(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本が載置され、該標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能なステージと、
前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する画像取得部と、
該画像取得部により取得された前記標本の画像を表示する表示部と、
該画像取得部により時間間隔をあけて取得された前記標本の前記画像から、前記表示部における画像上での前記標本の移動速度情報を検出する検出部と、
前記表示部に表示された前記標本の観察倍率が変更されたときに、前記検出部により検出された前記観察倍率を変更する前の前記移動速度情報と前記観察倍率を変更した後の前記移動速度情報とに基づいて、前記観察倍率を変更する前の前記表示部上における前記標本の移動速度と前記観察倍率を変更した後の前記表示部上における前記標本の移動速度とが前記画像の視野範囲に対して一定になるように、前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システム。
【請求項２】
前記標本の移動速度情報が、前記標本の複数の画像間における該標本の単位時間当たりの移動量である請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記標本の移動速度情報が、時間間隔をあけて取得された前記標本の複数の画像を合成した相関画像から算出される前記標本の単位時間当たりの移動量である請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記ステージを駆動するステージ駆動部と、
該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズの倍率の切り替えに応じて顕微鏡用電動ステージの駆動速度を制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡用電動ステージの制御装置は、対物レンズを倍率が大きいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を低下させ、一方、対物レンズを倍率が小さいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を向上させることにより、対物レンズを切り替えた場合に電動用ステージを駆動しても、モニタに表示される電動用ステージ上の観察対象物の移動速度を一定に保ち標本の観察に支障が生じるのを防ぐこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、顕微鏡での観察は接眼レンズを使用した観察よりもデジタルカメラを使用した観察が主流となっている。デジタルカメラを使用した顕微鏡による観察においては、デジタルズーム等の画像処理によりソフトウェア上で画像の表示倍率を変更したり、顕微鏡に接続するデジタルカメラを視野範囲が異なる他のデジタルカメラに変更することによりディスプレイ等に表示される画像の視野範囲を変更したりする。また、ライブプレビュー中の部分読み取りなどの画像処理も行われる。
【０００５】
このようなデジタルカメラを使用した顕微鏡では、対物レンズの切り替えやデジタルズームにより観察倍率を変更した場合にステージを駆動すると、ディスプレイ上における標本の移動速度が急激に変動し、標本の観察に支障をきたすという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、表示部上における標本の移動速度の変動を低減し安定した観察を実現することができる顕微鏡システム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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、標本が載置され、該標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能なステージと、前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部により取得された前記標本の画像を表示する表示部と、該画像取得部により時間間隔をあけて取得された前記標本の前記画像から、前記表示部における画像上での前記標本の移動速度情報を検出する検出部と、前記表示部に表示された前記標本の観察倍率が変更されたときに、前記検出部により検出された前記観察倍率を変更する前の前記移動速度情報と前記観察倍率を変更した後の前記移動速度情報とに基づいて、前記観察倍率を変更する前の前記表示部上における前記標本の移動速度と前記観察倍率を変更した後の前記表示部上における前記標本の移動速度とが前記画像の視野範囲に対して一定になるように、前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システムを提供する。
【０００８】
本発明によれば、画像取得部により取得された標本の画像が表示部に表示されると、ステージ制御部により制御されるステージの移動速度に応じた速度で標本が画像上を移動する。この場合において、観察倍率を大きくして標本を拡大表示した場合にステージを駆動すると画像上での標本の移動速度が大きくなり、観察倍率を小さくして標本を縮小表示した場合にステージを駆動すると画像上での標本の移動速度が小さくなる。
【０００９】
