JP2003008982A - 顕微鏡用撮像装置 - Google Patents

顕微鏡用撮像装置

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JP2003008982A JP2001183738A JP2001183738A JP2003008982A JP 2003008982 A JP2003008982 A JP 2003008982A JP 2001183738 A JP2001183738 A JP 2001183738A JP 2001183738 A JP2001183738 A JP 2001183738A JP 2003008982 A JP2003008982 A JP 2003008982A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 標本が暗い場合でもフレーミングや合焦の操
作性を損なうことのないフレームレートを確保できると
ともに、S/N劣化による標本観察の妨げを回避できる
顕微鏡用撮像装置を提供する。 【解決手段】 顕微鏡本体1の観察像を撮像する撮像素
子11からの出力を増幅部14で増幅し、画像処理して
表示部20に表示する顕微鏡用撮像装置にあって、観察
像の明るさに応じた測光値を取得するとともに、この取
得された測光値に基づき適正露出時間を露出演算手段1
71で演算し、この演算された適正露出時間と予め設定
された限界露出時間との露出制御手段172での比較結
果に応じて、撮像素子11の露出時間および増幅部14
の利得を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡での観察像
をCCD等の撮像手段により撮像する顕微鏡用撮像装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、顕微鏡に付属する周辺装置とし
て、顕微鏡の観察像をCCDなどの撮像手段により撮像
可能にした顕微鏡撮像装置が用いられている。
【0003】ところで、このような顕微鏡撮像装置で
は、顕微鏡により得られる観察像を静止画として記録す
る場合、観察像を記録する前のフレーミング操作や合焦
操作のために動画像を表示部に表示するようにしてい
る。この場合、表示部の動画像は、観察する標本の明る
さに応じて、所望の明るさで表示するのに適した露出時
間で撮像されて表示されており、したがって、観察する
標本が暗い場合は、所望の明るさの表示を得るために露
出時間を長くして撮像し、表示部に表示するようにして
いる。
【0004】しかしながら、このような撮像装置では、
暗い標本を撮像するために露出時間を長くすると、動画
像を得るためのフレームレートが低くなるため、フレー
ミングや合焦の操作性が著しく損なわれてしまう。
【0005】そこで、このような暗い標本、つまり被写
体を撮影対象とする撮像装置として、例えば特開平11
−164191号公報に開示されたものが考えられてい
る。かかる特開平11−164191号公報では、暗い
被写体を撮像する場合の撮像装置について以下のように
記されている。
【0006】この場合、まず、被写体の照度を測定し、
この照度を基に得られた測光評価値を予め設定された明
るさの閾値a〜e(但しa>b>c>d>e)と比較す
る。そして、ここでの比較で、測光評価値が閾値a以上
の場合は、撮像素子からの出力の増幅率G0を固定し
て、撮像素子の露出制御を絞りと露出時間で制御する。
一方、測光評価値が閾値a未満の場合は、露出時間を1
/60秒に固定し、測光評価値と明るさの閾値との関係
に応じて予め定義づけられた利得により撮像素子からの
出力を増幅するようにしている。なお、測光評価値がb
以上a未満の時の利得はG1、評価値がc以上a未満の
時の利得はG2、…である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような特開平11
−164191号公報の方法によれば、標本が暗くても
フレームレートが損なわれることがなくなり、フレーミ
ングや合焦の操作性は改善される。
【0008】しかし、表示部に表示される動画像の明る
さは、予め用意される閾値の数により決められる段階的
に変化するものとなり、このため、標本の明るさによら
ず常に所望の明るさで動画像を表示するようなことはで
きない。また、測光評価値が閾値a未満の場合は、露出
時間が1/60秒に固定されてしまうため、本来、1秒
程度の露出時間を要するような被写体については、S/
Nが著しく劣化してしまい、被写体の観察が難しくな
る。
【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、標本が暗い場合でもフレーミングや合焦の操作性を
損なうことのないフレームレートを確保できるととも
に、S/N劣化による標本観察の妨げを回避できる顕微
鏡用撮像装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
顕微鏡の観察像を撮像する撮像手段、前記撮像手段から
