(57)【要約】【課題】簡易な構成で精度よくフォーカスを合わせる観察システム、制御装置、制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】  観察システムは、観察装置１と制御装置３を備え、制御装置３は、観察位置を水平方向へ移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部２１と、前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部２２と、前記生成された制御命令を前記観察装置に出力する制御命令出力部２３とを有し、制御命令生成部２２は、前記操作による移動後の観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察装置と前記観察装置の制御装置とを備える観察システムであって、
前記制御装置は、
観察位置を水平方向任意の位置へ移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令を前記観察装置に出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、前記操作による移動後の観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成する、ことを特徴とする観察システム。
【請求項２】
前記制御命令生成部は、観察平面を表す所定の平面方程式に、前記操作による移動後の前記観察位置の水平位置を代入することで、前記観察位置の垂直位置を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の観察システム。
【請求項３】
前記操作受付部は、前記観察位置を垂直方向任意の位置へ移動させる操作を前記ユーザから受け付け可能であり、
前記制御命令生成部は、前記垂直方向の操作に応じて、前記観察位置を垂直方向へ移動させる制御命令を生成可能であり、
前記制御装置は、
２点又は３点の前記観察位置の水平位置及び垂直位置を前記観察装置から取得し、前記取得した２点又は３点の前記水平位置及び前記垂直位置を用いて、前記平面方程式を決定する設定処理部を有していることを特徴とする請求項２に記載の観察システム。
【請求項４】
前記操作受付部は、前記観察位置の垂直位置のキャリブレーションを有効又は無効にする設定を受け付け、
前記制御命令生成部は、前記設定が有効である場合、前記水平方向の操作に応じて前記観察位置を垂直方向へ移動させる制御命令を生成し、前記設定が無効である場合、前記水平方向の操作に応じて前記観察位置を垂直方向へ移動させる制御命令を生成しない、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の観察システム。
【請求項５】
観察装置の制御装置であって、
観察位置を水平方向任意の位置へ移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令を前記観察装置に出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、前記操作による移動後の前記観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成する、ことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
観察装置に観察対象物を収容する容器を配置する段階と、
前記容器の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を取得する段階と、
前記取得した２点又は３点の前記水平位置及び垂直位置を用いて、前記観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定する段階と、
観察位置を任意の水平位置に移動し、その水平位置を取得する段階と、
前記取得した水平位置を前記平面方程式に代入して、観察位置の垂直位置を算出する段階と、
前記観察位置の垂直位置にフォーカス調整を行う段階と、を有することを特徴とする観察位置の制御方法。
【請求項７】
観察装置に配置した観察対象物を収容する容器の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を前記観察装置から取得し、前記取得した２点又は３点の前記水平位置及び垂直位置を用いて、前記観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定し、任意の観察位置の水平位置を取得し前記平面方程式に代入して該観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置の垂直位置にフォーカス調整を行うように観察装置を制御することを特徴とするコンピュータープログラム。
