JP5537320B2 - Microscope system - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡システムに関するものである。 The present invention relates to a microscope system.
従来、対物レンズの倍率の切り替えに応じて顕微鏡用電動ステージの駆動速度を制御する制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の顕微鏡用電動ステージの制御装置は、対物レンズを倍率が大きいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を低下させ、一方、対物レンズを倍率が小さいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を向上させることにより、対物レンズを切り替えた場合に電動用ステージを駆動しても、モニタに表示される電動用ステージ上の観察対象物の移動速度を一定に保ち標本の観察に支障が生じるのを防ぐこととしている。
Conventionally, there has been known a control device that controls the driving speed of an electric stage for a microscope in accordance with switching of the magnification of an objective lens (see, for example, Patent Document 1). The control device for the electric stage for a microscope described in
しかしながら、近年、顕微鏡での観察は接眼レンズを使用した観察よりもデジタルカメラを使用した観察が主流となっている。デジタルカメラを使用した顕微鏡による観察においては、デジタルズーム等の画像処理によりソフトウェア上で画像の表示倍率を変更したり、顕微鏡に接続するデジタルカメラを視野範囲が異なる他のデジタルカメラに変更することによりディスプレイ等に表示される画像の視野範囲を変更したりする。また、ライブプレビュー中の部分読み取りなどの画像処理も行われる。 However, in recent years, observation using a microscope has been mainly performed using a digital camera rather than using an eyepiece. When observing with a microscope using a digital camera, display can be performed by changing the image display magnification on the software through image processing such as digital zoom, or by changing the digital camera connected to the microscope to another digital camera with a different field of view. Change the field of view of the image displayed on the screen. Image processing such as partial reading during live preview is also performed.
このようなデジタルカメラを使用した顕微鏡では、対物レンズの切り替えやデジタルズームにより観察倍率を変更した場合にステージを駆動すると、ディスプレイ上における標本の移動速度が急激に変動し、標本の観察に支障をきたすという問題がある。 In such a microscope using a digital camera, if the stage is driven when the observation magnification is changed by switching the objective lens or digital zoom, the movement speed of the specimen on the display will fluctuate abruptly, which hinders specimen observation. There is a problem.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、表示部上における標本の移動速度の変動を低減し安定した観察を実現することができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and realizes stable observation by reducing fluctuations in the movement speed of the specimen on the display unit even when the stage is driven when the observation magnification is changed. An object of the present invention is to provide a microscope system capable of
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、標本が載置され、該標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能なステージと、前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部により取得された前記標本の画像を表示する表示部と、該画像取得部により時間間隔をあけて取得された前記標本の前記画像から、前記表示部における画像上での前記標本の移動速度情報を検出する検出部と、前記表示部に表示された前記標本の観察倍率が変更されたときに、前記検出部により検出された前記観察倍率を変更する前の前記移動速度情報と前記観察倍率を変更した後の前記移動速度情報とに基づいて、前記観察倍率を変更する前の前記表示部上における前記標本の移動速度と前記観察倍率を変更した後の前記表示部上における前記標本の移動速度とが前記画像の視野範囲に対して一定になるように、前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システムを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention provides a stage on which a specimen is placed and movable in a direction intersecting the optical axis of illumination light irradiated on the specimen, and image acquisition for acquiring an image of the specimen irradiated with the illumination light A display unit that displays an image of the sample acquired by the image acquisition unit, and the image of the sample acquired at a time interval by the image acquisition unit on the image in the display unit A detection unit that detects movement speed information of the specimen, and the movement speed before changing the observation magnification detected by the detection section when the observation magnification of the specimen displayed on the display section is changed Based on the information and the moving speed information after changing the observation magnification, the moving speed of the sample on the display section before changing the observation magnification and the display section after changing the observation magnification Said specimen in As the moving speed becomes constant with respect to the visual field range of the image, to provide a microscope system comprising a stage control unit for controlling the movement speed of the stage.
本発明によれば、画像取得部により取得された標本の画像が表示部に表示されると、ステージ制御部により制御されるステージの移動速度に応じた速度で標本が画像上を移動する。この場合において、観察倍率を大きくして標本を拡大表示した場合にステージを駆動すると画像上での標本の移動速度が大きくなり、観察倍率を小さくして標本を縮小表示した場合にステージを駆動すると画像上での標本の移動速度が小さくなる。 According to the present invention, when the sample image acquired by the image acquisition unit is displayed on the display unit, the sample moves on the image at a speed corresponding to the moving speed of the stage controlled by the stage control unit. In this case, if the stage is driven when the observation magnification is enlarged and the specimen is enlarged, the movement speed of the specimen on the image increases, and if the stage is driven when the observation magnification is reduced and the specimen is reduced and displayed, The moving speed of the specimen on the image is reduced.
ステージ制御部により、標本の移動速度情報に基づき画像上での標本の移動速度に関連付けてステージの移動速度を制御することで、観察倍率の倍率値に関わらず、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するようにステージを移動させることができる。したがって、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、画像上での標本の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、比較的安定した観察を実現することができる。 The stage controller controls the stage movement speed in association with the movement speed of the sample on the image based on the movement speed information of the specimen, so that the image can be displayed on the image by changing the observation magnification regardless of the magnification value of the observation magnification. The stage can be moved so as to reduce fluctuations in the moving speed of the sample. Therefore, even if the stage is driven when the observation magnification is changed, it is possible to prevent a rapid change in the moving speed of the specimen on the image and to realize a relatively stable observation.
