JP3783813B2 - 共焦点顕微鏡装置 - Google Patents
共焦点顕微鏡装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3783813B2 JP3783813B2 JP35269897A JP35269897A JP3783813B2 JP 3783813 B2 JP3783813 B2 JP 3783813B2 JP 35269897 A JP35269897 A JP 35269897A JP 35269897 A JP35269897 A JP 35269897A JP 3783813 B2 JP3783813 B2 JP 3783813B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- image
- light
- slice image
- 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)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は共焦点顕微鏡装置に関し、特に複数の共焦点スライス画像を再構築して三次元立体画像を得る共焦点顕微鏡装置におけるスライス画像取得時のダイナミックレンジ拡大のための改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、加工技術の向上と共にミクロな三次元形状の計測への要求が高まっている。またバイオテクノロジーの分野でも分子のもつ三次元構造が注目されてきた。これらに応えるものとして、干渉顕微鏡や共焦点顕微鏡等がある。
【0003】
ここでは共焦点顕微鏡をとり上げる。図4は従来の共焦点顕微鏡装置の一例を示す構成図である。共焦点スキャナ2を介して出射される光源1のレーザ光は顕微鏡の対物レンズ3で集束され試料4上に照射される。試料4で反射した光は再び対物レンズ3を介して共焦点スキャナ2に戻る。スキャナ2部で結像した試料面の像はカメラ6により撮像され、その出力信号はアナログ・デジタル変換器7でデジタル変換されて中央処理装置(以下CPUと言う)8に読み取られる。
【0004】
共焦点スキャナ2は試料4に照射する光ビームを光軸と直角な方向(XY軸方向)に二次元走査することができる。したがってカメラ6では試料の走査面の像、すなわちスライス像を捉えることができる。
【0005】
一方、試料4を載せたステージ5は、ステージ移動機構9により光軸方向(高さ方向あるいはZ軸方向とも呼ぶ)に移動可能になっている。ステージ移動機構9はCPU8により制御され、その移動量はCPU8で確認できるようになっている。
【0006】
ステージを移動させつつ撮像したスライス像は、メモリ10に保存しておくことができる。CPU8はZ軸移動量と前記各スライス像から試料の例えば三次元表示画像を再構築し、その画像データをフレームメモリ11に保存する。フレームメモリ11の画像はCRT12上に表示される。
【0007】
更に述べれば、このような共焦点顕微鏡装置は、ピンポイントで照明する方式であるため、レーザ光または非レーザ光とピンホールの組み合わせが用いられる。このような組み合わせによれば、測定点以外からの散乱光を容易に防止することができるという効果が得られる。
【0008】
また、受光器の前には空間フィルタとしてピンホールが設置され、測定点以外からの光がカットされる。すなわち、測定点同一面内にあるノイズ光はピンホールの横に結像し、受光器には入らないようにカットされる。
【0009】
また、光軸方向にずれた点の光は対物レンズによってピンホールの前で広がり、そのため受光される光は激減する。要するに、光軸上で焦点のあったときのみ光量が増大し、ピントの外れた点では光量がほぼ零となる。
このことから、共焦点顕微鏡は光軸方向にも分解能を持つことが知られている。
【0010】
以上のような構成の共焦点顕微鏡では三次元空間中の一点だけを測定できる。試料に照射する光を光軸と直角な方向に二次元走査ずれば試料の三次元空間中のスライス像を得ることができる。
【0011】
なお、焦点位置で光量がピークになるため、半導体等のように表面を持つ試料を測定した場合には光量が最大になる光軸位置が試料の表面と考えられる。したがって、複数のスライス像の中で光軸方向に最大光量を与える位置を画素ごとにピークサーチして各画素のピーク値を与える高さを求め、それらの高さを基に画像を再構築することにより試料の三次元表面形状画像を得ることができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、試料に急斜面があったり、表面反射率が低くて走査している間にピークが非常に小さい場合には、そのままピークサーチを行うと結果的にノイズを拾うことになり画質が悪化してしまうという課題があった。
つまり、例えば8ビットのAD変換器7であればダイナミックレンジは8ビットに限されてしまう。
【0013】
本発明は、上記の課題を解決するもので、ダイナミックレンジを容易に拡大することのできる共焦点顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために請求項1に記載の発明では、多数の微小開口部を持つ基板を回転させ、この基板の微小開口部を通過した照射光を試料に対して走査し、試料からの反射光を受光して試料のスライス画像を得ると共に、相対的に試料を光軸方向に移動させて前記スライス画像を得ることができるように構成された共焦点顕微鏡装置において、
前記試料からの反射光の光量に応じて測定光量あるいはスライス画像の信号レベルを変化させる制御手段と、
前記制御手段により変化させた前記測定光量あるいは前記スライス画像の信号レベルを数値化するAD変換器と、