【請求項８】
観察装置の観察位置を水平方向任意の位置に移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令に応じて前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、任意の観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成することを特徴とする観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察システム、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バイオ試料等の種々の試料を観察するための観察装置が知られている。従来から、オートフォーカス機能を有する光学顕微鏡等を備えた観察装置が知られている。この観察装置は、例えば、ステージ上に載置されたウェルプレートの観察位置を水平方向任意の位置に移動した場合でも、ユーザの操作を必要とせずに自動的にフォーカスを調整することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０３８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
理想的には、ステージ上に載置されるウェルプレートは、これを２次元平面と仮定した場合に、観察位置が移動した場合にも対物レンズに入力される光学軸に対して常に垂直に交差するのが望ましい（すなわち、ウェルプレート平面が傾いていないことが望ましい）。しかし、実際には、例えば観察装置の筐体やステージの製造上の寸法精度の誤差などが原因となり、ウェルプレートの平面が傾いて載置されることがある。
【０００５】
上記のような傾いたウェルプレートに対しては、観察装置がオートフォーカス機能を有する光学顕微鏡等を備えていれば、観察装置は、ウェルプレート平面上の様々な観察位置で、光学軸に沿った方向のフォーカスを自動的に調整することができる。
【０００６】
しかしながら、一般的にオートフォーカス機能は、フォーカスを誤って設定してしまうことがある。たとえば、試料に深さや厚みがあって、オートフォーカスがもっとも位相差が出るところに自動的に焦点が合うようになっている場合、目的の観察対象物以外のものにピントが合ってしまうことがある。
【０００７】
また、オートフォーカス機能は、それぞれの試料の測定に際し、観察位置の移動毎にフォーカス調整に時間を必要とする。さらにまた、オートフォーカス機能を搭載した観察装置は、そのための光学素子や画像処理装置を備え、一般的に高価である。
【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成でかつ精度よくフォーカスを合わせる技術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】
上述した課題を解決するために、本発明の観察システムは、
観察装置と前記観察装置の制御装置を備え、前記制御装置は、
観察位置を水平方向へ移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向任意の位置へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令を前記観察装置に出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、前記操作による移動後の観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による観察装置の制御装置は、
観察位置を水平方向へ移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向任意の位置へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令を前記観察装置に出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、前記操作による移動後の前記観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による観察装置の制御方法は、
観察装置に観察対象物を収容する容器を配置する段階と、
前記容器の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を取得する段階と、
前記取得した２点又は３点の前記水平位置及び垂直位置を用いて、前記観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定する段階と、
観察位置を任意の水平位置に移動し、その水平位置を取得する段階と、
