(57)【要約】【課題】  バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応した観察装置、観察システム、制御装置、および制御プログラムを提供することを課題とする。【解決手段】  細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器１０２をのせるステージ１０１と、観察物の観察を行う観察部１０６を備える観察装置４０００であって、観察部１０６に対するステージ１０１の位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部１０３、１０４と、駆動部１０３、１０４のステージ駆動の制御を行う制御装置３００とを備え、ステージ駆動は、ステージ１０１を所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、ステージ１０１を所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、各停止処理モードにおいて、ステージ駆動の速度または加速度を等しくなるようにステージ駆動の制御を行う観察装置。【選択図】    図１
2010175850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備える観察装置であって、
前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部と、
前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行う制御部と
を備え、
前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、
前記制御部は、前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる補償制御を前記停止処理として行う
観察装置。
【請求項２】
前記制御部が前記ステージ駆動の制御を行う際に使用する前記ステージの位置を含む情報が記憶されるメモリを備え、
前記補償制御を
前記ステージの前記所定の位置を前記メモリに記憶させるために、前記ステージを前記所定の位置へ移動させる前記ステージ駆動と、
前記メモリに記憶された前記所定の位置へ前記ステージを移動させる前記ステージ駆動の両方において行う
請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記ステージをＸ軸方向へ駆動させるＸ軸用の前記駆動部と、
前記ステージを該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ駆動させるＹ軸用の前記駆動部とを備え、
前記制御部は、
前記Ｘ軸方向への前記ステージ駆動、または、前記Ｙ軸方向への前記ステージ駆動を行う際に、
前記Ｘ軸用の駆動部に対する前記補償制御および前記Ｙ軸用の駆動部に対する前記補償制御を行う
請求項１または２に記載の観察装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の観察装置と、
前記観察装置に含まれる前記観察部と前記ステージをその内部に収め、前記容器の出し入れを行う入出部を有し、外部に対して閉鎖性を有するキャビネットと、
前記キャビネットの内部を所定の環境に維持する環境維持装置とを備えた
観察システム。
【請求項５】
細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備え、前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部を備える観察装置で使用される制御装置としてコンピュータを機能させる制御プログラムであって、
前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、
前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行うステップを実行させ、
前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる補償制御を前記停止処理として行う補償制御ステップを実行させる
制御プログラム。
【請求項６】
細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備える観察装置であって、
前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部と、
前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行う制御部と
を備え、
前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、
前記の各停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度を等しくなるように前記ステージ駆動の制御を行う
観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置、観察システム、制御装置、および制御プログラムに関するものであり、特に、バイオ技術分野における顕微鏡を用いた観察などに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
医学系、生物学系の分野などにおいて、細胞または微生物（細菌やウイルスなどを含む。以下、細胞等と書く）である微小な観察物を正確に捉えるために、顕微鏡を用いた観察装置が使用されている。当該観察装置では、観察物をその内部に収容する容器などをのせたステージと、ステージの位置の移動を電動で行う駆動部と、観察物の観察を行う観察部を備え、自動で観察物の位置を移動させ観察範囲を変更させることが行われている。細胞等を周期的に観察する場合においては、ステージを移動させる都度、ステージを常に同じ位置に停止させることが求められる。
【０００３】
観察物を乗せたステージの位置の移動を電動モータなどで行う駆動部においては、モータ部分とステージの間に介在する機構中に歯車やプーリ等の機械的な動作部分が含まれる。これら機械的な動作部分には、歯車間、歯車自体やプーリ等における遊びややガタなどによるバックラッシュが発生することが知られている。従って、位置センサなどを備えた位置センサからのステージに関する位置情報を使用してフィードバック制御する機構ではない場合、例えば電動モータの回転数などを拠り所にステージの位置の制御を行う場合、バックラッシュによるロストモーションが発生することによって、当該電動モータの回転数から現実のステージ位置が得られるとは必ずしも限らない。よって、電動モータの回転数等を使用する制御ではステージの現実の停止位置は駆動の都度誤差が生じることとなる（以下、単に移動誤差または位置誤差と呼ぶ）。このバックラッシュによって発生したロストモーションによる位置誤差は、観察物が微小である分野においては無視できないくらい影響が大きい。
【０００４】
特許文献１では、歯車間における遊びの影響によるバックラッシュを解消するため、歯車を停止させる時の歯車の回転方向を常に一定となるように、停止時の回転方向の情報を格納し、この情報を使用してステージ移動の制御を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−  ９２１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような歯車やプーリ等の機械的な動作部分においては、上記バックラッシュによるロストモーション以外に、（ｉ）剛性や質量などによるロストモーションが存在する。すなわち、機械的な動作部分を構成する歯車やプーリの回転軸部分や歯車の歯部分、プーリ表面部分などの材質の剛性や質量などに依存して、それらの部分に捩れや歪み、すべりが生じ、ロストモーションが発生する。また、機械的な動作部分を構成するチェーンやベルトにおいては、チェーンやベルトの材質の剛性や質量などに依存して伸縮や捩れ、歪みが生じ、ロストモーションが発生する。これらのロストモーションは、上記の捩れや歪み等によって送り側のトルクの一部が吸収され、この吸収された分のトルクが受け側に伝達されないために発生する。この剛性や質量などに依存したロストモーションにより、ステージの位置誤差が生じる。
【０００７】
加えて、ステージの位置誤差は、剛性や質量などに依存したロストモーションによって発生するだけでなく、剛性や質量などに依存した移動加速度等に依存しても発生する。すなわち、（ｉｉ）観察物（ステージ）を停止させる制御を行った際のステージの移動速度や移動加速度等が一定でない事が殆どであることから、ステージの各停止時における軸部分や歯車の歯部分の捩れや歪み等の状態が停止の都度変化してしまい、結果としてステージを移動させる度にステージの停止位置がずれるといった位置誤差を引き起こす。
【０００８】
上の（ｉ）、（ｉｉ）で述べた剛性や質量などによるステージの移動誤差、位置誤差のことを、以下において、単に、「剛性や質量などによる位置誤差」と呼ぶ。
【０００９】
さて、従来技術では、上述したように歯車間における遊びやガタ等のバックラッシュによるロストモーションのみを課題として解決手段を開示するものであり、上記剛性や質量などによる位置誤差に対応する事ができない。すなわち、上記従来技術では、バックラッシュによるロストモーションを解決するためにステージの停止位置や移動の向きの情報を記憶するがステージの駆動における速度や加速度について記憶する点については何ら開示していない。即ち、従来技術ではステージ駆動における速度や加速度を考慮しておらず、このステージ駆動における速度や加速度を考慮せずにステージの位置や移動の向きを考慮するだけでは、上記の剛性や質量などによる位置誤差に対応する事ができない。
