削減されていない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、２値化処理を行うことなく、必要な領域の高解像の画像を含む、サイズの小さいマップ画像を取得することができる顕微鏡を提供することを目的としている。

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。
本発明の一態様は、対物レンズにより集光された試料からの光を検出して画像を取得する撮像部と、前記対物レンズの光軸に略直交するＸ，Ｙ方向に前記対物レンズと前記試料との相対位置を移動可能な移動機構と、該移動機構の可動範囲に対応するマップ画像作成領域を複数のブロックに分割するブロック生成部と、該ブロック生成部により生成された前記ブロックのうち、前記撮像部により前記画像が取得された前記ブロックのみに、該ブロックに対応する前記移動機構のＸ，Ｙ座標と、取得された前記画像とを対応づけて記憶する記憶部とを備える顕微鏡を提供する。

本態様によれば、対物レンズと試料とをＸ，Ｙ方向に相対移動させる移動機構による可動範囲が、ブロック生成部によって複数のブロックに分割されることにより、各ブロックは移動機構のＸ，Ｙ座標に対応づけることができる。この状態で、移動機構の作動によって、試料上の所望の位置に対物レンズを配置し、対物レンズによって集光された試料からの光を撮像部により検出することにより、画像が取得される。記憶部には、画像が取得された領域に対応するブロックのみに、該ブロックに対応するＸ，Ｙ座標と取得された画像とが対応づけられて記憶されるので、画像を取得していないブロックには画像データは記憶されない。

その結果、画像が取得されない領域に対応する画像が記憶されることを防止し、マップ画像全体のデータ量を大幅に削減することができる。
また、必要なブロックの画像のみを記憶するので、記憶される画像の解像度を増大させることができる。

また、本発明の他の態様は、対物レンズにより集光された試料からの光を検出して画像を取得する撮像部と、前記対物レンズの光軸に略直交するＸ，Ｙ方向および前記光軸に沿うＺ方向に前記対物レンズと前記試料との相対位置を移動可能な移動機構と、該移動機構の可動範囲に対応するマップ画像作成領域を複数のブロックに分割するブロック生成部と、該ブロック生成部により生成された前記ブロックのうち、前記撮像部により前記画像が取得された前記ブロックのみに、該ブロックに対応する前記移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ座標と、取得された前記画像とを対応づけて記憶する記憶部とを備える顕微鏡を提供する。

本態様によれば、対物レンズと試料とをＸ，Ｙ，Ｚ方向に相対移動させる移動機構による可動範囲が、ブロック生成部によって複数の３次元的なブロックに分割されることにより、各ブロックは移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ座標に対応づけることができる。この状態で、移動機構の作動によって、試料上の所望の位置に対物レンズを配置し、対物レンズによって集光された試料からの光を撮像部により検出することにより、画像が取得される。記憶部には、画像が取得された領域に対応するブロックのみに、該ブロックに対応するＸ，Ｙ，Ｚ座標と取得された画像とが対応づけられて記憶されるので、画像を取得していないブロックには画像データは記憶されない。

その結果、画像が取得されない領域に対応する画像が記憶されることを防止し、マップ画像全体のデータ量を大幅に削減することができる。
また、必要なブロックの画像のみを記憶するので、記憶される画像の解像度を増大させることができる。

上記態様においては、前記ブロック生成部が、前記撮像部により取得される画像の視野の大きさに基づいて前記ブロックの大きさを設定してもよい。
このようにすることで、ブロックの大きさが対物レンズに合わせた適切な大きさとなり、情報を劣化させることなく保存できるとともに、不必要な情報を保存せずに済む。

本発明によれば、２値化処理を行うことなく、必要な領域の高解像の画像を含む、サイズの小さいマップ画像を取得することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡を示すブロック図である。 図１の顕微鏡により記憶される画像例を示す図である。 図１の顕微鏡による画像取得手順を説明するフローチャートである。 図２の画像例の変形例を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る顕微鏡１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１は、図１に示されるように、顕微鏡本体２と、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという。）３とを備えている。

顕微鏡本体２は、試料Ａを搭載する電動ステージ（移動機構）４と、試料Ａからの光を集光する対物レンズ（図示略）と、該対物レンズにより集光された光を撮影する撮像素子（撮像部）５とを備えている。
電動ステージ４は、対物レンズの光軸に直交し、相互に直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）に所定の可動範囲にわたって搭載した試料Ａを移動させることができるようになっている。また、顕微鏡本体２は、倍率の異なる複数の対物レンズを択一的に選択するためのレボルバ６を備えている。

ＰＣ３は、ユーザインタフェース部７と、顕微鏡本体２を制御する制御部８とを備えている。また、ＰＣ３は、図示しないメモリに保存されたプログラムを実行することにより、後述するブロック分割部１６、画像取得指定部１１および他の各部の機能を実現するようになっている。
ユーザインタフェース部７は、取得された画像を表示する表示部９と、ユーザが倍率を指定する倍率指定部１０と、画像を取得する領域を指定する画像取得指定部１１とを備えている。

