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ビデオ顕微鏡―その基礎と活用法― 

書籍情報
ISBN978-4-320-05577-3
判型B5 
ページ数776ページ
発行年月2001年08月
本体価格19,000円
ビデオ顕微鏡 書影
ビデオ顕微鏡

顕微鏡のルネッサンス!
300年の歴史をもつ光学顕微鏡は,今,ビデオとコンピュータの力を借りて新たな装置「ビデオ顕微鏡」に進化した。これにより極微世界の新しいイメージが次々と生まれるようになった。テレビの基本から1分子観察の先端に至るすべての技術を紹介する。本書は21世紀のミクロゲーザーに贈る比類無きガイドブックである!

目次

第1章 なぜビデオか?
1.1 1940年以前:テレビジョンの発明
1.2 ビデオを顕微鏡に応用する初期の試み
1.3 現在の状勢
1.4 一般的ないくつかの注意

第2章 顕微鏡の像形成
2.1 はじめに:光学顕微鏡における主要光学系列
2.2 光学顕微鏡での結像部品,拡大
2.3 ケーラー照明の原理
2.4 像の解像度と波動光学
 2.4.1 回折パターン
 2.4.2 像の解像度と回折パターン
 2.4.3 像の解像度と,空間周波数
 2.4.4 コントラストと変調度伝達関数,試験標的
 2.4.5 三次元回折パターン,点像分布関数,焦点外れの像
 2.4.6 被写界深度
2.5 顕微鏡に使用される光学系の動作の特性
 2.5.1 対物レンズの呼称
 2.5.2 カバーガラスの補正
 2.5.3 筒長と鏡筒レンズ,そのための対物レンズの補正
 2.5.4 作業距離,同焦点距離
 2.5.5 視野の大きさ,歪み
 2.5.6 最近の顕微鏡の対物レンズの設計
 2.5.7 接眼レンズ
 2.5.8 収差,変化する回折パターン,および,点分布関数
2.6 映像のコントラストの生成
 2.6.1 明視野,軸外照明法.
 2.6.2 反射コントラスト,落射照明法
 2.6.3 暗視野法
 2.6.4 位相差法,モジュレーション・コントラスト法,単側波帯エッジ強調法(SSEE)
 2.6.5 偏光法
 2.6.6 干渉法
 2.6.7 微分干渉コントラスト法(DIC)
 2.6.8 蛍光法,レシオイメージング
 2.6.9 発光(ルミネッセンス)
 2.6.10 顕微鏡ホログラフィー
2.7 走査顕微鏡
 2.7.1 視野走査
 2.7.2 共焦点顕微鏡
 2.7.3 二光子励起
 2.7.4 近接走査
 2.7.5 開口部走査法
 2.7.6 ビデオ顕微鏡法
2.8 光学的切片,立体視像,および,三次元映像
2.9 像の縮小と,光学顕微鏡を用いた標本の光学的操作
 2.9.1 ミクロビームによる照射と,ケイジド(篭拘束)化合物
 2.9.2 レーザトラッピング

第3章 顕微鏡の実際的取扱い
3.1 顕微鏡のケーラー照明のための調節
 3.1.1 照明器の軸合わせと焦点合わせ
 3.1.2 コンデンサの焦点合わせ,照明器の軸合わせの続き
 3.1.3 コンデンサの芯出し
 3.1.4 照明器が組み込まれた顕微鏡での軸合わせ
 3.1.5 視野絞りの調整
 3.1.6 コンデンサ虹彩絞りの調節
3.2 光源と顕微鏡の像の明るさ
 3.2.1 照明の明るさ
 3.2.2 レーザ
  3.2.2.1 アルゴン及びクリプトンイオンレーザ
  3.2.2.2 ヘリウムを基礎にしたレーザ
  3.2.2.3 窒素レーザ
  3.2.2.4 ダイオードレーザと固体レーザ
  3.2.2.5 チタン-サファイアレーザと,その他の波長可変レーザ
 3.2.3 標本からの信号を増加させること
 3.2.4 対物レンズの集光力
 3.2.5 像の明るさと倍率
 3.2.6 顕微鏡を通しての光の透過
3.3 ビデオ顕微鏡法のためのレンズの選択と手入れ
 3.3.1 対物レンズ,機械的標準
 3.3.2 ビデオ顕微鏡法のための接眼レンズ
 3.3.3 集光器, 集光部とコンデンサのレンズ
 3.3.4 光学系とビデオカメラのフェースプレートの検査
3.4 顕微鏡の鏡基

第4章 眼の生理学的特徴
4.1 はじめに
4.2 ヒトの眼の構造,屈折,および水晶体調節
4.3 視覚の感度と順応
4.4 解像度,視力
4.5 コントラストの識別と,MTF(変調度伝達関数)
4.6 フリッカー
4.7 色覚
4.8 立体視
4.9 追記

第5章 ビデオ信号の基礎
5.1 ビデオ画像と信号
5.2 ビデオの動作
 5.2.1 ビデオ信号の発生
 5.2.2 順次走査
 5.2.3 水平と垂直走査
 5.2.4 水平と垂直偏向
 5.2.5 帰線消去
 5.2.6 標準走査レート
 5.2.7 インタレース(飛び越し走査)
 5.2.8 実効画像領域(アクティブ・ピクチャーエリア)
 5.2.9 映像信号
5.3 タイミングパルスと複合ビデオ信号
 5.3.1 同期パルスと複合(コンポジット)ビデオ信号
 5.3.2 閉回路テレビジョン(CCTV)の規定と標準
 5.3.3 垂直帰線消去期間中の同期信号
 5.3.4 その他のインタレースとタイミングの規定
 5.3.5 高品位テレビジョン
 5.3.6 ビデオ波形の可視化,パルスクロス表示
5.4 像の解像度とビデオ信号
 5.4.1 ビデオ解像度の定義
 5.4.2 垂直解像度
 5.4.3 水平解像度
 5.4.4 ビデオにおけるMTF (変調度伝達関数)
 5.4.5 ビデオにおけるSN比
5.5 ビデオ関連機器の同期化
 5.5.1 走査レートと同期パルスの互換性
 5.5.2 信号の終端
 5.5.3 同期分離回路
 5.5.4 分配増幅器

第6章 光の検出とモノクローム・ビジコンカメラ
6.1 光電子増倍管(PMT)
 6.1.1 光電感度
 6.1.2 光電面の性質
 6.1.3 電子増倍
 6.1.4 暗電流
 6.1.5 SN比(信号対雑音比)
6.2 画像形成 光電子増倍管からビデオへ
 6.2.1 2次元検出
 6.2.2 イメージディセクター管
 6.2.3 現代のビジコン管
  6.2.3.1 ビジコン管の設計
  6.2.3.2 センササイズ
  6.2.3.3 一般的考察事項
  6.2.3.4 モノクローム と カラー
6.3 ビデオセンサの 特徴付け
 6.3.1 感度,光電感度,および波長依存性
 6.3.2 光電変換特性
 6.3.3 濃淡較正
 6.3.4 シェーディング
 6.3.5 暗電流および電気的雑音
 6.3.6 MTF,解像度,およびコントラスト
 6.3.7 ダイナミックレンジ
 6.3.8 幾何学的歪み
 6.3.9 残像(遅延)
 6.3.10 ブルーミング
 6.3.11 焼付きと残影
 6.3.12 傷,欠陥
6.4 性能比較
 6.4.1 感度
 6.4.2 コントラスト
 6.4.3 ダイナミックレンジ
 6.4.4 信号処理機能
 6.4.5 スキャンレート,インタレース,およびクロック安定性
 6.4.6 走査の方向と像サイズ
 6.4.7 外部同期機能
 6.4.8 その他の考察事項

第7章 固体検出素子とカメラ
7.1 簡単な固体検出器
 7.1.1 フォトダイオード
  7.1.1.1 分光感度と量子効率
  7.1.1.2 応答の直線性
  7.1.1.3 応答速度
  7.1.1.4 暗電流と雑音源
 7.1.2 アバアランシェとハイブリッド・フォトダイオード
7.2 固体化検出器配列による空間の識別
 7.2.1 分割型検出器
 7.2.2 MOS型光電検出器
7.3 MOS型 光電検出器
 7.3.1 電荷蓄積
 7.3.2 電荷の転送
 7.3.3 読み出し
 7.3.4 CCDの配列構造
 7.3.5 分光感度
 7.3.6 ガンマ
 7.3.7 シェーディングと電荷転送効率
 7.3.8 SN比
 7.3.9 MTF
 7.3.10 ダイナミックレンジ
 7.3.11 幾何学的歪み
 7.3.12 残像
 7.3.13 焼付きとブルーミング
 7.3.14 電子シャッターとチップ上の蓄積
7.4 電子シャッターとチップ上の蓄積
 7.4.1 HAD CCD
 7.4.2 Hyper HAD CCD
 7.4.3 CID(電荷注入素子)
 7.4.4 デジタイザ組み込みの固体カメラ
 7.4.5 高品位テレビジョン用CCD カメラ
 7.4.6 遅延積算(TDI)(Time-Delay Integration(TDI))
7.5 スロースキャンCCDカメラ
 7.5.1 開発の背景
 7.5.2 ビデオレートCCDとの違い
 7.5.3 センサの幾何学的形態
 7.5.4 分光感度
 7.5.5 光電変換特性
 7.5.6 シェーディング
 7.5.7 変調度伝達関数(MTF)
 7.5.8 スロースキャンカメラの雑音
 7.5.9 SN比,ダイナミックレンジ,および最小検出可能信号
 7.5.10 カメラ設計上考慮すべき事項
 7.5.11 サブアレイ(部分領域)サンプリング
 7.5.12 ビニング
 7.5.13 スロースキャン 対 ビデオレートカメラ
7.6 固体化された検出器を使う高速度撮像
 7.6.1 一般的考察
 7.6.2 複数出力CCD
 7.6.3 スロースキャン検出器による高速瞬間撮像
 7.6.4 MOS配列による高速度撮像
 7.6.5 ストリーク カメラ

第8章 微弱光用カメラ
8.1 微弱光用 ビデオレートカメラの発展
 8.1.1 初期の微弱光用 ビデオカメラ
 8.1.2 SIT管カメラ
 8.1.3 第一世代の像増強管 (イメージインテンシファイア)
 8.1.4 像増強管付SIT( ISIT )カメラ
 8.1.5 三段 像増強カメラ
 8.1.6 SN比
8.2 新しい世代の像増強管
 8.2.1 第二世代の像増強管
 8.2.2 近接型像増強管
 8.2.3 第三世代と第四世代像増強管
8.3 像増強管とビデオレートカメラおよびスロースキャンCCDとの結合
 8.3.1 リレーレンズによる結合
 8.3.2 ファイバオプチックプレートによる結合
 8.3.3 レンズ結合 対 テーパファイバー結合
 8.3.4 像増強部付 CCD(ICCD)カメラ
8.4 フォトンカウンティング(光子計数)検出器
 8.4.1 ポジションセンサ(位置検出器)(PSD)
 8.4.2 電子打ち込みCCD(EBCCD)
8.5 微弱光量顕微鏡法における撮像の要件
 8.5.1 顕微鏡における光量
 8.5.2 空間対時間分解能
 8.5.3 光計測の直線性とダイナミックレンジ
 8.5.4 幾何学的な歪み
 8.5.5 応答速度
 8.5.6 シェーディング
 8.5.7 弱光量顕微鏡法におけるICCD対スロースキャンCCD
 8.5.8 研究室における微弱光用カメラの比較法

第9章 カラービデオ信号とカラーカメラ
9.1 色の基礎
 9.1.1 色の標準
 9.1.2 図表による色の表示法
9.2 カラービデオのコード化
9.3 カラービデオカメラ
 9.3.1 カラーカメラの性能
 9.3.2 蓄積型カラーカメラ
9.4 色信号に関するいくつかの考察

第10章 ビデオモニタ、プロジェクタ、およびプリンタ
10.1 いくつかの一般的考察
10.2 モノクロームCRTビデオモニタ
 10.2.1 ブラウン管と基本的なモニタの回路
 10.2.2 画像サイズ
 10.2.3 モニタの解像度
 10.2.4 ガンマ,コントラスト,および画像輝度
 10.2.5 蛍光体のタイプ,色相,および残光性
 10.2.6 幾何学的な歪み
 10.2.7 シェーディング,ストリーキング,リンギング,およびその他の画像欠陥
 10.2.8 モニタの正確な調整 および テスト
 10.2.9 特別な機能を備えたモニタ
10.3 カラーCRTビデオモニタ
10.4 固体とプラズマ・ディスプレイのモノクロームおよびカラーモニタ
 10.4.1 液晶ディスプレイ
 10.4.2 プラズマ・ディスプレイ
10.5 ビデオプロジェクタ
 10.5.1 CRTビデオ・プロジェクタ
 10.5.2 ライトバルブ・プロジェクタ
 10.5.3 空間光変調器(SLM)に基づくプロジェクタ
10.6 ビデオプリンタ と ビデオ顕微鏡写真の作り方
 10.6.1 ビデオプリンタ
 10.6.2 モニタの写真撮影法
 10.6.3 走査線の除去法
 10.6.4 専用のビデオフィルムレコーダー
10.7 ビデオを使用する光学式のコピー
10.8 立体 ビデオ ディスプレイ

