JP5059637B2 - 顕微鏡用撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡技術に関し、特に、顕微鏡により得られる標本の観察像を撮像して標本画像を取得する技術に関する。

従来、顕微鏡に撮像装置を組み付けて、顕微鏡により得られる標本の観察像を静止画若しくは動画として撮影し、取得した標本画像を観察する技術が用いられている。このような顕微鏡を用いて標本観察をする場合、観察できる範囲（視野）は、主として対物レンズの倍率によって決定される。低倍率の対物レンズを使用すると広範囲を観察することができるが解像度は低くなり、低倍率の対物レンズを使用すると、観察範囲が狭くなるものの、高精細な標本画像を取得できる。ユーザは、このことを利用し、標本に応じて対物レンズの倍率を適時切り替えながら観察を行っている。

このような顕微鏡用撮像装置の技術に関し、例えば特許文献１には、対物レンズを取り付けるレボルバをモータ等の駆動ユニットで駆動できる構成を設け、これを専用コントローラ若しくはパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と称する）から制御するようにして、ユーザの作業負荷を軽減させる技術が開示されている。

また、多くの撮像装置には、標本を撮像するための適正な露出（明るさ）条件を自動で調整する自動露出（ＡＥ）補正機能が搭載されている。上記特許文献１には、対物レンズ切替時に撮像装置の自動露出補正機能を停止させて撮像画面を保持することで、対物レンズ切替時の観察視野の暗黒状態の発生とそれに起因する露出時間の飽和とを防止して、ユーザの操作性を更に向上させるという技術も開示されている。

ところで、顕微鏡観察においては、生細胞の構造の検出や、分子の局在や移動の検出をするために、蛍光観察が行われている。これは、特定の波長の励起光を標本に照射したときに標本が発する蛍光を観察するという観察手法である。蛍光観察においては、標本に励起光を当て続けると、標本がダメージを受けるために、蛍光の強さが徐々に弱くなっていく。従って、標本へのダメージを極力防ぐためにも、迅速な観察、撮影が必要とされている。

蛍光観察に適した顕微鏡用撮像装置の技術に関し、例えば特許文献２には、観察部位毎に事前に撮影し保存しておいた画像を用いて次回撮影時の露出時間を算出しておくことで、適正露出に至るまでの時間を短縮するという技術が開示されている。
特開２００１−２９２３６９号公報 特開２００６−３１７４０６号公報

対物レンズ等は、それぞれ倍率や種類の違いにより入射光量が異なっている。しかしながら、上掲した特許文献１で開示の技術においては、対物レンズの切替時に対物レンズの種類に依らず常に露出値を保持する。このため、とりわけ倍率が大きく異なる対物レンズに切り替えたような場合には、切替直後の露出時間と適切な露出時間との差が大きくなるため、露出時間が適正値にまで収束する時間が長くなってしまうことがある。

また、上掲した特許文献２で開示の技術においても、対物レンズを変更した場合の光量変化については考慮されていない。また、観察部位が高倍率且つ広範囲に亘るときには、部位毎の事前撮影のために要する時間が長大なものとなってしまうことがある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、対物レンズの切替時における露出制御の収束時間を短縮化して操作性を向上させることである。

本発明の態様のひとつである顕微鏡用撮像装置は、顕微鏡により得られる標本の観察像を撮像して標本画像を取得する撮像手段と、前記顕微鏡の観察光路中に挿入される対物レンズの設置状態を制御する制御手段と、前記制御手段による前記設置状態の制御内容を、前記対物レンズの設置状態を示す設置状態情報として取得する設置状態情報取得手段と、前記撮像手段が取得した第一の倍率の標本画像より得られる輝度値に関する情報と、前記第一の倍率の標本画像における、前記第一の倍率よりも高倍率である第二の倍率の標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の輝度値に関する情報と、を含む標本画像情報、並びに、前記第一の倍率の標本画像を該撮像手段が取得したときに前記顕微鏡の観察光路中に挿入されていた対物レンズの倍率及び開口数の情報と、前記第二の倍率の標本画像を前記撮像手段が取得するときに前記顕微鏡の観察光路中に挿入される対物レンズの倍率及び開口数の情報と、を含む設置状態情報、に基づいて、前記第一の倍率の標本画像を取得したときに前記撮像手段に設定されていた露出条件を、前記第二の倍率の標本画像を取得するときの露出条件に変更する設定を行う露出条件設定手段と、を有するというものである。

また、前述した顕微鏡用撮像装置において、該標本画像情報は、該標本画像を構成する画素のうち輝度値が所定の閾値以上のものの平均を示す情報であるように構成することができる。

なお、このとき、該標本画像を構成する画素の輝度値毎の度数を示したヒストグラムにおいて形成される極小点のうち輝度値が最低であるものの該輝度値を、該所定の閾値とするように構成することができる。

また、このとき、該第一の倍率の標本画像を構成する画素のうち輝度値が該所定の閾値未満のものの個数が所定値以上の場合に、所定の警告を行う警告手段を更に有するように構成することができる。

なお、このとき、該所定の警告は、文字情報の表示、所定の色彩若しくは輝度による図形の表示、所定の音の発生、及び所定の振動の発生のうちのいずれか１つ、若しくはこれらのうちの２つ以上の組み合わせであるように構成することができる。

本発明によれば、以上のようにすることにより、対物レンズの切替時における露出制御の収束時間が短縮化されて操作性が向上するという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１から図５の各図について説明する。
図１は、本発明を実施する顕微鏡用撮像装置を含む顕微鏡画像撮像システムの構成を示している。同図において、撮像装置１００、入力装置１０５、ＰＣ１０６、表示部１０７、及び制御部１０８により顕微鏡用撮像装置が構成されている。

顕微鏡１０１は、ステージ上に載置した標本を透過明視野観察や蛍光観察等の各種検鏡法により観察することが可能である。図２は顕微鏡１０１の概略構成を示しており、図３は、落射蛍光観察可能な顕微鏡１０１の光学系の概略構成を表している。

顕微鏡１０１は、アダプタ６０５等を介して撮像部１０２と接続されており、更に、各部位が制御部１０８と接続されている。
顕微鏡１０１は、光源部６０２及び６０９、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ７０３及び７１９、視野絞り７０４及び７１８、開口絞り７０５及び７１４、透過光シャッタ７１７、反射鏡７１６、フィールドレンズ７１５、コンデンサレンズ７１３、投光管６０１、シャッタ７１２、レボルバ６０７、ステージ６０４、フォーカスハンドル６１０、並びに結像レンズユニット７１１を備えて構成されている。ここで、光源部６０２及び６０９は、それぞれ光源７０１及び７２１とコレクタレンズ７０２及び７２０とを有している。また、投光管６０１には、複数のキューブを格納するキューブユニット７０６が備えられていると共に、ＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、及び開口絞り７０５が設けられている。更に、レボルバ６０７は、複数の倍率の対物レンズ６０８を保持している。

なお、図２及び図３には、観察対象である標本４０３がステージ６０４上に載置されており、複数種類のキューブを着脱可能なキューブユニット７０６には、明視野観察用キューブ７０７と蛍光観察用キューブ７２２とが格納されている様子を示している。ここで、蛍光観察用キューブ７２２には、励起フィルタ７０８、ダイクロイックミラー７０９、及び吸収フィルタ７１０が設けられている。

透過照明用の光源部６０９内の光源７２１の発する光はコレクタレンズ７２０を通過した後、ＮＤフィルタ７１９、視野絞り７１８、及び透過光シャッタ７１７を通り反射鏡７１６に到達する。反射鏡７１６で反射した光は、フィールドレンズ７１５、開口絞り７１４、及びコンデンサレンズ７１３を通過して標本４０３に照射される。標本４０３を通過した光はレボルバ６０７に取り付けられている対物レンズ６０８に入射した後、シャッタ７１２と、キューブユニット７０６内部の明視野観察用キューブ７０７とを通過し、結像レンズユニット７１１を経て、撮像部１０２に入射される。

一方、蛍光観察時には、落射照明用の光源６０２内の光源７０１の発する光はコレクタレンズ７０２を通って投光管６０１に入射され、その入射光は、投光管６０１内のＮＤフィルタ７０３、視野絞り７０４、及び開口絞り７０５を通りキューブユニット７０６内部の蛍光観察用キューブ７２２に到達する。蛍光観察用キューブ７２２に到達した光源７０１からの光は、蛍光観察用キューブ７２２内部の励起フィルタ７０８によって特定の波長が選択的に透過された後、内部のダイクロイックミラー７０９で反射され、シャッタ７１２及び対物レンズ６０８を通り、ステージ６０４上の標本４０３に照射される。このとき標本４０３が発する蛍光は、再び対物レンズ６０８及びシャッタ７１２を通った後に、蛍光観察用キューブ７２２内部のダイクロイックミラー７０９と吸収フィルタ７１０とを通過し、結像レンズユニット７１１を経て撮像部１０２に入射される。

レボルバ６０７は制御部１０８と接続されている。レボルバ６０７は、制御部１０８からの電気信号に応じて駆動される不図示のモータにより、光路中に挿入する対物レンズ６０８の種類を制御部１０８からの指示に従って切り替えることができる。

図１の説明に戻る。制御部１０８は、ＰＣ１０６と顕微鏡１０１とに接続されている。制御部１０８は、ＰＣ１０６からの指示に応じて顕微鏡１０１の各部を制御すると共に、顕微鏡１０１の各部に取り付けられている不図示のセンサやエンコーダの出力信号から各部の状態を検出し、その情報をＰＣ１０６に送信する。

撮像装置１００は、撮像部１０２、画像処理部１０３、Ｉ／Ｆ部１０４、及びＣＰＵ１０９を備えている。ここで、ＣＰＵ１０９は、Ｉ／Ｆ部１０４と接続されており、制御バス１１０を介して撮像部１０２及び画像処理部１０３とも接続されている。

撮像部１０２には、顕微鏡１０１からの光が観察像として入射する。撮像部１０２は、顕微鏡１０１により得られる標本４０３の観察像（標本像）を撮像して、標本４０３が表されている標本画像を取得する。

図４は撮像部１０２の構成を示している。
撮像部１０２に入射した標本像はベイヤ方式の色フィルタ配列を有する固体撮像素子２０２の受光面に結像される。撮像素子駆動部２０５は、固体撮像素子２０２及び制御バス１１０に接続されており、ＣＰＵ１０９から設定された条件の下で固体撮像素子２０２の駆動信号を生成して固体撮像素子２０２に出力する。固体撮像素子２０２は、この駆動信号に応じて標本像を光電変換し、撮像素子駆動部２０５から入力される水平同期信号及び垂直同期信号に従って信号電荷を読み出して、アナログ信号として出力する。

固体撮像素子２０２から出力されたアナログ信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２０３において相関二重サンプ二リング（ＣＤＳ）処理と自動利得制御（ＡＧＣ）処理とが施されて波形整形された後に、Ａ／Ｄ変換器２０４によってディジタル信号のベイヤデータである画像データに変換されて、フレーム周期やライン周期のタイミングを示す同期信号と共に、画像処理部１０３へと出力される。

画像処理部１０３は、制御バス１１０を介して接続されているＣＰＵ１０９からの指示に応じ、撮像部１０２から送られてきた画像データに対し各種の画像処理を施す。
図５は画像処理部１０３の構成を示している。

撮像部１０２から入力される画像データは、まずＲＧＢ変換部３０１を通じてベイヤデータからＲＧＢデータに変換されて露出評価部３０２に出力される。
露出評価部３０２は、この画像データの平均輝度値を算出し、ＣＰＵ１０９にその算出結果を送信する。

ＣＰＵ１０９は、受信した平均輝度値データを、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＰＣ１０６に送信する。ＰＣ１０６は受信した平均輝度値が、予め設定されている基準の数値範囲に収まっているかを判断し、収まっていない場合には、ＣＰＵ１０９を介して撮像部１０２の撮像素子駆動部２０５に指示し、露出時間を変更させる。

露出評価部３０２に入力された画像データは、そのままホワイトバランス補正部３０３にも入力される。ホワイトバランス補正部３０３は、ＲＧＢデータである画像データの各色データに対しＣＰＵ１０９から設定された係数を乗ずることによってホワイトバランスの補正を行い、当該補正後の画像データを階調補正部３０４に出力する。

階調補正部３０４に入力された画像データは、不図示のルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照することで階調補正を行い、当該補正後の画像データを輪郭強調部３０５に出力する。

輪郭強調部３０５は、バンドパスフィルタを有しており、このフィルタによって入力画像データの高周波成分を抽出する。そして、抽出された高周波成分を入力画像データに加算することで、入力画像データで表されている標本画像の輪郭を強調した画像データを得る。輪郭強調された画像データはＩ／Ｆ部１０４に出力される。

Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１０４は、ＰＣ１０６、画像処理部１０３、及びＣＰＵ１０９と接続されている。Ｉ／Ｆ部１０４は、データ形式の変換を行ってＰＣ１０６とＣＰＵ１０９との間でのデータの授受を管理する。また、Ｉ／Ｆ部１０４は、内部にバッファメモリを有しており、画像処理部１０３から入力される撮像画像データを一時保存し、ＰＣ１０６との間でのタイミング調整を図りながら画像データをＰＣ１０６に送信する。

ＰＣ１０６は、撮像装置１００、表示部１０７、入力装置１０５、制御部１０８が接続されている。ＰＣ１０６は、ＣＰＵ１０９及び制御部１０８とデータの授受を行う。従って、ＰＣ１０６は、制御部１０８から送られてくる、顕微鏡１０１の各部に取り付けられている不図示のセンサやエンコーダの出力信号から検出した各部の状態を示す情報を受信することにより、顕微鏡１０１の光路中に挿入されている各種光学部材の設置状態（例えば対物レンズ６０８、ＮＤフィルタ７０３、明視野観察用キューブ７０７、蛍光観察用キューブ７２２、視野絞り７０４及び７１８、開口絞り７０５及び７１４の顕微鏡１０１の光路に対する挿抜の状態）を、設置状態情報として取得することができ、また、これらの光学部材の設置状態を制御することができる。なお、ＰＣ１０６は、顕微鏡１０１の各部を制御部１０８に制御させるための制御信号を、これより顕微鏡１０１の光路中に挿入する各種光学部材の設置状態情報として取得することもできる。

また、ＰＣ１０６は、内部に不図示の記憶装置を有しており、Ｉ／Ｆ部１０４経由で撮像装置１００で受信した撮像画像や撮像条件の情報等を保存しておくことができる。
なお、ＰＣ１０６は、標準的な構成のもの、すなわち、制御プログラムの実行によって図１の顕微鏡画像撮像システム全体の動作制御を司るＭＰＵ、このＭＰＵが必要に応じてワークメモリとして使用するメインメモリ、図１の顕微鏡画像撮像システムの各構成要素との間で各種データの授受を管理するインタフェースユニット、及び、各種のプログラムやデータを記憶しておく例えばハードディスク装置なとの記憶装置を有しているコンピュータ、を利用する。ここで、ＰＣ１０６の記憶装置には、本実施形態においてＰＣ１０６が行う各種の制御処理をＰＣ１０６に行わせるための制御プログラムが予め格納されており、この制御プログラムをＰＣ１０６のＭＰＵが記憶装置から読み出して実行することにより、ＰＣ１０６は、当該各種の制御処理を行うことができるようになる。

表示部１０７は、カラー液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタであり、ＰＣ１０６からの入力信号に応じて、撮像画像やユーザが各種操作をＰＣ１０６に指示するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）、文字等を表示する。

入力装置１０５は、ボタンスイッチ、キーボードスイッチ、マウス装置等、ユーザがステージ６０４の位置や対物レンズ６０８の倍率、各種の撮像条件、撮像開始、撮像終了等の指示を与えるための入力デバイスであり、ＰＣ１０６に接続される。

図１に示した顕微鏡画像撮像システムは、以上のように構成されている。なお、ＣＰＵ１０９では、本実施形態においてＣＰＵ１０９が行う各種の制御処理をＣＰＵ１０９に行わせるための制御プログラムが自身の内蔵する不図示のＲＯＭに予め格納されており、この制御プログラムを実行することで、ＣＰＵ１０９は当該制御処理を行うことができるようになる。

