JP4954800B2

JP4954800B2 - 顕微鏡撮像システム

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Application number: JP2007150406A
Authority: JP
Inventors: 伸也坂本; 紳一郎合▲崎▼
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Description

本発明は、蛍光観察用途に用いる顕微鏡撮像システムに関する。

医学及び生物学の分野では、生物細胞中の蛋白や遺伝子などを顕微鏡で観察する際に蛍光観察手法が用いられる。蛍光観察とは、蛍光標識を施した生物細胞に対して特定幅の波長のみを含有する照明光（励起光）を照射し、生物細胞から発せられた励起光よりも長い波長の光（蛍光）を観察する手法である。また、生物細胞から発せられた蛍光を撮像・表示するための撮像手法も多様化しており、電子的撮像装置による静止画像撮像あるいは動画像撮像のほか、画像の記録はせずリアルタイムに標本を表示するプレビュー画像表示が行われるようになっている。

しかしながら、生物細胞は励起光の照射によりダメージを受ける性質があり、蛍光観察をしていると徐々に蛍光を発しなくなってしまう。この現象を退色という。そこで、生物細胞標本が退色しないようにいくつかの対策がとられてきた。

例えば、撮像装置の動作モードに応じて顕微鏡光源の遮光手段を開閉制御する顕微鏡撮像システムがある（例えば、特許文献１参照）。この顕微鏡撮像システムは、プレビュー画像表示時において常に標本へ励起光を照射し、静止画像取得時において静止画像取得後に励起光を遮断する。これにより、標本への不必要な励起光照射を防ぐことができ、その結果標本の退色を抑制することができる。
特開２００５−３１６０３６号公報

しかしながら、上記顕微鏡撮像システムではプレビュー画像表示時において標本の退色に対する抑制対策が一切なされていない。通常、プレビュー画像は、標本の焦点合わせ、観察部位の位置合わせ、リアルタイム標本観察など用途は多く、プレビュー画像表示時において多くの時間が費やされる。そのため、上記顕微鏡撮像システムでは、プレビュー画像表示時における標本の退色が特に懸念される。

そこで、本発明では、プレビュー画像表示時において標本の退色を抑制することが可能な顕微鏡撮像システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の顕微鏡撮像システムは、被検物に照射される照明光を発する光源と、前記被検物に対向して設置される対物レンズと、表示手段と、記録手段と、前記対物レンズにより得られる前記被検物の像を繰り返し撮像しそれら撮像した複数の画像を前記表示手段に連続して表示させるプレビューモードまたは前記被検物の像を撮像しその撮像した画像を前記記録手段に記録させる画像記録モードを行う撮像手段と、前記照明光の光量を制御する照明光量制御手段と、前記画像の画質を複数段階で調整する画質調整手段と、前記画質調整手段により調整される複数段階の画質のうちの１つの画質と前記撮像手段で行われる前記プレビューモードまたは前記画像記録モードとの組み合わせに応じて、前記照明光量制御手段の動作及び前記撮像手段の動作を制御するシステム制御手段と、を備える。

また、前記システム制御手段は、前記撮像手段で行われる前記プレビューモードまたは前記画像記録モードに応じて、前記撮像手段の動作を制御するように構成してもよい。
また、前記システム制御手段は、前記照明光量制御手段の動作に応じて、前記撮像手段の動作を制御するように構成してもよい。

また、前記顕微鏡撮像システムは、前記プレビューモードにおいて前記照明光の光量を計算する計算手段を備え、前記システム制御手段は、前記計算手段で計算された光量に応じて、前記照明光量制御手段の動作及び前記撮像手段の動作を制御するように構成してもよい。

本発明によれば、プレビュー画像表示時において標本の退色を抑制することができる。これにより、効果的に標本の退色を抑制しつつ標本を観察することが可能となり、標本の長寿命化による省コスト化及び退色抑制の自動制御による利便性の向上につなげることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムを示す図である。図２は、第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。