前記取得した水平位置を前記平面方程式に代入して、観察位置の垂直位置を算出する段階と、
前記観察位置の垂直位置にフォーカス調整を行う段階と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による観察位置を制御するコンピュータープログラムは、
観察装置に配置した観察対象物を収容する容器の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を前記観察装置から取得し、前記取得した２点又は３点の前記水平位置及び垂直位置を用いて、前記観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定し、任意の観察位置の水平位置を取得し前記平面方程式に代入して該観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置の垂直位置にフォーカス調整を行うように観察装置を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による観察システムは、
観察装置の観察位置を水平方向任意の位置に移動させる操作をユーザから受け付ける操作受付部と、
前記操作に応じて、前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を生成する制御命令生成部と、
前記生成された制御命令に応じて前記観察位置を水平方向へ移動させる制御命令を出力する制御命令出力部と、を有し、
前記制御命令生成部は、任意の観察位置の水平位置を用いて、前記観察位置の垂直位置を算出し、前記観察位置を前記算出した垂直位置まで移動させる制御命令を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成でかつ精度よくフォーカスを合わせる観察システム、観察装置、制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による観察装置と制御装置の全体構成図。
【図２】本発明の一実施形態による観察装置の正面図、側面図および斜視図。
【図３】本発明の一実施形態によるウェルプレートの斜視図。
【図４】本発明の一実施形態による観察装置の内部構成図。
【図５】本発明の一実施形態による制御装置の機能ブロック図。
【図６】本発明の一実施形態によるフォーカス調整の処理を表すフローチャート図。
【図７】ウェルプレートの平面方程式の設定処理のフローチャート図。
【図８】本発明の制御装置の操作画面の一例を示す図。
【図９】本発明の制御装置のポップアップ画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による観察装置と制御装置の全体構成を示している。
【００１７】
図１に示す本発明の一実施形態による観察装置１は、ウェルプレート２を略水平に配置するのに適した凹部状の観察部を有している。
【００１８】
観察装置１には、制御装置３が接続されている。制御装置３は、観察装置１に対して、その可動部を駆動するための制御命令やデータ処理をするための命令を入力し、観察装置１から情報を取得する装置である。制御装置３は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの端末であり、ディスプレイやキーボードを備えている。
【００１９】
観察装置１には、別のディスプレイ５を接続することができる。ディスプレイ５は、例えば観察装置１を直接操作したり、あるいは環境データ等を表示したり、観察装置１自体とユーザの別個のユーザインターフェースをなすものである。
【００２０】
次に、本明細書の説明に用いるＸ，Ｙ，Ｚ軸の方向について説明する。
【００２１】
図２は、観察装置１の側面図（ａ）、正面図（ｂ）、斜視図（ｃ）を示している。図３はウェルプレート２の斜視図を示している。
【００２２】
図２に示すように、本明細書では観察装置１を正面に見てその幅方向で水平な方向をＸ方向、観察装置１の奥行き方向で水平な方向をＹ方向とする。観察装置１の高さ方向、すなわちＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように観察装置１の凹部に設けられたステージ６上にウェルプレート２が配置される。ウェルプレート２は理想的にはステージ６上に完全に水平に配置されるが、実際には前述したように製作誤差等によって多少傾斜を有することがある。
【００２４】
ウェルプレート２は、試料等を収容するための容器である。ウェルプレート２は、例えば図３に示すように、全体を厚みのある筐体とすることができる。ウェルプレート２の筐体の上面から所定の深さに達するところまでウェル７が形成されている。ウェル７は図の例では６個あるが、数は限定されない。なお、図３ではウェル７の水平断面は円形になっているが、ウェル７の水平断面は円形に限られない。ウェル７の上面は好ましくは開放され、ウェル７の底面は閉じられている。ウェル７は内部に試料を配置することができるようになっている。ウェルプレート２は全体が透明な樹脂等で形成されているか、少なくともウェル７の底面は透明な樹脂等の材料で形成されている。ウェル７の上方からの光は試料とウェル７の底面を透過できるようになっている。
