(57)【要約】【課題】  入力装置によって設定された制御順序に従って顕微鏡の各部を制御したときに係る観察時間を短縮させる。【解決手段】  外部入力装置の操作によって制御開始を示す制御情報が顕微鏡に入力されると、顕微鏡では、レシピ制御が実行される。このレシピ制御は、同時制御と、連動制御から構成されている。同時制御が実行されると、電動ステージ、励起フイルタ、吸収フイルタ、蛍光フイルタのそれぞれが、予め設定されている観察条件に合わせた状態となるように作動される。この同時制御の際に、ウエイト制御が実行されており、ウエイト制御が終了することを受けて、連動制御が実行される。この連動制御によってシャッタが開き、撮像装置における標本の撮像が行われる。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本の撮像を行う撮像装置と、
前記撮像装置による標本の撮像準備として作動する複数の電動装置と、
前記複数の電動装置に対する制御情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記複数の電動装置を作動制御させたときの履歴情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記制御情報及び前記履歴情報を用いて、前記複数の電動装置を同時に作動させるとともに、前記複数の電動装置の作動が終了した後に前記撮像装置を作動させる制御手段と、
前記複数の電動装置を同時に作動させたときに、前記同時に作動される電動装置のいずれか１つの作動が完了するまで、次の電動装置、又は前記撮像装置の作動を待機させる作動待機手段と、
を備えたことを特徴とする電動顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の電動顕微鏡において、
前記複数の電動装置は、同時に作動させることが可能なグループ毎に予め分類されており、
前記制御手段は、分類されたグループ毎に前記複数の電動装置のそれぞれを作動させることを特徴とする請求項１記載の電動顕微鏡。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動顕微鏡において、
前記制御情報は、前記複数の電動装置のそれぞれに対応して設けられた制御コードの他に、前記複数の電動装置の作動過程を示す情報、又は前記撮像装置の作動時に得られる画像データを含んでいることを特徴とする電動顕微鏡。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１つ記載の電動顕微鏡において、
前記制御手段による制御内容を設定する情報入力装置が接続可能であることを特徴とする電動顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から入力される制御情報を用いて複数の電動装置を作動制御する電動顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡は、微細な試料（標本）を拡大して観察したり、観察像を写真やビデオ画像として記録するものとして用いられ、また、生物分野から工業分野の検査工程までの幅広い分野で利用されている（特許文献１等）。
【０００３】
このような顕微鏡は、ＰＣ（Personal Computer）等の入力装置が接続され、その入力装置の入力操作に基づいて顕微鏡の各部が作動制御される。このような顕微鏡の場合、各制御に対して入力操作を行うことから、一つの撮像条件下での試料の観察像やビデオ画像を取得するまでに非常に時間がかかるものとなりやすい。複数の撮像条件で生体組織や生物細胞などの試料の観察像を記録する場合には、一つの撮像条件での観察時間が長くなると、生体組織や生物細胞が無為に弱わらせるといった問題が生じる。
【０００４】
試料の観察像やビデオ画像を取得するまでの時間を短縮するためには、例えば顕微鏡の各部の作動を高速化すること、入力装置の入力操作から顕微鏡の各部が制御されるまでの時間、つまり入力装置と顕微鏡との通信時間を短縮すること、或いは、顕微鏡の各部における制御順序等を予め設定し、入力装置における入力操作を少なくすることが挙げられる。
【特許文献１】特開２００６−０１１１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、顕微鏡は、数多くの光学部品や電動機構などが組み込まれていることから入力操作が複雑であり、顕微鏡の各部の作動を高速化する、又は通信時間を短縮したとしても、一つの撮像条件下での撮像時間を短縮する方法としては効果的ではない。また、顕微鏡の各部における制御順序等を予め設定し、入力装置における入力操作を少なくすることが効果的であるとは考えられるが、入力装置によって設定された制御順序は入力装置側で管理されることから、必要な制御を実行する毎に入力装置から顕微鏡に向けて該当する制御の開始信号を送信することになる。このため、単に制御順序を予め設定しただけでは、１つの撮像条件下での撮像時間を効果的に短縮させることができるとは言い難い。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために発明されたものであり、入力装置によって設定された制御順序に従って顕微鏡の各部を制御する場合の制御時間を効率良く短縮させることができるようにした電動顕微鏡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】