このAD変換器の出力に対して前記測定光量あるいはスライス画像の信号レベルの変化量を重み付けして、画素ごとに複数のスライス画像の中で前記試料の光軸方向に最大光量を与える位置をピークサーチし、前記試料の三次元画像または焦点深度の深い画像を得る画像再構築手段と、
を具備したことを特徴とする。
【0015】
請求項1に記載の発明では、制御手段により試料からの反射光の光量に応じて測定光量あるいはスライス画像の信号レベルを変化させる。すなわち、常にある所定範囲の測定光量あるいは信号レベルになるように制御する。これによりSN比が良くなる。
つづいて、画像再構築手段により、このように変化させたときの変化量を重み付けしつつ、試料の光軸方向の各位置でのスライス画像についてピークサーチを行う。
このようにして、試料の三次元画像あるいは焦点深度の深い画像を容易に得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図1は本発明に係る共焦点顕微鏡装置の一実施例を示す構成図である。なお、図1は試料の高さ画像演算を行う共焦点顕微鏡装置の実施例である。図1において、図4と同等部分には同一符号を付し、その部分の説明は省略する。
【0017】
本発明は、試料からの反射光の光量に応じて画像信号あるいは測定光量を変化させる制御手段と、その変化させた量をスライス画像に重み付けしながら各スライス画像をピークサーチし、試料の三次元画像または焦点深度の深い画像を得る画像再構築手段を持つことを特徴とする。
【0018】
なお、本実施例では、上記制御手段に自動ゲイン制御回路(AGC回路)およびAD変換器を用い、画像再構築手段にはCPUを用いている。
以下各構成要素および動作について詳細に説明する。
【0019】
AGC回路21は、カメラ6から出力されるスライス画像の信号レベルを制御するもので、制御された信号レベルの出力(スライス画像)はNTSC信号でAD変換器22に送られる。またAGC回路21のゲイン値はAD変換23に送られる。
【0020】
CPU24はAD変換器22のスライス画像にAD変換器23のゲイン値を重み付けしながらピークサーチを行う。なお、CPU24はステージ移動機構9を駆動すると共にZ方向移動量をAD変換器25を介して読み取ることができる。
【0021】
このような構成におげる動作を次に説明する。カメラ6で試料4のスライス像を撮影するところまでの動作は従来例と同様である。カメラ6の撮影信号はAGC回路21に導かれ、レベル制御され、NTSC信号としてAD変換器22に入力される。
【0022】
このとき、試料4に急斜面があったり、走査している間にピークが非常に小さい場合には、カメラ6からの共焦点スライス画像はノイズが大きくコントラストの小さいデータであるが、AGC回路21を通すことによりゲインを増大させ、信号レベルを持ち上げたNTSC信号としてAD変換器22に送られる。
【0023】
そしてこのときの各フレームごとのAGC回路21のゲイン値はAD変換器23に送られる。CPU24はAD変換器22から読み取ったNTSC信号のスライス画像にAD変換器23から読み取ったゲイン値を重み付けしつつピークサーチを行う。
【0024】
従来の装置であれば、8ビットのAD変換器を使用したときはその8ビットのAD変換器でダイナミックレンジが制限を受ける。しかし、本発明ではAGC回路21を用いたことにより、(AGC回路のゲイン値)×(8ビットのAD変換器)にダイナミックレンジを拡大することができ、試料4からの反射光量の小さい場合でもノイズに紛れることなにく確実にピークサーチを行うことができる。
【0025】
このようにしてピークサーチされたスライス画像はフレームメモリ11に書込まれ、CRT12上に表示される。
【0026】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【0027】
例えば、AGC回路用21のAD変換器22,23をフレームメモリ11で兼用することもできる。この場合、フレームメモリにはAD変換機能があるためAD変換器22,23が不要となるばかりか、次のようにフレームメモリを巧みに利用することによりスライス画像とゲイン値を同時処理できるという利点も生ずる。
【0028】
フレームメモリの巧みな利用とは次の通りである。NTSC信号は1フレーム525本の走査線を持つが実際にCRT画面に表示されるのは490本程度であり、図2に示すようにフレームの上下15本ずつ程度はブランクエリアである。そこでこのブランクエリアにAGC回路21のゲイン値を記録する。
【0029】
図3はこの場合のNTSC信号を示したもので、垂直同期信号と実画像信号の間にあるブランク期間にゲイン値が重畳されている。したがって、CPU24側では当該フレームのスライス画像とそのゲイン値を同時に読取り、処理することができる。
なお、AGC回路21からフレームメモリに入力する画像信号はNTSC方式に限らず、PAL方式のものであっても何ら差し支えない。
【0030】
また、AGC回路21のゲイン値は、スライス画像の特定の一部分の光量に基づいて決めるようにしてもよい。
また、上記実施例のようにスライス画像の信号レベルを変化させるのではなく、光源1の光量を変化させるようにしてもよい。光量制御には、例えば絞りで光量を制御する方式等が適用できる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
請求項1に記載の発明によれば、制御手段により試料からの反射光の光量に応じて測定光量あるいはスライス画像の信号レベルを変化させ、画像再構成手段によりその変化量を重み付けしてスライス画像のピークサーチを行うようにしたため、AD変換器のダイナミックレンジ以上のダイナミックレンジで画像を処理することができる効果がある。