始めに、図１及び図２を用いて第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの構成について説明する。
図１または図２において、１０１は顕微鏡、１０２は特定の波長のみを含んだ励起光を発するための照明装置、１０３は光源である。照明装置１０２内の光源１０３から発せられた励起光１０４は顕微鏡１０１内部へ照射される。１０５は減光フィルタ（以下、ＮＤフィルタという）、１０６はフィルタ駆動制御部である。ＮＤフィルタ１０５はフィルタ駆動制御部１０６により駆動制御され、励起光１０４の光路上に選択的に挿脱される。１０７はダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー１０７には励起光１０４を反射すると共に後述の蛍光１１１を透過するミラーがセットされている。励起光１０４はダイクロイックミラー１０７で反射し対物レンズ１０８を透過した後、ステージ１０９上の標本１１０（被検物）へ照射される。標本１１０は励起光１０４を受け励起光１０４よりも波長の長い蛍光１１１を発する。その蛍光１１１は対物レンズ１０８、ダイクロイックミラー１０７、鏡筒１１２を透過した後、撮像装置１５０内の撮像素子１５１へ入光される。

１５２はＰＣ、１５３はモニタである。ＰＣ１５２と撮像装置１５０とは互いに電気的に接続されており、ＰＣ１５２はＣＰＵ１６４を介し制御ソフトウェア１６１によって撮像装置１５０内各部を制御する。同様に、ＰＣ１５２とフィルタ駆動制御部１０６とは互いに電気的に接続されており、ＰＣ１５２はＣＰＵ１６４を介し制御ソフトウェア１６１によってフィルタ駆動制御部１０６の動作を制御する。

撮像装置１５０は、撮像素子１５１と、増幅器１５４と、Ａ／Ｄ変換器１５５とを備えている。増幅器１５４は撮像素子１５１から送られてくる画像を示す信号値に所定のゲイン値（増幅率）をかけて増幅する。ＰＣ１５２内の制御ソフトウェア１６１は、観察者からの操作入力により撮像装置１５０、フィルタ駆動制御部１０６、及びゲイン計算部１６２を制御する。ゲイン計算部１６２は、制御ソフトウェア１６１からの信号に従い、増幅器１５４のゲイン値を計算する。露光時間計算部１６３は、撮像素子１５１の露光時間を計算する。ＣＰＵ１６４は、制御ソフトウェア１６１からの信号に従い、各部を統括的に制御する。信号受信部１６５は、撮像装置１５０から画像を示す信号値を受信し、後述するプレビューモードまたは画像記録モードに応じて画像を示す信号値をキャッシュメモリ１６６または保存メモリ１６７に振り分ける。キャッシュメモリ１６６は１枚分の画像を示す信号値を保存できるメモリ領域を有している。保存メモリ１６７は、複数の静止画像及び動画像を保存できるメモリ領域を有している。

次に、本実施形態に係る顕微鏡撮像システムで行われるプレビューモード及び画像記録モードについて説明する。なお、プレビューモードまたは画像記録モードは、観察者が制御ソフトウェア１６１へ指示することにより制御ソフトウェア１６１により実行されるものとする。

プレビューモードとは、時間的に連続して撮像装置１５０に画像を取り込み、それらの画像をモニタ１５３に連続表示する機能である。プレビューモードにおける画像を示す信号値の処理順序を説明する。まず、撮像素子１５１で得られた画像を示す信号値を増幅器１５４で増幅し、Ａ／Ｄ変換器１５５でデジタル値に変換して信号受信部１６５へ伝送する。次に、この画像を示す信号値を信号受信部１６５からキャッシュメモリ１６６へ伝送し一時的に保存する。この一連の処理を時間的に連続して行い、キャッシュメモリ１６６に保存される画像を随時更新する。そして、キャッシュメモリ１６６で得た画像をモニタ１５３に時間的に連続して表示する。

画像記録モードとは、撮像装置１５０で撮像された静止画像を保存する機能である。画像記録モードにおける画像を示す信号値の処理順序を説明する。まず、撮像素子１５１で得られた画像を示す信号値を増幅器１５４で増幅し、Ａ／Ｄ変換器１５５でデジタル値に変換して信号受信部１６５へ伝送する。次に、この画像を示す信号値を信号受信部１６５から保存メモリ１６７へ伝送し保存する。画像記録モードにおいて画像の撮像動作が何度も行われても、保存メモリ１６７に記録される画像は更新されず、それらの画像はそれぞれ異なるメモリ領域に保存される。