上述した課題を解決するために、本発明の電動顕微鏡は、標本の撮像を行う撮像装置と、前記撮像装置による標本の撮像準備として作動する複数の電動装置と、前記複数の電動装置に対する制御情報を記憶する第１の記憶手段と、前記複数の電動装置を作動制御させたときの履歴情報を記憶する第２の記憶手段と、前記制御情報及び前記履歴情報を用いて、前記複数の電動装置を同時に作動させるとともに、前記複数の電動装置の作動が終了した後に前記撮像装置を作動させる制御手段と、前記複数の電動装置を同時に作動させたときに、前記同時に作動される電動装置のいずれか１つの作動が完了するまで、次の電動装置、又は前記撮像装置の作動を待機させる作動待機手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記複数の電動装置は、同時に作動させることが可能なグループ毎に予め分類されており、前記制御手段は、分類されたグループ毎に前記複数の電動装置のそれぞれを作動させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御情報は、前記複数の電動装置のそれぞれに対応して設けられた制御コードの他に、前記複数の電動装置の作動過程を示す情報、又は前記撮像装置の作動時に得られる画像データを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段による制御内容を設定する情報入力装置が接続可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の電動装置を作動制御しているときには、その何れかの作動制御が終了しない限りは、次の作動制御が行われなくなる。これによれば、撮像装置における標本の撮像までの準備期間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示すように、顕微鏡１０は、ＰＣ（Personal Computer）などの外部入力装置７５と接続されており、この外部入力装置７５を操作することで、顕微鏡１０の各部が制御され、標本１８の観察や標本画像を取得する。
この顕微鏡１０の観察方法には、励起光源１１からの励起光を利用して標本１８を観察する蛍光観察と、光源３０からの照明光を利用して標本１８を観察する透過観察とが挙げられる。
励起光を利用して標本１８を観察したり、標本画像の撮像を行う場合には、励起光源１１が用いられる。この励起光源１１は、短波長（例えば４００ｎｍ）の励起光を出射する。励起光源１１から出射された励起光は、コレクタレンズ１２，シャッタ１３，および励起フイルタ１４を介して、ダイクロイックミラー１６に到達する。励起光は、このダイクロイックミラー１６に反射された後、対物レンズ１７などを介して、ステージ３８上の標本１８に落射照明される。
【００１３】
励起フイルタ１４は、標本１８の励起に必要な波長の光を励起光源１１から抽出するために設けられている。この励起フイルタ１４は、透過させる光の波長域が異なる複数のフイルタが用意されており、抽出する波長にあわせたフイルタが光路上に配置される。
【００１４】
ステージ３８上に載置された標本１８は蛍光試薬で染色されており、この励起光の照射により染色部分から蛍光が発生する。この蛍光は、励起光よりも長波長（例えば５００ｎｍ）の光となる。この波長域の蛍光は、対物レンズ１７に集められた後、蛍光フイルタ１９，ダイクロイックミラー１６を透過する。
【００１５】
蛍光フイルタ１９は、標本１８から発せられた蛍光を抽出するために設けられている。この蛍光フイルタ１９は、透過させる光の波長域が異なる複数のフイルタが用意されており、抽出する蛍光の波長域にあわせたフイルタが光路上に配置される。
【００１６】
ダイクロイックミラー１６を透過した蛍光は、吸収フイルタ２０および結像レンズ２１を介して、光路分割プリズム２２に到達する。
【００１７】
吸収フイルタ２０は、蛍光がダイクロイックミラー１６を透過した際に生じる散乱光などを、蛍光から分離する。この吸収フイルタ２０も、透過させる光の波長域が異なる複数のフイルタが用意されており、それらフイルタのいずれか１つが光路上に配置される。
【００１８】