また、表示部に表示される標本の観察倍率を変更した場合において、ステージ制御部により表示部上における画像の視野範囲に対する標本の移動速度が変動しないようにステージを移動させることができ、安定した観察を実現することができる。 Also, when you change the observation magnification of the specimen displayed on the display unit, it is possible to move the stage so that the moving speed of the specimen with respect to the viewing range of the image on the display unit does not change by the stage control unit, stable Observation can be realized.
上記発明においては、前記標本の移動速度情報が、前記標本の複数の画像間における該標本の単位時間当たりの移動量であることとしてもよい。
このように構成することで、画像上での標本の移動速度にステージの移動速度を容易に関連付けることができ、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するようにステージの移動速度を簡易に制御することができる。
In the above invention, the moving speed information of the sample may be a moving amount per unit time of the sample between a plurality of images of the sample.
With this configuration, the stage moving speed can be easily associated with the moving speed of the specimen on the image, and the fluctuation of the moving speed of the specimen on the image due to the change of the observation magnification is reduced. Can be easily controlled.
また、上記発明においては、前記標本の移動速度情報が、時間間隔をあけて取得された前記標本の複数の画像を合成した相関画像から算出される前記標本の単位時間当たりの移動量であることとしてもよい。 In the above invention, the moving speed information of the sample is a moving amount per unit time of the sample calculated from a correlation image obtained by synthesizing a plurality of images of the sample acquired at time intervals. It is good.
このように構成することで、例えば、画像取得部による取得時間が前後する2つの画像の位置ずれ量を相関画像における輝度のピーク位置から求め、ピーク位置に基づいて2つの画像の取得時間差に対する両画像の位置ずれ量を演算すれば、標本の単位時間当たりの移動量を検出することができる。したがって、観察倍率を変更した場合に画像上での標本の移動速度にステージの移動速度を容易に関連付けることができる。 By configuring in this way, for example, the amount of positional deviation between two images whose acquisition time by the image acquisition unit fluctuates is obtained from the peak position of the luminance in the correlation image, and both the difference between the acquisition times of the two images based on the peak position are obtained. If the amount of image displacement is calculated, the amount of movement of the sample per unit time can be detected. Therefore, when the observation magnification is changed, the moving speed of the stage can be easily associated with the moving speed of the sample on the image.
本発明の参考例としての発明は、上記構成において、表示部に表示させる前記画像取得部により取得された前記標本の画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部を備え、前記ステージ制御部が、前記視野範囲設定部により設定される前記画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を前記標本が規定時間で移動するように、前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。 The invention as a reference example of the present invention includes a field-of-view range setting unit that sets a field-of-view range of the sample image acquired by the image acquisition unit to be displayed on the display unit in the above configuration, and the stage control unit includes: The moving speed of the stage may be controlled so that the specimen moves within a specified time by a distance obtained by normalizing the size of the visual field range of the image set by the visual field range setting unit.
部分読み取りによる観察のように、視野範囲設定部の作動により表示部に表示させる画像の視野範囲をその一部の注目範囲に制限すると、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が大きくなる。ステージ制御部により標本の画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を標本が規定時間で移動するようにステージの移動速度を制御することで、画像の視野範囲に対する標本の移動速度を一定に維持することができる。 When the visual field range of the image displayed on the display unit is limited to a part of the target range by the operation of the visual field range setting unit as in observation by partial reading, the moving speed of the sample with respect to the visual field range of the image increases. The stage controller controls the stage movement speed so that the specimen moves within the specified time over the distance normalized by the size of the field of view of the specimen image. Can be maintained.
また、本発明の参考例としての発明は、上記構成において、表示部に表示させる前記画像取得部により取得された前記画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部を備え、前記ステージ制御部が、前記画像取得部により取得可能な画像の最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された画像の視野範囲の比が小さくなるほど前記ステージの移動速度が遅くなるように、前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。 Further, the invention as a reference example of the present invention includes a visual field range setting unit that sets a visual field range of the image acquired by the image acquisition unit to be displayed on the display unit in the above configuration, and the stage control unit includes: The moving speed of the stage is set so that the moving speed of the stage becomes slower as the ratio of the visual field range of the image set by the visual field range setting unit to the maximum imaging range of the image that can be acquired by the image acquiring unit becomes smaller. It is good also as controlling.
このように構成することで、画像取得部により取得可能な画像の最大の撮像範囲に対して表示部に表示させる画像の視野範囲を小さくした場合において、ステージ制御部により、画像の視野範囲に対する標本の移動速度の変動が低減するようにステージを移動させることができる。 With this configuration, when the visual field range of the image to be displayed on the display unit is reduced with respect to the maximum imaging range of the image that can be acquired by the image acquisition unit, the stage control unit can perform the specimen for the visual field range of the image. The stage can be moved so as to reduce fluctuations in the moving speed.
また、本発明の参考例としての発明は、上記構成において、前記ステージ制御部が、前記比が変化する前後における前記画像の視野範囲に対する前記標本の移動速度が一定になるように前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示される画像の視野範囲の変化させた場合にステージを駆動しても、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が変動するのを防ぎ、安定した観察を実現することができる。
Further, the invention as a reference example of the present invention is the above configuration , wherein the stage control unit moves the stage so that the moving speed of the sample with respect to the visual field range of the image before and after the ratio changes is constant. The speed may be controlled.
With this configuration, even when the stage is driven when the field of view of the image displayed on the display unit is changed, the movement speed of the sample relative to the field of view of the image is prevented from changing, and stable observation is performed. Can be realized.