【００２５】
ウェルプレート２が図２のように配置されたときのＸＹＺ軸の方向は図３のようになる。しかしこれは例であり、ウェルプレート２の長辺や短辺の向きはＸＹ軸の方向に関係がない。また、ウェルプレート２自体が矩形である必要もない。ウェルプレート２が理想的に水平に配置されているときは、ウェルプレート２の底面に平行な面、たとえばウェルプレート２の底面からＺ方向にわずかに上がった観察対象物が存在する面（「観察平面」という）はＸＹ平面に平行になっている。しかし実際には、前述したように種々の原因によってウェルプレート２がＸＹ平面に対して傾斜して配置されることがあることを念頭に以下説明する。
【００２６】
図４は、観察装置１の内部構成を示している。観察装置１はハウジング１ａを有し、好ましくはその内部構造を密閉的に収納している。これにより、観察装置１全体がインキュベータ環境に置かれたときに、観察装置１の内部構造を高温多湿等の悪環境から遮断できるようになっている。
【００２７】
ステージ６のウェルプレート２を配置する部分は透明なガラス窓８になっている。同様に、ウェルプレート２の上方部分はガラス窓１２になっている。ガラス窓１２の上方には照明光源９と光ファイバ１０と照明光学系１１が配設されている。照明光はガラス窓１２とウェル７の底面とガラス窓８を通って下方に透過できるようになっている。
【００２８】
ガラス窓８の下方には顕微鏡光学系１３と撮像素子１４が配設されている。また、観察装置１のハウジング１ａ内には制御部１５と出力部１６と通信部１７が配設されている。制御部１５は、照明光源９と光ファイバ１０と照明光学系１１と、顕微鏡光学系１３と撮像素子１４に制御可能に接続されている。
【００２９】
照明光源９は、ＬＥＤやハロゲンランプ等の光源を利用することができる。照明光源９は、制御部１５によって発光タイミング等が制御されるようにすることができる。
【００３０】
照明光学系１１は、照明光源９が発した光を、位相差像の生成に適した均一照明光に調整する機能を有している。照明光学系１１は、例えば入力側から順に、レンズ群、リング絞り、コンデンサレンズを有するようにすることができる。レンズ群は照明光学系に一般に必要とされるフィールドレンズ等のレンズを複数組み合わせて形成することができる。リング絞りは、例えばリング状のスリットが設けられた板状の部材からなり、レンズ群を通過した照明光を絞る機能を有している。コンデンサレンズは、リング絞りを通過した照明光を観察対象物に集光するレンズである。
【００３１】
照明光源９から発せられた光は、光ファイバ１０によって照明光学系１１に伝達される。照明光学系１１に入射された照明光は、照明光学系１１によって均一な照明光に変換されて観察対象物に照射される。観察対象物に照射された光は、観察対象物を透過し、ウェルプレート２の底面とガラス窓８を透過し、顕微鏡光学系１３によって観察対象物の位相差像として結像される。顕微鏡光学系１３によって結像された位相差像は撮像素子１４によって撮像される。
【００３２】
顕微鏡光学系１３は、例えば、観察対象物の位相差像の撮像が可能な位相差顕微鏡とすることができる。この場合、位相差顕微鏡は対物レンズ、位相差板、結像レンズ等を備えて構成することができる。撮像素子１４は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等で構成することができる。
【００３３】
観察装置１は、ウェルプレート２に対して光学軸をＸＹ方向に移動させて水平方向の観察位置を変更可能であり、光学顕微鏡をＺ方向に移動させて垂直方向の観察位置（フォーカス）を変更可能である。
【００３４】
具体的には、観察装置１は、内部に、照明光源９と照明光学系１１を備える上部ユニットＵ１と、顕微鏡光学系１３と撮像素子とを備える下部ユニットＵ２とが、図示しない可動ユニットの上に設けられている。可動ユニットは、制御部１５の制御命令（あるいはユーザが直接観察装置１に入力する制御命令）によりＸＹ方向に移動することができる。すなわち、上部ユニットＵ１と下部ユニットＵ２は、可動ユニットにより、ＸＹ方向に同時に移動させることができる。さらに、下部ユニットＵ２（顕微鏡光学系１３、撮像素子１４）は、制御部１５の制御命令（あるいはユーザが直接観察装置１に入力する制御命令）により観察対象物に対してＺ方向に移動できるように構成されている。
【００３５】