以下、この顕微鏡画像撮像システムにおいて行われる、対物レンズ６０８の切替時における露出制御動作についての幾つかの実施例を説明する。なお、これらの実施例では、特に断らない限り、明視野観察により標本４０３を観察するものとする。

まず図６について説明する。図６は、図１の顕微鏡画像撮像システムにより行われる制御処理の第一の例の処理内容をフローチャートで示したものである。このフローチャートを参照しながら、対物レンズ６０８の切替時における露出制御動作を説明する。

図６の処理は、Ｓ５０１において、この顕微鏡画像撮像システムに対して電源を投入する操作をユーザ（操作者）が行うと開始される。
次に、Ｓ５０２では初期設定処理が行われる。

この初期設定処理では、ＰＣ１０６は、画像処理部１０３が使用する画像処理用パラメータのデフォルトデータを、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９へ送信する処理を行う。ＣＰＵ１０９は、受け取ったパラメータを画像処理部１０３に設定する処理を行う。更に、ＰＣ１０６は、制御部１０８に指示を与えて、例えばレボルバ６０７を駆動させて行う原点位置出し等といった、顕微鏡１０１の各部を初期状態に設定させる初期化処理を行い、これに続いて、レボルバ６０７を駆動させて光軸上に最初の対物レンズ６０８をセットさせる処理も行う。なお、このときにセットされる対物レンズ６０８の倍率をＭ１とする。

ここで、ユーザは、ステージ６０４上に標本４０３を載置すると共に、透過照明用の光源７２１の電源を投入し、開口絞り７１４等の調整といった光学調整を行う。そして、この後に、ユーザは、入力装置１０５を操作して観察開始の指示をＰＣ１０６に与える。

ＰＣ１０６は、この指示を受け取ると、制御部１０８と、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９とに所定の命令信号を送信する。
ＣＰＵ１０９は、この命令信号を受信すると、撮像開始信号を各部に送信する。撮像素子駆動部２０５は、この撮像開始信号を受信すると、固体撮像素子２０２を駆動して、顕微鏡１０１からの入射光の光電変換を開始させる。

また、ＣＰＵ１０９は、不図示である内蔵のタイマで露出時間の計時を行い、所定時間の計時により露光完了を検出する度に、固体撮像素子２０２に蓄積された電荷をアナログ信号として出力させる。このアナログ信号である撮像画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２０３を経た後に、Ａ／Ｄ変換器２０４によってディジタルデータである画像データに変換されて、画像処理部１０３に送られる。画像処理部１０３はこの画像データに対し所定の画像処理を施す。当該画像処理が施された画像データは、Ｉ／Ｆ１０４によるタイミング調整が行われた上でＰＣ１０６へと転送される。ＰＣ１０６は、受信した画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に順次表示させる処理を行う。

次に、Ｓ５０３では、標本４０３の観察動作を継続するか否かを判定する処理が行われる。ＰＣ１０６は、この処理において、入力装置１０５が操作されて観察終了の指示を受けていないか否かを判定する処理を行う。ここで、観察動作を継続すると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ５０４に処理を進め、観察動作を終了すると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ５１４に処理を進める。

次に、Ｓ５０４では、露出補正処理が行われる。この処理では、ＣＰＵ１０９が、露出評価部３０２及びＰＣ１０６との間でデータ送受信を行い、撮像部１０２から受信した画像データについて露出評価部３０２により算出された平均輝度値が、予め設定されている基準の数値範囲に収まるように、固体撮像素子２０２の露出時間の設定を変更する処理をＣＰＵ１０９が行う。そして、固体撮像素子２０２を駆動して、顕微鏡１０１からの入射光の光電変換を開始させると共に、不図示である内蔵のタイマで露出時間の計時を行う。ここで、設定変更後の露出時間の計時により露光完了を検出すると、固体撮像素子２０２に蓄積された電荷をアナログ信号として出力させ、このアナログ信号である撮像画像信号に対応する画像データを、画像処理部１０３による所定の画像処理を施した上で、Ｉ／Ｆ部１０４からＰＣ１０６へと転送させる処理をＣＰＵ１０９が行う。

次に、Ｓ５０５では、ＰＣ１０６が、変更した露出時間での撮像により取得された画像データを、画像処理部１０３からＩ／Ｆ１０４を介して取り込み、この画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に改めて表示させる処理を行う。

次に、Ｓ５０６では、入力装置１０５が操作されて対物レンズ６０８の切り替えの指示を受けたか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。
ここで、当該切替指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ５０３へ処理を戻し、上述した処理が改めて行われる。すなわち、ＰＣ１０６は、撮像部１０２が撮影した画像データを連続的に取り込み、当該画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に逐次表示させる。ここで、光源７２１からの光による標本４０３の像は光軸上の各光学部材を通過して撮像素子２０２上に結像されるので、表示部１０７の画面には標本画像が常に更新されつつ表示される。ここで、ユーザは、ケラレ等のないフォーカスの合った所望の観察状態の標本画像を得ることができるように、表示部１０７に表示される標本画像を参照しながら、ＮＤフィルタ７１９、視野絞り７１８、開口絞り７１４、ステージ６０４、フォーカスハンドル６１０等を操作して調節する。

一方、Ｓ５０６の判定処理において、当該切替指示を受けたと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ５０７に処理を進める。
Ｓ５０７では、顕微鏡１０１の光路中に現在挿入されている倍率Ｍ１である対物レンズ６０８を、制御部１０８から取得した設置状態情報より特定し、この対物レンズ６０８についての特性情報と、ユーザが入力装置１０５を操作して行った倍率Ｍ２である対物レンズ６０８の切り替えの指示において特定されている当該切替後の対物レンズ６０８についての特性情報とを、この特性情報が予め格納されている自身の記憶装置から読み出す処理をＰＣ１０６が行う。そして、続くＳ５０８において、露出時間の算出処理をＰＣ１０６が行う。ＰＣ１０６は、この算出処理として、図７にフローチャートで示したサブルーチン処理を実行する。

図７のＳ８０１においてこのサブルーチン処理が開始されると、まず、Ｓ８０２において、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８の切り替えが、倍率の低いものから高いものへの切り替えであるか否か、すなわち、対物レンズ６０８の切替後に取得される標本画像の倍率Ｍ２が、当該切替前に取得した標本画像の倍率Ｍ１よりも高倍率であるか否かを判定する処理を行う。

ここで、対物レンズ６０８の切り替えが倍率の低いものから高いものへの切り替えであると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、Ｓ８０３において、既に取得されている倍率Ｍ１の標本画像において、対物レンズ６０８の切替後に取得される倍率Ｍ２の標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像に基づいて、倍率Ｍ２の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行う。

ここで図８について説明する。図８は、対物レンズ６０８の切替前後における標本画像の視野の関係を示している。
図８において、実線の枠で示されている標本画像視野４０１は、対物レンズ６０８の切替前における標本画像の視野を表しているものであり、破線の枠で示されている部分画像視野４０４は、対物レンズ６０８の切替後における標本画像の視野を表しているものである。なお、図８においては、対物レンズ６０８の切り替えは、倍率の低いものから高いものへの切り替えである。

ここで、対物レンズ６０８の切替前における標本画像の水平方向（Ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）の画素数（すなわち標本画像視野４０１の画素数）を（Ｘ１，Ｙ１）と表すこととする。このとき、この標本画像において、対物レンズ６０８の切替後における標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の水平方向及び垂直方向の画素数（すなわち部分画像視野４０４の画素数）（Ｘ２，Ｙ２）は下記の（１）式により算出することができる。

（Ｘ２，Ｙ２）＝（Ｘ１×Ｍ２／Ｍ１，Ｙ１×Ｍ２／Ｍ１）…（１）
なお、ここで、対物レンズ６０８の切替前後における標本画像の視野の中心は同一位置であるとする。

また、対物レンズ６０８の切替前における標本画像の左下隅の画素の位置を画素アドレス（ｘ，ｙ）の原点（０，０）とすると、対物レンズ６０８の切替後における標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の四隅の位置の画素アドレスは、それぞれ下記の（２）式乃至（５）式により算出することができる。
（Ｘ１×1/2−Ｘ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2，Ｙ１×1/2−Ｙ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2）…（２）
（Ｘ１×1/2＋Ｘ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2，Ｙ１×1/2−Ｙ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2）…（３）
（Ｘ１×1/2−Ｘ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2，Ｙ１×1/2＋Ｙ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2）…（４）
（Ｘ１×1/2＋Ｘ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2，Ｙ１×1/2＋Ｙ１×Ｍ２／Ｍ１×1/2）…（５）
Ｓ８０３の処理において、ＰＣ１０６は、まず、露出評価部３０２により算出される、対物レンズ６０８の切替前における標本画像についての平均輝度値（標本画像視野４０１の平均輝度値）Ｉ１を、ＣＰＵ１０９からＩ／Ｆ部１０４を介して取得する処理を行う。続いて、ＰＣ１０６は、上記の式（１）乃至式（５）の値を算出する処理を行う。そして、これらの値に基づいて、対物レンズ６０８の切替後における標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の平均輝度値（すなわち部分画像視野４０４の平均輝度値）Ｉ２を算出する処理をＰＣ１０６が行う。なお、この値Ｉ２の算出をＰＣ１０６が行う代わりに、上記の式（１）乃至式（５）の値の算出結果を、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９へ送信し、ＣＰＵ１０９にこれらの値を露出評価部３０２へ与えさせることで、当該部分画像の平均輝度値Ｉ２を露出評価部３０２に算出させ、得られた値Ｉ２を、ＣＰＵ１０９からＩ／Ｆ部１０４を介して取得する処理をＰＣ１０６が行うようにしてもよい。

次に、ＰＣ１０６は、取得した平均輝度値Ｉ１及びＩ２に基づき、対物レンズ６０８の切替後の撮像動作における固体撮像素子２０２の露出時間の設定値Ｔを下記の式（６）より算出する処理を行う。

Ｔ＝Ｔ１×（Ｉ１／Ｉ２）×（Ｍ２／Ｍ１）² ×（ＮＡ１／ＮＡ２）² …（６）
ここでＴ１は現在の露出時間の設定値（すなわち、倍率Ｍ１の標本画像を取得したときの露出時間の設定値）であり、ＮＡ１及びＮＡ２は、それぞれ切替前後の対物レンズ６０８の開口数を示している。

つまり、この式（６）は、対物レンズ６０８の切替前に顕微鏡１０１により得られた標本像を撮像して倍率Ｍ１の標本画像を撮像部１０２が取得したときに顕微鏡１０１の観察光路中に挿入されていた対物レンズ６０８の倍率及び開口数の情報と、当該標本像を撮像して倍率Ｍ２の標本画像を撮像部１０２が取得するときに当該観察光路中に挿入される対物レンズ６０８の倍率及び開口数の情報とに基づいて、倍率Ｍ２の標本画像の取得のために撮像部１０２が該標本像を撮像するときの露出時間Ｔを設定するための式であり、倍率Ｍ１である標本画像を取得したときに撮像部１０２に設定されていた露出時間Ｔ１を露出時間Ｔへと変更する式である。

また、この式（６）の値Ｔは、この倍率Ｍ１である標本画像の輝度値の平均値Ｉ１と、該標本画像における、対物レンズ６０８の切替後に取得される倍率Ｍ２である標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の輝度値の平均値Ｉ２とに基づいて、倍率Ｍ１である標本画像を取得したときに撮像部１０２に設定されていた露出時間Ｔ１を変更したものである。

なお、上記の式（１）乃至式（６）の値の算出に必要となる、Ｘ１、Ｙ１、Ｍ１、ＮＡ１、Ｍ２、ＮＡ２の各値は、ＰＣ１０６の記憶装置に特性情報として予め格納されている。ＰＣ１０６は、図６のＳ５０７の処理において、切替前後の対物レンズ６０８について記憶装置から読み出した特性情報を利用してこれらの式の値を算出する。

以上のＳ８０３の処理が完了すると、Ｓ８０５においてこのサブルーチン処理が終了し、図６に処理が戻る。
一方、Ｓ８０２の判定処理において、対物レンズ６０８の切り替えが倍率の低いものから高いものへの切り替えではないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ８０４において、既に取得されている倍率Ｍ１の標本画像全体に基づいて、倍率Ｍ２の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行う。具体的には、ＰＣ１０６は、上記の式（６）において、Ｉ１＝Ｉ２（すなわち、Ｉ１／Ｉ２＝１）として、設定値Ｔの値を算出する処理を行う。そして、このＳ８０４の処理が完了すると、Ｓ８０５においてこのサブルーチン処理が終了し、図６に処理が戻る。

図６の説明へ戻る。
Ｓ５０８の処理に続くＳ５０９では、制御部１０８に指示を与えて、レボルバ６０７を駆動させる駆動系であるモータへの電力供給を開始させる処理（駆動系前処理）をＰＣ１０６が行う。

次に、Ｓ５１０では、表示部１０７で現在表示中の標本画像の表示（プレビュー表示）の更新を一旦停止してそのまま保持させる（フリーズさせる）処理をＰＣ１０６が行う。そして、続くＳ５１１において、制御部１０８に指示を与えてレボルバ６０７を回転させることで、光路中に現在挿入されている対物レンズ６０８を、ユーザが入力装置１０５を操作して行った指示において特定されている対物レンズ６０８へと切り替えさせる処理をＰＣ１０６が行う。

次に、Ｓ５１２では、Ｓ５０８の処理（すなわち図７のサブルーチン処理）により算出された露出時間Ｔを、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９に送信する処理をＰＣ１０６が行う。ＣＰＵ１０９は、固体撮像素子２０２の露出時間の設定を、受け取った露出時間Ｔに変更する処理を行う。

次に、Ｓ５１３では、Ｓ５０９の処理による標本画像の表示の更新のフリーズを解除して、画像処理部１０３からＩ／Ｆ部１０４を介して受信した画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に順次表示させる処理を再開させる処理をＰＣ１０６が行い、その後はＳ５０３へ処理を戻して、上述した処理が改めて行われる。すなわち、ＰＣ１０６は、変更後の露出時間Ｔの設定に従って撮像部１０２が撮影した画像データを連続的に取り込み、当該画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に逐次表示させる。

一方、Ｓ５０３の判定処理において、観察動作を終了すると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ５１４において、この顕微鏡画像撮像システムによる一連の撮像動作を停止させる処理をＰＣ１０６が行い、続くＳ５１５において、この図６の制御処理を完了する。

以上のように、本実施例によれば、対物レンズ６０８の切替後の露出時間の設定を適切なものとすることができるので、対物レンズ６０８の切替時における露出制御の収束時間が短縮化される結果、標本４０３の観察のための作業における操作性が向上する。

なお、本実施例においては、対物レンズ６０８を高倍率から低倍率に切り替えるときには、既に取得されている倍率Ｍ１の標本画像全体に基づいて、倍率Ｍ２の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出するようにしていた。この代わりに、図６のＳ５０５の処理において、各倍率について最新である標本画像の画像データをＰＣ１０６が自身の記憶装置に格納するようにしておき、対物レンズ６０８を高倍率のものから低倍率のものに切り替えるときには、図７のＳ８０４の処理において、この切替後の倍率よりも更に低倍率である（すなわち視野の広い）標本画像の画像データを記憶装置から読み出し、当該標本画像において、対物レンズ６０８の切替後に取得される倍率の標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像に基づいて、対物レンズ６０８の切替後の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行うようにしてもよい。このようにすることにより、例えば標本の明るさの変動が小さい明視野観察などにおいて、対物レンズ６０８を高倍率のものから低倍率のものに切り替えるときに、より適切な露出時間の設定を行える。

本実施例は、ステージ６０４をモータ等のステージ駆動部で駆動して標本４０３を任意の位置に移動させることが可能な顕微鏡１０１を使用し、この移動距離が所定量を越えたときに、移動後の標本像の撮像において適用する適切な露出時間を、事前に取得していた異なる倍率の画像データの輝度値に基づいて算出するというものである。