【００１０】
そこで、本発明はバックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応した観察装置、観察システム、制御装置、および制御プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る観察装置は、細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備える観察装置であって、前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部と、前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行う制御部とを備え、前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、前記制御部は、前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる補償制御を前記停止処理として行う。
【００１２】
以上により、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応することができる。
【００１３】
なお、前記制御部が前記ステージ駆動の制御を行う際に使用する前記ステージの位置を含む情報が記憶されるメモリを備え、前記補償制御を前記ステージの前記所定の位置を前記メモリに記憶させるために、前記ステージを前記所定の位置へ移動させる前記ステージ駆動と、前記メモリに記憶された前記所定の位置へ前記ステージを移動させる前記ステージ駆動の両方において行ってもよい。
【００１４】
以上により、前記ステージの前記所定の位置を前記メモリに記憶させるために前記ステージを前記所定の位置へ移動させる前記ステージ駆動と、前記メモリに記憶された前記所定の位置へ前記ステージを移動させる前記ステージ駆動の両方において、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応することができる。
【００１５】
また、前記ステージをＸ軸方向へ駆動させるＸ軸用の前記駆動部と、前記ステージを該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ駆動させるＹ軸用の前記駆動部とを備え、前記制御部は、前記Ｘ軸方向への前記ステージ駆動、または、前記Ｙ軸方向への前記ステージ駆動を行う際に、前記Ｘ軸用の駆動部に対する前記補償制御および前記Ｙ軸用の駆動部に対する前記補償制御を行ってもよい。
【００１６】
なお、以上において、前記補償制御の前記所定の方向は、前記Ｘ軸用の駆動部では当該Ｘ軸方向の正負の向き、前記Ｙ軸用の駆動部では当該Ｙ軸方向の正負の向きである。
【００１７】
前記Ｘ軸用の駆動部の前記補償制御および前記Ｙ軸用の駆動部の前記補償制御を行うことにより、一方の軸方向の駆動が他方の軸方向の駆動に影響を及ぼす場合において、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応することができる。
【００１８】
さらに、上記の観察装置と、前記観察装置に含まれる前記観察部と前記ステージをその内部に収め、前記容器の出し入れを行う入出部を有し、外部に対して閉鎖性を有するキャビネットと、前記キャビネットの内部を所定の環境に維持する環境維持装置とを備えた観察システムであってもよい。
【００１９】
なお、外部に対して閉鎖性を有するとは、医学系、生物学系の分野では、生物学的に閉鎖されていることを示し、細胞培養、細菌培養、微生物培養、物質合成などの過程においてキャビネット内部を汚染する汚染物となりうるガスや塵、埃、細菌、微生物等の外乱物がキャビネット外部から内部に侵入しないような機能をキャビネットが有している事を意味する。
【００２０】
本発明に係る制御プログラムは、細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備え、前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部を備える観察装置で使用される制御装置としてコンピュータを機能させる制御プログラムであって、前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行うステップを実行させ、前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる補償制御を前記停止処理として行う補償制御ステップを実行させる。
【００２１】
本発明に係る観察装置は、細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備える観察装置であって、前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部と、前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行う制御部とを備え、前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、前記の各停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度を等しくなるように前記ステージ駆動の制御を行う。
【００２２】
本発明に係る観察装置は、細胞または微生物である観察物を内部に収容する容器をのせるステージと、前記観察物の観察を行う観察部を備え、前記観察部に対する前記ステージの位置を移動させるステージ駆動を行う駆動部を備える観察装置で使用される制御装置であって、前記ステージ駆動は、前記ステージを所定の位置へ向けて移動させる移動モードと、前記ステージを前記所定の位置に停止させる停止処理を行う停止処理モードからなり、前記駆動部の前記ステージ駆動の制御を行い、前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる補償制御を前記停止処理として行う。
【００２３】
上記において、補償制御とは、「前記停止処理モードにおいて、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第１の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を所定の方向へ変更させる第１の駆動を行い、その後、前記ステージ駆動の速度または加速度に関するパラメータである第２の駆動パラメータに従い前記観察部に対する前記ステージの位置を前記の所定の方向とは反対の方向へ変更させる第２の駆動を行ってから前記ステージ駆動を停止させる」制御のことである。なお、補償制御は１回とは限らず複数回実行しても良い。
【００２４】
ステージ駆動の加速において、初速度から最終速度まで加速して、その後最終速度から初速度まで減速を行えば、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応することができる。
【００２５】
なお、以上において、前記観察部に対する前記ステージの位置の移動の方向は任意であるが、前記補償制御の前記所定の方向は、前記駆動部の駆動方向と同じ方向、または前記駆動部の駆動方向とは反対の方向である。
【００２６】
前記駆動パラメータとは、前記ステージの速度の他に、前記ステージの加速度、前記ステージの位置（ｘｙ座標など）、前記ステージの加減速や移動の所要時間、前記ステージに及ぼす外力、前記駆動部で使用されている歯車やプーリの回転速度や回転加速度、トルク、前記駆動部で使用されているステッピングモータのパルス数やパルスの周波数など、前記ステージの位置や駆動に関連性があるパラメータである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応した観察装置、観察システム、制御装置、および制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態に係る観察装置の構成を説明する図である。
【図２】実施の形態に係る観察装置の構成を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る観察装置の構成を説明する図である。
【図４】実施の形態に係る観察システムの構成を説明する図である。
【図５】実施の形態に係る駆動系における補償制御の内容について説明する図である。
【図６】実施の形態に係る観察点の移動の順番を示す図である。
【図７】実施の形態に係る停止位置の誤差の評価を説明する図である。
【図８】実施の形態に係るステージの速度に関する特性図である。
【図９】実施の形態に係るｘｙ平面駆動機構の斜視図である。
【図１０】実施の形態に係るｙ軸方向の位置のずれを示す図である。
【図１１】実施の形態に係るｘｙ駆動における同期補償制御について説明する図である。
【図１２】実施の形態に係るモータ駆動パラメータの特性を説明する図である。
【図１３】実施の形態に係る観察・撮像作業のフロー図である。
【図１４】実施の形態に係る観察・撮像作業のフロー図である。
【図１５】実施の形態に係る観察・撮像作業のフロー図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００３０】
本実施形態では、観察の対象たるフラスコ（容器）中の観察物が培養中の細胞であるとして説明する。なお、容器にはフラスコの他に、例えばプレパラートやシャーレ、ディッシュ、ウエルと呼ばれるものなどが含まれ、容器の内部に収容される観察物は他に、例えば細菌やウイルスを含む微生物が含まれる。