ステージ制御部により、標本の移動速度情報に基づき画像上での標本の移動速度に関連付けてステージの移動速度を制御することで、観察倍率の倍率値に関わらず、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するようにステージを移動させることができる。したがって、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、画像上での標本の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、比較的安定した観察を実現することができる。
【００１１】
また、表示部に表示される標本の観察倍率を変更した場合において、ステージ制御部により表示部上における画像の視野範囲に対する標本の移動速度が変動しないようにステージを移動させることができ、安定した観察を実現することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記標本の移動速度情報が、前記標本の複数の画像間における該標本の単位時間当たりの移動量であることとしてもよい。
このように構成することで、画像上での標本の移動速度にステージの移動速度を容易に関連付けることができ、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するようにステージの移動速度を簡易に制御することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記標本の移動速度情報が、時間間隔をあけて取得された前記標本の複数の画像を合成した相関画像から算出される前記標本の単位時間当たりの移動量であることとしてもよい。
【００１４】
このように構成することで、例えば、画像取得部による取得時間が前後する２つの画像の位置ずれ量を相関画像における輝度のピーク位置から求め、ピーク位置に基づいて２つの画像の取得時間差に対する両画像の位置ずれ量を演算すれば、標本の単位時間当たりの移動量を検出することができる。したがって、観察倍率を変更した場合に画像上での標本の移動速度にステージの移動速度を容易に関連付けることができる。
【００１５】
本発明の参考例としての発明は、上記構成において、表示部に表示させる前記画像取得部により取得された前記標本の画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部を備え、前記ステージ制御部が、前記視野範囲設定部により設定される前記画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を前記標本が規定時間で移動するように、前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。
【００１６】
部分読み取りによる観察のように、視野範囲設定部の作動により表示部に表示させる画像の視野範囲をその一部の注目範囲に制限すると、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が大きくなる。ステージ制御部により標本の画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を標本が規定時間で移動するようにステージの移動速度を制御することで、画像の視野範囲に対する標本の移動速度を一定に維持することができる。
【００１７】
また、本発明の参考例としての発明は、上記構成において、表示部に表示させる前記画像取得部により取得された前記画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部を備え、前記ステージ制御部が、前記画像取得部により取得可能な画像の最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された画像の視野範囲の比が小さくなるほど前記ステージの移動速度が遅くなるように、前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。
【００１８】
このように構成することで、画像取得部により取得可能な画像の最大の撮像範囲に対して表示部に表示させる画像の視野範囲を小さくした場合において、ステージ制御部により、画像の視野範囲に対する標本の移動速度の変動が低減するようにステージを移動させることができる。
【００１９】
また、本発明の参考例としての発明は、上記構成において、前記ステージ制御部が、前記比が変化する前後における前記画像の視野範囲に対する前記標本の移動速度が一定になるように前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示される画像の視野範囲の変化させた場合にステージを駆動しても、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が変動するのを防ぎ、安定した観察を実現することができる。
【００２０】
また、上記発明においては、前記ステージを駆動するステージ駆動部と、該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、速度指示部により指示されたステージの移動速度に応じた速度で表示部上の標本を移動させることができる。したがって、速度指示部により画像上での標本の移動速度が所望の速度になるようにステージの移動速度を指示すれば、観察倍率等を変更した場合において、ステージ制御部により画像上での標本の所望の移動速度が変動するのを低減するようにステージを移動させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、観察倍率を変更した場合にステージを駆動しても、表示部上における標本の移動速度の変動を低減し安定した観察を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの概略構成図である。
