(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた円形標本の画像に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する中心位置算出手段と、
前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から、前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標に基づいて所定領域のパターン画像を認識する認識手段と、
前記認識手段により認識されたパターン画像を記憶する記憶手段と、
第１の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から前記認識手段により認識された第１のパターン画像と前記第１の期間よりも後の第２の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から前記認識手段により認識された第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する回転ずれ角算出手段と、
前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する位置再現手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記中心位置算出手段は、前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から、当該円形標本の複数のエッジ点を検出し、当該複数のエッジ点に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記中心位置算出手段は、前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から手動操作により得られた当該円形標本の複数のエッジ点に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記中心位置算出手段は、前記複数のエッジ点を用いて円弧近似を行い、前記円形標本の中心位置の座標を算出する、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記回転ずれ角算出手段は、前記第１のパターン画像と第２のパターン画像との間の回転ずれ角を、パターンマッチングを行って算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記回転ずれ角算出手段は、前記第２のパターン画像から特定領域のパターン画像を所定条件の下に検出し、前記第２のパターン画像の画像中心を回転中心として前記特定領域のパターン画像を回転させ、前記第１のパターン画像から前記特定領域のパターン画像と同一のパターン画像が検出されたときの前記特定領域のパターン画像の回転角から、前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記所定領域は、前記撮像手段の撮像領域と前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標とに基づいて決定される、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて、前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標を原点として、前記円形標本を回転させることにより当該円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項９】
前記撮像手段を回転させる回転手段を更に備え、
前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記回転手段に前記撮像手段を回転させることより前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項１０】
表示手段に表示させる画像を回転させる表示画像回転手段を更に備え、
前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記表示画像回転手段に前記表示手段に表示させる画像を回転させることより前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項１１】
前記撮像手段により得られた画像から、光学系及び又は前記撮像手段の影響により生じる不要パターン領域を検出する不要パターン領域検出手段を更に備え、
前記回転ずれ角算出手段は、前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する際に、前記第２のパターン画像から前記不要パターン領域検出手段により検出された不要パターン領域を除外して処理を行う、
ことを特徴とする請求項６記載の顕微鏡装置。
【請求項１２】
前記第１のパターン画像は、前記第１の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の底面の画像から前記認識手段により認識されたものであり、
前記第２のパターン画像は、前記第２の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の底面の画像から前記認識手段により認識されたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項記載の顕微鏡装置。
【請求項１３】
第１の期間に、
円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第１の中心位置の座標を算出し、
前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第１の中心位置の座標に基づいて所定領域の第１のパターン画像を認識し、
前記第１の期間よりも後の第２の期間に、
前記円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第２の中心位置の座標を算出し、
前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第２の中心位置の座標に基づいて所定領域の第２のパターン画像を認識し、
前記第１の期間に認識された前記第１のパターン画像と前記第２の期間に認識された前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出し、
前記回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、
ことを特徴とする観察位置再現方法。
【請求項１４】
コンピュータに以下の方法を実行させるためのプログラムであって、
第１の期間に、
円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第１の中心位置の座標を算出し、
前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第１の中心位置の座標に基づいて所定領域の第１のパターン画像を認識し、
前記第１の期間よりも後の第２の期間に、
前記円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第２の中心位置の座
標を算出し、
前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第２の中心位置の座標に基づいて所定領域の第２のパターン画像を認識し、
前記第１の期間に認識された前記第１のパターン画像と前記第２の期間に認識された前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出し、
前記回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、
ことを特徴とする観察位置再現プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本の観察位置を再現する機能を備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡観察において標本の観察部位の位置合わせ（位置再現）はユーザの手動操作によって行われている。この手動操作は、例えば次のようにして行われる。まず、倍率を低倍率にし、標本の観察部位が概ねの位置（例えば観察像の中央）に来るように接眼レンズの視野に設けられた目印を利用する等してステージを移動させる。次に、倍率を高倍率に切り換えて同様の操作を行う。これにより、観察部位の位置合わせが行われる。ところが、このようなユーザの手動操作による位置合わせは、多大な手間がかかり作業効率が悪いだけでなく、誤差が大きく、位置再現性も低かった。
【０００３】
そこで、このような課題を解決するために、ステージ位置再現機能を備えた顕微鏡装置が開発されている。その一例としては、磁気目盛、光学目盛、レーザ干渉を利用した測長器をステージに取り付け、測長器からの信号を制御部にフィードバックすることでステージの移動量や現在位置を把握する機能を備えた電動ステージ顕微鏡が挙げられる。
【０００４】
しかしながら、このような電動ステージ顕微鏡において、標本をステージから一旦取り外し、再度ステージに固定する際、標本の置き方によっては、標本の回転ずれや向きの違いにより、観察位置の再現ができなくなるという課題がある。
【０００５】
そこで、このような課題を解決するため、特許文献１には、標本自体にマーカ等のパターンを取り付け、パターン画像認識を利用することによって高精度に観察位置を再現する顕微鏡装置が提案されている。この顕微鏡装置では、標本に視認度の高いパターンが取り付けられ、そのパターンを認識する認識手段によって位置情報が計測され、その位置情報に基づいて移動手段により標本が所定位置へ移動させられる。この顕微鏡装置によれば、標本を一旦脱着しても観察位置を再現することが可能であり、また鏡筒のずれにも影響がない。さらに測長器に依存しないので、安価な装置でも位置再現ができるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４-２０５３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に提案されている顕微鏡装置には、位置再現方法に関して２つの課題がある。一つは、標本にパターンを付加する手間が発生する、ということである。もう一つは、標本が円形標本である場合、標本の置き方によっては、標本に付加されたパターンが回転ずれを起こし、位置再現が難しい、ということである。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、円形標本の観察位置を高精度に再現することができる、顕微鏡装置及び観察位置再現方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る顕微鏡装置は、観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた円形標本の画像に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する中心