の出力を増幅する増幅手段、前記増幅手段により増幅さ
れ画像処理された画像を表示する表示手段を有する顕微
鏡用撮像装置において、前記観察像の明るさに応じた測
光値を取得する測光値取得手段と、前記測光手段により
取得された測光値に基づき適正露出時間を演算する露出
演算手段と、前記露出演算手段で演算された適正露出時
間と予め設定された限界露出時間との比較結果に応じて
前記撮像手段の露出時間および前記増幅手段の利得を設
定する露出制御手段とを具備したことを特徴としてい
る。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記露出制御手段は、前記適正露出時間が
前記限界露出時間より長い場合、前記撮像手段の露出時
間を前記限界露出時間に設定するとともに、前記増幅手
段を前記適正露出時間と前記限界露出時間の比に前記増
幅手段の標準利得を掛け合わせた利得に設定することを
特徴としている。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記撮像手段を適正露出時間に設
定するとともに、前記増幅手段を標準利得に設定し、前
記撮像手段により撮像された前記観察像を静止画として
記録手段に記録可能にしたことを特徴としている。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記限界露出時間を任意に設定可
能にしたことを特徴としている。
【0014】この結果、本発明によれば、観察したい標
本が暗い場合であっても、フレーミングや合焦の操作性
が損なわれることのないフレームレートを確保した適正
な明るさの動画表示を行うことができ、また、利得増大
にともなう不用意なノイズ増大を回避でき、ノイズ劣化
のない画質を確保できる。
【0015】また、本発明によれば、増幅手段に設定す
る利得は、適正露出時間と限界露出時間の比より求めて
いるので、連続的な利得設定を行うことができ、標本の
明るさに関係なく常に適正な明るさの動画像を表示でき
る。
【0016】さらに、本発明によれば、標本の明るさに
忠実な静止画を記録保存することができる。
【0017】さらにまた、本発明によれば、操作者自身
がフレーミングや合焦操作が行える任意の限界フレーム
レートを設定することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。
【0019】(第1の実施の形態)図1は、本発明が適用
される顕微鏡用撮像装置の概略構成を示すものである。
【0020】図において、10は顕微鏡本体で、この顕
微鏡本体10は、図示しない標本の観察像を目視観察可
能にするとともに、観察光路a1に沿って外部に導出可
能にしている。
【0021】顕微鏡本体10外部の観察光路a1上に
は、顕微鏡本体10からの観察像が投影される位置に、
撮像手段としてCCDなどの撮像素子11が配置されて
いる。
【0022】撮像素子11は、撮像素子駆動部12から
の駆動信号に基づいた露出時間で駆動され、出力信号を
前置処理部13に入力する。前置処理部13は、撮像素
子駆動部12から与えられる制御パルスにより撮像素子
11からの出力信号を映像信号化し増幅部14に入力す
る。
【0023】増幅部14は、制御部17により設定され
る利得で前置処理部13からの出力信号を増幅しA/D
変換部15に出力する。A/D変換部15は、撮像素子
駆動部12からのクロック信号に基づいて増幅部14か
らの出力をデジタル化する。
【0024】A/D変換部15でデジタル化された映像
信号は、信号処理部16に入力される。信号処理部16
は、映像信号に対して色補正、階調補正などの信号処理
を行うとともに、映像信号より標本の明るさに応じた測
光値を取得し、バス22を介して制御部17に出力す
る。また、信号処理部16からの出力は、D/A変換部
19によりアナログ信号に変換され、動画像として表示
部20に表示される。
【0025】制御部17は、露出演算手段171と露出
制御手段172を有している。ここで、露出演算手段1
71は、信号処理部16により抽出される測光値に基づ
いて撮像素子11の露出時間を演算するものである。ま
た、露出制御手段172は、露出演算手段171での演
算結果により撮像素子11の露出時間を制御するととも
に、この露出時間と予め設定された限界露出時間との比
較結果に応じて増幅部14の利得を設定するようにして
いる。
【0026】また、制御部17は、操作部18からの指
示により信号処理部16から画像データをバス22介し
て記録手段としての記録部21に静止画像として記録す
る。
【0027】次に、このように構成された実施の形態の
動作を説明する。
【0028】この場合、動画像によるフレーミングや合
焦操作が行える限界のフレームレートを、例えば、毎秒
5フレームとして、限界露出時間Tthとして1/5秒
が制御部17に設定されているものとする。
【0029】この状態で、図2に示すフローチャートが
実行される。まず、制御部17は、初期露出時間Tin
iを撮像素子駆動部12に設定し、また標準となる利得
Gvを増幅部14に設定する(ステップ201)。
【0030】そして、顕微鏡本体10の観察光路a1上
の観察像が撮像素子11に投影されると、撮像素子11
は、撮像素子駆動部12からの駆動信号に基づいた初期
露出時間Tiniで駆動され、撮像素子11に投影され
た観察像を光電変換し電気信号として出力する。
【0031】この撮像素子11からの出力信号は、前置
処理部13に与えられ、撮像素子駆動部12から与えら
れる制御パルスによりサンプリング処理されて映像信号
化される。そして、この映像信号化された出力は、増幅
部14に予め設定されている利得Gvで増幅され、A/
D変換部15を介してデジタル化され信号処理部16に
入力される。
【0032】信号処理部16は、映像信号に対して色補
正、階調補正などの信号処理を行うとともに、映像信号
より標本の明るさに応じた測光値を取得し、バス22を
介して制御部17に出力する(ステップ202)。
【0033】制御部17は、露出演算手段171におい
て信号処理部16より取得した測光値に基づいた露出演
算を行い(ステップ203)、増幅部14における利得が
Gvの場合の適正露出を得るための適正露出時間Taを
算出する。
【0034】次に、制御部17は、露出制御手段172
において露出演算で求められた適正露出時間Taと予め
設定されている限界露出時間Tthとを比較し(ステッ
プ204)。この比較結果に応じて動画表示のための露
出時間Tの設定を行う。
【0035】この場合、標本が明るく適正露出時間Ta
が限界露出時間Tthより短い場合は、ステップ205
に進む。このステップ205では、制御部17は、増幅
部14の利得はGvをそのまま保持し、動画表示のため
の露出時間Tを適正露出時間Taとして撮像素子駆動部
12に設定する。
【0036】これにより、撮像素子駆動部12は、露出
時間が適正露出時間Taになるように撮像素子11を駆
動する。この時の撮像素子11からの出力は、前述した
と同様に前置処理部13、増幅部14、A/D変換部1
5を介して信号処理部16に入力され、ここで色補正や
階調補正が施された後に、D/A変換部19を介して表
示部20に動画像として表示される。
【0037】この時の表示部20に表示される動画像
は、限界露出時間Tthより短い適正露出時間Taで取
り込まれているので、適正な明るさであり、フレーミン
グや合焦の操作性が損なわれることのないフレームレー
トを確保することができる。
【0038】また、この時の観察像を静止画として記録
したい場合は、操作者が操作部18を操作して記録の指
示を制御部17に与える。この場合は、撮像素子11に
より適正露出時間Taで撮像され、増幅部14により利
得Gvで増幅された画像が信号処理部16を介して記録
部21に送られて保存される。
【0039】一方、制御部17での適正露出時間Taと
限界露出時間Tthとの比較結果が、標本が暗く適正露
出時間Taが限界露出時間Tthより長い場合は、ステ
ップ206に進む。このステップ206では、制御部1
7は、撮像素子駆動部12に限界露出時間Tthを設定
する。また、制御部17は、増幅部14に限界露出時間
Tthとしたことによる補正分を含む利得(Ta/Tt
h)×Gvを設定する(ステップ207)。
【0040】これにより、撮像素子駆動部12は、露出
時間が限界露出時間Tthになるように撮像素子11を
駆動する。この時の撮像素子11からの出力は、前述し
たと同様に前置処理部13を介して映像信号化され、増
幅部14において利得(Ta/Tth)×Gvで増幅さ
れる。この場合、増幅部14の出力には、限界露出時間
をTthとしたことによる補正分が加味されているの
で、適正露出時間Taで撮像素子11が駆動され、利得
Gvで増幅された信号と同じ明るさの映像信号となって
いる。
【0041】そして、増幅部14の出力はA/D変換部
15でデジタル化され、信号処理部16に入力され、こ
こで、色補正や階調補正が施された後、D/A変換部1
9を介して表示部20に動画像として表示される。
【0042】この場合、表示部20に表示される動画像
は、限界露出時間Tthにより取り込まれるが、増幅部
14の利得を(Ta/Tth)×Gvにして、限界露出
時間Tthとしたことによる補正分を加味することで、
適正露出時間Taで撮像素子11を駆動し、利得Gvで
増幅したのと同じ明るさの映像信号を得られるようにし
ているので、適正な明るさとなり、フレーミングや合焦
の操作性が損なわれることのないフレームレートを確保
することができる。
【0043】また、この時の観察像を静止画として記録
したい場合は、操作者が操作部18を操作して記録の指
示を制御部17に与える。すると、図3に示すフローチ
ャートが実行され、制御部17は、増幅部14に利得G
vを設定するとともに、撮像素子駆動部12に適正露出
時間Taを設定する(ステップ301、302)。これに
より、撮像素子11により適正露出時間Taで撮像さ
れ、増幅部14により利得Gvで増幅された静止画像が
信号処理部16を介して記録部21に送られ保存される
(ステップ303)。