図３は、第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの動作を説明するためのフローチャートである。なお、第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの特徴とする点は、プレビューモード時にＮＤフィルタ１０５を励起光１０４の光路上に挿入し、画像記録モード時にＮＤフィルタ１０５を励起光１０４の光路上から外す点である。

まず、観察者によりプレビュー開始ボタンが押されるなどして制御ソフトウェア１６１へプレビューモードの実行指示が与えられると（Ｓ１）、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介してフィルタ駆動制御部１０６へ駆動信号を送り、ＮＤフィルタ１０５を励起光１０４の光路上に挿入させる（Ｓ２）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ゲイン計算部１６２において、プレビューモード時のゲイン値Ｇｐ及び画像記録モード時のゲイン値Ｇｅを計算させる（Ｓ３）。ここで、ＮＤフィルタ１０５の透過率をＮ、制御ソフトウェア１６１上で観察者が定めた増幅器１５４のゲインをＧｓとすると、プレビューモード時のゲイン値Ｇｐは、Ｇｐ＝Ｇｓ／Ｎになり、画像記録モード時のゲイン値Ｇｅは、Ｇｅ＝Ｇｓになる。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、予め定められた露光時間の初期値を撮像素子１５１の露光時間を制御する制御部へ送り撮像素子１５１の露光時間を設定し（Ｓ４）、ゲイン計算部１６２で計算されたゲイン値Ｇｐを増幅器１５４へ送りゲイン値Ｇｐを設定する（Ｓ５）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、撮像装置１５０へ撮像開始指示を送り、画像を取得する（Ｓ６）。
次に、制御ソフトウェア１６１は、プレビューモード時の露光時間を定める（Ｓ７）。このとき定められる露光時間は、制御ソフトウェア１６１上で観察者が定めた露光時間または信号受信部１６５から送られてくる画像を用いて露光時間計算部１６３で計算される露光時間とする。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、再度撮像装置１５０へ撮像開始指示を送り、画像を取得する（Ｓ６）。プレビューモードでは、Ｓ６〜Ｓ７の処理が繰り返される。１回目のＳ７の処理後は、画像記録モードの実行が可能になる。

そして、観察者により画像保存ボタンが押されるなどして制御ソフトウェア１６１へ画像記録モードの実行指示が与えられると（Ｓ８）、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介してフィルタ駆動制御部１０６へ駆動信号を送り、ＮＤフィルタ１０５を励起光１０４の光路上から外させる（Ｓ９）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、Ｓ７のプレビューモード時で定めた露光時間を撮像素子１５１の露光時間を制御する制御部へ送り撮像素子１５１の露光時間を設定すると共に、ゲイン計算部１６２で計算されたゲイン値Ｇｅを増幅器１５４へ送りゲイン値Ｇｅを設定する（Ｓ１０）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、撮像装置１５０へ撮像開始指示を送り、画像を取得しその画像を保存メモリ１６７に記録する（Ｓ１１）。
次に、制御ソフトウェア１６１は、撮像終了後、ＣＰＵ１６４を介してフィルタ駆動制御部１０６へ再度駆動信号を送り、ＮＤフィルタ１０５を励起光１０４の光路上に挿入させて（Ｓ１２）、プレビューモード（Ｓ６、Ｓ７）へ戻る。

第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、プレビューモード時、ＮＤフィルタ１０５が励起光１０４の光路上に挿入されて標本１１０へ照射される励起光１０４の強度を低減させることができる。これにより、プレビューモード時における標本１１０の退色を抑制することができる。