位置算出手段と、前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から、前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標に基づいて所定領域のパターン画像を認識する認識手段と、前記認識手段により認識されたパターン画像を記憶する記憶手段と、第１の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から前記認識手段により認識された第１のパターン画像と前記第１の期間よりも後の第２の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から前記認識手段により認識された第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する回転ずれ角算出手段と、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する位置再現手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１の態様において、前記中心位置算出手段は、前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から、当該円形標本の複数のエッジ点を検出し、当該複数のエッジ点に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１の態様において、前記中心位置算出手段は、前記撮像手段により得られた前記円形標本の画像から手動操作により得られた当該円形標本の複数のエッジ点に基づいて当該円形標本の中心位置の座標を算出する、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る顕微鏡装置は、上記第２又は３の態様において、前記中心位置算出手段は、前記複数のエッジ点を用いて円弧近似を行い、前記円形標本の中心位置の座標を算出する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第５の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至４の何れか一つの態様において、前記回転ずれ角算出手段は、前記第１のパターン画像と第２のパターン画像との間の回転ずれ角を、パターンマッチングを行って算出する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至５の何れか一つの態様において、前記回転ずれ角算出手段は、前記第２のパターン画像から特定領域のパターン画像を所定条件の下に検出し、前記第２のパターン画像の画像中心を回転中心として前記特定領域のパターン画像を回転させ、前記第１のパターン画像から前記特定領域のパターン画像と同一のパターン画像が検出されたときの前記特定領域のパターン画像の回転角から、前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第７の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至６の何れか一つの態様において、前記所定領域は、前記撮像手段の撮像領域と前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標とに基づいて決定される、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第８の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至７の何れか一つの態様において、前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて、前記中心位置算出手段により算出された中心位置の座標を原点として、前記円形標本を回転させることにより当該円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第９の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至７の何れか一つの態様において、前記撮像手段を回転させる回転手段を更に備え、前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記回転手段に前記撮像手段を回転させることより前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位
置を再現する、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１０の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至７の何れか一つの態様において、表示手段に表示させる画像を回転させる表示画像回転手段を更に備え、前記位置再現手段は、前記回転ずれ角算出手段により算出された回転ずれ角に基づいて前記表示画像回転手段に前記表示手段に表示させる画像を回転させることより前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１１の態様に係る顕微鏡装置は、上記第６の態様において、前記撮像手段により得られた画像から、光学系及び又は前記撮像手段の影響により生じる不要パターン領域を検出する不要パターン領域検出手段を更に備え、前記回転ずれ角算出手段は、前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する際に、前記第２のパターン画像から前記不要パターン領域検出手段により検出された不要パターン領域を除外して処理を行う、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１２の態様に係る顕微鏡装置は、上記第１乃至１１の何れか一つの態様において、前記第１のパターン画像は、前記第１の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の底面の画像から前記認識手段により認識されたものであり、前記第２のパターン画像は、前記第２の期間に前記撮像手段により得られた前記円形標本の底面の画像から前記認識手段により認識されたものである、ことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１３の態様に係る観察位置再現方法は、第１の期間に、円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第１の中心位置の座標を算出し、前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第１の中心位置の座標に基づいて所定領域の第１のパターン画像を認識し、前記第１の期間よりも後の第２の期間に、前記円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第２の中心位置の座標を算出し、前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第２の中心位置の座標に基づいて所定領域の第２のパターン画像を認識し、前記第１の期間に認識された前記第１のパターン画像と前記第２の期間に認識された前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出し、前記回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１４の態様に係る観察位置再現プログラムは、コンピュータに以下の方法を実行させるためのプログラムであって、第１の期間に、円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第１の中心位置の座標を算出し、前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第１の中心位置の座標に基づいて所定領域の第１のパターン画像を認識し、前記第１の期間よりも後の第２の期間に、前記円形標本を撮像し、得られた画像に基づいて当該円形標本の第２の中心位置の座標を算出し、前記円形標本を撮像し、得られた画像から、前記円形標本の第２の中心位置の座標に基づいて所定領域の第２のパターン画像を認識し、前記第１の期間に認識された前記第１のパターン画像と前記第２の期間に認識された前記第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出し、前記回転ずれ角に基づいて前記円形標本の回転ずれを補正し、前記第１の期間における前記円形標本の位置を再現する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、円形標本の観察位置を高精度に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施例に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】一実施例に係る顕微鏡装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】表示部に表示されるＧＵＩ画面の一例を模式的に示す図である。
【図４】算出された特性データのグラフを示す図である。
【図５】円形標本の中心位置の座標を算出する動作（Ｓ４）を詳細に示すフローチャートである。
【図６】Ｓ４３で行われるエッジ点の検出処理を説明する図である。
【図７】Ｓ４４で行われる中心位置の座標を算出する処理を説明する図である。
【図８】円形標本のエッジ点の検出が手動で行われるように構成された場合の動作例を説明する図である。
【図９】Ｓ６で行われる標本ＩＤの新規登録を説明する図である。
【図１０】円形標本の底面の画像から基準パターン画像として認識される所定領域の画像の一例を示す図である。
【図１１】原点の変更を説明する図である。
【図１２】観察位置のＸＹ座標が極座標により表現された例を示す図である。
【図１３】観察位置の画像の取得が２回行われた時点のＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図１４】新規登録された標本ＩＤに関連付けされて位置再現情報記憶部２０８に記憶される画像及び情報のフォルダ構造を示す図である。
【図１５】ユーザが円形標本の標本ＩＤを入力する際に表示部に表示されるダイアログを示す図である。
【図１６】パターンマッチングによる回転ずれ角の算出例を示す図である。
【図１７】変形例１に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図１８】変形例２に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図１９】変形例３に係る動作を示すフローチャートである。
【図２０】変形例４において、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージの回転に伴って回転しない領域をライブ画像から検出する際の領域検出を説明する図である。
【図２１】変形例５に係るパターンマッチングによる回転ずれ角の算出例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
同図に示したように、本実施例に係る顕微鏡装置は、顕微鏡１００、制御部２００、表示部３００、及び入力部４００を含み、顕微鏡１００、表示部３００、及び入力部４００は、それぞれ制御部２００と電気的に接続されている。
【００２６】
顕微鏡１００は、倒立型顕微鏡であって、光源１０１、コンデンサ１０２、円形標本１０３が載置されるＸＹＺθ電動ステージ１０４、レボルバ１０５、撮像部１０６、対物レンズ１０７、Ｚ軸フォーカスハンドル１０８、及びＸＹθハンドル１０９を含む。
【００２７】
なお、本実施例では、円形標本１０３として、生細胞を培養する為に用いられる培養ディッシュ（シャーレ、ペトリディッシュ等とも言う）を用いることにする。そのため、本実施例では、対物レンズ１０７のＷＤ（Working Distance：作動距離）及び焦点距離の観点と衛生的な観点から、顕微鏡１００として、培養ディッシュ観察時に一般的に用いられる倒立型の顕微鏡を採用することにするが、正立型の顕微鏡を採用することも勿論可能である。
【００２８】
円形標本１０３は、例えばポリエチレンやガラス製等の培養ディッシュであって、例えば３５ｍｍ又は６０ｍｍ等の直径を有する。但し、円形標本１０３は、これらの材質及び直径に限定されるものではない。この円形標本１０３は、ＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセット（設置、固定）される。円形標本１０３は、ＸＹＺθ電動ステージ１０４上から脱着可能であり、ユーザは任意の円形標本１０３をＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットすることができる。
【００２９】
ＸＹＺθ電動ステージ１０４は、例えばリニアモータ、ステッピングモータ、ピエゾ、又は超音波モータ等をアクチュエータとして、制御部２００の制御の下に、ＸＹ方向（同図紙面に対して垂直方向）及びＺ方向（同図紙面の上下方向）に移動可能であり、また、θ方向（Ｚ方向に平行な軸を回転軸とする回転方向）にも回転可能に構成されている。これにより、ユーザは入力部４００を介して例えばＸＹＺ座標を指定することにより、ＸＹＺθ電動ステージ１０４を所望のＸＹＺ座標位置へ自動的に移動させることができる。また、ＸＹＺθ電動ステージ１０４は、ユーザがＺ軸フォーカスハンドル１０８及びＸＹθハンドル１０９を操作することによって、手動によっても、ＸＹ方向とＺ方向への移動及びθ方向への回転が可能なように構成されている。
【００３０】
撮像部１０６は、観察像を撮像する撮像手段の一例である。この撮像部１０６としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ、ビデオカメラ、及び光増倍管等の公知の光検出器を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
レボルバ１０５には、明視野用対物レンズや位相差用対物レンズ等の複数の対物レンズ１０７が取り付けられている。
また、顕微鏡１００において、図示はしないが、位相差観察時には、コンデンサ１０２において更に位相板を光路に挿入することができる。また、微分干渉観察時には、コンデンサ１０２とレボルバ１０５において更にＤＩＣ（Differential Interference Contrast）プリズムと偏光板を光路に挿入することができる。