【図２】撮像部の撮像範囲を示す図である。
【図３】（ａ）は電動ステージが駆動中のある任意の時点の画像の各画素の輝度値を示し、（ｂ）は任意の時点から１以上のフレーム経過後の画像の各画素の輝度値を示す図である。
【図４】図１の顕微鏡システムによる観察工程を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は撮像部の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする画像を示し、（ｂ）は画像の視野範囲を変えずに標本を拡大表示した様子を示す図である。
【図６】（ａ）は拡大表示前の標本が画像の中心から端まで移動する様子を示し、（ｂ）は拡大表示後の標本が画像の中心から端まで移動する様子を示す図である。
【図７】位相限定相関法により相関画像を検出する工程を示す図である。
【図８】（ａ）は登録画像を示し、（ｂ）は入力画像を示し、（ｃ）は相関画像を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡システムの概略構成図である。
【図１０】図９の顕微鏡システムによる観察工程を示すフローチャートである。
【図１１】撮像部の最大の画像範囲全体を視野範囲とする画像に対して標本を拡大表示し、さらに画像の視野範囲の一部を部分読み取りする様子を示す図である。
【図１２】モニタ上の画像の中央に標本が位置する状態を示す図である。
【図１３】モニタ上の画像の一端に標本が移動した状態を示す図である。
【図１４】本発明の各実施形態の変形例に係る顕微鏡システムによる観察工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００は、例えば、図１に示すように、正立型の顕微鏡装置１０と、顕微鏡装置１０に対してユーザからの指示を入力する入力部３０と、顕微鏡装置１０により取得された画像等を表示するモニタ（表示部）４０と、これら顕微鏡装置１０、入力部３０およびモニタ４０を制御する制御部５０とを備えている。
【００２４】
顕微鏡装置１０は、標本（図示略）が載置される電動ステージ（ステージ）１１と、照明光を発する光源１３と、光源１３から発せられた照明光を集光して標本に照射するコンデンサ１５と、照明光が照射された標本からの透過光を集光する対物レンズ１６と、対物レンズ１６により集光された透過光を撮影し、標本の画像を取得する撮像部（画像取得部）１８とを備えている。対物レンズ１６および撮像部１８は観察光学系１７を構成している。
【００２５】
また、顕微鏡装置１０には、手動により電動ステージ１１をＸＹ軸方向（標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向、すなわち、水平方向）に移動させるＸＹハンドル２１と、手動により電動ステージ１１をＺ軸方向（標本に照射される照明光の光軸に沿う方向、すなわち、鉛直方向）に移動させるＺ軸フォーカスハンドル２３と、電動ステージ１１を駆動するパルスモータ（ステージ駆動部）２５と、パルスモータ２５の作動を制御するモータコントローラ（ステージ制御部）２７とが備えられている。ここで、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交している。
【００２６】
電動ステージ１１は、少なくともＸＹ位置座標を有している。この電動ステージ１１は、ＸＹハンドル２１またはＺ軸フォーカスハンドル２３によりユーザが手動で移動させたり、モータコントローラ２７によりユーザが指定したＸＹＺ座標に電動で移動させたりすることができるようになっている。
【００２７】
対物レンズ１６は、レボルバ１９に取り付けられており、倍率値が異なる他の対物レンズと切り替え可能に配置されている。対物レンズ１６およびレボルバ１９は、モニタ４０に表示される標本の観察倍率を変更する倍率変更部１４を構成している。対物レンズ１６としては、例えば、位相差対物レンズや明視野対物レンズを採用することができる。位相差対物レンズにより位相差観察を行う場合はコンデンサ１５の光路上に位相板を配置し、また、明視野対物レンズにより微分干渉観察を行う場合はコンデンサ１５およびレボルバ１９の光路上にそれぞれプリズムと偏光板を配置する。
【００２８】
撮像部１８としては、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ビデオカメラ、または、光増倍管などの公知の光検出器を採用することができる。また、撮像部１８は、取得可能な画像の最大の撮像範囲が異なる他の撮像装置と切り替え可能に配置されている。
【００２９】
入力部３０は、例えば、図示しないキーボード、マウス、または、ジョイスティック等を備え、ユーザにより入力されるパラメータを統括するようになっている。入力部３０に入力されたパラメータは、制御部５０を介してモニタ４０や顕微鏡装置１０に出力されるようになっている。また、入力部３０は、電動ステージ１１の駆動指示を出力する駆動指示部３１を備えている。
【００３０】
駆動指示部３１は、例えば、ジョイスティックに接続され、ジョイスティックが直立した状態からユーザにより押し倒された方向を電動ステージ１１の移動方向とする駆動指示を出力するようになっている。
【００３１】
モニタ４０は、入力部３０から送られてくるパラメータの設定や変更後の値を表示したり、撮像部１８により取得された画像を表示したりすることができるようになっている。
制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。この制御部５０は、モニタ４０に表示される画像上での標本の移動速度情報を検出する速度情報検出部（検出部）５１を備えている。
【００３２】
速度情報検出部５１は、画像上での標本の移動速度情報として、撮像部１８により時間間隔をあけて取得された複数の画像のフレーム間における標本の単位時間当たりの画像移動量（動きベクトル）、すわなち、画像上での標本の移動速度を検出するようになっている。例えば、フレーム間において各画素（ｐｉｘｅｌ）をブロック単位で照合させるブロックマッチングによる動きベクトル検出方法を採用する。
【００３３】
以下、動きベクトル検出方法について具体的に説明する。例えば、図２に示すように、撮像部１８の撮像範囲がＸ方向に９［ｐｉｘｅｌ］、Ｙ方向に９［ｐｉｘｅｌ］の合計８１［ｐｉｘｅｌ］により構成されると仮定する。また、モニタ４０上における撮像部１８の撮像範囲をＸ方向に３［ｐｉｘｅｌ］およびＹ方向に３［ｐｉｘｅｌ］の合計９［ｐｉｘｅｌ］を１ブロックとして９ブロック（ブロックＡ〜ブロックＩ）に分割する。
【００３４】
例えば、電動ステージ１１の駆動中における任意の時点の画像の各画素が図３（ａ）に示すような輝度値を有し、任意の時点から１以上のフレーム（ｔ秒）経過後の画像の各画素が図３（ｂ）に示すような輝度値を有するとする。モニタ４０上において、任意の時点でブロックＡに位置していた標本は、t秒経過後にブロックＢの位置に移動している。
【００３５】
同様に、任意の時点でブロックＢに位置していた標本はブロックＣの位置に、ブロックＤに位置していた標本はブロックＥの位置に、ブロックＥに位置していた標本はブロックＦの位置に、ブロックＧに位置していた標本はＨブロックの位置に、ブロックＨに位置していた標本はブロックＩの位置にそれぞれ移動している。すなわち、標本全体が紙面に向かって右方向に３［ｐｉｘｅｌ］移動しているのが分かる。図３（ａ）および図３（ｂ）においては、各画素の輝度値を１０進数表記で表している。
【００３６】
速度情報検出部５１は、このようなブロックマッチングにより、ｔ時間［ｓｅｃ］における画像上での標本の移動量ｘｎ［ｐｉｘｅｌ］に基づいて、フレーム間における標本の移動速度ｘｎ／ｔ［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］を検出する。
【００３７】
また、速度情報検出部５１は、フレーム間における標本の移動速度ｘｎ／ｔに基づいて、以下の式（１）により電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］を設定する。
Ｖｎ＝Ｖ´×Ａ×（ｔｎ／ｘ）・・・（１）
ここで、Ｖ´：電動ステージ１１の現在の移動速度［ｍｍ／ｓｅｃ］、Ａ：画像上での標本の目標移動速度［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］
画像上での標本の目標移動速度Ａは、予め設定された固定の値である。
【００３８】
モータコントローラ２７は、速度情報検出部５１により検出された画像上での標本の移動速度ｘｎ／ｔに基づいて、画像上での標本の移動速度が大きくなると電動ステージ１１の移動速度が小さくなり、画像上での標本の移動速度が小さくなると電動ステージ１１の移動速度が大きくなるように、電動ステージ１１の移動速度を制御するようになっている。
【００３９】
具体的には、モータコントローラ２７は、電動ステージ１１の速度が速度情報検出部５１により設定された移動速度Ｖｎになるようなパルスの幅Ｔを算出し、パルスの幅Ｔによりパルスモータ２５の作動を制御する。これにより、パルスモータ２５の作動に従い電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖｎに制御される。
【００４０】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム１００の作用について、図４のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００により標本を観察するには、まず、顕微鏡装置１０および制御部５０の電源をＯＮにし、これらを起動させる（ステップＳＡ１)。
【００４１】
電動ステージ１１に標本を載置し光源１３から照明光を発生させると、コンデンサ１５により電動ステージ１１上の標本に照明光が照射される。照明光が照射されることにより標本を透過した透過光は、対物レンズ１６により集光され、結像レンズ（図示略）を介して撮像部１８により撮影される。
【００４２】
撮像部１８においては、標本の観察像が結像されてデジタル画像処理が施される。撮像部１８によりデジタル画像処理された観察像は、デジタル信号として制御部５０に出力され、モニタ４０に入力される。これにより、モニタ４０上に標本の画像が表示される。
【００４３】
顕微鏡システム１００の起動時は、速度情報検出部５１により、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎとして初期値Ｖ１が設定される（ステップＳＡ２)。初期値Ｖ１としては、例えば、最も高倍率の可能性が大きい倍率（例えば、１００倍）の対物レンズ１６を使用した場合に適した任意の値が用いられる。速度情報検出部５１により設定された初期値Ｖ１はモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が初期値Ｖ１になるようなパルスの幅Ｔが算出される。
【００４４】
次に、駆動指示部３１により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ３「ＹＥＳ」）、その駆動指示が制御部５０を介してモータコントローラ２７に入力される。モータコントローラ２７に駆動指示が入力されると、算出されたパルスの幅Ｔに基づいてパルスモータ２５の作動が制御される。