倍率指定部１０は、レボルバ６に装着されているいずれかの対物レンズに対応する倍率をユーザに選択させるようになっている。
画像取得指定部１１は、マップ画像として実際に画像データを取得する領域を、例えばマウス等のポインティングデバイスによるユーザからの指示入力に基づいて設定するようになっている。

制御部８は、撮像素子５により取得された画像を一時記憶して表示部９に出力するフレームメモリ１２と、ユーザが指定した倍率に基づいてレボルバ６を駆動して倍率を切り替える倍率制御部１３と、電動ステージ４を制御するステージ制御部１４と、撮像素子５により取得された画像データを記憶する画像記憶部１５と、ブロック分割部（ブロック生成部）１６とを備えている。

ブロック分割部１６は、倍率指定部１０において指定された倍率で電動ステージ４上の試料Ａを撮影したときに、電動ステージ４の可動範囲全体を撮影するのに何枚の画像が必要であるのかを算出するようになっている。具体的には、倍率が指定されることにより、図２に示されるように、一視野の大きさが決定されるので、決定された一視野の大きさを有するブロックＢを想定して、マップ画像作成領域（例えば電動ステージ４の可動範囲全体）を複数のブロックに分割し、各ブロックＢに電動ステージ４のＸＹ座標を対応づけるようになっている。

ステージ制御部１４は、画像取得指定部１１により指定された画像を取得する領域の情報と、ブロック分割部１６により分割されたブロックＢの情報とに基づいて、指定された全ての領域を含む複数のブロックＢを選択し（図２にハッチングで示される領域）、選択された各ブロックＢの画像を取得することができる位置に電動ステージ４を作動させて試料Ａを移動させるようになっている。ステージ制御部１４は、電動ステージ４が選択された各ブロックＢの画像を取得することができる位置に配置されたときにはその旨を知らせる信号を画像記憶部１５に向けて出力するようになっている。

画像記憶部１５は、ステージ制御部１４からの信号が入力されたときに、撮像素子５により取得された画像を電動ステージ４の位置に対応するブロックＢに対応づけて画像を記憶するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１を用いて試料Ａの画像を取得するには、図３に示されるように、ユーザが、ＰＣ３に備えられたユーザインタフェース部７の倍率指定部１０を用いて倍率を指定し（ステップＳ１）、画像取得指定部１１を用いて画像を取得したい領域を指定する（ステップＳ２）。

倍率指定部１０により指定された倍率は、制御部８に備えられた倍率制御部１３に送られて、倍率制御部１３によって顕微鏡１のレボルバ６が制御される。これにより、試料Ａの画像を取得する一視野の大きさが決定される。倍率指定部１０により指定された倍率の情報は、制御部８に備えられたブロック分割部１６に送られる。

また、ブロック分割部１６には、電動ステージ４から可動範囲の大きさの情報が送られる。
これにより、ブロック分割部１６が、電動ステージ４の可動範囲全体を、一視野の大きさを有する複数のブロックＢで分割し（ステップＳ３）、各ブロックＢに電動ステージ４のＸＹ座標を対応づける（ステップＳ４）。

この状態で、画像取得指定部１１から送られてきた画像を取得する領域の情報と、ブロック分割部１６により分割されたブロックＢの情報とに基づいて、ステージ制御部１４が、指定された領域の画像を全て取得し得るブロックＢを選択し、各ブロックＢの画像を順次取得するように電動ステージ４を作動させる（ステップＳ５）。電動ステージ４が、選択されたいずれかのブロックＢの画像を取得し得る位置に到達したか否かが判定され（ステップＳ６）、到達した場合には、ステージ制御部１４から画像記憶部１５に記憶指令信号が送られる。

画像記憶部１５においては、撮像素子５により取得された画像が常時入力されており、ステージ制御部１４から記憶指令信号が送られて来た時点の画像をブロックＢおよびＸＹ座標と対応づけて記憶する（ステップＳ７）。
これらの処理が、選択された全てのブロックＢについて行われることにより、試料全体の画像が取得される（ステップＳ８）。

このように、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、画像記憶部１５には、画像が取得されたブロックＢのみに、該ブロックＢに対応するＸ，Ｙ座標と取得された画像とが対応づけられて記憶されるので、画像を取得していないブロックＢには画像が対応づけられない。その結果、画像が取得されない領域に対応する画像が記憶されることを防止し、マップ画像全体のデータ量を大幅に削減することができる。また、必要なブロックＢの画像のみを記憶するので、記憶される画像の解像度を増大させることができるという利点がある。

