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JP2011002732A - Microscope camera - Google Patents

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JP2011002732A
JP2011002732A JP2009147298A JP2009147298A JP2011002732A JP 2011002732 A JP2011002732 A JP 2011002732A JP 2009147298 A JP2009147298 A JP 2009147298A JP 2009147298 A JP2009147298 A JP 2009147298A JP 2011002732 A JP2011002732 A JP 2011002732A
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JP
Japan
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unit
image
exposure time
amount
illumination
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009147298A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimitake Tsujimoto
公毅 辻元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2009147298A priority Critical patent/JP2011002732A/en
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Abstract

【課題】被写体の像のぶれ量に応じて、照明光量/露光時間/カメラゲインを変化させることにより、最適撮影を行うことができる顕微鏡カメラを提供する。
【解決手段】顕微鏡カメラ1の制御部(マイクロコントローラ4)は、試料Oのデジタル画像を撮影する前の予備動作として、利得制御部14を制御して予め決められたカメラゲインに設定した状態で光学像ぶれ検出部16により試料Oの像のぶれ量を検出し、露光時間調整部13により撮像部3における露光時間を短くし、且つ、照明調光部7により照明部6から放射される照明光の光量を増加させた露光を行う第1モードを備えている。
【選択図】図1
A microscope camera capable of performing optimum photographing by changing an illumination light amount / exposure time / camera gain in accordance with a blur amount of a subject image.
A control unit (microcontroller 4) of a microscope camera 1 controls a gain control unit 14 as a preliminary operation before taking a digital image of a sample O and is set to a predetermined camera gain. The optical image blur detection unit 16 detects the blur amount of the image of the sample O, the exposure time adjustment unit 13 shortens the exposure time in the imaging unit 3, and the illumination dimming unit 7 emits illumination from the illumination unit 6 A first mode is provided for performing exposure with an increased amount of light.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、顕微鏡カメラに関する。   The present invention relates to a microscope camera.

撮像素子を用いて被写体像を撮影して、その結果得られた画像をモニタ表示し、また、内蔵フラッシュメモリに記録するデジタルカメラが広く普及している。これらのデジタルカメラでは比較的低照度の被写体を撮像するときに発生する画像のぶれを低減するために、各種のぶれ補正方法が提案されている。例えば、焦点距離と画素ピッチとから最長露光時間を算出し、それに基づき絞り/カメラゲイン/露光時間で算出される適正露光量にて撮影する方法(例えば、特許文献1参照)や、ぶれ補正機能及びカメラゲイン優先のいずれかを選択する方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。また、比較的高倍率の光学系を用いて暗い被写体を撮影する顕微鏡デジタルカメラや顕微鏡システムの場合、振動を考慮した大型の防振機構付の装置が必須である。   2. Description of the Related Art Digital cameras that take a subject image using an image sensor, display the resulting image on a monitor, and record it in a built-in flash memory are widely used. In these digital cameras, various blur correction methods have been proposed in order to reduce image blur that occurs when a subject with relatively low illuminance is imaged. For example, the longest exposure time is calculated from the focal length and the pixel pitch, and a method of shooting with an appropriate exposure amount calculated based on the longest exposure time based on the aperture / camera gain / exposure time (see, for example, Patent Document 1) And a method of selecting either camera gain priority (see, for example, Patent Document 2) has been proposed. In addition, in the case of a microscope digital camera or a microscope system that takes a dark subject using an optical system with a relatively high magnification, an apparatus with a large anti-vibration mechanism in consideration of vibration is essential.

特開2004−140793号公報JP 2004-140793 A 特許第4174552号公報Japanese Patent No. 4174552

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、実際のぶれ量を反映できないため、予め設定された最長露光時間を超える場合は、像のぶれを警戒するがゆえにカメラゲインを増加することになり必要以上にノイズ量が増加する場合があり、特許文献2に記載の方法のように、光学的ぶれ補正装置を設けると、光学系や撮像素子を稼働させるための駆動部が必要となり装置が高価になり、また、大型化するという課題があった。特に、大型の防振機構を設けると大型の据え置きステージを設ける必要があり、手持ち撮影や電池駆動などを可能にした小型の顕微鏡カメラの構築は不可能である。   However, in the method described in Patent Document 1, since the actual amount of blur cannot be reflected, if the preset maximum exposure time is exceeded, the camera gain is increased because the image blur is warned, and more than necessary. The amount of noise may increase, and if an optical blur correction device is provided as in the method described in Patent Document 2, a drive unit for operating the optical system and the image sensor is required, and the device becomes expensive. Also, there was a problem of increasing the size. In particular, when a large vibration isolating mechanism is provided, it is necessary to provide a large stationary stage, and it is impossible to construct a small microscope camera that enables handheld shooting, battery driving, and the like.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、被写体の像のぶれ量に応じて、最適撮影を行うことができる顕微鏡カメラを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a microscope camera that can perform optimum photographing according to the amount of blur of an image of a subject.

前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡カメラは、被写体へ照明光を照射する照明部と、照明部から放射される照明光の光量を変化させる照明調光部と、被写体からの光を集光してこの被写体の像を結像する結像部と、被写体の像を検出して映像信号として出力する撮像部と、撮像部において被写体の像を検出するときの露光時間を制御する露光時間調整部と、撮像部から出力された映像信号を、カメラゲインに応じた信号振幅に調整する利得制御部と、被写体の像のぶれ量を検出する光学像ぶれ検出部と、照明調光部、露光時間調整部、及び、利得制御部の作動を制御して被写体のデジタル画像を撮影する制御部と、を有する。そして、制御部は、デジタル画像を撮影する前の予備動作として、利得制御部を制御して予め決められたカメラゲインに設定した状態で光学像ぶれ検出部によりぶれ量を検出し、当該ぶれ量が所定の値より大きい場合は、露光時間調整部により露光時間を短くし、且つ、照明調光部により照明光の光量を増加させた露光を行う第1モードを有している。   In order to solve the above problems, a microscope camera according to the present invention includes an illumination unit that irradiates illumination light to a subject, an illumination dimming unit that changes the amount of illumination light emitted from the illumination unit, and light from the subject. An imaging unit that focuses the light and forms an image of the subject, an imaging unit that detects the subject image and outputs it as a video signal, and controls an exposure time when the imaging unit detects the subject image An exposure time adjustment unit; a gain control unit that adjusts a video signal output from the imaging unit to a signal amplitude corresponding to a camera gain; an optical image blur detection unit that detects a blur amount of an image of a subject; and illumination dimming A control unit that controls the operation of the exposure unit, the exposure time adjustment unit, and the gain control unit to capture a digital image of the subject. Then, as a preliminary operation before taking a digital image, the control unit detects the blur amount by the optical image blur detection unit in a state where the gain control unit is controlled and set to a predetermined camera gain, and the blur amount is detected. Is larger than the predetermined value, the exposure time adjustment unit shortens the exposure time, and the illumination dimming unit has a first mode in which exposure is performed with the amount of illumination light increased.

このような顕微鏡カメラは、ぶれ量が所定の値よりも大きい場合に、露光時間調整部により露光時間を短くし、且つ、利得制御部によりカメラゲインを増加させた露光を行う第2モードを更に備え、第1及び第2モードを切り替え可能に構成されることが好ましい。   In such a microscope camera, when the amount of blur is larger than a predetermined value, the exposure time adjustment unit shortens the exposure time, and the gain control unit further increases the camera gain in the second mode. It is preferable that the first and second modes can be switched.

また、このような顕微鏡カメラは、被写体の像の輝度を検出する測光部を有し、制御部は、予備動作の前に測光部により輝度を検出し、当該輝度を維持するように、露光時間に応じて、光量及びカメラゲインを制御して被写体のデジタル画像を取得するように構成されることが好ましい。   Further, such a microscope camera has a photometric unit that detects the luminance of the image of the subject, and the control unit detects the luminance by the photometric unit before the preliminary operation, and the exposure time so as to maintain the luminance. Accordingly, it is preferable that the digital image of the subject is acquired by controlling the light amount and the camera gain.

また、このような顕微鏡カメラにおいて、制御部は、第1及び第2モードにおいて、光学像ぶれ検出部で検出されるぶれ量が所定の値より小さくなるまで露光時間を短くするように構成されることが好ましい。   In such a microscope camera, the control unit is configured to shorten the exposure time until the amount of blur detected by the optical image blur detection unit is smaller than a predetermined value in the first and second modes. It is preferable.

さらに、このような顕微鏡カメラにおいて、光学像ぶれ検出部は、予備動作において得られたデジタル画像のコントラストからぶれ量を検出するように構成されることが好ましい。   Furthermore, in such a microscope camera, it is preferable that the optical image blur detection unit is configured to detect the blur amount from the contrast of the digital image obtained in the preliminary operation.

本発明に係る顕微鏡カメラを以上のように構成すると、被写体の像のぶれ量に応じて、照明光量を変化させることにより、最適撮影を行うことができる。   When the microscope camera according to the present invention is configured as described above, optimum photographing can be performed by changing the amount of illumination light in accordance with the amount of blur of the subject image.

顕微鏡カメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a microscope camera. 上記顕微鏡カメラにおいて被写体の撮影を行うときの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a process when imaging | photography of a to-be-photographed object in the said microscope camera.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る顕微鏡カメラの構成について図1を用いて説明する。この顕微鏡カメラ1は、対物レンズ、結像レンズなどから構成される顕微鏡光学系を有し、被写体である試料Oからの光を集光してこの試料Oの像を結像する結像部2と、CCDイメージセンサやMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子で構成され、結像部2により結像された試料Oの像を検出して映像信号(電気信号)として出力する撮像部3と、この顕微鏡カメラ1の作動を制御する制御部であるマイクロコントローラ4と、このマイクロコントローラ4に格納されたプログラムによる制御に基づいて撮像部3により試料Oの像を取得して映像信号として出力させ、この映像信号を処理して試料Oのデジタル画像を出力する撮像素子制御部5と、試料Oに照明光を照射する照明部6と、照明部6から放射される照明光の光量の制御を行う照明調光部7と、撮像素子制御部5から出力されるデジタル画像から試料Oの像の輝度を検出する測光部8と、この顕微鏡カメラ1の操作を行う操作者からの指示が入力される操作部9と、試料Oのデジタル画像が表示される表示部10と、試料Oのデジタル画像が記憶される画像メモリ11と、マイクロコントローラ4、表示部10及び画像メモリ11を相互に接続し、これらの間の信号の送受信を行うシステムバス12と、から構成されている。また、撮像素子制御部5はさらに、撮像部3における露光時間を調整する露光時間調整部13と、撮像部3から出力された映像信号を所定の信号振幅に調整する(この調整のための値を「カメラゲイン」と呼ぶ)利得制御部14と、この利得制御部14で調整された映像信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部15と、から構成される。また、撮像素子制御部5から出力されるデジタル画像に基づいて光学像のぶれを検出する光学像ぶれ検出部16が、マイクロコントローラ4で実行されるプログラムとして設けられている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the microscope camera according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The microscope camera 1 has a microscope optical system including an objective lens, an imaging lens, and the like, and an imaging unit 2 that focuses light from the sample O as a subject to form an image of the sample O. An imaging unit 3 that is composed of a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a MOS type image sensor, detects an image of the sample O imaged by the imaging unit 2, and outputs it as a video signal (electrical signal); A microcontroller 4 that is a control unit that controls the operation of the microscope camera 1 and an image of the sample O acquired by the imaging unit 3 based on control by a program stored in the microcontroller 4 and output as a video signal, The image sensor control unit 5 that processes the video signal and outputs a digital image of the sample O, the illumination unit 6 that irradiates the sample O with illumination light, and the amount of illumination light emitted from the illumination unit 6 are controlled. An instruction from an illumination dimmer 7, a photometric unit 8 that detects the luminance of the image of the sample O from a digital image output from the image sensor control unit 5, and an operator who operates the microscope camera 1 are input. The operation unit 9, the display unit 10 for displaying the digital image of the sample O, the image memory 11 for storing the digital image of the sample O, the microcontroller 4, the display unit 10 and the image memory 11 are connected to each other. The system bus 12 transmits and receives signals between them. The image sensor control unit 5 further adjusts the exposure time adjustment unit 13 that adjusts the exposure time in the imaging unit 3 and the video signal output from the imaging unit 3 to a predetermined signal amplitude (value for this adjustment). Is called a “camera gain”) and an A / D converter 15 that converts the video signal (analog signal) adjusted by the gain controller 14 into a digital signal and outputs the digital signal. . Further, an optical image blur detection unit 16 that detects a blur of the optical image based on the digital image output from the image sensor control unit 5 is provided as a program executed by the microcontroller 4.

ここで、撮像部3を構成する固体撮像素子は、結像部2で結像された像を受光素子で受光し、この受光素子に蓄積された電荷を取り出すことにより映像信号を出力するものであるが、電荷を蓄積する時間に応じて信号の強度(画像の輝度)が変化する。そのため、本実施の形態ではこの固体撮像素子において画像(映像信号)を取得するために電荷を蓄積する時間を「露光時間」と呼ぶものとする。   Here, the solid-state imaging device constituting the imaging unit 3 receives an image formed by the imaging unit 2 with a light receiving element, and outputs a video signal by taking out the electric charge accumulated in the light receiving element. However, the intensity of the signal (the brightness of the image) changes depending on the time for accumulating charges. For this reason, in the present embodiment, the time for accumulating charges in order to acquire an image (video signal) in this solid-state imaging device is referred to as “exposure time”.

また、本実施形態に係る顕微鏡カメラ1において、照明部6は、少なくとも2以上の光源を有し、これらの光源が結像部3を円環状に囲むように配置されて構成されている。そのため、試料Oに対して、この試料Oを囲む複数の方向から照明光を照射することができるため、試料Oの凹凸により影になる部分を少なくし、且つ、均一な照明を行うことができる。なお、この照明部6に可視光を放射する光源を用いることにより、試料Oの落射照明観察が可能になる。また、照明部6に、例えば近紫外光を放射する光源を用いることにより、この試料Oで発生する蛍光による観察(落射蛍光観察)が可能になる。さらに、この照明部6の光源の一部を点灯し、一部を消灯することにより、偏斜照明が可能となる。   In the microscope camera 1 according to this embodiment, the illumination unit 6 includes at least two light sources, and these light sources are arranged so as to surround the imaging unit 3 in an annular shape. Therefore, since illumination light can be irradiated to the sample O from a plurality of directions surrounding the sample O, a portion that is shaded by the unevenness of the sample O can be reduced, and uniform illumination can be performed. . In addition, by using a light source that emits visible light for the illumination unit 6, it is possible to observe the sample O by epi-illumination. Further, by using, for example, a light source that emits near-ultraviolet light as the illumination unit 6, observation by fluorescence generated in the sample O (epi-fluorescence observation) becomes possible. Furthermore, oblique illumination is possible by turning on a part of the light source of the illumination unit 6 and turning off a part thereof.

また、操作部9には、試料Oのデジタル画像を取得するタイミングを指示するためのスイッチ(レリーズボタン)、及び、後述するように、予備動作において露光時間を調整するためのモードを選択するためのスイッチ(モード選択ボタン)が、少なくとも設けられている。   Further, the operation unit 9 selects a switch (release button) for instructing the timing for acquiring the digital image of the sample O, and a mode for adjusting the exposure time in the preliminary operation as will be described later. These switches (mode selection buttons) are provided at least.

このような顕微鏡カメラ1において、撮像部3で得られた映像信号は利得制御部14において、カメラゲインに応じた信号振幅に調整された後、A/D変換部15によってデジタル値に変換された映像信号となる。この映像信号は後述するように、測光部8により検出される輝度が適正な値となるように、マイクロコントローラ4により露光時間とカメラゲインの組み合わせが決定され、露光時間調整部13及び利得制御部14に設定され、この設定値に応じて撮像部3及び利得制御部14が制御される。特に、常に画像データが更新されるライブビュー動作時に比べて、印刷や拡大表示用途の静止画は画像ノイズなどの影響を極力排除する必要があるので、カメラゲインを小さくしてノイズの発生を抑えた方が好ましく、また像ぶれが生じないように、露光時間も短くした方が好ましい。   In such a microscope camera 1, the video signal obtained by the imaging unit 3 is adjusted to a signal amplitude corresponding to the camera gain by the gain control unit 14, and then converted to a digital value by the A / D conversion unit 15. This is a video signal. As will be described later, the combination of the exposure time and the camera gain is determined by the microcontroller 4 so that the luminance detected by the photometry unit 8 becomes an appropriate value for this video signal, and the exposure time adjustment unit 13 and the gain control unit are determined. 14, the imaging unit 3 and the gain control unit 14 are controlled according to the set value. In particular, it is necessary to eliminate the effects of image noise as much as possible for still images for printing and enlargement display compared to the live view operation where image data is constantly updated. It is preferable to shorten the exposure time so that image blurring does not occur.

そこで、本実施形態に係る顕微鏡カメラ1においては、測光部8で得た試料Oの像の輝度を維持したまま、ぶれのないデジタル画像を得るために、以下に示すような処理を行って露光時間を調整するように構成されている。以下、図2を用いてこの処理について説明する。   Therefore, in the microscope camera 1 according to the present embodiment, in order to obtain a blur-free digital image while maintaining the brightness of the image of the sample O obtained by the photometry unit 8, the following processing is performed for exposure. Configured to adjust time. Hereinafter, this process will be described with reference to FIG.

上述のように、この顕微鏡カメラ1の動作は、マイクロコントローラ4に格納されたプログラムに基づいて制御される。この顕微鏡カメラ1の電源が投入されると、マイクロコントローラ4は、測光部8で検出された試料Oの像の輝度を取り出し(ステップS100)、この輝度に応じて最適なカメラゲインと露光時間を決定して露光時間調整部13及び利得制御部14を制御した後、試料Oのデジタル画像を取得し、表示部10に表示する(ステップS101)。なお、このデジタル画像は、表示部10に表示することにより操作者が撮像部3で取得している試料Oの像を確認するためのものであり、このデジタル画像に重畳されるノイズよりも試料Oがはっきりと確認できることが優先されるため、露光時間は毎秒30フレームなどの画像表示のフレームレートより短く、またカメラゲインは高く(明るい画像になるように)設定される。また、照明部6から試料Oに照射される照明光の光量は、マイクロコントローラ4により、測光部8で検出された輝度に基づいて自動的に設定するか、若しくは、操作者による操作部9の操作により調整可能に構成されている。   As described above, the operation of the microscope camera 1 is controlled based on the program stored in the microcontroller 4. When the power of the microscope camera 1 is turned on, the microcontroller 4 takes out the luminance of the image of the sample O detected by the photometry unit 8 (step S100), and sets the optimal camera gain and exposure time according to this luminance. After the determination and the exposure time adjustment unit 13 and the gain control unit 14 are controlled, a digital image of the sample O is acquired and displayed on the display unit 10 (step S101). The digital image is used for confirming the image of the sample O acquired by the operator with the imaging unit 3 by displaying the digital image on the display unit 10, and the sample is more than the noise superimposed on the digital image. Since priority is given to the fact that O can be clearly confirmed, the exposure time is set to be shorter than the frame rate of image display such as 30 frames per second, and the camera gain is set to be high (so that a bright image is obtained). Further, the light amount of the illumination light applied to the sample O from the illumination unit 6 is automatically set by the microcontroller 4 based on the luminance detected by the photometry unit 8, or the operation unit 9 by the operator is used. It is configured to be adjustable by operation.

そして、マイクロコントローラ4は、操作部9の状態を読み取り(ステップS102)、画像撮影のためのレリーズボタンが操作されたかを判定し、このレリーズボタンが操作されていないときは、ステップS100に戻って以上の処理を繰り返す(ステップS103)。すなわち、操作部9のレリーズボタンが操作されるまでは、所定の時間間隔で試料Oの像(デジタル画像)が取得されて表示部10に表示されるため、以降の説明においては、ステップS100〜ステップS103が実行されている状態を「ライブビュー動作」と呼ぶ。一方、ステップS103でレリーズボタンが操作されたと判定したときは、以下の予備動作を行ってぶれの影響の無いデジタル画像を取得する。   Then, the microcontroller 4 reads the state of the operation unit 9 (step S102), determines whether or not the release button for image capturing has been operated, and when the release button has not been operated, returns to step S100. The above process is repeated (step S103). That is, until the release button of the operation unit 9 is operated, an image (digital image) of the sample O is acquired and displayed on the display unit 10 at a predetermined time interval. The state in which step S103 is being executed is referred to as “live view operation”. On the other hand, when it is determined in step S103 that the release button has been operated, the following preliminary operation is performed to obtain a digital image that is not affected by blurring.

まず、マイクロコントローラ4は、ステップS102で読み取った操作部9の状態のうち、モード選択ボタンの設定状態を参照する(ステップS104)。なお、本実施形態に係る顕微鏡カメラ1においては、ぶれのない画像を得るために露光時間をシフトする方法として、照明光量を調整する方法(以下、「第1モード」と呼ぶ)及びカメラゲインを調整する方法(以下、「第2モード」と呼ぶ)からなる2つのモードが設けられており、操作部9のモード選択ボタンでこれらのモードを選択することができる。   First, the microcontroller 4 refers to the setting state of the mode selection button among the states of the operation unit 9 read in step S102 (step S104). In the microscope camera 1 according to the present embodiment, as a method of shifting the exposure time in order to obtain a blur-free image, a method of adjusting the amount of illumination light (hereinafter referred to as “first mode”) and a camera gain are used. Two modes comprising adjustment methods (hereinafter referred to as “second mode”) are provided, and these modes can be selected by a mode selection button of the operation unit 9.

[第1モード]
ステップS104において、操作部9のモード選択ボタンで第1モードが選択されていると判断したときは、マイクロコントローラ4は利得制御部14のカメラゲインを予め決められた所定の値に設定する(ステップS105)。なお、上述のように、ライブビュー動作では試料Oの像がはっきりと表示部10に表示されるようにカメラゲインは高く設定されているため、通常の状態においては、このステップS105においては、カメラゲインはライブビュー動作のときよりも低くなるように設定される。次に、試料Oの像の輝度が、ステップS100で測定されたときの値になるのように、ステップS105で設定されたカメラゲインに対応させて照明光量を変化させ、照明調光部7に設定する(ステップS106)。上述のように、ステップS105においてカメラゲインが低く設定されるため、このステップS106では照明光量が増加するように設定される。
[First mode]
If it is determined in step S104 that the first mode is selected by the mode selection button of the operation unit 9, the microcontroller 4 sets the camera gain of the gain control unit 14 to a predetermined value (step S104). S105). As described above, the camera gain is set high so that the image of the sample O is clearly displayed on the display unit 10 in the live view operation. Therefore, in a normal state, in step S105, the camera gain is set. The gain is set to be lower than that in the live view operation. Next, the illumination light quantity is changed in accordance with the camera gain set in step S105 so that the luminance of the image of the sample O becomes the value measured in step S100, and the illumination dimming unit 7 It sets (step S106). As described above, since the camera gain is set low in step S105, the illumination light quantity is set to increase in step S106.

この状態でマイクロコントローラ4は、現在の露光時間を、所定の時間幅だけ短くして露光時間調整部13に設定する(ステップS107)。露光時間を短くするとその分、試料Oの像の輝度が低下するため、マイクロコントローラ4は、ステップS100で測定されたときの輝度になるように、照明光量を増加させ照明調光部7に設定する(ステップS108)。そして、この状態で、光学像ぶれ検出部16により、撮像素子制御部5から出力されたデジタル画像にぶれの影響があるか否かを判定する(ステップS109)。デジタル画像にぶれの影響があると、エッジ部分の像が広がり(ぼやけ)、輝度の変化が緩やかになる。そのため、このような状態でコントラストを算出すると低い値となる。反対に、ぶれの影響がないと、エッジ部分の像がシャープになり、輝度の変化が大きくなるため、コントラストが高い値となる。そのため、マイクロコントローラ4は、光学像ぶれ検出部16により、コントラストが規定値以下である、すなわち、ぶれの影響があると判断したときは、ステップS107に戻り、以上の処理を繰り返す。一方、コントラストが規定より大きい、すなわち、ぶれの影響が無いと判断したときは、マイクロコントローラ4は、以上の予備動作を終了し、そのときの試料Oのデジタル画像を撮像素子制御部5から取得して(撮影して)、画像メモリ11に記憶し(ステップS115)、ステップS100(ライブビュー動作)に戻る。   In this state, the microcontroller 4 shortens the current exposure time by a predetermined time width and sets it in the exposure time adjustment unit 13 (step S107). When the exposure time is shortened, the luminance of the image of the sample O is reduced accordingly, so that the microcontroller 4 increases the amount of illumination light and sets it in the illumination dimming unit 7 so as to obtain the luminance measured in step S100. (Step S108). In this state, the optical image blur detection unit 16 determines whether the digital image output from the image sensor control unit 5 is affected by the blur (step S109). When the digital image is affected by blurring, the image of the edge portion spreads (blurs), and the change in luminance becomes gradual. Therefore, when the contrast is calculated in such a state, a low value is obtained. On the other hand, if there is no influence of blurring, the image of the edge portion becomes sharp and the change in luminance becomes large, so that the contrast becomes a high value. Therefore, when the optical image blur detection unit 16 determines that the contrast is equal to or less than the predetermined value, that is, the microcontroller 4 returns to step S107 and repeats the above processing. On the other hand, when it is determined that the contrast is larger than the specified value, i.e., there is no influence of the shake, the microcontroller 4 finishes the above preliminary operation and acquires the digital image of the sample O at that time from the image sensor control unit 5. (Taken) and stored in the image memory 11 (step S115), and returns to step S100 (live view operation).

[第2モード]
一方、操作部9のモード選択ボタンで第2モードが選択されていると判断したときは、マイクロコントローラ4は、利得制御部14のカメラゲインを予め決められた所定の値に設定する(ステップS110)。なお、上述のステップS105と同様に、カメラゲインはライブビュー動作のときよりも低くなるように設定される。次に、試料Oの像の輝度が、ステップS100で測定されたときの値になるのように、ステップS110で設定されたカメラゲインの変化に対応させて露光時間を変化させ、露光時間調整部13に設定する(ステップS111)。この場合も、ステップS110ではカメラゲインは低く設定されるため、このステップS111では露光時間が長くなるように設定される。
[Second mode]
On the other hand, when it is determined that the second mode is selected with the mode selection button of the operation unit 9, the microcontroller 4 sets the camera gain of the gain control unit 14 to a predetermined value (step S110). ). As in step S105 described above, the camera gain is set to be lower than that in the live view operation. Next, the exposure time is changed in accordance with the change in the camera gain set in step S110 so that the luminance of the image of the sample O becomes the value measured in step S100, and the exposure time adjustment unit 13 is set (step S111). Also in this case, since the camera gain is set low in step S110, the exposure time is set longer in step S111.

この状態でマイクロコントローラ4は、現在の露光時間を、所定の時間幅だけ短くして露光時間調整部13に設定する(ステップS112)。露光時間を短くするとその分、試料Oの像の輝度が低下するため、マイクロコントローラ4は、ステップS100で測定されたときの輝度になるように、ガメラゲインを増加させ露光時間調整部13に設定する(ステップS113)。そして、この状態で、マイクロコントローラ4は、光学像ぶれ検出部16により、撮像素子制御部5から出力されたデジタル画像を解析し、このデジタル画像に含まれるエッジを検出し、さらにこのエッジのコントラストを算出して、このコントラストが規定値内にあるか否かを判定する(ステップS114)。このステップS114におけるぶれの検出方法(コントラストの算出方法)は、上述の第1モードの場合と同様であり、その詳細は後述する。このステップS114において、マイクロコントローラ4は、光学像ぶれ検出手段16により、コントラストが規定値以下である、すなわち、ぶれの影響があると判定したときは、ステップS112に戻って以上の処理を繰り返す。一方、コントラストが規定より大きい、すなわち、ぶれの影響が無いと判定したときは、マイクロコントローラ4は、以上の予備動作を終了し、そのときの試料Oのデジタル画像を撮像素子制御部5から取得して(撮影して)、画像メモリ11に記憶し(ステップS115)、ステップS100に戻る。   In this state, the microcontroller 4 shortens the current exposure time by a predetermined time width and sets it in the exposure time adjustment unit 13 (step S112). When the exposure time is shortened, the brightness of the image of the sample O is reduced accordingly, so that the microcontroller 4 increases the gamer gain and sets it in the exposure time adjusting unit 13 so as to obtain the brightness measured in step S100. (Step S113). In this state, the microcontroller 4 analyzes the digital image output from the image sensor control unit 5 by the optical image blur detection unit 16, detects an edge included in the digital image, and further contrasts the edge. Is calculated and it is determined whether or not the contrast is within a specified value (step S114). The blur detection method (contrast calculation method) in step S114 is the same as that in the first mode described above, and details thereof will be described later. In step S114, when the microcontroller 4 determines that the contrast is less than or equal to the specified value by the optical image blur detection unit 16, that is, there is an influence of blur, the microcontroller 4 returns to step S112 and repeats the above processing. On the other hand, when it is determined that the contrast is larger than the specified value, i.e., there is no influence of shaking, the microcontroller 4 ends the preliminary operation and acquires a digital image of the sample O at that time from the image sensor control unit 5. (Taken) is stored in the image memory 11 (step S115), and the process returns to step S100.

ところで、光学像ぶれ検出部16において、撮像素子制御部5で撮影されたデジタル画像のコントラストからぶれの影響の有無を判定する(ぶれ量を検出する)方法について説明する。この顕微鏡カメラ1は、ライブビュー動作で表示部10に表示されている試料Oのデジタル画像において、操作者がぶれの判定をしたい領域を、操作部9を操作して予め指定するように構成されている。そして、光学像ぶれ検出部16は、撮像素子制御部5で取得されたデジタル画像の指定された領域において、その画像のエッジ部分を抽出し、そのエッジ部分のコントラストを算出する。このコントラストの算出方法としては、例えば、エッジ部分の輝度の最大値をImaxとし、最小値をIminとしたとき、(Imax−Imin)/(Imax+Imin)で求めることができる。上述したように、エッジのコントラストが低いほどぶれ量が大きいと判断できる。なお、マイクロコントローラ4は、操作者から指定されたエリア内で複数のエッジを検出したときは、それぞのれエッジにおけるコントラストの全てが規定値内にあるときに、ぶれの影響はないと判定する(ステップS115に進む)ように構成されている。   By the way, a method for determining the presence or absence of the influence of blur (detecting the blur amount) from the contrast of the digital image captured by the image sensor control unit 5 in the optical image blur detection unit 16 will be described. The microscope camera 1 is configured so that an operator wants to preliminarily designate a region where the operator wants to determine blurring in the digital image of the sample O displayed on the display unit 10 by the live view operation by operating the operation unit 9. ing. Then, the optical image blur detection unit 16 extracts the edge portion of the image in the designated region of the digital image acquired by the image sensor control unit 5 and calculates the contrast of the edge portion. As a method for calculating the contrast, for example, when the maximum value of the luminance at the edge portion is Imax and the minimum value is Imin, the contrast can be calculated by (Imax−Imin) / (Imax + Imin). As described above, it can be determined that the lower the edge contrast, the greater the blur amount. When the microcontroller 4 detects a plurality of edges in the area designated by the operator, the microcontroller 4 determines that there is no influence of the shake when all the contrasts at the respective edges are within the specified value. (Proceed to step S115).

以上のように、本実施形態に係る顕微鏡カメラ1には、照明光量を調整して露光時間を短縮する処理を行う第1モードが設けられている。これにより、ぶれ防止のために露光時間を短くしてカメラゲインを増加させるとこの輝度に対する雑音成分の比率が大きくなり画質を悪化するような場合においても、ぶれが防止された画像を得られるようになっている。一方、ぶれ防止のために露光時間を短くして、照明光量を増加させることは消費電力の増加や被写体へのダメージを考慮すると望ましく無い場合がある。このような場合に、この顕微鏡カメラ1においては、ぶれの影響を軽減したデジタル画像を取得するために、露光時間を短縮するように構成されているが、カメラゲインを調整して露光時間を短縮する処理(第2モード)を備え、照明光量を調整して露光時間を短縮する処理(第1モード)と切り換え可能になっている。カメラゲインを調整する第2モードを選択すると、照明光量を現在の状態に維持したまま露光時間を短縮することができるので、例えば、この顕微鏡カメラ1の発熱及び消費電力を抑えることができる。そのため、この顕微鏡カメラ1を電池で駆動させることができ、手持ち撮影に対応させることができる。また、この第2モードでは照明光量を増加させないため、試料Oが生物の細胞等である場合に、照明光量の増加による試料Oへのダメージを少なくすることができる。但し、露光時間の減少に応じてカメラゲインを増加させるため、デジタル画像に重畳されるノイズも増幅されることとなり、このノイズの影響が大きくなる。一方、照明光量を調整する第1モードを選択すると、露光時間の短縮に応じて試料Oに照射される照明光量が増加するため、デジタル画像に重畳されるノイズの影響を少なくすることができる。但し、上述のようにこの顕微鏡カメラ1における発熱及び消費電力が増加し、また、試料Oにダメージを与える可能性が高くなる。また、いずれのモードにおいても、露光時間を短くすることにより試料Oの像のぶれを軽減させるため、ぶれを補正するために結像部2や撮像部3を稼動させる機構が不要となり、この顕微鏡カメラ1を軽量なものとすることができる。   As described above, the microscope camera 1 according to the present embodiment is provided with the first mode in which the processing for shortening the exposure time by adjusting the amount of illumination light is performed. As a result, when the exposure time is shortened and the camera gain is increased in order to prevent blurring, an image in which blurring is prevented can be obtained even in the case where the ratio of the noise component to the luminance increases and the image quality deteriorates. It has become. On the other hand, shortening the exposure time to prevent blurring and increasing the amount of illumination light may not be desirable in view of increased power consumption and damage to the subject. In such a case, the microscope camera 1 is configured to shorten the exposure time in order to acquire a digital image with reduced influence of blur. However, the exposure time is shortened by adjusting the camera gain. And a process (first mode) that adjusts the amount of illumination light to shorten the exposure time. When the second mode for adjusting the camera gain is selected, the exposure time can be shortened while maintaining the illumination light amount in the current state, and therefore, for example, heat generation and power consumption of the microscope camera 1 can be suppressed. Therefore, this microscope camera 1 can be driven by a battery, and can be adapted to hand-held shooting. Further, in this second mode, since the illumination light quantity is not increased, damage to the sample O due to the increase in the illumination light quantity can be reduced when the sample O is a living cell or the like. However, since the camera gain is increased as the exposure time decreases, the noise superimposed on the digital image is also amplified, and the influence of this noise increases. On the other hand, when the first mode for adjusting the illumination light amount is selected, the illumination light amount applied to the sample O increases as the exposure time is shortened, so that the influence of noise superimposed on the digital image can be reduced. However, as described above, heat generation and power consumption in the microscope camera 1 increase, and the possibility of damaging the sample O increases. In any mode, the exposure time is shortened to reduce the blurring of the image of the sample O. Therefore, a mechanism for operating the imaging unit 2 and the imaging unit 3 to correct the blurring becomes unnecessary, and this microscope is not necessary. The camera 1 can be lightweight.

なお、以上の説明では、第1及び第2モードの切り替えを、操作部9に設けられたモード選択ボタンの操作で行うように構成した場合について説明したが、撮影環境に応じて制御部であるマイクロコントローラ4が選択するように構成することも可能である。   In the above description, the case where the first and second modes are switched by the operation of the mode selection button provided in the operation unit 9 has been described. However, the control unit corresponds to the shooting environment. It is also possible to configure the microcontroller 4 to select.

また、光学像ぶれ検出部16は、デジタル画像に対するぶれの影響の有無(ぶれ量)を、所定の領域内で検出されたエッジのコントラストで判定するように構成した場合について説明したが、ステップS107〜S109若しくはステップS112〜S114で行われる繰り返し処理において、ステップS109若しくはステップS114で取得したデジタル画像を一時的に記憶しておき、前回の処理で取得したデジタル画像と今回の処理で取得したデジタル画像のエッジのコントラストを記憶しておき、これらのコントラストの差が所定の値より小さくなったとき、ぶれの影響が無いと判断するように構成することも可能である。デジタル画像にぶれの影響があるときは、繰り返し処理毎にコントラストの値が変化するためである。あるいは、この顕微鏡カメラ1にジャイロ等を設け、機械的に試料Oの像のぶれを検出するように構成することも可能である。   Further, although the optical image blur detection unit 16 has been described so as to determine the presence or absence (blurring amount) of the blurring effect on the digital image based on the contrast of the edge detected in the predetermined region, step S107 is described. To S109 or steps S112 to S114, the digital image acquired in step S109 or step S114 is temporarily stored, and the digital image acquired in the previous process and the digital image acquired in the current process are temporarily stored. It is also possible to memorize the contrast of the edges, and to determine that there is no influence of blurring when the difference between these contrasts becomes smaller than a predetermined value. This is because when the digital image is affected by blurring, the contrast value changes for each repeated process. Alternatively, the microscope camera 1 may be provided with a gyro or the like to mechanically detect blurring of the image of the sample O.

また、以上の説明では、マイクロコントローラ4に格納されたプログラムにより、試料Oのデジタル画像の撮影の制御を行うように構成した場合について説明したが、これらの処理の全部若しくは一部を専用のICチップとして構成しても良い。例えば、デジタル画像に対するぶれの影響の有無を検出する光学像ぶれ検出部16は高速な処理が要求されるため、専用のICチップとすることによりその効果が発揮される。   In the above description, the case where the program stored in the microcontroller 4 is configured to control the photographing of the digital image of the sample O has been described. However, all or part of these processes is performed by a dedicated IC. You may comprise as a chip | tip. For example, since the optical image blur detection unit 16 that detects the presence or absence of the blur effect on the digital image is required to be processed at high speed, the effect is exhibited by using a dedicated IC chip.

1 顕微鏡カメラ 2 結像部 3 撮像部
4 マイクロコントローラ(制御部) 6 照明部 7 照明調光部
8 測光部 13 露光時間調整部 14 利得制御部
16 光学像ぶれ検出部 O 試料(被写体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope camera 2 Imaging part 3 Imaging part 4 Microcontroller (control part) 6 Illumination part 7 Illumination light control part 8 Photometry part 13 Exposure time adjustment part 14 Gain control part 16 Optical image blur detection part O Sample (subject)

Claims (5)

被写体へ照明光を照射する照明部と、
前記照明部から放射される前記照明光の光量を変化させる照明調光部と、
前記被写体からの光を集光して前記被写体の像を結像する結像部と、
前記被写体の像を検出して映像信号として出力する撮像部と、
前記撮像部において前記被写体の像を検出するときの露光時間を制御する露光時間調整部と、
前記撮像部から出力された映像信号を、カメラゲインに応じた信号振幅に調整する利得制御部と、
前記被写体の像のぶれ量を検出する光学像ぶれ検出部と、
前記照明調光部、前記露光時間調整部、及び、前記利得制御部の作動を制御して前記被写体のデジタル画像を撮影する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記デジタル画像を撮影する前の予備動作として、
前記利得制御部を制御して予め決められたカメラゲインに設定した状態で前記光学像ぶれ検出部により前記ぶれ量を検出し、当該ぶれ量が所定の値より大きい場合は、前記露光時間調整部により前記露光時間を短くし、且つ、前記照明調光部により前記照明光の光量を増加させた露光を行う第1モードを有することを特徴とする顕微鏡カメラ。
An illumination unit that illuminates the subject with illumination light;
An illumination dimming unit that changes the amount of the illumination light emitted from the illumination unit;
An imaging unit that focuses light from the subject to form an image of the subject;
An imaging unit that detects an image of the subject and outputs it as a video signal;
An exposure time adjustment unit that controls an exposure time when the image of the subject is detected in the imaging unit;
A gain control unit that adjusts the video signal output from the imaging unit to a signal amplitude corresponding to a camera gain;
An optical image blur detection unit for detecting the blur amount of the image of the subject;
A control unit that controls the operation of the illumination dimming unit, the exposure time adjustment unit, and the gain control unit to capture a digital image of the subject,
As a preliminary operation before taking the digital image, the control unit,
The optical image blur detection unit detects the blur amount in a state in which the gain control unit is controlled and set to a predetermined camera gain. When the blur amount is larger than a predetermined value, the exposure time adjustment unit A microscope camera having a first mode in which the exposure time is shortened and exposure is performed with the illumination dimming unit increasing the amount of illumination light.
前記ぶれ量が所定の値よりも大きい場合に、前記露光時間調整部により前記露光時間を短くし、且つ、前記利得制御部により前記カメラゲインを増加させた露光を行う第2モードを更に備え、前記第1及び第2モードを切り替え可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡カメラ。   A second mode in which when the amount of blur is greater than a predetermined value, the exposure time adjustment unit shortens the exposure time and the gain control unit performs exposure with the camera gain increased; The microscope camera according to claim 1, wherein the microscope camera is configured to be switchable between the first and second modes. 前記被写体の像の輝度を検出する測光部を有し、
前記制御部は、前記予備動作の前に前記測光部により前記輝度を検出し、当該輝度を維持するように、前記露光時間に応じて、前記光量、及び、前記カメラゲインを制御して前記被写体のデジタル画像を取得するように構成された請求項1または2に記載の顕微鏡カメラ。
A photometric unit for detecting the luminance of the image of the subject;
The control unit detects the luminance by the photometry unit before the preliminary operation, and controls the light amount and the camera gain according to the exposure time so as to maintain the luminance. The microscope camera according to claim 1, wherein the microscope camera is configured to acquire a digital image.
前記制御部は、前記第1及び第2モードにおいて、前記光学像ぶれ検出部で検出される前記ぶれ量が所定の値より小さくなるまで前記露光時間を短くするように構成された請求項2または3に記載の顕微鏡カメラ。   The said control part is comprised so that the said exposure time may be shortened until the said blur amount detected by the said optical image blur detection part becomes smaller than predetermined value in the said 1st and 2nd mode. 3. The microscope camera according to 3. 前記光学像ぶれ検出部は、前記予備動作において得られた前記デジタル画像のコントラストから前記ぶれ量を検出するように構成された請求項1〜4いずれか一項に記載の顕微鏡カメラ。   5. The microscope camera according to claim 1, wherein the optical image blur detection unit is configured to detect the blur amount from a contrast of the digital image obtained in the preliminary operation.
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