JPH0256875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば透光板上に載置された薄切標本
のように、その形状（大きさ）、位置等が肉眼で
は捕えにくい検出物を、その光学的性質を利用し
て検出する撮像装置に関する。

この装置は例えば臨床病理検査のように薄切標
本を使用する分野で、病理標本自動封入装置に組
み込まれ、スライドガラス上の薄切標本の大き
さ、位置をチエンコンベヤーで搬送中に測定し、
かけるカバーガラスの種類や封入剤の滴下量及び
ガラスの塔載位置を判別する場合に利用される。

このためこの種の測定技術では、顕微鏡用スラ
イドガラス上に載せた薄切標本がスライドガラス
上のどの座標点にあるかを、標本を傷つけること
なく適当な物理量で検出する必要がある。

この物理量にはさまざまなものが考えられる
が、感度、測定、時間、精度、非接触性および価
格等の点で光学的物理量、すなわち標本の光学的
性質を利用することが最も実用的である。

しかしながら、薄切標本は一般に数μm〜数十
μmの厚さに薄切さているため、標本の明度、色
彩は人間の目にさえその存在が見にくい程の淡い
ものがあり、単に標本に光を照射し、その透過
率、反射率を判断の基準とするのは困難である。

例えば第１図に示すように、薄切標本１を載せ
た透光板としてのスライドガラス２に下方より光
束３を照射し、その透過光を画像センサ４で受光
することにより、標本１を通過した透過光５とガ
ラスのみの部分を通過した透過光６との光量を比
較するものや、第２図ａ，ｂに示すように、薄切
標本１を載せたスライドガラス２に上方より光速
７を照射し、薄切標本１の部分で反射した反射光
８（同図ｂ）とガラスのみの部分で反射した反射
光９（同図ａ）との光量を比較するものは、その
判断基準となる光量の差にほとんど期待ができ
ず、感度、精度の面で劣る。また照射量（明る
さ）を一様にする工夫が必要となり実用性に欠け
ていた。

このような問題は特に透光板上に載置された薄
切標本に限られるものではなく、透光板に含まれ
たその色彩が淡い不純物、更には透光板に刻まれ
た微細な傷等を検出の対象とする場合においても
同様であり、本発明はこのような肉眼では捕えに
くく、かつ接触による検出が不可能あるいは非接
触が要求される透光性の検出物を、正確に見落と
しなく検出できる撮像装置をより安価な構成で提
供することを目的とする。

この目的は本発明によれば、透光性の検出物に
光束を照射する光源と、この光束により生ずる検
出物の前方散乱光のうち該光束の直進透過光とで
きるだけ角度ずれの少ない光を捕える撮像手段
と、光源と検出物を結ぶ延長に位置し該検出物の
背景をなす黒体とを有することにより達成され
る。

以下に本発明の原理を、透光板に載置された試
料としての薄切標本を例にとつて第３図乃至第５
図を参照して説明する。

第３図は、薄切標本１を載せた透光板としての
スライドガラス２に上方から光束１０を投射し、
薄切標本１のある一点よりの反射、散乱、透過光
量を光センサ１１で測定する実験装置を示す。光
センサ１１は被測定点を中心とした円１２の上を
移動し、円１２上の異なる位置で被測定点よりの
光量を測定する。この場合、光束１０はスライド
ガラス２の表面に垂直に入射するものとする。ま
た、光束１０の光源（図示せず）など被測定点以
外からの光は光センサ１１には入射しないものと
する。

このような実験装置において、まず第４図に第
３図の薄切標本１８がない場合、すなわちスライ
ドガラス面が被測定点である場合の測定結果例を
示す。座標原点（被測定点）１３に測定対象（ス
ライドガラスのみ）が存在し、図の180゜の方向か
ら光束１０を照射した場合の各方向でのセンサの
受光量を示す。この場合には0゜方向への透過光１
４（太長矢印）、および180゜方向の反射光１５
（太短矢印）の２方向でしか光は感じられない。
すなわち散乱光がほぼないに等しい。なお図にお
いて、矢印の原点からの長さは光量に比例してい
る。

次に第５図に第３図の測定結果例を示す。座標
原点１３に測定対象（スライドガラス２上の薄切
標本１が存在し、図の180゜の方向から光束１０を
照射した場合の各方向でのセンサの受光量を示
す。この図では曲線上の各点から原点までの距離
が光量に相当し、原点から各点へ向かう方向が散
乱（もしくは反射、透過）方向となる。第５図で
太線１６及び破線１７は、各々別種の薄切標本に
よる受光量を示す。一般に、目で見にくい標本の
曲線ほど破線１７から太線１６のように細長い形
状になる。ほとんど目に見えないような透明なも
のは、さらに細長くなつて第４図の測定結果に近
い形状となる。

このような実験結果を踏まえて、例えば第５図
に示した「5゜」の方向から被測定物を眺めた場合
目では見にくいもの（太線）の方が目で見やすい
もの（破線）よりも明るく見えることが判る。こ
の現象の定性的な説明としては、前者は光を散乱
しにくいために肉眼では捕えにくいのであるが、
散乱を少しは起こすため光束の直進透過光から少
しずれた方向（例えば第５図の5゜方向）には、か
なり強い光が到達するものと考えられる。通常こ
のような方向から目で見る場合には、光束１０の
光源も目に入つてしまうため判りにくいが、例え
ばスリツトを設ける等して光源が目に入らないよ
うにすれば、この結果が実感としてわかる。

なお、これをガラス上に薄切標本がない第４図
においても同様に上記5゜の方向からガラスのみの
部分を眺めた場合は、散乱光がないために暗くみ
える。また第５図から明らかなように、0゜側の散
乱光（前方散乱光）の方が180゜側の散乱光（後方
散乱光）よりも光量が多い。従つてスライドガラ
ス及び薄切標本に光束を照射し、その透過光は捕
えることなく透過光軸からわずかにずれた前方散
乱光を捕えるようにすれば、ガラスのみの部分は
暗く薄切標本部は明るく見え、この光量の差は光
束の照射量が大きければ大きい程鮮明となる。こ
のような原理に基づく装置は容易にしかも安価に
実現でき、しかも最も標本画像を際立たせること
ができる。

次に上記原理に基づく本発明の実施例を第６図
乃至第８図を参照して説明する。

第６図は本発明の一実施例を示すもので、薄切
標本１を載せたスライドガラス２は、スライドガ
ラスを支える搬送台１８の上を何らかの搬送機構
によつて左から右へ定速で移動する。スライドガ
ラス２は、搬送台に設けられた照明用スリツト１
９を通過時にランプ２０，２１によつて照射さ
れ、薄切標本１に照射された光束のみが散乱さ
れ、レンズユニツト２２によりホトダイオードア
レイセンサ２３に結像される。スライドガラスの
みの部分では光が散乱されないため、ホトダイオ
ードアレイセンサ２３はスリツト１９の真下の黒
体２４を焦点が合わない状態で撮像する。黒体２
４を黒色で無反射、無散乱に近い状態のもので構
成し、透光が黒体２４に当たらないようにすれ
ば、薄切標本１の塔載されない部分は真黒の状態
として撮像され標本１をより際立たせる。

実際にはレンズ２２には種々の光が入るが、フ
オトラインセンサー２３の下面にライン状に並べ
られた受光素子（図示せず）に当らない光は無視
してよい。受光素子とスリツト１９は平行に配置
され、ちようどスリツト１９の像が受光素子をお
おうようにレンズ２２の位置が調整されている。
従つて問題となるのはスリツト１９を通る光だけ
である。

なお、センサ２３は一次元アレイセンサであ
り、レンズユニツト２２とともに撮像手段を構成
し、標本１が塔載されたスライドガラス２を搬送
台１８上にて移動することより２次元的な撮像を
行なうものである。

第７図は第６図の構成をより詳しく説明するも
ので、搬送台１８の上を移動するスライドガラス
２がスリツト１９の上を通過するときに、ランプ
２０，２１を光源とする照射光が薄切標本１に当
たつた場合は、その散乱光２５がレンズ２６でホ
トダイオードアレイセンサ２３に結像され、ガラ
スのみの部分に当たつた場合は、全て透過光２
７，２８として進みセンサ２３には達しない。レ
ンズ２６の開口からスリツト１９を見込んで黒体
２４を撮像する領域（撮像範囲）が、図の点線に
示すように黒体２４に含まれるよう構成しておけ
ば、薄切標本１のない部分は黒くみえることにな
る。なおこの実施例では、スリツトからの垂線
（撮像範囲の中心線）とスリツトを介して得られ
る光束とのなす角は約10゜で構成してあるが、こ
の角度はなるべく小さい方がよいことは前記の説
明の通りである。

スリツト１９を通る光には、ランプ２０，２１
から来る直接光（透過光）と、搬送台１８の下の
種々の部分から反射されるランプ２０，２１の乱
光とがあるが、ライン状のフイラメントランプ２
０，２１とスリツト１９を平行に配置することに
より、透過光の光束が通過する領域に制限を加
え、フイラメントランプ２０，２１をセンサ２３
の撮像範囲からずらして配置することにより、レ
ンズ２６の有効口経内には透過光（ランプ２０，
２１からの直接光）が絶対入らないようになつて
いる。

また、フオトセンサー２３からレンズ２６を通
して見たスリツト１９の背景にはツヤ消しをした
黒体２４が配置されており、薄切試料１の判別は
試料からの前方散乱光とこの背景との明るさの差
で行うため、黒体２４の暗さはこの撮像装置の解
像力に大きな影響を与える。したがつて搬送台１
８より下のランプ２０，２１以外の部分はすべて
黒色ツヤ消しを施し、乱光を極力押えていること
が好ましい。

黒体２４がランプ２０，２１よりも高い位置に
あるのは、黒体２４がランプ２０，２１の光を受
けて散乱光を出さないようにするためである。ま
た黒体２４を上面に有する凸部２９は、ランプ２
０と２１との間の遮光手段を兼ねている。

すなわち、一方のランプの光がもう一方のラン
プのガラス管の表面で反射して反射光を生じ、フ
オトセンサーに入射するのを防ぐためである。

なお、この実施例において光源を２つで構成し
ているのは、標本に照射される光量を高め標本が
存在する部分の鮮明度をより向上せんとするもの
であり、したがつて第８図に示すように光源（ラ
ンプ３０）を１つで構成することも可能であるが
（図において第７図のものと同様のものには同符
号を付している）、センサ２３の撮像範囲の中心
軸３１における前方散乱光の強度の対称性という
点では光源を２つ設ける方が好ましい。

このようにして試料の前方散乱光のみをセンサ
で捕えることにより、薄切標本のようなほとんど
透明な試料の像をビデオ信号として取り出すこと
が可能となつた。第９図はこの撮像装置を用いた
測定例を示す。同図ａは搬送台１８をセンサ側か
ら見た概略図である。薄切標本１のはりついたス
ライドガラス２がスリツト１９の上部に来ていな
い時には、スリツト１９を通して見えるのは黒体
２４だけである。次に同図ｂに示すように、スラ
イドガラス２がスリツト１９上部にくると薄切標
本のはりついている部分だけが散乱部３２とな
り、明るく輝き、他の部分は素通しガラスなので
黒体２４が見えるだけである。このようにして薄
切標本の部分と素通しガラスの部分がはつきり区
別できるようになり、同図ｃに示すようにフオト
センサーによつて標本の位置・形状に対応したビ
デオ信号３３が時系列的に出力される。

またこの実施例の他の特徴とするところは、標
本１を部分的に撮像するため撮像範囲が挟くな
り、黒体２４が小さく形成できることである。す
なわち前述の説明から明らかなように撮像範囲に
おける標本の背景には必ず黒体が必要である。一
方、前方散乱光は透過光の光軸からはずれると第
５図をみてもわかるとおり急激に減衰する。した
がつて、光源はできる限り黒体に接近する必要が
あるが、撮像範囲が広く、このため黒体が大きく
なる場合には、撮像範囲の中心からかなりはずれ
た位置に光源を設けねばならず、これでは撮像手
段に撮えられる前方散乱光はかなり弱くなつてし
まい、強力な光源が必要となる。標本を部分的に
撮像するため黒体を小さく形成できる前記実施例
によれば光源を撮像範囲の中心に近づけて設ける
ことができ、高い感度を得ることが可能となる。

更に標本を載せたスライドガラスを移動するこ
とを条件とする上記実施例は、標本の測定をチエ
ーンコンベヤーで搬送中に行なう前記病理標本自
動封入装置への組み込みに極めて好適である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば第１０図に示すようにスライドガ
ラス２を支持台３４上に静止させて、ITVカメ
ラ３５で画像を一度に撮像することも可能であ
る。この場合においても、撮像範囲における標本
の背景には黒体３６を置くことにより画像を際立
たせ、図には示されない遮光手段を設ける等して
ランプの照明光が直接ITVカメラ３５に入らな
いようにすることが肝要である。

また、上記実施例はいずれも検出物を試料（薄
切標本）が載置された透光板の場合について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、冒頭で述べたように色彩が淡い不純物が含ま
れた透光板、あるいは微細な傷のような破損部を
有する透光板等を、その検出の対象とすることが
できる。

このように本発明は、肉眼では捕えにくく、か
つ接触による検出が不可能あるいは非接触が要求
される透光性の検出物の検出において、著しい効
果を発揮するものであるが、以下に本発明の効果
をより一層理解するために、参考として従来から
知られている光学物理量を利用した検出法を、本
発明の一実施例である薄切標本が載置された透光
板の検出に適用した実例を紹介する。

１） ベツケ線検出 屈折率の測定を本来の目的とするベツケ線検
出法により、屈折率に変化のある標本の輪郭を
明るいエツヂの線で捕えることができる。この
ため薄切標本の形状（大きさ）、位置を容易に
検出できる可能性があるが、標本に特殊な液を
塗布してカバーガラスを載せねばならないた
め、自動化が非常に難かしい。またピントはず
れの状態で側定するため、画像の大きさを拡大
または縮小して測定することになり実用性に乏
しい。

２） 減衰全反射（ATR）光量による検出 ATR（Attenuated Total Reflection）プリ
ズムを用いて、標本と空気（またはガラス）と
の屈折率または吸収率のちがいをとらえる。
ATR法は測定物質が波長の３倍程度以上の厚
みを持てば測定できるため、薄切標本のように
厚みの極めて薄いものの検出には有効である
が、プリズムを標本に押し当てねばならず非接
触の要請に対して問題がある。また、装置構成
が複雑で高価になる。多重反射を行なわねばな
らないため、座標分解能をあげるのも困難であ
る。

３） 染色スペクトルによる検出 薄切標本は一般に染色される場合がほとんど
であり、そのスペクトルをとらえる方法が考え
られる。しかし染色液及び被染色物によつて染
色の濃度色が様々に異なるため、人間の肉眼で
捕えにくい程のものもあり感度、精度の点で劣
る。

このような実例を踏まえて、本発明の撮像装置
を比較すれば、本発明が感度、測定時間、精度、
非接触性のすべて条件を満足する装置を簡単な構
成で提供しうることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過光による撮像原理を説明する概略
図、第２図ａ，ｂは反射光による撮像原理を説明
する概略図、第３図は本発明の散乱光による撮像
原理を説明する概略図、第４図、第５図は第３図
の測定結果を示すグラフ、第６図は本発明の一実
施例を示す斜視図、第７図は第６図の実施例を説
明する概略構成図、第８図は本発明の他の実施例
を説明する概略構成図、第９図ａ，ｂは第６図の
実施例を説明するための搬送台をレンズ側から見
た概略図、第９図ｃは同図ｂの測定結果を示すグ
ラフ、第１０図は本発明の更に他の実施例を示す
概略構成図である。 １……標本、２……スライドガラス、１０……
光束、１１……光センサ、１４，２７，２８……
透過光、１８……搬送台、１９……スリツト、２
０，２１，３０，３７……ランプ、２３……ホト
ダイオードアレイセンサ、２４，３６……黒体、
２５……散乱光、２６……レンズ、２９……凸
部、３４……支持台、３５……ITVカメラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透光性の検出物に光束を照射する光源と、こ
   の光束により生ずる検出物の前方散乱光のうち該
   光束の直進透過光とできるだけ角度ずれの少ない
   光を捕える撮像手段と、光源と検出物を結ぶ延長
   に位置し該検出物の背景をなす黒体とを有するこ
   とを特徴とする撮像装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   検出物は試料が載置された透光板であることを特
   徴とする撮像装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   検出物は不純物が含まれた透光板であることを特
   徴とする撮像装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   検出物は破損部を有する透光板であることを特徴
   とする撮像装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   撮像手段はITVカメラであることを特徴とする
   撮像装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   撮像手段は一次元アレイセンサーであり、検出物
   を移動することによりその前方散乱光を時系列的
   に捕えることを特徴とする撮像装置。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   光束は光源より発せられる放射光をスリツトに介
   すことにより得られることを特徴とする撮像装
   置。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の装置において、
   スリツトは検出物を載置する搬送台または支持台
   に設けられることを特徴とする撮像装置。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   黒体は光源より検出物寄りにあることを特徴とす
   る撮像装置。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の装置におい
   て、光源は複数で構成され、上面に黒体を有する
   凸部の周囲に設けられることを特徴とする撮像装
   置。