（構成）
まず、図１に実施の形態に係る観察装置４０００の構成を示す。加えて、撮像装置１００の構成図を示す。
【００３１】
同図に示されているように、本実施形態では、観察装置４０００は、撮像装置１００、中継装置２００、制御装置３００からなり、撮像装置１００と中継装置２００は通信線４００で接続され、中継装置２００と制御装置３００は通信線４０１で接続されている。なお、観察装置は、撮像装置１００、中継装置２００、制御装置３００に分かれていなくても一体化されていても構わない。
【００３２】
撮像装置１００は、容器１０２に収容される観察物の観察および撮像を行う観察部１０６と、観察部１０６の制御を行うなど観察部１０６と制御装置３００との間でインタフェースを司取る撮像部１０５からなり、観察部１０６中にはＣＣＤやＣＭＯＳカメラなどの撮像素子が存在する。これら撮像部１０５と観察部１０６によって顕微鏡撮影を行う事ができ、容器１０２に収容される観察物の拡大写真や拡大動画等を撮像できる。
【００３３】
また、撮像装置１００は、容器１０２をのせるステージ１０１と、観察部１０６に対するステージ１０１のｘ軸方向へのステージ１０１の位置を移動させる駆動（以下、ステージ駆動と呼ぶ）を行うｘ軸用駆動部１０３と、観察部１０６に対するステージ１０１のｙ軸方向へのステージ１０１のステージ駆動を行うｙ軸用駆動部１０４とを含む。ｘ軸用駆動部１０３やｙ軸用駆動部１０４はステッピングモータなどの駆動源から構成される（以下では、ステッピングモータを用いた例で説明を行う）。本実施形態は、位置センサなどを備えた位置センサからのステージ１０１に関する位置情報を使用してフィードバック制御する機構ではなく、上記ステッピングモータの回転数を使用してステージ１０１の位置の制御を行う機構である。なお、ｘ軸とｙ軸は、観察部１０６の観察・撮像方向に直交する平面内においてｘ軸方向とｙ軸方向が直交していれば、任意に定める事ができる。本実施形態においては、同図のような方向に定めている。これらステージ１０１と、ｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４によって観察部１０６に対する容器１０２の位置の移動を行う事ができる。即ち、観察部１０６で撮像できる撮像範囲を変更させることができるので、容器１０２に収容される複数の観察物の中から観察、撮像を行う観察物を選定して決定することができる。
【００３４】
通信線４００、通信線４０１により、撮像装置１００から制御装置３００に向けて観察物を撮像した撮像画像等の撮像データやモータの状態に関するモータ情報、撮像装置１００に備えられた種々のセンサ（図示せず）から得られた測定値等のセンサ情報などを送信する事ができ、制御装置３００から撮像装置１００のモータや撮像素子等に向けて制御情報を送信する事ができる。
【００３５】
図２に制御装置３００の構成図を示す。本実施形態では、制御装置３００がＣＰＵ等を含むコンピュータである例で説明する。
【００３６】
制御装置３００は、図１で示したｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４のステージ駆動の制御を行うための制御情報を出力する制御部３０１と、制御部３０１内部に存在する後述する補償制御を行う補償制御部３０２とを含む。補償制御部３０２が制御部３０１内部に存在することは、制御部３０１内部にハードウエア的に補償制御を司る補償制御部３０２のセクションが存在することであってもよいし、制御部３０１がソフトウエアの機能的に補償制御機能を有することであってもよい。制御部３０１は、例えばＣＰＵなどから構成される。
【００３７】
さらに、制御装置３００は、通信線４０１に接続される通信部３０３、ＲＡＭやＲＯＭ、フラッシュメモリなどからなるメモリ３０４、観察物の撮像画像やＧＵＩ画像などを表示するディスプレイ３０８や音声、ビープ音などを出力するスピーカ３０９に画像データ、音声データを出力する出力部３０７を含む。なお、制御装置３００は、マウス３０５およびキーボード３０６によって本装置を使用する操作者からの入力を受付ける。メモリ３０４は、制御部３０１がステージ駆動の制御を行う際に使用するステージ１０１の位置（例えばｘｙ座標値など）を含む情報や、画像データ、その他の演算データ等が記憶される。
【００３８】
以上の構成により、制御装置３００は、図１に示した撮像装置１００における撮像部１０５や観察部１０６などの制御（例えば、露出制御、ズーム機能、フォーカス機能、シャッター機能、照明機能などの制御）やｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４の駆動の制御、また、ズーム機能、フォーカス機能におけるモータ駆動の制御などを行う事ができる。また、撮像装置１００からの各種情報を受け付け、処理する事ができる。
【００３９】
図３に中継装置２００の構成図を示す。なお、同図中には、中継装置２００の構成に合わせた撮像装置１００の構成図も示されている。
【００４０】
中継装置２００は、信号線４０１が接続されて制御装置３００からの信号および制御装置３００への信号を分岐・中継するＨＵＢ２０１、パルスジェネレータや撮像装置１００中の各ステッピングモータの制御信号を作成するモータドライバ、リレー（継電器）などからなるモータ制御部２０２、各部に配電される電力を生成・制御する電力変換装置からなる電源回路２０３、撮像装置１００に含まれる照明１１０の調光の制御などを行う照明制御部２０４を含む。なお、モータ制御部２０２、電源回路２０３、照明制御部２０４、撮像部１０５はＨＵＢ２０１に接続されている。
【００４１】
なお、本実施形態の駆動パラメータであるパルスジェネレータ（モータ制御部２０２中）のコマンドレジスタ等に設定された、駆動の初速度、最終速度、加速時間、減速時間、加減速特性（時間軸に対する加減速の仕方のこと。例えば、Ｓ字カーブ状に加減速するか、直線的に加減速するか、等）、定速動作する時間などによって定まるステージ１０１の駆動に関する特性を実現するために、パルスジェネレータからステッピングモータを駆動するためのパルス信号が出力される。そして、そのパルス信号を受けて同じモータ制御部２０２中に存在するモータドライバがステッピングモータを実際に駆動するための制御信号を自動的に生成する。例えば、パルスジェネレータからは、ステージ１０１の加減速特性を実現できるような、時間軸方向に対してその周波数が変化するパルスが出力される。よって本実施形態では、操作者は上記のパルスジェネレータに設定するパラメータ値を決定すればよい。
【００４２】
以上の構成により、中継装置２００は、制御装置３００からの制御情報を実際に素子やモータを制御、駆動させるための信号に変換を行ったり、制御装置３００へ送信する情報を中継するなどの機能を有する。
【００４３】
なお、撮像装置１００は、同図のように、顕微鏡部１０７を有する。顕微鏡部１０７は、撮像部１０５、観察部１０６を含み、さらに容器１０２を照明する照明１１０、観察部１０６を使用したズーム機能、フォーカス機能を実現するためのズーム部１０８、フォーカス部１０９を含む。ズーム部１０８、フォーカス部１０９は、ステッピングモータなどから構成され、観察部１０６に含まれる対物レンズ（図示しない）と撮像素子との距離の調整や画像のボケを調整する事ができる。
【００４４】
以上により、観察装置４０００は制御装置３００の制御の下、人手の介在を要することなく自動で容器１０２に収容される観察物の観察および撮像を行うことができる。例えば、タイムラプス機能（細胞の培養状況をインターバルをあけて撮像、記録する機能）を有することができ、自動で細胞の培養状況を記録する事ができる。タイムラプス動作では、撮像部１０６が撮像する観察位置が登録されており、該登録された各観察位置へステージ１０１を移動させ、各位置において観察・撮像が行われる。この観察・撮像動作により細胞の培養状況をメモリ３０４に記録することができる。以下において、インキュベータ１０００は、このタイムラプス機能を有するものとする。
【００４５】
図４に観察システム５０００の構成図を示す。観察システム５０００は、観察装置４０００とインキュベータ１０００から構成される。
【００４６】
インキュベータ１０００はキャビネット１００１を有し、キャビネット１００１はその内部が外部に対して閉鎖性を有しており、滅菌処理が施されている。キャビネット１００１内には、観察物を収容した容器１０２ａおよび容器１０２、その他の細胞等が含まれたフラスコやウエル、ディッシュなどを保管する事ができる。容器１０２は容器１０２ａのうちの一つであるが、撮像装置１００中に存在する容器１０２ａを容器１０２と呼び、撮像装置１００外に存在しているその他の容器は容器１０２ａと呼んでいる。
【００４７】
つまり、各容器には、同種の細胞が同じ条件で分けて収納されており、その容器の内の１つがサンプル容器１０２として撮像装置１００内のステージ上に載置され、残りは容器１０２ａとしてキャビネット１００１内に存在している。なお、撮像装置１００内のステージ上は、撮像装置１００外と同じ環境である。即ち、撮像装置１００の内側はその外部に対して開放されている即ち閉鎖性がない。言い換えると、撮像装置は、筐体などで密閉されておらずステージや観察部が露出している構造である。たとえ、筐体があっても、撮像装置内外を連通するための窓やダクトが設けられており、閉鎖性がない構造である。
【００４８】
容器１０２ａと、容器１０２の周囲の環境を同じにすることで、容器１０２中の観察物を代表して観察・撮像すれば、キャビネット１００１中の他の容器１０２ａを観察・撮像したこととなり、容器１０２ａ（および容器１０２）中の観察物の変化を把握し、その変化の過程の像を得ることができる。