光路分割プリズム２２は、蛍光の一部を反射して、接眼レンズ２４に供給する。ユーザー（観察者）は、この接眼レンズ２４を介して蛍光像を直に観測することができる。一方、残りの蛍光は、光路分割プリズム２２を透過した後、撮像装置２６に入射する。撮像装置２６に蛍光が入射することで蛍光像が取得される。なお、この撮像装置２６は、撮像制御回路４９によって作動制御される。
【００１９】
一方、透過観察を行う場合には、光源３０が用いられる。光源３０は、励起光よりも生体標本を痛める度合いの少ない、例えば８００ｎｍの照明光を出射する。この照明光は、コレクタレンズ３１，およびシャッタ３２を介して、全反射ミラー３３に到達する。照明光は、全反射ミラー３３に反射された後、バンドパスフイルタ３４を介して特定波長に制限された後，ポラライザ３５に入射する。このポラライザ３５から出射された直線偏光は、ウォラストンプリズム（複屈折素子）３６を通過して、直交する２つの直線偏光に分かれる。この２つの直線偏光はコンデンサレンズ３７で集光され、ステージ３８上の標本１８の背面側に照射される。これら２つの直線偏光は標本１８内を透過する際に、固有の位相差（シア量）が生じる。
【００２０】
このように標本１８を通過した透過光（ここでは２つの直線偏光）は、対物レンズ１７に集められた後、ダイクロイックミラー１６に到達する。この波長域の透過光は、ダイクロイックミラー１６を透過し、ウォラストンプリズム３９と不図示のアナライザとを透過し、撮像装置２６に取り込まれる。この場合、透過光を為す２つの直線偏光は、ウォラストンプリズム３９とアナライザとを透過することで、波面が干渉して明暗を生じる。微分干渉された観察光となる。
【００２１】
蛍光照明駆動回路４５は、励起光源１１を点灯させる、又は消灯させるとともに、シャッタ１３の開閉動作を行う。透過照明駆動回路４６は、光源３０を点灯させる、又は光源３０を消灯させるとともに、シャッタ３２の開閉動作を行う。フイルタ駆動機構４７は、蛍光観察時に使用する励起フイルタ１４、蛍光フイルタ１９及び吸収フイルタ２０の切り替えを行う。ステージ駆動機構４８は、ステージ３８をＸＹ平面に沿って移動させる他に、Ｚ軸方向に移動させる。
【００２２】
この顕微鏡１０は、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７を備えている。ＣＰＵ５５は、ＲＯＭ５６に記憶された各プログラムを実行することで、顕微鏡１０の各部を作動制御する。なお、符号５８は、Ｉ／Ｏポートであり、このＩ／Ｏポート５８を介して外部入力装置７５が顕微鏡１０に電気的に接続される。
【００２３】
図２に示すように、ＲＯＭ５６は、初期化プログラム６０、メイン制御プログラム６１、電動装置制御プログラム６２、レシピ制御プログラム６３、通信制御プログラム６４などのプログラムが記憶されている。
【００２４】
電動装置制御プログラム６２は、例えば励起フイルタの切り替え制御や、ステージ３８の移動制御など、顕微鏡１０の各部を個別に作動させる際に用いられるプログラムである。レシピ制御プログラム６３は、予め登録された撮像条件の何れかを用いて、標本の観察や撮像を行う際に用いられるプログラムである。予め登録された撮像条件としては、過去に行われた観察や標本画像の取得時の撮像条件や、外部入力装置によって入力された撮像条件が挙げられる。通信制御プログラム６４は、外部入力装置との間で情報の出入力を実行する際に用いられるプログラムである。
【００２５】
ＲＡＭ５７は、複数の領域に区画されている。これら複数の領域は、初期化用使用領域６６、メイン制御用記憶領域６７、装置制御用使用領域６８、通信制御用記憶領域６９など、プログラムを実行したときに使用される領域と、制御情報記憶領域７０、制御位置情報記憶領域７１などの情報が記憶される領域とから構成されている。
【００２６】
制御情報記憶領域７０は、標本１８の観察や撮像を行ったときの制御情報や、外部入力装置によって入力された撮像条件に基づく制御情報が個別に記憶される。この制御情報としては、顕微鏡１０の各部を制御する際に用いる作動制御コードや、これら作動制御コードを用いて顕微鏡を制御する際に顕微鏡の各部を同時に作動させるための制御コード、顕微鏡の各部を連続的に作動させるための制御コード及び顕微鏡の各部が終了してから次の作動を開始させるためのウエイト制御コードなどが挙げられる。なお、これら制御コードは、外部入力装置７５から予め入力した制御コードでも良いし、以前に取得した標本画像に対する制御コードを記憶したものでもよい。
【００２７】
制御位置情報記憶領域７１には、標本画像を取得したときの位置情報や、外部入力装置から出力された位置情報が、撮像条件毎に記憶される。
外部入力装置７５は、標本１８の撮像を行う際の撮像条件を入力する、又は、顕微鏡１０の各部を個別に作動させる際に操作される。
【００２８】
次に、撮像条件の入力から標本画像の取得までに行われる外部入力装置７５の処理の流れについて説明する。図３に示すように、ユーザーは、蛍光試薬で染色した標本１８をステージ３８上に載置した後、外部入力装置７５を用いて撮像条件を入力する（ステップＳ１）。撮像条件が入力されると、外部入力装置７５によって制御情報が生成され（ステップＳ２）、生成された制御情報が顕微鏡１０に出力される（ステップＳ３）。その後、外部入力装置７５が操作されると標本画像の取得処理が実行される。標本画像の取得処理が開始されると、外部入力装置７５から顕微鏡１０に向けて制御開始を示す制御情報が出力される（ステップＳ４）。そして、入力された撮像条件全てに対する標本画像の取得処理が実行されると、外部入力装置７５から顕微鏡１０に向けて標本画像の読み出しを示す制御情報が出力される（ステップＳ５，Ｓ６）。この制御情報に基づいて標本画像が外部入力装置７５に入力される。この標本画像は外部入力装置７５に設けられた表示画面（図示せず）に表示される。
【００２９】
撮像条件の入力から標本画像の取得までに行われる顕微鏡１０の処理の流れについて説明する。図４に示すように、顕微鏡１０の主電源がオンになると、顕微鏡１０の各部に対する初期化処理が実行される（ステップＳ１１）。この初期化処理の後、外部入力装置７５からの制御情報が入力されると、制御情報の解析が行われる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。制御情報を解析した結果、制御情報が撮像条件に基づいた作動制御コードである（ステップＳ１４）場合には、ＣＰＵ５５は、ＲＡＭ５７の制御情報記憶領域７０に、作動制御コードを書き込む（ステップＳ１５）。このとき、制御情報に位置情報が含まれているのであれば、その位置情報をＲＡＭ５７の位置情報記憶領域７１に書き込む。
【００３０】
解析された制御情報が制御開始を示す制御開始コマンドであれば（ステップＳ１６）、その制御開始コマンドに対応する制御プログラムがＣＰＵ５５によって読み出され、顕微鏡１０の制御が実行される（ステップＳ１７）。また、解析された制御情報が、上述した情報以外となる場合には、その制御情報に対する処理が実行される（ステップＳ１８）。なお、外部入力装置７５から出力された制御情報の入力がない場合には、ＣＰＵ５５は待機状態となる。
【００３１】
複数の撮像条件を用いて標本画像を取得する流れについて説明する。図５に示すように、標本１８の撮像処理を実行すると、撮像条件１にあわせて顕微鏡１０の各部が作動される（ステップＳ２１）。顕微鏡１０の各部が設定されると、撮像装置２６が作動して、標本１８の撮像が実行される（ステップＳ２２）。この標本１８の撮像の後、次の撮像条件（撮像条件２）が読み出され、撮像条件２にあわせて顕微鏡１０の各部が作動される（ステップＳ２３）。この作動の後、撮像装置２６が作動し、標本１８の撮像が実行される（ステップＳ２４）。なお、撮像条件が３以上ある場合には、撮像条件に合わせて顕微鏡の各部が設定処理（例えばステップＳ２５）、標本１８の撮像を行う処理（例えばステップＳ２６）の順で実行されていく。
【００３２】
顕微鏡１０の各部を制御する流れについて説明する。図６に示すように、ＣＰＵ５５は、レシピ制御プログラム６３を実行する際の各種パラメータを初期化し（ステップＳ３１）、レシピ制御プログラム６３を実行する。このレシピ制御プログラム６３が実行されると、ＲＡＭ５７に記憶された制御情報を読み出しながら、顕微鏡１０の各部が制御される。ＲＡＭ５７から読み出された制御情報が顕微鏡１０の各部に対応する作動制御コードの場合（ステップＳ３２）には、ＲＡＭ５７から位置情報を読み出して、作動制御コードに基づいた作動制御が実行される（ステップＳ３４）。
【００３３】
制御情報がウエイト制御コードの場合には、ウエイト条件を設定し、ウエイト条件が満足されたか否かが判定される。（ステップＳ３５，Ｓ３６）。このウエイト条件としては、例えば同時制御を行ったときに、全ての制御が終了する、つまり、複数の制御の制御時間のうち、最長となる制御時間が経過したことが挙げられるが、このウエイト条件は、これに限定されるものではなく、例えば同時制御で行われる制御内容が、次に実行される制御内容に影響を与えるものでないのであれば、同時制御で行われる制御内容のいずれかの制御が終了したことを条件としてもよい。この判定で、ウエイト条件が満足された時には、制御情報の読み出しが行われる（ステップＳ３７，ステップＳ３２）。また、制御情報が作動制御コードやウエイト制御コードとは異なる場合には、その制御コードに対応した処理が行われる（ステップＳ３８）。なお、作動制御コードやウエイト制御コードとは異なる制御コードとは、例えば、撮像装置２６で撮像された画像データを外部入力装置７５に出力するための制御コードや、レシピ制御の途中経過を報知するための制御コードが挙げられる。
【００３４】
