JP3661353B2 - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3661353B2 JP3661353B2 JP15846797A JP15846797A JP3661353B2 JP 3661353 B2 JP3661353 B2 JP 3661353B2 JP 15846797 A JP15846797 A JP 15846797A JP 15846797 A JP15846797 A JP 15846797A JP 3661353 B2 JP3661353 B2 JP 3661353B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- light
- confocal
- gray level
- confocal microscope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に試料の上下端面を自動的に検出することが可能な共焦点顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の共焦点顕微鏡は複数の開口を有する円板を回転させ開口を通過した光を集光して試料を走査することにより共焦点画像を得るものである。
【0003】
図5はこのような従来の共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。図5において1はレーザ光源等の光源、2は共焦点スキャナ、3は光学顕微鏡、4は対物レンズ、5は試料、6はステージ、7はCCD(Charge Coupled Device)カメラ等の撮影手段、8は制御手段、9はステージ6を上下に移動させる駆動手段である。
【0004】
光源1からの出力光は光ファイバ等を介して共焦点スキャナ2に入射され、共焦点スキャナ2からの出力光は光学顕微鏡の対物レンズ4を介して試料5に照射される。
【0005】
試料5からの反射光や蛍光等の戻り光は再び対物レンズ4を介して共焦点スキャナ2を介して撮影手段7に入射され、撮影手段7の出力信号は制御手段8に接続される。
【0006】
また、制御手段8の制御信号は駆動手段9に接続され、駆動手段9は試料5が設置されたステージ6を上下に駆動する。
【0007】
ここで、図5に示す従来例を説明する。共焦点スキャナ2内部には複数の開口を有する円板が回転しており、光源1からの出力光は前記複数の開口を通過して対物レンズ4により試料5上に集光される。
【0008】
試料5からの反射光や蛍光等は戻り光として対物レンズ4を介して共焦点スキャナ2に入射され先に通過した前記複数の開口のうち同一の開口を通過して撮影手段7に入射される。
【0009】
即ち、同一開口を通過した光を撮影するので撮影手段7で得られる画像は光軸方向に分解能を持った画像となり、さらに、前記開口を回転させて試料5全体を走査しているので試料5のスライス画像である共焦点画像を得ることができる。
【0010】
そこで、制御手段8は駆動手段9を制御して試料5が設置されたステージ6を図6中”イ”に示す光軸方向(上下方向)に移動させ複数枚の共焦点画像を得て、これらの複数枚の共焦点画像を画像処理して試料5の3次元画像を得る。
【0011】
図6は上述の光軸方向の走査を説明する説明図である。図6において5は図5と同一符号を付してある。
【0012】
制御手段8は駆動手段9を制御して共焦点画像の走査面を図6中”イ”に示す試料5の上端面に移動させると共に撮影手段7からの出力信号を取り込み、図6中”イ”に示す試料5の上端面の共焦点画像を得る。
【0013】
次に、制御手段8は駆動手段9を制御して共焦点画像の走査面を図6中”ロ”に示す面に移動させると共に撮影手段7からの出力信号を取り込み、図6中”ロ”に示す面の共焦点画像を得る。
【0014】
同様にして、制御手段8は駆動手段9を制御して共焦点画像の走査面が図6中”ハ”に示す試料5の下端面に移動してくるまで走査面を順次移動させると共に撮影手段7からの出力信号を順次取り込みそれぞれの面の共焦点画像を得て行く。
【0015】
そして、全ての共焦点画像の取り込みを終了すると制御手段8は得られた複数枚の共焦点画像を画像処理して試料5の3次元画像を得る。
【0016】
この結果、光学顕微鏡3に共焦点スキャナ2を取り付けると共に試料5が設置されたステージ6を光軸方向に移動させ、得られた複数の共焦点画像を画像処理することにより、試料5の3次元画像を得ることが可能になる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図5に示す共焦点顕微鏡では図6中”イ”及び”ハ”に示す試料5の上下端面は操作者が目視によりステージ6を動かして決定していた。
【0018】
一方、共焦点顕微鏡は光軸方向の焦点深度が浅い、言い換えれば、焦点面以外の部分の像は見えないので前記焦点面が試料5の位置からずれている場合には試料5の上下端面を決定する以前に試料5自体を見つけることが困難であると言った問題点があった。
【0019】
さらに、画像処理をしないと肉眼では確認できないような暗い試料の場合も試料自体を見つけることが困難であると言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、試料の上下端面を自動的に検出することが可能な共焦点顕微鏡を実現することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明の第1では、