【００４９】
キャビネット１００１は、キャビネット外部と内部の間で容器１０２等の出し入れを行うことができる入出部（図示せず）を有しているが、扉（図示せず）を有している事で外部に対する閉鎖性を保っている。インキュベータは細胞などを培養するために用いられる作業台であり、キャビネット１００１の内部は、所定の環境例えば気温３７℃、湿度９５％以上といった環境に維持されておらねばならない。そこで、インキュベータ１０００は、キャビネット１００１内部の環境を所定の環境に維持するための環境維持装置１００２を有している。キャビネット１００１内部と環境維持装置１００２はパイプなどで構成される接続部１００３で以って、外部に対して閉鎖性をもって接続されている。
【００５０】
なお、本実施形態では、キャビネット１００１の内部には、観察装置４０００の一部である観察部１０６とステージ１０１を含む撮像装置１００が収められる。
【００５１】
本実施形態において、外部に対して閉鎖性を有するとは、生物学的に閉鎖されていることを示し、細胞培養における過程においてキャビネット１００１内部を汚染する汚染物となりうるガスや塵、埃、細菌、微生物等の外乱物がキャビネット１００１外部からその内部に侵入しないような機能をキャビネットが有している事を意味し、キャビネット１００１と扉によってキャビネット１００１の内部が外部に対して生物学的に密閉されていることを意味している。
【００５２】
以上の構成により、インキュベータ１０００は、細胞を培養する動作を行う事ができる。
【００５３】
さて、本実施形態によると、バックラッシュだけでなく、剛性や質量などによる位置誤差にも対応した観察装置、観察システム、制御装置、および制御プログラムを提供することができる。これは、制御部３０１が補償制御を行う機能部（補償制御部３０２）を有することから達成される。次にこの補償制御について述べる。
（補償制御）
ステージ駆動は、操作者が所望する『所定の位置』、即ち、たとえば、操作者がタイムラプス動作により観察・撮像を行いたい細胞の位置へ向けてステージ１０１を移動させる移動モードと、ステージ１０１を当該所定の位置に停止させる停止処理モードから構成される。上記所定の位置については、タイムプラス動作の事前に、操作者がマウスの入力ボタンをクリックなどする事により、当該所定の位置の位置情報がメモリ３０４に記憶される。この位置情報とは、たとえば、本実施形態ではフィードバック制御を行っていないので、ｘ座標、ｙ座標の夫々において、原点から移動してくるのに要したステッピングモータの動作パルス数や移動の方向などに基づいて導出されるｘｙ座標である。なお、移動モードと停止処理モードは、タイムラプス動作や後述のステージ１０１の位置の登録動作などの、いわゆる観察物の観察・撮像に関係する動作におけるモードであり、この観察物の観察・撮像に関係する動作以外のステージ１０１の移動は、本実施形態ではステージ駆動には含まれない。
【００５４】
補償制御とは、ｘ軸用駆動部１０３やｙ軸用駆動部１０４などの駆動部が、観察物をのせたステージの位置を移動させるステージ駆動する度に、上述の停止処理モードにおいて、ステージを所定の方向へ移動させる第１の駆動を行い、その後、ステージを上記の所定の方向とは反対方向へ移動させる第２の駆動を行うように、制御部が行う制御のことである。
【００５５】
図５を用いて、ステージ１０１の駆動に関わる駆動系における補償制御の内容について説明する。同図（ａ）、（ｃ）は歯車の模式図であり、同図（ｂ）、（ｄ）は、行（１）、行（２）の夫々に関して、それぞれ「現在の駆動方向」と「停止直前動作」と「次の駆動方向」との３つの状態（３列）について表した表であり、同図（ａ）、（ｂ）は従来技術を説明するための図であり、同図（ｃ）、（ｄ）は補償制御を説明するための図である。
【００５６】
ステージ１０１の駆動系に、図５（ａ）に示すような入力側歯車と出力側歯車が存在するとして、これらの入力側歯車と出力側歯車の２者間を例に説明を行う。
【００５７】
同図（ａ）には、入力側歯車６００ｉｎから出力側歯車６００ｏｕｔにトルクが伝播される様子が表されている。同図（ａ）に示された方向をＣＣＷ（Counter Clock Wise：反時計回り）とすると、入力側歯車６００ｉｎがＣＣＷ方向に回転した場合、出力側歯車６００ｏｕｔはＣＷ（Clock Wise：時計回り）方向に回転する。
【００５８】
入力側歯車６００ｉｎは入力側歯６０２ｉｎを有して入力側軸６０１ｉｎを中心に回動し、入力側歯車６００ｉｎは入力側軸６０１ｉｎからトルクを受け、入力側歯６０２ｉｎ、出力側歯６０２ｏｕｔを介して出力側歯車６００ｏｕｔにトルクを伝播する。一方、出力側歯車６００ｏｕｔは出力側歯６０２ｏｕｔを有して出力側軸６０１ｏｕｔを中心に回動し、出力側歯車６００ｏｕｔから出力側軸６０１ｏｕｔにトルクが伝えられる。
【００５９】
同図（ａ）に示されるように、咬み合った状態の２つの入力側歯車６００ｉｎと出力側歯車６００ｏｕｔとにおいて、２つの入力側歯６０２ｉｎの間に嵌まり込んだ出力側歯６０２ｏｕｔの一面は、一方の入力側歯６０２ｉｎの面に接して、この入力側歯６０２ｉｎから力を受けているのに対して、その出力側歯６０２ｏｕｔの他面側には、他方の入力側歯６０２ｉｎの面との間に隙間が形成される。同図では、この隙間の距離を△として、表している。この距離△の存在は、入力側歯車６００ｉｎと出力側歯車６００ｏｕｔとが滑らかに噛み合って回転するために必要な主な要件であることが知られている。
【００６０】
従来の方法では、同図（ａ）に示されたこの距離△に起因するようなバックラッシュを解消するため、同図（ｂ）の表に示されるような対応を行っていた。すなわち、入力側歯車６００ｉｎがＣＣＷ方向に回転していた後に停止を行い、その後の駆動方向（すなわち、次の駆動方向）がＣＷである場合は、当該停止の際に、ＣＣＷ方向に回転をオーバーランさせてから入力側歯車６００ｉｎをＣＷ方向に回転させて停止させる（特許文献１：特開２００５−  ９２１５２号公報）。なお、この場合、歯車の停止位置や移動の向きの情報を記憶しておく必要がある。
【００６１】
これにより、次に入力側歯車６００ｉｎをＣＷ方向に回転させる場合に、バックラッシュによるロストモーションが発生することを抑えることができる。なお、入力側歯車６００ｉｎがＣＷ方向に回転していた後に停止を行い、その後の駆動方向（すなわち、次の駆動方向）がＣＷである場合は、当該停止の際は特段何も行わずにそのまま停止動作だけを行う。なお、同図（ｂ）の表では、次の駆動方向がＣＷの場合のみについて表されており、次の駆動方向がＣＣＷの場合が表されていないが、駆動方向がＣＷの場合の逆を考えればよいことから容易に想到できるので省略している。
【００６２】
回転軸６０１ｉｎ、歯６０２ｉｎでは、それらの材質の剛性、質量等に依存して、回転軸６０１ｉｎ、歯６０２ｉｎにおいて捩れや歪み、伸縮などが発生することによる「剛性や質量などによる位置誤差」が存在する。さらに、回転軸６０１ｏｕｔ、歯６０２ｏｕｔでは、それらの材質の剛性、質量等に依存して、回転軸６０１ｏｕｔ、歯６０２ｏｕｔにおいて捩れや歪み、伸縮などが発生することによる「剛性や質量などによる位置誤差」が存在する。また、歯６０２ｉｎ、歯６０２ｏｕｔの間での滑りなどが発生することによる「剛性や質量などによる位置誤差」が存在する。
【００６３】
すなわち、（Ａ）例えば、入力側歯車６００ｉｎが回転して出力側歯車６００ｏｕｔに回転トルクを伝達する場合に、入力側歯車６００ｉｎと出力側歯車６００ｏｕｔの２者間で互いに外力を及ぼしあう事から、例えば、歯６０２ｉｎと歯６０２ｏｕｔにおいて、２者間の作用、反作用の力により、捩れや歪み、伸縮などが発生する。また、（Ｂ）例えば、回転軸６０１ｉｎと歯６０２ｉｎにおいて、２者間の作用、反作用の力により、捩れや歪み、伸縮などが発生し、回転軸６０１ｏｕｔと歯６０２ｏｕｔにおいて、２者間の作用、反作用の力により、捩れや歪み、伸縮などが発生する。
【００６４】
この捩れや歪み、伸縮などの程度は、回転トルクの大きさ、回転トルクの速度、加速度等、また、回転軸と歯の材質の剛性、質量等に依存する。
【００６５】
上記の従来の方法では、上の（Ａ）、（Ｂ）で述べた捩れや歪み、伸縮、滑りなどが発生することによる「剛性や質量などによる位置誤差」に対応することはできない。すなわち、上記従来技術では、バックラッシュによるロストモーションを解決するために歯車の停止位置や移動の向きの情報を記憶するが、歯車の回転方向における速度や加速度について記憶することは行わず、歯車の回転方向における速度や加速度を考慮せずにステージの位置や移動の向きを考慮するだけでは、上記の剛性や質量などによる位置誤差に対応する事ができない。図６を使用してこのことを説明する。
【００６６】
図６は、ステージ１０１上のｘｙ平面における、操作者が所望しているタイムラプス動作で観察・撮像を行いたい細胞の位置（以下、観察点）の登録の順番、およびタイムラプス動作時の観察点の移動の順番を表している。同図（ａ）では、Ｐ１点、Ｐ２点、Ｐ３点、Ｐ４点、Ｐ５点の順（同図に示す矢印の順）に登録を行う事を示している。同図（ｂ）では、Ｐ１点、Ｐ２点、Ｐ３点、Ｐ４点、Ｐ５点の順（同図に示す矢印の順）に観察点のタイムラプスによる観察・撮像を行う事を示している。同図（ｃ）では、Ｐ１点、Ｐ３点、Ｐ２点、Ｐ５点、Ｐ４点の順（同図に示す矢印の順）に観察点のタイムラプスによる観察・撮像を行う事を示している。
【００６７】