【００３２】
このような構成の顕微鏡１００では、光源１０１から光が出射すると、その出射光は、コンデンサ１０２を通り、ＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットされた円形標本１０３に照射される。そして、円形標本１０３を透過した光は、対物レンズ１０７を通り、図示しない結像レンズを介して、撮像部１０６に観察像として結像する。結像した観察像は、撮像部１０６により撮像され（デジタル画像処理が施され）、デジタル信号として制御部２００へ送られる。制御部２００へ送られたデジタル信号は、その後、例えば表示部３０
０に画像として表示される。
【００３３】
制御部２００は、ＣＰＵとメモリ２００ａを含み、ＣＰＵがメモリ２００ａに格納されている制御プログラムを読み出し実行することにより、当該顕微鏡装置全体の動作を制御する。また、制御部２００は、ＣＰＵがメモリ２００ａに格納されている制御プログラムを実行することにより、中心位置算出部２０１、パターン認識部２０２、回転ずれ角算出部２０４、位置再現部２０５、顕微鏡制御部２０６、及びフォーカス調整部２０７を実現する。ここで、中心位置算出部２０１は、撮像部１０６により得られた円形標本１０３の画像に基づいて当該円形標本１０３の中心位置の座標を算出する中心位置算出手段の一例である。なお、円形標本１０３の中心位置の座標とは、円形標本１０３の円中心位置の座標であって、Ｚ座標を含まないＸＹ平面上の座標を指すものとする。パターン認識部２０２は、撮像部１０６により得られた円形標本１０３の画像から、中心位置算出部２０１により算出された中心位置の座標に基づいて所定領域のパターン画像を認識する認識手段の一例である。回転ずれ角算出部２０４は、第１の期間に撮像部１０６により得られた円形標本１０３の画像からパターン認識部２０２により認識された第１のパターン画像と、その第１の期間よりも後の第２の期間に撮像部１０６により得られた円形標本１０３の画像からパターン認識部２０２により認識された第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出する回転ずれ角算出手段の一例である。位置再現部２０５は、回転ずれ角算出部２０４により算出された回転ずれ角に基づいて円形標本１０３の回転ずれを補正し、上記の第１の期間における円形標本１０３の位置を再現する位置再現手段の一例である。顕微鏡制御部２０６は、顕微鏡１００を制御する手段の一例であって、顕微鏡１００との間でデータの送受（制御信号の送信や撮像部１０６からのデジタル信号の受信等）を行う。なお、顕微鏡制御部２０６は、制御部２００内の他のユニット（例えば中心位置算出部２０１、位置再現部２０５、フォーカス調整部２０７等）の制御の下に動作することも可能である。フォーカス調整部２０７は、フォーカス調整を行う手段の一例であって、フォーカス調整値の算出等を行う。
【００３４】
また、制御部２００は、パターン記憶部２０３と位置再現情報記憶部２０８とを更に含む。パターン記憶部２０３は記憶手段の一例であって、これには、パターン認識部２０２により認識されたパターン画像が記憶される。位置再現情報記憶部２０８には、位置再現に関するデータや円形標本１０３の観察データ等が記憶される。
【００３５】
入力部４００は、ユーザからの各種の指示や設定等を受け付ける。表示部３００は、後述のＧＵＩ（Graphical User Interface）画面や各種のダイアログ等を表示する。
例えば、ユーザが入力部４００を介してパラメータを設定すると、設定されたパラメータ（変更後のパラメータ）の値が表示部３００に表示されると共に、そのパラメータの値に応じた制御信号が、制御部２００の顕微鏡制御部２０６から顕微鏡１００へ出力される。これにより、ユーザは入力部４００を介して顕微鏡１００を操作することができる。
【００３６】
なお、ユーザが入力部４００を介して操作可能な顕微鏡１００の操作としては、例えば、次のような操作が挙げられる。
・光源１０１の電圧調整
・ＸＹＺθ電動ステージ１０４の駆動
・撮像部１０６からの画像の取り込み
・対物レンズ１０７の倍率切り替え
・観察法（検鏡法とも言う）の切り換え（コンデンサ１０２、レボルバ１０５、対物レンズ１０７の変更）
但し、全ての操作を電動でしか操作できないわけではなく、例えば、ＸＹＺθ電動ステージ１０４の操作においては、上述のとおり、Ｚ軸フォーカスハンドル１０８及びＸＹθハンドル１０９を用いることにより手動操作も可能である。
【００３７】
本実施例に係る顕微鏡装置では、撮像部１０６をＣＣＤカメラとし、制御部２００をＰＣ（Personal Computer）とし、表示部３００をディスプレイ等の出力装置とし、入力部４００をキーボードやマウス等の入力装置とし、制御部２００と、表示部３００及び入力部４００とがバスやインターフェースを介して接続されるものとするが、このような実装に限定されるものではない。また、本実施例に係る顕微鏡装置では、顕微鏡制御部２０６が制御部２００内に含まれる構成であるが、これを制御部２００から独立して設けるように構成することも可能である。この場合は、例えば、制御部２００としてのＰＣとは別に、顕微鏡制御部２０６としてのコントロールボックスを設けることができる。
【００３８】
次に、本実施例に係る顕微鏡装置の動作について詳細に説明する。
本実施例に係る顕微鏡装置の動作は、基本的な動作として、次のような動作を含む。
まず、第１の期間に、円形標本１０３を撮像し、得られた画像に基づいて円形標本１０３の第１の中心位置の座標を算出し、また、円形標本１０３を撮像し、得られた画像から、円形標本１０３の第１の中心位置の座標に基づいて所定領域の第１のパターン画像を認識する。次に、第１の期間よりも後の第２の期間に、円形標本１０３を撮像し、得られた画像に基づいて円形標本１０３の第２の中心位置の座標を算出し、また、円形標本１０３を撮像し、得られた画像から、円形標本１０３の第２の中心位置の座標に基づいて所定領域の第２のパターン画像を認識する。そして、第１の期間に認識された第１のパターン画像と第２の期間に認識された第２のパターン画像との間の回転ずれ角を算出し、その回転ずれ角に基づいて円形標本１０３の回転ずれを補正し、第１の期間における円形標本１０３の位置を再現する。
【００３９】
ここでは、本実施例に係る顕微鏡装置の動作の一例として、ユーザが円形標本（培養ディッシュ）を用いて生細胞の培養と経時変化観察（タイムラプス観察とも言う）を行う場合の顕微鏡装置の動作を説明する。なお、このような場合において、生細胞を培養するにはインキュベータ等の特定の培養環境内に培養ディッシュを十分に静置しなければならない。そのため、培養ディッシュは、観察時に培養環境から取り出され、観察が終了したら再び培養環境に戻される。この際、ユーザは手作業で培養ディッシュをＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットすることになる。このような手作業を繰り返した場合において、毎回、培養ディッシュを同じ位置で且つ同じ向きにセットすることは難しい。そこで、本実施例に係る顕微鏡装置では、このような手作業を繰り返しながら培養ディッシュを複数回観察する際に起こり得る観察位置のずれを、詳しくは下記に説明するような動作により、補正するようにしている。
【００４０】
図２は、本実施例に係る顕微鏡装置の動作を示すフローチャートである。
但し、同図に示したフローチャートは、説明の便宜のため、ユーザの動作と顕微鏡装置の動作とを併せて示している。顕微鏡装置の動作は、制御部２００のＣＰＵがメモリ２００ａに格納されている制御プログラムを読み出し実行することによって行われるものである。
【００４１】
同図に示したフローチャートは、初回目の観察時の動作と２回目以降の観察時の動作とを含む。初回目の観察時の動作において主要な動作は、ステップ（以下単に「Ｓ」という）６乃至Ｓ８の動作である。また、２回目以降の観察時の動作において主要な動作は、Ｓ１１乃至Ｓ１６の動作である。
【００４２】
はじめに、初回目の観察時の動作を説明する。
同図において、まず、Ｓ１では、当該顕微鏡装置の立ち上げが行われる。これは、ユーザが、当該顕微鏡装置の顕微鏡１００、制御部２００、及び表示部３００等の各ユニットの電源を投入したことに応じて制御部２００の制御の下に行われる。この立ち上げでは、
当該顕微鏡装置の初期動作として、例えば、最小倍率の対物レンズ１０７が光路に挿入されと共に、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が予め定められた初期位置に移動する。また、表示部３００には、当該顕微鏡装置に対する操作を可能にするＧＵＩ画面が表示される。これにより、ユーザは、表示部３００に表示されているＧＵＩ画面を入力部４００介して操作することにより、当該顕微鏡装置に対する各種の操作（上述の顕微鏡１００に対する操作を含む）を行うことができる。
【００４３】
図３は、このときに表示部３００に表示されるＧＵＩ画面の一例を模式的に示す図である。
同図に示したように、ＧＵＩ画面は、カメラ制御領域３１０、ステージ制御領域３２０、対物レンズ制御領域３３０、画像表示領域３４０、全体マップ画像領域３５０、及び、取り込み制御領域３６０を含む。
【００４４】
カメラ制御領域３１０は、撮像部１０６を制御するための操作領域であって、円形標本１０３に対する焦点位置合わせを行わせるためのＡＦ（Auto Focus）ボタン３１１と、撮像部１０６により撮像された円形標本１０３のリアルタイム画像を画像表示領域３４０に表示させるためのＬＩＶＥボタン３１２と、撮像部１０６により撮像された円形標本１０３のスナップ画像を取得するためのＳＮＡＰボタン３１３を含む。
【００４５】
ステージ制御領域３２０は、ＸＹＺθ電動ステージ１０４を制御するための操作領域であって、ＸＹＺθ電動ステージ１０４をＸＹ方向に移動させるためのＸＹ方向ボタン３２１と、ＸＹＺθ電動ステージ１０４をＺ方向に移動させるためのＺ方向ボタン３２２及びＺ方向スライドバー３２３と、ＸＹＺθ電動ステージ１０４を所定位置へ退避させるための退避ボタン３２４と、ＸＹＺθ電動ステージ１０４を所望のＸＹＺ位置へ移動させるためのＸＹＺ座標値が入力される数値入力部３２５を含む。
【００４６】
対物レンズ制御領域３３０は、光路中の対物レンズ１０７を切り換えるための操作領域であって、光路中の対物レンズ１０７を、４×、１０×、２０×、４０×、６０×の何れかの対物レンズへ切り換えるための対物レンズボタン３３１、３３２、３３３、３３４、３３５を含む。なお、対物レンズ１０７の切り換え倍率は、それぞれ所望の倍率を備えた対物レンズを適宜選択してレボルバ１０５に装着することで、適宜変更することが可能である。
【００４７】
画像表示領域３４０は、ライブ画像等が表示される領域である。全体マップ画像領域３５０は、円形標本１０３の全体が模式的に表示されると共に、観察画像の取得位置が模式的に表示される領域である。
【００４８】
取り込み制御領域３６０は、円形標本１０３の新規登録や登録済み円形標本１０３に関する情報の読み出し等を行うための操作領域であって、円形標本１０３の新規登録を行うための登録ボタン３６１と、登録済み円形標本１０３に関する情報を読み出すための読み出しボタン３６２と、円形標本１０３の中心位置の座標を算出するための中心位置算出ボタン３６３と、円形標本１０３の識別子である標本ＩＤが表示される標本ＩＤ表示欄３６４と、観察画像撮像時の撮像条件等の情報がリストとして表示されるリスト領域３６５を含む。
【００４９】
なお、このＧＵＩ画面は、入力部４００を介して特定の操作を行うことにより、当該ＧＵＩ画面上の一部の領域を、他の操作（例えば光源１０１の電圧調整や観察法の切り換え等）を行うための操作領域へ切り換えることも可能である。
【００５０】
このようにして図２のＳ１が終了すると、次に、Ｓ２では、ユーザが円形標本（培養デ
ィッシュ）１０３をインキュベータ等の特定の培養環境内から取り出してＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットする。
【００５１】
なお、本実施例では、上述のとおり、顕微鏡１００として倒立型の顕微鏡を採用しているが、例えば正立型の顕微鏡を採用した場合には、円形標本１０３を電動ステージ上にセットする際に、電動ステージを対物レンズから退避させる必要がある。この場合は、ユーザがＧＵＩ画面上の退避ボタン３２４を押下することにより電動ステージを退避させることができる。すなわち、ユーザが退避ボタン３２４を押下することに応じて、制御部２００の制御の下に、電動ステージが対物レンズから一定距離退避する。なお、この一定距離は、ユーザが任意に設定可能であり、初期設定では電動ステージの可動範囲の限界値に応じた距離となる。また、この一定距離は、制御部２００の図示しないメモリに格納されている。もちろん、電動ステージを退避させる場合に、ユーザがＺ軸フォーカスハンドル１０８を用いて手動操作により退避させることも可能である。