また、上記発明においては、前記ステージを駆動するステージ駆動部と、該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、速度指示部により指示されたステージの移動速度に応じた速度で表示部上の標本を移動させることができる。したがって、速度指示部により画像上での標本の移動速度が所望の速度になるようにステージの移動速度を指示すれば、観察倍率等を変更した場合において、ステージ制御部により画像上での標本の所望の移動速度が変動するのを低減するようにステージを移動させることができる。
In the above invention, a stage driving unit that drives the stage, and a speed instruction unit that instructs the stage driving unit to move the stage may be provided.
With this configuration, the sample on the display unit can be moved at a speed corresponding to the moving speed of the stage instructed by the speed instruction unit. Therefore, if the speed instruction unit indicates the stage moving speed so that the moving speed of the specimen on the image becomes a desired speed, the stage control section changes the specimen on the image when the observation magnification is changed. The stage can be moved to reduce fluctuations in the desired moving speed.
本発明によれば、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、表示部上における標本の移動速度の変動を低減し安定した観察を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, even if the stage is driven when the observation magnification is changed, there is an effect that fluctuation of the moving speed of the sample on the display unit can be reduced and stable observation can be realized.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る顕微鏡システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム100は、例えば、図1に示すように、正立型の顕微鏡装置10と、顕微鏡装置10に対してユーザからの指示を入力する入力部30と、顕微鏡装置10により取得された画像等を表示するモニタ(表示部)40と、これら顕微鏡装置10、入力部30およびモニタ40を制御する制御部50とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a microscope system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A
顕微鏡装置10は、標本(図示略)が載置される電動ステージ(ステージ)11と、照明光を発する光源13と、光源13から発せられた照明光を集光して標本に照射するコンデンサ15と、照明光が照射された標本からの透過光を集光する対物レンズ16と、対物レンズ16により集光された透過光を撮影し、標本の画像を取得する撮像部(画像取得部)18とを備えている。対物レンズ16および撮像部18は観察光学系17を構成している。
The
また、顕微鏡装置10には、手動により電動ステージ11をXY軸方向(標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向、すなわち、水平方向)に移動させるXYハンドル21と、手動により電動ステージ11をZ軸方向(標本に照射される照明光の光軸に沿う方向、すなわち、鉛直方向)に移動させるZ軸フォーカスハンドル23と、電動ステージ11を駆動するパルスモータ(ステージ駆動部)25と、パルスモータ25の作動を制御するモータコントローラ(ステージ制御部)27とが備えられている。ここで、X軸方向とY軸方向とは互いに直交している。
Further, the
電動ステージ11は、少なくともXY位置座標を有している。この電動ステージ11は、XYハンドル21またはZ軸フォーカスハンドル23によりユーザが手動で移動させたり、モータコントローラ27によりユーザが指定したXYZ座標に電動で移動させたりすることができるようになっている。
The
対物レンズ16は、レボルバ19に取り付けられており、倍率値が異なる他の対物レンズと切り替え可能に配置されている。対物レンズ16およびレボルバ19は、モニタ40に表示される標本の観察倍率を変更する倍率変更部14を構成している。対物レンズ16としては、例えば、位相差対物レンズや明視野対物レンズを採用することができる。位相差対物レンズにより位相差観察を行う場合はコンデンサ15の光路上に位相板を配置し、また、明視野対物レンズにより微分干渉観察を行う場合はコンデンサ15およびレボルバ19の光路上にそれぞれプリズムと偏光板を配置する。
The
撮像部18としては、例えば、CCDカメラ、CMOSカメラ、ビデオカメラ、または、光増倍管などの公知の光検出器を採用することができる。また、撮像部18は、取得可能な画像の最大の撮像範囲が異なる他の撮像装置と切り替え可能に配置されている。
As the
入力部30は、例えば、図示しないキーボード、マウス、または、ジョイスティック等を備え、ユーザにより入力されるパラメータを統括するようになっている。入力部30に入力されたパラメータは、制御部50を介してモニタ40や顕微鏡装置10に出力されるようになっている。また、入力部30は、電動ステージ11の駆動指示を出力する駆動指示部31を備えている。
The
駆動指示部31は、例えば、ジョイスティックに接続され、ジョイスティックが直立した状態からユーザにより押し倒された方向を電動ステージ11の移動方向とする駆動指示を出力するようになっている。
The
モニタ40は、入力部30から送られてくるパラメータの設定や変更後の値を表示したり、撮像部18により取得された画像を表示したりすることができるようになっている。
制御部50は、例えば、CPU(中央演算処理装置)を含むPC(パーソナルコンピュータ)である。この制御部50は、モニタ40に表示される画像上での標本の移動速度情報を検出する速度情報検出部(検出部)51を備えている。
The
The
速度情報検出部51は、画像上での標本の移動速度情報として、撮像部18により時間間隔をあけて取得された複数の画像のフレーム間における標本の単位時間当たりの画像移動量(動きベクトル)、すわなち、画像上での標本の移動速度を検出するようになっている。例えば、フレーム間において各画素(pixel)をブロック単位で照合させるブロックマッチングによる動きベクトル検出方法を採用する。
The speed
以下、動きベクトル検出方法について具体的に説明する。例えば、図2に示すように、撮像部18の撮像範囲がX方向に9[pixel]、Y方向に9[pixel]の合計81[pixel]により構成されると仮定する。また、モニタ40上における撮像部18の撮像範囲をX方向に3[pixel]およびY方向に3[pixel]の合計9[pixel]を1ブロックとして9ブロック(ブロックA〜ブロックI)に分割する。
Hereinafter, the motion vector detection method will be specifically described. For example, as illustrated in FIG. 2, it is assumed that the imaging range of the
例えば、電動ステージ11の駆動中における任意の時点の画像の各画素が図3(a)に示すような輝度値を有し、任意の時点から1以上のフレーム(t秒)経過後の画像の各画素が図3(b)に示すような輝度値を有するとする。モニタ40上において、任意の時点でブロックAに位置していた標本は、t秒経過後にブロックBの位置に移動している。
For example, each pixel of an image at an arbitrary time point during driving of the
同様に、任意の時点でブロックBに位置していた標本はブロックCの位置に、ブロックDに位置していた標本はブロックEの位置に、ブロックEに位置していた標本はブロックFの位置に、ブロックGに位置していた標本はHブロックの位置に、ブロックHに位置していた標本はブロックIの位置にそれぞれ移動している。すなわち、標本全体が紙面に向かって右方向に3[pixel]移動しているのが分かる。図3(a)および図3(b)においては、各画素の輝度値を10進数表記で表している。 Similarly, the sample located in the block B at an arbitrary time point is at the position of the block C, the sample located at the block D is at the position of the block E, and the sample located at the block E is the position of the block F. In addition, the sample located in the block G has moved to the position of the H block, and the sample located in the block H has moved to the position of the block I. That is, it can be seen that the entire specimen has moved 3 [pixels] in the right direction toward the paper surface. In FIG. 3A and FIG. 3B, the luminance value of each pixel is represented in decimal notation.
