顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法
【課題】撮像素子を切り替えても短時間で適正露出を得る。
【解決手段】被写体からの光を２つの光路に分岐する光路分岐部５と、該光路分岐部５により分岐された２つの光路上にそれぞれ配置され、被写体からの光を異なる撮像条件で撮影する２つの撮像素子６，７と、一方の撮像素子６の露出時間と２つの撮像素子６，７による撮像条件の比とに基づいて他方の撮像素子７の露出時間を算出する露出時間算出部１８とを備える顕微鏡用撮像装置１を提供する。
【解決手段】被写体からの光を２つの光路に分岐する光路分岐部５と、該光路分岐部５により分岐された２つの光路上にそれぞれ配置され、被写体からの光を異なる撮像条件で撮影する２つの撮像素子６，７と、一方の撮像素子６の露出時間と２つの撮像素子６，７による撮像条件の比とに基づいて他方の撮像素子７の露出時間を算出する露出時間算出部１８とを備える顕微鏡用撮像装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、昼間と夜間でカラーとモノクロの撮影モードを切り替える監視カメラが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、顕微鏡において同一被写体について異なる撮像条件下で観察を行う場合においては、観察条件毎に適正な露出条件が相違するので、単にＩＲフィルタを抜き差しするだけの特許文献１の技術は、顕微鏡観察に適用することができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、撮像素子を切り替えても短時間で適正露出を得ることができる顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
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２つの撮像素子と、一方の前記撮像素子の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記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る顕微鏡用撮像装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、被写体からの光が光路分岐部により２つの光路に分岐され、各光路上に配置された２つの撮像素子によりそれぞれ撮影される。一方の撮像素子により適正な露出時間が得られた場合には、露出時間算出部が、その一方の撮像素子について得られた露出時間と２つの撮像条件の比とに基づいて他方の撮像素子の露出時間を算出する。これにより、２つの撮像素子による撮像条件が異なっていても、他方の撮像素子についても適正に近い露出時間を得ることができ、短時間に適正露出による観察を行うことができる。
【０００８】
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。
また、上記発明においては、前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の感度の比を含んでいてもよい。
このようにすることで、感度の異なる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。
【０００９】
また、上記発明においては、前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の読み出し方式で決定する画素加算設定（ビニング設定）の比を含んでいてもよい。
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。
【００１０】
また、上記発明においては、２つの前記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２つの前記撮像素子の補正量の比を含んでいてもよい。
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。
【００１１】
また、上記発明においては、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してもよい。
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。
【００１２】
また、本発明は、被写体からの光を２つの光路に分岐して、２つの異なる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、一方の前記撮像素子により、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の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記撮像素子の第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のステップとを含む顕微鏡観察方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像素子を切り替えても短時間で適正露出を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡用撮像装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の顕微鏡用撮像装置に備えられる表示部における撮像条件の設定の際の表示例を示す図である。
【図３】図１の顕微鏡用撮像装置の演算処理部におけるコントラスト調節のルックアップテーブルを示す図である。
【図４】図１の顕微鏡用撮像装置に備えられる表示部における観察方法の設定の祭の表示例を示す図である。
【図５】図１の顕微鏡用撮像装置が取り付けられる落射蛍光顕微鏡の光学部品の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る顕微鏡用撮像装置１および顕微鏡観察方法について、図面を参照して以下に説明する。
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。
【００１６】