【００４５】
パルスモータ２５が作動することにより、ユーザから指定された移動方向、すなわち、駆動指示部３１が押し倒された方向に向かって電動ステージ１１が初期値Ｖ１の速度で移動する（ステップＳＡ４)。これにより、モニタ４０の画像上において標本が初期値Ｖ１の速度で移動する。この場合の画像上での標本の移動速度をｘ１／ｔとする。
【００４６】
電動ステージ１１の駆動中においては、撮像部１８により１以上のフレーム間隔で取得された画像がモニタ４０に順次表示されるとともに、その画素データが速度情報検出部５１に入力される。速度情報検出部５１においては、上述した動きベクトル検出方法により、複数の画像のフレーム間における標本の移動速度ｘｎ／ｔ（移動速度情報）が検出される（ステップＳＡ５）。
【００４７】
この場合において、例えば、図５（ａ）に示すように、撮像部１８の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする画像に対し、対物レンズ１６を倍率が大きい他の対物レンズに切り替えたりデジタルズームを行ったりすることにより観察倍率を大きくする。これにより、図５（ｂ）に示すように、画像の視野範囲を変えずに標本（同図において、画像の中心位置に配置されている物体。）を拡大表示する。
【００４８】
標本を拡大表示した場合に電動ステージ１１を駆動すると、拡大表示する前と比較して標本の単位時間当たりの移動量が大きくなる。例えば、標本を拡大表示する前はｔ時間における画像上での標本の移動量が１［ｐｉｘｅｌ］であったのに対し、標本を拡大表示した後はｔ時間における画像上での標本の移動量が２［ｐｉｘｅｌ］に変化したとする。
【００４９】
この場合、速度情報検出部５１により、拡大表示前の標本の移動速度ｘ１／ｔの２倍の大きさの移動速度ｘ２／ｔが検出される。また、速度情報検出部５１において、式（１）により、直前の電動ステージ１１の移動速度Ｖ１の１／２倍の大きさの移動速度Ｖ２が新たに設定される。
【００５０】
速度情報検出部５１により設定された電動ステージ１１の移動速度Ｖ２はモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ２になるようにパルスモータ２５の作動が制御される（ステップＳＡ６）。電動ステージ１１の速度を移動速度Ｖ２に減速することにより、モニタ４０上における拡大表示された標本の速度が移動速度ｘ１／ｔに維持される。
【００５１】
これにより、拡大表示前の標本の移動速度と拡大表示後の標本の移動速度とを一定に維持することができる。すなわち、図６（ａ）に示すように拡大表示前の標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間と、図６（ｂ）に示すように拡大表示後の標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間とを一致させることができる。
【００５２】
続いて、ユーザからの電動ステージ１１の駆動指示がないと（ステップＳＡ３「ＮＯ」）、ユーザにより、観察を継続するか終了するかが判断される（ステップＳＡ７）。観察を継続する場合は（ステップＳＡ７「ＮＯ」）、ステップＳＡ３に戻る。一方、観察を終了する場合は（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、顕微鏡装置１０および制御部５０の電源をＯＦＦにし（ステップＳＡ８)、観察を終了する。
【００５３】
以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム１００によれば、モータコントローラ２７により、画像上での標本の移動速度に関連付けて電動ステージ１１の移動速度を制御することで、観察倍率の倍率値に関わらず、拡大表示前と拡大表示後の画像上での標本の移動速度が変動しないように電動ステージ１１を移動させることができる。これにより、画像上での標本の移動速度を一定に保ち、安定した観察を実現することができる。
【００５４】
本実施形態においては、標本を拡大表示した場合を例示して説明したが、例えば、標本を縮小表示した場合に電動ステージ１１を駆動すると、画像上での標本の単位時間当たりの移動量が縮小表示前より小さくなる。この場合、速度情報検出部５１において、縮小表示後の標本の移動速度ｘｎ／ｔに基づいて、式（１）により電動ステージ１１を加速させるように移動速度Ｖｎを設定する。このようにすることで、縮小表示前と縮小表示後の画像上での標本の移動速度が変動するのを防ぐことができる。
【００５５】
本実施形態において、電動ステージ１１の移動量が非常に大きいために画像上での標本の移動量xｎを算出できない場合は、画像上で標本の移動量xｎを算出することができるまで電動ステージ１１の移動速度Ｖｎを減速する必要がある。この場合、モータコントローラ２７は、式（１）に代えて、例えば、以下の式（２）により、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］を算出することとしてもよい。
Ｖｎ＝Ｖ´／２・・・（２）
【００５６】
一方、電動ステージ１１の移動量が非常に小さいために画像上での標本の移動量ｘｎが０に等しい場合は、画像上で標本の移動量ｘｎを算出することができるまで電動ステージ１１の移動速度Ｖｎを加速する必要がある。この場合、モータコントローラ２７は、式（１）に代えて、例えば、以下の式（３）により、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］を算出することとしてもよい。
Ｖｎ＝Ｖ´×２・・・（３）
【００５７】