可動ユニットがＸＹ方向に移動することにより、顕微鏡光学系１３及び撮像素子１４は、任意のＸＹ座標位置（「水平方向の観察位置」という）、すなわちウェルプレート２の任意のウェル７の下に移動することができる。顕微鏡光学系１３及び撮像素子１４がＺ方向に移動することにより、顕微鏡光学系１３及び撮像素子１４は、任意の水平方向の観察位置でＺ方向のフォーカス調整（「垂直方向の観察位置」の調整）を行うことができる。
【００３６】
撮像素子１４の出力は、制御部１５に出力される。位相差像の処理等の画像処理は、制御部１５で行うようにすることができる。なお、位相差像の処理等の画像処理は外部の制御装置３で行うようにすることもできる。制御部１５の出力は出力部１６に出力され、あるいは、通信部１７を介して外部に送信される。通信部１７は、画像信号の他、顕微鏡光学系１３のＸＹＺ位置等の情報を外部の制御装置３に出力することができる。また、通信部１７は、外部の制御装置３からＸＹＺ方向への移動を指示する制御命令等を入力することができる。制御部１５は、可動ユニットおよび顕微鏡光学系１３を移動させるためのＤＣモータに制御信号を供給して、ＸＹＺ動作を制御することができる。ＸＹＺ動作の制御命令は、制御装置３を介して入力される場合の他、観察装置１にユーザが直接入力可能にすることができる。
【００３７】
なお、本明細書では「観察位置」は観察点やフォーカスポイントの空間位置という意味で使用する。「観察位置を水平方向及び垂直方向に移動する」というときは、観察点やフォーカスポイントの空間位置を水平方向及び垂直方向に移動する意味であり、物理的にはたとえば光学軸を水平方向に移動し、フォーカスポイントを垂直方向に調整することである。
【００３８】
また、上記図４の例では、位相差顕微鏡とウェルプレート２を用いて説明したが、顕微鏡光学系１３は位相差顕微鏡に限定されない。例えば偏光顕微鏡、蛍光顕微鏡などであってもよい。また培養容器（観察対象物（細胞等）を収容する容器）も、ウェルプレートに限定されず、たとえばシャーレなどでもよい。
【００３９】
図５は制御装置３の機能ブロック図を示している。
【００４０】
制御装置３は、演算処理部２０と、記憶部２５と、入力部２６と、表示部２７と、通信Ｉ／Ｆ２８とを有している。
【００４１】
演算処理部２０は、操作受付部２１と、制御命令生成部２２と、制御命令出力部２３と、設定処理部２４とを有している。
【００４２】
操作受付部２１は、ユーザからの操作を受け付ける部分である。ユーザからの操作は、観察位置の水平方向及び垂直方向への移動と、後に説明する観察位置の垂直位置のキャリブレーションを有効又は無効にする設定と、データの入力と、処理の命令等が含まれる。操作受付部２１は、後述する操作画面を表示し、当該操作画面上でユーザから操作を受け付けることができる。
【００４３】
制御命令生成部２２は、観察装置１の可動部の水平方向の移動の制御命令や、後に説明するように観察位置のＸＹ方向位置からＺ方向位置を算出して移動を命令する制御命令を生成する部分である。
【００４４】
制御命令出力部２３は、制御命令生成部２２によって生成された制御命令を観察装置１に出力する部分である。
【００４５】
設定処理部２４は、ウェルプレート２の傾き、すなわちウェルプレート２の平面方程式を決定する部分である。具体的には、設定処理部２４は、ウェルプレート２の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を取得し、それらのデータを用いてウェルプレート２の平面方程式を決定する。
【００４６】
記憶部２５は、データとプログラムを記憶する部分である。記憶部２５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）により実現される。演算処理部２０は、記憶部２５からプログラムやデータを読み出して処理を行い、処理結果を記憶部２５に記憶させる。操作受付部２１、制御命令生成部２２、制御命令出力部２３、及び設定処理部２４は、例えば演算処理部２０がアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。
【００４７】
入力部２６は、制御装置３に対するデータや命令を入力する部分である。入力部２６に入力された操作命令は、操作受付部２１に送られ、その後の処理に付される。入力部２６のデバイスとしては、代表的にはキーボードがあるが、これに限られずマウス等を含むポインティングデバイスを含み、その他入力用であればデバイスの形態を限られない。
【００４８】
表示部２７は、制御装置３の処理結果、入力結果、状態の情報を表示する部分であり、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。表示部２７は、制御装置３の一部として構成されているか分離されているかを問わない。
【００４９】
通信Ｉ／Ｆ２８は、通信を行うインターフェースである。有線の通信であれば、例えばＬＡＮ接続やＵＳＢ（Universal Serial Bus）接続等を含み、無線であれば、例えばＷｉｆｉ接続等を含む。制御装置３は、通信Ｉ／Ｆ２８を介して観察装置１の出力部１６や通信部１７と接続している。