複数の開口を有する円板を回転させ前記開口を通過した光を集光して試料を走査することにより共焦点画像を得る共焦点顕微鏡において、
光源と、
入力光を前記試料に集光し前記試料からの戻り光を出射する対物レンズと、
前記開口を通過した前記光源の出力光を前記対物レンズに入射し、前記対物レンズからの戻り光を再び前記開口に通過させ出力する共焦点スキャナと、
前記試料が設置されるステージと、
このステージの位置を移動させる駆動手段と、
前記共焦点スキャナの出力光を撮影する撮影手段と、
前記駆動手段を制御して前記ステージを移動させると共に前記撮影手段からの共焦点画像を取り込む制御手段と
を備え前記撮影手段の受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域内の複数の画素から得られるグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより前記試料の上下端面を自動的に検出することを特徴とするものである。
【0021】
このような課題を達成するために、本発明の第2では、
本発明の第1において、
前記撮影手段の受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域内の複数の画素から得られるグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより前記試料側面端を自動的に検出することを特徴とするものである。
【0022】
このような課題を達成するために、本発明の第3では、
本発明の第1において、
前記試料からの戻り光が反射光であることを特徴とするものである。
【0023】
このような課題を達成するために、本発明の第4では、
本発明の第1において、
前記試料からの戻り光が蛍光であることを特徴とするものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す構成ブロック図である。
【0025】
図1において1〜7及び9は図5と同一符号を付してあり、8aは制御手段である。また、接続関係についても図5と同様である。
【0026】
ここで、図1に示す実施例の動作を図2、図3及び図4を用いて説明する。図2は撮影手段7の受光面の詳細を示す平面図、図3は検出信号及びその微分信号を示す特性曲線図、図4は制御手段8aの動作を説明するフロー図である。
【0027】
図2中”イ”は撮影手段7の受光面全体であり、制御手段8aは受光面の任意の一部分に図2中”ロ”に示すようなグレーレベル検出用領域を設定する。
【0028】
試料5の上限端面を自動的に検出する場合、制御手段8aは前記グレーレベル検出用領域内の複数の画素の平均値、最大値や中央値等をグレーレベル信号”I(z)”として適宜求める。
【0029】
例えば、図3(A)は前記グレーレベル信号”I(z)”の一例を示す特性曲線図であり、図3中”イ”及び”ロ”の位置は試料5の上端面及”Zs”び下端面”Ze”を示している。また、図3中”ハ”及び”ニ”はステージ6の機械的な上側移動限界”Zu”及び下側移動限界”Zb”である。
【0030】
図3(A)から分かるようにグレーレベル信号”I(z)”は試料5が存在しない部分では図3中”ホ”に示すようなバックグラウンド信号レベルであり、図3中”イ”に示す試料5の上端面”Zs”になると急激に信号レベルが上昇し、一方、図3中”ロ”に示す試料5の下端面”Ze”になると信号レベルが急激に下降する。
【0031】
また、グレーレベル信号”I(z)”の微分信号”ΔI/Δz”は図3(B)に示すようになり、図3中”イ”及び”ロ”に示す試料5の上端面”Zs”及び下端面”Ze”において信号レベルが急激に変動する。
【0032】
従って、制御手段8aは図3(B)に示す信号レベルの変動を検知することにより試料5の上下端面位置を以下に示す手順で決定する。
【0033】
先ず第1に、図4(a)に示すように制御手段8aは試料の上下端面での変動を識別するしきい値”T”を設定し、図4(b)に示すように駆動手段9を制御してステージ6の位置を上側移動限界”Zu”に移動させる。
【0034】
図4(c)に示すように制御手段8aはグレーレベル信号”I(z)”を取り込み、図4(d)に示すように制御手段8aは駆動手段9を制御してステージ6の位置をスライス間隔分”Δz”だけ移動させる。
【0035】
そして、図4(e)に示すように制御手段8aは前記移動後の位置が下限である”Zb”に達したかどうかを判断し、もし、前記移動後の位置が既に”Zb”に達していれば図4(f)に示すように必要なエラー処理を行う。
【0036】
もし、前記移動後の位置が”Zb”に達していなければ図4(g)に示すように制御手段8aはグレーレベル信号”I(z)”を取り込むと共に先に取り込んだグレーレベル信号との差分”ΔI”を演算する。
【0037】
次に、図4(h)に示すように制御手段8aは”ΔI/Δz”を演算して、先に設定されたしきい値”T”以上かどうかを判断する。
【0038】
もし、”ΔI/Δz<T”であれば制御手段8aは図4(c)の処理に戻り、”ΔI/Δz≧T”であれば制御手段8aは図4(i)に示すように現在位置を上端面”Zs”と決定して現在位置を記憶する。
【0039】
同様にして、図4(j)に示すように制御手段8aはグレーレベル信号”I(z)”を取り込み、図4(k)に示すように制御手段8aは駆動手段9を制御してステージ6の位置をスライス間隔分”Δz”だけ移動させる。
【0040】
