JP2004170481A - デジタル顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】正確にその試料の大きさを測定することが可能であって小型でかつ低廉なデジタル顕微鏡を提供することができる。
【解決手段】デジタル顕微鏡１００にデジタルカメラを適用する。そのデジタルカメラの撮影光学系１１０により試料を固体撮像素子１１１に結像させて、固体撮像素子１１１により試料を表わす画像信号を生成する。デジタルカメラが有するＴＴＬＡＦ機能やズーム補正機構を用いて、試料の拡大画像を得る。このようにすることでデジタル顕微鏡全体の小型化を図る。また、大きさを正確に測定するために、デジタルカメラのズーム補正機構あるいは電子ズーム機能によって撮影倍率の補正を行なう。
【選択図】 図１
【解決手段】デジタル顕微鏡１００にデジタルカメラを適用する。そのデジタルカメラの撮影光学系１１０により試料を固体撮像素子１１１に結像させて、固体撮像素子１１１により試料を表わす画像信号を生成する。デジタルカメラが有するＴＴＬＡＦ機能やズーム補正機構を用いて、試料の拡大画像を得る。このようにすることでデジタル顕微鏡全体の小型化を図る。また、大きさを正確に測定するために、デジタルカメラのズーム補正機構あるいは電子ズーム機能によって撮影倍率の補正を行なう。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像してその試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
採集した試料を細かく観察して分析するためによく顕微鏡が用いられる。この顕微鏡においては接眼レンズと対物レンズとをうまく組み合わせればその試料を任意の撮影倍率で拡大して観察することが可能である。このような顕微鏡では接眼レンズの撮影倍率と対物レンズの撮影倍率とで規定される撮影倍率で試料が拡大されて接眼部から観察されたときに、対物レンズと接眼レンズが保持される鏡胴側が手動で動かされてピント調節が行なわれる。しかし顕微鏡によって観察する部位が数多くあると、ステージ上の試料を左右に動かしつつ、かつ上記鏡胴を動かして一々ピントをあわせなければならないので、各部位を細かく観察しようとするときに時間がかかりすぎてしまう。
【０００３】
そこで、観察したい部位を操作子などにより指定するとその部位が拡大されて画面に自動的に表示されるといった顕微鏡システムが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１の顕微鏡システムは試料が置かれるステージを駆動機構によって水平方向に駆動することによって各部位の画像が接眼部に取り付けられたＴＶカメラによって撮影される。このようにすると観察したい部位を多数、指定することができ、かつその指定した部位の観察記録がＴＶカメラで短時間のうちに得られるという利点がある。
【０００４】
しかし、顕微鏡を使用する側の人達の中には数多くの部位を観察するだけでなく、各部位の大きさを正確に測定したいという要求もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−１５４２２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いままでの顕微鏡や特許文献１の顕微鏡システムを用いて試料の各部位の大きさを正確に測定しようとする場合、基準器を用いてその大きさを測定して、撮影倍率の補正を行なわなければならないといった欠点がある。
【０００７】
また、特許文献１の顕微鏡においては各部位を観察するためにステージを動かすため、ステージを駆動する駆動機構を別途設けなければならず、どうしても顕微鏡システムが大型化してしまうという問題がある。また各部位に自動的に焦点をあわせるためには、その駆動機構によりステージを上下に動かすことも必要なため駆動機構自体が大きくなってしまうという問題もある。また駆動機構のほかにＴＶカメラ取付用のアダプタやそのアダプタに取り付けられるＴＶカメラが必要になり、部品点数が増え、高価になるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、正確にその試料の大きさを測定することが可能であって、小型でかつ低廉なデジタル顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
上記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズと、
上記フォーカスレンズの移動により変化する撮影倍率を補正する撮影倍率補正機構とを備えたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の第１のデジタル顕微鏡によれば、いままでのようにＴＶカメラを取り付けるのではなく、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備えたデジタルカメラが顕微鏡に適用される。
【００１１】
このようにデジタルカメラを顕微鏡に適用すると、デジタルカメラに配備されている光学ズーム機能を用いて所望の撮影倍率で試料の観察を行なうことができるようになる。たとえば撮影倍率指定を行なう操作子を設けてその操作子で撮影倍率の指定を行うと指定された撮影倍率になるようにズーム機能が働く。このときデジタルカメラでは自動的にフォーカスレンズの移動によりピント調節が行なわれるので、一旦は撮影倍率が指定されたものになっても、ピント調節により指定された撮影倍率がずれることもある。そうしたら上記光学ズーム機能を用いてそのずれを補正して指定された撮影倍率に再調整することができる。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の第２のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像してその試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
上記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、上記固体撮像素子で生成された画像信号に、上記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率を補正するための画像撮影倍率補正処理を施す画像補正部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
上記フォーカスレンズの移動により撮影倍率がずれても、上記固体撮像素子から画像信号を読み出して画像補正部で撮影倍率の補正処理を、電子ズーム機能を用いて行なうことによって所定の撮影倍率の画像信号を得ても良い。
【００１４】
また上記の構成では、フォーカスレンズの移動により撮影倍率が変化したときに、光学ズーム、電子ズームといった機能を利用して撮影倍率を所定の撮影倍率に補正することが行なわれているが、本発明はこれに拠らず、ピント調節により変化した撮影倍率を撮影倍率情報としてデジタルカメラが備える表示装置の表示画面に表示してユーザに撮影倍率を知らせるようにしても良い。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の第３のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率の情報を付加する撮影倍率情報付加部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このように画像信号に上記撮影倍率情報も付加しておくと、画像信号を表わす画像とともにその撮影倍率情報がたとえば数値としてデジタルカメラに配備されている表示装置の表示画面に表示されてこの顕微鏡により観察されている試料の大きさが正確に分かる。さらにデジタルカメラが備える記録装置に、画像信号に撮影倍率の情報を付加して記録しておくと、その記録された画像信号と撮影倍率の情報を再生して表示画面に表示させることにより試料の大きさを正確に把握することができる。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の第４のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率に応じたスケールを表わす画像信号を合成する画像合成部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように上記撮影倍率の情報としてスケールを表わす画像信号を上記画像信号に合成しても良い。そうすると表示画面に画像とともにスケールが表示され、そのスケールから試料の大きさを正確に把握することができるので使い勝手の良いものになる。
【００１９】
以上本発明に係る第１のデジタル顕微鏡から第４のデジタル顕微鏡によれば、デジタルカメラが適用されているため、わざわざＴＶカメラを接眼部に取り付けつける必要もなくなり、試料が表わす画像をデジタルカメラによって撮影することができる。このようにＴＶカメラといったものがなくなることで小型化および低廉化を図れる。
【００２０】
ここで、上記発明のデジタル顕微鏡はフォーカスレンズを移動させることにより変化するコントラストを検出することによってピント位置を検出してそのフォーカスレンズをそのピント位置に調節する自動焦点調節装置を備えていることが好ましい。
【００２１】
このようにデジタルカメラに配備されている自動焦点調節装置を用いると、焦点調節を行なうためにステージを上下に駆動するといったことをせずとも、鏡胴内のフォーカスレンズを移動させることによりピント調節を行なえる。そうするとピント調節機能においてもデジタルカメラの機構が適用されて、さらなる小型化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る実施形態のデジタル顕微鏡の構成図である。
【００２４】
本実施形態のデジタル顕微鏡には図１に示すようにデジタルカメラが適用されており、そのデジタルカメラによって試料を撮影するときの処理が行なわれる。
【００２５】
図１に示すように本実施形態のデジタル顕微鏡１００はデジタルカメラの構成と同等の構成を有しており、その構成の内訳は大きく分けて撮影光学系１１０と信号処理部１２０とに分かれる。そのほかに撮影した画像を表示させるために画像表示装置１３０およびその撮影した画像信号を記録しておくための外部記録装置１４０も配備されている。また撮影の処理を本実施形態のデジタル顕微鏡に行なわせるためのレリーズＳＷ１５０も設けられている。これらはすべてデジタルカメラに配備されているものと同等のものである。
【００２６】
ただし、上記目的を達成させるために、信号処理部１２０内には撮影倍率補正部１２７とスケール算出部１２８といった本実施形態の独特の信号処理を行なう処理部も配備されている。
【００２７】
まず撮影光学系側の構成を、図１を参照して説明する。
【００２８】
図１に示すようにステージ１１２上に置かれた試料１１３の被写体光を撮影固体撮像素子１１１に撮影光学系で結像させてその試料が表わす画像を得ている。このデジタル顕微鏡１００の撮影光学系１１０は、ステージ１１２と対物レンズ１１３との間が非常に近くても、ステージ上に置かれた試料１１３の被写体光を固体撮像素子１１１の撮影面上に結像させることができるようになっている。つまり、その試料１１３をこの撮影光学系１１０で観察したときに、被写体光が対物レンズ１１４および各レンズ１１５，１１６，１１７により歪まない様に固体撮像素子まで導かれて被写体光がその固体撮像素子に結像する。本来撮影光学系にはレンズが複数、配備され、それらの複数のレンズの中の少なくとも１つがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図１ではレンズ相互の相対位置が調節されて撮影倍率が調節されるときに最も焦点距離の調節に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、同じくピントの調節に大きく係わるレンズをフォーカスレンズ１１６として模式的に示している。
【００２９】
このズームレンズ１１５，フォーカスレンズ１１６はそれぞれ後述する信号処理部１２０からの信号に基づいて移動することが自在な構成になっていて、ズームレンズ１１５，フォーカスレンズ１１６とも信号処理部１２０からの信号に基づいて所定の位置に配置されるようになっている。このズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１６はデジタルカメラが有するカム機構などにより駆動され移動する。
【００３０】
フォーカスレンズの方は、本実施形態のデジタル顕微鏡に適用されたデジタルカメラが有するＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能が作動したときに光軸方向に前後に移動するものであり、このＴＴＬＡＦ機能によりピント調節が行なわれる。このＴＴＬＡＦ機能とはフォーカスレンズ１１６を被写体距離の最遠点から至近点に対応する位置まで移動させることにより変化する被写界のコントラストを後述する信号処理部１２０のＡＦ部で検出して、そのコントラストのピークが得られる位置をピント位置としてそのフォーカスレンズ１１６をそのピント位置に調節するものである。フォーカスレンズと後述する信号処理部の中のＡＦ部とフォーカスレンズを駆動する駆動機構とが本発明にいう自動焦点調節装置に当たる。
【００３１】
またズームレンズの方は、任意に撮影倍率を設定するものとして光軸方向に前後するが、本実施形態のデジタル顕微鏡ではこのズームレンズがフォーカスレンズの移動によりずれた撮影倍率を所定の撮影倍率にあわせるときに再調整用として働くものとして以降の説明を行なう。つまり初期値としてたとえば１００倍といったような所定の撮影倍率が定められ、上記ＴＴＬＡＦが作動してピント調節が行なわれて撮影倍率が１００倍から９８倍にずれたときに、所定の撮影倍率（１００倍）に再調整するものとしてズームレンズが働く。
【００３２】
ここでは撮影倍率の再調整用として機能するズームレンズ１１６を光軸方向に移動させる光学ズーム機構が本発明にいう撮影倍率補正機構に当たる。具体的にはカム機構とそのカム機構に回転運動を与えるモータとで撮影倍率補正機構が構成される。
【００３３】
以上が撮影光学系の構成である。
【００３４】
続いて信号処理部の構成を説明する。
【００３５】
撮影光学系で固体撮像素子１１１に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。
【００３６】
デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１の内部に在るメモリに格納された、動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の各部の処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と画像信号処理部１２２、画像表示部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、撮影倍率補正部１２７、スケール算出部１２８、内部メモリ１２９とのデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２９が働いている。この内部メモリ１２９に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１および各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。
【００３７】
つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して各部に伝えられて各部の処理プロセスが立ち上げられ、その内部メモリ１２９のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられてシステムコントローラ１２９側で参照されて各部の動作が管理されるようになっている。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられ、たとえばレリーズＳＷ１５０などのスイッチが操作されたら、その操作に応じた処理を行うようにシステムコントローラ１２１によって内部メモリ１２９内のデータが書き換えれられて、逆に信号処理部１２０内の各部でプロセスの進行状況に応じて内部メモリ１２９のデータが書き換えられれば、システムコントローラ１２１側で各部の処理がどの程度進んだかが把握されるということになる。
【００３８】
まず、レリーズ操作が行われてステージ上に置かれた試料が撮影されるときの画像信号の流れを説明する。
【００３９】
レリーズ操作が行われて撮影が行なわれると、固体撮像素子１１１により生成された画像信号がメディアコントローラ１２５を介して外部記録装置１４０に記録される。このときには、固体撮像素子１１１から読み出されたＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録装置１４０に記録される。このＪＰＥＧファイルと呼ばれるものは画像ファイルを作成するに当たり、統一的な規格として推奨されるものであり、他の情報機器との間に互換性を持たせることが可能なものである。したがって他の情報機器によってその画像ファイルが再生されても他の情報機器の表示画面にその画像ファイルに基づいた画像が表示される。
【００４０】
当然のことながら、本実施形態のデジタル顕微鏡１００においても外部記録装置１４０に画像ファイルとして記録された画像信号を再生することが可能であるので、圧縮された画像ファイルを伸張して画像表示装置１３０の表示画面に表示することも可能である。このときには圧縮されたときの圧縮情報に基づいて画像圧縮部１２４によって画像ファイルの中の画像信号の伸張が行なわれて元に戻されて再生され、表示画面に画像信号が表わす画像が表示される。
【００４１】
また本実施形態のデジタル顕微鏡はデジタルカメラが適用されたものであり、デジタルカメラが有する他の機能もこのデジタル顕微鏡には配備されている。
【００４２】
その中の１つが撮影光学系の光軸が向けられた方向の試料を表わす画像を所定の間隔ごとにスルー画像として表示画面に表示させる機能である。
【００４３】
このスルー画像の処理を行なうのは前述したＹＣ信号への変換処理を行なう画像信号処理部１２２であり、その画像信号処理部１２２には所定の間隔ごとに固体撮像素子１１３で生成された画像信号が間引いて読み出される。この間引いて読み出された画像信号は画像信号処理部１２２に所定の間隔ごとに供給されてその画像信号処理部１２２で所定の処理が施されて、画像表示装置１３０に供給され、その画像表示装置１３０の表示画面上に画像信号が表わす画像が所定の間隔ごとに表示される。このように所定の間隔ごとに画像信号が更新されて表示画面に画像信号が表わす画像が表示されると、観察者には試料の画像が時々刻々と変化しているように見える。その表示画面に表示されている画像を観察しながら、記録しておきたいという画像が得られたときに観察者によってレリーズＳＷ１５０が押されて撮影が行なわれて外部記録装置１４０に画像信号の記録が行なわれる。
【００４４】
このデジタル顕微鏡で試料の観察が行なわれるときにはステージ上の試料が動かされたり、または試料が別の試料と交換されたりすることもあるので、固体撮像素子から読み出された原信号つまりＲＧＢ信号に基づいて絶えずピント調節および露出調節を行っておく必要がある。
【００４５】
そのＲＧＢ信号に基づいてピント調節、露出調節を行なっているのがＡＦ／ＡＥ演算部である。このＡＦ／ＡＥ演算部１２６のＡＦ部は前述した自動焦点調節装置の一部を成すもので、このＡＦ部ではピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて同じく自動焦点調節装置の一部を成すフォーカスレンズ１１６を駆動する駆動機構によってフォーカスレンズ１１６がピント位置に配置される。
【００４６】
またＡＥ部ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出されて被写界輝度が検出されて絞りを選択することなどが行なわれて、その絞りにより露出調節が行なわれる。
【００４７】
このＡＦ／ＡＥ演算部１２６のＡＦ部側が前述したＴＴＬＡＦ機能を有しているので、試料がステージに置かれたと同時にそのＴＴＬＡＦ機能が作動してピントのあった試料を表わす画像が所定の撮影倍率で固体撮像素子１１１に常に結像されるようになる。したがって、予め、所定の撮影倍率を実現するためにズームレンズ１１５が配置されていたとしても、ＴＴＬＡＦ機能が絶えず作動すると、ピントに最も大きく寄与するフォーカスレンズ１１６の位置が絶えず変わることで所定の撮影倍率がずれてしまうことがある。そこで、フォーカスレンズ１１５が駆動された後で、本発明にいう撮影倍率補正機構として働く光学ズーム機能の一部を構成するズームレンズ１１５を動かして撮影倍率の再調整が行なわれる。
【００４８】
そのズームレンズ１１５で再調整を行なうにあたって、撮影光学系１１０内の複数のレンズの各位置データが必要なので、ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１６、その他のレンズ１１６の位置データが記憶されている倍率補正部１２７によってまず撮影倍率の違いが算出される。前述したようにこのデジタル顕微鏡１００では、ズームレンズ１１６が所定の位置に配置され、その所定の位置によって得られる所定の撮影倍率（たとえば１００倍）で試料を表わす画像が拡大されて固体撮像素子１１１に結像されるものである。したがって、その所定の撮影倍率が得られるズームレンズ１１５の位置を示すデータおよびその他のレンズ１１７の位置を示すデータと、ピント調節が行なわれた後のフォーカスレンズの位置を示すデータに基づいてズームレンズの配置が新たに算出されて撮影倍率の補正が行なわれる。なお、ＴＴＬＡＦ機能が作動してピントを合わせた後で撮影倍率を補正するときにはズームレンズにより撮影倍率の再調整が行なわれるので、撮影倍率の再調整がズームレンズにより行なわれると折角合わせたはずのピントがずれることもある。ここでは撮影光学系１１０が撮影倍率の再調整を行なってもさほどピントがずれない光学系が採用されており、撮影倍率の再調整が行なわれてもピントはさほどずれない。しかし頻繁にフォーカスレンズが駆動されると多少ピントがずれてしまうこともある。そこで撮影倍率の再調整によって多少ピントがずれた場合には、上記所定の撮影倍率（１００倍）に影響が現れない程度でピントの微調整が行なわれる。
【００４９】
以上が信号処理部の処理の概要である。
【００５０】
このように本実施形態のデジタル顕微鏡には光学ズーム機能を有するデジタルカメラが適用されているので、そのデジタルカメラの光学ズーム機能を利用して撮影倍率の再調整を行なって、正確な大きさを表示装置の表示画面に表示することが可能になり、表示装置の表示画面上でその試料の大きさを把握することができる。
【００５１】
また、本実施形態のデジタル顕微鏡に適用されたデジタルカメラは光学ズームの他、電子ズーム機能も有するので、上記のように光学ズーム機能を用いて再調整を行なって撮影倍率の補正を行なう代わりに、画像信号処理部１２２に配備された電子ズーム機能を用いて撮影倍率の補正を行なうことも考えられる。その場合には、固体撮像素子１１１から読み出された画像信号に基づいて、その画像信号に基づいて電子ズームの処理を画像信号処理部１２２で行なって撮影倍率の補正が行なわれる。この画像信号処理部１２２が本発明にいう画像補正部に当たる。このときには固体撮像素子で生成された画像信号を基に画像信号処理部１２２で電子ズームが行なわれ所定の撮影倍率の画像が表示画面に表示される。そうすると光学ズーム機能を用いて撮影倍率を再調整して補正を行なったものと同様の効果が得られる。
【００５２】
またフォーカスレンズ１１６が動いたことにより変化した撮影倍率の情報を倍率補正部１２７で算出してその撮影倍率の情報を示すデータを画像信号処理部に供給することにより画像信号に撮影倍率情報を示すデータを付加するようにしても良い。この撮影倍率情報を付加する画像信号処理部が本発明にいう撮影倍率情報付加部である。この画像信号処理部で行なわれる撮影倍率の情報の付加は、倍率補正部１２７により算出された撮影倍率のデータが画像信号処理部１２２に供給されて画像信号処理部１２２で行なわれる。この撮影倍率の情報はたとえば倍率を表わす数値（１００）のようなものである。
【００５３】
こうすることにより、撮影倍率の補正をわざわざ行なわなくても画像信号に付加された撮影倍率情報を用いてユーザは正確な試料の大きさを得ることができる。
【００５４】
また、その撮影倍率情報の代わりにスケールを表示させても良い。そのときには、画像信号処理部１２２で画像信号にスケールを表わす画像信号を合成することが行なわれる。そのスケールを表わす画像信号を作成するのがスケール算出部１２８であり、このスケール算出部１２８で作成されたスケールを表わす画像信号が画像信号処理部１２２に供給され、画像信号処理部１２２で試料を表わす画像信号にそのスケールを表わす画像信号が合成される。このようにスケールを表わす画像信号が試料を表わす画像信号に合成されると、表示画面に画像とともにスケールが表示されて、一目でその試料の大きさが分かるというメリットがある。また撮影倍率情報とスケールとをうまく組み合わせれば、より一層試料の大きさの把握が楽になる。さらに測定カーソルなどを配備すれば、測定カーソルを合わせるだけで試料の大きさを直読することが可能になるといったことも考えられる。
【００５５】
図２はこのデジタル顕微鏡で行なわれる撮影処理の手順の一例を示したフローチャートである。この例は、光学ズーム機能による撮影倍率の再調整とスケールを表わす画像信号の合成とを行なう一例である。
【００５６】
図２に示すように、電源が投入されるとステップＳ２００でこのフローチャートの処理が起動されて処理が開始される。ここではズームレンズが所定の位置に配置されて所定の撮影倍率（たとえば１００倍）で試料が拡大されて観察されるようになっている。すなわち、電源が投入されると、ズームレンズが駆動して所定の撮影倍率にまず調節される。そして次のステップＳ２０１へ移行する。このステップＳ２０１ではＡＦ機能がＯＮであるか、ＯＦＦであるかが判定される。ステージ上に試料が置かれてその試料の位置が左右に動かされたりするときには特にピント調節を行なわなくてもピントがあっていることもあるので、ここでは自動焦点調節装置によるＴＴＬＡＦ機能を作動させるか、させないかをＯＮ／ＯＦＦスイッチにより選択可能としている。このＯＮ／ＯＦＦスイッチは操作を行い易い位置であれば、本実施形態のデジタル顕微鏡のどの部分に設けられたものでも良い。
【００５７】
ここでは電源が投入されたばかりであり、このＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮ側に倒されているものとする。その場合にはステップＳ２０１からステップＳ２０２へ移行する。ステップＳ２０２ではＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮされてピント調節の必要有りということでＴＴＬＡＦによってＡＦを行なう準備が整えられる。すなわちＡＦ検出が行なわれる。そして次のステップＳ２０３で実際にＴＴＬＡＦが行なわれてフォーカスレンズが駆動される。そしてピントが調節されたら、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０４ではズームレンズを駆動した撮影倍率の再調整（ズーム補正）が行なわれるかどうかが判定される。
【００５８】
前述したようにズームレンズにより撮影倍率を再調整して所定の撮影倍率にするような補正を行なわなくてもスケール情報を付加することで試料の大きさを得ることができる。そこで、ここでは撮影倍率補正を行なうか、行なわないかも選択スイッチで選択することを可能としている。この選択スイッチも上記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと同様に操作を行い易い位置であればどの位置に配設されていても良い。
【００５９】
この選択スイッチで撮影倍率補正を行なうことが選択された場合には、フロー中のＯＮ側に進められて、ステップＳ２０５で前述した所定の撮影倍率（１００倍）になるようにズームレンズ１１５が駆動されてその所定の撮影倍率に合わせるような撮影倍率の再調整が行なわれて撮影倍率の補正が行なわれる。
【００６０】
そしてズームレンズ１１５が駆動されて撮影倍率の再調整が行なわれて撮影倍率の補正が行なわれることによりピントが若干ずれることもあるので、次のステップＳ２０６で再度フォーカスレンズ１１６によりピントの微調整が行なわれる。このピントの微調整が行なわれたら次のステップＳ２０７へ移行して実質の撮影倍率情報を示すスケールを表わす画像信号がスケール算出部で作成され、画像信号処理部でそのスケールを表わす画像信号が試料を表わす画像信号に合成される。そしてそれらの画像信号に基づいて試料を表わす画像にスケールが合成されたものが表示画面に画像として表示される。このときには倍率補正部１２７で算出された所定の撮影倍率（１００倍）を示すデータがスケール算出部１２８に供給され、スケール算出部でスケールを表わす画像信号が作成される。そのスケールとともに画像が表示画面に表示されて、ユーザが記録として残したい画像であると判定した場合には次のステップＳ２０８でレリーズＳＷ１５０が押される。このステップＳ２０８でＹｅｓと判定されたら次のステップＳ２０８で撮影処理が行なわれて、表示画面に表示されている画像を表わす画像信号とともにスケールを表わす画像信号が外部記録装置１４０に記録される。
【００６１】
ステップＳ２０８でレリーズＳＷ１５０が全押しされずにＮｏと判定されたらステップＳ２０１へと戻されてステップＳ２０１からステップＳ２０８までの一連の処理が繰り返される。また、ステップＳ２０９でレリーズ操作から記録までの撮影処理が終了した後はまたステップＳ２０１へと戻されてＳ２０１からＳ２０８までの一連の処理が繰り返される。
【００６２】
なお、ステップＳ２０４で撮影倍率の補正が行なわれない場合にはフロー中のＯＦＦ側に進められてステップＳ２０７で倍率補正部１２７により算出された実質の撮影倍率（たとえば９８倍）に応じたスケールがスケール算出部１２８で算出される。そのスケール算出部で算出されたスケールを示す画像信号が画像信号処理部１２２に供給されると、画像信号処理部１２２では試料を表わす画像信号にそのスケールを表わす画像信号が合成されて、表示画面に表示される。
【００６３】
そしてステップＳ２０８へ移行してレリーズ釦が全押しされたらＹｅｓと判定されてステップＳ２０９で撮影処理が行なわれて外部記録装置に試料を表わす画像信号とともにそのスケールを表わす画像信号が記録される。
【００６４】
またステップでＯＦＦ側に倒されていると判定された場合にはフロー中のＯＦＦ側に移行してステップＳＳ２０７からステップＳ２０９で前述した処理と同様の処理が行なわれる。たとえばピントのあった試料の位置が動かされて観察が行なわれるときに、ピント調節が不要なので撮影倍率補正の手順が省略されて、ステップＳ２０７で実質の撮影倍率に適したスケール情報の作成が行なわれて、画像信号処理部でそのスケール情報が画像信号に合成されて表示画面に表示される。そしてレリーズ操作が行われると、ステップＳ２０８で撮影処理が行なわれて実質の撮影倍率に適したスケール情報が画像信号に合成されたものが記録装置に記録される。
【００６５】
以上説明したように、固定的な撮影倍率がズームレンズによって定められ、その定められた撮影倍率がフォーカスレンズを動かすことによってずれたとしてもズームレンズで撮影倍率の補正が行なわれて、所定の撮影倍率でかつピントのあった画像信号とともに撮影倍率情報を示す数値データまたはスケールデータが得られる。したがって、画像とともにそのスケールや撮影倍率情報が表示されて試料の大きさが正確に把握されるようになる。またレリーズ操作が行われて外部記録装置に画像信号とともに撮影倍率情報が記録されると、その記録された画像信号が再生されたときにその画像信号が表わす画像が表示装置の表示画面に表示されるとともに、撮影倍率情報を表わす数値またはスケールが表示されるので、観察記録の受け渡しなどを行なってその試料の大きさを相手に正確に伝えることができるという効果も在る。
【００６６】
さらに本実施形態のデジタル顕微鏡ではデジタルカメラが適用されているので、ＴＶカメラ、駆動機構といった顕微鏡に取り付けたり、加えて設けたりするものが減り、デジタル顕微鏡を小型でかつ低廉なものにすることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のカメラによれば、正確にその試料の大きさを測定することが可能であって小型でかつ低廉なデジタル顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すデジタル顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】図１の信号処理部で行なわれる処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ デジタル顕微鏡
１１０ 撮影光学系
１１１ 固体撮像素子
１１２ ステージ
１１３ 試料
１１４ 対物レンズ
１１５ ズームレンズ
１１６ フォーカスレンズ
１１７ その他のレンズ
１２０ 信号処理部
１２０ａ アナログ処理部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ 撮影倍率補正部
１２８ スケール算出部
１２９ 内部メモリ
１２００ バス
１３０ 画像表示装置
１４０ 外部記憶装置
１５０ レリーズＳＷ
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像してその試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
採集した試料を細かく観察して分析するためによく顕微鏡が用いられる。この顕微鏡においては接眼レンズと対物レンズとをうまく組み合わせればその試料を任意の撮影倍率で拡大して観察することが可能である。このような顕微鏡では接眼レンズの撮影倍率と対物レンズの撮影倍率とで規定される撮影倍率で試料が拡大されて接眼部から観察されたときに、対物レンズと接眼レンズが保持される鏡胴側が手動で動かされてピント調節が行なわれる。しかし顕微鏡によって観察する部位が数多くあると、ステージ上の試料を左右に動かしつつ、かつ上記鏡胴を動かして一々ピントをあわせなければならないので、各部位を細かく観察しようとするときに時間がかかりすぎてしまう。
【０００３】
そこで、観察したい部位を操作子などにより指定するとその部位が拡大されて画面に自動的に表示されるといった顕微鏡システムが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１の顕微鏡システムは試料が置かれるステージを駆動機構によって水平方向に駆動することによって各部位の画像が接眼部に取り付けられたＴＶカメラによって撮影される。このようにすると観察したい部位を多数、指定することができ、かつその指定した部位の観察記録がＴＶカメラで短時間のうちに得られるという利点がある。