カメラ３は、顕微鏡２により集光された被写体からの光を２つの光路に分岐するプリズム（光路分岐部）５と、分岐された２つの光路上にそれぞれ配置されたカラー撮像素子（第１の撮像素子）６およびモノクロ撮像素子（第２の撮像素子）７と、各撮像素子６，７により取得された画像信号に、前処理を施すカラー用ＡＦＥ（アナログフロントエンド）８およびモノクロ用ＡＦＥ９と、水平同期信号および垂直同期信号を生成する同期信号生成部１０と、生成された同期信号に同期したタイミングで撮像素子６，７およびＡＦＥ８，９を駆動するための駆動信号を生成するＴＧ（タイミングジェネレータ）１１と、カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９から出力された画像信号を処理する画像処理部１２と、これらを制御するシステム制御部１３と、演算部４との間でデータの送受信を行うデータ転送部１４と、バス１５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。
【００１７】
プリズム５は、システム制御部１３により制御され、移動あるいは変更されることにより、被写体からの光路の分岐比率を変更することができるようになっている。このプリズム５による光路の分岐比率は、撮像条件の一つである。
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。
【００１８】
カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９は、カラー撮像素子６およびモノクロ撮像素子７からそれぞれ受け取った画像信号に対し、相関二重サンプリングによるノイズ成分除去やレベル調整を施した後に、Ａ／Ｄ変換して得られたディジタル画像信号を画像処理部１２に対してそれぞれ出力するようになっている。
【００１９】
同期信号生成部１０は、生成した水平同期信号および垂直同期信号をＴＧ１１、カラー用ＡＦＥ８、モノクロ用ＡＦＥ９、システム制御部１３および画像処理部１２に出力するようになっている。垂直同期信号の周期は、システム制御部１３から出力される周期設定値および撮像素子６，７における蓄積電荷の読み出し方式に応じて設定されるようになっている。
【００２０】
ＴＧ１１は、撮像素子６，７の垂直方向の電荷転送路を駆動する垂直転送クロック、水平方向の電荷転送路を駆動する水平転送クロック、撮像素子６，７の出力アンプをリセットするリセットゲート信号等を撮像素子６，７の駆動信号として出力するようになっている。また、ＴＧ１１は、撮像素子６，７の撮像面上に並ぶ受光素子が蓄積した電荷を半導体基板に強制排出するとともに、その電荷蓄積を停止させる電子シャッタパルスを生成するようになっている。
【００２１】
さらに、ＴＧ１１は、この電子シャッタパルスの出力期間によって撮像素子６，７での撮像における露出時間の制御を行うようになっている。また、ＴＧ１１は撮像素子６，７における蓄積電荷の読み出し方式（全画素読み出し、部分読み出し、画素加算（ビニング）等）の選択を指示する制御信号をシステム制御部１３から受け取ると、指示された読み出し方式に応じた駆動信号を出力するようになっている。さらに、ＴＧ１１はＡＦＥ８，９の駆動信号として相関二重サンプリング用クロックやＡ／Ｄ変換用クロックなどを出力するようになっている。
【００２２】
画像処理部１２は、カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９から出力されたディジタルの画像信号で表される画像に対し、ノイズリダクションや階調補正、ディジタルゲイン、コントラスト調整等の画像処理を施した上で、画像をバス１５を介してデータ転送部１４に出力するようになっている。
【００２３】
システム制御部１３は、演算部４からデータ転送部１４およびバス１５を介して送られてくる撮像条件（読み出し方式、垂直同期信号周期設定値、露出時間、感度および画素加算等）の指示を受けると、その指示通りの読み出し方式をＴＧ１１および同期信号生成部１０に通知するようになっている。システム制御部１３は、垂直同期信号周期設定値と撮像条件の指示に係る露出時間とにより、電子シャッタパルスの出力期間を導出してＴＧ１１に設定するとともに、感度に対応するＣＤＳゲイン値をそれぞれのＡＦＥ８，９に設定するようになっている。
【００２４】
データ転送部１４は、演算部４から出力される撮像条件をシステム制御部１３に転送するようになっている。また、画像処理部１２において処理された画像を演算部４に転送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。
【００２５】
表示部１７は、演算処理部１８により処理された画像を表示するとともに、図２に示されるように、入力部１６とともにＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）を構成している。図２はＧＵＩの表示例であり、入力欄、ボタン、トラックバー等の各ＧＵＩ部品の配置、形状、サイズ、配色等はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図２の表示例では、観察像の画像を表示する表示ウインドウ２１と、カメラ３の制御を行うカメラ制御タブ２２とを備えている。
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。
【００２７】
ライブ撮影ボタン２３は、ライブ撮影を行う際に選択されるようになっている。スナップ撮影ボタン２４は静止画を撮影する際に選択され、ボタン２４の押下と同時に静止画が取得されるようになっている。
【００２８】
ＣＣＤ選択ボタン２５は、撮影に使用する撮像素子６，７を選択するボタンであり、カラーを選択すると、カラー撮像素子６が作動させられて、プリズム５を介してカラー撮像素子６に分岐され、その撮像面に投影された観察像の画像が表示ウインドウ２１に表示されるようになっている。一方、モノクロを選択すると、モノクロ撮像素子７が作動させられて、プリズム５を介してモノクロ撮像素子７に分岐され、その撮像面に投影された観察像の画像が表示ウインドウ２１に表示されるようになっている。
【００２９】
カラーモード用の撮像条件設定タブ２６には、露出モード選択ボタン２８、露出時間設定トラックバー２９、感度選択コンボボックス３０、解像度選択コンボボックス３１およびコントラスト選択コンボボックス３２が備えられている。これらはＣＣＤ選択ボタン２５にてカラーが選択されている場合の撮像条件を設定するためのものである。
【００３０】
モノクロモード用の撮像条件設定タブ２７にも、カラーモード用の撮像条件設定タブ２６と同様のＧＵＩ部品が備えられている。これらはＣＣＤ選択ボタン２５にてモノクロが選択されている場合の撮像条件を設定するためのものである。
【００３１】
露出モード選択ボタン２８は、マニュアル露出とオート露出とを選択するためのものである。オート露出を選択すると、演算処理部１８において、画像から適正露出となる露出時間が自動で算出されるようになっている。すなわち、演算処理部１８は、自動露出調節部を備えている。
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。
【００３２】
感度選択コンボボックス３０は、撮像素子６，７のＩＳＯ感度を設定するために使用されるようになっている。ＩＳＯ感度は、２００，４００，８００，１６００の４種類から選択することができ、カラーモードおよびモノクロモードとも、ＩＳＯ２００がデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３３】
解像度選択コンボボックス３１は、観察像の解像度の選択に使用される。例えば、全画素、ビニング等の撮像素子６，７における蓄積電荷読み出し方式に応じて決定されるようになっている。カラーモードおよびモノクロモードとも、全画素がデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３４】
コントラスト選択コンボボックス３２は、観察像のコントラストの選択に使用される。コントラストは、ハイ、ノーマル、ローの３種類から選ぶことができる。カラーモードおよびモノクロモードとも、ノーマルがデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３５】
次に、演算部４の演算処理部１８による、撮像素子６，７の切替時の露出時間算出処理について説明する。
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。
【００３６】
演算処理部１８は、予め測定した参照露出時間を記憶していて、該参照露出時間を用いて露出時間の算出を行うようになっている。参照露出時間は、顕微鏡２に標本を載置しない状態でデフォルトの撮像条件（感度：ＩＳＯ２００，解像度：全画素、コントラスト：ノーマル）下で適正露出が得られる露出時間である。適正露出は、撮影された観察像内の背景部分の空間平均輝度値が、所定の目標値（例えば、階調数が２５６階調の場合に２００）になるような露出と定義する。演算処理部１８は、画像処理部１２によって画像に対して階調補正する際の階調特性を補正する階調補正手段を備えている。
【００３７】
例えば、カラーモードでの撮影からモノクロモードでの撮影に切り替える場合について説明する。カラーモードにおいて、露出時間設定トラックバー２９により設定された露出時間をｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒとすると、モノクロモードにおいて設定される露出時間ｅｘｐ＿ｍｏｎｏは以下の式（１）により算出される。
【００３８】
ｅｘｐ＿ｍｏｎｏ＝Ａ×ｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒ×Ｋｃａｍ （１）
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。
【００３９】
補正係数Ｋｃａｍは、以下の式（２）により算出される。
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。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
【００４１】
例えば、モノクロモードの感度がデフォルトのＩＳＯ２００であるのに対し、カラーモードの感度がＩＳＯ４００に設定され、モノクロモードの解像度がビニング２であるのに対し、カラーモードの解像度がデフォルトの全画素に設定され、モノクロモードのコントラストがハイであるのに対し、カラーモードのコントラストがデフォルトのノーマルに設定されている場合には、
Ｋｓｅｎｓ＝２／１＝２、
Ｋｒｅｓｏ＝１／２、
Ｋｃｏｎｔ＝Ｖｎｏ／Ｖｈｉ
となる。
【００４２】
ここで、Ｖｎｏは、図３に示すルックアップテーブルにおいて、コントラストモードがデフォルト、つまりノーマル設定時に参照露出時間を測定する際に使用した輝度の目標値である。また、Ｖｈｉ，Ｖｌｏは、図３に示すルックアップテーブルにおいて、出力画素値がＶｎｏとなる入力画素値のそれぞれコントラストモードがハイ、ローのときの出力画素値である。なお、演算処理部１８は、表１、表２、表３および図３に示す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ている。
【００４３】
その結果、この場合の補正係数Ｋｃａｍは、
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。
【００４４】
すなわち、本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、一方の撮像素子６（７）、例えば、カラー撮像素子６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、該第１の露出時間と２つの撮像素子６，７による撮像条件の比とに基づいて、式（１）により第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、他方の撮像素子７（６）、例えば、モノクロ撮像素子７により撮影する第３のステップとを含んでいる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置１および顕微鏡観察方法によれば、撮影を行う撮像素子６，７を切り替える際に、切替後の撮影が適正露出となる露出時間が自動的に算出して設定されるので、撮像素子６，７の切替前後で、撮影された観察像の明るさを一定に保つことができるという利点がある。その結果、適正露出となる露出時間を短時間で設定することができ、ユーザが手動で露出時間を設定し直す手間を省くことができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、カラーモードからモノクロモードに切り替える場合を例に挙げて説明したが、逆の場合にも同様の処理で露出時間を簡易に算出し、短時間で設定することができるという利点がある。
【００４７】
また、撮像素子６，７の感度としてＩＳＯ感度を使用した場合について説明したが、これに代えて、ＡＦＥ８，９のＣＤＳゲインと画像処理部１２のディジタルゲインとで決まるゲイン設定値を使用してもよい。
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。
【００４８】
また、本実施形態においては、露出時間を手動により設定する手動露出モードを例に挙げて説明したが、これに代えて、露出時間が自動的に算出されるオート露出モードが選択されている場合に適用してもよい。この場合には、式（１）により算出されたｅｘｐ＿ｍｏｎｏをカラーモードからモノクロモードに切り替えた後の自動露出調節の初期値として使用することが好ましい。このようにすることで、自動露出調節が、ほぼ適正露出となる露出時間から開始されるので、適正露出が得られるまでの時間を短縮することができるという利点がある。
【００４９】
また、本実施形態においては、カラーモードとモノクロモードで観察方法を同じくする場合について説明したが、カラーモードでは明視野観察、モノクロモードでは微分干渉観察というように使用する撮像素子６，７ごとに観察方法を異ならせてもよい。
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。
【００５０】
顕微鏡設定タブ４１には、観察方法選択コンボボックス４２が備えられている。観察方法選択コンボボックス４２において透過微分干渉を選択した場合には、顕微鏡光学部品を設定するＧＵＩとして、アナライザ選択コンボボックス４３、プリズムスライダ選択コンボボックス４４、コンデンサ選択コンボボックス４５、光学素子選択コンボボックス４６および対物レンズ選択コンボボックス４７が表示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。
【００５１】
そして、設定された顕微鏡光学部品は以下のようにして露出時間算出処理に反映されるようになっている。
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。
【００５２】
ｅｘｐ＿ｍｏｎｏ＝Ａ×ｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒ×Ｋｃａｍ×Ｋｏｐｔ （３）
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。
【００５３】
例えば、モノクロモードにおける対物レンズ以外の光学部品としてデフォルトの光学部品が設定されている場合において、モノクロモードにおける対物レンズがデフォルトの対物レンズと比較してＮ倍の明るさの光を透過するものが設定された場合には、デフォルトの対物レンズが設定された場合と比較して取得画像の明るさがＮ倍になる。そこで、補正係数Ｋｏｐｔ＝１／Ｎを設定することにより、撮像素子６，７の切替前後における取得画像の明るさを同等に設定することができる。
【００５４】
なお、対物レンズ以外の光学部品についても、デフォルトの光学部品との明るさの比を測定しておくことにより、同様の方法で、補正係数Ｋｏｐｔを求めることができる。
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。
【００５５】
また、上記においては透過微分干渉観察を例示して説明したが、これに代えて、落射蛍光観察を行う場合においても同様に適用することができる。
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。
【００５６】
このような落射蛍光観察においても、予めデフォルトの光学部品（光源５１、対物レンズ５６および蛍光キューブ５９）とその他の光学部品との明るさの比を補正値として測定しておき、この補正値に基づいて算出した露出時間を自動露出調節の初期値に使用することにより、自動露出が短時間で収束し、適正露出が得られるまでの時間を短縮することができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、プリズム５によって光路を分岐する場合について説明したが、これに代えて、プリズムを抜き差しすることにより、光路を切り替えることにしてもよい。これにより、カラー撮像素子６とモノクロ撮像素子７のどちらか一方のみを使用することが可能になる。
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。
【符号の説明】
【００５８】
１ 顕微鏡用撮像装置
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）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、昼間と夜間でカラーとモノクロの撮影モードを切り替える監視カメラが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、顕微鏡において同一被写体について異なる撮像条件下で観察を行う場合においては、観察条件毎に適正な露出条件が相違するので、単にＩＲフィルタを抜き差しするだけの特許文献１の技術は、顕微鏡観察に適用することができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、撮像素子を切り替えても短時間で適正露出を得ることができる顕微鏡用撮像装置および顕微鏡観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
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２つの撮像素子と、一方の前記撮像素子の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記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る顕微鏡用撮像装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、被写体からの光が光路分岐部により２つの光路に分岐され、各光路上に配置された２つの撮像素子によりそれぞれ撮影される。一方の撮像素子により適正な露出時間が得られた場合には、露出時間算出部が、その一方の撮像素子について得られた露出時間と２つの撮像条件の比とに基づいて他方の撮像素子の露出時間を算出する。これにより、２つの撮像素子による撮像条件が異なっていても、他方の撮像素子についても適正に近い露出時間を得ることができ、短時間に適正露出による観察を行うことができる。
【０００８】
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。
また、上記発明においては、前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の感度の比を含んでいてもよい。
このようにすることで、感度の異なる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。
【０００９】
また、上記発明においては、前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の読み出し方式で決定する画素加算設定（ビニング設定）の比を含んでいてもよい。
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。
【００１０】
また、上記発明においては、２つの前記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２つの前記撮像素子の補正量の比を含んでいてもよい。
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。
【００１１】
また、上記発明においては、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してもよい。
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。
【００１２】
また、本発明は、被写体からの光を２つの光路に分岐して、２つの異なる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、一方の前記撮像素子により、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の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記撮像素子の第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のステップとを含む顕微鏡観察方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像素子を切り替えても短時間で適正露出を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡用撮像装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の顕微鏡用撮像装置に備えられる表示部における撮像条件の設定の際の表示例を示す図である。
【図３】図１の顕微鏡用撮像装置の演算処理部におけるコントラスト調節のルックアップテーブルを示す図である。
【図４】図１の顕微鏡用撮像装置に備えられる表示部における観察方法の設定の祭の表示例を示す図である。
【図５】図１の顕微鏡用撮像装置が取り付けられる落射蛍光顕微鏡の光学部品の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る顕微鏡用撮像装置１および顕微鏡観察方法について、図面を参照して以下に説明する。
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。
【００１６】
カメラ３は、顕微鏡２により集光された被写体からの光を２つの光路に分岐するプリズム（光路分岐部）５と、分岐された２つの光路上にそれぞれ配置されたカラー撮像素子（第１の撮像素子）６およびモノクロ撮像素子（第２の撮像素子）７と、各撮像素子６，７により取得された画像信号に、前処理を施すカラー用ＡＦＥ（アナログフロントエンド）８およびモノクロ用ＡＦＥ９と、水平同期信号および垂直同期信号を生成する同期信号生成部１０と、生成された同期信号に同期したタイミングで撮像素子６，７およびＡＦＥ８，９を駆動するための駆動信号を生成するＴＧ（タイミングジェネレータ）１１と、カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９から出力された画像信号を処理する画像処理部１２と、これらを制御するシステム制御部１３と、演算部４との間でデータの送受信を行うデータ転送部１４と、バス１５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。
【００１７】
プリズム５は、システム制御部１３により制御され、移動あるいは変更されることにより、被写体からの光路の分岐比率を変更することができるようになっている。このプリズム５による光路の分岐比率は、撮像条件の一つである。
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。
【００１８】
カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９は、カラー撮像素子６およびモノクロ撮像素子７からそれぞれ受け取った画像信号に対し、相関二重サンプリングによるノイズ成分除去やレベル調整を施した後に、Ａ／Ｄ変換して得られたディジタル画像信号を画像処理部１２に対してそれぞれ出力するようになっている。
【００１９】
同期信号生成部１０は、生成した水平同期信号および垂直同期信号をＴＧ１１、カラー用ＡＦＥ８、モノクロ用ＡＦＥ９、システム制御部１３および画像処理部１２に出力するようになっている。垂直同期信号の周期は、システム制御部１３から出力される周期設定値および撮像素子６，７における蓄積電荷の読み出し方式に応じて設定されるようになっている。
【００２０】
ＴＧ１１は、撮像素子６，７の垂直方向の電荷転送路を駆動する垂直転送クロック、水平方向の電荷転送路を駆動する水平転送クロック、撮像素子６，７の出力アンプをリセットするリセットゲート信号等を撮像素子６，７の駆動信号として出力するようになっている。また、ＴＧ１１は、撮像素子６，７の撮像面上に並ぶ受光素子が蓄積した電荷を半導体基板に強制排出するとともに、その電荷蓄積を停止させる電子シャッタパルスを生成するようになっている。
【００２１】
さらに、ＴＧ１１は、この電子シャッタパルスの出力期間によって撮像素子６，７での撮像における露出時間の制御を行うようになっている。また、ＴＧ１１は撮像素子６，７における蓄積電荷の読み出し方式（全画素読み出し、部分読み出し、画素加算（ビニング）等）の選択を指示する制御信号をシステム制御部１３から受け取ると、指示された読み出し方式に応じた駆動信号を出力するようになっている。さらに、ＴＧ１１はＡＦＥ８，９の駆動信号として相関二重サンプリング用クロックやＡ／Ｄ変換用クロックなどを出力するようになっている。
【００２２】
画像処理部１２は、カラー用ＡＦＥ８およびモノクロ用ＡＦＥ９から出力されたディジタルの画像信号で表される画像に対し、ノイズリダクションや階調補正、ディジタルゲイン、コントラスト調整等の画像処理を施した上で、画像をバス１５を介してデータ転送部１４に出力するようになっている。
【００２３】
システム制御部１３は、演算部４からデータ転送部１４およびバス１５を介して送られてくる撮像条件（読み出し方式、垂直同期信号周期設定値、露出時間、感度および画素加算等）の指示を受けると、その指示通りの読み出し方式をＴＧ１１および同期信号生成部１０に通知するようになっている。システム制御部１３は、垂直同期信号周期設定値と撮像条件の指示に係る露出時間とにより、電子シャッタパルスの出力期間を導出してＴＧ１１に設定するとともに、感度に対応するＣＤＳゲイン値をそれぞれのＡＦＥ８，９に設定するようになっている。
【００２４】
データ転送部１４は、演算部４から出力される撮像条件をシステム制御部１３に転送するようになっている。また、画像処理部１２において処理された画像を演算部４に転送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。
【００２５】
表示部１７は、演算処理部１８により処理された画像を表示するとともに、図２に示されるように、入力部１６とともにＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）を構成している。図２はＧＵＩの表示例であり、入力欄、ボタン、トラックバー等の各ＧＵＩ部品の配置、形状、サイズ、配色等はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図２の表示例では、観察像の画像を表示する表示ウインドウ２１と、カメラ３の制御を行うカメラ制御タブ２２とを備えている。
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。
【００２７】
ライブ撮影ボタン２３は、ライブ撮影を行う際に選択されるようになっている。スナップ撮影ボタン２４は静止画を撮影する際に選択され、ボタン２４の押下と同時に静止画が取得されるようになっている。
【００２８】
ＣＣＤ選択ボタン２５は、撮影に使用する撮像素子６，７を選択するボタンであり、カラーを選択すると、カラー撮像素子６が作動させられて、プリズム５を介してカラー撮像素子６に分岐され、その撮像面に投影された観察像の画像が表示ウインドウ２１に表示されるようになっている。一方、モノクロを選択すると、モノクロ撮像素子７が作動させられて、プリズム５を介してモノクロ撮像素子７に分岐され、その撮像面に投影された観察像の画像が表示ウインドウ２１に表示されるようになっている。
【００２９】
カラーモード用の撮像条件設定タブ２６には、露出モード選択ボタン２８、露出時間設定トラックバー２９、感度選択コンボボックス３０、解像度選択コンボボックス３１およびコントラスト選択コンボボックス３２が備えられている。これらはＣＣＤ選択ボタン２５にてカラーが選択されている場合の撮像条件を設定するためのものである。
【００３０】
モノクロモード用の撮像条件設定タブ２７にも、カラーモード用の撮像条件設定タブ２６と同様のＧＵＩ部品が備えられている。これらはＣＣＤ選択ボタン２５にてモノクロが選択されている場合の撮像条件を設定するためのものである。
【００３１】
露出モード選択ボタン２８は、マニュアル露出とオート露出とを選択するためのものである。オート露出を選択すると、演算処理部１８において、画像から適正露出となる露出時間が自動で算出されるようになっている。すなわち、演算処理部１８は、自動露出調節部を備えている。
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。
【００３２】
感度選択コンボボックス３０は、撮像素子６，７のＩＳＯ感度を設定するために使用されるようになっている。ＩＳＯ感度は、２００，４００，８００，１６００の４種類から選択することができ、カラーモードおよびモノクロモードとも、ＩＳＯ２００がデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３３】
解像度選択コンボボックス３１は、観察像の解像度の選択に使用される。例えば、全画素、ビニング等の撮像素子６，７における蓄積電荷読み出し方式に応じて決定されるようになっている。カラーモードおよびモノクロモードとも、全画素がデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３４】
コントラスト選択コンボボックス３２は、観察像のコントラストの選択に使用される。コントラストは、ハイ、ノーマル、ローの３種類から選ぶことができる。カラーモードおよびモノクロモードとも、ノーマルがデフォルトの撮像条件として設定されている。
【００３５】
次に、演算部４の演算処理部１８による、撮像素子６，７の切替時の露出時間算出処理について説明する。
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。
【００３６】
演算処理部１８は、予め測定した参照露出時間を記憶していて、該参照露出時間を用いて露出時間の算出を行うようになっている。参照露出時間は、顕微鏡２に標本を載置しない状態でデフォルトの撮像条件（感度：ＩＳＯ２００，解像度：全画素、コントラスト：ノーマル）下で適正露出が得られる露出時間である。適正露出は、撮影された観察像内の背景部分の空間平均輝度値が、所定の目標値（例えば、階調数が２５６階調の場合に２００）になるような露出と定義する。演算処理部１８は、画像処理部１２によって画像に対して階調補正する際の階調特性を補正する階調補正手段を備えている。
【００３７】
例えば、カラーモードでの撮影からモノクロモードでの撮影に切り替える場合について説明する。カラーモードにおいて、露出時間設定トラックバー２９により設定された露出時間をｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒとすると、モノクロモードにおいて設定される露出時間ｅｘｐ＿ｍｏｎｏは以下の式（１）により算出される。
【００３８】
ｅｘｐ＿ｍｏｎｏ＝Ａ×ｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒ×Ｋｃａｍ （１）
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。
【００３９】
補正係数Ｋｃａｍは、以下の式（２）により算出される。
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。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
【００４１】
例えば、モノクロモードの感度がデフォルトのＩＳＯ２００であるのに対し、カラーモードの感度がＩＳＯ４００に設定され、モノクロモードの解像度がビニング２であるのに対し、カラーモードの解像度がデフォルトの全画素に設定され、モノクロモードのコントラストがハイであるのに対し、カラーモードのコントラストがデフォルトのノーマルに設定されている場合には、
Ｋｓｅｎｓ＝２／１＝２、
Ｋｒｅｓｏ＝１／２、
Ｋｃｏｎｔ＝Ｖｎｏ／Ｖｈｉ
となる。
【００４２】
ここで、Ｖｎｏは、図３に示すルックアップテーブルにおいて、コントラストモードがデフォルト、つまりノーマル設定時に参照露出時間を測定する際に使用した輝度の目標値である。また、Ｖｈｉ，Ｖｌｏは、図３に示すルックアップテーブルにおいて、出力画素値がＶｎｏとなる入力画素値のそれぞれコントラストモードがハイ、ローのときの出力画素値である。なお、演算処理部１８は、表１、表２、表３および図３に示す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ている。
【００４３】
その結果、この場合の補正係数Ｋｃａｍは、
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。
【００４４】
すなわち、本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、一方の撮像素子６（７）、例えば、カラー撮像素子６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、該第１の露出時間と２つの撮像素子６，７による撮像条件の比とに基づいて、式（１）により第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、他方の撮像素子７（６）、例えば、モノクロ撮像素子７により撮影する第３のステップとを含んでいる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置１および顕微鏡観察方法によれば、撮影を行う撮像素子６，７を切り替える際に、切替後の撮影が適正露出となる露出時間が自動的に算出して設定されるので、撮像素子６，７の切替前後で、撮影された観察像の明るさを一定に保つことができるという利点がある。その結果、適正露出となる露出時間を短時間で設定することができ、ユーザが手動で露出時間を設定し直す手間を省くことができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、カラーモードからモノクロモードに切り替える場合を例に挙げて説明したが、逆の場合にも同様の処理で露出時間を簡易に算出し、短時間で設定することができるという利点がある。
【００４７】
また、撮像素子６，７の感度としてＩＳＯ感度を使用した場合について説明したが、これに代えて、ＡＦＥ８，９のＣＤＳゲインと画像処理部１２のディジタルゲインとで決まるゲイン設定値を使用してもよい。
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。
【００４８】
また、本実施形態においては、露出時間を手動により設定する手動露出モードを例に挙げて説明したが、これに代えて、露出時間が自動的に算出されるオート露出モードが選択されている場合に適用してもよい。この場合には、式（１）により算出されたｅｘｐ＿ｍｏｎｏをカラーモードからモノクロモードに切り替えた後の自動露出調節の初期値として使用することが好ましい。このようにすることで、自動露出調節が、ほぼ適正露出となる露出時間から開始されるので、適正露出が得られるまでの時間を短縮することができるという利点がある。
【００４９】
また、本実施形態においては、カラーモードとモノクロモードで観察方法を同じくする場合について説明したが、カラーモードでは明視野観察、モノクロモードでは微分干渉観察というように使用する撮像素子６，７ごとに観察方法を異ならせてもよい。
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。
【００５０】
顕微鏡設定タブ４１には、観察方法選択コンボボックス４２が備えられている。観察方法選択コンボボックス４２において透過微分干渉を選択した場合には、顕微鏡光学部品を設定するＧＵＩとして、アナライザ選択コンボボックス４３、プリズムスライダ選択コンボボックス４４、コンデンサ選択コンボボックス４５、光学素子選択コンボボックス４６および対物レンズ選択コンボボックス４７が表示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。
【００５１】
そして、設定された顕微鏡光学部品は以下のようにして露出時間算出処理に反映されるようになっている。
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。
【００５２】
ｅｘｐ＿ｍｏｎｏ＝Ａ×ｅｘｐ＿ｃｏｌｏｒ×Ｋｃａｍ×Ｋｏｐｔ （３）
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。
【００５３】
例えば、モノクロモードにおける対物レンズ以外の光学部品としてデフォルトの光学部品が設定されている場合において、モノクロモードにおける対物レンズがデフォルトの対物レンズと比較してＮ倍の明るさの光を透過するものが設定された場合には、デフォルトの対物レンズが設定された場合と比較して取得画像の明るさがＮ倍になる。そこで、補正係数Ｋｏｐｔ＝１／Ｎを設定することにより、撮像素子６，７の切替前後における取得画像の明るさを同等に設定することができる。
【００５４】
なお、対物レンズ以外の光学部品についても、デフォルトの光学部品との明るさの比を測定しておくことにより、同様の方法で、補正係数Ｋｏｐｔを求めることができる。
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。
【００５５】
また、上記においては透過微分干渉観察を例示して説明したが、これに代えて、落射蛍光観察を行う場合においても同様に適用することができる。
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。
【００５６】
このような落射蛍光観察においても、予めデフォルトの光学部品（光源５１、対物レンズ５６および蛍光キューブ５９）とその他の光学部品との明るさの比を補正値として測定しておき、この補正値に基づいて算出した露出時間を自動露出調節の初期値に使用することにより、自動露出が短時間で収束し、適正露出が得られるまでの時間を短縮することができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、プリズム５によって光路を分岐する場合について説明したが、これに代えて、プリズムを抜き差しすることにより、光路を切り替えることにしてもよい。これにより、カラー撮像素子６とモノクロ撮像素子７のどちらか一方のみを使用することが可能になる。
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。
【符号の説明】
【００５８】
１ 顕微鏡用撮像装置
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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２つの撮像素子と、
一方の前記撮像素子の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記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る顕微鏡用撮像装置。
【請求項２】
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する請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の感度の比を含む請求項１または請求項２に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項４】
前記撮像条件の比が、２つの前記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から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項５】
２つの前記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２つの前記撮像素子の補正量の比を含む請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項６】
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５のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項７】
被写体からの光を２つの光路に分岐して、２つの異なる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、
一方の前記撮像素子により、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の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記撮像素子の第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のステップとを含む顕微鏡観察方法。
【請求項１】
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２つの撮像素子と、
一方の前記撮像素子の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記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る顕微鏡用撮像装置。
【請求項２】
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する請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記撮像条件の比が、２つの前記撮像素子の感度の比を含む請求項１または請求項２に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項４】
前記撮像条件の比が、２つの前記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から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項５】
２つの前記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２つの前記撮像素子の補正量の比を含む請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項６】
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５のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項７】
被写体からの光を２つの光路に分岐して、２つの異なる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、
一方の前記撮像素子により、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の露出時間と２つの撮像素子による撮像条件の比とに基づいて他方の前記撮像素子の第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のステップとを含む顕微鏡観察方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５０１７９（Ｐ２０１２−１５０１７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２２１（Ｐ２０１１−７２２１）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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