第11章 ビデオレコーダ
11.1 はじめに
11.2 ビデオテープ録画
 11.2.1 VTRの働き方
 11.2.2 スキャナ
 11.2.3 テープの経路走行
 11.2.4 サーボ制御
 11.2.5 ヘッドの形
 11.2.6 時刻の符号化
 11.2.7 磁気テープ記録の周波数応答と信号処理
11.3 ビデオテープの型式―モノクロームとカラー
 11.3.1 3/4インチのU型式
 11.3.2 半インチ型式
  11.3.2.1 S-VHSとVHSとの比較。
  11.3.2.2 ED-BETA型式
  11.3.2.3 M-型式
  11.3.2.4 デジタルテープ型式
11.4 ビデオ顕微鏡法のためのVTRの特性
 11.4.1 解像度
 11.4.2 コントラストと画面の鮮明度
 11.4.3 静止フレームと,可変速度表示
 11.4.4 編集能力
 11.4.5 携帯の容易さ,RF 変換
 11.4.6 適合性
 11.4.7 使用の容易さと,便利な特徴
 11.4.8 装置の信頼性と,アフタサービス
11.5 タイムラプスVTR, 時間軸誤差,高速VTR
 11.5.1 タイムラプスVTR
 11.5.2 商品として購入できるタイムラプスVTR
 11.5.3 実際的ないくつかの注意
 11.5.4 時間軸誤差
 11.5.5 高速度記録
11.6 VCR の取扱いの注意と保守
 11.6.1 一般的な注意
 11.6.2 再生
 11.6.3 記録のための操作
 11.6.4 故障の原因検査と,修理
 11.6.5 ヘッドの清掃と交換
 11.6.6 使用していないとき
11.7 ビデオテープの選び方と配慮
 11.7.1 テープの選択
 11.7.2 記録したテープの保存
11.8 ビデオテープの複写と編集
 11.8.1 装置について
 11.8.2 場面の選択と組立て
 11.8.3 字幕の作成
 11.8.4 編集の技術
11.9 特殊効果
11.10 ビデオディスクレコーダ
 11.10.1 磁気ディスクレコーダ
 11.10.2 光学ディスクレコーダとプレーヤ
  11.10.2.1 光レーザディスク
  11.10.2.2 レーザディスクプレーヤ
  11.10.2.3 光ディスクレコーダ
 11.10.3 磁気光学によるディスク記録
 11.10.4 ホログラフィーによる像の蓄積
11.11 ビデオのデジタル記録
 11.11.1 メモリーへの映像の蓄積
 11.11.2 デジタル化した映像の圧縮
 11.11.3 ハードディスク上への映像の蓄積
 11.11.4 CD-ROMプレーヤ
 11.11.5 ビデオの映像の再書き込み可能な光ディスクへの蓄積
 11.11.6 磁気的・光学的なデジタルディスクと VTR 記録との比較

第12章 デジタル画像処理
12.1 はじめに
12.2 デジタル画像の構成(取込み)
 12.2.1 アナログビデオカメラ出力のデジタル化
 12.2.2 信号強度を表すのに必要な分解能
 12.2.3 デジタルカメラの出力
 12.2.4 サンプリング周波数条件
 12.2.5 エイリアス効果
 12.2.6 画素配列
 12.2.7 A/D変換パラメータの調節
 12.2.8 A/Dノイズ
12.3 画像処理装置の構造
12.4 デジタル信号処理
 12.4.1 オフセットと利得のデジタル調節
 12.4.2 画像の積分
 12.4.3 画像平均
12.5 画像解析―光強度の測定
 12.5.1 水平強度走査
 12.5.2 濃淡値ヒストグラム
 12.5.3 クリッピング
 12.5.4 ヒストグラム応用の操作
 12.5.5 背景画像の減算
 12.5.6 レシオイメージング
  12.5.6.1 レシオイメージングとは
  12.5.6.2 レシオイメージングの条件
  12.5.6.3 比の計算
12.6 画像解析―― 形態計測法
 12.6.1 二値化像
 12.6.2 膨化と侵食
 12.6.3 セグメント化
 12.6.4 その他の二値演算
12.7 画像処理―コンボリューション,フィルタ,変換演算
 12.7.1 コンボリューション核
 12.7.2 空間平均
 12.7.3 先鋭化フィルタ
 12.7.4 アンシャープマスク
 12.7.5 微分フィルタ
 12.7.6 フーリエ変換
 12.7.7 デコンボリューション
 12.7.8 ワーピングと形状変換
12.8 デジタル化された画像の表示
 12.8.1 出力LUT
 12.8.2 左右移動,スクロール,ズーム
 12.8.3 多重像の表示