【００５２】
また、このＳ２では、円形標本１０３がＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットされた後に、円形標本１０３のリアルタイム画像がＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０にライブ画像として表示される。これは、ユーザがＧＵＩ画面上のＬＩＶＥボタン３１２を押下したことに応じて、制御部２００の制御の下に行われる。
【００５３】
次に、Ｓ３では、円形標本１０３への焦点位置合わせの処理（フォーカス調整（ＡＦ）処理）が行われる。これは、ユーザがＧＵＩ画面上のＡＦボタン３１１を押下したことに応じて、制御部２００の制御の下に行われる処理である。この処理では、Ｚ方向の各位置におけるフォーカス値が取得され、それに基づいてＺ方向の位置とフォーカス値との関係を示す特性データのグラフが算出される。そして、その特性データのグラフに基づいて観察面の最適なＺ方向の位置が算出され、そのＺ方向の位置へＸＹＺθ電動ステージ１０４が移動する。ここで、Ｚ方向の各位置におけるフォーカス値は、フォーカス調整部２０７の制御の下に、ＸＹＺθ電動ステージ１０４の位置をＺ方向に一定間隔で移動させながら、そのＺ方向の各位置において、撮像部１０５による画像の取り込み及び取り込まれた画像の所定領域からのフォーカス値の算出が行われることによって、得られるものである。ここでは、上記の所定領域の一例として、取り込まれた画像の略３０％の領域（但し、所定領域の中心位置は、取り込まれた画像の中心位置と同じであるとする）を用いると共に、上記のフォーカス値の一例としてコントラスト値を用いるが、これらに限定されるものではない。このようにして算出された特性データのグラフは、制御部２００の不図示の内部メモリに格納される。
【００５４】
図４は、このようにして算出された特性データのグラフを示す図である。同図において、右側には、その特性データのグラフを示す。ここで、横軸はフォーカス値に対応し、縦軸はＸＹＺθ電動ステージ１０４のＺ方向の位置に対応する。また、左側には、円形標本１０３の上面及び断面を模式的に示す。ここでは、円形標本１０３と共に、培養中の細胞１０７ａも併せて示している。また、同図では、右側のグラフと左側の円形標本１０３の断面を示す部分との間で、Ｚ方向の位置の対応を点線により模式的に示している。
【００５５】
同図右側のグラフに示されるように、フォーカス値が高くなるＺ方向の位置は２つ存在し、一方は細胞１０３ａを観察する観察面（同図右側「観察面」参照）となり、もう一方は円形標本１０３の底面（同図右側「標本底面」参照）となる。この２つの位置において、倒立型の顕微鏡１００ではＸＹＺθ電動ステージ１０４とレボルバ１０５との相対距離が短い方が円形標本１０３の底面なので、この２つの位置の何れが観察面（又は円形標本１０３の底面）の位置であるかを特定することができる。このようにして観察面の位置が特定されると、その位置へＸＹＺθ電動ステージ１０４が移動し、これにより、その位置に焦点が合わせられる。
【００５６】
なお、図２のＳ３では、このようにして円形標本１０３の焦点位置が自動で合わせられるが、これを、Ｚ軸フォーカスハンドル１０８を用いて手動により行うこともできる。或いは、ＧＵＩ画面上のＺ方向ボタン３２２又はＺ方向スライドバー３２３を用いて行うこともできる。
【００５７】
次に、Ｓ４では、ＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３の中心位置の座標が算出される。ここで算出される中心位置の座標は、後に取得される観察位置の原点（ＸＹ平面上の原点）とされる。但し、このＳ４での中心位置の座標の算出自体は、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が保有するＸＹ座標を用いて行われる。
【００５８】
なお、このような円形標本１０３の中心位置の座標を算出する目的は、次のような目的による。
１．算出された中心位置の座標の付近に、後述のパターン画像として認識される所定領域を設定することで、後述のパターンマッチングの際のパターン検出効率を上げることができるからである。
２．算出された中心位置の座標を原点とすることで、極座標を用いて観察位置を再現することができるからである。
【００５９】
円形標本１０３がＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットされたとき、ＸＹＺθ電動ステージ１０４の回転中心位置と円形標本１０３の中心位置とが同じであれば、円形標本１０３の中心位置は決定されるが、それが同じでない場合や回転しない電動ステージが採用された場合には、円形標本１０３の中心位置の座標を算出する必要がある。本実施例では、ＸＹＺθ電動ステージ１０４の回転中心位置と円形標本１０３の中心位置とが同じでない場合を想定し、円形標本１０３の中心位置の座標が算出される。
【００６０】
図５は、その円形標本１０３の中心位置の座標を算出する動作（Ｓ４）を詳細に示すフローチャートである。
同図に示したように、まず、Ｓ４１では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４をＺ方向の特定の位置へ移動させる処理が行われる。これは、ユーザがＧＵＩ画面上の中心位置算出ボタン３６３を押下したことに応じて、制御部２００の制御の下に行われる処理である。この特定の位置への移動は、円形標本１０３の外形のエッジを強調するために行われるものであり、その特定の位置とは、図２のＳ３で得られた特性データのグラフ（図４右側参照）において、フォーカス値が最大となる値の５０％のフォーカス値が得られているＺ方向の位置（図４右側の「エッジ検出面」参照）である。但し、この場合において、その５０％のフォーカス値が得られる位置が複数存在した場合には、その複数の位置のうち、観察面（図４右側の「観察面」参照）の上側に存在する位置が、その特定の位置とされる。なお、ここでは、特定の位置を、フォーカス値が最大となる値の５０％のフォーカス値としたが、その割合は５０％に限定されるものではない。また、その割合を、ユーザが任意に設定できるように構成することも可能である。或いは、このようにして特定の位置を求めるのではなく、例えば円形標本１０３の底面の位置とエッジ検出面とする位置との間の距離を制御部２００の図示しないメモリに予め記憶させておき、その距離と、図２のＳ３で得られた特性データのグラフ（図４右側参照）により特定される円形標本１０３の底面の位置（図４右側の「標本底面」参照）とから、特定の位置を求める、というように、相対距離から特定の位置を求めるようにすることも可能である。
【００６１】
このようにして図５のＳ４１が終了すると、次に、Ｓ４２では、円形標本１０３の外形のエッジを含む画像が取り込まれる。この取り込みは、次のようにして行われる。まず、ユーザが、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に表示されているライブ画像を見ながら、ＧＵＩ画面上のステージ制御領域３２０を操作してＸＹＺθ顕微鏡ステージ１０４をＸＹ
方向に移動させ、円形標本１０３の左端のエッジを含む領域を画像表示領域３４０にライブ画像として表示させたところで、ＧＵＩ画面上のＳＮＡＰボタン３１３を押下する。これにより、制御部２００の制御の下に円形標本１０３の左端のエッジを含む領域の画像がスナップ画像として取り込まれる。引き続き、ユーザは、ＧＵＩ画面上のステージ制御領域３２０を操作してＸＹＺθ顕微鏡ステージ１０４をＸ方向（ここでは、円形標本１０３の左右方向をＸ方向としている）のみに移動させ、同様にして、円形標本１０３の右端のエッジを含む領域を画像表示領域３４０にライブ画像として表示させたところで、ＳＮＡＰボタン３１３を押下する。これにより、制御部２００の制御の下に円形標本１０３の右端のエッジを含む領域の画像がスナップ画像として取り込まれる。
【００６２】
なお、ここで取り込まれる２つの画像の取り込み順は、これに限定されるものではない。また、その２つの画像を取り込む際に、ユーザは、所望の領域の画像が取り込まれるように、ＧＵＩ画面上の対物レンズ制御領域３３０を操作して光路中の対物レンズ１０７を切り換える（例えば最小倍率の対物レンズ１０７へ切り換える）ようにすることも可能である。但し、この場合、その２つの画像を取り込む際の光路中の対物レンズ１０７は同一であるとする。或いは、ユーザがＧＵＩ画面上の中心位置算出ボタン３６３を押下したときに、光路中の対物レンズ１０７が、後述のＳ４３にて行われるエッジ点の検出に適した領域の画像が取り込まれるような倍率の対物レンズ１０７（例えば最小倍率の対物レンズ１０７）に自動的に切り換わるように構成することも可能である。ここで、自動的に切り換わる（光路に挿入される）対物レンズは、使用する円形標本１０３の直径等に基づいて予め設定しておくように構成することも可能であるし、ユーザが任意に設定できるように構成することも可能である。
【００６３】
このようにしてＳ４２が終了すると、次に、Ｓ４３では、制御部２００の制御の下に、Ｓ４２で取り込まれた２つの画像からエッジ点を検出する処理が行われる。
図６は、そのＳ４３で行われるエッジ点の検出処理を説明する図である。
【００６４】
同図において、画像５０１及び５０２は、Ｓ４２で取り込まれた２つの画像であり、画像５０１は、円形標本１０３の左端のエッジを含む領域の画像であり、画像５０２は、円形標本１０３の右端のエッジを含む領域の画像である。なお、画像５０１及び５０２には、円形標本１０３をＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上に固定するための標本固定部材１０４ａの一部が撮像された領域も含まれている。
【００６５】
エッジ点の検出は、取り込まれた画像を微分フィルタによってフィルタリングし、その出力の絶対値が大きくなる位置をエッジ点とすることにより、行われる。なお、微分フィルタとしては、例えばラプラシアンフィルタを用いることができる。このようにしてエッジ点が検出されると、検出されたエッジ点の中から、更に円形標本１０３のエッジ点が検出される。本実施例では、円形標本１０３の左端のエッジを含む領域の画像５０１において、最も上側で且つ最も右側に位置するエッジ点５０１ａと最も下側で且つ最も右側に位置するエッジ点５０１ｂが円形標本１０３のエッジ点として検出される。また、円形標本１０３の右端のエッジを含む領域の画像５０２においては、最も上側で且つ最も左側に位置するエッジ点５０２ａと、最も下側で且つ最も左側に位置するエッジ点５０２ｂが円形標本１０３のエッジ点として検出される。
【００６６】
このようにして図５のＳ４３が終了すると、次に、Ｓ４４では、制御部２００の制御の下に、その検出されたエッジ点から、例えば最小二乗法等の手法を用いて、円形標本１０３の中心位置の座標を算出する処理が行われる。
【００６７】
図７は、そのＳ４４で行われる中心位置の座標を算出する処理を説明する図である。ここでは、その一例として、簡易な処理方法を説明する。
同図に示したように、この処理例では、少なくとも４点のエッジ点から円形標本１０３の中心位置の座標が算出される。ここでは、円形標本１０３の左端側のエッジ点として検出されたエッジ点を５０１ｃ及び５０１ｄとし、右端側のエッジ点として検出されたエッジ点を５０２ｃ及び５０２ｄとする。なお、これらの４つのエッジ点は、図６に示した４つのエッジ点（５０１ａ、５０１ｂ、５０２ａ、及び５０２ｂ）と位置関係が異なるが、いずれの場合であっても、ここで説明する処理方法により、同様にして、中心位置を算出することができる。
【００６８】
この処理例では、まず、図７の左側に示したように、左端側のエッジ点５０１ｃ及び５０１ｄと、右端側のエッジ点５０２ｃ及び５０２ｄとが比較され、Ｙ座標が同じエッジ点同士が対にされる。そして、対にされた２つのエッジ点を結ぶ線分の中点が全て検出され、その中点を結ぶ直線（近似直線）Ｘ＝ａが求められる。次に、同図の右側に示したように、全てのエッジ点が、Ｘ＝ａの直線までの距離が同じになるように、Ｙ＝ｂの直線（近似直線）が求められる。これにより、円形標本１０３の中心位置の座標（ａ、ｂ）が求められ、更に、その中心位置の座標（ａ，ｂ）とエッジ点から、円形標本１０３の半径ｒが求められる。
【００６９】
なお、ここでは、上記のような簡易な処理方法を説明したが、円形標本１０３の中心位置の座標を算出する処理は、これに限定されるものではなく、例えば、特開平７−２２５８４３号公報に記載の円中心位置測定方法のように、複数のエッジ点を用いて円弧近似を行って算出するようにすることも可能である。
【００７０】
このような処理方法を採用することにより、円形標本１０３をＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットした際に、円形標本１０３の画像を実際に円として取り込めなくても、円形標本１０３の中心位置の座標を算出することができる。
【００７１】