そして、図4(l)に示すように制御手段8aは前記移動後の位置が下限である”Zb”に達しているかどうかを判断し、もし、前記移動後の位置が既に”Zb”に達していれば図4(f)に示すように必要なエラー処理を行う。
【0041】
もし、前記移動後の位置が”Zb”に達していなければ図4(m)に示すように制御手段8aはグレーレベル信号”I(z)”を取り込むと共に先に取り込んだグレーレベル信号との差分”ΔI”を演算する。
【0042】
次に、図4(n)に示すように制御手段8aは”−ΔI/Δz”を演算して、先に設定されたしきい値”T”以上かどうかを判断する。
【0043】
もし、”−ΔI/Δz<T”であれば制御手段8aは図4(j)の処理に戻り、”−ΔI/Δz≧T”であれば制御手段8aは図4(o)に示すように現在位置を下端面”Ze”と決定して現在位置を記憶する。
【0044】
この結果、受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域からのグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより、試料5の上端面”Zs”及び下端面”Ze”を自動的に検出することが可能になる。
【0045】
また、画像処理をしないと肉眼では確認できないような暗い試料であっても試料の上下端面を自動的に検出することができる。
【0046】
なお、図2におけるグレーレベル検出用領域は撮影手段7の受光面の任意の一部分に設定されるが、あくまでも制御手段8aの処理上の設定であり、撮影手段7に特殊な設定がなされる訳ではない。
【0047】
また、図4に示すフロー図ではステージ6を図3中”ハ”に示す上側移動限界”Zu”から図3中”ニ”に示す下側移動限界”Zb”に向かって移動させたが、逆方向に移動させても勿論構わない。
【0048】
また、図1に示す実施例ではステージ6を光軸方向にのみ移動させているが、さらに、光軸に垂直な平面上を移動させることにより試料の中心位置等の決定をすることも可能である。
【0049】
即ち、光軸方向にステージ6を移動させると共にその時点で光軸に垂直な平面上を移動させて、その時のグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知すれば、試料の上下端面のみならず試料の側面の端が検出できるので、試料の光軸に垂直な平面上での位置関係も得ることができる。
【0050】
また、光源1としてはレーザ光源を例示したが白色光源、LED、輝線スペクトルや連続スペクトルを有するランプ光源等であっても構わない。
【0051】
また、撮影手段7としてはCCDカメラを例示したがSIT(Silicom Intensified Target)カメラやPCD(Plasma Charge-couped Device)カメラ等であっても構わない。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。受
受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域内の複数の画素から得られるグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより、試料の上端面及び下端面を自動的に検出することが可能な共焦点顕微鏡が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図2】撮影手段の受光面の詳細を示す平面図である。
【図3】検出信号及びその微分信号を示す特性曲線図である。
【図4】制御手段の動作を説明するフロー図である。
【図5】このような従来の共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。
【図6】光軸方向の走査を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 光源
2 共焦点スキャナ
3 光学顕微鏡
4 対物レンズ
5 試料
6 ステージ
7 撮影手段
8,8a 制御手段
9 駆動手段
Claims (4)
- 複数の開口を有する円板を回転させ前記開口を通過した光を集光して試料を走査することにより共焦点画像を得る共焦点顕微鏡において、
光源と、
入力光を前記試料に集光し前記試料からの戻り光を出射する対物レンズと、
前記開口を通過した前記光源の出力光を前記対物レンズに入射し、前記対物レンズからの戻り光を再び前記開口に通過させ出力する共焦点スキャナと、
前記試料が設置されるステージと、
このステージの位置を移動させる駆動手段と、
前記共焦点スキャナの出力光を撮影する撮影手段と、
前記駆動手段を制御して前記ステージを移動させると共に前記撮影手段からの共焦点画像を取り込む制御手段と
を備え前記撮影手段の受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域内の複数の画素から得られるグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより前記試料の上下端面を自動的に検出することを特徴とする共焦点顕微鏡。 - 前記撮影手段の受光面の一部に設定されたグレーレベル検出用領域内の複数の画素から得られるグレーレベル信号の微分信号の変動部分を検知することにより前記試料側面端を自動的に検出することを特徴とする特許請求の
範囲請求項1記載の共焦点顕微鏡。 - 前記試料からの戻り光が反射光であることを特徴とする
特許請求の範囲請求項1記載の共焦点顕微鏡。 - 前記試料からの戻り光が蛍光であることを特徴とする