図１に示した顕微鏡画像撮像システムは、制御部１０８がステージ６０４を制御して、標本３０４を、顕微鏡１０１の観察光路に垂直なＸＹ面内における位置であって、ＰＣ１０６からの指示に応じた当該位置に移動できるように構成されている。

ここで図９について説明する。図９は、図１の顕微鏡画像撮像システムにより行われる制御処理の第二の例の処理内容をフローチャートで示したものである。このフローチャートを参照しながら、対物レンズ６０８の切替時における露出制御動作を説明する。

図９の処理は、Ｓ９０１において、この顕微鏡画像撮像システムに対して電源を投入する操作をユーザ（操作者）が行うと開始され、続くＳ９０２において、初期設定処理が行われる。このＳ９０２の処理は、図６に示した第一の例におけるＳ５０２の処理と同様のものであるので、説明を省略する。

次に、Ｓ９０３において、レボルバ６０７を駆動させて光軸上に低倍率の対物レンズ６０８をセットさせる処理をＰＣ１０６が行う。このときにセットされる対物レンズ６０８の倍率をＭ１とする。

ここで、ユーザは、ステージ６０４上に標本４０３を載置すると共に、透過照明用の光源７２１の電源を投入し、開口絞り７１４等の調整といった光学調整を行う。そして、この後に、ユーザは、入力装置１０５を操作して観察開始の指示をＰＣ１０６に与える。すると、ＰＣ１０６は、Ｓ９０４において、撮像装置１００を動作させて標本像を撮像させて標本画像データを取得し、取得した標本画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に順次表示させる処理を行う。なお、このＳ９０３の処理は、実施例１においてＳ５０２に続く処理として説明したものと同様のものであるので、説明を省略する。

また、このとき、ＰＣ１０６は、露出時間の設定の変更指示をＣＰＵ１０９に与える。ＣＰＵ１０９は、この指示を受け取ると、露出評価部３０２及びＰＣ１０６との間でデータ送受信を行い、撮像部１０２から受信した画像データについて露出評価部３０２により算出された平均輝度値が、予め設定されている基準の数値範囲に収まるように、固体撮像素子２０２の露出時間の設定を変更する処理をＣＰＵ１０９が行う。

ここで、ユーザは、ケラレ等のないフォーカスの合った所望の観察状態の標本画像を得ることができるように、表示部１０７に表示される標本画像を参照しながら、ＮＤフィルタ７１９、視野絞り７１８、開口絞り７１４、ステージ６０４等を操作して調節する。更に、ユーザは、標本４０３において観察を所望する部位の全体が、表示部１０７における観察視野（すなわち標本画像の表示領域）内に含まれるように、ステージ６０４をＸＹ平面上に移動させ位置調整しつつ、フォーカスハンドル６１０を操作してフォーカスを適切な状態に調整する。

次に、Ｓ９０５では、入力装置１０５が操作されて標本画像の保存の指示を受けたか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、当該保存指示を受けたと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ９０６に処理を進める。一方、当該保存指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ９０４へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。

Ｓ９０６では、表示部１０７に表示中の標本画像を表現している画像データを、自身の有する記憶装置に格納する処理をＰＣ１０６が行う。そして、続くＳ９０７において、ＰＣ１０６は、この標本画像を取得したときの設置状態情報を、制御部１０８から取得して当該記憶装置に格納する処理も行う。なお、本実施例においては、ステージ６０４のＸＹ平面上の位置を示す座標の値も、設置状態情報に含まれている。

次に、Ｓ９０８では、入力装置１０５が操作されて対物レンズ６０８の切り替えの指示を受けたか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、当該切替指示を受けたと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ９０９に処理を進める。一方、当該切替指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、当該切替指示を受けるまで（判定結果がＹｅｓとなるまで）、このＳ９０８の判定処理を繰り返す。

Ｓ９０９では、レボルバ６０７を駆動させて光軸上に高倍率の対物レンズ６０８をセットさせる処理をＰＣ１０６が行う。このときにセットされる対物レンズ６０８の倍率をＭ２とし、Ｍ２＞Ｍ１であるとする。

次に、Ｓ９１０では、撮像装置１００を動作させて標本像を撮像させて標本画像データを取得し、取得した標本画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に順次表示させる処理を行う。なお、このＳ９１０の処理も、実施例１においてＳ５０２に続く処理として説明したものと同様のものであるので、説明を省略する。

次に、Ｓ９１１では、ＰＣ１０６は、露出時間の設定の変更指示をＣＰＵ１０９に与える。ＣＰＵ１０９は、この指示を受け取ると、露出評価部３０２及びＰＣ１０６との間でデータ送受信を行い、撮像部１０２から受信した画像データについて露出評価部３０２により算出された平均輝度値が、予め設定されている基準の数値範囲に収まるように、固体撮像素子２０２の露出時間の設定を変更する処理をＣＰＵ１０９が行う。

ここで図１０について説明する。図１０は、表示部１０７での標本画像の第一の表示例を示している。この図１０の例では、標本４０３において観察を所望する部位の全体が、倍率Ｍ２である標本画像１００１の観察視野内に含まれて表示されている様子を示している。

なお、ＰＣ１０６は、図１０に例示するように、表示部１０７の表示画面に、撮像部１０２により現在取得されている倍率Ｍ２の標本画像１００１に加え、記憶装置に保存しておいた倍率Ｍ１の標本画像を、参照画像１００２として表示する処理を行う。なお、この参照画像１００２における標本観察領域１００３は、倍率Ｍ２である標本画像１００１の視野に対応する領域を示している。

この図１０の画面を表示しているときに、ユーザが入力装置１０５を操作して、移動ボタン１００５に対するクリック操作、若しくは、倍率Ｍ１の標本画像である参照画像１００２上での任意の位置を指定する操作を行う。ここでは、この操作により、図１０に示されている標本観察領域１００３を観察領域１００４へ移動させる指示が行われたものとする。

このとき、ＰＣ１０６は、顕微鏡１０１の観察光路に対し垂直な方向への標本４０３の移動距離を検出する処理を行う。より具体的には、ＰＣ１０６は、当該指示に係る移動前の標本観察領域１００３と、当該指示に係る移動先の観察領域１００４との中心間距離（すなわち標本４０３の移動距離）を、倍率Ｍ１の標本画像の画像データと、記憶装置に格納しておいた、この倍率Ｍ１の標本画像を取得したときの設置状態情報（対物レンズ６０８の倍率情報及びステージ６０４のＸＹ平面上の位置情報）とに基づいて算出する処理を行う。そして、Ｓ９１２において、この移動距離が、予め設定されている基準距離よりも長いものであったか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、移動距離が基準距離よりも長いものであったと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ９１３に処理を進め、移動距離が基準距離よりも長いものではなかったと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ９２０に処理を進める。

Ｓ９１３では、ＰＣ１０６は、倍率Ｍ２の標本画像１００１の平均輝度値Ｉ２を算出すると共に、倍率Ｍ１の標本画像において、当該指示に係る移動先の観察領域１００４に相当する範囲内の平均輝度値Ｉ１を、倍率Ｍ１の標本画像の画像データに基づいて算出する処理を行う。そして、ＰＣ１０６は、取得した平均輝度値Ｉ１及びＩ２に基づき、当該指示に係る移動後の撮像動作における固体撮像素子２０２の露出時間の設定値Ｔを、前述した式（６）より算出する処理を行う。

次に、Ｓ９１４において、ＰＣ１０６は、表示部１０７で現在表示中の標本画像１００１の表示の更新を一旦停止してそのまま保持した上で、制御部１０８を介してステージ６０４を駆動させて、標本４０３を、当該指示に係る位置（観察領域１００４が標本画像の視野に対応することとなる位置）へと移動させる処理を行う。そして、続くＳ９１５において、標本画像１００１の表示の更新の一旦停止を解除して、画像処理部１０３からＩ／Ｆ部１０４を介して受信した画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に順次表示させる処理を再開させると共に、Ｓ９１３の処理により算出された露出時間Ｔを、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９に送信する処理をＰＣ１０６が行う。すなわち、ＰＣ１０６は、変更後の露出時間Ｔの設定に従って撮像部１０２が撮影した画像データを連続的に取り込み、当該画像データで表現されている標本画像を表示部１０７の画面上に逐次表示させる処理を行い、その後はＳ９１６に処理を進める。