同図（ｂ）は同図（ａ）と同じ順番なので、上述の（Ａ）例えば歯６０２ｉｎと歯６０２ｏｕｔ間の捩れや歪み、伸縮等、また、（Ｂ）例えば回転軸６０１ｉｎと歯６０２ｉｎ間の捩れや歪み、伸縮等、回転軸６０１ｏｕｔと歯６０２ｏｕｔ間の捩れや歪み、伸縮等については、登録時に各観察点に停止する時の状態とタイムラプス時に各観察点に停止する時の状態は略同じと考えられる。しかし、同図（ｃ）については同図（ａ）とは順番が同じではないので、上出の（Ａ）、（Ｂ）については、登録時に各観察点に停止する時の入力側歯６０２ｉｎと出力側歯６０２ｏｕｔ間の捩れや歪み、伸縮等、また、入力側回転軸６０１ｉｎと入力側歯６０２ｉｎ間の捩れや歪み、伸縮等、出力側回転軸６０１ｏｕｔと出力側歯６０２ｏｕｔ間の捩れや歪み、伸縮等の状態とタイムラプス時に各観察点に停止する時の上記状態とが同じであるとは考えられない。
【００６８】
従来技術では、上述のように歯車の停止位置や移動の向きを考慮しているが、歯車の回転方向における速度や加速度については考慮していないことから、登録時とタイムラプス動作時とでその観察点の移動の順番が異なる時は（例えば、上記の同図（ａ）と同図（ｃ））、剛性や質量などによる位置誤差に対応することはできないのである。これは、登録時とタイムラプス動作時とで上記状態が同じであれば剛性や質量などによる位置誤差に対応することはできるが、上記状態が同じでなければ剛性や質量などによる位置誤差に対応することはできない、即ち改善することはできないからである。また、同図（ａ）の登録動作後に別の観察点Ｐ６点（図示せず）を追加登録した場合には、登録時とタイムラプス動作時とで追加観察点Ｐ６点に停止したときの歯車の歯や歯車の軸が同じ状態にあるとは限らないので、従来技術では、歯車の回転方向における速度や加速度については考慮していないことから、こうした剛性や質量などによる位置誤差に対応することはできないのである。
【００６９】
この剛性や質量などによる位置誤差に対応するためには、登録時とタイムラプス動作時の各駆動において、同図における各観察点に停止するときの速度または加速度を揃えてやれば、各観察点に停止したときの歯車の歯や歯車の軸を略同じ状態にしてやることができる。
【００７０】
同図（ｄ）は、Ｐ１点を登録するまでに操作者がステージ１０１を移動させて、操作者が観察しながら所望する前述の『所定の位置』を探索している経路を表している。すなわちＰ１−１点までステージを駆動させた後に当該Ｐ１−１点に存在する細胞を登録するか判断し、Ｐ１−１点の細胞の登録を所望しない事から次のＰ１−２点までステージを駆動させた後に当該Ｐ１−２点に存在する細胞を登録するか判断し、Ｐ１−２点の細胞の登録を所望しない事から次のＰ１−３点までステージを駆動させた後に当該Ｐ１−３点に存在する細胞を登録するか判断し、Ｐ１−３点の細胞の登録を所望しない事から次のＰ１点までステージを駆動させている。当該Ｐ１点に存在する細胞を登録するか判断し、Ｐ１点の細胞の登録を所望する事からＰ１点を登録する。なお、登録は図示しない登録用のボタン（キーボードやマウスのクリックボタンなど）で入力する事によって実現される。よって、Ｐ１−１点、Ｐ１−２点、Ｐ１−３点でステージ１０１の駆動が停止しているが、操作者は登録用ボタンを押下しないので、Ｐ１−１点、Ｐ１−２点、Ｐ１−３点は登録されない。よって、Ｐ１−１点、Ｐ１−２点、Ｐ１−３点では停止処理モードは実行されない。
【００７１】
本実施形態では、同図（ｄ）のような経路を経てＰ１点の登録がなされた場合には、タイムラプス動作においてＰ１点に至るまでに同図（ｄ）のような経路を経る事はせず、同図（ｂ）、同図（ｃ）のように直接Ｐ１点が観察できる様にステージ１０１が移動する。なお、従来では、同図（ｄ）のような経路を経てＰ１点の登録がなされた場合には、タイムラプス動作においてＰ１点に至る経路は同図（ｄ）と同じ経路を経ねば、（バックラッシュによる停止位置誤差は対応できても）登録時とタイムラプス時とで異なる駆動系における捩れや歪み等の影響により、登録時とタイムラプス時とで点Ｐ１に至るまでの経路差が生じ、停止位置に誤差が生じる。しかし、従来技術とは異なり、本願では登録時とタイムラプス時とで同じ経路ではなくても、補償制御動作を行うことで登録時とタイムラプス時とで駆動系における捩れや歪み等を同じとする事ができるので、停止位置の位置誤差に対応する事ができる、即ち改善する事ができる。
【００７２】
ここで、図５に戻って、本実施形態における前述の停止位置の位置誤差の改善について説明する。
【００７３】
図５（ｃ）の模式図および同図（ｄ）の表に示される例を用いて説明を行う。なお、同図（ｄ）では、同図（ａ）の出力側歯車６００ｏｕｔの図示を省略している。
【００７４】
入力側歯車６００ｉｎがＣＣＷ方向に回転していた後に停止を行い（以下において、この場合の停止を仮停止と呼ぶ）、その後の駆動方向（すなわち、次の駆動方向）がＣＷである場合は、当該仮停止の際に、さらにＣＣＷ方向に回転をさせ（以下、ステージを所定の方向へ移動させる第１の駆動、と呼ぶ）、その後、入力側歯車６００ｉｎをＣＷ方向に回転させて（以下、上記の所定の方向とは反対方向へ移動させる第２の駆動、と呼ぶ）最終停止をさせる。なお、停止させる位置はメモリに記憶されている前述の操作者が所望する『所定の停止位置』である事は言うまでもない。
【００７５】
さらに、入力側歯車６００ｉｎがＣＷ方向に回転していた後に停止を行い（上述の仮停止）、その後の駆動方向（すなわち、次の駆動方向）がＣＷである場合は、当該仮停止の際に、ＣＣＷ方向に一旦回転させて（既出の、ステージを所定の方向へ移動させる第１の駆動）、その後、入力側歯車６００ｉｎをＣＷ方向に回転させて（既出の、上記の所定の方向とは反対方向へ移動させる第２の駆動）最終停止をさせる。なお、停止させる位置は所定の停止位置である。
【００７６】
なお、同図（ｄ）の表に示したように、次の駆動方向が上で述べたようなＣＷの場合のみに限らず、次の駆動方向がＣＣＷの場合も上記と同じ“停止処理モードのＣＣＷ方向の回転、その後のＣＷ方向の回転”を行う。
【００７７】
因みに、第１の駆動および第２の駆動の例は、上で述べたＣＣＷ方向の回転、その後のＣＷ方向の回転に限るものではない。
【００７８】
図７に、ステージ駆動を行う際に補償制御を行わなかった場合（同図（ａ））と、補償制御を行った場合（同図（ｂ）、（ｃ））とで、停止位置の誤差（単位μｍ）を評価するためのデータを対比して示す。なお、同図（ｂ）では第１の駆動および第２の駆動を１００パルス分（上述のパルスジェネレータから出力されるパルス：１パルス当り２μｍ）、同図（ｃ）では第１の駆動および第２の駆動を２００パルス分行っている。同図（ａ）〜（ｃ）の図中に記載の点Ａ誤差とは同図（ｄ）に示す点Ａ（選定方法は後述）の位置に対する誤差（ずれ）のことであり、点Ａ誤差（＋）とは同図（ｄ）に示す正方向（第２の駆動の動作方向）の点Ａの位置に対する誤差のことであり、点Ａ誤差（−）とは同図（ｄ）に示す負方向の点Ａの位置に対する誤差のことであり、点Ａ誤差（絶対値）とは点Ａ誤差（＋）と点Ａ誤差（−）の合計値のことである。なお、点Ａ誤差（−）は点Ａ誤差（＋）とは逆の極性（逆向き）の値である。この場合、駆動パラメータとは、後述する図８で表される動作特性を実現するために、駆動源、この例の場合のパルスモータを動かし得るパラメータであって、加速度条件やこれに代わる時間と速度や距離などの関数である。
【００７９】
この図７の評価のための実験は、以下の、１．〜３．の手順の繰り返しによって行った。
【００８０】
１．まず観察点を原点Ｏｘｙに移動させる（以下、原点復帰動作）、２．観察点を点Ａに向けて移動させ補償制御を行う（なお、同図（ａ）では補償制御は行わない）、３．細胞の撮像を行い、画像を保存する
同図（ａ）〜（ｃ）の各場合において、上記の１．〜４．の動作を１００回繰返す。点Ａ誤差（＋）はそれら１００回中における最大の値を、点Ａ誤差（−）は、それら１００回中における最小の値を表している。点Ａ誤差（＋）、点Ａ誤差（−）の算出の仕方であるが、４．で撮像した１枚目の画像から基準とする細胞を選定し（点Ａの選定）、その位置をもとに２枚〜１００枚の撮像画像における同細胞の位置のずれをモニタ画面上等において測定する。撮像した１枚目の画像から基準とする細胞を選定するのは、当該１枚目をタイムラプス動作に対する登録時の動作に相当すると位置づける事ができるからである。なお、ずれの値は、具体的には撮像画像の画像データにおける画素数で検出される。なお、１枚目の画像ではエッジがはっきりとしている細胞などに着目する。
【００８１】
同図（ｂ）によると、補償制御を行わなかった場合（同図（ａ））と比べて点Ａ誤差（絶対値）が半分以下となっており、同図（ｃ）によると、補償制御を行わなかった場合（同図（ａ））と比べて点Ａ誤差（絶対値）が１／４近くとなっており、位置誤差が改善されている事が分かる。
【００８２】
以上のように、補償制御による駆動により位置誤差が改善できており、これは剛性や質量などによる位置誤差に対応できているためと考えられる。すなわち、補償制御を行う事で、速度や加速度の変動を各駆動において揃える事ができ、駆動系における捩れや歪み、伸縮などを各駆動において揃える事ができたためと考えられる。
【００８３】
本実施形態の補償制御は、制御部３０１において設定された駆動パラメータの制御を受ける。図８は、駆動パラメータの内のステージの速度に関する特性を表す図である。すなわち、ステージ１０１は、初速度０．０２ｍｍ／ｓで移動を開始して加速され（Ｓ点→Ｔ点）、８０ｍｓｅｃ後に最終速度１ｍｍ／ｓに至ったら定速動作となり（Ｔ点→Ｕ点）、３２０ｍｓｅｃの定速動作の後に減速され（Ｕ点→Ｖ点）、８０ｍｓｅｃ後に速度０．０２ｍｍ／ｓに至ったら動作を停止する。以上に要する時間は４８０ｍｓｅｃ（移動距離は０．４ｍｍ）である。なお、加減速特性はＳ字カーブ状の加減速である。
【００８４】
