JPH07253548A

JPH07253548A - 標本像の自動追尾装置及び追尾方法

Info

Publication number: JPH07253548A
Application number: JP6042961A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Sato; 栄一佐藤; Hiroko Saito; 浩子斉藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】顕微鏡10により生きている標本を長時間観察
するに際し、標本が移動しても標本を見失うことなく確
実な観察記録を容易に行なうことができるようにする。【構成】電動ステージ15と電動ステージ15の移動を制
御するステージ制御装置16とを有する顕微鏡10と、この
顕微鏡10に取り付けられた倍率調整可能なビデオカメラ
31と、ビデオカメラ31の倍率を制御する拡大制御装置35
と、ビデオカメラ31の画像データを記録する画像記録装
置51及びこの画像データを記憶するフレームメモリを内
蔵すると共に画像データをモニタテレビに出力する画像
入出力装置45と、所定時間毎に画像データをフレームメ
モリに記憶させ、基準画像データとフレームメモリのデ
ータとを比較して標本の移動を検出することにより電動
ステージ15の移動を制御して標本を視野中央に調整する
と共に、画像記録装置51には間欠録画を行わせ、更にビ
デオカメラ31の撮像倍率を調整するコンピュータ41とを
有する自動追尾装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡により生きてい
る標本を観察するに際し、目的とする標本像を観察視野
の中央に位置させる追尾装置及び追尾方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から顕微鏡により種々の標本が観察
され、生きている微生物や細胞などの観察も数多く観察
記録することが行われている。この観察記録に際し、今
日ではスチールカメラを顕微鏡に取り付けてこのカメラ
による標本の撮影記録を行うのみでなく、ビデオカメラ
による撮影記録も行われ、この撮影には充分な明るさを
確保する照明を用い、観察者が目的とする標本像を観察
しつつ標本が観察視野の中央にくるように電動ステージ
を操作することにより、目的とする標本の映像が常に観
察視野の中央に位置するように観察者が調整し、また、
顕微鏡のレボルバーを操作して対物レンズを切り換える
ことにより必要な倍率を決定し、所望の範囲を拡大する
ことにより標本像を形成して観察し、且つ、必要に応じ
て適宜記録するようにしていた。

【０００３】そこで、本件出願人は２台のビデオカメラ
を用い、１台のビデオカメラを記録用に用い、他の１台
のビデオカメラの画像データを画像処理することにより
コンピュータで標本像の移動を検出し、ステージを移動
制御することにより標本像を顕微鏡の視野中央に自動調
整する装置を別に提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、観察者
が電動ステージをジョイステック等を操作して目的とす
る標本像を観察視野の中央に位置させることは、目的と
する標本像の移動が速い場合には電動ステージの操作に
習熟しないと標本像を追い切れないことが生じる欠点が
あった。

【０００５】また、標本像の移動や変形を観察し且つ記
録するに際し、長時間の変化を観察する場合に観察者が
長時間にわたって顕微鏡やモニタテレビから離れられな
い欠点があった。さらに、画像を記録するには高倍率の
標本像を記録することが好ましいのに対し、高倍率では
移動する標本像の追尾が困難となる欠点があり、追尾を
低倍率で行い、撮影記録を行うときに高倍率に切り換え
ることも行われているが、倍率を切り換えると顕微鏡の
内部で光軸がズレたり、切り換えの間に標本が移動した
りして、標本像をカメラで撮影するに際しカメラの視野
内にある目的とすべき標本像の位置が視野の中央に位置
しなくなることもあった。

【０００６】そして、撮影のために必要な強力な照明
は、長時間標本に照射すると標本を劣化させ、また、肉
眼での観察には不必要であるため、撮影のときにのみ光
源を点灯して撮影記録を行っているも、光源は点灯直後
には光量などが安定せず、撮影した標本像の色が実際の
標本の色と異なることもあった。又、本出願人が提案し
た顕微鏡に２台のビデオカメラを取り付けて自動追尾を
行うことは、観察者が顕微鏡に長時間付いて操作を繰り
返すことなく標本像の記録を行うことができるも、顕微
鏡の内部でカメラ用の光路を２分する故、それぞれのビ
デオカメラに入力される画像データの明るさは暗くな
り、これを避けるためにより強力な照明を必要とするこ
ととなる。更に、光路を分割するプリズムや中間変倍を
通すことにより記録する画質が僅かではあるが低下する
欠点が生じることになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向に移動可能な電動ステージ及び電動ステージの
移動を制御するステージ制御装置を備えた顕微鏡に、顕
微鏡に取り付けられて標本像を撮像する変倍手段を備え
たビデオカメラと、変倍手段の倍率を制御する拡大制御
装置と、前記ビデオカメラの画像データを間欠記録する
画像記録装置と、前記ビデオカメラの画像データをデジ
タル画像データとして記憶するフレームメモリを内蔵す
ると共にアナログ画像データに戻してモニタテレビに出
力する画像入出力装置と、所定時間毎にビデオカメラの
画像データをフレームメモリに記憶させ、基準画像の画
像データとフレームメモリの画像データとを比較して標
本の移動を検出し、この検出した移動に応じて前記ステ
ージ制御装置を制御して標本をビデオカメラの視野中央
に調整すると共に、前記画像記録装置に間欠録画を行わ
せ、又、拡大制御装置を制御してビデオカメラの撮像倍
率を調整するコンピュータを設けることとする。