このようにして算出された円形標本１０３の中心位置の座標は、制御部２００の図示しないメモリに格納され、保持される。
このようにして図５のＳ４４が終了すると、次に、Ｓ４５では、制御部２００の制御の下に、円形標本１０３の中心位置が撮像部１０６による撮像範囲の中心位置と一致するように、Ｓ４４で算出された円形標本１０３の中心位置の座標に基づいて、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４がＸＹ方向に移動すると共に、上記のＳ３で焦点位置が合わせられた観察面の位置（図４右側の「観察面」参照）に戻るように、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４がＺ方向に移動する。
【００７２】
なお、このようにして行われる図２のＳ４（図５のフローチャート）では、図６等を用いて説明したように、円形標本１０３のエッジ点の検出が自動で行われるものであったが、これを手動によっても行うことができるように構成することも可能である。
【００７３】
図８は、そのように構成された場合の動作例を説明する図である。
同図に示したように、この場合は、上述の図５のＳ４２において、ユーザがＧＵＩ画面上の中心位置算出ボタン３６３を押下すると、これに応じて「エッジ検出を自動算出しますか？」というダイアログ３７１が表示部３００に表示される。このダイアログ３７１において、ユーザが入力部４００を介して「はい」を選択した場合には、上述のようにして円形標本１０３のエッジ点の検出が自動で行われる。一方、「いいえ」を選択した場合には、ダイアログ３７１が、「標本のエッジをＬｉｖｅ画面上でクリックして下さい。」というダイアログ３７２に切り換わる。ここで、ユーザは、ＧＵＩ画面上のステージ制御領域３２０を操作してＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を移動させ、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に円形標本１０３のエッジを含む領域をライブ画像として表示させる。そして、そのライブ画像上において、ユーザが円形標本１０３のエッジ点とする位置を入力
部４００を介して指定する（例えばマウスでクリックする）と、その位置がエッジ点として検出される。また、そのライブ画像上でユーザが指定したエッジ点には、視覚的に確認可能なように、マーク（本例では旗のアイコン）が付加される。同図に示した例では、円形標本１０３のエッジ点として、ライブ画像上に４つのエッジ点が指定されたことを示している。そして、このようにしてユーザが円形標本１０３の中心位置座標算出に必要なエッジ点を指定した後、更に、入力部４００を介してダイアログ３７２の「次へ」を選択した場合には、その指定されたエッジ点に基づいて、円形標本１０３の中心位置座標算出処理（図５のＳ４４）が開始されると共に、ダイアログ３７２が、「円形標本中心位置を算出しています。」というダイアログ３７３に切り換わる。なお、ダイアログ３７２又は３７３が表示されているときに、入力部４００を介して「キャンセル」が選択されると、その時点の処理がキャンセルされる。
【００７４】
このようにして図２のＳ４が終了すると、次に、Ｓ５では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３が、初めて観察する円形標本１０３であるか否かの判定が行われる。これは、制御部２００の制御の下に、例えば、その旨をユーザに問い合わせるためのダイアログを表示部３００に表示させ、そのダイアログ上の「はい」又は「いいえ」をユーザが入力部４００を介して選択することによって行われる。この判定において、ユーザが「はい」を選択した場合には当該判定がＹｅｓとなってＳ６へ進み、「いいえ」を選択した場合には当該判定がＮｏとなってＳ１１へ進む。
【００７５】
Ｓ５の判定がＹｅｓの場合、次に、Ｓ６では、標本ＩＤの新規登録が行われる。これは、ユーザがＧＵＩ画面上の登録ボタン３６１を押下したことに応じて、制御部２００の制御の下に行われる。この新規登録では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３の標本ＩＤをユーザから受け付けるためのダイアログが表示部３００に表示される。そして、このダイアログにユーザが所望の標本ＩＤを入力部４００を介して入力すると、その標本ＩＤがＧＵＩ画面上の標本ＩＤ表示欄３６４に表示されると共に、位置再現情報記憶部２０８に記憶される。
【００７６】
図９は、このＳ６で行われる標本ＩＤの新規登録を説明する図である。同図に示したように、ユーザがＧＵＩ画面上の登録ボタン３６１を押下すると、表示部３００には、標本ＩＤの入力をユーザから受け付けるためのダイアログ３７６が表示される。なお、本実施例では、標本ＩＤをファイル名として受け付けるものとし、同図に示した例では、標本ＩＤとして"test1.xxx"が入力された例を示している。そして、ユーザが入力部４００を介してダイアログ３７６上の「保存（Ｓ）」を選択することによって、入力された標本ＩＤがＧＵＩ画面上の標本ＩＤ表示欄３６４に表示されると共に、位置再現情報記憶部２０８に記憶される。一方、ユーザが入力部４００を介してダイアログ３７６上の「キャンセル」を選択した場合には、この時点の標本ＩＤの新規登録がキャンセルされる。そして、ダイアログ３７６上の「保存（Ｓ）」又は「キャンセル」が選択された後は、ダイアログ３７６が表示部３００に表示されなくなる。
【００７７】
なお、本実施例では、新規登録する標本ＩＤをユーザが入力するものとするが、これを自動入力するように構成することも可能である。この場合、自動で新規登録する標本ＩＤを、例えば「ユーザのログインＩＤ名-日付-新規登録のトータル回数.xxx」とすることも可能である。或いは、新規登録する標本ＩＤをユーザ入力とするか又は自動入力とするかを、ユーザが任意に変更できるように構成することも可能である。
【００７８】
このようにして図２のＳ６が終了すると、次に、Ｓ７では、制御部２００の制御の下に、基準パターン画像（上記の第１のパターン画像の一例）の取得が行われる。ここで取得される基準パターン画像は、円形標本１０３の底面の画像における所定領域の画像であって、次のようにして取得される。まずは、上記のＳ４で算出された円形標本１０３の中心
位置の座標（上記の第１の中心位置の座標の一例）に基づいて、円形標本１０３の中心位置が撮像部１０６による撮像領域の中心位置に一致するように、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４がＸＹ方向に移動する。また、Ｓ３で得られた特性データのグラフ（図４右側参照）により特定される円形標本１０３の底面の位置（図４右側の「標本底面」参照）に来るように、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４がＺ方向に移動する。これにより、焦点位置は、円形標本１３の底面の位置に合わせられる。また、所定倍率（例えば最小倍率）の対物レンズ１０７が光路に挿入されるように、必要に応じて対物レンズ１０７の切り換えが行われる。そして、撮像部１０６による撮像により、画像の中心位置が円形標本１０３の中心位置となる、円形標本１０３の底面の画像が取得される。
【００７９】
なお、焦点位置が、実際に観察対象とされる観察面の位置ではなく円形標本１０３の底面の位置に合わせられる理由は、仮に、実際に観察対象とされる観察面の位置に焦点位置が合わせられて画像が取得された場合には、観察対象が生細胞であることから、生細胞の形態変化や増殖によって経時的に取得画像のパターンが変化する可能性があり、後に行われるパターンマッチングに使用される画像として適さないからである。
【００８０】
また、その円形標本１０３の底面の画像を取得する際には、実際に観察対象とされる観察面の画像を取得する際の撮像条件とは異なる撮像条件により撮像が行われる。このようにする理由は、円形標本１０３の底面における特徴のあるパターンや傷等を、より明確に撮像するためであり、これらが撮像された部分の領域（画像上の領域）が、後に行われるパターンマッチングに使用されるからである。例えば、観察面の画像を取得する際に、観察法として位相差観察法が設定されているために撮像条件として位相差観察法に応じた撮像条件が設定されていたとしても、円形標本１０３の底面の画像を取得する際には、観察法が明視野観察法に変更されることにより撮像条件が明視野観察法に応じた撮像条件に変更される。或いは、例えば、観察面の画像を取得する際に、観察法として微分干渉観察法が設定されているために撮像条件として微分干渉観察法に応じた撮像条件が設定されていたとしても、円形標本１０３の底面の画像を取得する際には、観察法が位相差観察法に変更されることにより撮像条件が位相差観察法に応じた撮像条件に変更される。なお、このような観察法（撮像条件を含む）の変更は自動で行われるものであるが、例えば、ユーザが任意に変更可能なように構成することも可能である。そして、円形標本１０３の底面の画像が取得された後は、観察法（撮像条件を含む）が、実際に観察対象とされる観察面の画像を取得する際の観察法に戻される。
【００８１】
このようにして、円形標本１０３の底面の画像が取得されると、次に、その画像における所定領域の画像が基準パターン画像として認識され取得される。ここで、所定領域は、撮像部１０６の撮像領域とＳ４で算出された円形標本１０３の中心位置の座標とに基づいて決定されるものであり、本実施例では、取得されている円形標本１０３の底面の画像において、当該画像の中心を円中心とし、且つ、当該中心から画像端までの長さが最短となる長さを半径とする、円内の領域とする。
【００８２】
図１０は、円形標本１０３の底面の画像から基準パターン画像として認識される所定領域の画像の一例を示す図である。
同図に示したように、円形標本１０３の底面の画像５１１から基準パターン画像として認識される所定領域の画像は、その底面の画像５１１の中心５１１ａを円中心とし、且つ、当該中心５１１ａから画像端までの長さが最短となる長さ（本例では、中心５１１ａから画像５１１の上端又は下端までの長さ）を半径とする、円内の領域５１１ｂの画像となる。
【００８３】
なお、同図の例において、領域５１１ｂの直径は、撮像部１０６のＣＣＤの垂直ピクセル数に対応する。また、円形標本１０３の中心１０３ｂは、画像５１１の中心５１１ａに
対応する。また、円内の領域５１１ｂの画像には、円形標本１０３の底面に存在するキズが撮像されたパターン５１１ｃも含まれている。
【００８４】
このような円内の領域の画像を基準パターン画像とする理由は、２回目以降の観察時においてＸＹＺθ電動ステージ１０４上に円形標本１０３をセットしたときに円形標本１０３の回転ずれが生じた場合、円内の領域以外に含まれていたパターン、すなわち、円外の領域に含まれていたパターンが、２回目以降の観察時に取得される円形標本１０３の底面の画像の外側に移動することとなり、後述のパターンマッチングを行うことができない虞があるからである。
【００８５】
なお、円形標本１０３の底面の画像から基準パターン画像として認識される所定領域の画像は、ユーザが任意に設定可能なように構成することもできる。但し、その所定領域は、上記のような虞がないように、円形標本１０３の底面の画像の中心を円中心とし、且つ、当該中心から画像端までの長さが最短となる長さよりも短い長さを半径とする、円内の領域とする。
【００８６】
このようにして基準パターン画像が取得されると、その基準パターン画像と、その基準パターン画像が撮像された時の撮像条件及びＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向の位置等の情報とが、Ｓ６で新規登録された標本ＩＤに関連付けされて位置再現情報記憶部２０８に記憶される。ここで、基準パターン画像が撮像された時の撮像条件とは、その基準パターン画像を含む円形標本１０３の底面の画像が撮像された時の撮像条件のことでもある。また、その撮像条件は、対物レンズ１０７の倍率、観察法、露光時間、及び画像サイズ等を含む。
【００８７】
なお、ここで記憶された基準パターン画像、撮像条件、及びＺ方向の位置等の情報は、後の２回目以降の観察時の動作において使用される。
このようにして図２のＳ７が終了すると、次に、Ｓ８では、円形標本１０３において実際に観察対象とされる観察位置の画像が取得されると共に、観察位置の座標及び画像取得時の撮像条件等も取得される。但し、取得される観察位置の座標については、そのＸＹ座標が、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が保有する座標系を用いて表現されるのではなく、上記のＳ４で算出された円形標本１０３の中心位置の座標を原点とする座標系を用いて表現される。すなわち、ＸＹ座標の原点が、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が保有する座標系における原点から、上記のＳ４で算出された円形標本１０３の中心位置へ変更されて、観察位置のＸＹ座標が表現される。
【００８８】
図１１は、このような原点の変更を説明する図である。
同図に示したように、ＸＹ座標の原点が、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が保有する座標系における原点１０４ｂから、円形標本１０３の中心位置１０３ｂへ変更される。ここで、ＸＹＺθ電動ステージ１０４が保有する座標系において、円形標本１０３の中心位置１０３ｂのＸＹ座標は、（Δｘ，Δｙ）である。
【００８９】
なお、このようにＸＹ座標の原点を変更する理由は、次のような理由による。円形標本１０３の脱着を繰り返すと、円形標本１０３の中心を常にＸＹＺθ電動ステージ１０４上の同じ位置に設置できるとは限らない。そのため、初回目の観察時に記憶した観察位置を２回目以降の観察時に再現するためには、観察位置のＸＹ座標として、円形標本１０３の中心を原点とする相対座標を用いた方が都合が良いからである。
【００９０】
また、その際には、２回目以降の観察時にＸＹＺθ電動ステージ１０４上にセットされる円形標本１０３の回転ずれを加味し、その相対座標として、円形標本１０３の中心を原点とする極座標が用いられる。
【００９１】
図１２は、観察位置のＸＹ座標が極座標により表現された例を示す図である。
同図に示した例の場合、観察位置ＰのＸＹ座標は、円形標本１０３の中心位置１０３ｂを原点Ｏとする極座標系を用いて（Ｒ１，θ１）と表現される。ここで、Ｒ１は原点Ｏと観察位置Ｐとの間の距離であり、θ１は原点Ｏを通る水平線（同図左右方向の直線）と線分ＯＰとの成す角度である。なお、観察位置Ｐの座標は、円形標本１０３の中心位置１０３ｂを原点ＯとするＸＹ座標系によって、（Ｒ１ｃｏｓθ１，Ｒ１ｓｉｎθ１）とも表現することが可能である。
【００９２】
このように、観察位置のＸＹ座標を極座標により表現して記憶しておくことにより、２回目以降の観察時において観察位置を再現する際には、その観察位置の座標と、２回目以降の観察時に取得される円形標本１０３の中心位置の座標とから、観察位置の再現が可能となる。
【００９３】
図２のＳ８において、観察位置の画像等の取得は、具体的には、次のようにして行われる。
まず、ユーザが、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に表示されている円形標本１０３のライブ画像を確認しながら、所望の観察領域が画像表示領域３４０に表示されるように、ＧＵＩ画面上のステージ制御領域３２０や対物レンズ制御領域３３０を必要に応じて操作する。そして、所望の観察領域が画像表示領域３４０に表示されたところで、ユーザがＧＵＩ画面上のＳＮＡＰボタン３１３を押下する。これにより、制御部２００の制御の下に、画像表示領域３４０に表示されている領域の画像が撮像部１０６による撮像により取得され、撮像時の座標及び撮像条件等の情報と共に、Ｓ６で新規登録された標本ＩＤに関連付けされて位置再現情報記憶部２０８に記憶される。
【００９４】
なお、撮像時の座標は、取得された画像の中心位置の座標であって、上述のとおり、相対座標によって表現される。また、撮像時の撮像条件は、撮像時の対物レンズ１０７の倍率、観察法、露光時間、及び画像サイズ等が含まれる。
【００９５】
また、撮像時の座標及び撮像条件等の情報は、ＧＵＩ画面上のリスト領域３６５にリストとして表示される。また、取得された画像が円形標本１０３の何れの位置で取得されたものであるかをユーザが確認できるように、その位置（取得された画像の中心位置に対応）が、ＧＵＩ画面上の全体マップ画像領域３５０に模式的に表示される。
【００９６】
図１３は、このようにして観察位置の画像の取得が２回行われた時点のＧＵＩ画面の一例を示す図である。
同図に示したように、それぞれの観察位置の画像が取得された際の撮像時の座標及び撮像条件が、リスト領域３６５にリストとして表示されると共に、それぞれの観察位置が、全体マップ画像領域３５０に旗のアイコンとして模式的に表示される。
【００９７】
なお、リスト領域３６５において、「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」は観察位置の座標を示す。上述のとおり、観察位置のＸＹ座標は極座標により表現されて記憶されるものであるが、リスト領域３６５に表示される際にはＸＹ座標により表現されて表示される。もちろん、極座標で表現されている座標がそのままリスト領域３６５に表示されるように構成することも可能である。また、リスト領域３６５において、「Ｍ」は対物レンズ１０７の倍率を示し、「ＯＭ」は観察法を示す。なお、このようなリスト領域３６５に表示される項目は、これらに限定されず、ユーザが任意に選択できるように構成することも可能である。
【００９８】
このようにして図２のＳ８が終了すると、次に、Ｓ９では、ユーザが円形標本１０３を
ＸＹＺθ電動ステージ１０４上から取り外し、再びインキュベータ等の特定の培養環境内に保管する。
【００９９】
次に、Ｓ１０では、別の円形標本１０３の観察に移行するか否かの判定が行われる。これは、ユーザが入力部４００を介して所定の操作を行うことによって行われるものである。例えば、ユーザが別の円形標本１０３の観察に移行するための操作を行った場合には当該判定がＹｅｓとなってＳ２へ戻る。一方、ユーザが本動作を終了するための操作（別の円形標本１０３の観察に移行しないための操作）を行った場合には当該判定がＮｏとなって本動作が終了する。
【０１００】
このようにして、初回目の観察時の動作が行われることによって、位置再現情報記憶部２０８には、Ｓ７で取得された基準パターン画像と、その基準パターン画像が撮像された時の撮像条件及びＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向の位置等の情報と、Ｓ８で取得された観察位置の画像と、その画像が撮像された時の観察位置の座標及び撮像条件等の情報とが、Ｓ６で新規登録された標本ＩＤに関連付けされて記憶される。
【０１０１】
図１４は、新規登録された標本ＩＤに関連付けされて位置再現情報記憶部２０８に記憶される画像及び情報のフォルダ構造を示す図である。
同図に示したように、そのフォルダ構造は、最上位の第１階層から最下位の第４階層までの４層の階層構造からなる。第１階層のフォルダは、新規登録された標本ＩＤ毎に設けられる標本ＩＤフォルダである。ここで、標本ＩＤフォルダには、図２のＳ６で新規登録された標本ＩＤ（新規登録時に標本ＩＤとして入力されたファイル名のファイル）が含まれる。図１４では、新規登録された１つの標本ＩＤに対して設けられた標本ＩＤフォルダを「円形標本１」フォルダとして示している。各標本ＩＤフォルダは、第２階層のフォルダとして「基準パターンデータ」フォルダと「標本再現位置情報」フォルダとを含む。ここで、「基準パターンデータ」フォルダには、図２のＳ７で取得された基準パターン画像と、その基準パターン画像が撮像された時の撮像条件及びＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向の位置等の情報とが含まれる。各「標本再現位置情報」フォルダは、第３階層のフォルダとして、観察位置毎に設けられる観察位置フォルダを含む。ここで、各観察位置フォルダには、Ｓ８で取得された観察位置の画像が撮像された時の観察位置の座標及び撮像条件等の情報が含まれる。図１４では、観察位置１、観察位置２、及び観察位置３の各々に対して設けられた観察位置フォルダを「観察位置１」フォルダ、「観察位置２」フォルダ、及び「観察位置３」フォルダとして示している。各観察位置フォルダは、第４階層のフォルダとして、各回の観察毎に設けられる観察画像フォルダを含む。同図では、「観察位置１」フォルダに含まれる、初回目、２回目、及び３回目の各々の観察に対して設けられた観察画像フォルダを、「初回目」フォルダ、「２回目」フォルダ、及び「３回目」フォルダとして示している。ここで、「初回目」フォルダには、Ｓ８で取得された観察位置の画像が含まれる。
【０１０２】
なお、新規登録された標本ＩＤに関連付けされて位置再現情報記憶部２０８に記憶される画像及び情報のフォルダ構造は、図１４に示したフォルダ構造に限定されるものではない。
【０１０３】
次に、２回目以降の観察時の動作を説明する。
この動作では、まず、初回目の観察時の動作と同様にして図２のＳ１が行われた後、又は、Ｓ１０の判定結果がＹｅｓとなった後に、初回目の観察時の動作と同様にしてＳ２乃至Ｓ５が行われる。但し、このときのＳ２においてＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされる円形標本１０３は、観察が２回目以降となる円形標本１０３である。
【０１０４】
そして、Ｓ５の判定では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円
形標本１０３が初めて観察する円形標本であるか否かを問い合わせる上述のダイアログにおいて、ユーザが入力部４００を介して「いいえ」を選択することにより、判定結果がＮｏとなり、Ｓ１１へ進む。
【０１０５】
Ｓ１１では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３の初回目の観察時に取得された基準パターン画像が撮像された時の撮像条件及びＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向の位置等の情報が位置再現情報記憶部２０８（図１４の「基準パターンデータ」フォルダ）から読み出され、その情報に基づいて、基準パターン画像が撮像された時の撮像条件及びＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向の位置等が顕微鏡１００に再現される。また、その初回目の観察時に取得された基準パターン画像が位置再現情報記憶部２０８（図１４の「基準パターンデータ」フォルダ）から読み出され、パターン記憶部１１２に記憶される。これらは、ユーザがＧＵＩ画面上の読み出しボタン３６２を押下し、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３の標本ＩＤを入力部４００を介して入力したことに応じて、制御部２００の制御の下に行われる。なお、ユーザが円形標本１０３の標本ＩＤを入力する操作は、次のようにして行われる。
【０１０６】
図１５は、ユーザが円形標本１０３の標本ＩＤを入力する際に表示部３００に表示されるダイアログを示す図である。
同図に示したように、ユーザがＧＵＩ画面上の読み出しボタン３６２を押下すると、これに応じて、制御部２００の制御の下に、標本ＩＤを入力するためのダイアログ３７７が表示される。このダイアログ３７７には、位置再現情報記憶部２００から読み出された全ての標本ＩＤが、これまでに新規登録されている標本ＩＤの一覧として表示される。同図に示した例では、標本ＩＤとして、「test1.xxx」、「test2.xxx」、及び「test3.xxx」の３つの標本ＩＤが表示されている。そして、ユーザが入力部４００を介して、一覧表示されている標本ＩＤの中からＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３の標本ＩＤを選択するか、或いは、その標本ＩＤを直接入力し、更にダイアログ３７７上の「開く（Ｏ）」を選択することによって、標本ＩＤの入力が行われる。また、このときに入力された標本ＩＤは、標本ＩＤ表示欄３６４に表示される。一方、ユーザが入力部４００を介してダイアログ３７７上の「キャンセル」を選択した場合には、この時点における標本ＩＤの入力がキャンセルされる。そして、ダイアログ３７７上の「開く（Ｏ）」又は「キャンセル」が選択された後は、ダイアログ３７７が表示部３００に表示されなくなる。
【０１０７】
なお、この図２のＳ１１において、入力された標本ＩＤに応じて、対応する撮像条件及びＺ方向の位置等を顕微鏡１００に再現することができない場合には、制御部２００の制御の下に、表示部３００にエラーメッセージが表示されるように構成することも可能である。また、この場合に、更に、標本ＩＤの新規登録を行うか否かをユーザに問い合わせるためのダイアログが表示され、そのダイアログ上で「はい」が選択された場合には、Ｓ６へ移行するように構成することも可能である。
【０１０８】
このようにしてＳ１１が終了すると、次に、Ｓ１２では、制御部２００の制御の下に、上記のＳ１１で読み出された基準パターン画像との間でパターンマッチングが行われるパターン画像（上記の第２のパターン画像の一例）の取得が行われる。具体的には、まず、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３に対して上記のＳ４にて算出された円形標本１０３の中心位置の座標に基づいて、円形標本１０３の中心位置が撮像部１０６による撮像領域の中心位置に一致するように、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４がＸＹ方向に移動する。なお、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４のＺ方向については、上記のＳ１１にて既に基準パターン画像撮像時の位置へ移動済みである。そして、撮像部１０６による撮像により、画像の中心位置が円形標本１０３の中心位置とな
