JP2009282356A - 顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コントローラ111は、走査型共焦点顕微鏡100を制御して、試料101の高さ毎の観察面に対するスライス画像を、高さ方向の取得範囲に亘り順次取得させる。そして、新たに取得したスライス画像を構成する画素の輝度値と、該画素と同一位置の画素であって既に取得していたスライス画像の各々を構成しているものの輝度値の最大値とで大きい方を該位置の画素の輝度値とすることで得られる最大輝度画像を、スライス画像を新たに取得する度に更新することで、試料101の全焦点画像を作成していく。進捗状況算出部117は、現時点までのスライス画像の取得の進捗状況を示す値を、全焦点画像の作成状況を示す値に基づき算出する。
【選択図】 図1
Description
図8において、点状光源801から照射された光は、ハーフミラー802を透過した後に、良好に収差の補正がされている対物レンズ803によって観察対象の試料804上の1点に集光して試料804を照明する。このときの試料804での反射光は、ハーフミラー802で今度は反射した後に、ピンホール板805によって集光点以外からの反射光がカットされ、ピンホールを通過した反射光だけが光検出器806で検出される。ここで、点状光源801からの照射光を二次元走査して試料804上を照明したときに光検出器806で検出される光の光量より、二次元画像を得ることができる。
まず図1について説明する。図1は、本発明の第一の実施形態である走査型共焦点顕微鏡システムの構成を示している。
インタフェース装置は、この走査型共焦点顕微鏡システムの各構成要素との間での各種データの授受を管理する。
出力装置112は例えばディスプレイ装置であり、MPUによる制御の下で操作画面や観察画像等の表示を行う。
最大輝度画像メモリ114は、対物レンズ102のZ位置を測定開始位置から現在位置まで移動させながら取得した複数枚の共焦点画像から、同一位置の画素毎に最大の輝度値を抽出することで得られる最大輝度画像を記憶しておく。
最大輝度頻度計数部116は、最大輝度画像メモリ114で記憶されている最大輝度画像を構成している画素のうち、輝度値が基準輝度レベルB以上のものの数を計数する。
画像取り込み終了判定部118は、走査型共焦点顕微鏡100による画像取り込み動作を終了させるか否かの判定を行う。
次に、図1に示されているコントローラ111によって行われる制御処理について説明する。この制御処理は、前述した測定範囲をコントローラ111自身が設定して試料101の全焦点画像を生成すると共に、そのための試料101の共焦点画像の取り込み動作の開始から終了までの進捗状況の表示を行う。なお、コントローラ111では、記憶装置に予め記憶させておいた制御プログラムをMPUが読み出して実行することによって、これより説明する制御処理を実現する。
まず、ユーザは、出力装置112に表示される試料101の画像を観察しながらコントローラ111の入力装置を操作してZ位置制御部104に所定の指示を与えることで、対物レンズ102のZ位置を測定範囲の下限位置まで移動させる。MPUは、このときのZ位置を測定開始位置の設定として取得する。なお、従来はこのときに併せて行っていた測定終了位置(測定範囲の上限位置)の手動設定は、ここでは行わない。
この制御処理が開始されると、まず、S201では、前述した動作パラメータを動作パラメータメモリ119から読み出す処理が行われる。この処理により読み出される動作パラメータは、対物レンズ102のZ位置についてのとり得る最大上限位置及び最大下限位置、前述した測定ピッチ、後述するS205及びS206の処理でそれぞれ用いる2つの基準輝度レベル、後述するS209及びS210の処理でそれぞれ用いる2つの基準画素数などである。なお、これらの動作パラメータは、予め設定されている固定値でよいが、この制御処理の開始前にユーザが設定して動作パラメータメモリ119に記憶させておくようにしてもよい。
ここで、第1基準画素数は、試料101の全焦点画像を構成する画素数を示す値であり、前述した動作パラメータのひとつである。つまり、進捗状況は、第1基準画素数に対する最大輝度頻度の割合として算出される。例えば、第1基準画素数の画素全てで最大輝度が得られたとすると、そのときの最大輝度画像は試料101の全焦点画像そのものであるので、進捗状況は「100%」となる。
S208では、S207の処理により算出された進捗状況を出力装置112で表示させる処理が行われる。進捗情報の出力装置112での表示は、例えば図4Aに示す進捗バー表示のように、現在の進捗状況の算出結果の値を、全焦点画像の生成完了を示す「100%」に対する相対的な長さで視覚的に示す。なお、ここで、進捗状況の算出結果の値が「100%」を超えたとしても、進捗情報の表示は、「100%」で打ち切るようにする。
S211では、Z位置制御部104に所定の指示を与えて対物レンズ102のZ位置を測定ピッチ分上方に移動させる処理が行われ、その後はS202へと処理を戻して上述した処理が再度行われる。こうしてS202の処理が繰り返されることによって、試料101の高さ毎の観察面に対する共焦点画像が、Z方向(高さ方向)の取得範囲に亘り順次取得される。
図5の制御処理が開始されると、まず、S301では、前述した動作パラメータを動作パラメータメモリ119から読み出す処理が行われる。この処理により読み出される動作パラメータは、対物レンズ102のZ位置についてのとり得る最大上限位置及び最大下限位置、前述した測定ピッチ、後述するS305及びS306の処理でそれぞれ用いる2つの基準輝度レベル、後述するS309及びS310の処理でそれぞれ2つの基準画素数などである。なお、これらの動作パラメータは、予め設定されている固定値でよいが、この制御処理の開始前にユーザが設定して動作パラメータメモリ119に記憶させておくようにしてもよい。
[進捗状況B]=[輝度頻度]/[第2基準画素数]×50(%)
[進捗状況]=[進捗状況A]+[進捗状況B](%)
ここで、第1基準画素数は、試料101の全焦点画像を構成する画素数を示す値であり、前述した動作パラメータのひとつである。また、第2基準画素数は、S302の処理により取得された共焦点画像が、もはや試料101の全焦点画像の生成に使用することはないとみなし得る程度に十分暗いものとなったとみなすときの輝度頻度であり、前述した動作パラメータのひとつである。
S308では、S307の処理により算出された進捗状況を出力装置112で表示させる処理が行われる。進捗情報の出力装置112での表示は、前述した第一の例と同様に、例えば図4Aに示した進捗バー表示のように、現在の進捗状況の算出結果の値を、全焦点画像の生成完了を示す「100%」に対する相対的な長さで視覚的に示す。なお、ここで、進捗状況の算出結果の値が「100%」を超えたとしても、進捗情報の表示は、「100%」で打ち切るようにする。また、図4Bに示したように、現在の進捗状況の算出結果の値を数値表示するようにしてもよく、更に、表示と共に音声で数値をユーザに報知するようにしてもよい。
S311では、Z位置制御部104に所定の指示を与えて対物レンズ102のZ位置を測定ピッチ分上方に移動させる処理が行われ、その後はS302へと処理を戻して上述した処理が再度行われる。こうしてS302の処理が繰り返されることによって、試料101の高さ毎の観察面に対する共焦点画像が、Z方向(高さ方向)の取得範囲に亘り順次取得される。
ここで図6について説明する。図6は、本発明の第二実施形態であるビデオマイクロスコープ顕微鏡システムの構成を示している。
入力装置は例えばマウス装置やキーボード装置であり、ユーザからの各種の指示を入力として取得する。
記憶装置は例えばハードディスク装置であり、各種の制御プログラムやデータを記憶しておく。
画像メモリ410は、光検出器406から出力される信号に基づきMPUにより生成される試料401のスライス画像を記憶しておく。
最大輝度計数部412は、最大輝度値を見出すことのできた画素の数を計数する。
進捗状況算出部414は、ビデオマイクロスコープ顕微鏡400による画像取り込み動作の開始から終了までの進捗状況を算出する。
図6に示したビデオマイクロスコープ顕微鏡システムは以上のように構成されている。
まず、ユーザは、出力装置409に表示される試料401の画像を観察しながらコントローラ408の入力装置を操作してZ位置制御部404に所定の指示を与えることで、対物レンズ402のZ位置を測定範囲の下限位置まで移動させる。MPUは、このときのZ位置を測定開始位置の設定として取得する。なお、従来はこのときに併せて行っていた測定終了位置(測定範囲の上限位置)の手動設定は、ここでは行わない。
この制御処理が開始されると、まず、S501では、前述した動作パラメータを動作パラメータメモリ413から読み出す処理が行われる。この処理により読み出される動作パラメータは、対物レンズ402のZ位置についてのとり得る最大上限位置及び最大下限位置、前述した測定ピッチ、後述するS503の処理でそれぞれ用いるスライス画像の枚数設定値、後述するS506の処理で用いる2つの基準画素数などである。なお、これらの動作パラメータは、予め設定されている固定値でよいが、この制御処理の開始前にユーザが設定して動作パラメータメモリ413に記憶させておくようにしてもよい。
S504では、ビデオマイクロスコープ顕微鏡400による画像取り込み動作の開始から終了までの進捗状況を算出する処理が行われる。この進捗状況の算出は、下記の式の値を求めることによって行われる。この進捗状況の算出は、下記の式の値を求めることによって行われる。
[進捗状況]=[最大輝度値を見つけ出せた画素数]/[第3基準画素数]
×100(%)
ここで、第3基準画素数は、試料401のスライス画像を構成する画素のうち、どの程度の割合の画素で最大輝度値を見つけ出せたときに、試料401のスライス画像の取得を終了したとの判定を下すかを決定する値であり、前述した動作パラメータのひとつである。
S505では、S504の処理により算出された進捗状況を出力装置409で表示させる処理が行われる。進捗情報の出力装置409での表示は、進捗情報の出力装置409での表示は、前述した走査型共焦点顕微鏡システムにおける例と同様に、例えば図4Aに示した進捗バー表示のように、現在の進捗状況の算出結果の値を、全焦点画像の生成完了を示す「100%」に対する相対的な長さで視覚的に示す。なお、ここで、進捗状況の算出結果の値が「100%」を超えたとしても、進捗情報の表示は、「100%」で打ち切るようにする。また、図4Bに示したように、現在の進捗状況の算出結果の値を数値表示するようにしてもよく、更に、表示と共に音声で数値をユーザに報知するようにしてもよい。
