JPS5997290A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）２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２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□ の厚さに薄切されているため、標本の明度２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に下方よシ光束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
り光束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シ、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って第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
る一点よシの反射、散乱、透過光子ンサ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１
０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に測定対像（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。この場否にはＯ０方向
への透過光１４（大長矢印）、および１８０°方向の反
射光１５（大難矢印）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
はど破線１７から太線１６のように細長い形状になる。

はとんど目に見えないような透明なものは、さらに細長
くなって第４図の迎］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
「５０」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、か々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
目に入ってしまうため判シにくいが、例えばスリットを
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、００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
。従っ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−過光軸かられずかにず
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、との光量の差は光束
の照射量が太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の上を伺らかの搬送機構によって左から右へ定
速で移動する。スライドガラス２は、搬送台に設けられ
た照明用スリット１９を通過時にランプ２０．２１によ
って照射され、薄切標本１に照射された光束のみが散乱
され、レンズユニット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、ホトダイオードアルレイセン
サ２３はスリット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２４を黒色で無反射、無散乱に
近い状態のもので構成し、迷光が黒体２４に蟲たらない
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には糎々の光が入るが、フォトライ
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
スリット１９は平行に配置され、ちょうどスリット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。従って問題となるのはスリット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アシ、レンズ
ユニット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図の構成をよシ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カラス２がスリット１
９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に当たった場合は、その散乱光２
５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った場合は、全て透過
光２７゜２８として進みセンサ２３には達しない。レン
ズ２６の卵重からスリット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、スリットからの垂綜（撮像範囲の
中心線）とスリットを介して得られる光束とのガす角は
約１０°で構成しであるが、この角度はなるべくｌＪｌ
さい方がよいことは前記の説明の通りである。

スリット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
ン状のフィラメントランプ２０．２１とスリット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、フィラメントランプ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の有効日経内には透過光（ランプ２０゜２１か
らの直接光）が絶対入らないようになっている。

また、フォトセンサー２３からレンズ２６を通して見た
スリット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
はとの撮像装置の解像力に大きな影響を与える。したが
って搬送台１８よυ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υ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２０と２１との間の遮光手段を
兼ねている。

す々わち、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、フォトセンサーに
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
鮮明度をよシ向上せんとするものであり、シたがって第
８図に示すように光源（ランプ３０）を１′）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！１＋１３１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
ことによシ、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った。第９
図に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９ついたスライドガラス２がスリット１９の上部に来
ていない時には、スリット１９を通して見えるのは黒体
２４だけである。次に同図すに示すように、スライドガ
ラス２がスリット１９上部にくると薄切標本のはシつい
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
かはっきシ区別できるようになシ、同図Ｃに示すように
フォトセンサーによって標本の位置・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〈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。

したがって、光源はできる限シ黒体に接近する必要があ
るが、撮像範囲が広く、このため黒体が犬きくなる場合
には、撮像範囲の中心からかなシ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ってしまい、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、標本の測定をチェーンコンベヤー
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Ｉ
ＴＶ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だが、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、内眼では捕えにくく、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グ線検出法によシ
、屈折率に変化のある標本の輪郭を明るいエッヂの線で
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
で測定するため、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（Ａ　Ｔ　Ｒ）光量による検出Ａ　Ｔ　
Ｒ（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｏｎ　）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。Ａ
ＴＲ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轟て
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
るのも困蛯である。

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っ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
供しうろ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、薗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
実施例を説明するだめの搬送台をレンズ側から見た概略
図、第９図Ｃは同図す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・・・スリット、２０　、
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。 ７２　図　μ　　　　　　　　　　　　　　７２図ｂ７
３　図 ／ρ ／ 才　７　図 ？　８　図 イカ聞緊

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シ、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
   光源よシ発せられる放射光をスリットに介すことによシ
   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、スリッ
   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
   光源よシ検出物寄シ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。