る、円形標本１０３の底面の画像が取得される。
【０１０９】
このようにして、円形標本１０３の底面の画像が取得されると、次に、基準パターン画像取得時と同様に、その底面の画像における所定領域の画像がパターン画像として認識され取得される。ここで、所定領域も、基準パターン画像取得時と同様に、撮像部１０６の撮像領域と上記のＳ４で算出された円形標本１０３の中心位置の座標とに基づいて決定されるものであり、本実施例では、取得されている円形標本１０３の底面の画像において、当該画像の中心を円中心とし、且つ、当該中心から画像端までの長さが最短となる長さを半径とする、円内の領域とする。なお、これによりパターン画像と基準パターン画像のサイズは等しくなる。このようにして取得されたパターン画像は、パターン記憶部２０３に記憶される。
【０１１０】
このようにしてＳ１２が終了すると、次に、Ｓ１３では、制御部２００の制御の下に、上記のＳ１１でパターン記憶部２０３に記憶された基準パターン画像と、上記のＳ１２でパターン記憶部２０３に記憶されたパターン画像との間でパターンマッチングが行われ、基準パターン画像とパターン画像との間の回転ずれ角（回転ずれ量）が算出される。ここで、パターンマッチングによる回転ずれ角の算出は、例えばアフィン変換等の公知技術を利用して、行うことができる。
【０１１１】
図１６は、パターンマッチングによる回転ずれ角の算出例を示す図である。
同図に示した例は、パターン画像５２２ａの中から注目領域５２２ｂを検出し、その注目領域５２２ｂを基準パターン画像５２１ａの中から検出する、という方法でパターンマッチングを行うことにより、回転ずれ角を算出するようにした簡易的な算出例である。
【０１１２】
なお、同図において、画像５２１は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３に対して初回目の観察時に上記のＳ７が行われたときの、基準パターン画像５２１ａを含む円形標本１０３の底面の画像を示す。また、点５２１ｂは、基準パターン画像５２１ａの中心位置（画像５２１の中心位置でもある）を示す。
【０１１３】
また、画像５２２は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３に対して上記のＳ１２が行われたときの、パターン画像５２２ａを含む円形標本１０３の底面の画像を示す。また、点５２２ｃは、パターン画像５２２ａの中心位置（画像５２２の中心位置でもある）を示す。
【０１１４】
パターン画像５２２ａの中からの注目領域５２２ｂの検出は、例えば、パターン画像５２２ａの中から、輝度値の低い画素の集合体として最も大きい領域を検出することにより、行われる。この場合、予め輝度値の閾値を設けておき、その閾値よりも低い輝度値の画素からなる集合体をパターン画像５２２ａの中から検出し、その集合体に含まれる画素数が最も多い領域が注目領域として検出される。なお、この場合に、輝度値の閾値は、ユーザが任意に変更可能なように構成することも可能である。
【０１１５】
基準パターン画像５２１ａの中からの注目領域５２２ｂの検出は、例えば、パターン画像５２２ａの中心位置５２２ｃと注目領域５２２ｂとの間の相対距離は算出可能であることから、中心位置５２２ｃに対して注目領域５２２ｂを回転させ、注目領域５２２ｂの特徴点（例えばエッジの座標等）が全て一致する領域を基準パターン画像５２１ａの中から検出することにより、行われる。
【０１１６】
そして、基準パターン画像５２１ａの中から、注目領域５２２ｂの特徴点が全て一致する領域が検出されたときの回転角度が、基準パターン画像５２１ａとパターン画像５２２ａとの間の回転ずれ角として算出される。
【０１１７】
このように、本例では、基準パターン画像５２１ａとパターン画像５２２ａとの間で行うパターンマッチングとして、基準パターン画像５２１ａとパターン画像５２２ａの注目領域５２２ｂとの間で行うパターンマッチングを行ったが、これに限定されるものではない。
【０１１８】
このようにして図２のＳ１３が終了すると、次に、Ｓ１４では、制御部２００の制御の下に、Ｓ１３で算出された回転ずれ角が０度になるようにＸＹＺθ電動ステージ１０４がθ方向に回転する。これにより、初回目の観察時と２回目以降の観察時との間の円形標本１０３の回転ずれが補正される。
【０１１９】
次に、Ｓ１５では、制御部２００の制御の下に、Ｓ１１で入力された標本ＩＤの円形標本１０３に対して取得されている、各観察位置の座標及び各観察位置での撮像条件が位置再現情報記憶部２０８（図１４の各観察位置フォルダ）から読み出される。そして、読み出された各観察位置の座標に基づいて、各観察位置がＧＵＩ画面上の全体マップ画像領域３５０に旗のアイコンとして模式的に表示される。また、読み出された各観察位置での撮像条件がＧＵＩ画面上のリスト領域３６５に表示される。
【０１２０】
次に、Ｓ１６では、制御部２００の制御の下に、Ｓ１５で位置再現情報記憶部２０８から読み出された、各観察位置の座標及び各観察位置での撮像条件に基づいて、各観察位置での撮像部１０６による撮像が行われて各観察位置の画像が自動的に取得される。なお、この場合に、各観察位置では、対応する座標及び撮像条件に基づいて、その座標へＸＹＺθ電動ステージ１０４が移動すると共に、その撮像条件が顕微鏡１００に再現された上で、撮像部１０６による撮像が行われる。
【０１２１】
そして、各観察位置で取得された画像は、Ｓ１１で入力された標本ＩＤに関連付けされて、２回目以降の観察時に得られた画像として、位置再現情報記憶部２０８（図１４の観察画像フォルダ）に記憶される。
【０１２２】
このようにしてＳ１６が終了するとＳ９へ戻り、以下、Ｓ１０がＮｏになるまで、同様にして本動作が繰り返される。
以上、本実施例に係る顕微鏡装置によれば、円形標本１０３の観察が複数回行われたときに初回目の観察時と２回目以降の観察時との間で起こり得る円形標本１０３の回転ずれを補正することができるので、初回目の観察時の観察位置を、２回目以降の観察時においても高精度に再現することができ、正確な経過観察が可能になる。
【０１２３】
なお、本実施例に係る顕微鏡装置は、各種の変形が可能である。
例えば、変形例１として、次のような変形が可能である。
本変形例は、図２のＳ１４で行われる回転ずれの補正を、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させることにより行うのではなく、撮像部１０６を回転させることにより行うようにものである。
【０１２４】
図１７は、本変形例に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
同図に示したように、本変形例に係る顕微鏡装置は、顕微鏡１００が回転部１１０を更に含む。回転部１１０は、制御部２００の制御の下に、撮像部１０６を、その撮像面の中心を通る光軸を回転軸として、回転させる。
【０１２５】
本変形例に係る顕微鏡装置では、図２のＳ１４において、制御部２００の制御の下に、Ｓ１３で算出された回転ずれ角が０度になるように、回転部１１０が撮像部１０６を回転させる。これにより、初回目の観察時に得られた円形標本１０３の画像と、２回目以降の
観察時に得られた円形標本１０３の画像との間の回転ずれが補正される。
【０１２６】
本変形例では、このように撮像部１０６を自動で回転させるものであるが、撮像部１０６を手動で回転させるように構成することも可能である。この場合は、回転部１１０が手動ハンドルを備え、その手動ハンドルをユーザが操作することにより撮像部１０６が回転するように構成される。また、図２のＳ１３で算出された回転ずれ角が表示部３００（ＧＵＩ画面上でも良い）に表示されると共に、その表示されている回転ずれ角が撮像部１０６の回転角度に応じて変化するように構成される。これにより、ユーザは、表示部３００に表示されている回転ずれ角が０度になるように回転部１１０の手動ハンドルを操作することによって、円形標本１０３の画像の回転ずれを補正することができる。
【０１２７】
このように、本変形例によれば、初回目の観察時と２回目以降の観察時との間で回転ずれのない円形標本１０３の画像を取得及び表示部３００に表示させることができ、上述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
また、本実施例に係る顕微鏡装置は、例えば、変形例２として、次のような変形も可能である。
本変形例は、図２のＳ１４で行われる回転ずれの補正を、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させることにより行うのではなく、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に表示させる画像（表示部３００に表示させる画像）を回転させることにより行うようにしたものである。
【０１２９】
図１８は、本変形例に係る顕微鏡装置の全体構成を模式的に示す図である。
同図に示したように、本変形例に係る顕微鏡装置は、制御部２００が表示画像回転部２０９を更に含む。表示画像回転部２０９は、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に表示させる画像を、その画像中心を回転中心として、回転させる。
【０１３０】
本変形例に係る顕微鏡装置では、図２のＳ１４において、制御部２００の制御の下に、Ｓ１３で算出された回転ずれ角が０度になるように、表示画像回転部２０９がＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に表示させる円形標本１０３の画像を回転させる。これにより、初回目の観察時に表示部３００に表示された円形標本１０３の画像と、２回目以降の観察時に表示部３００に表示される円形標本１０３の画像との間の回転ずれが補正される。
【０１３１】
なお、表示画像回転部２０９による画像の回転は、例えばアフィン変換等の公知の画像処理を用いて行うことができる。
このように、本変形例によれば、変形例１と同様に、初回目の観察時と２回目以降の観察時との間で、回転ずれのない円形標本１０３の画像を表示部３００に表示させることができ、上述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
また、本実施例に係る顕微鏡装置は、例えば、変形例３として、次のような変形も可能である。
本変形例は、２回目以降の観察時に観察位置の追加又は削除を行うことができるようにしたものである。これにより、２回目以降の観察時において、ユーザは、新たな観察位置を追加したり、不要と判断した観察位置を削除したり、することができる。
【０１３３】
図１９は、本変形例に係る動作を示すフローチャートである。
同図に示したように、本変形例に係る動作は、Ｓ１６とＳ９との間にＳ２１及びＳ２２を更に含む。
【０１３４】
Ｓ２１では、観察位置の追加又は削除を行うか否かの判定が行われる。これは、制御部
２００の制御の下に、例えば、その旨をユーザに問い合わせるためのダイアログを表示部３００に表示させ、そのダイアログ上の「はい」又は「いいえ」をユーザが入力部４００を介して選択することによって行われる。この判定において、ユーザが「はい」を選択した場合には当該判定がＹｅｓとなってＳ２２へ進み、「いいえ」を選択した場合には当該判定がＮｏとなってＳ９へ進む。
【０１３５】
Ｓ２２では、観察位置の追加又は削除が行われる。これは、制御部２００の制御の下に、例えば、観察位置の追加又は削除の何れを行うかをユーザに問い合わせるためのダイアログを表示部３００に表示させ、そのダイアログ上の「追加」又は「削除」をユーザが入力部４００を介して選択することによって行われる。
【０１３６】
ここで、ユーザが「追加」を選択した場合には、制御部２００の制御の下に、Ｓ８と同様にして、追加する観察位置での画像取得や、その観察位置の座標及び画像取得時の撮像条件等の取得が行われる。これにより、以降の観察時においては、ここで追加された観察位置に対しても画像等の自動取得が行われるようになる。
【０１３７】
一方、ユーザが「削除」を選択した場合には、制御部２００の制御の下に、削除する観察位置の選択が行われる。これは、ＧＵＩ画面上の全体マップ画像領域３５０に表示されている旗のアイコンの中から、削除する観察位置の旗のアイコンを、ユーザが入力部４００を介して選択することによって行われる。このようにして削除する観察位置が選択されると、選択された観察位置は無効とされ、以降の観察時において画像等の自動取得は行われないようになる。
【０１３８】
このように、本変形例によれば、２回目以降の観察時において、ユーザは容易に観察位置の追加又は削除を行うことができる。
また、本実施例に係る顕微鏡装置は、例えば、変形例４として、次のような変形も可能である。
【０１３９】