速度情報検出部51は、このようなブロックマッチングにより、t時間[sec]における画像上での標本の移動量xn[pixel]に基づいて、フレーム間における標本の移動速度xn/t[pixel/sec]を検出する。
The speed
また、速度情報検出部51は、フレーム間における標本の移動速度xn/tに基づいて、以下の式(1)により電動ステージ11の移動速度Vn[mm/sec]を設定する。
Vn=V´×A×(tn/x)・・・(1)
ここで、V´:電動ステージ11の現在の移動速度[mm/sec]、A:画像上での標本の目標移動速度[pixel/sec]
画像上での標本の目標移動速度Aは、予め設定された固定の値である。
Further, the speed
V n = V ′ × A × (t n / x) (1)
Here, V ′: current moving speed of the electric stage 11 [mm / sec], A: target moving speed of the sample on the image [pixel / sec]
The target moving speed A of the sample on the image is a fixed value set in advance.
モータコントローラ27は、速度情報検出部51により検出された画像上での標本の移動速度xn/tに基づいて、画像上での標本の移動速度が大きくなると電動ステージ11の移動速度が小さくなり、画像上での標本の移動速度が小さくなると電動ステージ11の移動速度が大きくなるように、電動ステージ11の移動速度を制御するようになっている。
The
具体的には、モータコントローラ27は、電動ステージ11の速度が速度情報検出部51により設定された移動速度Vnになるようなパルスの幅Tを算出し、パルスの幅Tによりパルスモータ25の作動を制御する。これにより、パルスモータ25の作動に従い電動ステージ11の速度が移動速度Vnに制御される。
Specifically, the
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム100の作用について、図4のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム100により標本を観察するには、まず、顕微鏡装置10および制御部50の電源をONにし、これらを起動させる(ステップSA1)。
The operation of the
In order to observe a specimen with the
電動ステージ11に標本を載置し光源13から照明光を発生させると、コンデンサ15により電動ステージ11上の標本に照明光が照射される。照明光が照射されることにより標本を透過した透過光は、対物レンズ16により集光され、結像レンズ(図示略)を介して撮像部18により撮影される。
When the specimen is placed on the
撮像部18においては、標本の観察像が結像されてデジタル画像処理が施される。撮像部18によりデジタル画像処理された観察像は、デジタル信号として制御部50に出力され、モニタ40に入力される。これにより、モニタ40上に標本の画像が表示される。
In the
顕微鏡システム100の起動時は、速度情報検出部51により、電動ステージ11の移動速度Vnとして初期値V1が設定される(ステップSA2)。初期値V1としては、例えば、最も高倍率の可能性が大きい倍率(例えば、100倍)の対物レンズ16を使用した場合に適した任意の値が用いられる。速度情報検出部51により設定された初期値V1はモータコントローラ27に入力され、電動ステージ11の速度が初期値V1になるようなパルスの幅Tが算出される。
Startup of the
次に、駆動指示部31により、ユーザから電動ステージ11の駆動指示が入力されると(ステップSA3「YES」)、その駆動指示が制御部50を介してモータコントローラ27に入力される。モータコントローラ27に駆動指示が入力されると、算出されたパルスの幅Tに基づいてパルスモータ25の作動が制御される。
Next, when the driving
パルスモータ25が作動することにより、ユーザから指定された移動方向、すなわち、駆動指示部31が押し倒された方向に向かって電動ステージ11が初期値V1の速度で移動する(ステップSA4)。これにより、モニタ40の画像上において標本が初期値V1の速度で移動する。この場合の画像上での標本の移動速度をx1/tとする。
By the
電動ステージ11の駆動中においては、撮像部18により1以上のフレーム間隔で取得された画像がモニタ40に順次表示されるとともに、その画素データが速度情報検出部51に入力される。速度情報検出部51においては、上述した動きベクトル検出方法により、複数の画像のフレーム間における標本の移動速度xn/t(移動速度情報)が検出される(ステップSA5)。
While the
この場合において、例えば、図5(a)に示すように、撮像部18の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする画像に対し、対物レンズ16を倍率が大きい他の対物レンズに切り替えたりデジタルズームを行ったりすることにより観察倍率を大きくする。これにより、図5(b)に示すように、画像の視野範囲を変えずに標本(同図において、画像の中心位置に配置されている物体。)を拡大表示する。
In this case, for example, as shown in FIG. 5A, the
標本を拡大表示した場合に電動ステージ11を駆動すると、拡大表示する前と比較して標本の単位時間当たりの移動量が大きくなる。例えば、標本を拡大表示する前はt時間における画像上での標本の移動量が1[pixel]であったのに対し、標本を拡大表示した後はt時間における画像上での標本の移動量が2[pixel]に変化したとする。
When the
この場合、速度情報検出部51により、拡大表示前の標本の移動速度x1/tの2倍の大きさの移動速度x2/tが検出される。また、速度情報検出部51において、式(1)により、直前の電動ステージ11の移動速度V1の1/2倍の大きさの移動速度V2が新たに設定される。
In this case, the
速度情報検出部51により設定された電動ステージ11の移動速度V2はモータコントローラ27に入力され、電動ステージ11の速度が移動速度V2になるようにパルスモータ25の作動が制御される(ステップSA6)。電動ステージ11の速度を移動速度V2に減速することにより、モニタ40上における拡大表示された標本の速度が移動速度x1/tに維持される。
Moving speed V 2 of the