特許請求の範囲請求項1記載の共焦点顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15846797A JP3661353B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 共焦点顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15846797A JP3661353B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 共焦点顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH116961A JPH116961A (ja) | 1999-01-12 |
JP3661353B2 true JP3661353B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=15672386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15846797A Expired - Fee Related JP3661353B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 共焦点顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3661353B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8275226B2 (en) | 2008-12-09 | 2012-09-25 | Spectral Applied Research Ltd. | Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope |
WO2011069261A1 (en) | 2009-12-08 | 2011-06-16 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
JP5248551B2 (ja) * | 2010-06-17 | 2013-07-31 | 株式会社東芝 | 高さ検出装置 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15846797A patent/JP3661353B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH116961A (ja) | 1999-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7141773B2 (en) | Image focusing in fluorescent imaging | |
JP3733392B2 (ja) | 画像の構図変化検出方法 | |
JP5015955B2 (ja) | 自動顕微鏡の自動焦点調節法及びシステム | |
EP1628153A2 (en) | Automatic focus detection device and microscope system having the same | |
JPH11185028A (ja) | 透過性の画像媒体の表面のアーティファクトを検出する方法 | |
JPH08211282A (ja) | オートフォーカス式顕微鏡 | |
JP5053691B2 (ja) | 標本スキャナ装置、該装置による標本位置検出方法 | |
JP2003167197A5 (ja) | ||
JPH0738046B2 (ja) | 内部的構造を有する半透光性シート状試料の表面検査装置 | |
JPH08211281A (ja) | 自動焦点検出方法 | |
JPS5863904A (ja) | オ−トフオ−カス制御装置 | |
JP3661353B2 (ja) | 共焦点顕微鏡 | |
JP5019279B2 (ja) | 共焦点顕微鏡及び合焦カラー画像の生成方法 | |
JPH09304701A (ja) | 共焦点レーザ走査顕微鏡 | |
JP2004102032A (ja) | 走査型共焦点顕微鏡装置 | |
JP2007187809A (ja) | 自動焦点機構を備えた顕微鏡およびその調整方法 | |
JPH1138324A (ja) | レーザ走査顕微鏡 | |
JPH09297269A (ja) | 走査型画像入力装置及び走査型プローブ顕微鏡 | |
JP2008046361A (ja) | 光学システム及び光学システムの制御方法 | |
JPH08122650A (ja) | 走査型顕微鏡 | |
JP3376680B2 (ja) | 顕微鏡装置 | |
JP2004029373A (ja) | カラー顕微鏡 | |
JPH10307252A (ja) | 自動合焦点光学式テレビカメラ顕微鏡 | |
JPH09127403A (ja) | 自動焦点検出装置 | |
JP3775790B2 (ja) | 画像処理システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041224 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080401 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |