JP2015219515A - 画像表示方法、制御装置、顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】観察の準備作業中に生体標本が受けるダメージを抑制する技術を提供する。【解決手段】画像表示すべき領域として標本の領域から選択された表示対象領域（フレーム領域Ｆ）に未だ撮像されていない未撮像領域が含まれるときに、未撮像領域を含み且つ既に撮像された撮像済み領域Ａを含まない撮像対象領域Ｂに照明光を照射して、撮像対象領域Ｂの画像を撮像する。そして、撮像済み領域Ａの画像データと撮像対象領域Ｂの画像データとに基づいて、表示対象領域（フレーム領域Ｆ）の画像を表示する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、画像表示方法、制御装置、及び、顕微鏡システムに関し、特に、生体試料を位置合わせする際の画像表示方法、その方法を実行する制御装置、及び、その制御装置を備える顕微鏡システムに関する。

顕微鏡システムで標本の観察を行う場合、ステージを移動させて標本中の注目部位を顕微鏡システムの視野内に位置させる準備作業（以降、位置合わせと記す）が行われる。この位置合わせは、標本のライブ画像をモニタ等に表示させながら行われるのが通常である。

しかしながら、標本が蛍光標本である場合には、位置合わせ中に目視またはライブ表示のため照射される励起光により、蛍光標本が褪色して、蛍光標本から生じる蛍光強度が低下する。このため、位置合わせ後に行われる蛍光観察では、Ｓ／Ｎ比の劣化した蛍光画像データが生成されてしまう。

準備作業で生じる蛍光標本の褪色を抑制するための技術は、様々提案されている。例えば、特許文献１には、プレビューモード時に画像記録モード時よりも励起光の強度を低減させる技術が記載されている。特許文献２には、準備段階でマクロ位相差画像とマクロ蛍光画像を取得し、それらを重ねて表示する技術が記載されている。特許文献３には、試料と対物レンズの相対位置が変化していないときには、照明光を遮断又は減光する技術が記載されている。特許文献４には、励起光の照射時間を計時し、照射時間が所定の基準値を超えると警告する技術が記載されている。

特開２００８−３０４６１３号公報 特開２００７−３２８１３４号公報 特開２００９−１５３０１号公報 特開２００５−３３１８８９号公報

上述したような様々な技術が提案されているが、観察の準備作業中に生体標本が受けるダメージをさらに抑制する技術が求められている。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、観察の準備作業中に生体標本が受けるダメージを抑制する技術を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、生体標本の画像表示方法であって、画像表示すべき領域として前記生体標本の領域から選択された表示対象領域に既に撮像された撮像済み領域と未だ撮像されていない未撮像領域とが含まれるときに、前記未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域を含まない撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像対象領域の画像を撮像し、前記撮像済み領域の画像データと前記撮像対象領域の画像データとに基づいて、前記撮像済み領域と撮像された前記撮像対象領域とを含む前記表示対象領域の画像を表示する画像表示方法を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の画像表示方法において、さらに、前記表示対象領域に隣接する所定サイズの予備領域に未だ撮像されていない第２の未撮像領域が含まれるときに、前記第２の未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域及び前記撮像対象領域を含まない第２の撮像対象領域に照明光を照射して、前記第２の撮像対象領域の画像を撮像する画像表示方法を提供する。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の画像表示方法において、前記所定サイズは、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動速度に依存する画像表示方法を提供する。

本発明の第４の態様は、第１の態様に記載の画像表示方法において、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動は、前記表示対象領域の大きさよりも細かいステップで行なわれる画像表示方法を提供する。

本発明の第５の態様は、撮像装置と表示装置とを備える顕微鏡システムの制御装置であって、画像表示すべき領域として生体標本の領域から選択された表示対象領域に前記撮像装置で既に撮像された撮像済み領域と前記撮像装置で未だ撮像されていない未撮像領域とが含まれるときに、前記未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域を含まない撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像装置に前記撮像対象領域の画像を撮像させる撮像制御部と、前記撮像装置で撮像された画像のデータである前記撮像済み領域の画像データと前記撮像対象領域の画像データとに基づいて、前記表示装置に前記撮像済み領域と撮像された前記撮像対象領域とを含む前記表示対象領域の画像を表示させる表示制御部と、を備える制御装置を提供する。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の制御装置において、前記撮像制御部は、前記表示対象領域に隣接する所定サイズの予備領域に未だ撮像されていない第２の未撮像領域が含まれるときに、前記第２の未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域及び前記撮像対象領域を含まない第２の撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像装置に前記第２の撮像対象領域の画像を撮像させる制御装置を提供する。

本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の制御装置において、前記所定サイズは、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動速度に依存する制御装置を提供する。

本発明の第８の態様は、第５の態様に記載の制御装置において、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動は、前記表示対象領域の大きさよりも細かいステップで行なわれる制御装置を提供する。

本発明の第９の態様は、第５の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の制御装置を備える顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、観察の準備作業中に生体標本が受けるダメージを抑制する技術を提供することができる。

実施例１に係る顕微鏡システムの構成を示した図である。 実施例１に係る顕微鏡システムで準備観察中に行われる処理を示すフローチャートである。 撮像が不要と判断される例を示した図である。 撮像が必要と判断される例を示した図である。 撮像が必要と判断される別の例を示した図である。 実施例１に係る制御装置のハードウェア構成を示した図である。 実施例２に係る顕微鏡システムの構成を示した図である。 準備観察中にモニタに表示されるＧＵＩ画面を示した図である。 条件設定画面に表示される準備観察時の設定に関するテーブルを示した図である。 条件設定画面に表示される本観察時の設定に関するテーブルを示した図である。 条件設定画面に表示されるその他の設定に関するテーブルを示した図である。 実施例３に係る顕微鏡システムの構成を示した図である。 フレーム領域と予備領域の関係を示した図である。 フレーム領域と撮像済み領域と第２の撮像対象領域の関係を示した図である。 実施例４に係る顕微鏡システムの構成を示した図である。 フレーム領域と撮像素子領域の関係を示した図である。 実施例４に係る顕微鏡システムの撮像装置の変形例を説明するための図である。 準備観察中に行われる処理を示すフローチャートの変形例である。

以下、本願発明の実施例について説明する。なお、各実施例では、主に蛍光観察を行う場合を例にして説明するが、本願発明は、蛍光観察法への適用に限られず、生体標本を観察するための任意の顕鏡法に適用し得る。また、以降では、必要に応じて、位置合わせ中に行われる観察を準備観察、位置合わせ後に行われる観察を本観察と記し、これらを区別する。

図１は、本実施例に係る顕微鏡システム１００の構成を示した図である。顕微鏡システム１００は、顕微鏡装置本体１１０と、制御装置１２０と、モニタ１３０と、入力装置１４０と、を備えている。

顕微鏡装置本体１１０は、蛍光顕微鏡であり、光源１１１と、光ファイバー１１２と、シャッタ１１３と、蛍光キューブ１１４と、対物レンズ１１５と、結像レンズ１１６と、ＣＣＤカメラ１１７と、生体標本である標本Ｓが配置されるステージ１１８と、ステージ１１８を駆動する駆動装置１１９を備えている。

光源１１１は、例えば、水銀ランプである。光ファイバー１１２は、例えば、液体からなるコアを有するリキッドファイバーである。シャッタ１１３は、遮光手段であり、ＣＣＤカメラ１１７の露出期間中は開状態に、ＣＣＤカメラ１１７の非露出期間中は閉状態に制御される。蛍光キューブ１１４は、照明光路と検出光路とを分岐させる光路分岐手段であり、その内部にダイクロイックミラーと励起フィルタとバリアフィルタからなる蛍光フィルタセットが収納されている。ＣＣＤカメラ１１７は、２次元イメージセンサを有し、標本Ｓの画像を撮像する撮像装置である。駆動装置１１９は、例えば、ステッピングモータである。

制御装置１２０は、顕微鏡システム１００を制御する装置であり、撮像制御部１２０ａと表示制御部１２０ｂを備えている。撮像制御部１２０ａは、主に、シャッタ１１３、ＣＣＤカメラ１１７、駆動装置１１９の動作を制御して、標本Ｓの画像をＣＣＤカメラ１１７に撮像させる。表示制御部１２０ｂは、ＣＣＤカメラ１１７で撮像された画像のデータ（画像データ）に基づいて、表示対象領域の画像をモニタ１３０に表示させる。なお、表示対象領域は、画像表示すべき領域として標本Ｓの領域から選択された領域である。

モニタ１３０は、標本Ｓの蛍光画像を表示する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置、ＣＲＴディスプレイ装置などである。入力装置１４０は、表示対象領域を選択するための装置である。入力装置１４０には、例えば、従来の顕微鏡システムに設けられているステージハンドルのような、表示対象領域をＸ方向とＹ方向に移動させるハンドルが設けられている。

図２は、顕微鏡システム１００で準備観察中に行われる処理を示すフローチャートである。図２に示す処理が開始されると、制御装置１２０は、初期設定を行う（ステップＳ１）。ここでは、例えば、使用する対物レンズの倍率、励起波長、蛍光波長などの各種パラメータが設定される。

その後、制御装置１２０は、表示対象領域を検出する（ステップＳ２）。ここでは、初期設定直後であれば、例えば、ステージの基準座標付近など予め設定された領域を表示対象領域として検出する。また、ユーザによる領域を指定する操作が検出された場合には、ユーザの操作に従って入力装置１４０から出力される信号に基づいて表示対象領域を検出する。

表示対象領域が検出されると、制御装置１２０は、撮像の要否について判定する（ステップＳ３）。ここでは、ステップＳ２で検出した表示対象領域にＣＣＤカメラ１１７で未だ撮像されていない未撮像領域が含まれる場合には、撮像が必要であると判定する。つまり、制御装置１２０は、表示対象領域全体が未撮像領域である場合だけではなく、表示対象領域に既に撮像された撮像済み領域と未撮像領域が含まれる場合にも、撮像が必要であると判定する。一方、未撮像領域が含まれない場合には、撮像は不要であると判定する。この点について、図３Ａから図３Ｃを参照しながら具体的に説明する。

制御装置１２０は、図３Ａに示すように、ステップＳ２で検出された表示対象領域（フレーム領域Ｆ）が標本Ｓの撮像済み領域Ａ（撮像済み単位領域Ａ１、撮像済み単位領域Ａ２、撮像済み単位領域Ａ３、撮像済み単位領域Ａ４）中に位置している場合には、撮像が不要であると判定する。また、制御装置１２０は、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ステップＳ２で検出された表示対象領域（フレーム領域Ｆ）が撮像済み領域Ａからはみ出している場合（又は撮像済み領域Ａ外に位置する場合）には、撮像が必要であると判定する。

撮像が必要であると判定されると、制御装置１２０は、撮像すべき領域である撮像対象領域Ｂを決定する（ステップＳ４）。ここでは、制御装置１２０は、表示対象領域中の未撮像領域を含み、且つ、撮像済み領域Ａを含まない領域を撮像対象領域Ｂとして決定する。なお、撮像対象領域Ｂは、撮像済み領域Ａに隣接する領域として決定されることが望ましい。

撮像対象領域Ｂは、例えば、図３Ｂに示すように、それぞれ実視野に対応する大きさを有する複数の領域（撮像対象単位領域Ｂ１、撮像対象単位領域Ｂ２）から構成されていても良く、また、図３Ｃに示すように、実視野に対応する大きさを有する単一の領域で構成されてもよい。

次に、制御装置１２０は、ステップＳ４で決定した撮像対象領域Ｂが視野内に位置するように、駆動装置１１９にステージ１１８を移動させる。その後、制御装置１２０がシャッタ１１３を開状態に制御することで、励起光が撮像対象領域Ｂに照射される（ステップＳ５）。同時に、制御装置１２０は、撮像対象領域Ｂから生じた蛍光が入射するＣＣＤカメラ１１７に、撮像対象領域Ｂの画像を撮像させる（ステップＳ６）。撮像終了後、制御装置１２０は、シャッタ１１３を閉状態に制御する。ＣＣＤカメラ１１７で生成された撮像対象領域Ｂの画像データは、制御装置１２０へ出力され、制御装置１２０のメモリに記憶される。

ステップＳ５及びステップＳ６の処理は、撮像制御部１２０ａの制御下で行われる。図３Ｂに示すように、撮像対象領域Ｂに複数の撮像対象単位領域が含まれる場合には、撮像制御部１２０ａは、ステップＳ５及びステップＳ６の処理が撮像対象単位領域毎に繰り返されるように、制御する。

ステップＳ７では、制御装置１２０は、ステップＳ２で検出された表示対象領域の画像をモニタ１３０に表示させる。ここでは、制御装置１２０は、すでにＣＣＤカメラ１１７で撮像された画像のデータ（撮像済み領域Ａの画像データ及びステップＳ６で生成された撮像対象領域Ｂの画像データ）に基づいて、表示対象領域の画像をモニタ１３０に表示させる。具体的には、制御装置１２０は、これらの画像データのうちの表示対象領域に対応する部分を抽出する。そして、当該部分の画像データに基づいて、表示対象領域の画像を表示させる。ステップＳ７の処理は、表示制御部１２０ｂにより行われる。なお、表示対象領域は表示対象領域の大きさよりも細かいステップ（例えば、１画素単位）で移動する。このため、図２に示す処理の開始直後を除き、表示対象領域には撮像済み領域と撮像対象領域の両方が含まれるのが通常である。従って、ステップＳ７では、制御装置１２０は、処理開始直後を除き、撮像済み領域と撮像された撮像対象領域とを含む表示対象領域の画像をモニタ１３０に表示させる。

最後に、制御装置１２０は、終了指示の有無を判定し（ステップＳ８）、終了指示がない場合には、ステップＳ４で決定した撮像対象領域Ｂを撮像済み領域Ａの一部として定義し直し、ステップＳ２からステップＳ７の処理が繰り返されるように、顕微鏡システム１００を制御する。

以上のように動作する顕微鏡システム１００では、観察の準備観察中、標本Ｓ中の同じ領域に複数回励起光が照射されることを防止することができる。ＣＣＤカメラ１１７の露出期間中のみ励起光が照射されるため、照射時間を抑えることができる。画像表示に不必要な領域への励起光の照射が制限されるため、照射範囲を抑えることができる。従って、顕微鏡システム１００によれば、観察の準備観察中に、標本Ｓが受けるダメージを大幅に抑制することができる。このため、準備観察中に照射する励起光の強度を過度に抑えることなく、明るい画像を観察しながら、標本の位置合わせを行うことができる。ただし、準備観察中に照射する励起光の強度は本観察中に照射される励起光の強度よりも低く設定することが望ましい。

図４は、図１に示す制御装置１２０のハードウェア構成を示した図である。制御装置１２０は、ＣＰＵ１２１、メモリ１２２、記憶装置１２３、読取装置１２４、表示ＩＦ１２５、入力ＩＦ１２６、及び通信ＩＦ１２７を備えていて、これらはバス１２８により互いに接続されている。

ＣＰＵ１２１は、メモリ１２２を利用して図２に示す処理を実行する制御プログラムを実行することにより、撮像制御部１２０ａ及び表示制御部１２０ｂの機能を提供することができる。

メモリ１２２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んで構成される。記憶装置１２３は、例えばハードディスク装置であり、制御プログラムを格納する。なお、記憶装置１２３は、フラッシュメモリ等の半導体メモリであってもよい。また、記憶装置１２３は、外部記録装置であってもよい。ＣＣＤカメラ１１７で生成された画像データは、例えば、記憶装置１２３に格納される。

読取装置１２４は、ＣＰＵ１２１の指示に従って可搬記録媒体１２９にアクセスする。可搬記録媒体１２９は、たとえば、半導体デバイス（ＵＳＢメモリ等）、磁気的作用により情報が入出力される媒体（磁気ディスク等）、光学的作用により情報が入出力される媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）などにより実現される。

表示ＩＦ１２５は、モニタ１３０へＣＰＵ１２１の指示に従ってデータを出力するインタフェース装置である。入力ＩＦ１２６は、入力装置１４０から、データを受信するインタフェース装置であり、ユーザからの指示を受け付ける装置である。通信ＩＦ１２７は、ＣＰＵ１２１の指示に従って外部機器（例えば、シャッタ１１３、ＣＣＤカメラ１１７、駆動装置１１９など）とデータを送受信するインタフェース装置である。

なお、制御プログラムは、例えば、記憶装置１２３に予めインストールされていてもよく、可搬記録媒体１２９経由又は図示しないネットワーク経由で制御装置１２０に提供されてもよい。

図５は、本実施例に係る顕微鏡システム２００の構成を示した図である。顕微鏡システム２００は、顕微鏡装置本体２１０と、制御装置２２０と、モニタ２３０と、を備えている。

顕微鏡装置本体２１０は、透過照明手段を備える点が実施例１に係る顕微鏡装置本体１１０と異なっている。また、顕微鏡装置本体２１０は、光路上に配置される蛍光キューブを複数の蛍光キューブ（蛍光キューブ１１４ａ、蛍光キューブ１１４ｂ）の間で切換えるターレット２１１と、ターレット２１１を駆動するモータ２１２を備える点も、顕微鏡装置本体１１０と異なっている。その他の点は、顕微鏡装置本体１１０と同様である。

顕微鏡装置本体２１０の透過照明手段は、ハロゲンランプである光源２１３と、シャッタ２１４と、照明レンズ２１５と、光路上に配置される光学素子を複数の光学素子（リングスリット２１７ａ、ＤＩＣプリズム２１７ｂ）の間で切換えるターレット２１６と、ターレット２１６を駆動するモータ２１８と、コンデンサレンズ２１９を備えている。

顕微鏡装置本体２１０は、透過照明手段で標本Ｓを照明することで、位相差観察、微分干渉観察、明視野観察を行うことができる。なお、位相差観察、微分干渉観察、明視野観察の切換えは、ターレット２１６を回転させて光路上に配置される光学素子を切換えることにより行われる。例えば、位相差観察時には、制御装置２２０は、モータ２１８を制御してリングスリット２１７ａが光路上に位置するようにターレット２１６を回転させる。この際、制御装置２２０は、検出光路上にも観察法に応じた光学素子が配置されるように、ターレット２１１も回転させる。例えば、微分干渉観察時には、制御装置２２０は、モータ２１８を制御してＤＩＣプリズム２１７ｂが照明光路上に位置するようにターレット２１６を回転させる。さらに、制御装置２２０は、モータ２１２を制御して、図示しないＤＩＣプリズムが検出光路上に位置するようにターレット２１１を回転させる。

制御装置２２０は、顕微鏡システム２００を制御する装置であり、撮像制御部２２０ａと表示制御部２２０ｂとを備えている。制御装置２２０は、実施例１に係る制御装置１２０と同様のハードウェア構成を有し、制御装置１２０と同様に動作する。

モニタ２３０は、表示装置として機能するだけではなく入力装置としても機能するタッチパネルディスプレイ装置である。この点が、実施例１に係るモニタ１３０とは異なっている。

図６は、準備観察中にモニタに表示されるＧＵＩ画面（画面２３１）を示した図である。画面２３１には、２つの画像表示領域が設けられている。一つは、フレーム窓２３２であり、フレーム領域（表示対象領域）の画像が表示される。もう一つは、ファインダー窓２３６であり、フレーム領域の画像と既に生成されたその周辺の領域の画像が縮小表示される。また、ファインダー窓２３６には、フレーム領域の位置を示すフレーム枠２３７が画像に重ねて表示される。

表示モード選択ボタン２４０は、観察法を選択するためのボタンである。表示モード選択ボタン２４０をタップすることで、蛍光観察（赤、青、緑）、位相差観察、微分干渉観察、明視野観察から選択された観察法への切り替えが電動で行われる。なお、顕微鏡システム２００では、複数の観察法が選択され得る。図６に示す画面２３１では、位相差観察と青と緑の蛍光を対象とする蛍光観察が選択されている。図６のように複数の観察法が選択されている場合には、複数の観察法の各々へ順番に切り替わり、各観察法で画像データが生成される。そして、複数の観察法で得られた画像は、フレーム窓２３２及びファインダー窓２３６に、異なる色で重ねて表示される。

フレーム窓２３２の周囲には移動ボタン２３３が設けられている。移動ボタン２３３をタップすると、フレーム領域（表示対象領域）は、移動ボタン２３３に応じた方向に移動する。具体的には、フレーム領域の大きさよりも細かいステップ（例えば、１画素単位）で連続的に移動する。なお、フレーム領域の移動は、フレーム窓２３２上で行われるフリック操作により、行われてもよい。

ファインダー窓２３６の下方に設けられたズームスライダ２３９をドラッグすることで、ファインダー窓２３６に表示される画像の縮小表示倍率が変化する。なお、縮小表示倍率の変更は、ファインダー窓２３６上で行われるピンチイン・ピンチアウト操作により、行われてもよい。

条件設定ボタン２３４がタップされると、画面２３１上に、図７Ａから図７Ｃに示すテーブルを含む条件設定画面がポップアップ表示される。図７Ａには、位置合わせなどの準備観察時の設定に関するテーブルＴ１が、図７Ｂには、本観察時の設定に関するテーブルＴ２が、図７Ｃには、その他の設定に関するテーブルＴ３が示されている。なお、図７Ａ及び図７Ｂに示す黒丸Ｓ１は選択中の観察法を示し、白丸Ｓ２は非選択の観察法を示している。

条件設定画面では、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、準備観察時と本観察時のそれぞれについて、観察法毎に、照明光の強度、撮像素子の露出時間、ゲイン、ビニングなどが設定される。ゲインやビニングを設定することで少ない光量の励起光で明るい画像を得ることができる。このため、準備観察におけるこれらの設定は特に有益である。

条件設定画面では、図７Ｃに示すように、撮像済み領域Ａの画像を取り直すまでの時間、ファインダー窓２３６に表示される貼り合わせ画像生成時のスムージング処理の要否、ステージ１１８の移動速度の上限なども設定される。取り直すまでの時間の設定は、時間的な変化や移動の大きい標本Ｓを観察する場合に特に有益である。また、移動速度の上限を設定することで、標本Ｓに加わる加速度を制限することができる。

クリアボタン２３８がロングタップされると、撮像済み領域Ａの画像データが消去されて、フレーム窓２３２及びファインダー窓２３６の表示が更新される。その後、フレーム領域の画像が改めて撮像されて、フレーム窓２３２及びファインダー窓２３６に表示される。

撮像ボタン２３５は、本観察を開始する際にタップされるボタンである。撮像ボタン２３５がタップされると、準備観察が終了し、フレーム領域に未撮像領域が含まれるか否かに関わらず、フレーム領域の画像を撮像する。生成された画像データは、制御装置２２０の記憶装置１２３内に不揮発的に記憶される。

以上のように構成された顕微鏡システム２００によっても、実施例１に係る顕微鏡システム１００と同様に、観察の準備観察中に、標本Ｓが受けるダメージを大幅に抑制することができる。このため、準備観察中に照射する励起光の強度を過度に抑えることなく、明るい画像を観察しながら、標本の位置合わせを行うことができる。特に、顕微鏡システム２００によれば、蛍光観察以外の他の観察法でも、実施例１に係る顕微鏡システム１００と同様の効果を得ることができる。

なお、図５には図示していないが、顕微鏡システム２００は、オートフォーカス装置を備えてもよい。これにより、標本Ｓに対する焦点位置のＺ方向への経時的な変化を防止することができる。また、顕微鏡システム２００は、さらにマウスなどの入力装置を備えてもよく、その入力装置を用いて、図６に示すＧＵＩ画面上で各種操作が行われてもよい。

図８は、本実施例に係る顕微鏡システム３００の構成を示した図である。顕微鏡システム３００は、顕微鏡装置本体４００と、制御装置３２０と、モニタ１３０と、入力装置３４０を備えている。なお、図８では、制御装置３２０と顕微鏡装置本体４００内の構成要素との電気的な接続関係については図示が省略されている。

顕微鏡装置本体４００は、実施例２に係る顕微鏡装置本体２１０と同様に、蛍光観察法を実行するための手段と、他の観察法（位相差観察、微分干渉観察、明視野観察）を実行するための手段を備えている。ただし、顕微鏡装置本体４００は、蛍光観察法を実行するための手段が共焦点レーザ走査型顕微鏡として構成されている点が異なっている。

具体的には、顕微鏡装置本体４００は、蛍光観察法を実行するための手段として、レーザコンバイナ４０１と、シングルモード光ファイバーである光ファイバー４０２と、コリメータ４０３と、光路上に配置されるダイクロイックミラーを複数のダイクロイックミラーの間で切換えるターレット４０４と、ターレット４０４を駆動するモータ４０５と、標本Ｓを走査するガルバノミラー４０６と、ガルバノミラー４０６を駆動する駆動装置４０７と、瞳リレーレンズ４０８と、光路から挿脱可能なミラー４０９と、対物レンズ４１０と、標本Ｓが配置されるステージ４１１と、光路上に配置されるバリアフィルタを複数のバリアフィルタの間で切換えるターレット４１２と、ターレット４１２を回転させるモータ４１３と、レンズ４１４と、共焦点絞りが受光面の直前に配置された光電子増倍管（ＰＭＴ）４１５と、を備えている。

顕微鏡装置本体４００では、ＰＭＴ４１５からの信号とガルバノミラー４０６の走査位置に関する情報とに基づいて、制御装置３２０で蛍光画像（共焦点画像）の画像データが生成される。つまり、顕微鏡システム３００では、光検出器（ＰＭＴ４１５）とスキャナー（ガルバノミラー４０６、駆動装置４０７）と制御装置３２０が撮像装置として機能している。

また、顕微鏡装置本体４００は、他の観察法を実行するための手段として、ハロゲンランプである光源４１６と、シャッタ４１７と、レンズ４１８と、光路上に配置される光学素子を複数の光学素子（リングスリット４１９ａ、ＤＩＣプリズム４１９ｂなど）の間で切換えるターレット４１９と、ターレット４１９を回転させるモータ４２０と、コンデンサレンズ４２１と、結像レンズ４２２と、２次元イメージセンサを有するＣＣＤカメラ４２３と、を備えている。

制御装置３２０は、顕微鏡システム３００を制御する装置であり、撮像制御部３２０ａと表示制御部３２０ｂとを備えている。制御装置３２０は、実施例１に係る制御装置１２０と同様のハードウェア構成を有している。

顕微鏡システム３００によっても、実施例１に係る顕微鏡システム１００及び実施例２に係る顕微鏡システム２００と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム３００では、撮像制御部３２０ａは、蛍光画像を撮像する場合、駆動装置４０７を制御することで走査範囲（つまり、撮像対象領域）を任意に設定することができる。このため、入力装置３４０（操作竿）によって指定されたフレーム領域（表示対象領域）に含まれる未撮像領域のみを撮像対象領域として決定することができる。これにより、顕微鏡システム１００及び顕微鏡システム２００よりも、励起光の照射範囲を抑えることができる。従って、顕微鏡システム３００によれば、観察の準備観察中に、標本Ｓが受けるダメージをさらに抑制することができる。

また、顕微鏡システム３００では、撮像制御部３２０ａは、図９に示すように、フレーム領域Ｆの外側に、フレーム領域Ｆに隣接する所定サイズの予備領域Ｃを設定してもよい。この場合、撮像制御部３２０ａは、図２に示すステップＳ３において、予備領域Ｃに未だ撮像されていない領域が含まれる場合にも撮像が必要であると判定する。なお、以降では、予備領域Ｃに含まれる未だ撮像されていない領域を第２の未撮像領域と記す。

さらに、撮像制御部３２０ａは、予備領域Ｃに第２の未撮像領域が含まれる場合には、ステップＳ４において、第２の未撮像領域を含み且つ撮像済み領域Ａ及び撮像対象領域Ｂを含まない領域を第２の撮像対象領域Ｄとして決定する。なお、図１０には、第２の未撮像領域そのものを第２の撮像対象領域Ｄに決定した例が示されている。

そして、撮像制御部３２０ａは、ステップＳ５、ステップＳ６において、撮像対象領域Ｂに加えて第２の撮像対象領域Ｄにも励起光を照射し、撮像対象領域Ｂに加えて第２の撮像対象領域Ｄの画像を撮像する。なお、ステップＳ５及びステップＳ６では、撮像対象領域Ｂと第２の撮像対象領域Ｄに別々に励起光を照射してそれぞれの画像を別々に撮像しても良い。また、これらの領域に同時に励起光を照射してそれぞれの画像を同時に（つまり、一連の走査で）撮像してもよい。ステップＳ７の処理は、実施例１及び実施例２と同様である。

予備領域Ｃに関する所定サイズは、例えば、ＣＣＤカメラ４２３の５画素分に相当するサイズなど、予め決められた一定のサイズであってもよい。また、所定サイズは、動的に設定されてもよい。例えば、ステージ４１１の移動速度が速いほど、つまり、現在のフレーム領域（表示対象領域）よりも前に選択されたフレーム領域から現在のフレーム領域までのフレーム領域の移動が速いほど、大きく設定するなど、移動速度に依存するようにしてもよい。

以上のように、予備領域Ｃを設けることで、顕微鏡システム３００は、将来フレーム領域として設定される可能性の高い領域の画像を前もって撮像することができる。このため、フレーム領域の画像表示の遅延を抑制することができる。

図１１は、本実施例に係る顕微鏡システム５００の構成を示した図である。顕微鏡システム５００は、顕微鏡装置本体５１０と、制御装置５２０と、モニタ２３０を備えている。なお、図１１では、制御装置５２０と顕微鏡装置本体５１０内の構成要素との電気的な接続関係については図示が省略されている。

顕微鏡装置本体５１０は、シャッタ１１３の代わりに、照明マスク５１１と照明マスク５１１を駆動する駆動装置５１２を備えている点、光源１１１の代わりに光源１１１ａを備える点、及び、ＣＣＤカメラ１１７の代わりにＣＣＤカメラ１１７ａを備える点を除き、実施例２に係る顕微鏡システム２００と同様である。

照明マスク５１１は、光を通過させる開口部の形状を変化させることで標本Ｓ上における励起光の照射範囲を変化させるマスクである。照明マスク５１１は、例えば、ＬＣＯＳ（商標）やＤＭＤ（商標）などの空間光変調器（ＳＬＭ）である。その他、開口部の形状を任意に変化させることができる絞り（照野絞り）であってもよい。

光源１１１ａは、例えば、パルス発光可能なレーザ光源である。光源１１１ａは、ＣＣＤカメラ１１７ａの露出期間に合せてパルス発光するように、制御される。

ＣＣＤカメラ１１７ａは、二次元イメージセンサを備えた撮像装置であり、この点は、実施例２に係るＣＣＤカメラ１１７と同様である。ただし、顕微鏡システム５００では、図１２に示すように、フレーム領域Ｆが、ＣＣＤカメラ１１７ａの撮像素子の像が形成される標本面上の領域（撮像素子領域Ｐ）の内側に位置するように、設定される。つまり、フレーム領域Ｆは、撮像素子領域Ｐよりも小さく設定される。

制御装置５２０は、顕微鏡システム５００を制御する装置であり、撮像制御部５２０ａと表示制御部５２０ｂとを備えている。制御装置５２０は、実施例１に係る制御装置１２０と同様のハードウェア構成を有している。

顕微鏡システム５００では、撮像制御部５２０ａが駆動装置５１２を制御して照明マスク５１１の開口部の形状を変化させることにより、励起光の照明範囲を任意に設定することができる。これは、実施例３における走査範囲の制御と実質的に同様に機能する。また、撮像制御部５２０ａが図１２に示す撮像素子領域Ｐのうちのフレーム領域Ｆからはみ出している領域を予備領域として設定することで、将来フレーム領域Ｆとして設定される可能性の高い領域の画像を前もって撮像することができる。従って、顕微鏡システム５００によれば、実施例３に係る顕微鏡システム３００と同様の効果を得ることができる。

また、顕微鏡システム５００は、ＣＣＤカメラ１１７の代わりに、二次元イメージセンサがライセンサによって取り囲まれた撮像装置を備えてもよい。この場合、図１３に示すように、撮像素子領域Ｐの周囲にラインセンサ領域（ラインセンサ領域Ｌ１、ラインセンサ領域Ｌ２、ラインセンサ領域Ｌ３、ラインセンサ領域Ｌ４）が設けられる。このため、撮像制御部５２０ａは、フレーム領域Ｆを撮像素子領域Ｐと同サイズに設定し、且つ、ラインセンサ領域を予備領域に設定することができる。これにより、フレーム領域Ｆを縮小することがなく予備領域を設けることができる。なお、ステージ１１８の移動が等速に制限されている場合には、ラインセンサはＴＤＩ（Time Delay Integration）センサであることが望ましい。

上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各実施例に記載された画像表示方法、制御装置、及び、顕微鏡システムは、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

上述した実施例では、表示対象領域の表示処理の前に行われる図２におけるステップＳ６で第２の撮像対象領域の画像を撮像する例を示したが、第２の撮像対象領域は、その時点において表示されるべき領域ではないため、その画像は表示対象領域の表示処理の後に撮像されてもよい。具体的には、例えば、図１４に示すように、制御装置は、ステップＳ７で表示対象領域を表示した後に、第２の未撮像領域の有無によって追加撮像の要否を判定してもよい（ステップＳ１１）。そして、必要であると判定された場合に、第２の撮像対象領域を決定し（ステップＳ１２）、決定した第２の撮像対象領域に励起光を照射し（ステップＳ１３）、第２の撮像対象領域の画像を撮像してもよい。

また、上述した実施例では、表示対象領域を選択するための入力装置として、ハンドル、タッチパネル、操作竿を有する例を示したが、入力装置は、微調整が容易な点で有益なダイアル、素早い移動が可能なジョイスティックなどを有してもよい。また、操作方向と表示対象領域の移動方向との関係も任意に設定可能である。例えば、右方向に操作することで、左方向に表示対象領域が移動するように設定されてもよい。

また、上述した実施例では、シャッタの開閉制御又はレーザ光源の発光制御により、露出期間に合せて励起光を照射する例を示したが、他の方法により実現されてもよい。また、レーザ光の発光は、露出期間中に常時発光するように制御されてもよく、また、露出期間中パルス発光を繰り返すように制御されてもよい。

また、上述した実施例では、同じＸＹ領域には励起光を原則として照射しない例を示している。しかしながら、焦点面がＺ方向に移動した場合には、制御装置は、フレーム領域が撮像済み領域に含まれている場合であっても、フレーム領域の画像を撮像するように制御してもよい。これにより、例えば、Ｚ位置の異なる複数のｚスタック画像を撮像し、三次元画像データを生成することができる。また、観察条件（観察倍率、励起波長、蛍光波長、観察法）が異なる場合にも、制御装置は、フレーム領域が撮像済み領域に含まれている場合であっても、フレーム領域の画像を撮像するように制御してもよい。更に、同一観察条件においても、撮像済み領域の画像のＳ／Ｎを改善させるなどの目的で、フレーム領域の画像を撮像し、その画像データを撮影済みの画像データに加算しても良い。

１００、２００、３００、５００ 顕微鏡システム
１１０、２１０、４００、５１０ 顕微鏡装置本体
１１１、１１１ａ、２１３、４１６ 光源
１１２、４０２ 光ファイバー
１１３、２１４、４１７ シャッタ
１１４、１１４ａ、１１４ｂ 蛍光キューブ
１１５、４１０ 対物レンズ
１１６、４２２ 結像レンズ
１１７、１１７ａ、４２３ ＣＣＤカメラ
１１８、４１１ ステージ
１１９、４０７、５１２ 駆動装置
１２０、２２０、３２０、５２０ 制御装置
１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ、５２０ａ 撮像制御部
１２０ｂ、２２０ｂ、３２０ｂ、５２０ｂ 表示制御部
１２１ ＣＰＵ
１２２ メモリ
１２３ 記憶装置
１２４ 読取装置
１２５ 表示ＩＦ
１２６ 入力ＩＦ
１２７ 通信ＩＦ
１２８ バス
１２９ 可搬記録媒体
１３０、２３０ モニタ
１４０、３４０ 入力装置
２１１、２１６、４０４、４１２、４１９ ターレット
２１２、２１８、４０５、４１３、４２０ モータ
２１５ 照明レンズ
２１７ａ、４１９ａ リングスリット
２１７ｂ、４１９ｂ ＤＩＣプリズム
２１９、４２１ コンデンサレンズ
２３１ 画面
２３２ フレーム窓
２３３ 移動ボタン
２３４ 条件設定ボタン
２３５ 撮像ボタン
２３６ ファインダー窓
２３７ フレーム枠
２３８ クリアボタン
２３９ ズームスライダ
２４０ 表示モード選択ボタン
４０１ レーザコンバイナ
４０３ コリメータ
４０６ ガルバノミラー
４０８ 瞳リレーレンズ
４０９ ミラー
４１４、４１８ レンズ
４１５ ＰＭＴ
５１１ 照明マスク
Ａ 撮像済み領域
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 撮像済み単位領域
Ｂ 撮像対象領域
Ｂ１、Ｂ２ 撮像対象単位領域
Ｆ フレーム領域
Ｃ 予備領域
Ｄ 第２の撮像対象領域
Ｐ 撮像素子領域
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ ラインセンサ領域
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ テーブル
Ｓ 標本

Claims (9)

1. 生体標本の画像表示方法であって、
   画像表示すべき領域として前記生体標本の領域から選択された表示対象領域に既に撮像された撮像済み領域と未だ撮像されていない未撮像領域とが含まれるときに、前記未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域を含まない撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像対象領域の画像を撮像し、
   前記撮像済み領域の画像データと前記撮像対象領域の画像データとに基づいて、前記撮像済み領域と撮像された前記撮像対象領域とを含む前記表示対象領域の画像を表示する
   ことを特徴とする画像表示方法。
2. 請求項１に記載の画像表示方法において、さらに、
   前記表示対象領域に隣接する所定サイズの予備領域に未だ撮像されていない第２の未撮像領域が含まれるときに、前記第２の未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域及び前記撮像対象領域を含まない第２の撮像対象領域に照明光を照射して、前記第２の撮像対象領域の画像を撮像する
   ことを特徴とする画像表示方法。
3. 請求項２に記載の画像表示方法において、
   前記所定サイズは、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動速度に依存する
   ことを特徴とする画像表示方法。
4. 請求項１に記載の画像表示方法において、
   現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動は、前記表示対象領域の大きさよりも細かいステップで行なわれる
   ことを特徴とする画像表示方法。
5. 撮像装置と表示装置とを備える顕微鏡システムの制御装置であって、
   画像表示すべき領域として生体標本の領域から選択された表示対象領域に前記撮像装置で既に撮像された撮像済み領域と前記撮像装置で未だ撮像されていない未撮像領域とが含まれるときに、前記未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域を含まない撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像装置に前記撮像対象領域の画像を撮像させる撮像制御部と、
   前記撮像装置で撮像された画像のデータである前記撮像済み領域の画像データと前記撮像対象領域の画像データとに基づいて、前記表示装置に前記撮像済み領域と撮像された前記撮像対象領域とを含む前記表示対象領域の画像を表示させる表示制御部と、を備える
   ことを特徴とする制御装置。
6. 請求項５に記載の制御装置において、
   前記撮像制御部は、前記表示対象領域に隣接する所定サイズの予備領域に未だ撮像されていない第２の未撮像領域が含まれるときに、前記第２の未撮像領域を含み且つ前記撮像済み領域及び前記撮像対象領域を含まない第２の撮像対象領域に照明光を照射して、前記撮像装置に前記第２の撮像対象領域の画像を撮像させる
   ことを特徴とする制御装置。
7. 請求項６に記載の制御装置において、
   前記所定サイズは、現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動速度に依存する
   ことを特徴とする制御装置。
8. 請求項５に記載の画像表示方法において、
   現在の前記表示対象領域よりも前に選択された表示対象領域から現在の前記表示対象領域までの表示対象領域の移動は、前記表示対象領域の大きさよりも細かいステップで行なわれる
   ことを特徴とする制御装置。
9. 請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の制御装置を備える
   ことを特徴とする顕微鏡システム。