なお、本実施形態においては、ブロックマッチングによる動きベクトル検出方法を例示して説明したが、複数の画像のフレーム間における標本の単位時間当たりの画像移動量を検出することができればよく、例えば、特開平５−１２２５８５号公報に記載されているような複数の画素のブロックごとの代表点の輝度値を用いた動きベクトル検出方法など公知の技術を採用してもよい。
【００５８】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００は、速度情報検出部５１が、撮像部１８により時間間隔をあけて取得された複数の画像を合成した相関画像から算出される標本の単位時間当たりの移動量を移動速度情報として検出する点で第１の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１００の構成と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
速度情報検出部５１は、位相限定相関法により相関画像を検出するようになっている。具体的には、速度情報検出部５１は、電動ステージ１１の駆動中に撮像部１８により取得された任意の時点の画像を登録画像として登録する。また、その時点から１以上のフレーム後（ｔ秒後）の画像を入力画像とし、図７に示すように、登録画像および入力画像に対してそれぞれ個別にフーリエ変換を施す。続いて、それぞれの位相成分のみを取り出して合成し、合成した位相成分に逆フーリエ変換を施すことにより登録画像および入力画像の相関画像を取得する。
【００６０】
例えば、図８（ａ）に示すように、登録画像においては視野範囲の略中央に標本（同図において、画像の中心位置に配置されている白い領域。）が位置することとする。また、図８（ｂ）に示すように、入力画像においては登録画像と比較して紙面に向かって右方向へ２０［ｐｉｘｅｌ］分だけ標本が移動しているとする。
【００６１】
図８（ｃ）に示す相関画像は、画像中心に位置ズレがない場合の相関値の大小を濃淡で表しており、画像中心より紙面に向かって右方向へ２０［ｐｉｘｅｌ］分だけずれた位置において１点だけ白くなっている。この１点が相関ピークとすると、相関画像のピークの位置から登録画像に対する入力画像の位置ずれ量を求めることができる。また、登録画像と入力画像のフレーム間隔をｔ［ｓｅｃ］、登録画像と入力画像の位置ずれ量をｘｎ［ｐｉｘｅｌ］とすると、フレーム間における標本の移動速度はｘｎ／ｔ［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］となる。
【００６２】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム１００によれば、速度情報検出部５１により、取得時間が前後する２つの画像（登録画像および入力画像）の位置ずれ量をこれらの相関画像における輝度のピーク位置から求め、ピーク位置に基づいて２つの画像の取得時間差に対する両画像の位置ずれ量を演算するだけで、画像上での標本の移動速度を簡易に検出することができる。したがって、画像上での標本の移動速度に電動ステージ１１の移動速度を容易に関連付けることができる。これにより、観察倍率の変更による画像上での標本の移動速度の変動が低減するように、電動ステージ１１の移動速度を簡易に制御することができる。
本実施形態においては、相関画像の検出方法として位相限定相関法を例示して説明したが、これに代えて、例えば、正規化相関法など公知の技術を採用することとしてもよい。
【００６３】
〔第３の実施形態〕
以下、本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム２００は、図９に示すように、入力部１３０が、モニタ４０に表示される画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部３３を備え、画像上での標本の目標移動速度Ａが可変である点で第１の実施形態および第２の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第１の実施形態および第２の実施形態に係る顕微鏡システム１００の構成と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
視野範囲設定部３３は、例えば、マウスに接続され、モニタ４０に表示される画像上でユーザがマウスを用いて指定した範囲をその画像の視野範囲として設定することができるようになっている。
【００６５】
速度情報検出部５１は、視野範囲設定部３３により設定された画像の視野範囲のサイズを正規化した距離を標本が規定時間で移動するように、画像上での標本の目標移動速度Ａｎを算出するようになっている。例えば、画像の視野範囲のサイズを正規化した距離に対応する画像の幅をＢｎ［ｐｉｘｅｌ］、規定時間をＣ［ｓｅｃ］とすると、目標移動速度Ａｎ［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］は以下の式（４）により表される。
Ａｎ＝Ｂｎ×（１／Ｃ）・・・（４）
式（１）における画像上での標本の目標移動速度ＡをＡｎとする。
【００６６】
このように構成された顕微鏡システム２００の作用について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳＡ３においてユーザからの電動ステージ１１の駆動指示がなく（ステップＳＡ３「ＮＯ」）、視野範囲設定部３３によりモニタ４０に表示される画像上でユーザが範囲指定すると（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、指定された範囲が画像の視野範囲として設定される。視野範囲設定部３３により設定された画像の視野範囲は、制御部５０を介してモニタ４０に入力され、モニタ４０上の画像の視野範囲が変更される（ステップＳＡ８）。