本変形例は、図２のＳ１３において、Ｓ１２で取得されたパターン画像から、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域（不要パターン領域ともいう）を除外して、処理を行うようにしたものである。これにより、Ｓ１３では、パターン画像から注目領域（図１６参照）を検出する際に、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域を注目領域として検出しないようにしている。なお、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域とは、例えば、光学系中のゴミや撮像部１０６の画素欠陥等の影響により生じた部分の領域である。
【０１４０】
本変形例に係る動作では、Ｓ１３において、パターン画像から注目領域を検出する前に、まず、制御部２００の制御の下に、撮像部１０６により円形標本１０３のライブ画像を取り込みながらＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４をθ方向に回転させる。このとき、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って回転しない領域をライブ画像から検出し、その領域を、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域としてみなす。
【０１４１】
図２０は、このようにして行われる領域検出を説明する図である。
同図の上側に示す画像５２３は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させる前に撮像部１０６により取り込まれた円形標本１０３のライブ画像である。このライブ画像５２３は、円形標本１０３の一部に対応する部分領域５２３ａと、光学系中のゴミが撮像された領域である部分領域５２３ｂとを含むとする。
【０１４２】
なお、このライブ画像５２３取り込み時のＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の位置や撮像条件等は、図２のＳ１２でパターン画像を取得したときのものと同じであり、ライブ
画像５２３の中心位置５２３ｃは円形標本１０３の中心位置に対応する。
【０１４３】
図２０の下側に示す画像５２３´は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させた後に撮像部１０６により取り込まれた円形標本１０３のライブ画像である。ここで、そのライブ画像５２３´中の部分領域５２３ａ´及び５２３ｂ´は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させた後の２つの部分領域５２３ａ及び５２３ｂである。
【０１４４】
このように、円形標本１０３の一部に対応する部分領域５２３ａは、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って一緒に回転するが、光学系中のゴミが撮像された領域である部分領域５２３ｂは、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って回転しない。従って、このような場合には、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って回転しない領域として部分領域５２３が検出され、これが円形標本１０３から得られたものではない部分の領域としてみなされる。
【０１４５】
このようにして、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って回転しない領域が、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域としてみなされると、その領域が、パターン画像から注目領域を検出する際に除外されて処理が行われる。これにより、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域としてみなされた領域は、注目領域として検出されないようになる。
【０１４６】
このように、本変形例によれば、光学系中のゴミや撮像部１０６の画素欠陥等の影響を受けることなく、注目領域として適切な領域をパターン画像から検出することができる。
なお、本変形例において、円形標本１０３から得られたものではない部分の領域としてみなされた領域は、その後、ＧＵＩ画面上の画像表示領域３４０に画像を表示する際に、色別する等して他と区別可能に表示することも可能である。
【０１４７】
また、本変形例では、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４の回転に伴って回転しない領域を検出するものであったが、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させる代わりに、撮像部１０６を回転させるように構成することも可能である。この場合は、例えば、変形例１に適用した構成を組み合わせ、撮像部１０６の回転に伴って回転しない領域をライブ画像から検出するように構成される。これにより、少なくとも撮像部１０６の画素欠陥の影響により生じた領域が注目領域として検出されないようにすることができる。或いは、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４を回転させる代わりに、ユーザが手動で円形標本を回転させるようにすることも可能である。この場合は、ユーザの手動による円形標本の回転に伴って回転しない領域をライブ画像から検出するように構成される。
【０１４８】
また、本実施例に係る顕微鏡装置は、例えば、変形例５として、次のような変形も可能である。
図２のＳ１３において、本実施例では、図１６を用いて説明したように、パターン画像（図１６の５２２ａ参照）の中から検出された注目領域（図１６の５２２ｂ）を基準パターン画像（図１６の５２１ａ）の中から検出することによって、パターンマッチングが行われていた。これに対し、本変形例は、パターン画像自体を基準パターン画像から検出することによって、パターンマッチングを行うようにしたものである。
【０１４９】
図２１は、本変形例に係るパターンマッチングによる回転ずれ角の算出例を示す図である。
同図に示した例は、パターン画像５２５ａを基準パターン画像５２４ａから検出する、という方法でパターンマッチングを行うことにより、回転ずれ角を算出するようにした簡易的な算出例である。
【０１５０】
なお、同図において、画像５２４は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３に対して初回目の観察時に上記のＳ７が行われたときの、基準パターン画像５２４ａを含む円形標本１０３の底面の画像を示す。また、点５２４ｂは、基準パターン画像５２４ａの中心位置（画像５２４の中心位置でもある）を示す。
【０１５１】
また、画像５２５は、ＸＹＺθ電動顕微鏡ステージ１０４上にセットされている円形標本１０３に対して上記のＳ１２が行われたときの、パターン画像５２５ａを含む円形標本１０３の底面の画像を示す。また、点５２５ｂは、パターン画像５２５ａの中心位置（画像５２５の中心位置でもある）を示す。
【０１５２】
基準パターン画像５２４ａからのパターン画像５２５ａの検出は、例えば、中心位置５２５ｂに対してパターン画像５２５ａを回転させ、パターン画像５２５ａの全ての特徴点（例えばエッジの座標等）が基準パターン画像５２４ａと一致することを検出することにより、行われる。
【０１５３】
そして、それが検出されたときの回転角度が、基準パターン画像５２４ａとパターン画像５２５ａとの間の回転ずれ角として算出される。
このように、本変形例によれば、基準パターン画像とパターン画像との間で比較される特徴点の数が多くなることから、より高精度のパターンマッチングが可能となり、より正確な回転ずれ角の算出が可能になる。
【０１５４】
また、本実施例に係る顕微鏡装置は、上述の変形例１乃至５を組み合わせて適用することも可能である。
また、本実施例に係る顕微鏡装置では、円形標本１０３として、生物系における培養ディッシュを用いたが、例えば、工業系におけるディスクや円形基板等を用いることも可能である。
【０１５５】
また、本実施例に係る顕微鏡装置では、顕微鏡１００として、デジタルマイクロスコープやタイムラプス観察顕微鏡等の顕微鏡を適用することも可能である。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上述した実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５６】
１００    顕微鏡
１０１    光源
１０２    コンデンサ
１０３    円形標本
１０３ａ  細胞
１０３ｂ  円形標本の中心位置
１０４    ＸＹＺθ電動ステージ
１０４ａ  標本固定部材
１０４ｂ  ＸＹＺθ電動ステージが保有する座標系における原点
１０４ｂ  ステージの原点
１０５    レボルバ
１０６    撮像部
１０７    対物レンズ
１０８    Ｚ軸フォーカスハンドル
１０９    ＸＹθハンドル
１１０    回転部
２００    制御部
２００ａ  メモリ
２０１    中心位置算出部
２０２    パターン認識部
２０３    パターン記憶部
２０４    回転ずれ角算出部
２０５    位置再現部
２０６    顕微鏡制御部
２０７    フォーカス調整部
２０８    位置再現情報記憶部
２０９    表示画像回転部
３００    表示部
３１０    カメラ制御領域
３１１    ＡＦ（Auto Focus）ボタン
３１２    ＬＩＶＥボタン
３１３    ＳＮＡＰボタン
３２０    ステージ制御領域
３２１    ＸＹ方向ボタン
３２２    Ｚ方向ボタン
３２３    Ｚ方向スライドバー
３２４    退避ボタン
３２５    数値入力部
３３０    対物レンズ制御領域
３４０    画像表示領域
３５０    全体マップ画像領域
３６０    取り込み制御領域
３６１    登録ボタン
３６２    読み出しボタン
３６３    中心位置算出ボタン
３６４    標本ＩＤ表示欄
３６５    リスト領域
３７１、３７２、３７３  ダイアログ
３７６、３７７  ダイアログ
４００    入力部
５０１    円形標本の左端のエッジを含む領域の画像
５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ  エッジ点
５０２    円形標本の右端のエッジを含む領域の画像
５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ  エッジ点
５１１    円形標本の底面の画像
５１１ａ  中心
５１１ｂ  領域
５１１ｃ  パターン
５２１    基準パターン画像を含む円形標本の底面の画像
５２１ａ  基準パターン画像
５２１ｂ  基準パターン画像の中心位置
５２２    パターン画像を含む円形標本の底面の画像
５２２ａ  パターン画像
５２２ｂ  注目領域
５２２ｃ  パターン画像の中心位置
５２３、５２３´  ライブ画像
５２３ａ、５２３ａ´、５２３ｂ、５２３ｂ´  ライブ画像中の部分領域
５２３ｃ  ライブ画像の中心位置
【図１】
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【図４】
0005479950.tif 000003
【図５】
0005479950.tif 000004
【図７】
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【図１１】
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【図１２】
0005479950.tif 000007
【図１４】
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【図１７】
0005479950.tif 000009
【図１８】
0005479950.tif 000010
【図２】
0005479950.tif 000011
【図３】
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【図６】
0005479950.tif 000013
【図８】
0005479950.tif 000014
【図９】
0005479950.tif 000015
【図１０】
0005479950.tif 000016
【図１３】
0005479950.tif 000017
【図１５】
0005479950.tif 000018
【図１６】
0005479950.tif 000019
【図１９】
0005479950.tif 000020
【図２０】
0005479950.tif 000021
【図２１】
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