更に、ピークサーチはレベル変化させたスライス画像を基にピークサーチを行うため、反射光量の小さい場合でもノイズに紛れることなく確実にピークをサーチすることができる効果がある。
【0032】
請求項2に記載の発明によれば、試料を照射する照射光の光源の光量を変化させることにより請求項1と同様の効果を得ることができる。
【0033】
請求項3に記載の発明によれば、自動ゲイン制御回路により容易にスライス画像の信号レベルを変化させることができ、また信号レベルの変化量はゲイン値により容易に読み取ることができるという効果がある。
【0034】
請求項4に記載の発明によれば、スライス画像の一部の受光量を基に自動ゲイン制御回路のゲイン値を決定できる利点がある。
【0035】
請求項5に記載の発明によれば、自動ゲイン制御回路から出力されるNTSC信号をフレームメモリに保存すると共に、自動ゲイン制御回路のゲイン値はNTSC信号におけるブランクエリアに記録するようにしたため、フレームメモリの有効利用、ブランクエリアの有効活用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る共焦点顕微鏡装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】 ブランクエリアについての説明図である。
【図3】 NTSC信号についての説明図である。
【図4】 従来の共焦点顕微鏡装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 光源
2 共焦点スキャナ
3 対物レンズ
4 試料
5 ステージ
6 カメラ
9 ステージ移動機構
11 フレームメモリ
12 CRT
21 自動ゲイン制御回路
22,23,25 AD変換器
24 CPU
Claims (5)
- 多数の微小開口部を持つ基板を回転させ、この基板の微小開口部を通過した照射光を試料に対して走査し、試料からの反射光を受光して試料のスライス画像を得ると共に、相対的に試料を光軸方向に移動させて前記スライス画像を得ることができるように構成された共焦点顕微鏡装置において、
前記試料からの反射光の光量に応じて測定光量あるいはスライス画像の信号レベルを変化させる制御手段と、
前記制御手段により変化させた前記測定光量あるいは前記スライス画像の信号レベルを数値化するAD変換器と、
このAD変換器の出力に対して前記測定光量あるいはスライス画像の信号レベルの変化量を重み付けして、画素ごとに複数のスライス画像の中で前記試料の光軸方向に最大光量を与える位置をピークサーチし、前記試料の三次元画像または焦点深度の深い画像を得る画像再構築手段と、
を具備したことを特徴とする共焦点顕微鏡装置。 - 前記試料からの反射光の光量に応じて測定光量あるいはスライス画像の信号レベルを変化させる制御手段は、前記試料を照射する照射光の光源の光量を変化させる機能を有することを特徴とする請求項1記載の共焦点用顕微鏡装置。
- 前記制御手段として自動ゲイン制御回路を使用したことを特徴とする請求項1記載の共焦点顕微鏡装置。
- 前記制御手段は、スライス画像の一部を受光する手段を備え、その手段の受光量に応じて前記自動ゲイン制御回路のゲイン値を決定するようにしたことを特徴とする請求項3記載の共焦点顕微鏡装置。
- 前記制御手段は、フレームメモリを含み、前記自動ゲイン制御回路から出力される画像信号をフレームメモリに保存すると共に、自動ゲイン制御回路のゲイン値を画像信号のブランクエリアに記録するようにしたことを特徴とする請求項3記載の共焦点顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35269897A JP3783813B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 共焦点顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35269897A JP3783813B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 共焦点顕微鏡装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11183803A JPH11183803A (ja) | 1999-07-09 |
JP3783813B2 true JP3783813B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=18425828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35269897A Expired - Fee Related JP3783813B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 共焦点顕微鏡装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3783813B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002257932A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 反射電磁波検出型イメージング装置 |
US7280680B2 (en) | 2002-03-04 | 2007-10-09 | Riken | Method and apparatus for observing three-dimensional localizations of in vivo expressed genes as well as method and apparatus for observing minute three-dimensional localizations of in vivo expressed genes |