なお、図８のようなＴ点→Ｕ点の区間が存在しなくても、少なくともＳ点→Ｔ点、およびＵ点→Ｖ点の区間が存在するような補償制御を観察のための移動として毎回実施することで、「剛性や質量などによる位置誤差」に対応することができる。これは、各駆動において少なくともＳ点→Ｔ点、およびＵ点→Ｖ点の区間が全て存在していないと、当該各駆動における速度、加速度等を揃える事が出来なくなるからである。よって、補償制御における第１の駆動、および第２の駆動における移動距離は、少なくともＳ点→Ｔ点、およびＵ点→Ｖ点の区間が存在するような値（限界距離）である必要がある。限界距離とステージ移動における移動距離の間の大小関係に関わらず、第１の駆動、および第２の駆動における移動の距離は、限界距離か又はそれ以上である。なお、Ｔ点→Ｕ点の区間の長短に従って、上記の限界距離を最小値として、補償制御の移動距離が長短することとなる。
【００８５】
駆動パラメータには、上述のステージの速度の他に、ステージの加速度、ステージの位置（ｘｙ座標）、ステージに及ぼす外力、ステージの運動エネルギー、ｘ軸用駆動部１０３およびｙ軸用駆動部１０４で使用されている歯車やプーリの回転速度や回転加速度、トルクなど、ステージの位置や駆動に関連性のあるパラメータが含まれる。また、この特性を実現するモータ駆動における駆動パラメータは、ステッピングモータにおける駆動パルス数、１パルスあたりの移動距離（μｍ）、パルス数増減の変化率等がある。同図には、Ｓ点→Ｔ点およびＵ点→Ｖ点におけるステージのステージ駆動の際、ステージの速度において加速の仕方と減速の仕方は等しいすなわち図中において線対称となるような制御を受ける例が示されている。
【００８６】
なお、同図の動作は上述の第１の駆動と、第２の駆動の両方で行われる。もちろん第１の駆動と第２の駆動とではその駆動の方向が逆方向である。
【００８７】
なお、第１の駆動における駆動パラメータ（以下、第１の駆動パラメータ）と第２の駆動における駆動パラメータ（以下、第２の駆動パラメータ）が必ずしも等しくある必要はなく、後述の登録動作（第１の局面の動作）およびタイムラプスの各動作（第１の局面の動作に対応する第２の局面の動作）における各駆動において、第１の駆動パラメータの各々同士が等しく、第２の駆動パラメータの各々が等しければよい。これは、以下の理由による。補償制御によって「剛性や質量などによる位置誤差」に対応するとは、少なくとも、登録動作およびタイムラプス動作における各駆動において第１の駆動における上述の位置誤差が等しく、当該各駆動において第２の駆動における上述の位置誤差が等しくすることで、絶対的な位置関係においては登録動作、タイムラプス動作の各駆動における停止位置に誤差が含まれていたとしても、各駆動間におけるステージの位置の（相対的な）ぶれを殆どキャンセルすることができる手法だからである。すなわち、相対的なステージの位置関係における位置誤差に対応する事ができるものだからである。なお、位置誤差に対応するとは、各停止位置において位置のずれを所定範囲内とすること、すなわち位置を表す座標値などにおける差分（位置誤差）を所定値以内に抑える事である。当該所定値は、タイムラプス動作における観察・撮像においてその位置誤差が許容できる範囲内となるような値に定められる。
【００８８】
なお、上では、第１の駆動パラメータの各々同士が等しく、第２の駆動パラメータの各々が等しければよいとのべたが、第１の駆動においてそれまでの駆動系における捩れや歪み、伸縮などをキャンセルして、当該駆動系における捩れや歪み、伸縮などを各第２の駆動間で同じとすることができればいいので、少なくとも第２の駆動パラメータの各々が等しければよい。
【００８９】
図５で示したＣＣＷ方向とその後のＣＷ方向の双方において、図８を用いて説明した動作を行う。なお、同図をＣＷ方向の制御の場合の特性図とする場合、ＣＣＷ方向においては、同図における速度の向きを逆にした特性図を用いることになる。
【００９０】
同図によると、ステージは補償制御において４８０ｍｓｅｃ間のＣＣＷ方向の回転により所定の方向へ４００μｍだけ移動する制御を受け（第１の駆動）、４８０ｍｓｅｃ間のＣＷ方向の回転により上記の所定の方向とは反対方向へ４００μｍだけ移動する制御を受ける（第２の駆動）。
【００９１】
以上のように、停止処理モードの動作は次の動作の歯車の回転方向に関係なく一定の動作（ＣＣＷ方向の回転をしてから、その後ＣＷ方向の回転）である。よって、従来のような、停止時の入力側歯車６００ｉｎ（または出力側歯車６００ｏｕｔ）の回転方向の記憶、すなわち停止時のステージの動作方向の記憶を停止位置ごとにする必要がない。
【００９２】
本実施形態の補償制御により、バックラッシュによる観察物の位置誤差に加え、「剛性や質量などによる位置誤差」にも対応できる。
（ｘ軸用駆動部およびｙ軸用駆動部）
上記の入力側歯車と出力側歯車の２者間におけるＣＷ又はＣＣＷ方向のトルクの伝達では、ステージ１０１を所定の一方向および当該所定の方向に対する反対方向への移動を行う事ができる。しかし、実際の観察装置、観察システムでは、フラスコ（容器１０２）内において、収容されている細胞（観察物）の探索、観察を行うので、フラスコ即ちステージを平面内において任意の方向に移動できる必要がある。そこで、本実施形態の観察装置４０００、観察システム５０００では、ステージ１０１をＸ軸方向へ駆動させるＸ軸用の駆動部であるｘ軸用駆動部１０３と、ステージ１０１を該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ駆動させるＹ軸用の駆動部であるｙ軸用駆動部１０４とを備えている。
【００９３】
本実施形態では、ｘ軸用駆動部１０３がステージ１０１のｘ軸方向の移動を司り、ｙ軸用駆動部１０４がｘ軸用駆動部１０３およびステージ１０１のｙ軸方向の移動を司っている。すなわち、ｙ軸用駆動部１０４がステージ１０１をｘ軸用駆動部１０３ごと一体で、ｙ軸方向へ移動させている。このことを図９を用いて説明する。
【００９４】
図９は、ｘ軸用駆動部１０３がステージ１０１のｘ軸方向の移動を司り、ｙ軸用駆動部１０４がｘ軸用駆動部１０３およびステージ１０１のｙ軸方向の移動を司っている機構（以下、ｘｙ平面駆動機構と呼ぶ）の斜視図例である。同図には、ステージ１０１をｘ軸方向、ｙ軸方向に司る部分のみ記載している。
【００９５】
ｘ軸用駆動部１０３は、ステッピングモータおよび上述の入力側歯車６００ｉｎ出力側歯車６００ｏｕｔなどから成る駆動源１０３ｍ（以下、単にステッピングモータと呼ぶ）、ベルト１０３ｐ３と、ベルト１０３ｐ３の両端に存在するプーリ１０３ｐ１、１０３ｐ２から構成されている。なお、プーリ１０３ｐ１はステッピングモータ１０３ｍのロータ部分に取り付けられている。
【００９６】
ステージ１０１は、アーム１０３ｒによってベルト１０３ｐ３に取り付けられている。ステージ１０１は、ステッピングモータ１０３ｍの駆動により、プーリ１０３ｐ１、１０３ｐ２が回転し、ベルト１０３ｐ３が移動することで、ｘ軸の正方向および負方向に移動する。なお、ステッピングモータ１０３ｍの駆動は制御装置３００の制御を受け、例えば回転制御、停止制御、上述の補償制御などを受ける。
【００９７】
ｙ軸用駆動部１０４は、ステッピングモータおよび図５で述べたような入力側歯車６００ｉｎ出力側歯車６００ｏｕｔなどから成る駆動源１０４ｍ（以下、単にステッピングモータと呼ぶ）、ベルト１０４ｐ３と、ベルト１０４ｐ３の両端に存在するプーリ１０４ｐ１、１０４ｐ２から構成されている。なお、プーリ１０４ｐ１はステッピングモータ１０４ｍのロータ部分に取り付けられている。
【００９８】
ｘ軸用駆動部１０３、およびｘ軸用駆動部１０３に取り付けられたステージ１０１は、アーム１０４ｒによってベルト１０４ｐ３に取り付けられている。ステージ１０１およびｘ軸用駆動部１０３は、ステッピングモータ１０４ｍの駆動により、プーリ１０４ｐ１、１０４ｐ２が回転し、ベルト１０４ｐ３が移動することで、ｙ軸の正方向および負方向に移動する。なお、ステッピングモータ１０４ｍの駆動は制御装置３００の制御を受け、例えば回転制御、停止制御、上述の補償制御などを受ける。
【００９９】
ｘｙ平面駆動機構は、以上で述べた構成により、ステージ１０１をｘｙ平面内において任意の方向に移動することができる。
【０１００】
なお、同図に示すｘｙ平面駆動機構では、ｘ軸方向の駆動とｙ軸方向の駆動は独立に行われているが、ｘ軸方向の駆動が行われずｙ軸方向のみの駆動が行われた場合に、ｘ軸用駆動部１０３における歯車やプーリ、ベルト等において、回転軸部分や歯車の歯部分の捩れや歪み、プーリ表面でのベルトのすべり、ベルトの伸縮などが発生する。すなわち、ｘ軸方向が静止状態であってもｙ軸方向の駆動によってｘ軸用駆動部１０３が影響を受け、上記のようなｘ軸用駆動部１０３における歯車やプーリ、ベルトの捩れや歪みなどが発生する。その結果、ｘ軸方向が静止状態であってもｙ軸方向の駆動により、ｘ軸方向においてこれらの捩れや歪み等、およびこれらの捩れや歪み等による停止位置のずれ、さらにこれらに依存するロストモーションが発生する。そこで、本実施形態のｘｙ平面駆動機構では、一方の軸の座標がステージの移動の前後で等しく、かつ他方の軸の座標がステージの移動の前後で異なる場合であっても、ｘ軸、ｙ軸の両方の駆動部において補償制御による駆動を行う。すなわち、ｘ軸、ｙ軸の各駆動部における補償制御は同期して（すなわち同時に）行われる（以下、ｘｙ駆動における同期補償制御と呼ぶ）。
【０１０１】
図１０は、ｙ軸方向の駆動を行っていない場合にｘ軸方向のみの駆動を行った場合にｙ軸方向の位置のずれが生じたかどうかを示す図である。同図では、ｙ軸方向の駆動を行わず、ｘ軸方向に−４０ｍｍ〜＋４０ｍｍだけｘ軸方向の駆動を行った結果、ｙ軸方向の位置のずれがどれだけ生じたかが計測された結果が示されている。横軸がｘ軸方向の駆動距離で、縦軸がｙ軸方向のずれの計測値である。