【００６７】
例えば、図１１に示すように、撮像部１８の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする標本（同図において「ＯＬＹ」）の画像に対し、デジタルズームや対物レンズ１６の交換により観察倍率を大きくして標本を拡大表示する。そして、画像の視野範囲内の一部を注目範囲として部分読み取りする。
【００６８】
図１１において、例えば、撮像部１８の最大の撮像範囲を表示した通常の画像の視野範囲の幅Ｂ１を１００［ｐｉｘｅｌ］とした場合、この値を視野範囲の幅Ｂ１（自身の値）で正規化することで距離１と考える。また、部分読み取り時の画像の視野範囲の幅Ｂ２を５０［ｐｉｘｅｌ］とした場合、この値を視野範囲の幅Ｂｎ（自身の値）で正規化することで距離１と考える。
【００６９】
視野範囲のサイズを正規化した距離１に対応する画像の幅は、通常の観察時は１００［ｐｉｘｅｌ］、部分読み取り時は５０［ｐｉｘｅｌ］となる。規定時間をＣ＝１と仮定すると、式（４）により通常の視野範囲時の目標移動速度はＡ１＝１００［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］、部分読み取り時の目標移動速度はＡ２＝５０［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］となる。速度情報検出部５１においては、式（１）における画像上での標本の目標移動速度Ａ１が新たな目標移動速度Ａ２に変更される（ステップＳＡ９）。
【００７０】
続いて、ユーザが観察を継続すると判断した場合は（ステップＳＡ１０「ＮＯ」）、ステップＳＡ３に戻る。この場合、ステップＳＡ６において、速度情報検出部５１において式（１）により目標移動速度Ａ２に基づいて電動ステージ１１の移動速度Ｖｎが設定され、モータコントローラ２７により電動ステージ１１の移動速度が制御される。
【００７１】
例えば、図１２に示すようにモニタ４０上における画像の中央に標本が配置されている状態から、図１３に示すように紙面に向かって右方向（一定方向）に０．５秒間のステージ駆動を行ったとする。この場合、通常の視野範囲時におけるモニタ４０上における標本の移動量が５０［ｐｉｘｅｌ］であったのに対し、部分読み取り時におけるモニタ４０上における標本の移動量は２５［ｐｉｘｅｌ］となる。したがって、通常の視野範囲時および部分読み取り時のいずれにおいても、０．５秒間のステージ駆動により、画像の中心から画像の右端まで標本が移動される。すなわち、画像の視野範囲に対する標本の移動速度は一定に維持される。
【００７２】
以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム２００によれば、速度情報検出部５１において、視野範囲設定部３３により設定される画像の視野範囲の大きさを正規化した距離を標本が規定時間で移動するように、画像上での標本の目標の移動速度を設定することで、モータコントローラ２７により、通常の視野範囲による観察時と部分読み取りによる観察時の画像の視野範囲に対する標本の移動速度が一定になるように電動ステージ１１の移動速度を制御することができる。
【００７３】
本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、制御部５０が、撮像部１８により撮像可能な最大の撮像範囲に対するモニタ４０に表示される画像の視野範囲の縦比および横比（以下、「最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比」という。）を算出し、モータコントローラ２７が、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に基づいて電動ステージ１１の移動速度を制御することとしてもよい。
【００７４】
この場合、モータコントローラ２７は、上記縦比に基づいて電動ステージ１１のＸ軸方向の移動速度を制御し、上記横比に基づいて電動ステージ１１のＹ軸方向の移動速度を制御することとしてもよい。例えば、最大撮像範囲の縦の長さに対して画像視野範囲の縦の長さが小さくなる場合（例えば、１／２となる場合）は、電動ステージ１１のＸ軸方向の移動速度が遅くなるように（例えば、１／２倍になるように）制御することとしてもよい。電動ステージ１１のＹ軸方向の移動速度についても同様である。このようにすることで、部分読み取りする場合において、モータコントローラ２７により、画像の視野範囲に対する標本の移動速度の変動が低減するように電動ステージ１１を移動させることができる。
【００７５】
また、モータコントローラ２７が、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が変化する前後において、画像の視野範囲に対する標本の移動速度が同一なるように電動ステージ１１の移動速度を制御することとしてもよい。このようにすることで、視野範囲設定部３３によりモニタ４０に表示される画像の視野範囲の変化させた場合に電動ステージ１１を駆動しても、画像の視野範囲に対して標本の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、安定した観察を実現することができる。
【００７６】
