JP5677864B2 - 顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法 - Google Patents
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Description
この監視カメラでは、昼間はカラー撮影モードとしてIRフィルタを挿入することにより赤外光を遮断し、夜間はモノクロ撮影モードとしてIRフィルタを抜き取ることにより、感度優先で撮影するようになっている。
本発明は、被写体からの光を2つの光路に分岐する光路分岐部と、該光路分岐部により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置され、前記被写体からの光を異なる撮像条件で撮影する第1の撮像素子及び第2の撮像素子と、前記第1の撮像素子での撮影から前記第2の撮像素子での撮影に切り替える場合に、切替え前の前記第1の撮像素子の露出時間、及び、切替え前の前記第1の撮像素子による撮像条件と切替え後の前記第2の撮像素子による撮像条件との比に基づいて切替え後の前記第2の撮像素子の露出時間を算出する露出時間算出部とを備え、前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子のうち、一方をカラー撮像素子とし、他方をモノクロ撮像素子とし、前記撮像条件の比は、切替え前の前記第1の撮像素子の感度と切替え後の前記第2の撮像素子の感度との比を含む顕微鏡用撮像装置を提供する。
上記発明においては、前記撮像条件の比に関するデータを予め格納しておく管理部を備え、前記露出時間算出部が、一方の前記撮像素子の露出時間と前記管理部に格納された前記データとに基づいて他方の前記撮像素子の露出時間を算出してもよい。
このようにすることで、画素加算設定の異なる2つの撮像素子を用いた観察を行う場合においても、一方の撮像素子の適正露出時間から他方の撮像素子の適正露出時間を短時間で得ることができる。
このようにすることで、画像取得後に階調補正が行われることを予め見込んで適正露出の画像が得られるような露出時間を短時間で得ることができる。
このようにすることで、自動露出調節部による露出時間の調節に際し、適正に近い露出時間を初期値として与えることにより、適正露出に到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。
本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置1は、図1に示されるように、顕微鏡2に取り付けられて使用されるカメラ3と、該カメラ3による撮像条件を設定する演算部4とを備えている。
本実施形態では、カラー撮像素子6としてカラーCCDを用い、モノクロ撮像素子7としてモノクロCCDを用いた。
カラー撮像素子6およびモノクロ撮像素子7は、プリズム5により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置され、撮像面に結像させた顕微鏡2での観察像を電気的な画像信号に変換するようになっている。
演算部4は、例えばパーソナルコンピュータであり、ユーザが入力を行う入力部(例えばマウスやキーボード)16と、画像を表示する表示部(例えば液晶ディスプレイ装置)17と、これらに接続された演算処理部18とを備えている。演算処理部18は、入力部16から入力された各種指示や撮像条件をデータ転送部14およびバス15を介してシステム制御部13に出力するとともに、データ転送部14およびバス15を介してシステム制御部13から送られてきた画像を表示部17に表示させるようになっている。また、演算処理部18は、一方の撮像素子6(7)において適正露出となるように設定された露出時間と、撮像素子6と撮像素子7との撮像条件の比とに基づいて他方の撮像素子7(6)の露出時間を算出するようになっている。すなわち、演算処理部18は、露出時間算出部を備えている。
カメラ制御タブ22内には、ライブ撮影ボタン23、スナップ撮影ボタン24、CCD選択ボタン25、カラーモード用の撮像条件設定タブ26、モノクロモード用の撮像条件設定タブ27とが備えられている。
露出時間設定トラックバー29は、露出モード選択ボタン28にてマニュアル露出が選択されている場合にのみ操作可能であり、露出時間を設定するために使用されるようになっている。
演算処理部18は、切替前の撮像素子6(7)の露出時間と撮像素子6と撮像素子7との撮像条件とから、切替後の撮像素子7(6)の露出時間を算出してデータ転送部14およびバス15を介してシステム制御部13に送信するようになっている。
ここで、
A=exp_ref_mono/exp_ref_color、
exp_ref_monoはモノクロモードでの参照露出時間、
exp_ref_colorはカラーモードでの参照露出時間、
Kcamはカラーモードとモノクロモードの撮像条件の比により定まる補正係数
である。
Kcam=Ksens×Kreso×Kcont (2)
ここで、
Ksensは2つの撮像素子6,7の感度(撮像条件)の比であり、表1により求めることができる。また、Kresoは2つの撮像素子6,7の解像度(読み出し方式で決定する画素加算設定、撮像条件)の比であり、表2により求めることができる。さらに、Kcontは2つの撮像素子6,7による撮像条件としてのコントラストの比であり、表3により求めることができる。
Ksens=2/1=2、
Kreso=1/2、
Kcont=Vno/Vhi
となる。
Kcam=2×1/2×Vno/Vhi=Vno/Vhi
となる。この値を式(1)に代入することにより、モノクロモードに切り替えたときの適正露出となる露出時間を算出することができる。
この場合には、デフォルトのゲイン設定値をゲイン1倍と定義し、設定可能なカラーモードのISO感度とモノクロモードのゲインの組み合わせとで決まる補正係数Ksensを表にして表1の代わりに用いればよい。
この場合には、図4に示されるように、顕微鏡設定タブ41が選択されるようになっている。
これらのコンボボックス43〜47は、顕微鏡2を構成している顕微鏡光学部品をユーザが入力するためのものである。
例えば、明視野観察を行うカラーモードから透過微分干渉観察を行うモノクロモードへ切り替える場合には、以下の式(3)によりモノクロモードでの露出時間を算出する。
ここで、Koptは顕微鏡2の光学部品の設定により定まる補正係数である。
このようにすることで、撮像素子6,7毎に異なる観察手法を使用する場合においても、適正露出を達成する露出時間を短時間で算出し、設定することができるという利点がある。
落射蛍光観察においては、図5に示されるように、光源51から照射される照明光が集光レンズ52および照明レンズ53を介して励起フィルタ54に入射する。励起フィルタ54を透過した励起光はダイクロイックミラー55で反射され対物レンズ56で集光されて蛍光試薬により染色された標本57に照射される。励起光が照射された標本57からは蛍光が発せられ、その一部が対物レンズ56に入射し、ダイクロイックミラー55および吸収フィルタ58を介して顕微鏡用撮像装置1に入射する。ここで、励起フィルタ54、ダイクロイックミラー55および吸収フィルタ58は、蛍光キューブ59として一つの光学部品として一体化されている。
また、本実施形態においては、撮像素子としてCCDを用いたが、これに限らず、CMOS撮像素子を用いてもよい。さらに、撮像素子は、2つに限らず、3つ以上用いてもよい。
5 プリズム(光路分岐部)
6 カラー撮像素子(撮像素子)
7 モノクロ撮像素子(撮像素子)
18 演算処理部(露出時間算出部、階調補正手段、自動露出調節部)
Claims (6)
- 被写体からの光を2つの光路に分岐する光路分岐部と、
該光路分岐部により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置され、前記被写体からの光を異なる撮像条件で撮影する第1の撮像素子及び第2の撮像素子と、
前記第1の撮像素子での撮影から前記第2の撮像素子での撮影に切り替える場合に、切替え前の前記第1の撮像素子の露出時間、及び、切替え前の前記第1の撮像素子による撮像条件と切替え後の前記第2の撮像素子による撮像条件との比、に基づいて切替え後の前記第2の撮像素子の露出時間を算出する露出時間算出部とを備え、
前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子のうち、一方をカラー撮像素子とし、他方をモノクロ撮像素子とし、
前記撮像条件の比は、切替え前の前記第1の撮像素子の感度と切替え後の前記第2の撮像素子の感度との比を含む顕微鏡用撮像装置。 - 前記撮像条件の比に関するデータを予め格納しておく管理部を備え、
前記露出時間算出部が、前記第1の撮像素子の露出時間と前記管理部に格納された前記データとに基づいて前記第2の撮像素子の露出時間を算出する請求項1に記載の顕微鏡用撮像装置。 - 前記撮像条件の比が、前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子の読み出し方式で決定する画素加算設定の比を含む請求項1又は請求項2に記載の顕微鏡用撮像装置。
- 前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子の出力の階調特性を補正する階調補正手段を有し、前記撮像条件の比が、前記階調補正手段による前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子との補正量の比を含む請求項1から請求項3のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
- 前記撮像素子により取得された画像に基づいて露出時間を自動的に調節する自動露出調節部を備え、
該自動露出調節部が、前記露出時間算出部により算出された露出時間を初期値として露出時間を自動的に調節する請求項1から請求項4のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。 - 被写体からの光を2つの光路に分岐して、第1の撮像素子及び第2の撮像素子により異なる撮像条件で撮影する顕微鏡観察方法であって、
前記第1の撮像素子により、第1の撮像条件および第1の露出時間で撮影する第1のステップと、
前記第1の撮像素子での撮影から前記第2の撮像素子での撮影に切り替える場合に、切替え前の前記第1の露出時間、及び、切替え前の前記第1の撮像素子による前記第1の撮像条件と切替え後の前記第2の撮像素子による第2の撮像条件との比に基づいて切替え後の前記第2の撮像素子の第2の露出時間を算出する第2のステップと、
該第2のステップにより算出された第2の露出時間および第2の撮像条件で、他方の前記撮像素子により撮影する第3のステップとを含み、
前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子のうち、一方をカラー撮像素子とし、他方をモノクロ撮像素子とし、
前記撮像条件の比は、切替え前の前記第1の撮像素子の感度と切替え後の前記第2の撮像素子の感度との比を含む顕微鏡観察方法。
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