また、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、ブロック分割部１６が、倍率指定部１０によって指定され、レボルバ６によって切り替えられた対物レンズによって決定される視野の大きさに基づいてブロックＢの大きさを設定するので、ブロックＢの大きさが対物レンズに合わせた適切な大きさとなり、情報を劣化させることなく保存できるとともに、不必要な情報を保存せずに済むという利点がある。

なお、本実施形態においては、電動ステージ４がＸ，Ｙ方向に試料Ａを移動させる場合について説明したが、これに代えて、電動ステージ４がＸ，Ｙ，Ｚ方向に試料Ａを移動させる場合に適用してもよい。この場合には、ブロック分割部１６が、電動ステージ４の立体的な可動範囲を、使用する対物レンズの視野に一致するＸ，Ｙ方向の大きさと所定のＺ方向の高さ寸法を有する複数のブロックＢに分割すればよい。

そして、電動ステージ４を作動させて画像取得指定部１１を用いて指定された画像を取得すべきブロックＢの位置に到達した時点で、撮像素子５により取得された画像が画像記憶部１５にブロックＢおよびＸＹＺ座標と対応づけて記憶される。
また、ブロック分割部１６が、対物レンズによって決定される視野の大きさに基づいてブロックＢの大きさを設定したが、これに代えて、ユーザの入力によりブロックＢの大きさを設定してもよい。マップ画像作成領域は電動ステージ４の可動範囲の任意の一部分でもよい。

また、本実施形態においては、撮像部による画像取得として、通常顕微鏡観察（観察画像を撮像素子５で撮像）に代えて、レーザ光の走査装置と戻り光の光量検出器とを設けてレーザ走査観察（レーザ光を観察面上で２次元走査して得られる検出信号から２次元画像を生成）により実行してもよい。
これにより、レーザスポットをミラースキャナで２次元走査する場合には、ミラースキャナの走査範囲を変化させる走査ズームによって、視野の大きさを調節することができる。

また、本実施形態においては、マップ画像作成領域を分割するブロックＢと撮像素子５による画像取得領域の一視野（図４に示されるブロックＣ）とが互いに同じ大きさに設定されているものを例示したが、これに代えて、図４に示されるように、ブロックＢとブロックＣとを互いに異なる大きさに設定してもよい。

また、本実施形態においては、ステージ制御部１４が、画像取得指定部１１により指定された画像取り込み領域をそのまま（マップ画像作成領域を分割するブロックＢの位置に変換せずに）画像取得するように画像取り込み位置を制御してもよい。
これにより、取得された画像の位置が分割されたブロックＢとずれた場合には、画像取得領域に対応するブロックＢに画像データを振り分けて、画像データの存在するブロック単位で画像保存することができる。たとえば、図４に示されるように、左上の２×２のブロックＣ（点線で図示）で示される領域を画像取得領域として設定した場合、取得された４枚の画像データは、その画像取得領域を含む４つの分割ブロックＢ（太線で図示）に配分されて記憶される。右下の１×２のブロックＣで取得された２枚の画像データは、その画像取得領域を含む２×５の分割ブロックＢに配分されて記憶される。

Ａ 試料
Ｂ ブロック
１ 顕微鏡
４ 電動ステージ（移動機構）
５ 撮像素子（撮像部）
１５ 記憶部（画像記憶部）
１６ ブロック分割部（ブロック生成部）

Claims (3)

1. 対物レンズにより集光された試料からの光を検出して画像を取得する撮像部と、
   前記対物レンズの光軸に略直交するＸ，Ｙ方向に前記対物レンズと前記試料との相対位置を移動可能な移動機構と、
   該移動機構の可動範囲に対応するマップ画像作成領域を複数のブロックに分割するブロック生成部と、
   該ブロック生成部により生成された前記ブロックのうち、前記撮像部により前記画像が取得された前記ブロックのみに、該ブロックに対応する前記移動機構のＸ，Ｙ座標と、取得された前記画像とを対応づけて記憶する記憶部とを備える顕微鏡。
2. 対物レンズにより集光された試料からの光を検出して画像を取得する撮像部と、
   前記対物レンズの光軸に略直交するＸ，Ｙ方向および前記光軸に沿うＺ方向に前記対物レンズと前記試料との相対位置を移動可能な移動機構と、
   該移動機構の可動範囲に対応するマップ画像作成領域を複数のブロックに分割するブロック生成部と、
   該ブロック生成部により生成された前記ブロックのうち、前記撮像部により前記画像が取得された前記ブロックのみに、該ブロックに対応する前記移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ座標と、取得された前記画像とを対応づけて記憶する記憶部とを備える顕微鏡。
3. 前記ブロック生成部が、前記撮像部により取得される画像の視野の大きさに基づいて前記ブロックの大きさを設定する請求項１または請求項２に記載の顕微鏡。
   

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