【０００４】
しかし、顕微鏡を使用する側の人達の中には数多くの部位を観察するだけでなく、各部位の大きさを正確に測定したいという要求もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−１５４２２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いままでの顕微鏡や特許文献１の顕微鏡システムを用いて試料の各部位の大きさを正確に測定しようとする場合、基準器を用いてその大きさを測定して、撮影倍率の補正を行なわなければならないといった欠点がある。
【０００７】
また、特許文献１の顕微鏡においては各部位を観察するためにステージを動かすため、ステージを駆動する駆動機構を別途設けなければならず、どうしても顕微鏡システムが大型化してしまうという問題がある。また各部位に自動的に焦点をあわせるためには、その駆動機構によりステージを上下に動かすことも必要なため駆動機構自体が大きくなってしまうという問題もある。また駆動機構のほかにＴＶカメラ取付用のアダプタやそのアダプタに取り付けられるＴＶカメラが必要になり、部品点数が増え、高価になるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、正確にその試料の大きさを測定することが可能であって、小型でかつ低廉なデジタル顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
上記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズと、
上記フォーカスレンズの移動により変化する撮影倍率を補正する撮影倍率補正機構とを備えたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の第１のデジタル顕微鏡によれば、いままでのようにＴＶカメラを取り付けるのではなく、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備えたデジタルカメラが顕微鏡に適用される。
【００１１】
このようにデジタルカメラを顕微鏡に適用すると、デジタルカメラに配備されている光学ズーム機能を用いて所望の撮影倍率で試料の観察を行なうことができるようになる。たとえば撮影倍率指定を行なう操作子を設けてその操作子で撮影倍率の指定を行うと指定された撮影倍率になるようにズーム機能が働く。このときデジタルカメラでは自動的にフォーカスレンズの移動によりピント調節が行なわれるので、一旦は撮影倍率が指定されたものになっても、ピント調節により指定された撮影倍率がずれることもある。そうしたら上記光学ズーム機能を用いてそのずれを補正して指定された撮影倍率に再調整することができる。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の第２のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料をその撮影光学系でその固体撮像素子上に結像してその試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
上記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、上記固体撮像素子で生成された画像信号に、上記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率を補正するための画像撮影倍率補正処理を施す画像補正部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
上記フォーカスレンズの移動により撮影倍率がずれても、上記固体撮像素子から画像信号を読み出して画像補正部で撮影倍率の補正処理を、電子ズーム機能を用いて行なうことによって所定の撮影倍率の画像信号を得ても良い。
【００１４】
また上記の構成では、フォーカスレンズの移動により撮影倍率が変化したときに、光学ズーム、電子ズームといった機能を利用して撮影倍率を所定の撮影倍率に補正することが行なわれているが、本発明はこれに拠らず、ピント調節により変化した撮影倍率を撮影倍率情報としてデジタルカメラが備える表示装置の表示画面に表示してユーザに撮影倍率を知らせるようにしても良い。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の第３のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率の情報を付加する撮影倍率情報付加部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このように画像信号に上記撮影倍率情報も付加しておくと、画像信号を表わす画像とともにその撮影倍率情報がたとえば数値としてデジタルカメラに配備されている表示装置の表示画面に表示されてこの顕微鏡により観察されている試料の大きさが正確に分かる。さらにデジタルカメラが備える記録装置に、画像信号に撮影倍率の情報を付加して記録しておくと、その記録された画像信号と撮影倍率の情報を再生して表示画面に表示させることにより試料の大きさを正確に把握することができる。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の第４のデジタル顕微鏡は、撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率に応じたスケールを表わす画像信号を合成する画像合成部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように上記撮影倍率の情報としてスケールを表わす画像信号を上記画像信号に合成しても良い。そうすると表示画面に画像とともにスケールが表示され、そのスケールから試料の大きさを正確に把握することができるので使い勝手の良いものになる。
【００１９】
以上本発明に係る第１のデジタル顕微鏡から第４のデジタル顕微鏡によれば、デジタルカメラが適用されているため、わざわざＴＶカメラを接眼部に取り付けつける必要もなくなり、試料が表わす画像をデジタルカメラによって撮影することができる。このようにＴＶカメラといったものがなくなることで小型化および低廉化を図れる。
【００２０】
ここで、上記発明のデジタル顕微鏡はフォーカスレンズを移動させることにより変化するコントラストを検出することによってピント位置を検出してそのフォーカスレンズをそのピント位置に調節する自動焦点調節装置を備えていることが好ましい。
【００２１】
このようにデジタルカメラに配備されている自動焦点調節装置を用いると、焦点調節を行なうためにステージを上下に駆動するといったことをせずとも、鏡胴内のフォーカスレンズを移動させることによりピント調節を行なえる。そうするとピント調節機能においてもデジタルカメラの機構が適用されて、さらなる小型化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る実施形態のデジタル顕微鏡の構成図である。
【００２４】
本実施形態のデジタル顕微鏡には図１に示すようにデジタルカメラが適用されており、そのデジタルカメラによって試料を撮影するときの処理が行なわれる。
【００２５】
図１に示すように本実施形態のデジタル顕微鏡１００はデジタルカメラの構成と同等の構成を有しており、その構成の内訳は大きく分けて撮影光学系１１０と信号処理部１２０とに分かれる。そのほかに撮影した画像を表示させるために画像表示装置１３０およびその撮影した画像信号を記録しておくための外部記録装置１４０も配備されている。また撮影の処理を本実施形態のデジタル顕微鏡に行なわせるためのレリーズＳＷ１５０も設けられている。これらはすべてデジタルカメラに配備されているものと同等のものである。
【００２６】
ただし、上記目的を達成させるために、信号処理部１２０内には撮影倍率補正部１２７とスケール算出部１２８といった本実施形態の独特の信号処理を行なう処理部も配備されている。
【００２７】
まず撮影光学系側の構成を、図１を参照して説明する。
【００２８】
図１に示すようにステージ１１２上に置かれた試料１１３の被写体光を撮影固体撮像素子１１１に撮影光学系で結像させてその試料が表わす画像を得ている。このデジタル顕微鏡１００の撮影光学系１１０は、ステージ１１２と対物レンズ１１３との間が非常に近くても、ステージ上に置かれた試料１１３の被写体光を固体撮像素子１１１の撮影面上に結像させることができるようになっている。つまり、その試料１１３をこの撮影光学系１１０で観察したときに、被写体光が対物レンズ１１４および各レンズ１１５，１１６，１１７により歪まない様に固体撮像素子まで導かれて被写体光がその固体撮像素子に結像する。本来撮影光学系にはレンズが複数、配備され、それらの複数のレンズの中の少なくとも１つがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図１ではレンズ相互の相対位置が調節されて撮影倍率が調節されるときに最も焦点距離の調節に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、同じくピントの調節に大きく係わるレンズをフォーカスレンズ１１６として模式的に示している。
【００２９】
このズームレンズ１１５，フォーカスレンズ１１６はそれぞれ後述する信号処理部１２０からの信号に基づいて移動することが自在な構成になっていて、ズームレンズ１１５，フォーカスレンズ１１６とも信号処理部１２０からの信号に基づいて所定の位置に配置されるようになっている。このズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１６はデジタルカメラが有するカム機構などにより駆動され移動する。
【００３０】
フォーカスレンズの方は、本実施形態のデジタル顕微鏡に適用されたデジタルカメラが有するＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能が作動したときに光軸方向に前後に移動するものであり、このＴＴＬＡＦ機能によりピント調節が行なわれる。このＴＴＬＡＦ機能とはフォーカスレンズ１１６を被写体距離の最遠点から至近点に対応する位置まで移動させることにより変化する被写界のコントラストを後述する信号処理部１２０のＡＦ部で検出して、そのコントラストのピークが得られる位置をピント位置としてそのフォーカスレンズ１１６をそのピント位置に調節するものである。フォーカスレンズと後述する信号処理部の中のＡＦ部とフォーカスレンズを駆動する駆動機構とが本発明にいう自動焦点調節装置に当たる。
【００３１】
またズームレンズの方は、任意に撮影倍率を設定するものとして光軸方向に前後するが、本実施形態のデジタル顕微鏡ではこのズームレンズがフォーカスレンズの移動によりずれた撮影倍率を所定の撮影倍率にあわせるときに再調整用として働くものとして以降の説明を行なう。つまり初期値としてたとえば１００倍といったような所定の撮影倍率が定められ、上記ＴＴＬＡＦが作動してピント調節が行なわれて撮影倍率が１００倍から９８倍にずれたときに、所定の撮影倍率（１００倍）に再調整するものとしてズームレンズが働く。
【００３２】
ここでは撮影倍率の再調整用として機能するズームレンズ１１６を光軸方向に移動させる光学ズーム機構が本発明にいう撮影倍率補正機構に当たる。具体的にはカム機構とそのカム機構に回転運動を与えるモータとで撮影倍率補正機構が構成される。
【００３３】
以上が撮影光学系の構成である。
【００３４】
続いて信号処理部の構成を説明する。
【００３５】
撮影光学系で固体撮像素子１１１に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。
【００３６】
デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１の内部に在るメモリに格納された、動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の各部の処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と画像信号処理部１２２、画像表示部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、撮影倍率補正部１２７、スケール算出部１２８、内部メモリ１２９とのデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２９が働いている。この内部メモリ１２９に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１および各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。
【００３７】
つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して各部に伝えられて各部の処理プロセスが立ち上げられ、その内部メモリ１２９のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられてシステムコントローラ１２９側で参照されて各部の動作が管理されるようになっている。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられ、たとえばレリーズＳＷ１５０などのスイッチが操作されたら、その操作に応じた処理を行うようにシステムコントローラ１２１によって内部メモリ１２９内のデータが書き換えれられて、逆に信号処理部１２０内の各部でプロセスの進行状況に応じて内部メモリ１２９のデータが書き換えられれば、システムコントローラ１２１側で各部の処理がどの程度進んだかが把握されるということになる。
【００３８】
まず、レリーズ操作が行われてステージ上に置かれた試料が撮影されるときの画像信号の流れを説明する。
【００３９】
レリーズ操作が行われて撮影が行なわれると、固体撮像素子１１１により生成された画像信号がメディアコントローラ１２５を介して外部記録装置１４０に記録される。このときには、固体撮像素子１１１から読み出されたＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録装置１４０に記録される。このＪＰＥＧファイルと呼ばれるものは画像ファイルを作成するに当たり、統一的な規格として推奨されるものであり、他の情報機器との間に互換性を持たせることが可能なものである。したがって他の情報機器によってその画像ファイルが再生されても他の情報機器の表示画面にその画像ファイルに基づいた画像が表示される。
【００４０】
当然のことながら、本実施形態のデジタル顕微鏡１００においても外部記録装置１４０に画像ファイルとして記録された画像信号を再生することが可能であるので、圧縮された画像ファイルを伸張して画像表示装置１３０の表示画面に表示することも可能である。このときには圧縮されたときの圧縮情報に基づいて画像圧縮部１２４によって画像ファイルの中の画像信号の伸張が行なわれて元に戻されて再生され、表示画面に画像信号が表わす画像が表示される。
【００４１】
また本実施形態のデジタル顕微鏡はデジタルカメラが適用されたものであり、デジタルカメラが有する他の機能もこのデジタル顕微鏡には配備されている。
【００４２】
その中の１つが撮影光学系の光軸が向けられた方向の試料を表わす画像を所定の間隔ごとにスルー画像として表示画面に表示させる機能である。
【００４３】
このスルー画像の処理を行なうのは前述したＹＣ信号への変換処理を行なう画像信号処理部１２２であり、その画像信号処理部１２２には所定の間隔ごとに固体撮像素子１１３で生成された画像信号が間引いて読み出される。この間引いて読み出された画像信号は画像信号処理部１２２に所定の間隔ごとに供給されてその画像信号処理部１２２で所定の処理が施されて、画像表示装置１３０に供給され、その画像表示装置１３０の表示画面上に画像信号が表わす画像が所定の間隔ごとに表示される。このように所定の間隔ごとに画像信号が更新されて表示画面に画像信号が表わす画像が表示されると、観察者には試料の画像が時々刻々と変化しているように見える。その表示画面に表示されている画像を観察しながら、記録しておきたいという画像が得られたときに観察者によってレリーズＳＷ１５０が押されて撮影が行なわれて外部記録装置１４０に画像信号の記録が行なわれる。
【００４４】
このデジタル顕微鏡で試料の観察が行なわれるときにはステージ上の試料が動かされたり、または試料が別の試料と交換されたりすることもあるので、固体撮像素子から読み出された原信号つまりＲＧＢ信号に基づいて絶えずピント調節および露出調節を行っておく必要がある。
【００４５】
そのＲＧＢ信号に基づいてピント調節、露出調節を行なっているのがＡＦ／ＡＥ演算部である。このＡＦ／ＡＥ演算部１２６のＡＦ部は前述した自動焦点調節装置の一部を成すもので、このＡＦ部ではピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて同じく自動焦点調節装置の一部を成すフォーカスレンズ１１６を駆動する駆動機構によってフォーカスレンズ１１６がピント位置に配置される。
【００４６】
またＡＥ部ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出されて被写界輝度が検出されて絞りを選択することなどが行なわれて、その絞りにより露出調節が行なわれる。
【００４７】
