JPH1155563A - 画像取得装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標本に対する光ダメージを最小限に抑えるこ
とができ、しかも変化が起きている画像を確実に記録す
ることができる画像取得装置を提供する。 【解決手段】 時間的に連続して複数の画像を取得する
スキャナ制御回路４と、スキャナ制御回路４で取得した
標本８の画像を経時的に表示するモニタ２２と、画像を
記録するハードディスク２３とを備える画像取得装置
に、モニタ２２に時間的に相前後して取得される画像間
の輝度の変化量に基づいて、所定時間内に取得する画像
数又は画像取得間隔を決定するＣＰＵ２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像取得装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】画像取得装置は、時間的に連続して複数
の画像を取得する画像取得部と、画像取得部で取得した
標本の画像を経時的に表示する表示装置と、画像を記録
する記録装置とを備える。

【０００３】従来、画像取得装置を用い、生体細胞（標
本）に光を照射したときに生体細胞に起きる現象（経時
的な変化）を画像として記録し、この記録した画像を再
生して画像解析を行うことは一般的に行われている。

【０００４】このとき、画像を確実に取得できるよう
に、変化が起きている画像だけでなく、変化の前後の画
像（コントロール画像）も記録されるのが一般的であ
る。

【０００５】ところで、この画像取得装置を例えば光走
査型顕微鏡に用いた場合には、レーザ光の走査によって
生体細胞や生体細胞内に予め注入されている蛍光色素の
退色が進んでしまう。

【０００６】そのため、従来は次のような２つの方法に
よって画像の記録が行われていた。 コントロール画像を記録するタイミングと、変化が起
きている画像を記録するタイミングとを、記録中の画像
を観察しながら随時設定する。例えば、コントロール画
像を１枚／秒の割合で記録し、変化が起きているときの
画像をビデオレート（３０枚／秒）で記録すると設定し
ておき、記録中の画像を観察しながら、コントロール画
像を記録するタイミングと変化が起きている画像を記録
するタイミングとをマニュアルで切換える。 変化が起きている画像を記録するタイミング、又はそ
のときの記録時間分解能（枚／秒）を予めプログラムし
ておく。例えば、画像の記録を、最初の１０秒間は１枚
／秒、次の１０秒間はビデオレート（３０枚／秒）、更
に次の１０秒間は１枚／秒、というようにプログラムに
よって予め記録タイミングや記録時間分解能を設定して
おく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法で
は、変化がゆっくりと起きる場合には、観察者が記録中
の画像を観察しながら随時設定可能であるが、例えばビ
デオレート（３０枚／秒）より速く変化する場合（例え
ば、細胞内のある特定のカルシウムの変化等）に、たと
え変化が大きくても、人間の動態視力では変化をとらえ
ることができないことが多く、画像取得中の記録タイミ
ングの切換えは事実上不可能となる。

【０００８】の方法では、次に起きる変化が予想でき
る場合には非常に有効であるが、生体細胞を観察対象と
する場合のように、細胞が何時、どのように変化するの
かを予想することが難しい場合には採用できない。

【０００９】また、いずれの方法にも、生体細胞や蛍光
色素の退色を防止し、変化が起きている画像を確実に記
録することは困難であるという問題があった。

【００１０】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は標本に対する光ダメージを最小限
に抑えることができ、しかも変化が起きている画像を確
実に記録することができる画像取得装置を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明の画像取得装置は、時系列的に複
数の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段
で取得した標本の画像を経時的に表示する表示手段と、
前記画像を記録する記録手段とを備える画像取得装置に
おいて、前記表示手段に時間的に相前後して取得される
画像間の輝度の変化量に基づいて、所定時間内に取得す
る画像数又は画像取得間隔を決定する制御手段を備える
ことを特徴とする。

【００１２】制御手段が表示手段に時間的に相前後して
取得される画像間の輝度の変化量に基づいて、所定時間
内に取得する画像数又は画像取得間隔が設定されるの
で、所定時間内に取得する画像数や画像取得間隔を自動
的に設定することができ、標本に対する光ダメージを最
小限に抑えることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明の画像取得装置は、
請求項１に記載の画像取得装置において、前記制御手段
は前記画像間の輝度の変化量がないとき、前記画像取得
間隔を変更することを特徴とする。

【００１４】画像間の輝度の変化量がないとき、画像取
得間隔を変更するので、適当な画像数や画像取得間隔で
標本を記録できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１６】図１はこの発明に係る画像取得装置を備え
たレーザ走査型顕微鏡のブロック構成図である。

【００１７】レーザ走査型顕微鏡は、レーザ光源１と、
ダイクロイックミラー２と、ＸＹスキャナ３と、スキャ
ナ制御回路（画像取得手段）４と、フォトマル（光電変
換素子）５と、Ａ／Ｄ変換素子６と、画像処理回路７
と、シャッタ１６と、シャッタ制御回路１７と、ＣＰＵ
（制御手段）２１と、モニタ（表示手段）２２と、ハー
ドディスク（記録手段）２３とを備える。

【００１８】ダイクロイックミラー２は、レーザ光を反
射し、試料８で励起された蛍光を透過させる。

【００１９】ＸＹスキャナ３はステージ９に載置された
試料８上でレーザ光を２次元的に走査させる。

【００２０】スキャナ制御回路４は、ＣＰＵ２１の指令
に基づいてＸＹスキャナ４の駆動を制御する。

【００２１】フォトマル５は、試料８の蛍光を検出し、
入力した光の強度を表す電気信号に変換する。

【００２２】Ａ／Ｄ変換素子６は光強度を表す電気信号
をデジタル化し、例えば光強度を２５６段階に分割した
値の一番近いレベルに割り当てる。

【００２３】画像処理回路７はデジタル化された光強度
を表す電気信号とＣＰＵ２１から出力される走査位置情
報とに基づいて試料の画像信号を出力する。この画像処
理回路７は、フレームメモリ、Ｄ／Ａ変換素子等の画像
化するための回路を備える。

【００２４】シャッタ１６はレーザ光の光路中に挿脱可
能に配置され、シャッタ制御回路１７によって駆動され
る。

【００２５】ＣＰＵ２１はモニタ２２に時間的に相前後
して取得される画像間の輝度の変化量に基づいて、シャ
ッタ制御回路１７の駆動を制御する。

【００２６】ハードディスク２３は、複数枚の磁気ディ
スクから構成され、取得された画像を記録する。

【００２７】モニタ２２は、例えばＣＲＴであり、細胞
等の標本８の取得された画像を表示する。

【００２８】上記構成におけるレーザ光の光路を説明す
る。

【００２９】レーザ光源１から射出され、集光レンズ１
０を透過したレーザ光は、ダイクロイックミラー２で反
射され、ＸＹスキャナ３へ導かれる。レーザ光はスキャ
ナ制御回路４によって２次元走査され、対物レンズ１１
によって試料８に集光される。

【００３０】試料８で励起された蛍光は励起光と同じ光
路を逆行し、ＸＹスキャナ３でデスキャニングされ、ダ
イクロイックミラー２を透過し、励起光と分離される。
ダイクロイックミラー２を透過した蛍光のうち、集光レ
ンズ１２によって集光された蛍光だけがフォトマル５に
入射する。

【００３１】図２（ａ）は画像の取得のタイミングを説
明する図、図２（ｂ）は経時的な輝度変化がないときの
差分信号の波形図、図２（ｃ）はＣＰＵの出力信号の波
形図である。

【００３２】なお、図２（ｂ）において、縦軸は輝度変
化量を、横軸は時間を示し、図２（ｃ）において、縦軸
は電圧を、横軸は時間を示している。

【００３３】コントロール画像（＃１〜＃１０）はそれ
ぞれモニタ２２に時系列的に表示されている（図２
（ａ）参照）。

【００３４】ＣＰＵ２１は隣り合う画像間の輝度の変化
量Δに相当する差分信号２２ａを入力する。また、ＣＰ
Ｕ２１はスキャナ制御回路４に画像取得の時間間隔の変
更を指示する取得間隔変更信号２１ａを出力するととも
に、ハードディスク２３に前記時間間隔で取得された画
像を記録する取得画像数変更信号２１ｂを出力し、サン
プル画像（コントロール画像）を取得する。

【００３５】ところで、コントロール画像（＃１〜＃１
０）は、通常同じ輝度を有し、差分信号２２ａは図２
（ｂ）に示すように０である。

【００３６】このように画像間に輝度の変化がない（画
像（＃１）と画像（＃２）との輝度の変化量Δが
「０」）場合、ＣＰＵ２１は画像（＃２）を表示した
後、サンプル画像を取得する時間間隔を、画像２枚おき
になるように変更し、図２（ａ）に示す取得間隔変更信
号２１ａに基づいて所定時間の間シャッタ１６を閉じる
ようにシャッタ制御回路１７を駆動する。

【００３７】ビデオレートの場合、２／３０秒（画像２
枚分）後、パルスの立ち上がりに同期して、シャッタ１
６を開き、スキャナ制御回路４で標本８の走査を行い、
画像（＃５）を取得し、画像（＃５）をハードディスク
２３に記録するとともに、モニタ２２に表示する。

【００３８】画像（＃２）と画像（＃５）との輝度の変
化量Δが演算され、変化量Δが「０」であるので、シャ
ッタ１６を閉じ、再び２／３０秒（画像２枚分）後、パ
ルスの立ち上がりに同期して、シャッタ１６を開き、ス
キャナ制御回路４で標本８の走査を行い、画像（＃８）
を取得し、画像（＃８）をハードディスク２３に記録す
るとともに、モニタ２２に表示する。

【００３９】図３は変化が起きている画像を取得し、記
録する方法を説明する図、図４（ａ）は輝度変化量が一
定の場合の差分信号の波形図、図４（ｂ）はＣＰＵの出
力信号の波形図、図４（ｃ）は輝度量が変化する場合の
差分信号の波形図である。

【００４０】画像（＃１１）〜画像（＃１００）を変化
が起きている画像とする。

【００４１】ＣＰＵ２１は隣り合う画像間の輝度の変化
量である差分信号１２２ａを入力する。また、ＣＰＵ２
１はスキャナ制御回路４に画像取得の時間間隔の変更を
指示する取得間隔変更信号１２１ａを出力するととも
に、ハードディスク２３に前記時間間隔で取得された画
像だけを記録する取得画像数変更信号１２１ｂを出力す
る。

【００４２】ＣＰＵ２１は隣り合う画像、例えば画像
（＃１０）と画像（＃１１）との間の輝度の変化量Δで
ある差分信号１２１ａを検出する（図３参照）。

【００４３】図４（ａ）に示すように、画像（＃１１）
から画像（＃１００）までの変化量が一定の場合、ＣＰ
Ｕ２１は図４（ｂ）に示す取得間隔変更信号２１ａ及び
取得画像数変更信号１２１ｂを出力する。

【００４４】画像（＃１１）に対するパルスの立ち上が
りに同期して、シャッタ１６を開き、スキャナ制御回路
４で標本８の走査を行い、画像（＃１１）から画像（＃
１００）までの画像を取得し、ハードディスク２３に記
録するとともに、モニタ２２に表示する。

【００４５】また、図４（ｃ）に示すように、輝度変化
量Δが変化する場合、ＣＰＵ２１は輝度変化量Δを差分
信号１２２ａとして検出し、前述の場合と同様に、画像
（＃１１）から画像（＃１００）までの画像を取得し、
ハードディスク２３に記録するとともに、モニタ２２に
表示する。

【００４６】図５（ａ）は変化が起きている画像を取得
し、記録する他の方法を説明する図、図５（ｂ）は輝度
変化量にしきい値を設定した場合の差分信号の波形図、
図５（ｃ）はＣＰＵの出力信号の波形図である。

【００４７】ＣＰＵ２１は隣り合う画像間の輝度の変化
量Δである差分信号２２２ａを入力する。また、ＣＰＵ
２１はスキャナ制御回路４に画像取得の時間間隔の変更
を指示する取得間隔変更信号２２１ａを出力するととも
に、ハードディスク２３に前記時間間隔で取得された画
像だけを記録する取得画像数変更信号２２１ｂを出力す
る。

【００４８】ＣＰＵ２１には隣り合う画像間の輝度の変
化量Δに対して、図５（ｂ）に示すように所定のしきい
値Ｔｈが設定されている。

【００４９】画像の輝度量の変化量Δがしきい値以下の
場合、ＣＰＵ２１は、図５（ａ）に示す取得間隔変更信
号２２１ａ及び取得画像数変更信号２２１ｂを出力す
る。

【００５０】その結果、パルスの立ち上がりに同期し
て、シャッタ１６を開き、スキャナ制御回路４で標本８
の走査を行い、ハードディスク２３に画像（＃１３）を
ハードディスク２３に記録するとともに、モニタ２２に
表示する。

【００５１】同様に、画像（＃１６）〜画像（＃９５）
及び画像（＃９７）以後がハードディスク２３に記録さ
れるとともに、モニタ２２に表示される。

【００５２】上記実施形態によれば、モニタ２２に表示
される画像の輝度の変化量に基づいて、所定時間内に取
得する画像数や画像取得間隔を自動的に設定することが
できる。

【００５３】その結果、ビデオレート以上の速い変化で
あっても確実に変化が起きている画像を記録でき、予想
できない変化にも対応することができる。しかも、変化
が起きている画像の前後のコントロール画像を標本８に
対するダメージを最小限に抑えて取得することができ
る。

【００５４】なお、上記実施形態においては、輝度の変
化量Δを、ＣＰＵ２１を制御するパラメータとして用い
たが、パラメータは輝度の変化量Δに限るものではな
く、微分であってもよい。

【００５５】また、モニタに表示される画像全体でな
く、ある特定領域における輝度情報をパラメータとして
もよい。

【００５６】更に、上記実施形態ではモニタ２２に表示
された画像に基づいて輝度の変化量を検出し、演算した
が、モニタ２２に表示する前に演算を行うようにしても
よい。この構成によれば、図２（ａ）の場合、モニタ２
２には画像（＃１）の次に画像（＃８）が表示される。

【００５７】また、画像に基づいて輝度の変化量を検出
するのではなく、例えばフォトマル５とともにセンサを
設け、このセンサの出力値に基づいて輝度の変化量を検
出してもよい。

【００５８】更に、記録手段としてハードディスクを用
いたが、光ディスク等を用いるようにしてもよく、ステ
ージ９を画像取得手段として用いてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１に記載の
発明の画像取得装置によれば、表示手段に表示される画
像の輝度の変化量に基づいて、所定時間内に取得する画
像数や画像取得間隔を自動的に設定することができるの
で、ビデオレート以上の速い変化であっても確実に変化
が起きている画像を記録でき、予想できない変化にも対
応することができ、しかも、変化が起きている画像の前
後のコントロール画像を減少させて光の照射に起因する
標本のダメージを最小限に抑えることができる。

【００６０】請求項２記載の発明の画像取得装置によれ
ば、適当な画像数や画像取得間隔で標本を記録できる。
変化が起きている画像の前後のコントロール画像を減少
させて光の照射に起因する標本のダメージを最小限に抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る画像取得装置を備えたレ
ーザ走査型顕微鏡のブロック構成図である。

【図２】図２（ａ）は画像の取得のタイミングを説明す
る図、図２（ｂ）は経時的な輝度変化がないときの差分
信号の波形図、図２（ｃ）はＣＰＵの出力信号の波形図
である。

【図３】図３は変化が起きている画像を取得し、記録す
る方法を説明する図である。

【図４】図４（ａ）は輝度変化量が一定の場合の差分信
号の波形図、図４（ｂ）はＣＰＵの出力信号の波形図、
図４（ｃ）は輝度量が変化する場合の差分信号の波形図
である。

【図５】図５（ａ）は変化が起きている画像を取得し、
記録する他の方法を説明する図、図５（ｂ）は輝度変化
量にしきい値を設定した場合の差分信号の波形図、図５
（ｃ）はＣＰＵの出力信号の波形図である。

【符号の説明】

４ スキャナ制御回路（画像取得手段） ８ 標本 ２１ ＣＰＵ（制御手段） ２２ モニタ（表示手段） ２３ ハードディスク（記録手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時系列的に複数の画像を取得する画像取
   得手段と、前記画像取得手段で取得した標本の画像を経
   時的に表示する表示手段と、前記画像を記録する記録手
   段とを備える画像取得装置において、 前記表示手段に時間的に相前後して取得される画像間の
   輝度の変化量に基づいて、所定時間内に取得する画像数
   又は画像取得間隔を決定する制御手段を備えることを特
   徴とする画像取得装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は前記画像間の輝度の変化
   量がないとき、前記画像取得間隔を変更することを特徴
   とする請求項１に記載の画像取得装置。