一方、Ｓ９１３の判定処理において、移動距離が基準距離よりも長いものではなかったと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ９２０において、露出時間Ｔの設定を変更することなく、制御部１０８を介してステージ６０４を駆動させて、標本４０３を、当該指示に係る位置へと移動させる処理のみを行い、その後はＳ９１６に処理を進める。

Ｓ９１６では、入力装置１０５が操作されて対物レンズ６０８の切り替えの指示を受けていないか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、当該切替指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、Ｓ９１７に処理を進める一方、当該切替指示を受けていたと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ９０３へ処理を戻し、上述した処理が改めて行われる。

Ｓ９１７では、ＰＣ１０６は、入力装置１０５が操作されて観察終了の指示を受けていたか否かを判定する処理を行う。ここで、観察終了の指示を受けていたと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ９１８に処理を進める。一方、観察終了の指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ９１０へと処理を戻して上述した処理が繰り返される。このようにしてＳ９１０からの処理が繰り返されることにより、露出時間の設定後において、標本４０３の移動距離が所定値以上であるときには、露出条件が改めて設定される。

Ｓ９１８では、この顕微鏡画像撮像システムによる一連の撮像動作を停止させる処理をＰＣ１０６が行い、続くＳ９１９において、この図９の制御処理を完了する。
以上のように、本実施例によれば、観察部位の移動距離が所定値以上に長いときは、観察画像の輝度変化量が無視できないほどに大きいことが想定されるので、事前に取得しておいた低倍率の標本画像の輝度値に基づいて移動先の観察部位を撮像部１０２で撮像する際の露出時間を算出する。このように、顕微鏡１０１の観察光路に対し垂直な方向への標本４０３の移動距離に応じて撮像部１０２の露出条件を設定することにより、対物レンズ６０８の切替時における露出制御の収束時間が短縮化される結果、標本４０３の観察のための作業における操作性が向上する。

なお、本実施例においては、観察部位の移動距離に基づいて、露出時間の変更を行うようにしていた。この代わりに、ステージ６０４の移動を検出するエンコーダの出力信号よりステージ６０４の移動速度を算出し、この移動速度が所定値を越えた場合に露出時間を変更する設定を行うようにしてもよい。

また、撮像部１０２により順次取得される同一倍率の標本画像の輝度値の平均値の履歴を記録しておくようにし、この値の変化が所定値以上となったことを検出したとき、すなわち、撮像部１０２が取得した標本画像に所定値以上の輝度変化が生じたときに、露出時間を変更する設定を行うようにしてもよい。

更に、撮像部１０２により同一倍率の標本画像を順次取得したときの露出時間の履歴を記録しておくようにし、この値の変化が所定値以上となったことを検出したときに、露出時間を変更する設定を行うようにしてもよい。

本実施例は、対物レンズ６０８のみならず、顕微鏡１０１の観察光路中に挿入されるフィルタ等の光学部材の設置状態に応じて、対物レンズ６０８の切替後の露出時間を適切に変更するというものである。

図１に示した顕微鏡画像撮像システムにおいて、視野絞り７１８、開口絞り７１４、及び光学フィルタであるＮＤフィルタ７１９は制御部１０８と接続されている。制御部１０８は、ユーザによる入力装置１０５への操作に基づいてなされるＰＣ１０６からの指示により、これらの光学部材の観察光路上の設置状態を変更することができる。なお、ＰＣ１０６の記憶装置には、これらの光学部材の特性を表すパラメータデータが保存されている。

ここで図１１について説明する。図１１は、図１の顕微鏡画像撮像システムにより行われる制御処理の第三の例の処理内容をフローチャートで示したものである。このフローチャートを参照しながら、対物レンズ６０８の切替時における露出制御動作を説明する。

なお、図１１のフローチャートで示した各ステップの処理のうち、図６に示した第一の例におけるものと同一のものについては、同一の符号を付しており、それらの説明については、ここでは省略する。

図１１において、Ｓ５０７に続くＳ１１０１では、入力装置１０５が操作されていずれかの光学部材（ここでは、ＮＤフィルタ７１９、視野絞り７１８、若しくは開口絞り７１４）の設置状態の変更の指示を受けたか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、当該変更指示を受けたと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ１１０２に処理を進める。一方、当該変更指示を受けていないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には図１１のＳ５０８に処理を進める。

Ｓ１１０２では、当該変更指示において、顕微鏡１０１の観察光路中に挿入されることとなる光学部材のパラメータデータを記憶装置から読み出す処理をＰＣ１０６が行い、その後は図１１のＳ５０８に処理を進める。

図１１のＳ５０８では、図６に示した第一の例と同様に、図７に示したサブルーチン処理がＰＣ１０６により実行される。但し、このサブルーチン処理のＳ８０３及びＳ８０４の処理では、前述した式（６）に代えて、下記の式（７）の値を算出することによって、対物レンズ６０８の切替後に撮像部１０２が標本画像を取得する際の露出時間Ｔを取得するようにする。
Ｔ＝Ｔ１×（Ｉ１／Ｉ２）×（Ｍ２／Ｍ１）² ×（ＮＡ１／ＮＡ２）²
×ＡＳ×ＦＳ×ＮＤ…（７）
ここで、ＡＳ、ＦＳ、及びＮＤは、それぞれ、対物レンズ８０３の切替前後の開口絞り７１４、視野絞り７１８、及びＮＤフィルタ７１９の明るさ比を表す。従って、これらの光学部材が対物レンズ８０３の切替時に明るいものへと変更される場合には、露出時間Ｔの値は短くなる。

以上のように、本実施例によれば、顕微鏡１０１に備えられている光学部材である、対物レンズ６０８、ＮＤフィルタ７１９、視野絞り７１８、及び開口絞り７１４の設置状態の変更による明るさの変化量に基づいて対物レンズ６０８の切替後における撮像部１０２で撮像する際の露出時間を算出する。従って、対物レンズ６０８の切替時における露出制御の収束時間が短縮化される結果、標本４０３の観察のための作業における操作性が向上する。

なお、本実施例においては、対物レンズ６０８、開口絞り７１４、視野絞り７１８、及びＮＤフィルタ７１９を光学部材の例として挙げたが、光量を変化可能な光源など、他の光学部材に適用することも可能である。

本実施例は、露出条件の制御の対象とする領域を標本画像内で指定可能な図１の顕微鏡画像撮像システムにおいて、対物レンズ６０８の切替後の露出時間を適切に変更するというものである。

まず図１２について説明する。図１２は、表示部１０７での標本画像の第二の表示例を示している。
図１２においては、標本４０３を含む低倍率の標本画像の視野である標本画像視野４０１の中心部分に、露出スポット領域１４０１が指定されている。この露出スポット領域１４０１が、露出条件の制御の対象とする領域である。なお、図１２においては、露出スポット領域１４０１が、同じく当該中心部分に設定される高倍率の標本画像の観察視野（部分画像視野４０４）内に含まれている状態を示している。

次に図１３について説明する。図１３は、図１の顕微鏡画像撮像システムにより行われる制御処理の第四の例の処理内容をフローチャートで示したものである。このフローチャートを参照しながら、対物レンズ６０８の切替時における露出制御動作を説明する。

なお、図１３のフローチャートで示した各ステップの処理のうち、図６に示した第一の例におけるものと同一のものについては、同一の符号を付しており、それらの説明については、ここでは省略する。

図６に示した第一の例に対し、図１３のフローチャートでは、Ｓ５０８及びＳ５１２の処理が、それぞれＳ５０８ａ及びＳ１２０１の処理へと置き換えられている。
図１３のＳ５０７に続くＳ５０８ａでは、露出時間の算出処理をＰＣ１０６が行う。但し、本実施例では、ＰＣ１０６は、この算出処理として、図１４にフローチャートで示したサブルーチン処理を実行する。

図１４のＳ１３０１においてこのサブルーチン処理が開始されると、まず、Ｓ１３０２において、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８の切り替えが、倍率の低いものから高いものへの切り替えであるか否かを判定する処理を行う。

ここで、対物レンズ６０８の切り替えが倍率の低いものから高いものへの切り替えであると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、Ｓ１３０３に処理を進め、対物レンズ６０８の切り替えが倍率の低いものから高いものへの切り替えではないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１３０９に処理を進める。