【0044】図4は、このような考え方をさらに説明す
るもので、標本の明るさに対応する測光値Lに対する露
出時間Tと利得Gの関係を表している。この場合、標本
が十分に明るく、測光値LがLth以上で、このときの
測光値Lより求められる適正露出時間Taが予め設定さ
れる限界露出時間Tthより短い場合(領域R1)は、増
幅部14の利得Gvは一定に保持され、適正露出時間T
aが撮像素子駆動部12に設定されて観察像の撮像が行
われる。一方、標本が暗くなって測光値LがLth以下
となり、このときの測光値Lより求められる適正露出時
間Taが限界露出時間Tthより長くなる場合(領域R
2)は、限界露出時間Tthが撮像素子駆動部12に設
定され、増幅部14の利得が(Ta/Tth)×Gvに
補正されて観察像の撮像が行われる。
【0045】従って、このようにすれば、静止画記録前
の表示部20に表示される動画像は、標本が暗い場合で
あっても、撮像素子11により限界露出時間Tthで撮
像され、増幅部14により利得(Ta/Tth)×Gv
で増幅されるので、適正な明るさの表示を行うことがで
きるとともに、フレーミングや合焦の操作性が損なわれ
ることのないフレームレートを確保することができる。
【0046】また、この第1の実施の形態では、限界露
出時間Tthを1/5秒としたことにより、従来の露出
時間の閾値を1/60秒に設定するものと比べて12分
の1の明るさの標本に対しても、増幅部14の利得を標
準の利得Gvのままに設定できるので、例え、標本が暗
くても利得Gvの増大に伴う不用意なノイズ増大を抑制
することができ、S/Nの劣化による標本の観察の妨げ
を確実に回避することができる。
【0047】さらに、増幅部14に設定する利得は、適
正露出時間Taと限界露出時間Tthとの比より求めて
いるので、連続的な利得設定を行うことができ、標本の
明るさに関係なく常に適正な明るさの動画像を表示する
ことができる。
【0048】さらにまた、操作者が操作部18より記録
の指示を与えると、増幅部14が標準の利得Gvに、撮
像素子駆動部12が適正露出時間Taにそれぞれ設定さ
れ、撮像素子11により撮像された観察像が静止画とし
て記録部21に記録できるので、標本の明るさに忠実な
静止画を記録保存することができる。
【0049】なお、上述した実施の形態では、標本の明
るさに応じた測光値から適正露出時間Taを演算する自
動露出として記してあるが、手動露出で露出制御を行っ
てもよい。例えば、操作者が操作部18から好みの露出
時間Tbを制御部17に対して設定した場合、制御部1
7では、この設定された露出時間Tbと限界露出時間T
thとを比較し、この比較結果に応じて増幅部14の利
得(Tb/Tth)×Gvを設定し、動画表示のための
露出制御を行うようにすればよい。
【0050】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2の
実施の形態を説明する。
【0051】図5は、本発明の第2の実施の形態の概略
構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付し
ている。
【0052】この場合、制御部17には、設定部23が
接続されている。この設定部23は、操作者自身がフレ
ーミングや合焦操作が行える任意の限界フレームレート
を設定するためのものである。また、制御部17は、設
定部23に設定された限界フレームレートの逆数を限界
露出時間Tthとして設定する。
【0053】このようにしても、表示部20に表示され
る動画像は、操作者が任意に設定したフレームレートに
基づく限界露出時間Tthを閾値とする以外は、上述し
た第1の実施の形態と同様な作用を得られるようにな
り、これにより、標本が限界露出時間Tthより長い適
正露出時間を要する明るさであっても、適正な明るさの
表示を行うことができるとともに、フレーミングや合焦
の操作性が損なわれることのないフレームレートを確保
することができる。
【0054】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3の
実施の形態を説明する。
【0055】図6は、本発明の第3の実施の形態の概略
構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付し
ている。
【0056】この場合、制御部17には、I/F部31
を介してパーソナルコンピュータ(以下PCと略称す
る。)32が接続されている。このPC32は、図1で
述べたと同様な表示、記録、操作のそれぞれの機能を有
している。
【0057】このような構成によると、撮像素子11で
観察像が撮像され、前置処理部13、増幅部14、A/
D変換部15、信号処理部16を介して色補正や階調補
正が施された映像信号が制御部17に入力されると、制
御部17よりI/F部31を介してPC32に出力され
る。PC32では、この映像信号をPC32のモニタに
表示する。
【0058】この場合、PC32のモニタに表示される
動画像は、第1の実施の形態で述べたと同様にして得ら