これにより、拡大表示前の標本の移動速度と拡大表示後の標本の移動速度とを一定に維持することができる。すなわち、図6(a)に示すように拡大表示前の標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間と、図6(b)に示すように拡大表示後の標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間とを一致させることができる。 Thereby, the moving speed of the sample before the enlarged display and the moving speed of the sample after the enlarged display can be kept constant. That is, as shown in FIG. 6A, the time taken for the specimen before the enlarged display to move from the center to the end of the image and the specimen after the enlarged display as shown in FIG. 6B from the center of the image. The time taken to move to the end can be matched.
続いて、ユーザからの電動ステージ11の駆動指示がないと(ステップSA3「NO」)、ユーザにより、観察を継続するか終了するかが判断される(ステップSA7)。観察を継続する場合は(ステップSA7「NO」)、ステップSA3に戻る。一方、観察を終了する場合は(ステップSA7「YES」)、顕微鏡装置10および制御部50の電源をOFFにし(ステップSA8)、観察を終了する。
Subsequently, if there is no instruction to drive the
以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム100によれば、モータコントローラ27により、画像上での標本の移動速度に関連付けて電動ステージ11の移動速度を制御することで、観察倍率の倍率値に関わらず、拡大表示前と拡大表示後の画像上での標本の移動速度が変動しないように電動ステージ11を移動させることができる。これにより、画像上での標本の移動速度を一定に保ち、安定した観察を実現することができる。
As described above, according to the
本実施形態においては、標本を拡大表示した場合を例示して説明したが、例えば、標本を縮小表示した場合に電動ステージ11を駆動すると、画像上での標本の単位時間当たりの移動量が縮小表示前より小さくなる。この場合、速度情報検出部51において、縮小表示後の標本の移動速度xn/tに基づいて、式(1)により電動ステージ11を加速させるように移動速度Vnを設定する。このようにすることで、縮小表示前と縮小表示後の画像上での標本の移動速度が変動するのを防ぐことができる。
In the present embodiment, the case where the sample is displayed in an enlarged manner has been described as an example. For example, when the
本実施形態において、電動ステージ11の移動量が非常に大きいために画像上での標本の移動量xnを算出できない場合は、画像上で標本の移動量xnを算出することができるまで電動ステージ11の移動速度Vnを減速する必要がある。この場合、モータコントローラ27は、式(1)に代えて、例えば、以下の式(2)により、電動ステージ11の移動速度Vn[mm/sec]を算出することとしてもよい。
Vn=V´/2・・・(2)
In the present embodiment, until the movement amount of the
V n = V ′ / 2 (2)
一方、電動ステージ11の移動量が非常に小さいために画像上での標本の移動量xnが0に等しい場合は、画像上で標本の移動量xnを算出することができるまで電動ステージ11の移動速度Vnを加速する必要がある。この場合、モータコントローラ27は、式(1)に代えて、例えば、以下の式(3)により、電動ステージ11の移動速度Vn[mm/sec]を算出することとしてもよい。
Vn=V´×2・・・(3)
On the other hand, is equal to the moving amount x n is 0 specimens on images to the amount of movement is very small of the
V n = V ′ × 2 (3)
なお、本実施形態においては、ブロックマッチングによる動きベクトル検出方法を例示して説明したが、複数の画像のフレーム間における標本の単位時間当たりの画像移動量を検出することができればよく、例えば、特開平5−122585号公報に記載されているような複数の画素のブロックごとの代表点の輝度値を用いた動きベクトル検出方法など公知の技術を採用してもよい。 In the present embodiment, the motion vector detection method based on block matching has been described as an example. However, it is only necessary to detect the amount of image movement per unit time between frames of a plurality of images. A known technique such as a motion vector detection method using the luminance value of a representative point for each block of a plurality of pixels as described in Japanese Laid-Open Patent Application No. 5-122585 may be employed.
〔第2の実施形態〕
以下、本発明の第2の実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム100は、速度情報検出部51が、撮像部18により時間間隔をあけて取得された複数の画像を合成した相関画像から算出される標本の単位時間当たりの移動量を移動速度情報として検出する点で第1の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第1の実施形態に係る顕微鏡システム100の構成と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
The microscope system according to the second embodiment of the present invention will be described below.