Ｓ１３０３では、露出スポット領域１４０１が、高倍率の標本画像の観察視野（部分画像視野４０４）内に含まれているか否かを判定する処理をＰＣ１０６が行う。ここで、露出スポット領域１４０１が部分画像視野４０４内に含まれていると判定したときにはＳ１３０４に処理を進め、露出スポット領域１４０１が部分画像視野４０４内に含まれていないと判定したときにはＳ１３０８に処理を進める。

Ｓ１３０４では、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８の切替前の低倍率の標本画像を取得した際に撮像部１０２が露出時間算出の基礎としていた露出スポット領域１４０１内の部分画像に基づいて、対物レンズ６０８の切替後の高倍率の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行う。具体的には、ＰＣ１０６は、前述した式（６）において、Ｉ１＝Ｉ２（すなわち、Ｉ１／Ｉ２＝１）として、設定値Ｔの値を算出する処理を行う。そして、このＳ１３０４の処理が完了すると、その後はＳ１３０５に処理を進める。

一方、Ｓ１３０８では、既に取得されている対物レンズ６０８の切替前の低倍率の標本画像における露出スポット領域１４０１の範囲内の部分画像と、当該低倍率の標本画像における対物レンズ６０８の切替後に取得される高倍率の標本画像の観察視野（部分画像視野４０４）に相当する範囲内の部分画像とに基づいて、当該高倍率の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行う。

具体時には、ＰＣ１０６は、まず、露出評価部３０２により算出される、対物レンズ６０８の切替前の低倍率の標本画像を取得した際に撮像部１０２が露出時間算出の基礎としていた露出スポット領域１４０１内の部分画像についての平均輝度値（すなわち露出スポット領域１４０１の平均輝度値）Ｉ１を、ＣＰＵ１０９からＩ／Ｆ部１０４を介して取得する処理を行う。次に、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８の切替後における高倍率の標本画像の観察視野（部分画像視野４０４）に相当する範囲内の部分画像の平均輝度値（すなわち部分画像視野４０４の平均輝度値）Ｉ２を算出する処理を、図７に示したサブルーチン処理におけるＳ８０３の処理と同様にして行う。そして、その後に、ＰＣ１０６は、取得した平均輝度値Ｉ１及びＩ２に基づき、対物レンズ６０８の切替後の撮像動作における固体撮像素子２０２の露出時間の設定値Ｔを前述した式（６）より算出する処理を行う。その後、このＳ１３０８の処理が完了すると、その後はＳ１３０５に処理を進める。

ところで、Ｓ１３０２の判定処理において、対物レンズ６０８の切り替えが倍率の低いものから高いものへの切り替えではないと判定した場合には、当該切替前の高倍率の標本画像上に定義されている露出スポット領域は、当該切替後の低倍率の標本画像上にも当然含まれている。そこで、この場合には、Ｓ１３０９において、ＰＣ１０６は、対物レンズ６０８の切替前の高倍率の標本画像を取得した際に撮像部１０２が露出時間算出の基礎としていた露出スポット領域内の部分画像に基づいて、対物レンズ６０８の切替後の低倍率の標本画像を取得する際の露出時間の設定値を算出する処理をＰＣ１０６が行う。具体的には、ＰＣ１０６は、前述した式（６）において、Ｉ１＝Ｉ２（すなわち、Ｉ１／Ｉ２＝１）として、設定値Ｔの値を算出する処理を行う。そして、このＳ１３０９の処理が完了すると、その後はＳ１３０５に処理を進める。

その後、Ｓ１３０５では、ＰＣ１０６は、記憶装置に記憶されている、切替前後の対物レンズ６０８の倍率の情報、露出スポット領域の位置と対物レンズ６０８の切替後の観察視野の位置とをそれぞれ表す画素アドレス情報を読み出し、これらの情報に基づいて、当該切替後の露出スポット領域の位置を表す画素アドレス情報を算出する処理を行い、続くＳ１３０６において、ＰＣ１０６は、算出した画素アドレス情報を記憶装置に記憶させて保存する処理を行う。そして、以上の処理が完了すると、Ｓ１３０７においてこのサブルーチン処理が終了し、図１３に処理が戻る。

なお、図１３のＳ５１１に続くＳ１２０１では、Ｓ５０８ａの処理（すなわち図１４のサブルーチン処理）により算出された露出時間Ｔを、Ｉ／Ｆ部１０４を介してＣＰＵ１０９に送信すると共に、図１４のＳ１３０６の処理で保存しておいた画素アドレス情報を記憶装置から読み出して、表示部１０７に表示中の標本画像に、露出スポット領域の位置を示す枠を表示する処理をＰＣ１０６が行う。なお、ＣＰＵ１０９は、このとき露出時間Ｔを受け取ると、固体撮像素子２０２の露出時間の設定を、受け取った露出時間Ｔに変更する処理を行う。

以上のように、本実施例によれば、対物レンズ６０８の切替前の低倍率の標本画像において指定されている、露出条件の設定対象とする露出スポット領域内の部分画像の輝度値に関する情報と、該低倍率の標本画像における対物レンズ６０８の切替後の高倍率の標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の輝度値に関する情報とに基づいて、該低倍率の標本画像を取得したときに撮像部１０２に設定されていた露出時間を変更する設定を行う。このように、本実施例では、ユーザの着目する露出スポット領域を対象にして対物レンズ６０８の切替後の露出時間を算出するので、ユーザの所望する観察条件において、適切な露出状態に安定するまでの時間を短縮することができる。

なお、本実施例においては、露出スポット領域を標本画像の視野の中心部の位置に固定していた。この代わりに、例えば、標本４０３に対する観察視野の移動が可能な形態において、対物レンズ６０８をより高倍率のものに切り替えるときに、露出スポット領域と当該切替後の観察視野とが重なる場合には、この重なる領域を切替後の露出スポット領域とし、重ならない場合には当該切替後の観察視野全体をスポット領域とするように構成してもよい。このようにすることにより、本実施例と同様な効果が得られる。

また、観察視野に対する露出スポット領域のサイズが一定とする場合、すなわち、図１５に示すような、低倍率の標本画像における観察視野１６０１及び露出スポット領域１６０２と、高倍率の標本画像における観察視野１６０１”及び露出スポット領域１６０２”との関係がある場合、これらの位置関係は、対物レンズ６０８の倍率比から求めることができる。そこで、対物レンズ６０８を低倍率のものから高倍率のものに切り替えるときは、低倍率の標本画像における変更後の露出スポット領域に相当する領域１６０２”の部分画像に基づいて露出時間を算出し、算出された露出時間を、当該切替後の高倍率の標本画像の取得のために撮像部１０２に設定するように構成してもよい。このようにすることによっても、本実施例と同様な効果が得られる。

本実施例は、対物レンズ６０８の切替後の露出時間を取得するために算出される標本画像の平均輝度値若しくは当該標本画像の部分画像の平均輝度値を、標本画像を構成する画素のうち輝度値が所定の閾値以上のものについての平均値とするというものである。

図１６について説明する。図１６は、標本画像を構成する画素の輝度値毎の度数を示したヒストグラムの例を示している。なお、図１６において、横軸は輝度値であり、縦軸は同一輝度値である画素の度数である。

本実施例では、平均輝度値の算出対象とする画素の輝度値を抽出するために設定される上述した所定の閾値を、このヒストグラムにおいて形成される度数の極小点のうち輝度値が最低であるものの当該輝度値（図１６においては輝度値ｌｔｈ）とする。

図１の顕微鏡画像撮像システムで本実施例を実施する場合には、基本的には、図６に示した制御処理を実施例１と同様に行う。ここでは、本実施例により蛍光観察により標本４０３を観察する場合における、実施例１との違いを説明する。