このＡＦ／ＡＥ演算部１２６のＡＦ部側が前述したＴＴＬＡＦ機能を有しているので、試料がステージに置かれたと同時にそのＴＴＬＡＦ機能が作動してピントのあった試料を表わす画像が所定の撮影倍率で固体撮像素子１１１に常に結像されるようになる。したがって、予め、所定の撮影倍率を実現するためにズームレンズ１１５が配置されていたとしても、ＴＴＬＡＦ機能が絶えず作動すると、ピントに最も大きく寄与するフォーカスレンズ１１６の位置が絶えず変わることで所定の撮影倍率がずれてしまうことがある。そこで、フォーカスレンズ１１５が駆動された後で、本発明にいう撮影倍率補正機構として働く光学ズーム機能の一部を構成するズームレンズ１１５を動かして撮影倍率の再調整が行なわれる。
【００４８】
そのズームレンズ１１５で再調整を行なうにあたって、撮影光学系１１０内の複数のレンズの各位置データが必要なので、ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１６、その他のレンズ１１６の位置データが記憶されている倍率補正部１２７によってまず撮影倍率の違いが算出される。前述したようにこのデジタル顕微鏡１００では、ズームレンズ１１６が所定の位置に配置され、その所定の位置によって得られる所定の撮影倍率（たとえば１００倍）で試料を表わす画像が拡大されて固体撮像素子１１１に結像されるものである。したがって、その所定の撮影倍率が得られるズームレンズ１１５の位置を示すデータおよびその他のレンズ１１７の位置を示すデータと、ピント調節が行なわれた後のフォーカスレンズの位置を示すデータに基づいてズームレンズの配置が新たに算出されて撮影倍率の補正が行なわれる。なお、ＴＴＬＡＦ機能が作動してピントを合わせた後で撮影倍率を補正するときにはズームレンズにより撮影倍率の再調整が行なわれるので、撮影倍率の再調整がズームレンズにより行なわれると折角合わせたはずのピントがずれることもある。ここでは撮影光学系１１０が撮影倍率の再調整を行なってもさほどピントがずれない光学系が採用されており、撮影倍率の再調整が行なわれてもピントはさほどずれない。しかし頻繁にフォーカスレンズが駆動されると多少ピントがずれてしまうこともある。そこで撮影倍率の再調整によって多少ピントがずれた場合には、上記所定の撮影倍率（１００倍）に影響が現れない程度でピントの微調整が行なわれる。
【００４９】
以上が信号処理部の処理の概要である。
【００５０】
このように本実施形態のデジタル顕微鏡には光学ズーム機能を有するデジタルカメラが適用されているので、そのデジタルカメラの光学ズーム機能を利用して撮影倍率の再調整を行なって、正確な大きさを表示装置の表示画面に表示することが可能になり、表示装置の表示画面上でその試料の大きさを把握することができる。
【００５１】
また、本実施形態のデジタル顕微鏡に適用されたデジタルカメラは光学ズームの他、電子ズーム機能も有するので、上記のように光学ズーム機能を用いて再調整を行なって撮影倍率の補正を行なう代わりに、画像信号処理部１２２に配備された電子ズーム機能を用いて撮影倍率の補正を行なうことも考えられる。その場合には、固体撮像素子１１１から読み出された画像信号に基づいて、その画像信号に基づいて電子ズームの処理を画像信号処理部１２２で行なって撮影倍率の補正が行なわれる。この画像信号処理部１２２が本発明にいう画像補正部に当たる。このときには固体撮像素子で生成された画像信号を基に画像信号処理部１２２で電子ズームが行なわれ所定の撮影倍率の画像が表示画面に表示される。そうすると光学ズーム機能を用いて撮影倍率を再調整して補正を行なったものと同様の効果が得られる。
【００５２】
またフォーカスレンズ１１６が動いたことにより変化した撮影倍率の情報を倍率補正部１２７で算出してその撮影倍率の情報を示すデータを画像信号処理部に供給することにより画像信号に撮影倍率情報を示すデータを付加するようにしても良い。この撮影倍率情報を付加する画像信号処理部が本発明にいう撮影倍率情報付加部である。この画像信号処理部で行なわれる撮影倍率の情報の付加は、倍率補正部１２７により算出された撮影倍率のデータが画像信号処理部１２２に供給されて画像信号処理部１２２で行なわれる。この撮影倍率の情報はたとえば倍率を表わす数値（１００）のようなものである。
【００５３】
こうすることにより、撮影倍率の補正をわざわざ行なわなくても画像信号に付加された撮影倍率情報を用いてユーザは正確な試料の大きさを得ることができる。
【００５４】
また、その撮影倍率情報の代わりにスケールを表示させても良い。そのときには、画像信号処理部１２２で画像信号にスケールを表わす画像信号を合成することが行なわれる。そのスケールを表わす画像信号を作成するのがスケール算出部１２８であり、このスケール算出部１２８で作成されたスケールを表わす画像信号が画像信号処理部１２２に供給され、画像信号処理部１２２で試料を表わす画像信号にそのスケールを表わす画像信号が合成される。このようにスケールを表わす画像信号が試料を表わす画像信号に合成されると、表示画面に画像とともにスケールが表示されて、一目でその試料の大きさが分かるというメリットがある。また撮影倍率情報とスケールとをうまく組み合わせれば、より一層試料の大きさの把握が楽になる。さらに測定カーソルなどを配備すれば、測定カーソルを合わせるだけで試料の大きさを直読することが可能になるといったことも考えられる。
【００５５】
図２はこのデジタル顕微鏡で行なわれる撮影処理の手順の一例を示したフローチャートである。この例は、光学ズーム機能による撮影倍率の再調整とスケールを表わす画像信号の合成とを行なう一例である。
【００５６】
図２に示すように、電源が投入されるとステップＳ２００でこのフローチャートの処理が起動されて処理が開始される。ここではズームレンズが所定の位置に配置されて所定の撮影倍率（たとえば１００倍）で試料が拡大されて観察されるようになっている。すなわち、電源が投入されると、ズームレンズが駆動して所定の撮影倍率にまず調節される。そして次のステップＳ２０１へ移行する。このステップＳ２０１ではＡＦ機能がＯＮであるか、ＯＦＦであるかが判定される。ステージ上に試料が置かれてその試料の位置が左右に動かされたりするときには特にピント調節を行なわなくてもピントがあっていることもあるので、ここでは自動焦点調節装置によるＴＴＬＡＦ機能を作動させるか、させないかをＯＮ／ＯＦＦスイッチにより選択可能としている。このＯＮ／ＯＦＦスイッチは操作を行い易い位置であれば、本実施形態のデジタル顕微鏡のどの部分に設けられたものでも良い。
【００５７】
ここでは電源が投入されたばかりであり、このＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮ側に倒されているものとする。その場合にはステップＳ２０１からステップＳ２０２へ移行する。ステップＳ２０２ではＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮされてピント調節の必要有りということでＴＴＬＡＦによってＡＦを行なう準備が整えられる。すなわちＡＦ検出が行なわれる。そして次のステップＳ２０３で実際にＴＴＬＡＦが行なわれてフォーカスレンズが駆動される。そしてピントが調節されたら、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０４ではズームレンズを駆動した撮影倍率の再調整（ズーム補正）が行なわれるかどうかが判定される。
【００５８】
前述したようにズームレンズにより撮影倍率を再調整して所定の撮影倍率にするような補正を行なわなくてもスケール情報を付加することで試料の大きさを得ることができる。そこで、ここでは撮影倍率補正を行なうか、行なわないかも選択スイッチで選択することを可能としている。この選択スイッチも上記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと同様に操作を行い易い位置であればどの位置に配設されていても良い。
【００５９】
この選択スイッチで撮影倍率補正を行なうことが選択された場合には、フロー中のＯＮ側に進められて、ステップＳ２０５で前述した所定の撮影倍率（１００倍）になるようにズームレンズ１１５が駆動されてその所定の撮影倍率に合わせるような撮影倍率の再調整が行なわれて撮影倍率の補正が行なわれる。
【００６０】
そしてズームレンズ１１５が駆動されて撮影倍率の再調整が行なわれて撮影倍率の補正が行なわれることによりピントが若干ずれることもあるので、次のステップＳ２０６で再度フォーカスレンズ１１６によりピントの微調整が行なわれる。このピントの微調整が行なわれたら次のステップＳ２０７へ移行して実質の撮影倍率情報を示すスケールを表わす画像信号がスケール算出部で作成され、画像信号処理部でそのスケールを表わす画像信号が試料を表わす画像信号に合成される。そしてそれらの画像信号に基づいて試料を表わす画像にスケールが合成されたものが表示画面に画像として表示される。このときには倍率補正部１２７で算出された所定の撮影倍率（１００倍）を示すデータがスケール算出部１２８に供給され、スケール算出部でスケールを表わす画像信号が作成される。そのスケールとともに画像が表示画面に表示されて、ユーザが記録として残したい画像であると判定した場合には次のステップＳ２０８でレリーズＳＷ１５０が押される。このステップＳ２０８でＹｅｓと判定されたら次のステップＳ２０８で撮影処理が行なわれて、表示画面に表示されている画像を表わす画像信号とともにスケールを表わす画像信号が外部記録装置１４０に記録される。