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、駆動指示部３１が、パルスモータ２５に電動ステージ１１の移動速度を指示する速度指示部として機能することとしてもよい。この場合、駆動指示部３１は、ジョイスティックが直立した状態から押し倒された方向を電動ステージ１１の移動方向とするとともに、ジョイスティックが押し倒された角度に対応する電動ステージ１１の移動速度を指示することとすればよい。具体的には、ジョイスティックが押し倒された角度が大きくなるほど、電動ステージ１１の移動速度が大きくなることとすればよい。駆動指示部３１により決定された電動ステージ１１の移動方向および移動速度は駆動指示として速度情報検出部５１に入力される。
【００７７】
例えば、基準となる電動ステージ１１の移動速度をＶ１´、駆動指示部３１の倒し角度ｘに依存する係数をαとすると、速度情報検出部５１は、以下の式（５）により、電動ステージ１１の移動速度Ｖ´を再設定する。
Ｖ´＝Ｖ１´×α・・・（５）
ここで、α＝０（ｘ＝０°）、α＝１（０°＜ｘ≦４５°)、α＝２（４５°＜ｘ≦９０°)
【００７８】
図１４のフローチャートに示されるように、駆動指示部３１により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ３「ＹＥＳ」）、速度情報検出部５１において、式（５）により電動ステージ１１の移動速度Ｖ´が再設定される（ステップＳＡ３´）。そして、モータコントローラ２７により電動ステージ１１の作動が制御され、駆動指示部３１により指示された移動速度で電動ステージ１１が移動する（ステップＳＡ４)。
【００７９】
この場合において、駆動指示部３１により画像上での標本の移動速度が所望の速度になるように電動ステージ１１の移動速度Ｖ´を指示すれば、観察倍率等を変更した場合において、モータコントローラ２７により画像上での標本の所望の移動速度が一定になるように電動ステージ１１を移動させることができる。
【００８０】
本実施形態においては、駆動指示部として、ジョイスティックを例示して説明したが、電動ステージ１１の移動方向および移動速度を設定することができるものであればよく、例えば、単位時間当たりの回転量に応じて電動ステージ１１の移動速度を指示可能なＸＹハンドルを採用することとしてもよい。また、電動ステージ１１の移動方向と移動速度とをそれぞれ別個に指示可能な装置を採用することとしてもよい。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態およびその変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【００８２】
また、本実施形態においては、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎの初期値として、最も高倍率の可能性が大きい１００倍の対物レンズ１６を使用した場合に適した任意の値に設定することとしたが、これに代えて、例えば、最も低倍率の可能性が大きい倍率（例えば、４倍）の対物レンズを使用した場合に適した任意の値に設定することとしてもよい。
また、例えば、制御部５０等が過去の電動ステージ１１の移動速度Ｖｎを記憶しておくステージ駆動速度記憶部を備えることとしてもよい。また、過去の電動ステージ１１の移動速度Ｖｎの情報に基づいて、過去に算出された電動ステージ１１の移動速度Ｖｎの平均値や最低値を用いることとしてもよい。
【００８３】
また、本実施形態においては、速度情報検出部５１により、電動ステージ１１の移動速度情報が変更されたか否かを判別しているが、例えば、電動ステージ１１の移動速度情報を記憶するとともに、その移動速度情報が変更されたか否かを判断する専用のハードウエアを設けることとしてもよい。
また、本実施形態においては、駆動指示部３１がジョイスティックに接続されていることとしたが、ユーザが電動ステージ１１の移動方向の指示を含む駆動指示を入力することができればよく、例えば、マウスに接続されていてもよい。この場合、例えば、マウスにより、ユーザがモニタ４０に表示される画面上のボタンを押すと駆動指示が入力されることとすればよい。
【００８４】
また、本実施形態においては、駆動部としてパルスモータを例示して説明したが、これに代えて、例えば、リニアモータ、ステッピングモータ、ピエゾまたは超音波モータなどの他のアクチュエータを用いることとしてもよい。例えば、ＤＣモータを使用する場合には、電圧値により速度を制御すればよい。
また、上記各実施形態においては、正立型の顕微鏡装置１０を例示して説明したが、倒立型の顕微鏡装置を採用することとしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１１    電動ステージ（ステージ）
１４    倍率変更部
１８    撮像部（画像取得部）
２５    パルスモータ（ステージ駆動部）
２７    モータコントローラ（ステージ制御部）
３１    駆動指示部（速度指示部）
５１    速度情報検出部（検出部）
１００，２００    顕微鏡システム
【図１】
0005537320.tif 000002
【図２】
0005537320.tif 000003
【図３】
0005537320.tif 000004
【図４】
0005537320.tif 000005
【図５】
0005537320.tif 000006
【図６】
0005537320.tif 000007
【図７】
0005537320.tif 000008
【図８】
0005537320.tif 000009
【図９】
0005537320.tif 000010
【図１０】
0005537320.tif 000011
【図１１】
0005537320.tif 000012
【図１２】
0005537320.tif 000013
【図１３】
0005537320.tif 000014
【図１４】
0005537320.tif 000015