また、第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、プレビューモードによりＮＤフィルタ１０５を挿入しているとき、そのＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じて増幅器１５４のゲイン値Ｇｐをゲイン値Ｇｓよりも高くしているので、プレビューモード時の標本１１０の蛍光１１１の明るさはＮＤフィルタ１０５が外されているときの本来観察される標本１１０の蛍光１１１の明るさと同等となり、観察上の利便性を損なわないようにすることができる。また、画像記録モードによりＮＤフィルタ１０５を外しているときでは増幅器１５４のゲイン値Ｇｅをゲイン値Ｇｓと同じにするため、本来観測される標本１１０の蛍光１１１の明るさで画像を保存メモリ１６７に記録することができ、画像記録モード時において明瞭な観察画像を保存することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムについて説明する。
図４は、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。図５は、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられるフィルタ選択部の動作条件を示す図である。図６は、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムの動作を説明するためのフローチャートである。なお、図４において第１実施形態と同様な構成については同じ符号を付し説明を省略する。

図４に示すように、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムは、顕微鏡１０１において、ＮＤフィルタ１０５ａ〜１０５ｃ及びフィルタ駆動制御部１０６ａ〜１０６ｃを備え、ＰＣ１５２において、制御ソフトウェア１６１、ゲイン計算部１６２、露光時間計算部１６３、ＣＰＵ１６４、信号受信部１６５、キャッシュメモリ１６６、及び保存メモリ１６７のほかに、さらに信号分析部２０１、光量計算部２０２、及びフィルタ選択部２０３を備えている。なお、ＮＤフィルタ１０５ａの透過率をＮａ、ＮＤフィルタ１０５ｂの透過率をＮｂ、ＮＤフィルタ１０５ｃの透過率をＮｃとする（Ｎａ＞Ｎｂ＞Ｎｃ）。

フィルタ駆動制御部１０６ａはＮＤフィルタ１０５ａの挿脱駆動を制御し、フィルタ駆動制御部１０６ｂは、ＮＤフィルタ１０５ｂの挿脱駆動を制御し、フィルタ駆動制御部１０６ｃはＮＤフィルタ１０５ｃの挿脱駆動を制御する。

信号分析部２０１は、プレビューモード時において、信号受信部１６５で受信された画像を示す信号値から最高輝度値となる信号値Ｓｉｇを算出する。予め定められた下限値ＳＬ及び上限値ＳＨに対し、ＳＬ≦Ｓｉｇ≦ＳＨであれば、信号値Ｓｉｇを光量計算部２０２に送信する。Ｓｉｇ＜ＳＬまたはＳＨ＜Ｓｉｇであれば、露光時間計算部１６３において露光時間Ｔを再計算して撮像装置１５０へ再度撮像開始指示を送る。

光量計算部２０２は、このときにゲイン計算部１６２で計算されたゲイン値Ｇ、露光時間計算部１６３で計算された露光時間Ｔ、測光時に挿入されているＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎ、及び信号分析部２０１で算出された信号値Ｓｉｇを用いて、光量Ｐを以下の数１のように計算する。計算された光量Ｐは、フィルタ選択部２０３へ送信される。

フィルタ選択部２０３は、光量計算部２０２で計算された光量Ｐに応じて、ＮＤフィルタ１０５ａ〜１０５ｃのうち特定のＮＤフィルタ１０５を選択する。すなわち、フィルタ選択部２０３は、光量Ｐの大小により、プレビューモード時に励起光１０４の光路上に挿入するＮＤフィルタ１０５を決定する。そのＮＤフィルタ１０５の選択方法は図５に示す動作条件に基づいて、光量Ｐを閾値Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅ、Ｐｆ（Ｐａ＜Ｐｂ＜Ｐｃ＜Ｐｄ＜Ｐｅ＜Ｐｆ）で分けることで行っている。例えば、光量ＰがＰｃ≦Ｐ＜Ｐｄである場合、ＮＤフィルタ１０５ａ及びＮＤフィルタ１０５ｂが選択される。