れたものなので、これ以降、制御部17での図2に示す
フローチャートで述べた動作により、標本が限界露出時
間Tthより長い適正露出時間を要する明るさであって
も、適正な明るさの表示を行うことができるとともに、
フレーミングや合焦の操作性が損なわれることのないフ
レームレートを確保することができる。
【0059】また、この時の観察像を静止画として記録
したい場合は、操作者はPC32において、図示しない
マウスやキーボードにより記録の指示を与える。この指
示は、I/F部31を介して制御部17に与えられ、こ
れにより、制御部17は、第1の実施の形態で述べたと
同様の作用により、撮像素子11で撮像された映像信号
を信号処理部16よりI/F部31を介してPC32に
入力させ、PC32のハードディスク装置などの図示し
ない記録媒体に保存するようになる。
【0060】なお、この第3の実施の形態では、上述し
た第1の実施の形態と同様に制御部17により露出演算
を行っているが、制御部17は、信号処理部16からの
測光値を、I/F部31を介してPC32に入力し、P
C32にて露出演算を行い適正露出時間Taを、I/F
部31を介して制御部17に送るようにしてもよい。
【0061】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない
範囲で種々変形することが可能である。
【0062】さらに、上記実施の形態には、種々の段階
の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件
における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄
で述べられている効果が得られる場合には、この構成要
件が削除された構成が発明として抽出できる。
【0063】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、標本
が暗い場合でもフレーミングや合焦の操作性を損なうこ
とのないフレームレートを確保できるとともに、S/N
劣化による標本観察の妨げを回避できる顕微鏡用撮像装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図2】第1の実施の形態の動作を説明するフローチャ
ート。
【図3】第1の実施の形態の動作を説明するフローチャ
ート。
【図4】第1の実施の形態の測光値に対する露出時間と
利得の関係を説明する図。
【図5】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図6】本発明の第3の実施の形態の概略構成を示す
図。
【符号の説明】 10…顕微鏡本体 11…撮像素子 12…撮像素子駆動部 13…前置処理部 14…増幅部 15…A/D変換部 16…信号処理部 17…制御部 171…露出演算手段 172…露出制御手段 18…操作部 19…D/A変換部 20…表示部 21…記録部 22…バス 23…設定部 31…I/F部 32…PC

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 顕微鏡の観察像を撮像する撮像手段、前
    記撮像手段からの出力を増幅する増幅手段、前記増幅手
    段により増幅され画像処理された画像を表示する表示手
    段を有する顕微鏡用撮像装置において、 前記観察像の明るさに応じた測光値を取得する測光値取
    得手段と、 前記測光手段により取得された測光値に基づき適正露出
    時間を演算する露出演算手段と、 前記露出演算手段で演算された適正露出時間と予め設定
    された限界露出時間との比較結果に応じて前記撮像手段
    の露出時間および前記増幅手段の利得を設定する露出制
    御手段とを具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 前記露出制御手段は、前記適正露出時間
    が前記限界露出時間より長い場合、前記撮像手段の露出
    時間を前記限界露出時間に設定するとともに、前記増幅
    手段を前記適正露出時間と前記限界露出時間の比に前記
    増幅手段の標準利得を掛け合わせた利得に設定すること
    を特徴とする請求項1記載の顕微鏡用撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記撮像手段を適正露出時間に設定する
    とともに、前記増幅手段を標準利得に設定し、前記撮像
    手段により撮像された前記観察像を静止画として記録手
    段に記録可能にしたことを特徴とする請求項1または2
    記載の顕微鏡用撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記限界露出時間を任意に設定可能にし
    たことを特徴とする請求項1または2記載の顕微鏡用撮
    像装置。
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