このように、読み出された制御情報に基づいた制御が終了すると、新たな制御情報を読み出し、新たな制御情報に基づいて顕微鏡の各部が制御されていく。そして、読み出された制御情報がレシピ制御プログラム６３を終了させる終了コードとなる場合に、レシピ制御ピログラム６３が終了する（ステップＳ３９）。このように、外部入力装置７５からの制御情報を顕微鏡１０に予め記憶しておくことで、外部入力装置７５からの情報が入力されてから、その情報にあわせた作動制御を実行するまでの時間を省略することができる。つまり、１つの撮像条件における標本画像の取得までに要する時間を短縮することができる。
【００３５】
図７は、レシピ制御を用いた顕微鏡１０の制御内容の具体的な例を示すタイミングチャートである。上述したように、外部入力装置７５から制御開始コマンドを示す制御情報が顕微鏡１０に入力されると、顕微鏡１０においてレシピ制御が実行される。レシピ制御は、同時制御と連動制御とが連続して行われる。この同時制御と連動制御とのそれぞれの制御内容は、予め分類しておいてもよいし、撮像条件に合わせて分類されるものであってもよい。また、図７においては、同時制御が終了してから所定時間経過した後に、連動制御が開始されるように図示をしているが、同時制御が終了した直後に連動制御が開始されるようにしても良い。また、同時制御が終了してから所定時間経過した後に連動制御を実行する場合には、所定時間を例えば数十μＳ〜数百ｍＳで設定することが好ましい。このように所定時間を設けることで、同時制御によって作動される電動装置の振動を抑制することが可能となり、適切な標本画像を得ることができる。
【００３６】
上述した同時制御は、複数の作動制御を同時に（並列的に）行う制御であり、この同時制御が行える制御としては、例えば電動ステージ制御、上下動制御、励起フイルタ制御、吸収フイルタ制御、蛍光フイルタ制御が挙げられる。
【００３７】
電動ステージ制御は、電動ステージ３８をＸＹ平面上に沿って移動させる制御であり、上下動制御は、電動ステージ３８をＺ軸に沿って上下動させ、照明光像の合焦位置に電動ステージ３８を移動させる制御である。
【００３８】
励起フイルタ制御、吸収フイルタ制御、蛍光フイルタ制御は、撮像条件に合わせたフイルタを光路上に配置するように、それぞれのフイルタを切り替える制御である。
【００３９】
なお、これら制御は、対応する作動時間が異なることから、これら制御が実行されているときに、次に行われる連動制御が実行されないように、同時制御を行われる場合には、ウエイト制御も同時に実行される。ウエイト制御は、同時制御の開始から、連動制御の開始までの待機時間を設定し、待機時間が経過したかを判定する制御である。
【００４０】
連動制御は、複数の制御を連続的に行う制御であり、この連動制御を行える制御としては、例えばシャッタ制御、撮像制御が挙げられる。シャッタ制御は、光路上に配置されたシャッタ１３を好悪路上から退避させる制御であり、撮像装置２６は、励起光によって照明された標本を撮像する制御である。
【００４１】
このように、レシピ制御を、同時制御と連動制御とを組み合わせた制御内容とすることで、１つの撮像条件下における標本画像の取得時間を短縮することができる。
【００４２】
本実施形態では、正立顕微鏡の例を取り上げているが、倒立顕微鏡に本発明を用いることも可能である。また、蛍光観察に限定されるものではなく、透過観察（明視野観察、暗視野観察）などであってもよい。
【００４３】
本実施形態では、同時制御、連動制御との２つの制御からレシピ制御を構成している内容であるが、レシピ制御の内容は、これに限定される必要はなく、例えば、２回の同時制御と、連動制御との組み合わせであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図２】ＲＯＭ、ＲＡＭの構成を示す概略図である。
【図３】外部入力装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】顕微鏡における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】複数の撮像条件を用いて標本画像を取得する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】レシピ制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】レシピ制御を用いた顕微鏡の制御内容の具体的な例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…顕微鏡，１３…シャッタ，１４…励起フイルタ，１９…蛍光フイルタ，２０…吸収フイルタ，２６…撮像装置，３８…ステージ，５５…ＣＰＵ，５７…ＲＡＭ，７０…制御情報記憶領域，７１…制御位置情報記憶領域，７５…外部入力装置
【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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