また、フィルタ選択部２０３は、選択したＮＤフィルタ１０５を示す信号をＣＰＵ１６４に送り、ＣＰＵ１６４は、その信号が示すＮＤフィルタ１０５に対応するフィルタ駆動制御部１０６の動作を制御する。また、フィルタ選択部２０３は、同時に、選択されたＮＤフィルタ１０５を示す信号をゲイン計算部１６２にも送る。ゲイン計算部１６２は、フィルタ選択部２０３から送られてきたＮＤフィルタ１０５を示す信号の全体の透過率Ｎに基づいてゲイン値Ｇｐを計算する。例えば、ＮＤフィルタ１０５ａ及びＮＤフィルタ１０５ｂを示す信号がフィルタ選択部２０３からゲイン計算部１６２に送られた場合、ゲイン計算部１６２は、図５に示すように、Ｇｐ＝Ｇｓ／（Ｎａ＊Ｎｂ）によりゲイン値Ｇｐを計算する。

図６は、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムの動作を説明するためのフローチャートである。
まず、観察者によりプレビュー開始ボタンが押されるなどして制御ソフトウェア１６１へプレビューモードの実行指示が与えられると（Ｓ２１）、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介してフィルタ駆動制御部１０６ａへ駆動信号を送り、ＮＤフィルタ１０５ａを励起光１０４の光路上に挿入させる（Ｓ２２）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ゲイン計算部１６２において、このときのゲイン値Ｇを第１実施形態と同様の方法で計算させる（Ｓ２３）。すなわち、ゲイン値Ｇは、Ｇ＝Ｇｓ／Ｎａとなる。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、予め定められた露光時間の初期値を撮像素子１５１の露光時間を制御する制御部へ送り撮像素子１５１の露光時間を設定すると共に（Ｓ２４）、ゲイン計算部１６２で計算されたゲイン値Ｇを増幅器１５４へ送りゲイン値Ｇを設定する（Ｓ２５）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、ＣＰＵ１６４を介して、撮像装置１５０へ撮像開始指示を送り、測光用の画像の撮像を取得する（Ｓ２６）。
次に、制御ソフトウェア１６１は、信号分析部２０１において、Ｓ２６で得られた測光用の画像を用いて信号値Ｓｉｇを算出させる（Ｓ２７）。このとき、信号分析部２０１は、信号値Ｓｉｇが定められた一定範囲内の値（ＳＬ≦Ｓｉｇ≦ＳＨ）であるかどうかを判断する（Ｓ２８）。

信号値Ｓｉｇが範囲外であるとき（Ｓ２８がＮｏ）、制御ソフトウェア１６１は、露光時間計算部１６３のフィードバック制御による自動露光設定により露光時間を再計算させてその露光時間を設定し（Ｓ２９）、再度測光用の画像を取得する（Ｓ２６）。

一方、信号値Ｓｉｇが一定範囲内の値であると判断すると（Ｓ２８がＹｅｓ）、制御ソフトウェア１６１は、光量計算部２０２において、ゲイン値Ｇ、露光時間Ｔ、透過率Ｎ、及び信号値Ｓｉｇを用いて光量Ｐを計算させる（Ｓ３０）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、フィルタ選択部２０３において、図５に示す動作条件に基づいて、光量計算部２０２で計算された光量Ｐに対応するＮＤフィルタ１０５を選択させる（Ｓ３１）。

次に、制御ソフトウェア１６１は、Ｓ３１においてフィルタ選択部２０３で選択されたＮＤフィルタ１０５を挿入させる（Ｓ３２）。
次に、制御ソフトウェア１６１は、ゲイン計算部１６２において、フィルタ選択部２０３で選択されたＮＤフィルタ１０５の全体の透過率Ｎに基づいてゲイン値Ｇｐを計算する（Ｓ３３）。

以降は、第１実施形態のＳ５〜Ｓ１２と同様のプレビューモードの動作及び画像記録モードの動作を行う。
第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、撮像装置１５０へ入射する光量Ｐに応じて、プレビューモード時に標本１１０に照射される励起光１０４の強度が適切になるようにＮＤフィルタ１０５を選択挿入するので、必要以上に強い励起光１０４を発する光源１０３を使用しても標本１１０に照射される励起光１０４の強度を適切に調整できるため、より適切に標本１１０の退色を抑制することができる。

また、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、観察者が特別に意識することなくＮＤフィルタ１０５の選択やゲイン値Ｇｐの計算などの動作条件の調整が自動で行われるので、観察時の顕微鏡１０１の操作性を向上させることができる。