In the
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions common to the configuration of the
速度情報検出部51は、位相限定相関法により相関画像を検出するようになっている。具体的には、速度情報検出部51は、電動ステージ11の駆動中に撮像部18により取得された任意の時点の画像を登録画像として登録する。また、その時点から1以上のフレーム後(t秒後)の画像を入力画像とし、図7に示すように、登録画像および入力画像に対してそれぞれ個別にフーリエ変換を施す。続いて、それぞれの位相成分のみを取り出して合成し、合成した位相成分に逆フーリエ変換を施すことにより登録画像および入力画像の相関画像を取得する。
The speed
例えば、図8(a)に示すように、登録画像においては視野範囲の略中央に標本(同図において、画像の中心位置に配置されている白い領域。)が位置することとする。また、図8(b)に示すように、入力画像においては登録画像と比較して紙面に向かって右方向へ20[pixel]分だけ標本が移動しているとする。 For example, as shown in FIG. 8A, in the registered image, a sample (a white region arranged at the center position of the image in FIG. 8) is positioned approximately at the center of the visual field range. Further, as shown in FIG. 8B, it is assumed that in the input image, the sample is moved 20 [pixels] in the right direction toward the paper surface as compared with the registered image.
図8(c)に示す相関画像は、画像中心に位置ズレがない場合の相関値の大小を濃淡で表しており、画像中心より紙面に向かって右方向へ20[pixel]分だけずれた位置において1点だけ白くなっている。この1点が相関ピークとすると、相関画像のピークの位置から登録画像に対する入力画像の位置ずれ量を求めることができる。また、登録画像と入力画像のフレーム間隔をt[sec]、登録画像と入力画像の位置ずれ量をxn[pixel]とすると、フレーム間における標本の移動速度はxn/t[pixel/sec]となる。 The correlation image shown in FIG. 8C represents the magnitude of the correlation value when there is no positional deviation at the center of the image, and is a position shifted by 20 [pixel] rightward from the image center toward the paper surface. Only one point is white. If this one point is a correlation peak, the position shift amount of the input image with respect to the registered image can be obtained from the peak position of the correlation image. Further, if the frame interval between the registered image and the input image is t [sec] and the positional deviation amount between the registered image and the input image is x n [pixel], the moving speed of the sample between the frames is x n / t [pixel / sec]. ].
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム100によれば、速度情報検出部51により、取得時間が前後する2つの画像(登録画像および入力画像)の位置ずれ量をこれらの相関画像における輝度のピーク位置から求め、ピーク位置に基づいて2つの画像の取得時間差に対する両画像の位置ずれ量を演算するだけで、画像上での標本の移動速度を簡易に検出することができる。したがって、画像上での標本の移動速度に電動ステージ11の移動速度を容易に関連付けることができる。これにより、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するように、電動ステージ11の移動速度を簡易に制御することができる。
本実施形態においては、相関画像の検出方法として位相限定相関法を例示して説明したが、これに代えて、例えば、正規化相関法など公知の技術を採用することとしてもよい。
According to the
In the present embodiment, the phase-only correlation method has been described as an example of the correlation image detection method, but a known technique such as a normalized correlation method may be employed instead.
〔第3の実施形態〕
以下、本発明の第3の実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム200は、図9に示すように、入力部130が、モニタ40に表示される画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部33を備え、画像上での標本の目標移動速度Aが可変である点で第1の実施形態および第2の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第1の実施形態および第2の実施形態に係る顕微鏡システム100の構成と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
The microscope system according to the third embodiment of the present invention will be described below.
In the
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions common to the configuration of the
視野範囲設定部33は、例えば、マウスに接続され、モニタ40に表示される画像上でユーザがマウスを用いて指定した範囲をその画像の視野範囲として設定することができるようになっている。
The field-of-view
速度情報検出部51は、視野範囲設定部33により設定された画像の視野範囲のサイズを正規化した距離を標本が規定時間で移動するように、画像上での標本の目標移動速度Anを算出するようになっている。例えば、画像の視野範囲のサイズを正規化した距離に対応する画像の幅をBn[pixel]、規定時間をC[sec]とすると、目標移動速度An[pixel/sec]は以下の式(4)により表される。
An=Bn×(1/C)・・・(4)
式(1)における画像上での標本の目標移動速度AをAnとする。
Velocity
A n = B n × (1 / C) (4)
The target moving speed A of the specimen on the image in the formula (1) and A n.