【００５０】
なお、制御装置３は観察装置１に対して制御を行う装置であれば含まれ、ＰＣに限られず、たとえばホストの端末や観察装置１の一部に組み込まれた制御を行う装置やクラウド上に置かれた仮想の制御装置であってもよい。
【００５１】
次に、図６を用いて、本発明による観察位置の設定について説明する。図６は本発明の一実施形態によるフォーカス調整の処理を表すフローチャートである。
【００５２】
処理が開始すると（ｓ１００）、制御命令生成部２２は、Ｚ方向の操作が行われているか否かを判断する（ｓ１１０）。
【００５３】
Ｚ方向の操作が行われていれば、制御命令生成部２２は、Ｚ方向の操作方向への移動を制御部１５に指示し（ｓ１３０）、しかる後に、処理をＺ方向の操作の有無の判断ステップ（ｓ１１０）に戻す。
【００５４】
ｓ１１０においてＺ方向の操作が行われていないと判断したら、制御命令生成部２２は、ＸＹ方向の操作がされているか否かを判断する（ｓ１２０）。ＸＹ方向の操作がされていなければ、制御命令生成部２２は、処理をｓ１１０に戻し、Ｚ方向の操作の有無を判断する。
【００５５】
ｓ１２０においてＸＹ方向の操作がされている場合は、制御命令生成部２２は、操作方向へ移動を制御部１５に指示する（ｓ１４０）。
【００５６】
観察位置がＸＹ方向に移動した後は、フォーカスが変化した可能性があるため、制御命令生成部２２は、キャリブレーションが有効になっているか判断する（ｓ１５０）。後に説明するが、キャリブレーションが有効になっているときは、ウェルプレート２の平面方程式が決定されている。このため、ｓ１５０においてキャリブレーションが有効になっていれば、制御命令生成部２２は、平面方程式に移動後のＸＹ座標値を代入してＺ位置を計算する（ｓ１６０）。
【００５７】
Ｚ位置が算出された後は、制御命令生成部２２は、算出された値に従ってＺ方向に移動を制御部１５に指示する（ｓ１７０）。Ｚ方向に移動した後は、処理をｓ１１０に戻し、新たな操作の有無を検知するため上述した処理を繰り返す。
【００５８】
上記ｓ１１０やｓ１２０の観察位置の水平方向や垂直方向の移動のユーザの操作は、制御装置３の操作受付部２１が受け付ける。操作受付部２１は、ユーザから観察位置を垂直方向に移動させる操作も受付可能である。制御命令生成部２２は、観察位置の移動の操作に応じて、観察位置を移動させる制御命令を生成する。また、制御命令生成部２２は、キャリブレーションが有効になっているときは、ｓ１６０において平面方程式にＸＹ座標値を代入してＺ位置を計算する。ｓ１３０、Ｓ１４０、及びｓ１７０において、制御命令出力部２３は、生成された制御命令を観察装置１の制御部１５に出力する。制御部１５は、制御命令に従って上部ユニットＵ１及び下部ユニットＵ２の移動を制御する。
【００５９】
また、操作受付部２１は、キャリブレーションの有効または無効の設定を受け付けるようにすることができる。ｓ１５０において、キャリブレーションが無効になっている場合、制御命令生成部２２は、観察位置を垂直方向へ移動させる制御命令を生成しない。この場合、ユーザは、ｓ１１０において、マニュアルでＺ方向の操作を行ってもよい。
【００６０】
なお、ＸＹ方向の操作は、ユーザから受け付ける場合に限らず、例えば、操作受付部２１は、予め複数のＸＹ位置の設定を受け付けておき、制御命令生成部２２は、設定されている各ＸＹ位置に順次観察位置を移動させる制御命令を生成すればよい。
【００６１】
次に、ウェルプレート２の平面方程式の設定処理について説明する。図７はウェルプレート２の平面方程式の設定処理のフローチャートを示している。
【００６２】
ｓ２００において処理が開始すると、制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、観察位置を１点目のＸＹ位置に移動する（ｓ２１０）。この移動はユーザがウェルプレート２の観察画像を見ながら移動させたものであってもよいし、ＸＹ座標の入力を受け付けて、制御命令生成部２２と制御命令出力部２３によって観察位置を移動させてもよい。移動後の観察位置のＸＹ座標値は、観察装置１より取得される。
【００６３】
１点目のＸＹ位置に移動させた後、制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、Ｚ方向のフォーカス調整を行う（ｓ２２０）。このフォーカス調整は、たとえばユーザが観察対象物の画像を見ながら調整し、ピントが合うところのＺ位置の入力を受け付けるようにしてもよいし、位相差顕微鏡ならば位相差の数値を見ながら位相差がもっとも出るところのＺ位置が入力されるようにしてもよい。移動後の観察位置のＺ座標値は、観察装置１より取得される。ｓ２２０のフォーカス調整の終了により、設定処理部２４は、これらの位置に基づいて、１点目のＸＹＺ座標値を設定する（ｓ２３０）。
【００６４】