また、第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムと同様に、プレビューモードによりＮＤフィルタ１０５を挿入しているとき、そのＮＤフィルタ１０５の全体の透過率Ｎに応じて増幅器１５４のゲイン値Ｇｐをゲイン値Ｇｓよりも高くしているので、プレビューモード時の標本１１０の蛍光１１１の明るさはＮＤフィルタ１０５が外されているときの本来観察される標本１１０の蛍光１１１の明るさと同等となり、観察上の利便性を損なわない。また、画像記録モードによりＮＤフィルタ１０５を外しているときでは増幅器１５４のゲイン値Ｇｅをゲイン値Ｇｓと同じにするため、本来観測される標本１１０の蛍光１１１の明るさで画像を保存メモリ１６７に記録することができ、画像記録モード時において明瞭な観察画像を保存することができる。

次に、本発明の第３実施形態の顕微鏡撮像システムについて説明する。
図７は、第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。また、図８Ａは、第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられるプレビュー画質設定部の動作条件を示す図である。また、図８Ｂは、第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられる画像記録画質設定部の動作条件を示す図である。なお、図７において第１実施形態または第２実施形態と同様の構成には同様な符号を付し説明を省略する。

図７に示すように、第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムは、ＰＣ１５２において、制御ソフトウェア１６１、ゲイン計算部１６２、露光時間計算部１６３、ＣＰＵ１６４、信号受信部１６５、キャッシュメモリ１６６、及び保存メモリ１６７のほかに、さらにプレビュー画質設定部２１０及び画像記録画質設定部２１１を備えている。プレビュー画質設定部２１０及び画像記録画質設定部２１１は、それぞれ、観察者から制御ソフトウェア１６１を介して送られてくる指示に基づいて画質レベルを設定する。

プレビュー画質設定部２１０は、観察者により設定される画質レベルまたは退色抑制レベルに応じてＮＤフィルタ１０５ａ〜１０５ｃのうちプレビューモード時に使用されるＮＤフィルタ１０５を選択し、その選択したＮＤフィルタ１０５を示す信号をゲイン計算部１６２に送る。

画像記録画質設定部２１１は、観測者により設定される画質レベルまたは退色抑制レベルに応じてＮＤフィルタ１０５ａ〜１０５ｃのうち画像記録モード時に使用されるＮＤフィルタ１０５を選択し、その選択したＮＤフィルタ１０５を示す信号をゲイン計算部１６２に送る。

次に、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、プレビュー画質設定部２１０及び画像記録画質設定部２１１のそれぞれの動作条件について説明する。
プレビュー画質設定部２１０及び画像記録画質設定部２１１は、それぞれ、画質レベルまたは退色抑制レベルに応じて使用するＮＤフィルタ１０５を選択する。ＮＤフィルタ１０５ａの透過率Ｎａ、ＮＤフィルタ１０５ｂの透過率Ｎｂ、及びＮＤフィルタ１０５ｃの透過率Ｎｃは、１＞Ｎａ＞Ｎｂ＞Ｎｃであるため、ゲイン値Ｇｐ及びゲイン値Ｇｅに設定されるゲイン値の大小関係はＧｓ＜Ｇｓ／Ｎａ＜Ｇｓ／Ｎｂ＜Ｇｓ／Ｎｃとなる。画質レベルはゲイン値に反比例するため、設定されるゲイン値に応じて図８Ａ及び図８Ｂに示すような画質レベル（低・中・高）となる。同様に、退色抑制レベルはＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに反比例するため、使用するＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じて図８Ａ及び図８Ｂに示すような退色抑制レベル（低・中・高）となる。

プレビュー画質設定部２１０では、観察者が設定したプレビューモード時の画質レベルまたは退色抑制レベルに応じてＮＤフィルタ１０５を選択する。また、ゲイン計算部１６２では、使用されるＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じてゲイン値Ｇｐを計算する。例えば、観察者がプレビューモード時の画質レベルを「低」または退色抑制レベルを「高」に設定した場合、プレビュー画質設定部２１０は、ＮＤフィルタ１０５ｃを選択すると共に、その選択したＮＤフィルタ１０５ｃを示す信号をゲイン計算部１６２に送る。ゲイン計算部１６２は、ゲイン値Ｇｐ＝Ｇｓ／Ｎｃを計算しその計算したゲイン値ＧｐをＣＰＵ１６４に送る。