このように構成された顕微鏡システム200の作用について、図10のフローチャートを参照して説明する。
ステップSA3においてユーザからの電動ステージ11の駆動指示がなく(ステップSA3「NO」)、視野範囲設定部33によりモニタ40に表示される画像上でユーザが範囲指定すると(ステップSA7「YES」)、指定された範囲が画像の視野範囲として設定される。視野範囲設定部33により設定された画像の視野範囲は、制御部50を介してモニタ40に入力され、モニタ40上の画像の視野範囲が変更される(ステップSA8)。
The operation of the
When there is no instruction to drive the
例えば、図11に示すように、撮像部18の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする標本(同図において「OLY」)の画像に対し、デジタルズームや対物レンズ16の交換により観察倍率を大きくして標本を拡大表示する。そして、画像の視野範囲内の一部を注目範囲として部分読み取りする。
For example, as shown in FIG. 11, the observation magnification is increased by exchanging the digital zoom or the
図11において、例えば、撮像部18の最大の撮像範囲を表示した通常の画像の視野範囲の幅B1を100[pixel]とした場合、この値を視野範囲の幅B1(自身の値)で正規化することで距離1と考える。また、部分読み取り時の画像の視野範囲の幅B2を50[pixel]とした場合、この値を視野範囲の幅Bn(自身の値)で正規化することで距離1と考える。
In FIG. 11, for example, when the width B 1 of the field of view of the normal image displaying the maximum image range of the
視野範囲のサイズを正規化した距離1に対応する画像の幅は、通常の観察時は100[pixel]、部分読み取り時は50[pixel]となる。規定時間をC=1と仮定すると、式(4)により通常の視野範囲時の目標移動速度はA1=100[pixel/sec]、部分読み取り時の目標移動速度はA2=50[pixel/sec]となる。速度情報検出部51においては、式(1)における画像上での標本の目標移動速度A1が新たな目標移動速度A2に変更される(ステップSA9)。
The width of the image corresponding to the
続いて、ユーザが観察を継続すると判断した場合は(ステップSA10「NO」)、ステップSA3に戻る。この場合、ステップSA6において、速度情報検出部51において式(1)により目標移動速度A2に基づいて電動ステージ11の移動速度Vnが設定され、モータコントローラ27により電動ステージ11の移動速度が制御される。
Subsequently, when the user determines to continue observation (step SA10 “NO”), the process returns to step SA3. In this case, in step SA6, the speed
例えば、図12に示すようにモニタ40上における画像の中央に標本が配置されている状態から、図13に示すように紙面に向かって右方向(一定方向)に0.5秒間のステージ駆動を行ったとする。この場合、通常の視野範囲時におけるモニタ40上における標本の移動量が50[pixel]であったのに対し、部分読み取り時におけるモニタ40上における標本の移動量は25[pixel]となる。したがって、通常の視野範囲時および部分読み取り時のいずれにおいても、0.5秒間のステージ駆動により、画像の中心から画像の右端まで標本が移動される。すなわち、画像の視野範囲に対する標本の移動速度は一定に維持される。
For example, as shown in FIG. 12, from the state where the sample is arranged at the center of the image on the
以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム200によれば、速度情報検出部51において、視野範囲設定部33により設定される画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を標本が規定時間で移動するように、画像上での標本の目標の移動速度を設定することで、モータコントローラ27により、通常の視野範囲による観察時と部分読み取りによる観察時の画像の視野範囲に対する標本の移動速度が一定になるように電動ステージ11の移動速度を制御することができる。
As described above, according to the
本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、制御部50が、撮像部18により撮像可能な最大の撮像範囲に対するモニタ40に表示される画像の視野範囲の縦比および横比(以下、「最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比」という。)を算出し、モータコントローラ27が、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に基づいて電動ステージ11の移動速度を制御することとしてもよい。
This embodiment can be modified as follows.
For example, the
この場合、モータコントローラ27は、上記縦比に基づいて電動ステージ11のX軸方向の移動速度を制御し、上記横比に基づいて電動ステージ11のY軸方向の移動速度を制御することとしてもよい。例えば、最大撮像範囲の縦の長さに対して画像視野範囲の縦の長さが小さくなる場合(例えば、1/2となる場合)は、電動ステージ11のX軸方向の移動速度が遅くなるように(例えば、1/2倍になるように)制御することとしてもよい。電動ステージ11のY軸方向の移動速度についても同様である。このようにすることで、部分読み取りする場合において、モータコントローラ27により、画像の視野範囲に対する標本の移動速度の変動が低減するように電動ステージ11を移動させることができる。
In this case, the
また、モータコントローラ27が、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が変化する前後において、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が同一なるように電動ステージ11の移動速度を制御することとしてもよい。このようにすることで、視野範囲設定部33によりモニタ40に表示される画像の視野範囲の変化させた場合に電動ステージ11を駆動しても、画像の視野範囲に対して標本の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、安定した観察を実現することができる。
Further, the
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、駆動指示部31が、パルスモータ25に電動ステージ11の移動速度を指示する速度指示部として機能することとしてもよい。この場合、駆動指示部31は、ジョイスティックが直立した状態から押し倒された方向を電動ステージ11の移動方向とするとともに、ジョイスティックが押し倒された角度に対応する電動ステージ11の移動速度を指示することとすればよい。具体的には、ジョイスティックが押し倒された角度が大きくなるほど、電動ステージ11の移動速度が大きくなることとすればよい。駆動指示部31により決定された電動ステージ11の移動方向および移動速度は駆動指示として速度情報検出部51に入力される。
Further, the present embodiment can be modified as follows.