次に、制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、観察位置を２点目のＸＹ位置に移動する（ｓ２４０）。制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、１点目と同様に、ＸＹ位置に移動させた後はＺ方向のフォーカス調整を行う（ｓ２５０）。そして、設定処理部２４は、これらの位置に基づいて、２点目のＸＹＺ座標値を設定する（ｓ２６０）。
【００６５】
次に、ユーザは、３点目の設定を行う否かを判断する（ｓ２７０）。観察平面が一方向にのみ傾斜しているときは、２点のみで平面方程式（傾斜）を決定することができる。たとえばウェルプレート２が一列のウェル７を有する細長い形状であるときは、２点のみで平面方程式（傾斜）を決定することができる。また、ウェル７の列がＸ方向またはＹ方向にまったく同じ傾斜をしている場合も、２点のみで平面方程式（傾斜）を決定することができる。これに対して、観察平面がＸ方向及びＹ方向に傾斜しているときは３点によって平面方程式を決定しなければならない。したがって、ウェルプレート２の形態や配置の形態により、ｓ２７０で３点目を設定するか否かを判断する。３点目の設定が行われない場合は、設定処理部２４は、３点目のＸＹＺ座標値（０，０，０）を、操作受付部２１を介してユーザから受け付けて設定し（ｓ３２０）、ｓ３１０の平面方程式の適用に移る。なお、ｓ２７０の処理は、設定処理部２４により実行されてもよい。
【００６６】
一方、ｓ２７０で３点目の設定が行われる場合、制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、観察位置を３点目のＸＹ位置に移動する（Ｓ２８０）。制御命令生成部２２及び制御命令出力部２３は、操作受付部２１を介したユーザの操作に基づいて、１，２点目と同様に、ＸＹ位置に移動させた後、Ｚ方向のフォーカス調整を行う（ｓ２９０）。そして、設定処理部２４は、これらの位置に基づいて、３点目のＸＹＺ座標値を設定する（ｓ３００）。
【００６７】
３点のＸＹＺ座標値が設定された後は、設定処理部２４は、これらを適用し平面方程式を算出する（ｓ３１０）。
【００６８】
なお、平面方程式の算出は以下の通りである。３点が同一平面（観察平面）上にあるとして、その平面の方程式は
ax+by+cz+d=0    （a,b,c,dは定数）
と表せる。未知数が４つで方程式は３つで連立方程式の解が決まらないが、dは平面とＺ軸との交点の座標で決定できる。
【００６９】
したがって、ｄを決定し、上記式に３点のＸＹＺ座標値を代入して連立方程式を解けば未知数ａ，ｂ，ｃが決定され、平面方程式が決定される。
【００７０】
本装置では、設定処理部２４が２点又は３点の観察位置のＸＹ位置を観察装置１から取得し、取得した２点又は３点のＸＹ位置を用いて平面方程式を決定する。
【００７１】
この平面方程式を使用して、任意のＸＹ位置の平面上のＺ位置を求めるときは、平面方程式に任意の点のＸＹ座標値を入力することにより、Ｚ座標値が求まる。本装置では、制御命令生成部２２が観察位置のＸＹ方向位置から観察位置のＺ方向位置を算出し、移動のための制御命令を生成し、制御命令出力部２３が観察装置１に出力するようにする。
【００７２】
なお、図６及び図７のフローチャートにおいて、観察対象物は、上述のように設定される２点又は３点の内側の領域に位置するのが望ましい。
【００７３】
図８は本発明の制御装置３の操作画面の一例を示す図である。なお、前述したように制御装置３は観察装置１組み込みの場合もあるので、その場合は、観察装置１のディスプレイ５の画面となる。以下では制御装置３の操作画面として説明する。
【００７４】
図に示すように、制御装置３の操作画面３０は、ウェルプレート２に関連した情報を示すウェルプレート情報領域３１と、顕微鏡光学系１３などの可動部を移動させる操作を行う操作領域３２と、顕微鏡光学系１３等からの画像を表示する観察画面領域３３とを有している。
【００７５】
ウェルプレート情報領域３１は、ウェルプレート２の全体像と、ウェル７の数と、焦点領域（ＲＯＩ）等の情報が表示されている。
【００７６】
操作領域３２には、フォーカスのキャリブレーションの有効／無効を設定するボタン３２ｅ（「Enabled」）、および、有効にした場合に設定画面の表示指示を受け付けるボタン３２ｓ（「Setting」）が表示される。
【００７７】
また、現在の観察位置の位置が座標値として表示されている。また、操作領域３２には、観察位置を水平方向に前後左右に動かすためのボタン（「Front」、「Back」、「Left」、「Right」）と、フォーカス調整を行うための上下方向の操作を行うためのボタン（「Up」、「Down」）等も表示されている。これらの操作用のボタンはマウスのポインターでクリックすることで操作用の命令を入力できるようになっているのが好ましい。