同様に、画像記録画質設定部２１１では、観察者が設定した画質記録モード時の画質レベルまたは退色抑制レベルに応じてＮＤフィルタ１０５を選択する。また、ゲイン計算部１６２では、使用されるＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じてゲイン値Ｇｅを計算する。例えば、観察者が画像記録モード時の画質レベルを「中」または退色抑制レベルを「中」に設定した場合、画像記録画質設定部２１１は、ＮＤフィルタ１０５ａを選択すると共に、その選択したＮＤフィルタ１０５ａを示す信号をゲイン計算部１６２に送る。ゲイン計算部１６２は、ゲイン値Ｇｐ＝Ｇｓ／Ｎａを計算しその計算したゲイン値ＧｐをＣＰＵ１６４に送る。

観察者は、プレビューモード及び画像記録モードを実行させる前に、予め制御ソフトウェア１６１上でプレビューモード時の画質レベルまたは退色抑制レベルや画像記録モード時の画質レベルまたは退色抑制レベルを設定する。以降のプレビューモード時の顕微鏡撮像システムの動作や画像記録モード時の顕微鏡撮像システムの動作は第１実施形態または第２実施形態と同様である。

第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、プレビューモード時または画像記録モード時において観察者が「画質レベルを高、または、退色抑制レベルを低」、「画質レベルを低、または、退色抑制レベルを高」、または「画質レベルを中、または、退色抑制レベルを中」などの設定項目を選択することができる。これにより、観察者の用途・意図に応じて適切に退色を抑制することができる。

また、第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムによれば、プレビューモードにおいて、ＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じて増幅器１５４のゲイン値Ｇｐを高くしているので、標本１１０の蛍光１１１の明るさはＮＤフィルタ１０５が外されているときの本来観察される標本１１０の蛍光１１１の明るさと同等となり、観察上の利便性を損なわないようにすることができる。また、画像記録モードにおいても、ＮＤフィルタ１０５の透過率Ｎに応じて増幅器１５４のゲイン値Ｇｐを高くしているので、標本１１０の蛍光１１１の明るさはＮＤフィルタ１０５が外されているときの本来観察される標本１１０の蛍光１１１の明るさと同等となり、明瞭な観察画像を保存することができる。

上記実施形態は、本発明に係る顕微鏡撮像システムの趣旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。
すなわち、上記実施形態では、プレビューモード及び画像記録モードの切替に応じて撮像装置１５０の増幅器１５４のゲイン値Ｇｐまたはゲイン値Ｇｅを計算する構成であるが、観察者が手動でＮＤフィルタ１０５を挿脱させ、そのＮＤフィルタ１０５の挿脱状態に応じて増幅器１５４のゲイン値Ｇｐまたはゲイン値Ｇｅを計算するように構成してもよい。例えば、図９に示す顕微鏡撮像システムのように、撮像装置制御信号とＮＤ駆動信号とが互いに独立して制御ソフトウェア１６１からＣＰＵ１６４に送られ、撮像装置１５０とＮＤフィルタ１０５とが互いに独立して制御されるように顕微鏡撮像システムを構成し、ＣＰＵ１６４からフィルタ駆動部１０６へＮＤフィルタ１０５の駆動信号を送るのと同時にゲイン計算部１６２にも駆動信号を送りゲイン計算部１６２においてゲイン値Ｇｐまたはゲイン値Ｇｅを計算するように構成してもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様に、プレビューモード時にＮＤフィルタ１０５を入れることで退色を抑制しつつ増幅器１５４のゲイン値Ｇｐを上げることで明瞭なプレビュー画像を取得し、かつ、画像記録モード時にＮＤフィルタ１０５を外し増幅器１５４のゲイン値Ｇｅを下げることで明瞭な保存画像を取得することができる。