図６において、Ｓ５０４とＳ５０８との処理では、露出時間を算出する処理が行われる。本実施例では、このとき、ＰＣ１０６は、まず、撮像部１０２が取得した標本画像について、該標本画像を構成する画素の輝度値毎の度数を計数して、図１６に例示したようなヒストグラムデータを取得する処理を行う。次に、ＰＣ１０６は、このヒストグラムデータから、上記の所定の閾値、すなわち、このヒストグラムにおいて形成される度数の極小点のうち輝度値が最低であるものの当該輝度値ｌｔｈを特定する処理を行う。そして、輝度値がこの閾値ｌｔｈに満たない画素全ての画素アドレス（ＡＤＲ１）を検出して記憶装置に記憶させて保存しておく処理を行う。そして、画像の輝度平均値を算出する場合には、当該画像を構成している画素のうち、この保存されている画素アドレスで特定される画素を除外した残りの画素についての輝度値の平均を算出し、この算出された輝度平均値に基づいて、露出時間を算出する処理をＰＣ１０６が行う。

以上のように、本実施例によれば、所定の閾値未満の画素を露出時間算出時に使用する標本画像の平均輝度値の算出対象から除外するので、蛍光観察時において、標本画像における背景成分を除外して標本４０３の像を表している画素のみを対象として対物レンズ６０８の切替後の露出時間の設定を行う。従って、この露出時間の設定がより適切なものとなるので、対物レンズ６０８の切替時における露出制御の収束時間が短縮化される結果、標本４０３の観察のための作業における操作性が向上する。

なお、本実施例において、標本画像の平均輝度値を算出するときに、標本画像を構成する全ての画素、若しくは、所定の割合以上の度数の画素が、上記の所定の閾値未満の輝度値であるために当該平均輝度値の算出対象から除外される場合には、所定の警告を行う処理をＰＣ１０６が行うように構成することができる。このようにすることにより、標本画像に標本４０３の画像が含まれていない可能性をユーザに認識させることができ、また、標本画像に標本４０３の画像が含まれていないことによる露出時間の飽和を防止することができる。

なお、この警告の例としては、例えば、表示部１０７での文字情報の表示や、所定の色彩若しくは輝度による図形の表示を挙げることができる。また、この他の警告の例としては、ＰＣ１０６に音声出力部を接続して、所定の音を発生させるようにしてもよく、また、ＰＣ１０６に振動部（バイブレータ）を接続して所定の振動を発生させるようにしてもよい。また、これらのいずれか１つにより警告を行うようにしてもよく、更には、これらのうちの２つ以上の組み合わせにより警告を行うようにしてもよい。

また、本実施例において、ヒストグラムデータの取得処理を全ての標本画像についてＰＣ１０６に行わせるのではなく、一部の標本画像について（例えば、ＰＣ１０６に内蔵のタイマで計時した所定の時間間隔毎にその時点で取得されていた標本画像について）ヒストグラムデータの取得処理を行うようにしてもよい、このようにして、当該取得処理の処理頻度が低下することにより、この取得処理によるＰＣ１０６の処理負荷が軽減されるので、操作感の低下が防止される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
例えば、図１の顕微鏡画像撮像システムに使用する顕微鏡１０１としては、落射照明型と透過照明型とのどちらでも適用可能である。

また、図１の顕微鏡画像撮像システムでは、固体撮像素子２０２として、ベイヤ方式の色フィルタ配列を有するカラー撮影用のものを用いたが、この代わりに、ストライプ等他の色フィルタ配列を有する固体撮像素子や、カラーフィルタを有しない白黒撮影用の固体撮像素子を用いる場合においても本発明を実施することができる。

また、前述した各実施例においては、撮像部１０２の撮像時における撮像条件のうち、露出時間の制御を行うようにしているが、顕微鏡１０１から固体撮像素子２０２に入射する光量を制御する構成としてもよい。

本発明を実施する顕微鏡用撮像装置を含む顕微鏡画像撮像システムの構成を示す図である。 顕微鏡の概略構成を示す図である。 顕微鏡の光学系の概略構成を示す図である。 撮像部の構成を示す図である。 画像処理部の構成を示す図である。 制御処理の第一の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 図６の制御処理において行われるサブルーチン処理の処理内容をフローチャートで示した図である。 対物レンズの切替前後における標本画像の視野の関係を示す図である。 制御処理の第二の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 表示部での標本画像の第一の表示例を示す図である。 制御処理の第三の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 表示部での標本画像の第二の表示例を示す図である。 制御処理の第四の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 図１３の制御処理において行われるサブルーチン処理の処理内容をフローチャートで示した図である。 倍率の異なる標本画像間における観察視野及び露出スポット領域の関係を示す図である。 標本画像を構成する画素の輝度値毎の度数を示したヒストグラムの例を示す図である。

符号の説明

１００ 撮像装置
１０１ 顕微鏡本体
１０２ 撮像部
１０３ 画像処理部
１０４ Ｉ／Ｆ部
１０５ 入力装置
１０６ パーソナルコンピュータ
１０７ 表示部
１０８ 制御部
１０９ ＣＰＵ
１１０ 制御バス
２０２ 固体撮像素子
２０３ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
２０４ Ａ／Ｄ変換器
２０５ 撮像素子駆動部
３０１ ＲＧＢ変換部
３０２ 露出評価部
３０３ ホワイトバランス補正部
３０４ 階調補正部
３０５ 輪郭強調部
４０１ 標本画像視野
４０３ 標本
４０４ 部分画像視野
６０１ 投光管
６０２ 光源部（落射照明用）
６０４ ステージ
６０５ アダプタ
６０７ レボルバ
６０８ 対物レンズ
６０９ 光源部（透過照明用）
６１０ フォーカスハンドル
７０１、７２１ 光源
７０２、７２０ コレクタレンズ
７０３、７１９ ＮＤフィルタ
７０４、７１８ 視野絞り
７０５、７１４ 開口絞り
７０６ キューブユニット
７０７ 明視野観察用キューブ
７０８ 励起フィルタ
７０９ ダイクロイックミラー
７１０ 吸収フィルタ
７１１ 結像レンズ
７１２ シャッタ
７１３ コンデンサレンズ
７１５ フィールドレンズ
７１６ 反射鏡
７１７ 透過光シャッタ
７２２ 蛍光観察用キューブ
１００１ 標本画像
１００２ 参照画像
１００３ 標本観察領域
１００４ 観察領域
１４０１ 露出スポット領域
１６０１、１６０１” 観察視野
１６０２、１６０２” 露出スポット領域

Claims (5)

1. 顕微鏡により得られる標本の観察像を撮像して標本画像を取得する撮像手段と、
   前記顕微鏡の観察光路中に挿入される対物レンズの設置状態を制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記設置状態の制御内容を、前記対物レンズの設置状態を示す設置状態情報として取得する設置状態情報取得手段と、
   前記撮像手段が取得した第一の倍率の標本画像より得られる輝度値に関する情報と、前記第一の倍率の標本画像における、前記第一の倍率よりも高倍率である第二の倍率の標本画像の視野に相当する範囲内の部分画像の輝度値に関する情報と、を含む標本画像情報、並びに、
   前記第一の倍率の標本画像を前記撮像手段が取得したときに前記顕微鏡の観察光路中に挿入されていた対物レンズの倍率及び開口数の情報と、前記第二の倍率の標本画像を前記撮像手段が取得するときに前記顕微鏡の観察光路中に挿入される対物レンズの倍率及び開口数の情報と、を含む設置状態情報、
   に基づいて、前記第一の倍率の標本画像を取得したときに前記撮像手段に設定されていた露出条件を、前記第二の倍率の標本画像を取得するときの露出条件に変更する設定を行う露出条件設定手段と、
   を有することを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
2. 前記標本画像情報は、前記標本画像を構成する画素のうち輝度値が所定の閾値以上のものの平均を示す情報であることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
3. 前記標本画像を構成する画素の輝度値毎の度数を示したヒストグラムにおいて形成される極小点のうち輝度値が最低であるものの該輝度値を、前記所定の閾値とすることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡用撮像装置。
4. 前記第一の倍率の標本画像を構成する画素のうち輝度値が前記所定の閾値未満のものの個数が所定値以上の場合に、所定の警告を行う警告手段を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載の顕微鏡用撮像装置。
5. 前記所定の警告は、文字情報の表示、所定の色彩若しくは輝度による図形の表示、所定の音の発生、及び所定の振動の発生のうちのいずれか１つ、若しくはこれらのうちの２つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡用撮像装置。