For example, the
例えば、基準となる電動ステージ11の移動速度をV1´、駆動指示部31の倒し角度xに依存する係数をαとすると、速度情報検出部51は、以下の式(5)により、電動ステージ11の移動速度V´を再設定する。
V´=V1´×α・・・(5)
ここで、α=0(x=0°)、α=1(0°<x≦45°)、α=2(45°<x≦90°)
For example, if the moving speed of the
V ′ = V 1 ′ × α (5)
Here, α = 0 (x = 0 °), α = 1 (0 ° <x ≦ 45 °), α = 2 (45 ° <x ≦ 90 °)
図14のフローチャートに示されるように、駆動指示部31により、ユーザから電動ステージ11の駆動指示が入力されると(ステップSA3「YES」)、速度情報検出部51において、式(5)により電動ステージ11の移動速度V´が再設定される(ステップSA3´)。そして、モータコントローラ27により電動ステージ11の作動が制御され、駆動指示部31により指示された移動速度で電動ステージ11が移動する(ステップSA4)。
As shown in the flowchart of FIG. 14, when the
この場合において、駆動指示部31により画像上での標本の移動速度が所望の速度になるように電動ステージ11の移動速度V´を指示すれば、観察倍率等を変更した場合において、モータコントローラ27により画像上での標本の所望の移動速度が一定になるように電動ステージ11を移動させることができる。
In this case, if the moving speed V ′ of the
本実施形態においては、駆動指示部として、ジョイスティックを例示して説明したが、電動ステージ11の移動方向および移動速度を設定することができるものであればよく、例えば、単位時間当たりの回転量に応じて電動ステージ11の移動速度を指示可能なXYハンドルを採用することとしてもよい。また、電動ステージ11の移動方向と移動速度とをそれぞれ別個に指示可能な装置を採用することとしてもよい。
In the present embodiment, the joystick has been described as an example of the drive instruction unit. However, any device that can set the moving direction and moving speed of the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態およびその変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included. For example, the present invention is not limited to those applied to the above-described embodiments and modifications thereof, and may be applied to embodiments in which these embodiments and modifications are appropriately combined, and is not particularly limited. Absent.
また、本実施形態においては、電動ステージ11の移動速度Vnの初期値として、最も高倍率の可能性が大きい100倍の対物レンズ16を使用した場合に適した任意の値に設定することとしたが、これに代えて、例えば、最も低倍率の可能性が大きい倍率(例えば、4倍)の対物レンズを使用した場合に適した任意の値に設定することとしてもよい。
また、例えば、制御部50等が過去の電動ステージ11の移動速度Vnを記憶しておくステージ駆動速度記憶部を備えることとしてもよい。また、過去の電動ステージ11の移動速度Vnの情報に基づいて、過去に算出された電動ステージ11の移動速度Vnの平均値や最低値を用いることとしてもよい。
Further, in this embodiment, as an initial value of the moving velocity V n of the
Further, for example, the
また、本実施形態においては、速度情報検出部51により、電動ステージ11の移動速度情報が変更されたか否かを判別しているが、例えば、電動ステージ11の移動速度情報を記憶するとともに、その移動速度情報が変更されたか否かを判断する専用のハードウエアを設けることとしてもよい。
また、本実施形態においては、駆動指示部31がジョイスティックに接続されていることとしたが、ユーザが電動ステージ11の移動方向の指示を含む駆動指示を入力することができればよく、例えば、マウスに接続されていてもよい。この場合、例えば、マウスにより、ユーザがモニタ40に表示される画面上のボタンを押すと駆動指示が入力されることとすればよい。
In the present embodiment, the speed
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、駆動部としてパルスモータを例示して説明したが、これに代えて、例えば、リニアモータ、ステッピングモータ、ピエゾまたは超音波モータなどの他のアクチュエータを用いることとしてもよい。例えば、DCモータを使用する場合には、電圧値により速度を制御すればよい。
また、上記各実施形態においては、正立型の顕微鏡装置10を例示して説明したが、倒立型の顕微鏡装置を採用することとしてもよい。
In the present embodiment, the pulse motor is exemplified as the drive unit. However, instead of this, for example, another actuator such as a linear motor, a stepping motor, a piezo, or an ultrasonic motor may be used. . For example, when using a DC motor, the speed may be controlled by the voltage value.
In the above embodiments, the
11 電動ステージ(ステージ)
14 倍率変更部
18 撮像部(画像取得部)
25 パルスモータ(ステージ駆動部)
27 モータコントローラ(ステージ制御部)
31 駆動指示部(速度指示部)
51 速度情報検出部(検出部)
100,200 顕微鏡システム
11 Electric stage (stage)
14
25 Pulse motor (stage drive unit)
27 Motor controller (stage controller)
31 Drive instruction section (speed instruction section)
51 Speed information detector (detector)
100,200 microscope system
Claims (4)
前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する画像取得部と、
該画像取得部により取得された前記標本の画像を表示する表示部と、
該画像取得部により時間間隔をあけて取得された前記標本の前記画像から、前記表示部における画像上での前記標本の移動速度情報を検出する検出部と、
前記表示部に表示された前記標本の観察倍率が変更されたときに、前記検出部により検出された前記観察倍率を変更する前の前記移動速度情報と前記観察倍率を変更した後の前記移動速度情報とに基づいて、前記観察倍率を変更する前の前記表示部上における前記標本の移動速度と前記観察倍率を変更した後の前記表示部上における前記標本の移動速度とが前記画像の視野範囲に対して一定になるように、前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システム。 A stage on which a specimen is placed and movable in a direction intersecting the optical axis of illumination light irradiated on the specimen;
An image acquisition unit for acquiring an image of the specimen irradiated with the illumination light;
A display unit for displaying an image of the specimen acquired by the image acquisition unit;
A detection unit for detecting movement speed information of the sample on the image in the display unit from the image of the sample acquired at a time interval by the image acquisition unit;
When the observation magnification of the specimen displayed on the display unit is changed, the movement speed information before changing the observation magnification detected by the detection unit and the movement speed after changing the observation magnification Based on the information, the moving speed of the specimen on the display section before changing the observation magnification and the moving speed of the specimen on the display section after changing the observation magnification are the visual field range of the image And a stage control unit for controlling the moving speed of the stage so as to be constant with respect to the microscope system.
該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備える請求項1から請求項3のいずれかに記載の顕微鏡システム。 A stage drive unit for driving the stage;
The microscope system according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a speed instruction unit that instructs the stage driving unit to move the stage.
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