【０１０２】
同図に示されるように、ｙ軸方向の駆動を行っていなくてもｘ軸方向の駆動を行った場合には、ｙ軸方向にずれが生じる（図中の特性差Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の部分参照）。よって、ｘ軸方向のみの駆動であってもｙ軸方向も補償制御動作を行う必要がある。なお、ｙ軸方向でも補償制御動作を行うことで、同図中に示された各駆動間における特性差Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を解消し、各駆動において同じずれの特性となり、各駆動間における相対的な位置誤差が解消することができる。
【０１０３】
次に、ｘｙ駆動における同期補償制御について、図１１を用いて説明する。
【０１０４】
図１１（ａ）においては、ステージの原点Ｏｘｙ（図１、図９における×点部分）が点Ｓ１から点Ｓ２へ移動した場合の例であり、ｙ座標はＹ１で等しく、ｘ座標がＸ１からＸ２に変化する移動ｍｖａが表されている。ここでは、補償制御による駆動（以下、補償制御駆動）Ｈｃはｘ軸方向だけでなく、ｙ軸方向も含めて両方において同時に行われている。
【０１０５】
同図（ｂ）においては、ステージの原点が点Ｓ１から点Ｓ３へ移動した場合の例であり、ｘ座標はＸ１で等しく、ｙ座標がＹ１からＹ２に変化する移動ｍｖｂが表されている。ここでは、補償制御駆動Ｈｃはｙ軸方向だけでなく、ｘ軸方向も含め両方において行われている。
【０１０６】
同図（ｃ）においては、ステージの原点が点Ｓ１から点Ｓ４へ移動した場合の例であり、ｘ座標がＸ１からＸ２に変化し、ｙ座標がＹ１からＹ２に変化する移動ｍｖｃが表されている。補償制御駆動Ｈｃはｘ軸方向とｙ軸方向の両方において行われている。
【０１０７】
同図（ａ）〜（ｃ）において、補償制御駆動Ｈｃは全て等しい。なお、駆動パラメータが、ｘ軸方向の駆動と、ｙ軸方向の駆動とで等しい場合は、補償制御駆動Ｈｃの移動方向はｘ軸およびｙ軸に対して４５°の角度となる。
【０１０８】
なお、同図において、補償制御動作は１回のみ記載されているが、補償制御動作は複数回しても良い。
【０１０９】
以上により、一方の軸方向の移動が無く他方の軸方向の駆動のみの場合に、一方の軸方向において他方の軸方向の駆動の影響を受けて、歯車やプーリ、ベルト等の駆動系において、回転軸部分や歯車の歯部分の捩れや歪み、プーリ表面でのベルトのすべり、ベルトの伸縮などが発生した場合でも、これらに依存する「剛性や質量などによる位置誤差」に対応することができる。
【０１１０】
なお、本実施形態の観察装置４０００、観察システム５０００では、タイムラプス動作によって自動で観察、撮像を行う観察物の位置を登録（すなわちステージの位置の登録）する際に補償制御を行い、さらに実際のタイムラプス動作において観察物を自動撮像する際にも補償制御を行う。このことにより、登録の際の位置誤差と実際のタイムラプスの際の位置誤差が等しくできる。ここでいう、登録とは、位置情報等をメモリに記憶する事であり、位置の登録とは、ステージ１０１の所定の位置（ｘｙ座標値など）をメモリ３０４に記憶させる事である。所定の位置とは、例えば上述の『操作者が所望する位置』である。なお、登録の際の補償制御における駆動パラメータとタイムラプスの際の各駆動における駆動パラメータは全て等しい。
【０１１１】
タイムラプス動作は、既に述べたように、登録された各位置へステージ１０１を移動させ、各位置において観察・撮像を行うことから、上記の位置の登録の動作に対応している。位置の登録の動作を第１の局面の動作とすると、前記第１の局面の動作に対応する第２の局面の動作はタイムラプスの各動作である。この第２の局面の動作たるタイムラプスの各動作では、メモリ３０４に記憶された上述の所定の位置へステージ１０１を移動させるステージ駆動である。
【０１１２】
以上で述べたような、補償制御を含めた本実施形態における観察装置４０００（または、観察システム５０００）における制御装置３００（より詳しくは、制御部３０１、補償制御部３０２）の一連の動作を、図１３〜図１５の観察・撮像作業のフロー図を用いて、観察・撮像作業の説明の中に含めて説明する。なお、当該動作は、ＣＰＵにおける制御プログラムの実行によって主に実行される。フロー図では、観察・撮像作業に注目して記載されており、他の作業は省略している。
【実施例】
【０１１３】
当フローでの補償制御における動作条件（駆動パラメータ）は、図８で説明したものと同じであり、８０ｍｓｅｃで０．０２ｍｍ／ｓ、１ｍｍ／ｓ間の加速（減速）を行い、３２０ｍｓｅｃ間の定速動作を行う。その間の移動距離は０．４ｍｍ（２００パルス）である。また、タイムラプス動作の時間間隔は１時間であり、発熱等の観点から観察点数の上限を９としている。
【０１１４】
なお、当フローにおいては、上記の動作条件を上述のパルスジェネレータのコマンドレジスタに設定すれば、パルスジェネレータにおける時間軸方向に対するパルス周波数等のパルス情報を設定しなくてもよい。すなわち、パルスジェネレータにステージの速度、加速度に関する駆動パラメータが設定されれば、パルスジェネレータにおいてパルス情報に変換されることを意味している。この駆動パラメータを関数Ｆｃで表すと、初速度，最終速度，加減速特性，加速時間，減速時間，等速時間を引数とする、「ステッピングモータ駆動パラメータ（パルス周波数等）＝Ｆｃ（初速度，最終速度，加減速特性，加速時間，減速時間，等速時間）」で表された関係となる。そして、この駆動パラメータをパルスジェネレータに供給することによって図１２に表されるようなパルス特性が得られ、このパルスがパルスモータに供給されることによって、図８のようなステージの駆動が実現される。
【０１１５】
ここで、図１２に示すパルス波形について、詳述する。同図は時間軸に対するパルス周波数［ｐｕｌｓｅ数／ｓｅｃ］特性が示されている。同図（ａ）によると、１０ｐｕｌｓｅ数／ｓｅｃから加速されて（Ｓ点→Ｔ点）、５００ｐｕｌｓｅ数／ｓｅｃに達したら定速動作となり（Ｔ点→Ｕ点）、３２０ｍｓｅｃの定速動作の後に減速され（Ｕ点→Ｖ点）、８０ｍｓｅｃ後に１０ｐｕｌｓｅ数／ｓｅｃに至ったら動作を停止する。以上に要する時間は４８０ｍｓｅｃ（移動距離は０．４ｍｍ）である。なお、パルス周波数の加減速特性はＳ字カーブ状の加減速である。
【０１１６】
同図（ｂ）に、Ｓ点→Ｔ点間のパルス周波数の加減速時におけるパルス波形を示す。パルス信号は、電圧レベルＶＨと電圧レベルＶＬとの間で切り替わる。なお、電圧レベルＶＬから電圧レベルＶＨに切り替わった時点（同図中のＰＬＳ１）からその直後に電圧レベルＶＬから電圧レベルＶＨに切り替わった時点（同図中のＰＬＳ２）までを１波長とし、この１波長の周期からパルス周波数が定まる。同図（ｂ）では、時間の経過と共にパルス周波数が増加している。すなわち、同図（ａ）に示したＳ字カーブに従い、パルスの周期が時間と共に周期が１００ｍｓから２ｍｓへと短くなる。なお、Ｕ点→Ｖ点のパルス周波数の加減速時におけるパルス波形はこの逆となる（すなわち、周期が２ｍｓから１００ｍｓへ変化）。
【０１１７】
同図（ｃ）に、Ｔ点→Ｕ点間の定速時におけるパルス波形を示す。パルス信号は、電圧レベルＶＨと電圧レベルＶＬとの間で切り替わり、周期が２ｍｓのまま一定となっている。
【０１１８】
図１３では、観察・撮像作業が開始される事でステップＳ１に作業等の状態が移行する。なお、開始時に観察装置４０００（または、観察システム５０００。以下では、観察装置４０００の例で説明する）における初期処理が行われる。例えば、カウント変数ｎに初期値０をロードする（リセット）。カウント変数ｎは、観察点の登録数をカウントするために使用される。なお、本フローにおいて登録された観察点、すなわち観察・撮像したい細胞の数がＮであるとする。よってｎの範囲は、０≦ｎ≦Ｎである。
【０１１９】
ステップＳ１では、図面において図示しない観察点登録ボタンが観察装置４０００の操作者によって押下されたか否か判断される。観察点登録ボタンは、操作者が観察したい細胞を探索している中で、観察したい細胞が見つかった場合に押下される。これは、操作者によって観察したい細胞が選択されたことを示している。ここで登録された位置は上述の『操作者が所望する位置』である。操作者によって観察点登録ボタンが押下された場合には、ステップＳ２へ移行し、操作者によって観察点登録ボタンが押下されていない場合には、ステップＳ４へ移行する。
【０１２０】
ステップＳ２では、操作者が選択した細胞の登録、すなわち観察点の登録がなされる。内容の詳細については図１４の説明の所で後述する。
【０１２１】
ステップＳ３では、観察点が登録されたので、変数ｎをインクリメントする。
【０１２２】
ステップＳ４では、操作者が観察点の探索を終了するかどうか、すなわち観察したい細胞がないかどうか判断される。探索を終了する場合には、ステップＳ５へ移行し、探索を終了しない場合には、ステップＳ１へ戻る。
【０１２３】
以上の、ステップＳ１〜ステップＳ４が観察点の登録フローである。次のステップＳ５からは自動のタイムラプス動作のフロー動作となる。
【０１２４】
ステップＳ５では、登録された細胞情報、すなわち観察点の情報をメモリ３０４から登録された順番に読み出す。また、これらの値や任意のタイミングでの操作者の入力により、タイムラプス動作を実行するための情報の算出や設定を行う。例えば、タイムラプス動作の時間間隔や、撮像画像の登録場所、観察点間の移動経路、上記時間間隔から算出された登録の数の上限値（すなわち観察点の上限数）などの算出や設定を自動で行う。観察点の上限数は、観察のための駆動動作が多いと発熱による観察対象物への温度の影響が無視できなくなる点から算出される必要がある。また変数ｎに１が入力される。