【００７８】
観察画面領域３３には、顕微鏡光学系１３等からの画像が大きく表示され、観察位置の水平位置と連動されている。
【００７９】
図９は、ウェルプレート２の平面方程式を設定するための制御装置３のポップアップ画面の一例を示している。制御装置３が観察装置１の一部になっている場合は、観察装置１のディスプレイ５のポップアップ画面となる。このポップアップ画面は、操作領域３２の「Setting」３２ｓが押された場合に、表示される。
【００８０】
図９に示すように、ポップアップ画面３４は、３点のＸＹＺ座標値を入力するためのカラム３５，３６，３７を有している。カラム３５，３６，３７の右側の「Input current pos．」ボタンをクリックすることで、ＸＹＺ座標値を観察装置１から取得して入力することができるようになっている。カラム３５，３６，３７は、手動でもＸＹＺ座標値を入力することができるようになっている。
【００８１】
３点のＸＹＺ座標値が入力された状態で、キャリブレーションボタン３８をクリックすると、観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定することができる。
【００８２】
平面方程式が決定された後は、カラム３９，４０に所望の水平位置のＸ座標値とＹ座標位置を入力し、Ｃａｌｃボタン４２をクリックすることで観察位置の垂直位置のＺ座標値が算出されてカラム４１に表示される
【００８３】
ＯＫボタン４３とＣａｎｃｅｌボタン４４は、ウェルプレートの平面方程式を設定や、観察位置の垂直位置の計算を終了またはキャンセルするためのボタンである。
【００８４】
以上の説明の通り、本発明によれば、観察装置に観察対象物を収容する容器を配置し、該容器の２点又は３点の水平位置及び垂直位置を取得して観察対象物が存在する観察平面の平面方程式を決定し、観察位置を任意の水平位置に移動した後に、その水平位置と前記平面方程式から観察位置の垂直位置を算出し、観察位置の垂直位置にフォーカス調整することができる。このため、オートフォーカス機能を要することなく、簡単な構造により、廉価で素早く正確にフォーカス調整することができる観察装置、制御装置、制御方法、プログラムおよび観察システムを得ることができる。
【００８５】
なお、以上説明した実施形態では、制御装置３側で操作やキャリブレーションを行い、観察装置１は制御装置３の命令に従う構成であった。
【００８６】
しかし、制御装置３が操作用の画面の提供のみを行い、観察装置１側でキャリブレーションの処理等を行うようにすることができる。
【００８７】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【００８８】
例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能、処理部および処理手段などは、それらの一部または全部を、プロセッサが各々の機能を実現するプログラムにより実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体に置くことができる。なお、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。
【００８９】
また、フローチャートの処理単位は、理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本発明が制限されることはない。各処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。さらに、本発明の目的及び効果を達成できるのであれば、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１…観察装置、１ａ…ハウジング、２…ウェルプレート、３…制御装置、５…ディスプレイ、６…ステージ、７…ウェル、８…ガラス窓、９…照明光源、１０…光ファイバ、１１…照明光学系、１２…ガラス窓、１３…顕微鏡光学系、１４…撮像素子、１５…制御部、１６…出力部、１７…通信部、２０…演算処理部、２１…操作受付部、２２…制御命令生成部、２３…制御命令出力部、２４…設定処理部、２５…記憶部、２６…入力部、２７…表示部、２８…通信Ｉ／Ｆ、３０…操作画面、３１…ウェルプレート情報領域、３２…操作領域、３２ｅ…ボタン、３２ｓ…ボタン、３３…観察画面領域、３４…ポップアップ画面、３５…カラム、３６…カラム、３７…カラム、３８…キャリブレーションボタン、３９…カラム、４０…カラム、４１…カラム、４２…Ｃａｌｃボタン、４３…ＯＫボタン、４４…Ｃａｎｃｅｌボタン、Ｕ１…上部ユニット、Ｕ２…下部ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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