JP4865271B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2012-02-01 | 株式会社キーエンス | 共焦点走査型顕微鏡 |
JP2008170973A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-07-24 | Olympus Corp | 共焦点レーザ顕微鏡 |
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 |
JPWO2010143375A1 (ja) * | 2009-06-10 | 2012-11-22 | 株式会社ニコン | 顕微鏡装置および制御プログラム |
JP5340820B2 (ja) * | 2009-06-19 | 2013-11-13 | オリンパス株式会社 | 共焦点レーザ顕微鏡 |
EP2510395B1 (en) | 2009-12-08 | 2015-09-09 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
JP5784435B2 (ja) | 2011-09-20 | 2015-09-24 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、蛍光顕微鏡装置および画像処理プログラム |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP35269897A patent/JP3783813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11183803A (ja) | 1999-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH08160305A (ja) | レーザー走査顕微鏡 | |
US6248995B1 (en) | Confocal microscopic equipment | |
US6337474B1 (en) | Scanning microscope | |
WO2000057231A1 (fr) | Microscope confocal a balayage | |
JP3783813B2 (ja) | 共焦点顕微鏡装置 | |
JP3230911B2 (ja) | 走査電子顕微鏡及びその画像形成方法 | |
CN110567959B (zh) | 一种自适应像差校正图像扫描显微成像方法 | |
JP2009258436A (ja) | 3次元測定装置 | |
JP3568286B2 (ja) | 共焦点走査型光学顕微鏡及びこの顕微鏡を使用した測定方法 | |
JP4136635B2 (ja) | 分析装置 | |
JP4197898B2 (ja) | 顕微鏡、三次元画像生成方法、三次元画像を生成する制御をコンピュータに行わせるプログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 | |
JP3708277B2 (ja) | 走査型光学測定装置 | |
JP2861723B2 (ja) | 共焦点顕微鏡 | |
JPH11326778A (ja) | 顕微鏡画像観察装置 | |
JP2007102102A (ja) | 共焦点顕微鏡及び合焦カラー画像の生成方法 | |
JP3518925B2 (ja) | 走査型顕微鏡の自動画像形成装置 | |
JP3518923B2 (ja) | 共焦点走査型光学顕微鏡の自動画像形成装置 | |
JPH1138324A (ja) | レーザ走査顕微鏡 | |
JP2989330B2 (ja) | 顕微鏡観察装置 | |
JP2001012926A (ja) | 対象物の3次元検査のための装置 | |
JP4275786B2 (ja) | 電子顕微鏡 | |
JPH03209415A (ja) | 顕微鏡像出力方法および走査型顕微鏡 | |
JPH02220339A (ja) | 走査透過電子顕微鏡 | |
JP3294458B2 (ja) | 走査電子顕微鏡 | |
JPH0421301B2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050915 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050921 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051108 |
|
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: 20060223 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060308 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090324 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120324 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120324 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130324 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140324 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |