荧光观察装置以及荧光观察方法_3

文档序号:9354941阅读:来源:国知局
被输入到图像处理部13的亮度并进行输出的情况下,如果修正值考虑为I倍的修正的话即可。另外,图像处理部13也可以就这样维持背景图像的亮度(第2修正值),另一方面,使荧光图像的亮度为α2/%)倍(第I修正值)。
[0053]帧存储器14是一种存储从摄像装置12输出的第I帧图像或者第2帧图像的部分。帧存储器14存储由图像处理部13进行修正的荧光图像或者背景图像。
[0054]差分运算器15是一种生成取得了从摄像装置12输出的第I帧图像以及第2帧图像中的一方与被存储到图像存储单元的第I帧图像以及第2帧图像的另一方之差分的差分图像的部分。更加具体来说,将从图像处理部13输出的荧光图像或者背景图像中的一方和被存储到帧存储器14的荧光图像以及背景图像中的另一方输入到差分运算器15并进行该差分的运算。
[0055]作为差分运算器,例如使用算术逻辑装置(ALU-Arithmetic Logic Unit)。图像处理部13的输出被输出到差分运算器15的Al输入端子,帧存储器14的输出被连接到差分运算器15的BI输入端子。另外,运算结果即差分图像从差分运算器15的Yl输出端子被输出至显示装置16。还有,在差分运算中,在运算结果成为负的情况下成为O输出。
[0056]显示装置16为显示由差分运算器15生成的差分图像的装置。在荧光观察装置IA中可以设置显示装置16以外的图像输出装置也可以不设置显示装置16而作为将所获得的差分图像的图像数据输出至外部的结构。
[0057]图2是表示在图1所表示的荧光观察装置中被执行的荧光观察方法的时序图。在该时序图中,(a)表示激发光源的开启/断开,(b)表示摄像装置中的第I帧图像取得期间以及第2帧图像取得期间,(C)表示差分运算器的Al输入,(d)表示差分运算器的BI输入,(e)表示被生成的差分图像。
[0058]在图2的时序图中,用于取得I帧的差分图像的帧图像取得期间Tn由第I帧图像取得期间Tll和第2帧图像取得期间T21所构成。在同图的例子中,图像取得期间Tll是荧光图像取得期间,激发光的供给成为开启。另外,图像取得期间T21是背景图像取得期间,激发光的供给成为断开。
[0059]如以上所述,荧光图像取得期间的曝光时间h以长于背景图像取得期间的曝光时间1:2的方式被设定。在图2的例子中,曝光时间t ^列如成为50msec,曝光时间12例如成为1msec0因此,图像取得期间Tll中的激发光的开启时间也大约成为50msec,图像取得期间T21中的激发光的断开时间也大约成为10msec。还有,摄像装置的读出时间也被加到这些激发光的开启时间以及断开时间。
[0060]以图像取得期间Tll取得的荧光图像在图像取得期间T21中经过基于图像处理部13中的第I修正值的亮度修正而被输入到差分运算器15的Al输入端子。另外,以I个之前的帧图像取得期间Tn 4勺图像取得期间T20进行取得的背景图像在图像取得期间Tll中经过基于图像处理部13中的第2修正值的亮度修正而被输入到帧存储器14,并在图像取得期间T21中被输入到差分运算器15的BI输入端子。然后,在图像取得期间T21中执行取得Al输入的荧光图像与BI输入的背景图像之差分的Al-Bl运算,并生成荧光被抽出的差分图像。
[0061]激发光的供给、摄像装置12中的摄像、图像处理部13中的亮度修正以及差分运算器15中的差分图像的生成在各个帧图像取得期间的第I帧图像取得期间以及第2帧图像取得期间中被重复执行。由此,所生成的差分图像从Yl输出以时间序列被输出到显示装置16,观测对象物P的观测图像作为运动图像被显示。
[0062]如以上所说明的那样,在荧光观测装置IA中,由逐行读出以时间序列取得观测对象物P的图像数据。另外,以第I帧图像取得期间以及第2帧图像取得期间中的一方成为荧光图像取得期间而另一方成为背景图像取得期间的方式使帧图像的取得和激发光的开启/断开同步。由此,通过取得从摄像装置12输出的第I帧图像以及第2帧图像中的一方与被存储在图像存储单元的第I帧图像以及第2帧图像中的另一方之差分,从而能够取得除去了背景光的影响的鲜明的观测图像。
[0063]另外,在该荧光观测装置IA中,荧光图像取得期间的曝光时间与背景图像取得期间的曝光时间互相不同。这样,通过使荧光图像取得期间的曝光时间和背景图像取得期间为非对称,从而观测图像的流畅性变得良好。另外,因为激发光的开启/断开的时间对应于曝光时间的非对称性也成为非对称,所以能够减少由激发光的忽亮忽灭引起的给使用者的不协调感。
[0064]在该荧光观测装置IA中,基于荧光图像取得期间的曝光时间与背景图像取得期间的曝光时间之比,修正荧光图像的亮度以及背景图像的亮度。这样,通过修正由曝光时间的差异引起的荧光图像与背景图像之间的亮度的差异,从而能够在取得差分的时候有效地除去背景光的影响,并且能够取得更加鲜明的观测图像。
[0065]在本实施方式中,以荧光图像取得期间长于背景图像取得期间的方式切换激发光的供给,伴随于此,荧光图像取得期间的曝光时间以长于背景图像取得期间的曝光时间的方式进行设定。由此,能够以充分的曝光时间取得荧光图像,并且在荧光图像中能够进一步充分地确保观测对象物的荧光强度。因此,可以获得更加鲜明的观测图像。
[0066]图3是表示比较例中的图像的一个例子的示意图,(a)为荧光图像,(b)为背景图像,(C)为差分图像。另外,图4是表示实施例中的图像的一个例子的示意图,(a)为荧光图像,(b)为背景图像,(C)为差分图像。
[0067]在图3所表示的比较例中,荧光图像取得期间的曝光时间与背景图像取得期间的曝光时间之比被设为1: l(30msec: 30msec)。另外,在图4所表示的实施例中,在与比较例相同地设定帧图像取得期间之后将荧光图像取得期间的曝光时间与背景图像取得期间的曝光时间之比设定为5: I (50msec: 10msec),将背景图像的亮度以5倍修正从而取得与荧光图像的差分。根据该结果,即使是在使荧光图像取得期间的曝光时间与背景图像取得期间的曝光时间不同的荧光观测装置IA的荧光观测方法中,也能够确认可以有效地除去背景光的影响并取得鲜明的观测图像。
[0068][第2实施方式]
[0069]图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的荧光观察装置的方块图。如同图所示,第2实施方式所涉及的荧光观测装置IB在还具备将白色光提供给观测对象物P的白色光源21、对由白色光源21形成的观测对象物P的光学图像进行摄像的摄像装置22、使由摄像装置22进行摄像的彩色图像重叠于由差分运算器15生成的差分图像的重叠运算器23的方面与第I实施方式不同。
[0070]白色光源21例如是白色LED等的照明光源。另外,摄像装置22具备使可视范围的光透过的滤波器等的分光单元(没有图示),将来自分光单元的光由CCD图像传感器或CMOS图像传感器等的面图像传感器(area image sensor),对观测对象物P的彩色图像进行摄像。还有,激发光源用的摄像装置12和白色光源用的摄像装置22优选以对被同轴分光的光学图像进行摄像的方式进行配置。在此情况下,如果以能够分别对例如由棱镜或分光镜(beam splitter)等的分光单元(没有图示)被分光成多条光路的光学图像进行摄像的方式配置面图像传感器即可。另外,被分光成多条光路的光学图像也可以作为由I个面图像传感器进行受光的结构。
[0071]重叠运算器23是一种与差分运算器15相同的算术逻辑装置。由摄像装置22取得的彩色图像数据被输入到重叠运算器23的A2输入端子,来自差分运算器15的Yl输出端子的差分图像数据被输入到重叠运算器23的B2输入端子。于是,重叠运算器23将彩色图像重叠于差分图像数据并从Y2输出端子输出到显示装置16。
[0072]图6是表示在图5所表示的荧光观察装置中被执行的荧光观察方法的时序图。在该时序图中,(a)表示激发光源的开启/断开,(b)表示白色光源开启/断开,(C)表示激发光源用的摄像装置中所涉及的第I帧图像取得期间以及第2帧图像取得期间,(d)表示白色光源用的摄像装置中的第I帧图像取得期间以及第2帧图像取得期间,(e)表示所生成的差分图像,(f)表示所生成的重叠图像。
[0073]在图6的时序图中,激发光源11和激发光源11用的摄像装置12的动作以及所生成的差分图像与图2的情况相同。白色光源21即使是在荧光图像取得期间以及背景图像取得期间中的任一期间中也成为开启状态而不变,白色光源21用的摄像装置22与激发光源11用的摄像装置12的动作同步,执行彩色图像的曝光以及读出。于是,在图像取得期间T21,执行取得A2输入的彩色图像与B2
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