例えば、本発明の各実施形態において、全焦点画像や三次元画像の生成の進捗状況を算出して表示することで、全測定終了までの進捗状況をユーザに表示するように構成することも可能である。
101、401、804、900 試料
102、402、803 対物レンズ
103、403 対物レンズ切換部
104、404 Z位置制御部
105、405、802 ハーフミラー
106、805 ピンホール板
107、406、806 光検出器
108 二次元走査部
109 ミラー
110 レーザ照明部
111、408 コントローラ
112、409 出力装置
113 共焦点画像メモリ
114 最大輝度画像メモリ
115 輝度頻度計数部
116 最大輝度頻度計数部
117、414 進捗状況算出部
118、415 画像取り込み終了判定部
119、413 動作パラメータメモリ
400 ビデオマイクロスコープ顕微鏡
407 LED照明部
410 画像メモリ
411 最大輝度値探索部
412 最大輝度計数部
801 点状光源
Claims (7)
- 観察試料の高さ毎の観察面に対するスライス画像を、該高さ方向の取得範囲に亘り順次取得するスライス画像取得手段と、
前記スライス画像取得手段が新たに取得したスライス画像を構成する画素の輝度値と、該画素と同一位置の画素であって既に取得していたスライス画像の各々を構成しているものの輝度値の最大値とで、値が大きい方を該位置の画素の輝度値とすることで得られる最大輝度画像を、前記スライス画像を新たに取得する度に更新することで、前記観察試料の全焦点画像を作成していく全焦点画像作成手段と、
前記スライス画像の前記取得範囲に亘る取得の終了を、前記スライス画像取得手段が直近に取得したスライス画像に基づき判定する終了判定手段と、
前記スライス画像の前記取得範囲に亘る取得の終了までに対する現時点までの取得の進捗状況を示す値を、前記全焦点画像作成手段による前記全焦点画像の作成状況を示す値に基づき算出する進捗状況算出手段と、
前記進捗状況算出手段により算出された値で示されている前記進捗状況を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。 - 前記全焦点画像作成手段による前記全焦点画像の作成状況を示す値は、前記最大輝度画像を構成する画素のうち輝度が所定の基準輝度レベル以上であるものの度数であり、
前記進捗状況算出手段は、所定の第1基準画素数に対する前記度数の割合を、前記進捗状況を示す値として算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。 - 前記進捗状況算出手段は、前記スライス画像取得手段が直近に取得したスライス画像の輝度値に更に基づき、前記進捗状況を示す値を算出することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。
- 前記全焦点画像作成手段による前記全焦点画像の作成状況を示す値は、前記最大輝度画像を構成する画素のうち輝度が所定の基準輝度レベル以上であるものの度数であり、
前記進捗状況算出手段は、所定の第1基準画素数に対する前記度数の割合と、前記スライス画像取得手段が直近に取得したスライス画像を構成する画素のうち輝度が所定の基準輝度レベル以下であるものの度数についての所定の第2基準画素数に対する割合との和を、前記進捗状況を示す値として算出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の顕微鏡装置。 - 前記終了判定手段は、前記スライス画像取得手段が直近に取得したスライス画像を構成する画素のうち輝度が所定の基準輝度レベル以下のものの度数が、所定の第2基準画素数を超えたと判定したときに、前記取得の終了との判定を下すことを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
- 観察試料の高さ毎の観察面に対するスライス画像を、該高さ方向の取得範囲に亘り順次取得するスライス画像取得手段と、
前記スライス画像を新たに取得する度に、取得されている各スライス画像を構成する同一位置の画素の輝度値の変化の傾きを求めて、該画素においての輝度の最大値を該傾きの変化に基づき画素毎に見つけ出し、見つけ出された輝度の最大値を各画素の輝度値とすることで、前記観察試料の全焦点画像を作成していく全焦点画像作成手段と、
前記スライス画像取得手段による前記スライス画像の前記取得範囲に亘る取得の終了を、前記輝度の最大値が見つけ出された画素の数に基づき判定する終了判定手段と、
前記スライス画像取得手段による前記スライス画像の前記取得範囲に亘る取得の終了までに対する現時点までの該スライス画像の取得の進捗状況を示す値を、前記輝度の最大値が見つけ出された画素の数に基づき算出する進捗状況算出手段と、
前記進捗状況算出手段により算出された値で示されている前記進捗状況を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。 - 前記進捗状況算出手段は、所定の基準画素数に対する前記輝度の最大値が見つけ出された画素の数の割合を、前記進捗状況を示す値として算出することを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡装置。
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