JP6635783B2

JP6635783B2 - 顕微鏡装置

Info

Publication number: JP6635783B2
Application number: JP2015246628A
Authority: JP
Inventors: 直也北田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: JP2017111346A

Description

本発明は、レーザ走査型顕微鏡、共焦点顕微鏡に関する。

顕微鏡を用いた標本の観察において、標本を撮像した際に表示される画像にはいくつかの種類がある。それは、カメラで取得される静止画像や、時々刻々と更新される静止画像であるライブ画像であったり、高さ方向に異なる領域を撮像した複数の走査画像から生成される全焦点画像のようなより精細な画像等である。

どのような画像が使用者に対して表示されるべきかについては、そのときの状況によって決まるものであり、例えば、特許文献１では、視野の変更時等と対物レンズが標本に対して静止している状況との間において、画像表示モードが自動的に切り替わる技術が掲載されている。視野変更時等には、例えば視野の変更に応じて変化するライブ画像を取得、表示するモードが選択され、対物レンズが標本に対して静止している状況では、深度画像等の処理負荷の高い画像を取得、表示するモードが選択される。各種モードが自動で切り替わることで、使用者は状況に応じて必要とする画像を通して標本の観察を行うことができる。

特開２０１５−１２７７７０号公報

一般に顕微鏡において標本を観察する際には、視野の変更のみならず、例えば、対物レンズの切換による倍率の変更といった観察条件の変更がしばしば行われる。こうした観察条件の変更が行われた後には、視野内で標本の高さがばらつきをもっていたり、切換前後で対物レンズの焦点深度が異なることによって、標本が合焦位置からずれてしまうことが往々にしてある。標本が合焦位置からずれていると、標本が所望の位置にあるか否かといった判断をすぐに行うことが困難である。また、そのままでは標本の形状が判らず、撮像領域の高さ範囲を指定できないといった問題も生じる。

したがって、そのような観察条件の変更後においては、標本が所望の位置にあるかどうかを確認できる画像が表示されるべきである。従来では、観察条件の変更が行われて標本が合焦位置からずれる度に、使用者は標本の合焦作業を行うことで再度合焦している画像を得ていたことから、手間もかかり、所望の画像をすぐに得ることができていたとは言い難い。こうした理由から、観察条件の変更に際し、使用者が合焦作業を行うこともなく、すぐに標本の状態を確認できるような画像を表示する技術が所望されている。

そこで、本発明では、観察条件の変更が行われた後において、表示を最適化することですぐに標本の状態を確認することができるような顕微鏡装置、画像表示方法、プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様における顕微鏡装置は、撮像領域において標本の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段が取得する前記画像を表示する表示手段と、前記標本が設置される、移動可能なステージと、少なくとも、前記ステージの閾値以上の移動、または、ピントの閾値以上のずれを、観察条件の変更として状態検知手段と、前記状態検知手段が前記観察条件の変更を検知した場合に、前記画像取得手段によって異なるＺ位置で複数の前記画像を新たに取得し、取得した前記複数の画像から得られる前記標本の高さ情報を用いて合成画像を生成する画像生成手段と、を備え、前記表示手段は、前記画像取得手段で取得した前記画像をライブ画像として継続的に表示するための第一の表示領域と、前記合成画像を表示するための第二の表示領域と、を有し、前記画像生成手段が新たな前記合成画像である第２の合成画像を生成する毎に、前記第二の表示領域に表示されている前記合成画像である第１の合成画像を前記第２の合成画像に更新することを特徴とする。

以上のように、本発明における顕微鏡では、観察条件の変更が行われた後において、表示を最適化することですぐに標本の状態を目視することができる。

顕微鏡装置１の構成図を示す。制御装置１３０の構成図を示す。制御装置１３０の機能構成図を示す。モニタ１４０がＣＣＤカメラ１０９で取得した画像と画像生成手段１３２で生成された合成画像を併せて表示する表示例を示す。顕微鏡装置１を用いた画像表示のフローチャートを示す。第１の実施形態における画像表示のフローチャートを示す。第２の実施形態における画像表示のフローチャートを示す。

以下、図面を参照しつつ本発明の顕微鏡装置について説明する。図１は、本発明における顕微鏡装置１の構成図である。顕微鏡装置１は、顕微鏡本体１００と、制御装置１３０と、モニタ１４０と、入力装置１５０とによって構成されている。顕微鏡本体１００は、標本１０２を設置するステージ１０１と、標本１０２に光を照射するための異なる二つの照射光学系と、標本１０２からの光を検出するための異なる二つの検出光学系を備えている。

顕微鏡本体１００は、白色光を利用した照射光学系として、白色光源１０５と、コリメートレンズ１０６と、ハーフミラー１０７と、対物レンズ１０３と、複数の対物レンズ１０３を固定するレボルバ１０４を備えている。ハーフミラー１０７は、標本からの反射光の一部を透過するように設計される。レボルバ１０４を回転させることによって使用される対物レンズ１０３が光路上に選択されると、白色光源１０５から射出された光が、ハーフミラー１０７を反射し、標本１０２へ照射される。

顕微鏡本体１００は、レーザ光を利用した照射光学系として、レーザ光源１１０と、コリメートレンズ１１１と、偏光ビームスプリッター１１２と、２次元走査手段１１３と、レンズ１１４、１１５と、１/４λ板１１６と、ダイクロイックミラー１２１を備えている。レーザ光源１１０から射出されたレーザ光は、コリメートレンズ１１１で平行光束となり、レンズ１１４及びレンズ１１５において光束の幅が変更され、１/４λ板１１６において円偏光のレーザ光となる。円偏光のレーザ光は、ダイクロイックミラー１２１を反射して対物レンズ１０３を介して標本１０２へ照射される。尚、偏光ビームスプリッター１１２は、コリメートレンズ１１１を通過した直線偏光のレーザ光を透過し、標本１０２からの光であって、１/４λ板を通過することで偏光方向が変わった光を反射するように設置される。ダイクロイックミラー１２１は、白色光を透過し、レーザ光を反射するように設計される。

顕微鏡本体１００は、白色光を標本１０２へ照射することで生じた反射光を検出するための光学系として更に、結像レンズ１０８と、画像取得手段であるＣＣＤカメラ１０９を備えている。反射光は、ハーフミラー１０７、ダイクロイックミラー１２１を透過し、ＣＣＤカメラ１０９へ到達する。ＣＣＤカメラ１０９は、結像レンズ１０８で結像して取り込んだ光を光電変換し、電気信号として制御装置１３０へ出力することで画像を取得する画像取得手段である。また、ＣＣＤカメラ１０９内部には、受光した光量の変化からピントのずれ量の測距を行う図示しないパッシブセンサーが設けられている。パッシブセンサーが測距したピントのずれ量の情報も制御装置１３０へ出力される。

顕微鏡本体１００は、レーザ光を標本１０２へ照射することで生じた光を検出するための光学系として更に、共焦点レンズ１１７と、共焦点絞り１１８と、光検出器１１９及びＡＤ変換器１２０を備えている。共焦点絞り１１８は、対物レンズ１０３の標本１０２側の焦点位置と共役な位置に設置されている。偏光ビームスプリッター１１２を反射した光は、共焦点絞り１１８を通過し、光検出器１１９へ到達する。光検出器１１９は、例えば光電子増倍管であり、取り込んだ光を電気信号に変換し、電流増幅を行う。尚、ここでは光検出器１１９による出力処理がアナログ方式であるものとして、ＡＤ変換器１２０は、光検出器１１９が出力した電気信号をデジタル変換して制御装置１３０へ出力する。したがって、光検出器１１９は、第２の画像取得手段として機能する。

また、ステージ１０１及びヘッド部１２２は、制御装置１３０からの制御によって移動が可能である。ステージ１０１は、紙面横方向と紙面奥行き方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸としたＸＹ平面上を移動し、ヘッド部１２２は、紙面縦方向であるＺ方向を移動する。ステージ１０１及びヘッド部１２２が移動を行うことで、撮像領域の変更やピントの調節を行うことができる。また、ステージ１０１がＸＹ平面上の移動とＺ方向の移動を行う機能を併せもっていてもよく、その場合には、ヘッド部は移動手段として機能しなくてもよい。逆に、ステージ１０１の代わりに、ヘッド部１２２がＸＹ平面上の移動とＺ方向を行う機能を併せもっていてもよい。いずれにおいても、ステージ１０１と対物レンズ１０３を備えるヘッド部１２２とが相対的に移動するものであればよい。尚、本明細書では、対物レンズ１０３の特定の視野の領域であって、顕微鏡装置１が画像を取得する領域を撮像領域とする。

偏光ビームスプリッター１１２とレンズ１１４との間に備えられた２次元走査手段１１３は、撮像領域においてレーザ光を２次元走査する手段である。尚、ここでいう２次元走査とは、例えばラスタスキャンであって、ＸＹ平面上において高速で走査するようなものである。ヘッド部１２２によるＺ方向の移動と２次元走査手段１１３による２次元走査を組み合わせて行うことで、撮像領域中で高さ方向に異なる複数の共焦点画像を取得し、標本１０２の高さ情報を得ることができる。

制御装置１３０の構成を図２に示す。制御装置１３０は、各種の演算処理を行うコンピュータであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、メモリ２２、入力Ｉ／Ｆ装置２３、出力Ｉ／Ｆ装置２４、記憶装置２５、及び、可搬記録媒体２７が挿入される可搬記録媒体駆動装置２６を備え、これらがバス２８によって相互に接続されている。なお、図２は、制御装置１３０の構成の一例であり、制御装置１３０はこの構成に限定されるものではない。

ＣＰＵ２１は、所定のプログラムを実行して演算処理等を行う。メモリ２２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、プログラムの実行の際に、記憶装置２５または可搬記録媒体２７に記憶されているプログラムまたはデータを一時的に格納する。

入力Ｉ／Ｆ装置２３は、入力装置１５０、ＣＣＤカメラ１０９、ＡＤ変換器１２０、レーザ光源１１０からの信号を受信する。出力Ｉ／Ｆ装置２４は、レーザ光源１１０、モニタ１４０、２次元走査手段１１３、ステージ１０１、ヘッド部１２２へ信号を出力する。

記憶装置２５は、例えば、ハードディスク記憶装置であり、主に各種データやプログラムの保存に用いられる。可搬記録媒体駆動装置２６は、光ディスクやコンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体２７を収容するもので、可搬記録媒体２７は、記憶装置２５を補助する役割を有する。

制御装置１３０は、記憶装置２５または可搬記録媒体２７に記憶されているプログラムをＣＰＵ２１がメモリ２２にロードして実行することで、様々な機能を実現する。図３は、制御装置１３０が有する機能をそれぞれの機能毎の構成として示した図である。各機能構成は、状態検知手段１３１と、画像生成手段１３２と、表示制御手段１３３と、モード切替手段１３４と、自動焦点調節手段１３５と、駆動制御部１３６と、記憶部１３７とにわけられる。

駆動制御部１３６は、ステージ１０１及びヘッド部１２２に対して移動命令を出力する手段である。例えば、駆動制御部１３６は、ステージ１０１を指定された撮像領域まで移動させる命令を出力する。尚、撮像領域は、使用者が入力装置１５０を介して任意に決定することができる。また、駆動制御部１３６は、ヘッド部１２２を指定されたＺ座標まで移動させる命令を出力する。ヘッド部１２２を移動させるための指定されたＺ座標は、使用者が入力装置１５０を介して任意に決定することができるものの他、後述する自動焦点調節手段１３５からの命令に応じても決定される。

状態検知手段１３１は、観察条件の変更が行われたことを検知する手段である。尚、ここでいう観察条件とは、標本１０２を観察する際に顕微鏡装置１で定まる条件であり、特にその条件が変更されることで標本１０２が合焦位置からずれてしまう可能性があるものを指し示す。例えば、視野の位置や対物レンズ１０３の倍率等が観察条件に当たる。

状態検知手段１３１は、視野の変更すなわち駆動制御部１３６によるステージ１０１の移動を観察条件の変更として検知する場合、駆動制御部１３６が出力した移動命令を検知することでステージ１０１が移動したことを検知してもよい。より具体的には、状態検知手段１３１は、観察条件の変更が終了したタイミングを検知する。

画像生成手段１３２は、ＣＣＤカメラ１０９または光検出器１１９によって異なるＺ位置で取得された複数の画像から得られる標本の高さ情報を用いて、合成画像を生成する。合成画像とは、使用者が視覚を通して標本の形状を明確に把握できる程度に、標本の形状が反映された画像である。合成画像の一例として、全焦点画像が挙げられる。画像生成手段１３２は、状態検知手段１３１が観察条件の変更の完了を検知したことを契機に、観察条件の変更が予め規定される取得条件を満たす場合に合成画像の生成を開始する。また、画像生成手段１３２が合成画像を生成している途中であっても、使用者が入力装置１５０を介して強制的にその動作を中止させることも可能である。

表示制御手段１３３は、表示手段であるモニタ１４０に画像を表示する手段である。モニタ１４０は、基本的に画像取得手段であるＣＣＤカメラ１０９で取得した画像を表示する表示手段として機能するが、画像生成手段１３２が合成画像を生成した場合には、その合成画像も表示する。また、第２の画像取得手段である光検出器１１９で取得した画像を表示してもよい。

図４は、画像生成手段１３２が合成画像を生成した場合におけるモニタ１４０の表示方法の一例を示す図であり、モニタ１４０の表示領域である領域Ａ及び領域Ｂにそれぞれ、ＣＣＤカメラ１０９で取得した画像と画像生成手段１３２が生成した合成画像とを併せて表示している様子を示している。領域Ａ及び領域Ｂに表示される画像は、同じ視野における画像であり、ここで領域Ｂに表示される合成画像は、全焦点画像であるものとする。例えば、領域Ａの中の領域Ａ_１と領域Ａ_２は、それぞれ標本の高さが異なっている領域としたとき、領域Ａ_１にピントが合っている場合、領域Ａ_２にはピントが合っていない状態の画像が表示され、使用者は領域Ａ_２の状態をすぐに確認することができない。一方で、領域Ｂには、領域Ａ_１、領域Ａ_２に対応する領域Ｂ_１と領域Ｂ_２の両方にピントが合っている画像が表示される。また、領域Ａ_１、領域Ａ_２共にピントが合っていない状態であっても、領域Ｂ_１と領域Ｂ_２の両方にピントが合った画像が領域Ｂに表示されることになる。そのため、領域Ａに表示される画像がピントの合っていない状態であり、標本１０２の形状が不明瞭である場合でも、領域Ｂを目視することで、標本１０２の形状をすぐに判断することが可能である。なお、合成画像を表示する領域は、領域Ｂのみとして説明したが、例えば領域Ａと領域Ｂの他に領域Ｃ（不図示）、領域Ｄ（不図示）などの複数の表示領域があり、領域Ｃ、領域Ｄなどの複数の表示領域に、３次元画像や、輝度画像など領域Ｂに表示される合成画像と異なる合成画像を表示してもよい。

尚、モニタ１４０は、領域Ａにおいて、ＣＣＤカメラ１０９で取得された画像をライブ画像として継続的に表示している。一方で、領域Ｂに表示される合成画像は、画像生成手段１３２において合成画像が生成される度に、最新のものに更新される。また、モニタ１４０は、画像生成手段１３２において合成画像の生成が完了するまでの間、生成途中にできるスライス画像を領域Ａ、または領域Ｂに順次表示していってもよい。

また、モニタ１４０への他の表示の例として、ＣＣＤカメラ１０９または光検出器１１９で取得された焦点位置の異なる複数の画像から得られる標本１０２の高さ情報を示す数値、またはスケールをＣＣＤカメラ１０９で取得されたライブ画像に併せて表示してもよい。そうすることでライブ画像から、標本１０２の高さ情報を読み取ることができる。また、表示する画像は、現在取得したものに限らず以前に取得したものでも構わない。

モード切替手段１３４は、顕微鏡装置１が有する合成画像自動表示モードと通常モードと、を切り替える手段である。合成画像自動表示モードとは、状態検知手段１３１が検知する観察条件の変更の完了をトリガーとして、画像生成手段１３２で生成された合成画像が随時モニタ１４０に表示されるようなモードである。モニタ１４０が合成画像を表示する際には、図４のように表示する。通常モードは、ＣＣＤカメラ１０９で取得された画像のみを常に更新し、表示し続けるモードであり、合成画像の表示は行われない。尚、モードの切替は、入力装置１５０を介して使用者が任意に変更することができる。

自動焦点調節手段１３５は、ＣＣＤカメラ１０９に備えられたパッシブセンサーからの情報を元に、ヘッド部１２２を移動させることでオートフォーカスを行うための手段である。自動焦点調節手段１３５は、パッシブセンサーにおいて検知された情報から、ＣＣＤカメラ１０９においてピントが合う位置と現在のヘッド部１２２の位置との間の距離を算出し、ピントが合う位置までヘッド部１２２移動させる命令を駆動制御部１３６へ出力する。

記憶部１３７は、画像生成手段１３２が合成画像を生成するかどうかを決定するための取得条件を記憶する。取得条件は、例えば、駆動制御部１３６がステージ１０１に対して出力した移動命令から、状態検知手段１３１が所定の移動量を検出した場合や、対物レンズの切換が行われた等である。

以上の構成を有する顕微鏡装置１において、標本１０２の撮像中に観察条件を変更した場合におけるモニタ１４０への画像表示の手順を、図５を用いて説明する。図５は、顕微鏡装置１を用いた画像表示の手順を示したフローチャートである。

図５におけるフローチャートが説明される前提として、ステージ１０１に標本１０２が設置されており、対物レンズ１０３を通して標本１０２上の特定の撮像領域を観察している状況にあるものとする。またこのとき、ＣＣＤカメラ１０９は、画像を継続的に取得し続けており、モニタ１４０は、ＣＣＤカメラ１０９において取得される画像をライブ画像として継続的に表示しているものとする。

ステップＳ１において、使用者は観察条件の変更を行う。観察条件の変更の具体的な例は、後述する本発明の実施形態において記載する。

ステップＳ２では、状態検知手段１３１が観察条件の変更の完了を検知したか否かの判定を行う。観察条件の変更の完了が検知された場合には、ステップＳ３に進み、検知されない場合には、検知されるまでステップＳ２の判定を繰り返す。

ステップＳ３では、合成画像自動表示モードであるかどうかの判定を行い、合成画像自動表示モードである場合はステップＳ４へ進む。合成画像自動表示モードではない場合、すなわち通常モードの場合には、モニタ１４０への画像表示を変更することなく、本フローチャートは終了となる。

ステップＳ３において合成画像自動表示モードであると判定された場合、画像生成手段１３２は、観察条件の変更が取得条件を満たすかどうかの判定を行う（ステップＳ４）。観察条件の変更が取得条件を満たすような場合とは、観察条件が変更されることによって、標本１０２が合焦位置からずれてしまうような場合を基本的に想定している。ステップＳ４における判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ５へ進み、判定がＮｏの場合は、モニタ１４０への画像表示を変更することなく、本フローチャートを終了する。

ステップＳ５では、ＣＣＤカメラ１０９または光検出器１１９が焦点位置の異なる複数の画像を取得し、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６では、画像生成手段１３２がステップＳ５で取得した複数の画像を用いて、合成画像の生成を行う。尚、画像生成手段１３２において合成画像の生成中に観察条件の変更を検知した場合には、画像生成手段１３２は合成画像の生成を中断し、且つステップＳ１の動作が実行されたものとしてステップＳ１へ戻る。

画像生成手段１３２が合成画像の生成を完了したタイミングで、表示制御手段１３３は、モニタ１４０に生成した合成画像をライブ画像と併せて表示する（ステップＳ７）。

また、ステップＳ６において、画像生成手段１３２が合成画像の生成が完了するまでの間、モニタ１４０は、合成画像の生成途中にできるスライス画像を順次表示していってもよい。この場合は、図４に示したように領域Ａにライブ画像を、領域Ｂにスライス画像を表示させる。以上のステップをもって顕微鏡装置１を用いた画像表示の手順を終了する。

以上の手順によって、標本１０２の撮像中に観察条件を変更したことで標本１０２が合焦位置からずれてしまっても、高速で標本１０２の形状を視覚的に反映した合成画像を生成し、モニタ１４０に表示することで、使用者はすぐに標本１０２の状態を目視することができる。

また、画像生成手段１３２が合成画像を生成するために光検出器１１９またはＣＣＤカメラ１０９において高さ方向の複数の画像を取得する際に、画像を取得するＺ位置の数やＺ位置の取得間隔を任意に変更できるものとしてもよい。さらに、２次元走査手段１１３が行うスキャンがラスタスキャンである場合には、走査線の数を任意に変更できるものとしてもよい。いずれにおいても、使用者が観察を行う時々において支障の無い範囲で、高さ方向の複数の画像を取得する条件を調整することで、画像の取得を行う際の時間的効率を向上させることができる。

また、合成画像は、撮像領域の３次元画像であって、標本の内部情報を反映するボリュームレンダリングによって生成されてもよい。ボリュームレンダリングによって生成された合成画像では、不透明度を変更することで標本の内部の様子を目視することができる。

また、焦点位置の異なる複数の画像を取得する手段として、ＣＣＤカメラ１０９と光検出器１１９の両方を記載したが、使用者が二つの手段を任意に選択できるようにしてもよい。より短時間で合成画像の生成を行いたい場合は、ＣＣＤカメラ１０９を焦点位置の異なる複数の画像を取得する手段として用いればよく、より精細な画像を所望する場合は、光検出器１１９を用いればよい。

画像生成手段１３２が合成画像を生成する前に、自動焦点調節手段１３５が撮像領域においてオートフォーカスを行ってもよい。予めオートフォーカスを行うことで、ある程度標本１０２にピントが合った状態となるため、合成画像を生成する際に取得する複数の画像の高さ方向の取得領域を狭くとることができ、合成画像の生成に要する時間を短縮することができる。

また、自動焦点調節手段１３５は、ＣＣＤカメラ１０９に内蔵するパッシブセンサーの情報からオートフォーカスを行うとしたが、アクティブセンサーを設ける構成をその代わりとして用いてもよい。この場合、例えば、２次元走査手段１１３と偏光ビームスプリッター１１２とを結ぶ光路の間に図示しないハーフミラーと、そのハーフミラーによって分岐される新たな光路と、その新たな光路上にセンサーを設けるような構成が考えられる。この構成では、センサーが標本１０２で反射したレーザ光の入射角度を検知することで、ピントのずれ量の測距を行うアクティブ方式によるオートフォーカスが可能となる。

また、画像生成手段１３２は、観察条件が変更され、合成画像の生成が行われた後、一定時間観察条件が変更されなかった場合に、自動的に合成画像の生成を行ってもよい。そうすることで、標本形状に変化が生じて標本の合焦位置がずれた場合においても、使用者はすぐに標本の状態を目視することができる。

以下、具体的な実施形態を挙げて、どのような観察条件の変更に際して画像の表示形態を変更するか、ということについて本発明の顕微鏡装置を用いて説明する。以下に示すいずれの実施形態において記載される顕微鏡装置も上述した顕微鏡装置１と同じ構成である。そのため、各構成要素に付した番号についても顕微鏡装置１と同様のものである。

第１の実施形態において、観察条件の変更があった場合の画像表示の手順を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１１において、標本１０２をステージ１０１に搭載し、観察を開始する。尚、ＣＣＤカメラ１０９は、画像を継続的に取得し続けており、モニタ１４０は、ＣＣＤカメラ１０９において取得される画像をライブ画像として常に表示しているものとする。

次に特定の撮像領域を指定し（ステップＳ１２）、指定した撮像領域へステージの移動を開始する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１４において、ステージの移動完了を検知したかを判定し、検知するまで本ステップＳ１４を繰り返す。ステップＳ１４において、ステージの移動の完了を検知した場合にはステップＳ３へ移行し、以下、前述したステップＳ３からステップＳ７の手順を踏み、本フローチャートを終了する。

尚、ステップＳ４の合成画像の取得条件は、例えば、ステージの移動量に閾値を設け、閾値以上の移動量を検知したかどうかである。また、ステージ上で標本が存在する領域を指定の領域として設け、撮像領域が指定の領域外となった場合には、取得条件に関わらず画像生成手段１３２が合成画像を生成しないように設定されていてもよい。

以上、第１の実施形態において、ステージ１０１を移動したことで、標本１０２が合焦位置からずれてしまっても、高速で標本１０２の形状を視覚的に反映した合成画像を生成し、モニタ１４０に表示することで、使用者はすぐに標本１０２の状態を目視することができる。

次に、第２の実施形態において、観察条件の変更があった場合の画像表示の手順を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。尚、前提として、ステージ１０１に標本１０２が設置されており、対物レンズ１０３を通して標本１０２上の特定の撮像領域を観察している状況にあるものとする。またこのとき、ＣＣＤカメラ１０９は、画像を継続的に取得し続けており、モニタ１４０は、ＣＣＤカメラ１０９において取得される画像をライブ画像として常に表示しているものとする。

初めに、レボルバ１０４を回転させることによって対物レンズ１０３の切換を行う（ステップＳ２１）。

ステップＳ２２において、状態検知手段１３１が対物レンズ１０３の切換を検知したかを判定し、検知するまで本ステップＳ２２を繰り返す。ステップＳ２２において、対物レンズ１０３の切換を検知した場合にはステップＳ３へ移行し、以下、前述したステップＳ３からステップＳ７の手順を踏み、本フローチャートを終了する。

尚、本実施形態においてステップＳ４の合成画像の取得条件は、単に対物レンズ１０３の切換が行われたかどうかとしてもよい。また、倍率の変更度合いであってもよく、例えば、切換前後の対物レンズのＮＡやＷ.Ｄ.の差に閾値を設けて、閾値を超えるような切換を検知した場合を取得条件とする等である。また、レボルバの特定の箇所に設置した対物レンズから対物レンズへの切換を検知した場合を取得条件としてもよい。

以上、第２の実施形態において、対物レンズ１０３の切換後に、標本１０２が合焦位置からずれてしまっても、高速で標本１０２の形状を視覚的に反映した合成画像を生成し、モニタ１４０に表示することで、使用者はすぐに標本１０２の状態を目視することができる。

更に、第１の実施形態及び第２の実施形態の変形例として、ＣＣＤカメラ１０９に備えられたパッシブセンサーからの情報を状態検知手段１３１が検知することを契機に、画像生成手段１３２が合成画像を生成するようなものも考えられる。より具体的には、Ｚ方向のピントのずれ量に閾値を設け、閾値以上のピントのずれ量が検知されたときを取得条件として画像の生成が行われる。この方法によれば、ある観察条件を変更してもピントずれが起こらなかった場合には合成画像の生成が行われず、Ｚ方向のピントのずれが生じたときに限り、合成画像の生成が行われるため、装置の動作に無駄が少ない。

他の変形例として、取得される画像のコントラストの変化を状態検知手段１３１が検知することを契機に、画像生成手段１３２が合成画像を生成するようなものも考えられる。この方法によれば、標本が合焦位置からずれることで生じるコントラストの変化を検知して合成画像を生成することで、標本が合焦位置からずれた状態になっても使用者はすぐに標本の状態を目視することができる。

また、その他の変形例として、顕微鏡における検鏡法の切換を状態検知手段１３１が検知することを契機に、画像生成手段１３２が合成画像を生成するようなものも考えられる。この方法では、例えば、明視野観察と暗視野観察を切り換えた際に標本が合焦位置からずれてしまった場合においても、使用者はすぐに標本の状態を目視することができる。

更に他の変形例として、ある撮像領域において一度生成した合成画像を保存しておき、同じ撮像領域において再度観察条件の変更が検知された際に、保存した合成画像を抽出してモニタ１４０へ表示してもよい。この方法によれば、より素早く合成画像を表示し、標本の状態を確認することができる。また、事前に標本の広範囲な領域において全焦点画像を生成及び保存しておき、観察条件の変更が検知された場合に、対応する領域の全焦点画像を抽出してもよい。

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。顕微鏡装置は、特許請求の範囲に記載した本発明を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

１顕微鏡装置
２１ＣＰＵ
２２メモリ
２３入力Ｉ/Ｆ装置
２４出力Ｉ/Ｆ装置
２５記憶装置
２６可搬記憶媒体駆動装置
２７可搬記憶媒体
２８バス
１００顕微鏡本体
１０１ステージ
１０２試料
１０３対物レンズ
１０４レボルバ
１０５白色光源
１０６、１１１コリメートレンズ
１０７ハーフミラー
１０８結像レンズ
１０９ＣＣＤカメラ
１１０レーザ光源
１１２偏光ビームスプリッター
１１３２次元走査手段
１１４、１１５レンズ
１１６１/４λ板
１１７共焦点レンズ
１１８共焦点絞り
１１９光検出器
１２０ＡＤ変換器
１２１ダイクロイックミラー
１３０制御装置
１３１状態検知手段
１３２画像生成手段
１３３表示制御手段
１３４モード切替手段
１３５自動焦点調整手段
１３６駆動制御部
１３７記憶部
１４０モニタ
１５０入力装置

Claims

撮像領域において標本の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段が取得する前記画像を表示する表示手段と、
前記標本が設置される、移動可能なステージと、
少なくとも、前記ステージの閾値以上の移動、または、ピントの閾値以上のずれを、観察条件の変更として検知する状態検知手段と、
前記状態検知手段が前記観察条件の変更を検知した場合に、前記画像取得手段によって異なるＺ位置で複数の前記画像を新たに取得し、取得した前記複数の画像から得られる前記標本の高さ情報を用いて合成画像を生成する画像生成手段と、備え、
前記表示手段は、
前記画像取得手段で取得した前記画像をライブ画像として継続的に表示するための第一の表示領域と、
前記合成画像を表示するための第二の表示領域と、を有し、
前記画像生成手段が新たな前記合成画像である第２の合成画像を生成する毎に、前記第二の表示領域に表示されている前記合成画像である第１の合成画像を前記第２の合成画像に更新する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１に記載の顕微鏡装置において、さらに、
複数の対物レンズを有し、回転することで光路上に設置される対物レンズを前記複数の対物レンズの間で切り換えるレボルバを備え、
前記状態検知手段は、さらに、前記対物レンズの切換を、前記観察条件の変更として検知する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
請求項２に記載の顕微鏡装置において、さらに、
レーザ光を射出する光源と、
前記レーザ光を走査する走査手段と、
前記対物レンズの前記標本側の焦点位置と共役な位置にある共焦点絞りと、を備え、
前記画像取得手段は、前記走査手段が前記レーザ光を走査することで前記標本から生じる光であって、前記共焦点絞りを通過した前記光を検出して前記画像を取得する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、さらに、
前記画像取得手段で取得した画像に基づいてオートフォーカスを実行する自動焦点調節手段を備え、
前記状態検知手段は、さらに、前記自動焦点調節手段によるオートフォーカスの完了を、前記観察条件の変更として検知する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記顕微鏡装置は、合成画像自動表示モードと通常モードの二つの表示モードを有し、
前記合成画像自動表示モードでは、前記表示手段は、前記画像取得手段が取得する前記画像と、前記合成画像を併せて表示し、
前記通常モードでは、前記表示手段は、前記画像取得手段が取得する前記画像のみを表示する
ことを特徴とする顕微鏡装置。