第13章 システム構成
13.1 基礎システムにおける初期調整と接続
 13.1.1 最小システム
 13.1.2 ビデオカメラとモニタの結線と調整
 13.1.3 ビデオカメラと顕微鏡の結合
 13.1.4 待て!顕微鏡の照明を点ける前に読むこと
 13.1.5 モニタの調整
 13.1.6 終端
 13.1.7 ビデオカメラと顕微鏡の整列
13.2 機器の選択
 13.2.1 透過光顕微鏡法
 13.2.2 偏光,暗視野,反射コントラスト,微分干渉顕微鏡と関連技術
 13.2.3 固定標本の蛍光顕微鏡法
 13.2.4 生細胞の蛍光顕微鏡法,レシオイメージング,および関連技術
13.3 接続法
 13.3.1 結線図
 13.3.2 結線の実際
 13.3.3 機器の調和
 13.3.4 コンピュータインターフェース
13.4 ノイズの削減
 13.4.1 光学的ノイズによるビデオ信号の劣化
  13.4.1.1 光学的ノイズの元
  13.4.1.2 微弱光顕微鏡法における光学的ノイズ
  13.4.1.3 低照度顕微鏡法における光子統計ノイズ
 13.4.2 電子的ノイズによるビデオ信号の劣化
  13.4.2.1 画像の劣化と周波数特性
  13.4.2.2 システムMTF
  13.4.2.3 波形の歪み
  13.4.2.4 電子的ノイズ
13.5 環境の配慮
 13.5.1 機器の環境
 13.5.2 標本の温度制御
 13.5.3 観察と潅流チャンバ
13.6 ビデオ顕微鏡法の極限
 13.6.1 多重観察顕微鏡法
 13.6.2 流れと透過性の測定
 13.6.3 高速度顕微鏡法
 13.6.4 光捕捉法と力の測定
 13.6.5 単一蛍光分子観察

あとがき
1.雑誌と定期刊行物
2.光学顕微鏡法講習会
3.学術集会

文献
引用パンフレット
用語集

表の目次
2.1 対物レンズの型と収差の補正
2.2 対物レンズの型名を示す共通略称
2.3 対物レンズの輪状カラーコード
2.4 鏡筒レンズの焦点距離,対物レンズの同焦点距離とネジ山の型,および顕微鏡の主要なメーカが無限遠焦点光学系に転向した年
3.1 高輝度光源例
3.2 蛍光顕微鏡法に応用できる主なレーザの特性
3.3 高い集光力を持った無限遠焦点対物レンズの例
3.4 水浸用の無限遠焦点対物レンズ
3.5 長い作業距離を持った無限遠焦点対物レンズの例
5.1 TV表示信号のパラメータ,国際標準として制定されているもの
5.2 高解像度システムのTVパラメータ
5.3 世界各国の主なカラーテレビジョン放送システム
5.4 デジタルテレビジョンの標準
5.5 各種ビデオ帯域幅に対する,立ち上がり時間と水平解像度
5.6 デシベルに対する電圧と電力比
6.1 ビジコン管のターゲット
6.2 管サイズと像検出エリア
6.3 ビジコン管の性能一覧表
6.4 光学顕微鏡法に適した1インチビジコン管とその用途
6.5 計測用モノクロームビデオカメラとその米国における供給元の例
7.1 デジタイザ内臓CCD カメラ
7.2 高品位テレビジョン用CCD カメラ
7.3 スロースキャンカメラに使われる精選したフルフレーム型CCD
7.4 CCDの欠陥の定義と分類
7.5 スロースキャンカメラに使われるフレーム輸送型CCD
7.6 対物レンズの解像度とCCD画素の大きさ
7.7 精選した高速度カメラの特性
8.1 SITとISITカメラの性能特性
8.2 像増強管用 出力蛍光体の特性
8.3 像増強管の性能特性
8.4 精選したICCDカメラの特性
8.5 光子計数型ポジションセンサの性能特性
8.6 照度,放射照度 および 光子流量
8.7 顕微鏡分野における微弱光用カメラの推奨用途(おおよそカメラの感度の順序で並べた)
9.1 NTSCカラービデオ符号化のための変換係数および,RGBとHSI色表示の間の関係
9.2 精選したビデオレートカラーCCDカメラの性能特性
9.3 顕微鏡法に適した蓄積型CCDカラーカメラ
10.1 CRTに使われる蛍光体の特性
10.2 精選したCRTモニタの性能特性
10.3 RGBビデオ プロジェクタ
11.1 1/2インチの標準速度のVCRの例
11.2 1/2 インチのタイムラプス VTR の例
11.3 OMDRの例とその特徴
12.1 ビットの等価数値およびデシベル値
12.2 3次元再構成用市販セット
13.1 顕微鏡観察によい市販の潅流チャンバ