【００６１】
ステップＳ２０８でレリーズＳＷ１５０が全押しされずにＮｏと判定されたらステップＳ２０１へと戻されてステップＳ２０１からステップＳ２０８までの一連の処理が繰り返される。また、ステップＳ２０９でレリーズ操作から記録までの撮影処理が終了した後はまたステップＳ２０１へと戻されてＳ２０１からＳ２０８までの一連の処理が繰り返される。
【００６２】
なお、ステップＳ２０４で撮影倍率の補正が行なわれない場合にはフロー中のＯＦＦ側に進められてステップＳ２０７で倍率補正部１２７により算出された実質の撮影倍率（たとえば９８倍）に応じたスケールがスケール算出部１２８で算出される。そのスケール算出部で算出されたスケールを示す画像信号が画像信号処理部１２２に供給されると、画像信号処理部１２２では試料を表わす画像信号にそのスケールを表わす画像信号が合成されて、表示画面に表示される。
【００６３】
そしてステップＳ２０８へ移行してレリーズ釦が全押しされたらＹｅｓと判定されてステップＳ２０９で撮影処理が行なわれて外部記録装置に試料を表わす画像信号とともにそのスケールを表わす画像信号が記録される。
【００６４】
またステップでＯＦＦ側に倒されていると判定された場合にはフロー中のＯＦＦ側に移行してステップＳＳ２０７からステップＳ２０９で前述した処理と同様の処理が行なわれる。たとえばピントのあった試料の位置が動かされて観察が行なわれるときに、ピント調節が不要なので撮影倍率補正の手順が省略されて、ステップＳ２０７で実質の撮影倍率に適したスケール情報の作成が行なわれて、画像信号処理部でそのスケール情報が画像信号に合成されて表示画面に表示される。そしてレリーズ操作が行われると、ステップＳ２０８で撮影処理が行なわれて実質の撮影倍率に適したスケール情報が画像信号に合成されたものが記録装置に記録される。
【００６５】
以上説明したように、固定的な撮影倍率がズームレンズによって定められ、その定められた撮影倍率がフォーカスレンズを動かすことによってずれたとしてもズームレンズで撮影倍率の補正が行なわれて、所定の撮影倍率でかつピントのあった画像信号とともに撮影倍率情報を示す数値データまたはスケールデータが得られる。したがって、画像とともにそのスケールや撮影倍率情報が表示されて試料の大きさが正確に把握されるようになる。またレリーズ操作が行われて外部記録装置に画像信号とともに撮影倍率情報が記録されると、その記録された画像信号が再生されたときにその画像信号が表わす画像が表示装置の表示画面に表示されるとともに、撮影倍率情報を表わす数値またはスケールが表示されるので、観察記録の受け渡しなどを行なってその試料の大きさを相手に正確に伝えることができるという効果も在る。
【００６６】
さらに本実施形態のデジタル顕微鏡ではデジタルカメラが適用されているので、ＴＶカメラ、駆動機構といった顕微鏡に取り付けたり、加えて設けたりするものが減り、デジタル顕微鏡を小型でかつ低廉なものにすることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のカメラによれば、正確にその試料の大きさを測定することが可能であって小型でかつ低廉なデジタル顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すデジタル顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】図１の信号処理部で行なわれる処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ デジタル顕微鏡
１１０ 撮影光学系
１１１ 固体撮像素子
１１２ ステージ
１１３ 試料
１１４ 対物レンズ
１１５ ズームレンズ
１１６ フォーカスレンズ
１１７ その他のレンズ
１２０ 信号処理部
１２０ａ アナログ処理部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ 撮影倍率補正部
１２８ スケール算出部
１２９ 内部メモリ
１２００ バス
１３０ 画像表示装置
１４０ 外部記憶装置
１５０ レリーズＳＷ
Claims (5)
- 撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズの移動により変化する撮影倍率を補正する撮影倍率補正機構とを備えたものであることを特徴とするデジタル顕微鏡。 - 撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率を補正するための画像撮影倍率補正処理を施す画像補正部を備えたことを特徴とするデジタル顕微鏡。 - 撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率の情報を付加する撮影倍率情報付加部を備えたことを特徴とするデジタル顕微鏡。 - 撮影倍率可変な撮影光学系と画像信号を生成する固体撮像素子とを備え、ステージ上に置かれた試料を該撮影光学系で該固体撮像素子上に結像して該試料を表わす画像信号を生成するデジタル顕微鏡において、
前記撮影光学系が、光軸方向に移動してピントを調節するフォーカスレンズを備え、
このデジタル顕微鏡が、前記固体撮像素子で生成された画像信号に、前記フォーカスレンズの移動により変化した撮影倍率に応じたスケールを表わす画像信号を合成する画像合成部を備えたことを特徴とするデジタル顕微鏡。 - 前記フォーカスレンズを移動させることにより変化するコントラストを検出することによってピント位置を検出して該フォーカスレンズを該ピント位置に調節する自動焦点調節装置を備えたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のデジタル顕微鏡。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002333206A JP2004170481A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | デジタル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002333206A JP2004170481A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | デジタル顕微鏡 |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005326494A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Olympus Corp | 画像顕微鏡 |
| JP2022514980A (ja) * | 2018-12-27 | 2022-02-16 | ライカ インストゥルメンツ （シンガポール） プライヴェット リミテッド | デジタル顕微鏡システム、デジタル顕微鏡システムを操作するための方法およびコンピュータプログラム |
-
2002
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005326494A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Olympus Corp | 画像顕微鏡 |
| JP4727165B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2011-07-20 | オリンパス株式会社 | 画像顕微鏡 |
| JP2022514980A (ja) * | 2018-12-27 | 2022-02-16 | ライカ インストゥルメンツ （シンガポール） プライヴェット リミテッド | デジタル顕微鏡システム、デジタル顕微鏡システムを操作するための方法およびコンピュータプログラム |
| JP7271676B2 (ja) | 2018-12-27 | 2023-05-11 | ライカ インストゥルメンツ （シンガポール） プライヴェット リミテッド | デジタル顕微鏡システム、デジタル顕微鏡システムを操作するための方法およびコンピュータプログラム |
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