また、上記実施形態では、画像記録モード時に静止画像を保存メモリ１６７に記録する構成であるが、動画像を撮像することが可能な撮像装置１５０を使用し、画像記録モード時に動画像を保存メモリ１６７に記録するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、ＮＤフィルタ１０５の挿脱により標本１１０の退色抑制を行う構成であるが、それに限ったものではなく、光源１０３のパルス幅変調（ＰＷＭ）調整、光源１０３としての発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯間隔調整、光源１０３の電源電圧調整などにより標本１１０の退色抑制を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、撮像装置１５０で撮像される画像を示す信号値を増幅器１５４のゲイン値を上げることにより増幅させる構成であるが、複数の信号値を加算して出力するビニングにより撮像装置１５０で撮像される画像を示す信号値を増幅させてもよい。また、撮像装置１５０において、撮像素子１５１の露光時間を延長することにより撮像装置１５０で撮像される画像を示す信号値を増加させてもよい。

また、上記実施形態において、光量調整時に、光源１０３の強度に合わせて撮像装置１５０におけるホワイトバランスやブラックバランスを同時に調整してもよい。

本発明の第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムを示す図である。第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。第１実施形態に係る顕微鏡撮像システムの動作を説明するためのフローチャートである。第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。第２実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられるフィルタ選択部の動作条件を示す図である。第２実施形態の顕微鏡撮像システムの動作を説明するためのフローチャートである。第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられるプレビュー画質設定部の動作条件を示す図である。第３実施形態に係る顕微鏡撮像システムに備えられる画像記録画質設定部の動作条件を示す図である。他の実施形態に係る顕微鏡撮像システムの内部構成を示す図である。

符号の説明

１０１顕微鏡
１０２照明装置
１０３光源
１０４励起光
１０５ＮＤフィルタ
１０６フィルタ駆動制御部
１０７ダイクロイックミラー
１０８対物レンズ
１０９ステージ
１１０標本
１１１蛍光
１１２鏡筒
１５０撮像装置
１５１撮像素子
１５２ＰＣ
１５３モニタ
１５４増幅器
１５５Ａ／Ｄ変換器
１６１制御ソフトウェア
１６２ゲイン計算部
１６３露光時間計算部
１６４ＣＰＵ
１６５信号受信部
１６６キャッシュメモリ
１６７保存メモリ
２０１信号分析部
２０２光量計算部
２０３フィルタ選択部
２１０プレビュー画質設定部
２１１画像記録画質設定部

Claims

被検物に照射される照明光を発する光源と、
前記被検物に対向して設置される対物レンズと、
表示手段と、
記録手段と、
前記対物レンズにより得られる前記被検物の像を繰り返し撮像しそれら撮像した複数の画像を前記表示手段に連続して表示させるプレビューモードまたは前記被検物の像を撮像しその撮像した画像を前記記録手段に記録させる画像記録モードを行う撮像手段と、
前記照明光の光量を制御する照明光量制御手段と、
前記画像の画質を複数段階で調整する画質調整手段と、
前記画質調整手段により調整される複数段階の画質のうちの１つの画質と前記撮像手段で行われる前記プレビューモードまたは前記画像記録モードとの組み合わせに応じて、前記照明光量制御手段の動作及び前記撮像手段の動作を制御するシステム制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡撮像システム。
請求項１に記載の顕微鏡撮像システムであって、
前記システム制御手段は、前記撮像手段で行われる前記プレビューモードまたは前記画像記録モードに応じて、前記撮像手段の動作を制御する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像システム。
請求項１に記載の顕微鏡撮像システムであって、
前記システム制御手段は、前記照明光量制御手段の動作に応じて、前記撮像手段の動作を制御する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像システム。
請求項１に記載の顕微鏡撮像システムであって、
前記プレビューモードにおいて前記照明光の光量を計算する計算手段を備え、
前記システム制御手段は、前記計算手段で計算された光量に応じて、前記照明光量制御手段の動作及び前記撮像手段の動作を制御する、
ことを特徴とする顕微鏡撮像システム。