【０１２５】
ステップＳ６では、操作者からタイムラプス動作開始の指示があったか否かが判断される。タイムラプス動作開始の指示があった場合には、ステップＳ７へ移行し、タイムラプス動作開始の指示がなかった場合には、ステップＳ６で入力待ち状態となる。
【０１２６】
ステップＳ７以降では、実際の自動のタイムラプスフローとなる。本フローにおけるタイムラプス動作の時間間隔は１時間に設定されており、培養期間は３０日であるとする。また、Ｎ個の観察点のタイムラプス動作に要する時間は１時間未満である。
【０１２７】
そこで、ステップＳ７では、操作者による観察点の登録があったか否かが判断される。すなわちｎ＞０かどうかの判断がなされる。ｎ＞０の場合には、ステップＳ８へ移行し、ｎ＝０の場合には、当該全フロー動作を終了する。
【０１２８】
ステップＳ８では、モータ制御部２０２において、全ステッピングモータなどのリレースイッチをＯＮする。
【０１２９】
ステップＳ９では、タイムラプス動作を行う。内容の詳細については図１５の説明の所で後述する。
【０１３０】
ステップＳ１０では、モータ制御部２０２において、全ステッピングモータなどのリレースイッチをＯＦＦする。なお、ステップＳ９におけるタイムラプス動作を実行する都度、ステップＳ８でリレースイッチをＯＮし、ステップＳ１０でリレースイッチをＯＦＦするのは、ステッピングモータなどに給電した状態のままでは、ステッピングモータなどが動作していなくても電力を消耗する。よって、省電力や発熱による観察対象物への温度の影響の観点から、ステッピングモータなどを使用する都度、電力を給電し、使用する必要が無くなったら電力の給電を停止する。
【０１３１】
ステップＳ１１では、設定された時間間隔まで何もしない（No Operation）。なお、観察装置４０００は、本フローのタイムラプス動作に関して動作は何もしないが、タイムラプス動作以外では、例えばタイマ動作などの動作は行っている。
【０１３２】
ステップＳ１２では、培養期間を経過したか判断される。培養期間を経過していない場合には、ステップＳ１３へ移行し、培養期間を経過した場合には、当該全フロー動作を終了する。
【０１３３】
ステップＳ１３では、操作者からタイムラプス動作の終了の指示があった場合には、当該全フロー動作を終了し、終了の指示がなかった場合には、タイムラプス動作を培養期間中続けねばならないのでステップＳ８へ戻る。
【０１３４】
次に図１４を参照して、観察点ｎの登録の際の処理（ステップＳ２）について説明を行う。ステップＳ１からステップＳ２００へ、状態が移行する。
【０１３５】
ステップＳ２００では、上で述べた補償制御による駆動が各々ｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４において実行される。なお、このｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４における補償制御駆動は、図１１を用いて説明したように、同期して行われる。
【０１３６】
ステップＳ２０１では、操作者が登録したい観察点の位置（座標）において微調整が必要かどうかの判断を行う。これは、ｘ、ｙの各補償制御駆動によって、観察点の位置に若干ずれが生じる場合があるので、それを補償するためである。微調整が必要な場合には、ステップＳ２０２へ移行し、微調整が必要でない場合には、ステップＳ２０３へ移行する。
【０１３７】
ステップＳ２０２では、操作者のマニュアル（手動）動作による登録したい観察点の位置（座標）の微調整を行う。
【０１３８】
ステップＳ２０３では、観察点ｎに関する情報をメモリ３０４に格納する。すなわち、観察点ｎの位置（座標など）や、当観察点において細胞を観察している際のズーム値やフォーカス値などを格納する。なお、フォーカス値においては、顕微鏡部１０７がオートフォーカス機能を有している場合には、必ずしも格納する必要はないが、本フローでは格納する流れで説明する。
【０１３９】
ステップＳ２０４では、観察点およびその周辺に存在する細胞の姿や細胞の拡大図などを撮像し、メモリ３０４に格納する。なお、ここで撮像されたものが細胞培養における初期の状態画像となる。
【０１４０】
次に図１５を参照して、タイムラプス動作の処理（ステップＳ９）について説明を行う。ステップＳ８からステップＳ９００へ、状態が移行する。
【０１４１】
ステップＳ９００では、各観察点におけるタイムラプス動作を行う前に、ステージ１０１の原点を所定の位置に戻す、すなわち原点復帰動作を行う。また、ズーム値、フォーカス値を所定の初期値に戻す。
【０１４２】
ステップＳ９０１では、ｘ軸用駆動部１０３、ｙ軸用駆動部１０４を駆動させ、観察点ｎが観察・撮像できる位置へ設定された経路でステージを移動させる。
【０１４３】
ステップＳ９０２では、ｘ軸用駆動部１０３の駆動、およびｙ軸用駆動部１０４の駆動の双方が停止しているか判断する。これは、次のステップＳ９０３における補償制御動作では、ｘ軸用駆動部１０３の駆動、およびｙ軸用駆動部１０４の駆動を同期させて行うので、その前に、ｘ、ｙの双方の動作が停止している必要があるからである。
【０１４４】
ステップＳ９０３では、上で述べた補償制御による駆動が各々ｘ軸用駆動部１０３、ｘ軸用駆動部１０４において実行される。なお、このｘ軸用駆動部１０３、ｘ軸用駆動部１０４における補償制御駆動は、図１１を用いて説明したように、同期して行われる。
【０１４５】
ステップＳ２００とステップＳ９０３における駆動パラメータを等しくする事で、観察点登録時における補償制御駆動後における各駆動系における、歯車、プーリ、チェーン、ベルト等の状態と、各タイムラプス動作における補償制御駆動後における各駆動系における、歯車、プーリ、チェーン、ベルト等の状態を等しくすることができ、各駆動系における、歯車、プーリ、チェーン、ベルト等の捩れや歪み、伸縮、滑りなどに起因する影響を低減することができ、「剛性や質量などによる位置誤差」に対応することができる。
【０１４６】
ステップＳ９０４では、ステップＳ２０３で登録されたズーム値に従ってズームの制御を行う。なお、当該ズーム制御は、登録されたズーム値に限らず、別途のタイムラプス設定を設ける事で当該タイムラプス設定で設定されたズーム値を使用しても良い。
【０１４７】
ステップＳ９０５では、ステップＳ２０３で登録されたフォーカス値に従ってフォーカスの制御を行う。
【０１４８】
ステップＳ９０６では、オートフォーカス制御を行う。本フローでは、ステップＳ９０５でフォーカス制御を行った上でオートフォーカス制御を行っているが、オートフォーカス制御を行うのであれば、ステップＳ９０５におけるフォーカス制御を省略する事も可能である。
【０１４９】
ステップＳ９０７では、観察点およびその周辺に存在する細胞の姿や細胞の拡大図などを撮像し、メモリ３０４に格納する。なお、ここで撮像されたものが細胞培養における各時限の状態画像となる。
【０１５０】
ステップＳ９０８では、登録された全観察点についてタイムラプス処理が終了したか判断される。すなわちｎ＜ＮのときはステップＳ９０１へ戻り、ｎ＝ＮのときはステップＳ１０へ移行する。
【０１５１】
本実施の形態における観察・撮像機能は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩなどで実現できる。また、ソフトウェア的には、メモリにロードされた観察・撮像機能機能のあるプログラムなどによって実現される。
【０１５２】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【０１５３】
以上の説明において、操作者が所望する所定の位置として、タイムラプス動作のために事前に観察位置を登録するために、操作者が定めた位置であるとして、説明を行ったが、本発明においては、所定の位置の技術思想は、これに限られるものではない。例えば、事前の登録時に、操作者が所定の位置を定めることなく、画像認識等の手法により画像を自動認識することによって観察対象物が存在するとして認識された位置を、所定の位置として定めてもよい。さらには、事前の登録を要することなく、単に、任意の位置を所定の位置と定めてもよい。例えば、容器の中央などの位置を所定の位置と定めてもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１００  撮像装置
１０１  ステージ
１０２、１０２ａ  容器
１０３  駆動部（ｘ軸用）
１０４  駆動部（ｙ軸用）
１０５  撮像部
１０６  観察部
３００  制御装置
３０１  制御部
３０２  補償制御部
３０４  メモリ
３０５  マウス
３０６  キーボード
３０７  出力部
６００ｉｎ  入力側歯車
６０１ｉｎ  入力側軸
６０２ｉｎ  入力側歯
６００ｏｕｔ  出力側歯車
６０１ｏｕｔ  出力側軸
６０２ｏｕｔ  出力側歯
１０００  インキュベータ
１００１  キャビネット
１００２  環境維持装置
１００３  接続部
４０００  観察装置
５０００  観察システム
【図１】
2010175850.tif 000003
【図２】
2010175850.tif 000004
【図３】
2010175850.tif 000005
【図４】
2010175850.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010175850.tif 000010
【図９】
2010175850.tif 000011
【図１０】
2010175850.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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