【０００８】更に、標本を照明する光源には照明光を遮
断し得る電動シャッターを備えた光源を用いると共に、
画像入出力装置に画像データを取り込むタイミング及び
画像記録装置が間欠録画を行なうタイミングに合わせて
所要時間だけ電動シャッターを開くシャッター制御装置
を設けることもある。そして、コンピュータにより拡大
制御装置を制御してビデオカメラの撮像倍率を調整する
に際しては、ビデオカメラの画像データをフレームメモ
リに記憶させる際の撮像のときは倍率を低く、画像記録
装置で標本像を記録するときは倍率を高くするように調
整制御するコンピュータとしておくことがあり、また、
画像入出力装置のフレームメモリに画像データを記憶さ
せて標本の移動を検出するに際し、画像記録装置により
間欠録画を行わせる周期よりも短い周期でフレームメモ
リに画像データを記憶させて標本の移動を検出するコン
ピュータとしておくこともある。

【０００９】そして、この標本像自動追尾装置には、画
像入出力装置のフレームメモリに記憶した画像データに
より目的とする標本像の特定画像を基準画像として指定
する指定手段と、指定された標本像の画像データを基準
画像データとして記憶する記憶手段とを設けておくもの
であり、又、記憶手段は、基準画像データとフレームメ
モリに新たに記憶された画像データとをコンピュータが
比較し、電動ステージを制御したときにフレームメモリ
に新たに記憶させた画像データを新たな基準画像データ
として記憶する記憶手段としてコンピュータに設けるこ
ともある。

【００１０】このように、この標本像自動追尾装置の使
用方法としては、変倍手段を備えたビデオカメラで撮像
した標本像を間欠録画し、又、この標本像の画像データ
を画像処理することにより標本の移動を検出するに際
し、変倍手段により大きく拡大した画像データを画像記
録装置に録画し、変倍手段による拡大を比較的小さくし
た画像データを画像処理して標本の移動を検出すること
としている。

【００１１】尚、変倍手段により大きく拡大した画像デ
ータを画像記録装置に記録するときは、画像記録装置に
より標本像を記録した後は、拡大制御装置を制御して標
本の移動を検出するために標本像を撮像する所定の倍率
に変倍手段の倍率を修正しておくこともある。又、変倍
手段を備えたビデオカメラで撮像した標本像を間欠録画
し、又、この標本像の画像データをフレームメモリに記
憶させて画像処理することにより標本の移動を検出する
に際し、画像記録装置によりビデオカメラで撮像した標
本像の間欠録画を行う際、録画と録画との間に複数回の
フレームメモリへの記憶及び記憶した画像データの画像
処理を行って標本の位置修正を行うようにすることもあ
る。

【００１２】更に、コンピュータによって標本の移動検
出を行い、電動ステージの位置制御を行った後、新たに
フレームメモリに画像データを記憶させ、この画像デー
タを次回の移動検出に際しての基準画像データとするこ
ともある。又、ビデオカメラにより標本を撮像するに際
し、電動シャッターを有する光源を用い、光源を常時点
灯させ、標本像を撮像するときに電動シャッターを開い
て標本を照明するようにすることもあり、この照明光を
標本に照射するに際し、変倍手段の倍率を変更するとき
は電動シャッターを閉じておくこととする場合もある。

【００１３】

【作用】本発明は、電動ステージとステージ制御装置
とを有しているから、ステージ制御装置に制御信号を送
ることにより電動ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動調整することができる。又、顕微鏡に変倍手段を備え
たビデオカメラを取り付けているから、顕微鏡側で対物
レンズを切り換えて倍率を変更することなく、ビデオカ
メラで撮像する標本像を適宜拡大することができる。

【００１４】そして、間欠記録を行うことができる画像
記録装置を有しているから、標本の変化を長期にわたっ
て記録することができ、又、ビデオカメラの画像データ
を画像処理し、標本の移動を検出してステージの位置を
調整するコンピュータを有しているから、自動的に標本
の位置を視野の中央に位置させることができるもので
す。

【００１５】又、電動シャッター及びシャッター制御装
置を有する自動追尾装置は、撮像時にシャッターを開い
て標本に照明を当てるようにして光源の点灯を持続させ
つつ所要の短時間だけ標本を照明することができる。更
に、コンピュータとして、ビデオカメラの画像データを
フレームメモリに記憶させる際は変倍手段の倍率を低
く、画像記録装置で標本像を記録するときは変倍手段の
倍率を高くするコンピュータとしている装置では、観察
記録には標本像を大きく拡大した画像データを記録し、
追尾に際しては、広い視野の画像データを画像処理する
ことにより目的とする標本の追尾を行うことができ、フ
レームメモリに画像データを記憶させて標本の移動を検
出する周期を画像記録装置に間欠録画をさせる周期より
も短くして処理するコンピュータとしている場合は、標
本の移動速度が早いときにも標本を見失うことを防止し
つつ追尾を確実に行って長期間に亙る標本の変化を記録
することができる。

【００１６】そして、変倍手段を備えたビデオカメラと
自動追尾のコンピュータとを有する自動追尾装置を用
い、変倍手段により拡大した画像を画像記録装置に記録
し、拡大を小さくした画像のデータを画像処理する方法
は、記録する標本像は大きく拡大した標本の画像データ
を記録し、追尾に際しては標本を含む広い視野の画像デ
ータを用いて標本の追尾を行うことができる。

【００１７】尚、記録に際して変倍手段の倍率を大きく
し、記録後変倍手段の倍率を標本位置検出のための所定
の倍率に戻しておく方法は、次の標本位置検出の際の撮
像を迅速に行なうことができる。又、変倍手段を備えた
ビデオカメラと自動追尾のコンピュータとを有する自動
追尾装置を用い、間欠録画を行う録画と録画との間に複
数回の標本位置検出及びステージ位置調整を行う方法
は、標本の移動が早い場合にも標本を見失うことなく長
期間の記録を行うことができる。

【００１８】更に、画像入出力装置のフレームメモリに
記憶されている画像データをモニタテレビでモニタしつ
つ特定の画像を基準画像とするようにしてコンピュータ
に基準画像データを記憶させる方法は、モニタテレビに
より目的とする必要な標本の画像を容易に決定できる。
そして、コンピュータにより標本の移動検出を行って電
動ステージの位置制御を行って再度フレームメモリに画
像データを記憶させ、この画像データを次回の移動検出
の基準画像データとするように順次基準画像データを更
新する方法は、基準画像データを順次更新することがで
き、目的とする標本が経時変化により変化した場合でも
移動検出に際しての比較処理における誤差を小さくする
ことができる。

【００１９】更に、電動シャッターを用いて標本を照明
する方法は、連続点灯により光源を安定させ、シャッタ
ーの開閉により必要な短時間だけ標本を強力に照明する
ことができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例の追尾装置は、図１に示すよ
うに、電動ステージ15に載置固定した標本を接眼レンズ
11により観察する顕微鏡10に、変倍手段を備えたビデオ
カメラ31を設けて前記標本の標本像を撮像し、このビデ
オカメラ31による画像データを画像記録装置51で間欠録
画し、また、コンピュータ41により前記画像データに画
像処理を施して標本の移動を検出し、この標本の移動に
合わせて電動ステージ15の移動もこのコンピュータによ
り制御するものである。

【００２１】なお、この顕微鏡10は、オートフォーカス
装置21を有し、ターレット13を回転させて対物レンズを
交換して倍率を変化させたとき、また、電動ステージ15
を移動させたときなどには、標本像を鮮明に観察し得る
ように焦点調整を自動的に行い、また、電動ステージ15
は、ジョイスティックなどの操作スイッチ17を操作する
ことによりステージ制御装置16を介して移動が制御さ
れ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に微調整移動や高速移動によ
って移動が制御される。

【００２２】そして、本実施例の装置は、ビデオカメラ
31からの画像データをビデオカメラコントロールユニッ
ト33を介して画像記録装置51と画像入出力装置45とに入
力し、画像記録装置51としては間欠録画が可能なビデオ
デッキを用い、画像入出力装置45はアナログデジタル変
倍器やフレームメモリ、及びデジタルアナログ変倍器を
組み込み、ビデオカメラコントロールユニット33からの
アナログ画像データをデジタル画像データに変換し、コ
ンピュータ41に制御されて所定の画像データをフレーム
メモリに記憶し、また、フレームメモリの画像データを
アナログ画像データに戻してモニタテレビ47に出力する
と共に、フレームメモリに記憶したデジタル画像データ
をコンピュータ41で画像処理することにより標本の移動
を検出する。

【００２３】なお、ビデオカメラ31は、ズームレンズに
よる倍率変更を行う変倍手段を備えている。但し、変倍
手段としては電子ズーム機能による画像拡大、又は異な
る固定焦点レンズを複数有してレンズ切り換えにより倍
率を変更するものでもよい。そして、ビデオカメラコン
トロールユニット33は、二次元固体撮像素子で構成され
るビデオカメラ31を制御し、二次元固体撮像素子に対し
てクロックやフレーム転送の制御を行い、ビデオカメラ
31の出力信号に同期信号を重畳してビデオ信号を形成す
るものであり、ビデオカメラ31の内部に組み込まれるこ
ともある。

【００２４】また、この装置は、標本に充分な照度を与
える光源25を有し、プリズムによって対物レンズを経た
接眼レンズ11とビデオカメラ31とに分岐しても両者の視
野を明るく保ち得るようにし、更に光源25と標本との間
に光源25からの光を遮断し得る電動シャッター27及びこ
の電動シャッター27の開閉を制御するシャッター制御装
置28を有する。

【００２５】そして、コンピュータ41は、キーボードな
どの操作盤43を操作することによりモニタテレビ47に映
し出された画像を追尾用の基準画像データとして記憶
し、又、この画像データを画像入出力装置45のフレーム
メモリに取り込む時間間隔が設定される。更に、操作盤
43を操作することによりコンピュータ41を介して電動シ
ャッター27の開閉や電動ステージ15の移動、及び、画像
記録装置51の作動や拡大制御装置35を制御してデオカメ
ラ31の変倍手段を操作し、デオカメラ31の拡大倍率を変
更するなどの制御を適宜個別に操作し得るようにしてい
る。

【００２６】従って、操作盤43を操作することによりス
テージ制御装置16を介して電動ステージを移動させ、目
的とする標本を所望の大きさに拡大した標本像をビデオ
カメラ31の視野中央に位置させ、操作盤43を指定手段と
して操作することによりこのときのフレームメモリの画
像データをコンピュータ41に記憶させて基準画像データ
とし、また、フレームメモリに画像データを記憶させる
時間間隔と画像記録装置51に録画をさせる時間間隔とを
設定することができると共に、変倍手段による倍率の設
定をすることなどができる。

【００２７】なお、フレームメモリの記憶間隔と録画間
隔の設定に際しては、録画と録画との間に複数回のフレ
ームメモリへの記憶を行わせるように記憶周期を録画周
期よりも短く設定することがある。そして、このコンピ
ュータ41は、操作盤43の操作により個別にシャッター制
御装置28に開信号や閉信号を出力し、拡大制御装置35に
拡大信号を出力して変倍手段の倍率を決定し、また、ス
テージ制御装置16に制御信号を出力して電動ステージを
移動させ、画像記録装置51に移動信号を出力して標本像
の録画を行わせ、画像入出力装置45内フレームメモリに
画像データを記憶させるのみでなく、フレームメモリに
画像データを記憶させる時間間隔や画像記憶装置に録画
する時間間隔などが設定されると、順次シャッター制御
装置28やステージ制御装置16、画像記録装置51などを制
御して一連の作動を行わせる。

【００２８】即ち、指定手段である操作盤43を操作して
画像入出力装置45におけるフレームメモリの画像データ
を基準画像データとしてコンピュータ41に記憶させたと
き、コンピュータ41は拡大制御装置35により変倍手段が
定めているビデオカメラ31の倍率も合わせて記憶し、操
作盤43のスタートスイッチが操作されると電動シャッタ
ー27を閉じて設定された時間の経過を計測し、フレーム
メモリに画像データを記憶させる時間が近づくとシャッ
ター制御装置28に開信号を出力してシャッター制御装置
28により電動シャッター27を開かせ、以て光源25からの
光を標本に照射してビデオカメラ31の視野を明るくし、
顕微鏡10がオートフォーカス装置21を作動させてフォー
カス調整をする間に拡大制御装置35による変倍手段の倍
率と記憶した倍率とを比較して記憶した倍率に制御し、
標本像を鮮明とするのに必要な時間が経過したとき、ビ
デオカメラ31からの画像データを画像入出力装置45のフ
レームメモリに記憶させると共にシャッター制御装置28
に閉信号を出力してシャッターを閉じさせ、前記したフ
レームメモリに記憶された画像データと基準画像データ
とを比較して標本の移動方向及び移動量を検出し、この
検出した標本の移動に基づいてステージ制御装置16に制
御信号を出力して電動ステージ15をＸ軸方向やＹ軸方向
に移動させ、標本をビデオカメラ31の視野中央に位置さ
せる制御を行い、再度フレームメモリに画像データを記
憶させる時間間隔の経過が近づくと同様にシャッター制
御装置28に開信号を出力し、変倍手段の倍率を記憶して
いる倍率に合わせてフレームメモリに画像データを記憶
させて標本の位置の検出を行うことを繰り返す。また、
画像記録装置51に録画する時刻が近づくと、電動シャッ
ター27を開き、フレームメモリに画像データを記憶さ
せ、電動ステージ15を移動させて標本を視野中央に位置
合わせし、拡大制御手段に拡大信号を出力して変倍手段
の倍率を高め、画像記録装置51に作動信号を出力してコ
マ撮りなどを行わせ、シャッター制御装置28に閉信号を
出力して電動シャッター27を閉じさせ、再度録画時刻が
近づくと同様の動作を繰り返す。

【００２９】この画像処理による標本の移動を検出する
手法としては、種々の方法が可能であるも、本実施例で
は、図２に示すように、例えば５１２×５１２画素のデ
ジタル画像データを６４×６４のブロックに区分して８
×８画素を１ブロックとし、例えば３×３ブロックを目
標領域Ａとし、この９ブロックの各平均色濃度を基準画
像データとして記憶し、移動検出に際しては、新たにフ
レームメモリに記憶された画像データの目標領域Ａを中
心とした５×５ブロックの画像データと前記の基準画像
データとの比較処理を行うように先ず２５ブロックを演
算領域Ｂとする。

【００３０】この比較処理は、図３に示すように、目標
領域Ａとして定めた各ブロック位置における基準画像デ
ータの平均色濃度と、例えば新たにフレームメモリに記
憶させた画像データの目標領域Ａとした各ブロックの左
上のブロックにおける平均色濃度との差を求め、目標領
域Ａとした９ブロックにおける各々の計算値の合計を残
差量１とするものであって、この残差量１は数１の式に
より求められる。

【００３１】

【数１】

【００３２】なお、（Ｘｍ，Ｙｎ）は、図３に示した座
標位置のブロックにおける８×８画素の平均色濃度を示
す。同様に目標領域Ａとして定めた各ブロックの位置に
おける基準画像データの平均色濃度と、各ブロックの上
に位置するブロックの新たな画像データの平均色濃度と
の各差の総和を残差量２とすれば、残差量２は数２の式
により算出できる。

【００３３】

【数２】

【００３４】更に目標領域Ａとして定めた各ブロックの
左上のブロックにおける新たな画像データとの比較を残
差量３として数３の式により残差量３を求め、

【００３５】

【数３】

【００３６】同様に目標領域Ａとして定めた各ブロック
と各ブロックの左側のブロックとの残差量４を数４の式
により、又、目標領域Ａとして定めた各ブロックと同一
ブロック位置との残差量を数５の式により、そして目標
領域Ａとして定めた各ブロックと右隣のブロックとの残
差量６を数６の式により、更に左下のブロックとの残差
量７を数７の式により、下側のブロックとの残差量８を
数８の式により、右下のブロックとの残差量９を数９の
式により求め、９個の残差量を比較して９個の残差量の
内、最も値の小さなブロックの位置に標本が移動したと
判定する。

【００３７】

【数４】

【００３８】

【数５】

【００３９】

【数６】

【００４０】

【数７】

【００４１】

【数８】

【００４２】

【数９】

【００４３】なお、数５の式から求めた残差量５が最小
となるときは標本に移動がないと判断する。さらに、こ
の残差量に閾値を設け、残差量が閾値を超えたときは、
標本が演算領域を越えたと判断し、図４に示すように、
演算領域Ｂを広げ、２ブロック上方右側、２ブロック上
方にして１ブロック右側、２ブロック上方、２ブロック
上方の１ブロック右側、…………として２５個の残差量
を判断対称として標本の移動を検出する。もっとも、中
央の９個の残差量は前記の判断で算出している故、１６
個の新たな残差量を算出して移動を検出することができ
る。

【００４４】この標本の移動の検出に基づき、顕微鏡10
の倍率などに合わせて１ブロックの電動ステージ15上の
距離を算出してコンピュータ41から電動ステージ15のＸ
軸方向及びＹ軸方向の必要移動量を制御信号としてステ
ージ制御装置16に出力させることにより、標本をビデオ
カメラ31や接眼レンズ11の視野中央に位置させるように
修正することができる。

【００４５】尚、標本に移動がない場合は、零移動修正
を行ったとしてコンピュータ41は次の処理を行う。又、
上記実施例は、追尾領域を３×３ブロックとして９ブロ
ックに基づく残差量を算出しているも、５×５ブロック
など追尾領域を広く設定することも可能です。

【００４６】このように、本実施例に係る自動追尾装置
は、電動ステージとこの電動ステージ制御装置16を有す
る顕微鏡10に変倍手段を備えたビデオカメラ31及び変倍
手段を制御する拡大制御装置35を設けると共に、ビデオ
カメラ31の画像データを間欠記録する画像記録装置51と
フレームメモリを内蔵する画像入出力装置45を設け、設
定された所定時間毎にビデオカメラ31の画像データをフ
レームメモリに記憶させ、基準画像データと比較して標
本の移動を検出し、ステージ制御装置16を介して電動ス
テージを移動させることにより標本を視野中央に戻し、
また、設定された時間間隔をもって画像記録装置51に間
欠録画を行わせて画像データを記録させるコンピュータ
41を有している故、標本が移動する場合であっても目標
とする標本の移動をコンピュータ41により解析検知し、
検知した標本を視野の中央に修正し、画像記録装置51で
間欠録画による画像記録を行うことができ、自動的に長
時間の観察記録を行うことができる。

【００４７】そして間欠的にビデオカメラ31の画像デー
タを画像入出力装置45におけるフレームメモリに記憶さ
せて画像処理を行なって電動ステージ15の位置を修正
し、また、間欠的にビデオカメラ31の画像データを画像
記録装置51に記録するものであり、この画像データをフ
レームメモリに記憶するタイミング及び画像記録装置51
が間欠録画を行いタイミングに合わせて所要時間だけ電
動シャッター27を開いて照明を標本に当てる装置である
から、移動検出や画像記録を行わないときは電動シャッ
ター27を閉じて強い光を標本に照射することをなくし、
標本の劣化を防止して長期の観察記録を行うことができ
る。

【００４８】又、操作盤43からの操作により、画像デー
タをフレームメモリに記憶させる時間間隔と画像記録装
置51を作動させる時間間隔とを設定すると共にこの画像
記録装置51を作動させるときの変倍手段による倍率を比
較的高い倍率に設定し、又、フレームメモリに画像デー
タを記憶させる時間間隔を録画間隔よりも短く設定し、
変倍手段の倍率を記録録画の倍率よりも低く調整してモ
ニタテレビ47で標本像をモニタしつつ操作盤43の操作に
よって電動ステージ15を移動させ、目的とする標本が視
野中央に位置したとき、操作盤43を操作してフレームメ
モリに取り込んでいる画像データを基準画像データとし
てコンピュータ41のメモリに記憶させると、コンピュー
タ41はフレームメモリの画像データを基準画像データと
してコンピュータ41のメモリに記憶すると共に変倍手段
の倍率も記憶し、電動シャッター27を閉じて前記と同様
に一連の観察記録を開始させることができる。

【００４９】このように、操作盤43を指定手段としてフ
レームメモリの画像データによる画像をモニタテレビ47
によりモニタしつつ所要の画像のときのフレームメモリ
の画像データを記憶手段としてのコンピュータ41のメモ
リに記憶させる装置は、目標とする標本像を容易に基準
画像として以後の標本の追尾を行うための準備を行うこ
とができる。又、フレームメモリに画像データを記憶さ
せる時間間隔を画像記録装置51に間欠録画を行わせる時
間間隔よりも短く設定して間欠録画周期よりも移動検出
周期を短く制御するコンピュータ41とした装置は、標本
の移動が激しい場合にも標本を見失うことなく視野の中
央に位置させて長期間の記録を行うことができる。そし
て、画像記録装置51に間欠録画を行わせる際の変倍手段
の倍率を移動検出時の倍率よりも大きくするように制御
するコンピュータ41として設定した装置は、広い視野の
画像データを基に標本の移動を検出して標本を視野中央
に位置させることにより標本を視野から外すことなく長
時間の記録を可能とし、画像データを記録するに際して
は目的とする標本を大きく拡大した画像データを記録す
ることができる。

【００５０】更に、フレームメモリに新たに画像データ
を記憶させ、このフレームメモリの画像データとコンピ
ュータ41のメモリに記憶させた基準画像データとを比較
解析して標本の移動を検出し、この検出した移動に基づ
いて電動ステージを移動制御することにより目的とする
標本像を視野中央に位置させた後、再度この標本像の画
像データをフレームメモリに記憶させ、フレームメモリ
に記憶させた新たな画像データをコンピュータ41のメモ
リに記憶させることにより基準画像データを更新するこ
ともある。

【００５１】この移動検出により標本の位置修正を行っ
た後、再度フレームメモリに記憶された画像データを基
準画像データとして記憶する記憶手段としてのメモリを
有するコンピュータ41を用いる装置は、標本に経時的変
化が順次発生している場合にも、目的とする標本を視野
の中央としつつ新しい形状などを基準として次回の比較
解析を行うから、比較処理時の誤差を小さくして適切な
位置検出を行い、形状が多少変化する場合にも目的の標
本を見失うことなく長時間の観察記録を行うことができ
る。

【００５２】なお、画像記録装置51により画像データを
記録させる際の変倍手段の倍率と、画像入出力装置45内
のフレームメモリに記憶画像データをさせる際の倍率と
が異なるとき、間欠録画の終了後、電動シャッター27を
閉じて次の位置検出の動作を行うまでの間に変倍手段の
倍率を位置検出の際の変倍手段の倍率に修正させるよう
にしておけば、位置検出や録画に際しての制御時間を短
縮して迅速な処理や記録を行うことができる。

【００５３】そして、間欠録画を行う際、この装置は先
ず標本の位置検出を行って電動ステージの位置修正を行
って画像記録装置51に画像データの記録を行わせるもの
であるも、間欠録画に先立って行い位置検出に際しての
変倍手段の倍率と画像データの記録に際しての変倍手段
の倍率とが異なるとき、電気的に画像データを拡大する
電子ズームの場合は、ズームレンズを用いたり切換レン
ズを用いる場合より短時間で倍率の変更が可能である。

【００５４】従って、画像記録装置51に画像データを記
録させるに際し、変倍手段の倍率を変更するとき、この
倍率の変更に要する時間だけシャッター制御装置28を介
して電動シャッター27を閉じるように制御することもあ
る。このように短時間であっても電動シャッター27を閉
じて光源25からの光を標本に照射する時間を短くすれ
ば、標本の劣化を遅らせて良好な観察記録を続けること
ができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、電動ステージ及びステージ制
御装置を有する顕微鏡に変倍手段を備えたビデオカメラ
を設け、変倍手段の倍率を制御する拡大制御装置、ビデ
オカメラの変倍手段を制御する拡大制御装置、ビデオカ
メラの画像データを間欠記録する画像記録装置、テレビ
カメラの画像データを記憶するフレームメモリを内蔵し
且つモニタテレビに画像データを出力する画像入出力装
置、及び、所定時間毎にビデオカメラの画像データをフ
レームメモリに記憶させ、この記憶させた画像データを
処理して目的とする標本の移動を検出し、ステージ制御
装置を介して電動ステージを移動制御して標本をビデオ
カメラの視野中央に戻すように調整し、且つ、所要時間
毎に画像記録装置に間欠録画を行わせると共に前記拡大
制御装置を制御して変倍手段の倍率を調整するコンピュ
ータを設けた標本の自動追尾装置であるから、移動する
標本を観察するに際し、標本の追尾を自動的に行って標
本像の記録を長時間に亙って容易に行うことができ、接
眼レンズと１台のビデオカメラとに標本からの光を分岐
するからビデオカメラに充分な光量を送ることができる
ものです。

【００５６】そして、請求項２に記載された発明は、標
本を照らす光源と、この光源からの光を遮断する電動シ
ャッター、及び、コンピュータからの信号を受けてフレ
ームメモリに画像データを記録するタイミングに合わせ
て電動シャッターを開くシャッター制御装置を設けた自
動追尾装置であるから、標本に照明を当てる時間を短く
して標本の劣化を防止するとともに、光源を連続点灯さ
せておくことができるために照明光を安定させ、標本像
の色相などを正しく観察記録することができる。

【００５７】また、請求項３に記載された発明は、画像
データをフレームメモリに記憶させるときは変倍手段の
倍率を比較的小さく、画像記録装置に記録させるときは
変倍手段の倍率を大きくするように制御するコンピュー
タを有する自動追尾装置であるから、画像記録装置に録
画するときは標本像を大きく拡大して記録し、追尾に際
しては広い視野の画像データをフレームメモリに記憶さ
せてこの画像データを画像処理することにより標本の位
置を検出するから、標本が視野から外れる虞を少なくす
ることができるものです。

【００５８】更に、請求項４に記載された発明は、間欠
録画周期よりも標本の位置検出周期を短くして制御する
コンピュータを有する自動追尾装置であるから、標本の
移動が激しい場合にも標本を見失うことなく長期に亙る
標本の記録を行うことができる。そして請求項５に記載
された発明は、フレームメモリの画像データを基準画像
データとしてコンピュータに記憶させる指定手段及び指
定された画像データを基準画像データとして記憶する記
憶手段を有するから、指定手段により容易に目的とする
標本を適正位置とした画像データを基準画像データとし
て記憶させることができ、以後、自動的に標本の追尾を
行うことができる。又、請求項６に記載された発明は、
標本の移動検出を行なって電動ステージの位置修正を行
なった後に画像入出力装置のフレームメモリに記憶した
画像データを次回の比較の際と基準データとして記憶す
る記憶手段を有する自動追尾装置とするから、標本が経
時的に形状などを変化させる場合にも長時間に亙る自動
追尾を可能とする利点を有する。

【００５９】更に、請求項７に記載された発明は、顕微
鏡に取り付けられて標本像を撮像する変倍手段を備えた
ビデオカメラと、このビデオカメラの画像データを間欠
記録する画像記録装置と、この画像データを画像処理し
て標本位置を検出し、標本を視野中央に位置修正するコ
ンピュータを有する自動追尾装置を用い、変倍手段によ
り拡大した画像データを画像記録装置に、変倍手段によ
る拡大を比較的小さくした画像データを画像処理して標
本の位置を検出することにより標本像を視野中央に位置
させる追尾方法であるから、記録する画像は標本像を大
きくした画像データとして記録し、追尾に際しては広い
視野の画像データにより追尾を行うから、標本を見失う
ことなく追尾を行って大きな標本像を記録することがで
きる。

【００６０】請求項８に記載された発明は、標本像を記
録した後に、変倍手段の倍率を、移動検出のために標本
像の画像データとフレームメモリに記憶するときの倍率
としておく方法であるから、位置検出を行う際の撮像を
迅速に行うことができる。請求項９に記載された発明
は、顕微鏡に取り付けられて標本像を撮像する変倍手段
を備えたビデオカメラと、このビデオカメラの画像デー
タを間欠記録する画像記録装置と、この画像データを画
像処理して標本位置を検出し、標本を視野中央に位置修
正するコンピュータを有する追尾装置を用い、録画と録
画との間に複数回の撮像及び画像処理を行って標本の位
置を調整する方法であるから、動きの激しい標本の追尾
は短い間隔で行い、標本を見失わないようにして長期間
の記録を行うことができる。

【００６１】請求項１０に記載された発明は、標本の位
置を移動させつつフレームメモリの画像データによる映
像をモニタし、所望の画像がモニタされたときにフレー
ムメモリの画像データを基準画像データとしてコンピュ
ータに記憶させる方法であるから、目的とする標本の画
像を基準画像とすることが容易であって、自動追尾の基
準を簡単に行うことができる。

【００６２】請求項１１に記載された発明は、フレーム
メモリの画像データと基準画像データとを比較して標本
を観察視野中央に修正した後、再度フレームメモリに画
像データを記憶させ、この画像データをコンピュータに
記憶させることにより基準画像データを更新する方法は
標本が経時的に少しづつ変化しても追尾を継続すること
ができ、標本が変化する場合にも長期間に亙る観察記録
を行うことができる。

【００６３】請求項１２に記載された発明は、常時点灯
して標本を照明することができる光源とこの照明を遮断
する電動シャッターを用い、画像処理のため又は録画の
ための撮像を行うときに電動シャッターを開く方法であ
るから、常時点灯により光源を安定させて正確な色の標
本像を得ることができ、電動シャッターにより無用な照
明を行うことを防止して標本を劣化させることなく長期
間の記録を行うことができる。

【００６４】そして、請求項１３に記載された発明は、
変倍手段の倍率を変更するときは電動シャッターを閉じ
る追尾方法であるから、変倍手段の切り換えに多少の時
間がかかるとき、標本に無用な照明を照射することを防
止して標本の劣化を少なくすることができる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動追尾装置の実施例を示す概要
図。

【図２】画像処理に際する追尾領域及び演算領域を示す
図。

【図３】画像処理に際する座標を示す図。

【図４】画像処理に際する検出領域を広げた状態を示す
図。

【符号の説明】

１０顕微鏡１１接眼レンズ１３ターレット１５電動ステージ１６ステージ制御装置１７操作スイッチ２１オートフォーカス装置２５光源２７電動シャッター２８シャッター制
御装置３１ビデオカメラ３３ビデオカメラ
コントロールユニット３５拡大制御装置４１コンピュータ４３操作盤４５画像入出力装
置４７モニタテレビ５１画像記録装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】標本を保持しＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動可能な電動ステージとこの電動ステージの移動を制御
するステージ制御装置とを備えた顕微鏡と、この顕微鏡
に取り付けられて前記標本の像を撮像する変倍手段を備
えたビデオカメラと、前記変倍手段の倍率を制御する拡
大制御装置と、前記ビデオカメラの画像データを間欠記
録する画像記録装置と、前記ビデオカメラの画像データ
をデジタル画像データとして記憶するフレームメモリを
内蔵すると共にアナログ画像データに戻してモニタテレ
ビに出力する画像入出力装置と、所定時間毎に前記ビデ
オカメラの画像データを前記フレームメモリに記憶さ
せ、基準画像の画像データと前記フレームメモリの画像
データとを比較して前記標本の移動を検出し、この検出
した移動に応じて前記ステージ制御装置を制御して前記
電動ステージを移動させることにより前記標本を前記ビ
デオカメラの視野中央に調整すると共に、前記画像記録
装置に間欠録画を行わせ、又、前記拡大制御装置を制御
して前記変倍手段を操作することにより前記ビデオカメ
ラの撮像倍率を調整するコンピュータと、を有すること
を特徴とする標本像の自動追尾装置。
【請求項２】前記標本に照明を当てる光源と、該光源
から前記標本に照射される光を遮断する電動シャッター
と、前記画像入出力装置の前記フレームメモリに画像デ
ータを記憶するタイミング及び前記画像記録装置が間欠
録画を行うタイミングに合わせて前記電動シャッターを
所要時間だけ開くシャッター制御装置とを有することを
特徴とする請求項１に記載された標本像自動追尾装置。
【請求項３】前記コンピュータは前記拡大制御装置を
制御して前記ビデオカメラの前記変倍手段の倍率を調整
するに際し、前記標本像の画像データを前記フレームメ
モリに記憶させて前記標本の移動を検出するときの撮像
に際しては比較的小さな倍率に、前記画像記録装置で前
記標本像を記録するときの撮像に際しては比較的大きな
倍率に制御することを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載された標本像自動追尾装置。
【請求項４】前記コンピュータは前記画像記録装置に
前記標本の像を記録させる間欠録画の周期よりも短い周
期で、前記画像入出力装置の前記フレームメモリに画像
データを記憶させることにより前記標本の移動を検出し
て前記ステージ制御装置を制御することを特徴とする請
求項１乃至請求項３の何れかに記載された標本像自動追
尾装置。
【請求項５】前記画像入出力装置に内蔵された前記フ
レームメモリの画像データを基準画像データとして前記
コンピュータに記憶させる指定手段と、この指定手段に
より指定されたとき前記フレームメモリに記憶されてい
る標本像の画像データを基準画像データとして記憶する
記憶手段とを前記コンピュータに有していることを特徴
とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された標本
像自動追尾装置。
【請求項６】前記コンピュータは、前記画像入出力装
置に内蔵された前記フレームメモリの画像データと前記
基準画像データとの比較により前記標本の移動検出を行
って前記電動ステージの位置を修正制御して新たに前記
フレームメモリに画像データを記憶させると共に、前記
記憶手段に次回の標本移動検出に際しての新たな基準画
像データとして前記フレームメモリの新たな画像データ
を記憶させることを特徴とする請求項５に記載された標
本像自動追尾装置。
【請求項７】標本を保持しＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動可能な電動ステージとこの電動ステージの移動を制御
するステージ制御装置とを備えた顕微鏡と、この顕微鏡
に取り付けられて標本像を撮像すると共に変倍手段を備
えたビデオカメラと、このビデオカメラの画像データを
間欠記録する画像記録装置と、前記ビデオカメラの画像
データを画像入出力装置のフレームメモリに記憶して画
像処理することにより基準画像データと比較して標本の
位置を検出し、前記顕微鏡の電動ステージを移動させて
目標とする標本を観察視野の中央に位置させるコンピュ
ータを有する標本の自動追尾装置を用い、前記ビデオカ
メラの変倍手段により拡大した画像データを前記画像記
録装置に記録し、前記変倍手段による拡大を比較的小さ
くした画像データを画像処理して標本の位置を検出する
ことにより目的とする標本像を観察視野の中央に位置さ
せることを特徴とする標本像の自動追尾方法。
【請求項８】前記画像記録装置により標本像を記録し
た後、標本の移動を検出するために標本像を撮像すると
きの所定の倍率に前記変倍手段の倍率を修正しておくこ
とを特徴とする請求項７に記載された標本像の自動追尾
方法。
【請求項９】標本を保持しＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動可能な電動ステージとこの電動ステージの移動を制御
するステージ制御装置とを備えた顕微鏡と、この顕微鏡
に取り付けられて標本像を撮像すると共に変倍手段を備
えたビデオカメラと、このビデオカメラの画像データを
間欠記録する画像記録装置と、前記ビデオカメラの画像
データを画像入出力装置のフレームメモリに記憶して画
像処理することにより基準画像データと比較して標本の
位置を検出し、顕微鏡の電動ステージを移動させて目標
とする標本を観察視野の中央に位置させるコンピュータ
を有する標本の自動追尾装置を用い、画像記録装置に間
欠録画を行わせるに際し、録画と録画との間に複数回の
撮像及びこの撮像した画像データの画像処理を行って標
本の位置を検出することにより標本像を観察視野の中央
に位置させる調整を行うことを特徴とする標本像の自動
追尾方法。
【請求項１０】標本を顕微鏡の電動ステージと共に移
動させつつ画像入出力装置におけるフレームメモリに画
像データを記憶させ、このフレームメモリの画像データ
による映像をモニタし、このフレームメリの画像データ
による画像の内の所望の画像を特定画像としてフレーム
メモリに記憶されている特定画像の画像データをコンピ
ュータに記憶させて基準画像データとすることを特徴と
する請求項７乃至請求項９の何れかに記載された標本像
の自動追尾方法。
【請求項１１】コンピュータが画像入出力装置のフレ
ームメモリに記憶された画像データと基準画像データと
の比較により移動検出を行って電動ステージを修正制御
することにより標本像を観察視野の中央に位置させた
後、新たに前記フレームメモリに画像データを記憶さ
せ、この新たに記憶された画像データを次回の移動検出
処理に際しての新たな基準画像データとして前記コンピ
ュータに記憶させることにより、標本の移動を検出する
処理を逐次繰り返すことを特徴とする請求項７乃至請求
項１０の何れかに記載された標本像の自動追尾方法。
【請求項１２】常時点灯して標本を照明することがで
きる光源と、この光源から標本に照射される光を遮断し
得る電動シャッターとを用い、画像処理のため又は録画
のためにビデオカメラで撮像を行うときに前記電動シャ
ッターを開いて標本を照明しつつ撮像を行うことを特徴
とする請求項７乃至請求項１１の何れかに記載された標
本像の自動追尾方法。
【請求項１３】拡大制御装置により変倍手段の倍率を
変更するときはシャッター制御装置により電動シャッタ
ーを閉じることを特徴とする請求項１２に記載された標
本像の自動追尾方法。