JP2002098901A - 走査型レーザ顕微鏡 - Google Patents
走査型レーザ顕微鏡Info
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- JP2002098901A JP2002098901A JP2000289467A JP2000289467A JP2002098901A JP 2002098901 A JP2002098901 A JP 2002098901A JP 2000289467 A JP2000289467 A JP 2000289467A JP 2000289467 A JP2000289467 A JP 2000289467A JP 2002098901 A JP2002098901 A JP 2002098901A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】画像ずれを補正でき良好な画像を得られる走査
型レーザ顕微鏡を提供すること。 【解決手段】標本(112)に対してスポット光を走査
して前記標本からの光を検出し画像データを得る走査型
レーザ顕微鏡において、標本を載置し、該標本位置の基
準をなす指標が形成された標本載置部材と、前記標本か
らの光を画像データとして得る第1の光電変換手段(1
6a)と、前記標本載置部材からの光を画像データとし
て得る第2の光電変換手段(16b)と、この第2の光
電変換手段で得た画像データから前記標本の画像の位置
ずれ量を算出する算出手段(1614)と、前記第1の
光電変換手段で得た画像データを前記算出手段で算出さ
れた位置ずれ量を基に補正する補正手段(1611)
と、を具備。
型レーザ顕微鏡を提供すること。 【解決手段】標本(112)に対してスポット光を走査
して前記標本からの光を検出し画像データを得る走査型
レーザ顕微鏡において、標本を載置し、該標本位置の基
準をなす指標が形成された標本載置部材と、前記標本か
らの光を画像データとして得る第1の光電変換手段(1
6a)と、前記標本載置部材からの光を画像データとし
て得る第2の光電変換手段(16b)と、この第2の光
電変換手段で得た画像データから前記標本の画像の位置
ずれ量を算出する算出手段(1614)と、前記第1の
光電変換手段で得た画像データを前記算出手段で算出さ
れた位置ずれ量を基に補正する補正手段(1611)
と、を具備。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、取得した画像が本
来の観察画像に付して、常に位置のずれがないよう、ま
た画像歪みがないように画像補正し、保存、表示を行な
う走査型レーザ顕微鏡に関する。
来の観察画像に付して、常に位置のずれがないよう、ま
た画像歪みがないように画像補正し、保存、表示を行な
う走査型レーザ顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】(第1の従来の技術)光学顕微鏡は、ス
テージ上に搭載したプレパラート上の試料を、対物レン
ズで拡大し観察する構成をなしており、一般に、試料へ
の照明系には、ランプなどの光源からの光をコンデンサ
レンズを用いて試料の観察領域全体に均等になるように
当てる構造を採用している。
テージ上に搭載したプレパラート上の試料を、対物レン
ズで拡大し観察する構成をなしており、一般に、試料へ
の照明系には、ランプなどの光源からの光をコンデンサ
レンズを用いて試料の観察領域全体に均等になるように
当てる構造を採用している。
【0003】さらに、画像の観察を分解能とコントラス
トが良い状態で行ないたい場合、光学顕微鏡の観察では
照明系としてフレア等の問題があり、また低コントラス
トの試料の観察をするにあたっては大変見ずらいという
問題がある。これらの問題を改善するものとして、点状
光投射型(スポット光投射型)の光学顕微鏡である走査
型光学顕微鏡が堤案された。
トが良い状態で行ないたい場合、光学顕微鏡の観察では
照明系としてフレア等の問題があり、また低コントラス
トの試料の観察をするにあたっては大変見ずらいという
問題がある。これらの問題を改善するものとして、点状
光投射型(スポット光投射型)の光学顕微鏡である走査
型光学顕微鏡が堤案された。
【0004】この光学顕微鏡は、点光源からの光を対物
レンズを介して観察試料に点状に照射することにより、
試料を透過した光(透過光)、もしくは試料からの反射
光、もしくは試料から発生した蛍光を、再び対物レン
ズ、光学系を介して点状に結像し、これをピンホール開
口を有する検出器で検出して像の濃度情報を得るように
したものである。
レンズを介して観察試料に点状に照射することにより、
試料を透過した光(透過光)、もしくは試料からの反射
光、もしくは試料から発生した蛍光を、再び対物レン
ズ、光学系を介して点状に結像し、これをピンホール開
口を有する検出器で検出して像の濃度情報を得るように
したものである。
【0005】但し、この構成だけでは点状光が照射され
た1点の濃度情報しか得られないので、試料をX軸、Y
軸の方向に移動して二次元平面内で機械的に移動させる
X−Y走査方式や、光路をスキャン走査に同期させるC
RTディスプレイなどの画像表示装置により、X−Y走
査に応じた前記濃度情報の信号に対応する輝度を表示す
ることで、画像として観察できるようにしている。
た1点の濃度情報しか得られないので、試料をX軸、Y
軸の方向に移動して二次元平面内で機械的に移動させる
X−Y走査方式や、光路をスキャン走査に同期させるC
RTディスプレイなどの画像表示装置により、X−Y走
査に応じた前記濃度情報の信号に対応する輝度を表示す
ることで、画像として観察できるようにしている。
【0006】以上が、走査型光学顕微鏡の原理的構成要
素である。また、光源としてレーザ光を使ったものが走
査型レーザ顕微鏡と呼ばれ、画像の解像が向上すること
が広く知られている。この走査型レーザ顕微鏡は、レー
ザ走査されている標本の透過光または反射光を、検出器
である光電子増倍管やフォトダイオードなどの光電変換
により電気信号に変換したものを画像データとして保
存、加工、表示する構成を備えている。
素である。また、光源としてレーザ光を使ったものが走
査型レーザ顕微鏡と呼ばれ、画像の解像が向上すること
が広く知られている。この走査型レーザ顕微鏡は、レー
ザ走査されている標本の透過光または反射光を、検出器
である光電子増倍管やフォトダイオードなどの光電変換
により電気信号に変換したものを画像データとして保
存、加工、表示する構成を備えている。
【0007】図12は、従来例に係る走査型レーザ顕微
鏡の基本構成を示すブロック図である。この構成では、
光学顕微鏡本体11に備えられたレーザ光源12からの
レーザ光は、2次元走査機構部13にて、顕微鏡ステー
ジ111上の試料112表面上にスポット光をXY走査
させる。
鏡の基本構成を示すブロック図である。この構成では、
光学顕微鏡本体11に備えられたレーザ光源12からの
レーザ光は、2次元走査機構部13にて、顕微鏡ステー
ジ111上の試料112表面上にスポット光をXY走査
させる。
【0008】図13は、2枚のガルバノミラーをXとY
とに夫々対応させたときの、XY走査部の概略図の一例
を示す。スポット光を照射した結果生じる試料からの反
射光または蛍光を、対物レンズ113と2次元走査機構
部13を介してピンホール板14を通過後、光検出部1
5で受光し電気信号に光電変換する。ピンホール板14
は、所定径のピンホールを開けたもので、光検出部15
の前面の結像位置に配置され、そこを通過した光によ
り、試料面上の観察点で焦点にあった情報のみが検出で
き、共焦点効果が得られる。なお、2次元走査機構部1
3を駆動するには、2次元走査駆動制御部169により
走査制御信号を発生させて行い、また信号処理部16で
も、2次元走査機構部13からの信号を基準にデータ処
理を行なう。
とに夫々対応させたときの、XY走査部の概略図の一例
を示す。スポット光を照射した結果生じる試料からの反
射光または蛍光を、対物レンズ113と2次元走査機構
部13を介してピンホール板14を通過後、光検出部1
5で受光し電気信号に光電変換する。ピンホール板14
は、所定径のピンホールを開けたもので、光検出部15
の前面の結像位置に配置され、そこを通過した光によ
り、試料面上の観察点で焦点にあった情報のみが検出で
き、共焦点効果が得られる。なお、2次元走査機構部1
3を駆動するには、2次元走査駆動制御部169により
走査制御信号を発生させて行い、また信号処理部16で
も、2次元走査機構部13からの信号を基準にデータ処
理を行なう。
【0009】光検出部15により光を検出し、電気信号
に変換された出力は、信号処理部16にて処理され表示
部17に表示される。まず、利得可変部161にて所望
の信号増幅を行い、次にオフセット調整部162にて所
望の信号の増減を調整する。その設定量は、CPU16
6により、それぞれD/A変換器167,168に所望
の値で設定されている。
に変換された出力は、信号処理部16にて処理され表示
部17に表示される。まず、利得可変部161にて所望
の信号増幅を行い、次にオフセット調整部162にて所
望の信号の増減を調整する。その設定量は、CPU16
6により、それぞれD/A変換器167,168に所望
の値で設定されている。
【0010】次に、オフセット調整部162から出た信
号は、A/D変換器163にてアナログ/デジタル変換
された後、記録部164にて画像データとして一時記憶
される。記憶された画像データは、その後加工、表示、
保存される。加工は、CPU166にて所望の画像処理
を行う。また表示は、記憶部164から画像データを出
力し、D/A変換器165を介して表示部17にて行
い、画像を観察することができる。また、深さ方向つま
り3次元情報が必要な場合は、Z走査駆動部1610に
より、ステージ111を所望のZ位置ヘ移動させ、必要
な画像を順次記憶部164に構築させる。これにより、
3次元画像の表示、観察も可能となる。また、その画像
をもとに標本上での計測、つまり長さ、面積、体積計測
を行い、情報を得ることもできる。
号は、A/D変換器163にてアナログ/デジタル変換
された後、記録部164にて画像データとして一時記憶
される。記憶された画像データは、その後加工、表示、
保存される。加工は、CPU166にて所望の画像処理
を行う。また表示は、記憶部164から画像データを出
力し、D/A変換器165を介して表示部17にて行
い、画像を観察することができる。また、深さ方向つま
り3次元情報が必要な場合は、Z走査駆動部1610に
より、ステージ111を所望のZ位置ヘ移動させ、必要
な画像を順次記憶部164に構築させる。これにより、
3次元画像の表示、観察も可能となる。また、その画像
をもとに標本上での計測、つまり長さ、面積、体積計測
を行い、情報を得ることもできる。
【0011】図14(a)は、画像ずれの生じていない
画像を示し、図14(b)は画像ずれの生じた取得画像
を示す。上記のような走査型レーザ顕微鏡で良好な画像
を最終的に得たいが、装置の構成条件や各ユニットの持
つ性能限界から、画素ずれが生じた画像になってしまう
こともある。この画素ずれについてラスタースキャン画
像を例にとると、図14(a)に示すような実際の顕微
鏡画像に比ベ、図14(b)に示すように取得した画像
がライン毎にわずかにずれていたりすることがある。
画像を示し、図14(b)は画像ずれの生じた取得画像
を示す。上記のような走査型レーザ顕微鏡で良好な画像
を最終的に得たいが、装置の構成条件や各ユニットの持
つ性能限界から、画素ずれが生じた画像になってしまう
こともある。この画素ずれについてラスタースキャン画
像を例にとると、図14(a)に示すような実際の顕微
鏡画像に比ベ、図14(b)に示すように取得した画像
がライン毎にわずかにずれていたりすることがある。
【0012】但し、生物標本画像に関しては、形状や大
きさも常に一定ではなく、観察画像では何が本来の形か
判断し難いところもある。画像の種類によって、大きな
画像ずれに関しては、ずれているという判断がつきやす
いが、わずかな画像ずれについては判断がつきにくく、
実際わからないまま過ごしていることさえある。このよ
うな場合、結局ずれた画像のままで観察、記録している
こととなってしまう。
きさも常に一定ではなく、観察画像では何が本来の形か
判断し難いところもある。画像の種類によって、大きな
画像ずれに関しては、ずれているという判断がつきやす
いが、わずかな画像ずれについては判断がつきにくく、
実際わからないまま過ごしていることさえある。このよ
うな場合、結局ずれた画像のままで観察、記録している
こととなってしまう。
【0013】このような画像ずれの原因は、実際にレー
ザ光を照射している標本位置に対して、画像を取得する
タイミングにずれがあり、このため各ラインデータの並
びが本来の位置とずれる現象が生じるためである。
ザ光を照射している標本位置に対して、画像を取得する
タイミングにずれがあり、このため各ラインデータの並
びが本来の位置とずれる現象が生じるためである。
【0014】このように、ライン毎に画像の取り始めが
一定でない要因として、スキャナーの駆動の誤差や振動
の影響が上げられる。スキャナーにおいては、駆動信号
にて位置移動されるが、入力した信号に対して本来期待
される位置ではなく、少しずれ誤差をもった位置に動
く。この場合、入力する信号が速くなればなるほど、ス
キャナの機械的なレスポンスが信号の変化に追従しなく
なる。
一定でない要因として、スキャナーの駆動の誤差や振動
の影響が上げられる。スキャナーにおいては、駆動信号
にて位置移動されるが、入力した信号に対して本来期待
される位置ではなく、少しずれ誤差をもった位置に動
く。この場合、入力する信号が速くなればなるほど、ス
キャナの機械的なレスポンスが信号の変化に追従しなく
なる。
【0015】従って、本来は指定された走査位置からの
蛍光信号を決められた時間で取得しているはずだが、実
際には、この誤差のためその位置の情報を異なる時間で
取得している。ラスタースキャン画像の場合、この現象
は速度が速くなる駆動部分、つまり横方向の動きに顕著
に見られ、各ラインごとにずれが生じてしまうことにな
る。その結果、ラスタースキャン画像を表示すると、上
下ライン間で本来の画像の位置とずれた画像となる。
蛍光信号を決められた時間で取得しているはずだが、実
際には、この誤差のためその位置の情報を異なる時間で
取得している。ラスタースキャン画像の場合、この現象
は速度が速くなる駆動部分、つまり横方向の動きに顕著
に見られ、各ラインごとにずれが生じてしまうことにな
る。その結果、ラスタースキャン画像を表示すると、上
下ライン間で本来の画像の位置とずれた画像となる。
【0016】また、熱変形等での位置変化は、走査時間
に比べゆっくりとした変化なので無視できるが、これと
同様な影響として、装置の周辺から来る振動、具体的に
は床、装置の内部及び同辺部分で動きを伴う電動箇所の
振動、あるいは観察者などによる振動が加えられた場
合、標本上の観察位置が常に一定でなくなる。従って、
このような場合もまた上述したような現象が生じること
になる。さらに、振動の周波数が低周波成分を含む場合
は、ラスタースキャン画像に縦方向の画像ずれも発生し
てしまう。
に比べゆっくりとした変化なので無視できるが、これと
同様な影響として、装置の周辺から来る振動、具体的に
は床、装置の内部及び同辺部分で動きを伴う電動箇所の
振動、あるいは観察者などによる振動が加えられた場
合、標本上の観察位置が常に一定でなくなる。従って、
このような場合もまた上述したような現象が生じること
になる。さらに、振動の周波数が低周波成分を含む場合
は、ラスタースキャン画像に縦方向の画像ずれも発生し
てしまう。
【0017】このような画像ずれが生じるのを防ぐため
に、従来から改善策が考えられている。走査部の誤差補
正方法に関して、従来例として特開平11−03833
8号公報に、共振ガルバノの場合の例が示されている。
これは、スキャナーの走査周波数が変化しても、その時
点での走査周波数に正確に追従したサンプリング信号を
生成し、ずれのない画像の取り込みをするという制御方
法である。
に、従来から改善策が考えられている。走査部の誤差補
正方法に関して、従来例として特開平11−03833
8号公報に、共振ガルバノの場合の例が示されている。
これは、スキャナーの走査周波数が変化しても、その時
点での走査周波数に正確に追従したサンプリング信号を
生成し、ずれのない画像の取り込みをするという制御方
法である。
【0018】(第2の従来の技術)図15(a)は、画
像ずれの生じていない画像を示し、図15(b)は画像
に歪みが生じた取得画像を示す。上記のような走査型レ
ーザ顕微鏡で良好な画像を最終的に得たいが、装置の構
成条件や各ユニットの持つ性能限界から、取得画像が歪
みや輝度むらを持った画像になってしまうこともある。
この画像の歪みは、画像の周辺にいくほど多く発生す
る。例えば、図15(a)に示すように本来の観察画像
が円である場合に、図15(b)に示すようにレーザ顕
微鏡で取得した画像が楕円形状の画像となってしまう。
像ずれの生じていない画像を示し、図15(b)は画像
に歪みが生じた取得画像を示す。上記のような走査型レ
ーザ顕微鏡で良好な画像を最終的に得たいが、装置の構
成条件や各ユニットの持つ性能限界から、取得画像が歪
みや輝度むらを持った画像になってしまうこともある。
この画像の歪みは、画像の周辺にいくほど多く発生す
る。例えば、図15(a)に示すように本来の観察画像
が円である場合に、図15(b)に示すようにレーザ顕
微鏡で取得した画像が楕円形状の画像となってしまう。
【0019】この例は、大きな画像歪みで判断がつきや
すい場合であるが、大概にして生物標本画像に関して
は、形状や大きさも常に一定でなく、観察画像に何が本
来の形なのか判断つき難いものが含まれている。また、
画像の種類によっては、わずかな画像歪みやずれについ
て判断がつきにくく、実際わからないまま過ごしている
こともある。このような場合、観察者は知らないまま、
歪んだ画像で観察、記録をしていることとなる。さら
に、その画像をもとに標本の計測、つまり長さ、面積、
体積を知ろうとすると、周辺部画像での計測誤差を含ん
だ値になる。
すい場合であるが、大概にして生物標本画像に関して
は、形状や大きさも常に一定でなく、観察画像に何が本
来の形なのか判断つき難いものが含まれている。また、
画像の種類によっては、わずかな画像歪みやずれについ
て判断がつきにくく、実際わからないまま過ごしている
こともある。このような場合、観察者は知らないまま、
歪んだ画像で観察、記録をしていることとなる。さら
に、その画像をもとに標本の計測、つまり長さ、面積、
体積を知ろうとすると、周辺部画像での計測誤差を含ん
だ値になる。
【0020】このような画像歪みの原因は、実際にレー
ザ光を照射しようとする照射位置に対して、スキャナー
の持つ特性、制御方法など、システムの性能に依存する
ところが大きい。スキャナーにおいては、駆動信号にて
位置移動されるが、入力した信号が高い周波数成分を含
んでいると、本来期待される位置でなく、誤差をもった
位置に動く。この場合、入力信号が高い周波数になれば
なるほど、スキャナの機械的なレスポンスが信号の変化
に追従しにくくなる。
ザ光を照射しようとする照射位置に対して、スキャナー
の持つ特性、制御方法など、システムの性能に依存する
ところが大きい。スキャナーにおいては、駆動信号にて
位置移動されるが、入力した信号が高い周波数成分を含
んでいると、本来期待される位置でなく、誤差をもった
位置に動く。この場合、入力信号が高い周波数になれば
なるほど、スキャナの機械的なレスポンスが信号の変化
に追従しにくくなる。
【0021】従って、本来は指定された走査位置からの
蛍光信号を決められた時間で取得しているはずだが、実
際にはこの誤差のため本来とは異なる位置の情報を取得
している。この現象が、画像周辺になると顕著に現れ
る。例えば、格子状の画像を取得したときに、本来格子
が等間隔をなす画像が、周辺付近で均等な間隔でなくな
る。ラスタースキャン画像の場合、この現象は速度が速
い横方向の動きに顕著に見られ、画像の端が歪んだもの
になる。
蛍光信号を決められた時間で取得しているはずだが、実
際にはこの誤差のため本来とは異なる位置の情報を取得
している。この現象が、画像周辺になると顕著に現れ
る。例えば、格子状の画像を取得したときに、本来格子
が等間隔をなす画像が、周辺付近で均等な間隔でなくな
る。ラスタースキャン画像の場合、この現象は速度が速
い横方向の動きに顕著に見られ、画像の端が歪んだもの
になる。
【0022】このような問題に対して、レスポンスに追
従できるようにし、画像ずれや歪み発生を防ぐために、
従来から改善策が考えられている。走査部の誤差補正方
法に関して、上述したように、従来例として特開平11
−038338号公報に、共振ガルバノの場合の例が示
されている。これは、スキャナーの走査周波数が変化し
ても、その時点での走査周波数に正確に追従したサンプ
リング信号を生成し、歪みがなく、かつずれのない画像
の取り込みをするという制御方法である。
従できるようにし、画像ずれや歪み発生を防ぐために、
従来から改善策が考えられている。走査部の誤差補正方
法に関して、上述したように、従来例として特開平11
−038338号公報に、共振ガルバノの場合の例が示
されている。これは、スキャナーの走査周波数が変化し
ても、その時点での走査周波数に正確に追従したサンプ
リング信号を生成し、歪みがなく、かつずれのない画像
の取り込みをするという制御方法である。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】(第1の従来の技術の
問題点)上記した特開平11−038338号公報の制
御方法にて、走査部の誤差を補正できたとしても、あく
までスキャナー走査部に限定した補正であり、その他の
要因からなる画像ずれを防ぐことは期待できない。例え
ば、床や装置内部の電動部分による振動の影響を受け画
素ずれが生じたときに、この制御方法だけでは装置全体
として画素のずれ補正ができないことになる。また、こ
の制御方法はラスタースキャンのライン方向に限った補
正方法であり、縦方向については補正できない。
問題点)上記した特開平11−038338号公報の制
御方法にて、走査部の誤差を補正できたとしても、あく
までスキャナー走査部に限定した補正であり、その他の
要因からなる画像ずれを防ぐことは期待できない。例え
ば、床や装置内部の電動部分による振動の影響を受け画
素ずれが生じたときに、この制御方法だけでは装置全体
として画素のずれ補正ができないことになる。また、こ
の制御方法はラスタースキャンのライン方向に限った補
正方法であり、縦方向については補正できない。
【0024】また、この制御方法は共振スキャナーに限
った方法であり、その他の走査部に適用できない方法で
ある。さらに、全ての要因に渡り、複数の振動を除去す
る装置や、従来例の機構や、その他の対策を施したとし
ても、制御が複雑で装置を大きく、かつ高価なものとす
るが、それでも完全な補正は期待できない。
った方法であり、その他の走査部に適用できない方法で
ある。さらに、全ての要因に渡り、複数の振動を除去す
る装置や、従来例の機構や、その他の対策を施したとし
ても、制御が複雑で装置を大きく、かつ高価なものとす
るが、それでも完全な補正は期待できない。
【0025】(第2の従来の技術の問題点)上記した特
開平11−038338号公報の制御方法にて、走査部
の誤差を補正できたとしても、あくまでスキャナー走査
部に限定した補正であり、接続するシステムの組み合わ
せを変えた場合、各接続ユニットが保有する誤差要因を
含んだレーザ顕微鏡システム全体の補正まではできな
い。また、一般的な互換性も保てず、さらに共振スキャ
ナーに限った制御方法であるために、その他の走査部に
適用できない方法である。
開平11−038338号公報の制御方法にて、走査部
の誤差を補正できたとしても、あくまでスキャナー走査
部に限定した補正であり、接続するシステムの組み合わ
せを変えた場合、各接続ユニットが保有する誤差要因を
含んだレーザ顕微鏡システム全体の補正まではできな
い。また、一般的な互換性も保てず、さらに共振スキャ
ナーに限った制御方法であるために、その他の走査部に
適用できない方法である。
【0026】また、レーザ顕微鏡の観察条件、例えば対
物レンズの倍率や画像取り込みのスキャン速度を変える
等、複数の走査の条件に対応することが難しい。さら
に、その他の要因からなる画像ずれを防ぐことは期待で
きない。例えば、床や装置内部の電動部分による振動の
影響を受け画素ずれが生じたときに、この制御方法だけ
では装置全体として画素のずれ補正ができないことにな
る。さらに、最終的に画像の補正が不完全なため、正確
な距離の補正ができず、これにより標本の長さ、面積、
体積の計測が達成できないことになる。
物レンズの倍率や画像取り込みのスキャン速度を変える
等、複数の走査の条件に対応することが難しい。さら
に、その他の要因からなる画像ずれを防ぐことは期待で
きない。例えば、床や装置内部の電動部分による振動の
影響を受け画素ずれが生じたときに、この制御方法だけ
では装置全体として画素のずれ補正ができないことにな
る。さらに、最終的に画像の補正が不完全なため、正確
な距離の補正ができず、これにより標本の長さ、面積、
体積の計測が達成できないことになる。
【0027】本発明の第1の目的は、画像ずれを補正で
き良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供する
ことにある。
き良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供する
ことにある。
【0028】また本発明の第2の目的は、画像歪みを補
正でき良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供
することにある。
正でき良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供
することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の走査型レーザ顕微鏡は以下の
如く構成されている。
達成するために、本発明の走査型レーザ顕微鏡は以下の
如く構成されている。
【0030】(1)本発明の走査型レーザ顕微鏡は、標
本に対してスポット光を走査して前記標本からの光を検
出し画像データを得る走査型レーザ顕微鏡において、標
本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成された
標本載置部材と、前記標本からの光を画像データとして
得る第1の光電変換手段と、前記標本載置部材からの光
を画像データとして得る第2の光電変換手段と、この第
2の光電変換手段で得た画像データから前記標本の画像
の位置ずれ量を算出する算出手段と、前記第1の光電変
換手段で得た画像データを前記算出手段で算出された位
置ずれ量を基に補正する補正手段と、から構成されてい
る。
本に対してスポット光を走査して前記標本からの光を検
出し画像データを得る走査型レーザ顕微鏡において、標
本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成された
標本載置部材と、前記標本からの光を画像データとして
得る第1の光電変換手段と、前記標本載置部材からの光
を画像データとして得る第2の光電変換手段と、この第
2の光電変換手段で得た画像データから前記標本の画像
の位置ずれ量を算出する算出手段と、前記第1の光電変
換手段で得た画像データを前記算出手段で算出された位
置ずれ量を基に補正する補正手段と、から構成されてい
る。
【0031】(2)本発明の走査型レーザ顕微鏡は上記
(1)に記載の顕微鏡であり、かつ前記標本載置部材の
基準位置に絶対位置の情報を備えている。
(1)に記載の顕微鏡であり、かつ前記標本載置部材の
基準位置に絶対位置の情報を備えている。
【0032】(3)本発明の走査型レーザ顕微鏡は、標
本に対してスポット光を走査して前記標本からの光を検
出し画像データを得る走査型レーザ顕微鏡において、標
本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成された
標本載置部材と、前記標本からの光を画像データとして
得る第1の光電変換手段と、前記標本載置部材からの光
を画像データとして得る第2の光電変換手段と、この第
2の光電変換手段で得た画像データから前記標本の画像
の歪み量を算出する算出手段と、前記第1の光電変換手
段で得た画像データを前記算出手段で算出された歪み量
を基に補正する補正手段と、から構成されている。
本に対してスポット光を走査して前記標本からの光を検
出し画像データを得る走査型レーザ顕微鏡において、標
本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成された
標本載置部材と、前記標本からの光を画像データとして
得る第1の光電変換手段と、前記標本載置部材からの光
を画像データとして得る第2の光電変換手段と、この第
2の光電変換手段で得た画像データから前記標本の画像
の歪み量を算出する算出手段と、前記第1の光電変換手
段で得た画像データを前記算出手段で算出された歪み量
を基に補正する補正手段と、から構成されている。
【0033】(4)本発明の走査型レーザ顕微鏡は上記
(3)に記載の顕微鏡であり、かつ前記第1の光電変換
手段で得た画像データの輝度を補正する輝度補正手段を
備えている。
(3)に記載の顕微鏡であり、かつ前記第1の光電変換
手段で得た画像データの輝度を補正する輝度補正手段を
備えている。
【0034】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。
うな作用を奏する。
【0035】(1)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、全ての画像ずれの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、良好な画像を
提供することが可能になる。また、どんな走査部が用い
られていても、またその走査部での制御が十分なされて
いなくても、画像ずれの補正ができるので、走査部にお
ける各部に制御機能を設けず、安価で簡単に装置を実現
できる。
ば、全ての画像ずれの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、良好な画像を
提供することが可能になる。また、どんな走査部が用い
られていても、またその走査部での制御が十分なされて
いなくても、画像ずれの補正ができるので、走査部にお
ける各部に制御機能を設けず、安価で簡単に装置を実現
できる。
【0036】(2)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、基準位置に絶対位置の情報を備えることで、画像ず
れの補正をより正確に行なえ、装置の拡張性が増す。
ば、基準位置に絶対位置の情報を備えることで、画像ず
れの補正をより正確に行なえ、装置の拡張性が増す。
【0037】(3)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、全ての画像歪みの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、周辺部分等の
歪みを除いた良好な画像を提供することが可能になる。
また、画像の絶対値計測が可能なので、標本の正確な長
さ、面積、体積計測が行なえる。また、どんな走査部が
用いられていても、またその走査部での制御が十分なさ
れていなくても、画像歪みの補正ができるので、走査部
における各部に制御機能を設けず、安価で簡単に装置を
実現できる。
ば、全ての画像歪みの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、周辺部分等の
歪みを除いた良好な画像を提供することが可能になる。
また、画像の絶対値計測が可能なので、標本の正確な長
さ、面積、体積計測が行なえる。また、どんな走査部が
用いられていても、またその走査部での制御が十分なさ
れていなくても、画像歪みの補正ができるので、走査部
における各部に制御機能を設けず、安価で簡単に装置を
実現できる。
【0038】(4)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、全ての輝度むらの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、輝度むらを除
いた良好な画像を提供することが可能になる。また、ど
んな走査部が用いられていても、またその走査部での制
御が十分なされていなくても、輝度むらの補正ができる
ので、走査部における各部に制御機能を設けず、安価で
簡単に装置を実現できる。
ば、全ての輝度むらの要因を一度に補正でき、この補正
を画像の表示にリアルタイムで追従させ、輝度むらを除
いた良好な画像を提供することが可能になる。また、ど
んな走査部が用いられていても、またその走査部での制
御が十分なされていなくても、輝度むらの補正ができる
ので、走査部における各部に制御機能を設けず、安価で
簡単に装置を実現できる。
【0039】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、本
発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構
成を示すブロック図である。
発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構
成を示すブロック図である。
【0040】光学顕微鏡本体11は、レーザ光源12か
ら、ファイバーを使うかあるいはファイバーを使わずに
直接2次元走査機構部13へレーザ光を導き、対物レン
ズ113を通して顕微鏡ステージ111上の試料112
表面上にスポット光を照射させる。なお、2次元走査駆
動制御部169から出力される走査制御信号により、試
料112に照射されるレーザ光は、2次元走査機構部1
3でXY走査される。ここでは、2枚のガルバノミラー
を用いてX方向とY方向とを走査し、レーザ光をラスタ
スキャンする。このXYの走査に必要な信号は、X、Y
または水平(H)、垂直(V)の同期信号という。結果
として、図13に示したようにスポット光を試料112
面上でXY走査することになる。
ら、ファイバーを使うかあるいはファイバーを使わずに
直接2次元走査機構部13へレーザ光を導き、対物レン
ズ113を通して顕微鏡ステージ111上の試料112
表面上にスポット光を照射させる。なお、2次元走査駆
動制御部169から出力される走査制御信号により、試
料112に照射されるレーザ光は、2次元走査機構部1
3でXY走査される。ここでは、2枚のガルバノミラー
を用いてX方向とY方向とを走査し、レーザ光をラスタ
スキャンする。このXYの走査に必要な信号は、X、Y
または水平(H)、垂直(V)の同期信号という。結果
として、図13に示したようにスポット光を試料112
面上でXY走査することになる。
【0041】また試料112としては、蛍光染色された
所望の生物細胞標本などであり、ガラス板の上に載せら
れている。そのガラス板には、観察する生物標本の蛍光
の波長より蛍光波長がシフトした蛍光物質からなる透明
な材料が、基準位置を示すように格子状に盛込まれてい
る。(以下、基準位置標本と称する。)図2は、前述し
たガラス板を示しており、たとえば基準位置が縦横一定
間隔をなす格子状の形状をしている。
所望の生物細胞標本などであり、ガラス板の上に載せら
れている。そのガラス板には、観察する生物標本の蛍光
の波長より蛍光波長がシフトした蛍光物質からなる透明
な材料が、基準位置を示すように格子状に盛込まれてい
る。(以下、基準位置標本と称する。)図2は、前述し
たガラス板を示しており、たとえば基準位置が縦横一定
間隔をなす格子状の形状をしている。
【0042】この基準位置標本は、励起波長に関して制
限はなく生物標本へのレーザ光で同様に励起でき、発光
する蛍光波長に関しては、生物標本の蛍光の波長と重な
らず、光学的に現状の装置で分離できる程度に離れてい
る。例えば図3に示すように、基準位置標本の励起波長
51は、良く使われる蛍光試薬の可視から赤外までの蛍
光波長の範囲における観察される蛍光波長52の間にあ
り、前述した波長52とは分離され、かつ長波長側に位
置する基準位置標本からの蛍光波長53を使う。
限はなく生物標本へのレーザ光で同様に励起でき、発光
する蛍光波長に関しては、生物標本の蛍光の波長と重な
らず、光学的に現状の装置で分離できる程度に離れてい
る。例えば図3に示すように、基準位置標本の励起波長
51は、良く使われる蛍光試薬の可視から赤外までの蛍
光波長の範囲における観察される蛍光波長52の間にあ
り、前述した波長52とは分離され、かつ長波長側に位
置する基準位置標本からの蛍光波長53を使う。
【0043】スポット光を照射した結果、試料112か
らの反射光または蛍光は、対物レンズを113と2次元
走査機構部13を介して、光路分割部18により生物標
本観察用の蛍光波長と位置検出用の蛍光波長とに光路分
割される。それぞれの検出光は、ピンホール板14,1
4を通過後、光検出部151,152にて電気信号に光
電変換される。光検出部151,152には光電子増倍
管(PMT)がよく使われる。ピンホ−ル板14,14
は、所定径のピンホールを開けたもので、光検出部15
1,152の前面の結像位置に配置され、そこを通過し
た光により、試料112上の焦点の合った位置での輝度
情報のみが検出でき、共焦点効果が得られる。
らの反射光または蛍光は、対物レンズを113と2次元
走査機構部13を介して、光路分割部18により生物標
本観察用の蛍光波長と位置検出用の蛍光波長とに光路分
割される。それぞれの検出光は、ピンホール板14,1
4を通過後、光検出部151,152にて電気信号に光
電変換される。光検出部151,152には光電子増倍
管(PMT)がよく使われる。ピンホ−ル板14,14
は、所定径のピンホールを開けたもので、光検出部15
1,152の前面の結像位置に配置され、そこを通過し
た光により、試料112上の焦点の合った位置での輝度
情報のみが検出でき、共焦点効果が得られる。
【0044】光検出部151,152から出力された電
気信号は、信号処理部16a,16bにて処理される。
なお、信号処理部16bの構成は信号処理部16aと同
一であるため、図示を省略している。
気信号は、信号処理部16a,16bにて処理される。
なお、信号処理部16bの構成は信号処理部16aと同
一であるため、図示を省略している。
【0045】信号処理部16aでは、目的とする生物標
本から発せられる蛍光についての信号処理を行なう。ま
ず、利得可変部161にて所望の信号増幅を行い、次に
オフセット調整部162にて所望の信号の増減を調整す
る。オフセット調整部162の設定量は、CPU166
により、それぞれD/A変換器167,168に所望の
値で設定されている。
本から発せられる蛍光についての信号処理を行なう。ま
ず、利得可変部161にて所望の信号増幅を行い、次に
オフセット調整部162にて所望の信号の増減を調整す
る。オフセット調整部162の設定量は、CPU166
により、それぞれD/A変換器167,168に所望の
値で設定されている。
【0046】次に、オフセット調整部162から出た信
号は、A/D変換器163にてアナログ/デジタル変換
された後、第1記憶部164に記憶される。何も画像ず
れ補正しない通常の観察では、そのまま直接、第3記憶
部1615をスルーして、D/A変換器165にてデジ
タル/アナログ変換され、表示部17にて画像表示され
る。
号は、A/D変換器163にてアナログ/デジタル変換
された後、第1記憶部164に記憶される。何も画像ず
れ補正しない通常の観察では、そのまま直接、第3記憶
部1615をスルーして、D/A変換器165にてデジ
タル/アナログ変換され、表示部17にて画像表示され
る。
【0047】一方、基準位置を検出した信号は、信号処
理部16bにて前述と同様なアナログ/デジタル処理が
される。但し、扱うデータの内容が異なるので、それぞ
れ利得可変値、オフセットの調整値も異なる。この利得
可変、オフセット調整の適切な処理が行われた後にデジ
タル変換されたデータは、一旦第2記録部1612に記
憶される。この記録されたデータを元に、誤差算出器1
614にて各ラインのずれ量を算出する。実際の取得画
像は、表示画像に対して少し大きいサイズの画像にな
る。これにより、周辺がずれた画像の情報も補正データ
として記録され、補正が可能となる。
理部16bにて前述と同様なアナログ/デジタル処理が
される。但し、扱うデータの内容が異なるので、それぞ
れ利得可変値、オフセットの調整値も異なる。この利得
可変、オフセット調整の適切な処理が行われた後にデジ
タル変換されたデータは、一旦第2記録部1612に記
憶される。この記録されたデータを元に、誤差算出器1
614にて各ラインのずれ量を算出する。実際の取得画
像は、表示画像に対して少し大きいサイズの画像にな
る。これにより、周辺がずれた画像の情報も補正データ
として記録され、補正が可能となる。
【0048】例えば図4に示すように、画像ずれを合せ
るための基準のラインを、初めの1ライン目とする。こ
の場合、2ライン目のストライプ状の輝度をなす白と黒
の境界が、1ライン目の輝度の情報に比べてずれてシフ
トしていれば、そのシフトした画素分L2がずれに相当
する。同様に3ライン以降も、1ライン目と比較して、
ずれ量L3,L4,…Lnを算出する。算出されたずれ
量は、第3記憶制御部1611に渡され、第3記憶部1
615への書き込み制御の初期値として使われる。つま
り、各ラインのずれ量Lnは、第1記憶部164から第
3記憶部1615ヘデータを書き込む際の書き込み開始
アドレスのオフセットとして加算され、ずれ補正された
画像データが第3記憶部1615に書き込まれる。
るための基準のラインを、初めの1ライン目とする。こ
の場合、2ライン目のストライプ状の輝度をなす白と黒
の境界が、1ライン目の輝度の情報に比べてずれてシフ
トしていれば、そのシフトした画素分L2がずれに相当
する。同様に3ライン以降も、1ライン目と比較して、
ずれ量L3,L4,…Lnを算出する。算出されたずれ
量は、第3記憶制御部1611に渡され、第3記憶部1
615への書き込み制御の初期値として使われる。つま
り、各ラインのずれ量Lnは、第1記憶部164から第
3記憶部1615ヘデータを書き込む際の書き込み開始
アドレスのオフセットとして加算され、ずれ補正された
画像データが第3記憶部1615に書き込まれる。
【0049】この場合、画像ずれは横方向のずれなの
で、基準位置標本が縦線だけからなる基準位置標本であ
れば上記の方法で処理を進めることができる。格子状の
基準位置標本を用いる場合は、格子状のデータに覆い尽
くされる特定のラインが存在し、比較するための横ずれ
の基準となるストライプが見えず、判断ができない箇所
が発生する。この場合は、上下のラインに比べそのライ
ンだけ大きく突出してずれることはないので、上下のラ
インの位置の二点間平均の補間を行い、その時点の値と
することで、ずれ量を計算する。これにより、生物標本
画像の画素ずれの値を各ラインのずれから求めることが
でき、ずれがないように画像の補正を行なえる。補正さ
れた画像はD/A変換器165にてアナログ信号に変換
され、表示部17で表示される。
で、基準位置標本が縦線だけからなる基準位置標本であ
れば上記の方法で処理を進めることができる。格子状の
基準位置標本を用いる場合は、格子状のデータに覆い尽
くされる特定のラインが存在し、比較するための横ずれ
の基準となるストライプが見えず、判断ができない箇所
が発生する。この場合は、上下のラインに比べそのライ
ンだけ大きく突出してずれることはないので、上下のラ
インの位置の二点間平均の補間を行い、その時点の値と
することで、ずれ量を計算する。これにより、生物標本
画像の画素ずれの値を各ラインのずれから求めることが
でき、ずれがないように画像の補正を行なえる。補正さ
れた画像はD/A変換器165にてアナログ信号に変換
され、表示部17で表示される。
【0050】振動などで縦方向にも画像ずれが生じた場
合、誤差算出部1614にて同様に縦方向の位置ずれ誤
差の検出を行なう。縦方向の処理では、振動方向が画像
の縦方向になるので、ずれ量は画素ずれではなく、ライ
ン数となる。従って、縦方向に何ライン分ずれているか
を算出し、そのずれ量のデータを第3記憶制御部161
1に渡し、縦のデータにおいて必要なずれ量をシフト
し、第3記憶部1615の画像データを書き換える。
合、誤差算出部1614にて同様に縦方向の位置ずれ誤
差の検出を行なう。縦方向の処理では、振動方向が画像
の縦方向になるので、ずれ量は画素ずれではなく、ライ
ン数となる。従って、縦方向に何ライン分ずれているか
を算出し、そのずれ量のデータを第3記憶制御部161
1に渡し、縦のデータにおいて必要なずれ量をシフト
し、第3記憶部1615の画像データを書き換える。
【0051】第1の実施の形態では、蛍光観察標本と基
準位置標本とも同じ励起波長で励起される場合を考え、
励起用に同じレーザ光を共有している。この場合、蛍光
波長が異なるので検出部側を分けているが、レーザ光源
12は、一般的に観察標本の励起波長と光検出器とによ
り決められるので、特に一つでなく複数備えることもあ
る。
準位置標本とも同じ励起波長で励起される場合を考え、
励起用に同じレーザ光を共有している。この場合、蛍光
波長が異なるので検出部側を分けているが、レーザ光源
12は、一般的に観察標本の励起波長と光検出器とによ
り決められるので、特に一つでなく複数備えることもあ
る。
【0052】その他に、多重染色標本の場合でその色素
にあった励起波長のレーザ光源を複数用意し、また光検
出部も複数用意し、マルチチャンネルにて処理できる場
合もある。すなわち、3重染色なら3本のレーザで、基
準位置標本用を含めて4つの検出部を備えるということ
になる。また、別途に基準位置標本を励起するレーザ光
源を備えてもよい。
にあった励起波長のレーザ光源を複数用意し、また光検
出部も複数用意し、マルチチャンネルにて処理できる場
合もある。すなわち、3重染色なら3本のレーザで、基
準位置標本用を含めて4つの検出部を備えるということ
になる。また、別途に基準位置標本を励起するレーザ光
源を備えてもよい。
【0053】(第2の実施の形態)第2の実施の形態で
は、基準位置標本として、観察標本の蛍光波長よりシフ
トした発光波長特性を持つ材料のものを用いる。そし
て、蛍光観察では使われない波長で生物標本に影響を与
えない赤外領域のレーザ光を基準位置標本の検出に用い
る。基準位置標本は赤外光を反射し、それより短い光の
波長を透過させる物質を使い、画素ずれの補正を行な
う。
は、基準位置標本として、観察標本の蛍光波長よりシフ
トした発光波長特性を持つ材料のものを用いる。そし
て、蛍光観察では使われない波長で生物標本に影響を与
えない赤外領域のレーザ光を基準位置標本の検出に用い
る。基準位置標本は赤外光を反射し、それより短い光の
波長を透過させる物質を使い、画素ずれの補正を行な
う。
【0054】本第2の実施の形態では、基本的に、第1
の実施の形態の構成に基準位置標本用のレーザ光源が追
加されたものとなる。この位置検出用の赤外レーザ光
は、励起用のレーザ光及び生物標本の蛍光波長とはオー
バーラップしないものを用いる。そして、実際の画像観
察において、同時に複数のレーザ光を照射し、画像を取
り込む。その後の処理は、第1の実施の形態と同じであ
る。
の実施の形態の構成に基準位置標本用のレーザ光源が追
加されたものとなる。この位置検出用の赤外レーザ光
は、励起用のレーザ光及び生物標本の蛍光波長とはオー
バーラップしないものを用いる。そして、実際の画像観
察において、同時に複数のレーザ光を照射し、画像を取
り込む。その後の処理は、第1の実施の形態と同じであ
る。
【0055】これにより、第1の実施の形態より基準位
置標本も作成しやすく、検出光の光学的分離が容易とな
る。また、レーザ光の反射光を用いるので、検出光量は
蛍光の場合より十分にあり、調整がしやすくなる。
置標本も作成しやすく、検出光の光学的分離が容易とな
る。また、レーザ光の反射光を用いるので、検出光量は
蛍光の場合より十分にあり、調整がしやすくなる。
【0056】(第3の実施の形態)第3の実施の形態で
は、観察用の光検出部151と透過用の透過像光検出部
19を設け、同様の処理を行なう。透過像を検出する
際、レーザ光は基準位置標本111を透過した後、所望
の光学フィルター18を介して、透過像光検出部19に
て検出される。これにより、前記透過像光検出部19か
らの信号が処理部16bに入力され、第1の実施例の形
態と同様に処理される。これにより、同様に基準位置信
号の画像が得られる。
は、観察用の光検出部151と透過用の透過像光検出部
19を設け、同様の処理を行なう。透過像を検出する
際、レーザ光は基準位置標本111を透過した後、所望
の光学フィルター18を介して、透過像光検出部19に
て検出される。これにより、前記透過像光検出部19か
らの信号が処理部16bに入力され、第1の実施例の形
態と同様に処理される。これにより、同様に基準位置信
号の画像が得られる。
【0057】なお、格子状の基準位置標本において、格
子内で位置のずれ、つまり画像ずれが収まりきらない場
合は、格子間隔を大きくすることで対応可能である。
子内で位置のずれ、つまり画像ずれが収まりきらない場
合は、格子間隔を大きくすることで対応可能である。
【0058】また、絶対位置がわかるような基準位置の
表記の仕方を行なえば、より上記のケースの対応ができ
る。これは、絶対座標を示す数値、または基準位置のマ
ークなどを付けるか、線幅を徐々に変えて絶対位置の判
断ができるようにすることで、拡張性のある使い方が可
能である。また、これらの位置合わせの処理は、ハード
ウェア、ソフトウェアのどちらでも実現可能である。
表記の仕方を行なえば、より上記のケースの対応ができ
る。これは、絶対座標を示す数値、または基準位置のマ
ークなどを付けるか、線幅を徐々に変えて絶対位置の判
断ができるようにすることで、拡張性のある使い方が可
能である。また、これらの位置合わせの処理は、ハード
ウェア、ソフトウェアのどちらでも実現可能である。
【0059】これらの処理は、ラスタスキャンによる画
像に限らず、各種レーザ走査に適用でき、また走査速
度、走査サイズ等には制限はない。また、光検出部15
1,152は、フォドダイオード(PD)、CCD、C
MD等、光電変換が効率よくできればPMTに限らなく
てもよい。また、2次元走査機構部13は、ガルバノミ
ラー、共振ガルバノミラ−、ポリゴンミラー、AOD等
でもよく、XYの走査が制御できればよい。
像に限らず、各種レーザ走査に適用でき、また走査速
度、走査サイズ等には制限はない。また、光検出部15
1,152は、フォドダイオード(PD)、CCD、C
MD等、光電変換が効率よくできればPMTに限らなく
てもよい。また、2次元走査機構部13は、ガルバノミ
ラー、共振ガルバノミラ−、ポリゴンミラー、AOD等
でもよく、XYの走査が制御できればよい。
【0060】(第4の実施の形態)図5は、本発明の第
4の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す
ブロック図である。図5の構成では、図1の誤差算出部
1614に代えて補正値算出部16141を設けてい
る。
4の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す
ブロック図である。図5の構成では、図1の誤差算出部
1614に代えて補正値算出部16141を設けてい
る。
【0061】第4の実施の形態では、一般的に光学系が
決まれば観察視野角が決まるので、その情報を予めCP
U166が持ち管理している。基準として使う基準位置
標本の格子間隔については、すでに間隔が分かっている
ものを使うので、視野角との対応付けができていること
になる。また、この基準となる格子間隔は、観察倍率に
より変わるので、対物レンズの観察倍率を自動で認識で
きるようにしている。この情報に基づいて、CPU16
6が基準格子間隔を算出し決定する。あるいは、これら
のパラメータについては、その都度手動で条件入力して
もよい。
決まれば観察視野角が決まるので、その情報を予めCP
U166が持ち管理している。基準として使う基準位置
標本の格子間隔については、すでに間隔が分かっている
ものを使うので、視野角との対応付けができていること
になる。また、この基準となる格子間隔は、観察倍率に
より変わるので、対物レンズの観察倍率を自動で認識で
きるようにしている。この情報に基づいて、CPU16
6が基準格子間隔を算出し決定する。あるいは、これら
のパラメータについては、その都度手動で条件入力して
もよい。
【0062】本第4の実施の形態では、第2記憶部16
12に記憶されたデータを元に、補正値算出部1614
1にて歪み量を算出する。これにより、取得画像が等間
隔からどのように変わるか、画像の歪み具合が分かる。
実際の取得画像は、表示画像に対して少し大きいサイズ
の画像を取得する。これにより、視野外の画像の情報も
含めて第3記憶部1615に補正データが記録され、周
辺での十分な補正を行なう。
12に記憶されたデータを元に、補正値算出部1614
1にて歪み量を算出する。これにより、取得画像が等間
隔からどのように変わるか、画像の歪み具合が分かる。
実際の取得画像は、表示画像に対して少し大きいサイズ
の画像を取得する。これにより、視野外の画像の情報も
含めて第3記憶部1615に補正データが記録され、周
辺での十分な補正を行なう。
【0063】このように取得した格子状のパターンの画
像の周辺部が歪んだ場合を、図6(a)(b)を用いて
説明する。この場合、もちろん生物標本画像も歪んでい
ることになるので、歪み補正をするための処理を行う。
図6(a)に示す等間隔の格子状のパターンの間幅が図
7に示すL1とすると、図6(b)に示す取得後の画像
中心付近の格子状パターンの間隔は図7に示すL2とす
る。取得画像の格子状のパターンが中心付近で広がって
いた場合(図6(b))、L1とL2の間隔比から求め
られる画素数による間引きを行い、基準となる格子状の
パターンの間隔に近づくように、補正画素データを求め
る。例えば、L2=2×L1の場合、1画素間引きを行
うことで取得画像の補正ができる。
像の周辺部が歪んだ場合を、図6(a)(b)を用いて
説明する。この場合、もちろん生物標本画像も歪んでい
ることになるので、歪み補正をするための処理を行う。
図6(a)に示す等間隔の格子状のパターンの間幅が図
7に示すL1とすると、図6(b)に示す取得後の画像
中心付近の格子状パターンの間隔は図7に示すL2とす
る。取得画像の格子状のパターンが中心付近で広がって
いた場合(図6(b))、L1とL2の間隔比から求め
られる画素数による間引きを行い、基準となる格子状の
パターンの間隔に近づくように、補正画素データを求め
る。例えば、L2=2×L1の場合、1画素間引きを行
うことで取得画像の補正ができる。
【0064】一方、取得画像の格子状のパターンが狭く
なった場合(図6(b)に示す画像の左右端付近の横方
向)、L1とL3との間隔比から求められる画素補間を
行い、基準となる格子状のパターンの間隔に近づくよう
に、画素データを補間する。例えば、L3=L1/2の
場合、2画素を続けて同じデータとして補間する。
なった場合(図6(b)に示す画像の左右端付近の横方
向)、L1とL3との間隔比から求められる画素補間を
行い、基準となる格子状のパターンの間隔に近づくよう
に、画素データを補間する。例えば、L3=L1/2の
場合、2画素を続けて同じデータとして補間する。
【0065】上記処理は、いずれも一つの格子状のパタ
ーンに基づいて行う処理である。これを、視野全体の複
数の格子状のパターンにて行い、画像補正をする。ま
た、補間画素は同じデータを使わず、周辺画素のデータ
の平均値を用いてもよい。
ーンに基づいて行う処理である。これを、視野全体の複
数の格子状のパターンにて行い、画像補正をする。ま
た、補間画素は同じデータを使わず、周辺画素のデータ
の平均値を用いてもよい。
【0066】実際には、算出された補正値は第3記憶制
御部1611に渡され、第3記憶部1615の書き込み
制御部のアドレスを制御することで、最終補正画像が第
3記憶部1615に記憶される。例えば、データを圧縮
して1画素おきの画像データを補正データとする場合、
図8に示すように、第3記憶制御部1611は偶数もし
くは奇数の読み出しアドレスにて、データを第3記憶部
1615に転送し記憶する。あるいは、全ての読み出さ
れた画像データを偶数もしくは奇数の書込みアドレスに
て第3記憶部1615に記憶する。2,3,…m画素お
きとなる場合は、画素の画像データを2n,3n,…m
nの間隔で記憶する(n,mは自然数)。
御部1611に渡され、第3記憶部1615の書き込み
制御部のアドレスを制御することで、最終補正画像が第
3記憶部1615に記憶される。例えば、データを圧縮
して1画素おきの画像データを補正データとする場合、
図8に示すように、第3記憶制御部1611は偶数もし
くは奇数の読み出しアドレスにて、データを第3記憶部
1615に転送し記憶する。あるいは、全ての読み出さ
れた画像データを偶数もしくは奇数の書込みアドレスに
て第3記憶部1615に記憶する。2,3,…m画素お
きとなる場合は、画素の画像データを2n,3n,…m
nの間隔で記憶する(n,mは自然数)。
【0067】また補間の場合は、第2記憶制御部161
3の読み出しまたは第3記憶制御部1611の書き込み
を、同じアドレス値で繰り返し、データの読み出しまた
は書き込みを行う。例えば、図9に示すように1画素ご
と補間する場合は、アドレス値を1,1,2,2,3,
3,…として制御する。
3の読み出しまたは第3記憶制御部1611の書き込み
を、同じアドレス値で繰り返し、データの読み出しまた
は書き込みを行う。例えば、図9に示すように1画素ご
と補間する場合は、アドレス値を1,1,2,2,3,
3,…として制御する。
【0068】最終的に補正された画像は、D/A変換器
165にてアナログ信号に変換され、表示部17で表示
される。表示された画像は、取り込んだ格子状パターン
の間隔と画素との対応付けができているので、絶対位置
の基準がわかっている。つまり、画素間がどのくらいの
間隔か、CPU166にて算出されている。従って、補
正画像はこれにもとづき補正されているので、画像計測
においては補正画像の画素間隔から、信頼性の高い長
さ、面積、体積を算出し計算できる。
165にてアナログ信号に変換され、表示部17で表示
される。表示された画像は、取り込んだ格子状パターン
の間隔と画素との対応付けができているので、絶対位置
の基準がわかっている。つまり、画素間がどのくらいの
間隔か、CPU166にて算出されている。従って、補
正画像はこれにもとづき補正されているので、画像計測
においては補正画像の画素間隔から、信頼性の高い長
さ、面積、体積を算出し計算できる。
【0069】さらに、Y方向つまり縦方向に関しても走
査速度が上がる場合が考えられるので、同様な処理が可
能である。従って、X,Y方向同時に歪み補正を行え
ば、より信頼性の高い画像に近づけることができる。ま
た、さらに精密な補間を行う場合は、格子状のパターン
をより細かく設定することで実現できる。
査速度が上がる場合が考えられるので、同様な処理が可
能である。従って、X,Y方向同時に歪み補正を行え
ば、より信頼性の高い画像に近づけることができる。ま
た、さらに精密な補間を行う場合は、格子状のパターン
をより細かく設定することで実現できる。
【0070】(第5の実施の形態)基準位置標本が格子
状のパターンである場合以外にも、例えば斜めラインを
使って同様に歪みの補正ができる。例えば、視野の対角
線に沿った直線を基準信号として用いると、実際に取得
した画像の線に曲がりが有れば、その部分は同様に歪み
が生じていることになる。例えばラスタースキャンの場
合は、X方向の歪みが目立つ。
状のパターンである場合以外にも、例えば斜めラインを
使って同様に歪みの補正ができる。例えば、視野の対角
線に沿った直線を基準信号として用いると、実際に取得
した画像の線に曲がりが有れば、その部分は同様に歪み
が生じていることになる。例えばラスタースキャンの場
合は、X方向の歪みが目立つ。
【0071】図10(a)に示すように、画像の角部に
歪みがある場合、その付近の画像は歪み量分横にシフト
させ、歪みのない正規の画像位置に近づけるよう補正す
る。図10(b)に示すように、歪みが生じているエリ
アの画素P(x1,y1)に注目すると、Mライン上で
の基準となる斜めライン10aとのずれを、Lmとす
る。注目画素p(x1,y1)を、図10(c)に示す
ようにLm分、Mラインに沿って横方向にシフトし、p
(x2,y1)の位置に新たな画像として歪み補正す
る。この補正は、歪みのあるエリアの各ラインの各画素
について行う。また、基準ラインは特に対角線でなくて
もよく、観察視野内に属し画像取得できるものであれば
何でもよい。
歪みがある場合、その付近の画像は歪み量分横にシフト
させ、歪みのない正規の画像位置に近づけるよう補正す
る。図10(b)に示すように、歪みが生じているエリ
アの画素P(x1,y1)に注目すると、Mライン上で
の基準となる斜めライン10aとのずれを、Lmとす
る。注目画素p(x1,y1)を、図10(c)に示す
ようにLm分、Mラインに沿って横方向にシフトし、p
(x2,y1)の位置に新たな画像として歪み補正す
る。この補正は、歪みのあるエリアの各ラインの各画素
について行う。また、基準ラインは特に対角線でなくて
もよく、観察視野内に属し画像取得できるものであれば
何でもよい。
【0072】このような処理はラスタースキャンにおい
て、特にY方向の歪みが、X方向の歪みに比べて無視で
きる場合に適用できる。
て、特にY方向の歪みが、X方向の歪みに比べて無視で
きる場合に適用できる。
【0073】(第6の実施の形態)図11は、本発明の
第6の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示
すブロック図である。図11の構成では、図5の構成に
加えて画像演算部1617を設けている。
第6の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示
すブロック図である。図11の構成では、図5の構成に
加えて画像演算部1617を設けている。
【0074】本第6の実施の形態では、基準位置標本を
使い、そこからの光量をモニターし、輝度むらを補正す
ることができる。輝度むらが発生しない場合は、基準位
置標本からの各位置での検出信号は均一の値になるが、
ある部分に輝度むらが生じると、検出した信号に輝度が
高いまたは低いところがみられる。本第6の実施の形態
では、これら画像の輝度むらの特性をもとに取得画像を
補正する。
使い、そこからの光量をモニターし、輝度むらを補正す
ることができる。輝度むらが発生しない場合は、基準位
置標本からの各位置での検出信号は均一の値になるが、
ある部分に輝度むらが生じると、検出した信号に輝度が
高いまたは低いところがみられる。本第6の実施の形態
では、これら画像の輝度むらの特性をもとに取得画像を
補正する。
【0075】輝度むらは、画像の中心部において均一で
あるが、主に周辺部で発生する。これは、観察生物標本
にも同様に影響し、例えば画像周辺部では輝度低下があ
り画像が暗くなり、むらを伴ったものとなってしまう。
そこで、画像中心部の輝度を基準値として、補正値算出
部16142にて周辺の輝度むらの度合いを算出し、そ
れを画像演算部1617にて実際の画像の輝度に加算ま
たは減算する。
あるが、主に周辺部で発生する。これは、観察生物標本
にも同様に影響し、例えば画像周辺部では輝度低下があ
り画像が暗くなり、むらを伴ったものとなってしまう。
そこで、画像中心部の輝度を基準値として、補正値算出
部16142にて周辺の輝度むらの度合いを算出し、そ
れを画像演算部1617にて実際の画像の輝度に加算ま
たは減算する。
【0076】基準となる中心部の輝度がI(x1,y
1)のとき、周辺部の輝度をI(x2,y2)とすると
その差ΔIは、 ΔI(x1,x2,y1,y2)=|I(x1,y1)
−I(x2,y2)| となる。従って、周辺部の補正後の輝度は I′(x2,y2)=I(x2,y2)+ΔI となり、この加減算の画像データを画像演算部1617
にて新たな画像データとして処理し、第3記憶部161
5に記憶する。また、格子状のパターンの格子内での輝
度情報は得られないので、その間は輝度の直線補間をし
て輝度差を求める。
1)のとき、周辺部の輝度をI(x2,y2)とすると
その差ΔIは、 ΔI(x1,x2,y1,y2)=|I(x1,y1)
−I(x2,y2)| となる。従って、周辺部の補正後の輝度は I′(x2,y2)=I(x2,y2)+ΔI となり、この加減算の画像データを画像演算部1617
にて新たな画像データとして処理し、第3記憶部161
5に記憶する。また、格子状のパターンの格子内での輝
度情報は得られないので、その間は輝度の直線補間をし
て輝度差を求める。
【0077】これらの処理は、まず第4,第5の実施の
形態による画像の歪み補正つまり位置補正を行なった
後、各位置での輝度補正を行う。これにより、位置によ
る歪みを補正でき、かつ輝度によるむらも補正できる。
また、これらの処理は、ハードウェア、ソフトウェアの
どちらでも実現可能である。
形態による画像の歪み補正つまり位置補正を行なった
後、各位置での輝度補正を行う。これにより、位置によ
る歪みを補正でき、かつ輝度によるむらも補正できる。
また、これらの処理は、ハードウェア、ソフトウェアの
どちらでも実現可能である。
【0078】これらの処理は、ラスタスキャンによる画
像に限らず、各種レーザ走査に適用でき、また走査速
度、走査サイズ等には制限はない。また、光検出部15
1,152は、フォトダイオード(PD)、CCD、C
MD等、光電変換が効率よくできればPMTに限らなく
てもよい。また、2次元走査機構部13は、ガルバノミ
ラー、共振ガルバノミラ−、ポリゴンミラー、AOD等
でもよく、XYの走査が制御できればよい。
像に限らず、各種レーザ走査に適用でき、また走査速
度、走査サイズ等には制限はない。また、光検出部15
1,152は、フォトダイオード(PD)、CCD、C
MD等、光電変換が効率よくできればPMTに限らなく
てもよい。また、2次元走査機構部13は、ガルバノミ
ラー、共振ガルバノミラ−、ポリゴンミラー、AOD等
でもよく、XYの走査が制御できればよい。
【0079】また、第1〜第3の実施の形態に示した画
像ずれ補正を行なった後、第4〜第6の実施の形態に示
した歪み補正、むら補正を行なうことで、より信頼性の
高い画像を得ることができる。
像ずれ補正を行なった後、第4〜第6の実施の形態に示
した歪み補正、むら補正を行なうことで、より信頼性の
高い画像を得ることができる。
【0080】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。例えば格子状のパターンが形成されたガラス板を
常に用いて画像を取得することで毎回画像の補正を行な
うようにしてもよいが、これに限られるものではなく、
走査型レーザ顕微鏡の使用時に一度格子状のパターンが
形成されたガラス板を用いてデータを取得記憶させてお
き、それ以降の処理は、記憶されたデータに基づいて画
像の補正を行なうようにしてもよい。
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。例えば格子状のパターンが形成されたガラス板を
常に用いて画像を取得することで毎回画像の補正を行な
うようにしてもよいが、これに限られるものではなく、
走査型レーザ顕微鏡の使用時に一度格子状のパターンが
形成されたガラス板を用いてデータを取得記憶させてお
き、それ以降の処理は、記憶されたデータに基づいて画
像の補正を行なうようにしてもよい。
【0081】また、上記各実施の形態を組み合わせて使
用してもよい。また、上記実施の形態では対物レンズ固
定でXY走査するものであったが、ステージによるXY
走査であってもよい。
用してもよい。また、上記実施の形態では対物レンズ固
定でXY走査するものであったが、ステージによるXY
走査であってもよい。
【0082】
【発明の効果】本発明によれば、画像ずれを補正でき良
好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供できる。
好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供できる。
【0083】また本発明によれば、画像歪みを補正でき
良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供でき
る。
良好な画像を得られる走査型レーザ顕微鏡を提供でき
る。
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の構成を示すブロック図。
顕微鏡の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る基準位置標本
を示す図。
を示す図。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る励起光及び蛍
光波長特性を示す図。
光波長特性を示す図。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るライン間の画
像ずれを示す図。
像ずれを示す図。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の構成を示すブロック図。
顕微鏡の構成を示すブロック図。
【図6】本発明の第4の実施の形態に係る格子状のパタ
ーンの画像の歪みを示す図。
ーンの画像の歪みを示す図。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係る画像の格子間
隔の歪みを示す図。
隔の歪みを示す図。
【図8】本発明の第4の実施の形態に係る画素間引き補
正を示す図。
正を示す図。
【図9】本発明の第4の実施の形態に係る画素補間補正
を示す図。
を示す図。
【図10】本発明の第5の実施の形態に係る対角線歪み
補正を示す図。
補正を示す図。
【図11】本発明の第6の実施の形態に係る走査型レー
ザ顕微鏡の構成を示すブロック図。
ザ顕微鏡の構成を示すブロック図。
【図12】従来例に係る走査型レーザ顕微鏡の基本構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図13】本発明の実施の形態及び従来例に係るXY走
査の概略図。
査の概略図。
【図14】従来例に係る観察画像を示す図。
【図15】従来例に係る観察画像を示す図。
11…光学顕微鏡本体 12…レーザ光源 13…2次元走査機構部 14…ピンホール板 151,152…光検出部 16…信号処理部 16a,16b…信号処理部 161…利得可変部 162…オフセット調整部 163…A/D変換器 164…第1記憶部 165…D/A変換器 166…CPU 167,168…D/A変換器 169…2次元走査駆動制御部 1610…Z駆動部 1611…第3記憶制御部 1612…第2記録部 1613…第2記憶制御部 1614…誤差算出器 16141…補正値算出部 16142…補正値算出部 1615…第3記憶制御部 1616…第1記憶制御部 1617…画像演算部 17…表示部 18…光路分割部 19…透過像光検出部
Claims (4)
- 【請求項1】標本に対してスポット光を走査して前記標
本からの光を検出し画像データを得る走査型レーザ顕微
鏡において、 標本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成され
た標本載置部材と、 前記標本からの光を画像データとして得る第1の光電変
換手段と、 前記標本載置部からの光を画像データとして得る第2の
光電変換手段と、 この第2の光電変換手段で得た画像データから前記標本
の画像の位置ずれ量を算出する算出手段と、 前記第1の光電変換手段で得た画像データを前記算出手
段で算出された位置ずれ量を基に補正する補正手段と、 を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。 - 【請求項2】前記標本載置部材の基準位置に絶対位置の
情報を備えたことを特徴とする請求項1に記載の走査型
レーザ顕微鏡。 - 【請求項3】標本に対してスポット光を走査して前記標
本からの光を検出し画像データを得る走査型レーザ顕微
鏡において、 標本を載置し、該標本位置の基準をなす指標が形成され
た標本載置部材と、 前記標本からの光を画像データとして得る第1の光電変
換手段と、 前記標本載置部材からの光を画像データとして得る第2
の光電変換手段と、 この第2の光電変換手段で得た画像データから前記標本
の画像の歪み量を算出する算出手段と、 前記第1の光電変換手段で得た画像データを前記算出手
段で算出された歪み量を基に補正する補正手段と、 を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。 - 【請求項4】前記第1の光電変換手段で得た画像データ
の輝度を補正する輝度補正手段を備えたことを特徴とす
る請求項3に記載の走査型レーザ顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000289467A JP2002098901A (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 走査型レーザ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000289467A JP2002098901A (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 走査型レーザ顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002098901A true JP2002098901A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=18772863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000289467A Withdrawn JP2002098901A (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 走査型レーザ顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002098901A (ja) |
Cited By (14)
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---|---|---|---|---|
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2000
- 2000-09-22 JP JP2000289467A patent/JP2002098901A/ja not_active Withdrawn
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