(57)【要約】【課題】視野の移動操作が視野位置調整の制御と矛盾を来さない観察装置を提供する。【解決手段】光学顕微鏡１０は、標本ステージ１２と、対物レンズ１４と結像レンズ１８を含む結像光学系と、対物レンズ１４を支持している対物ステージ１６を有している。対物ステージ１６は、ビジュアルサーボのために、対物レンズ１４をその光軸に直交するＸ軸およびＹ軸に沿って移動させることができる。標本ステージ１２は、観察部位の移動のために、標本ＳをＸ軸およびＹ軸に沿って移動させることができる。観察装置１００は、標本ステージ１２を駆動させるステージ操作装置５２と、ビジュアルサーボスイッチ５４とを有している。制御部６０は、ビジュアルサーボのために光学顕微鏡１０の視野位置を調整するための視野位置調整部６２と、標本ステージ１２の駆動と対物ステージ１６の駆動とを排他的に制御するための排他駆動制御部６４とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本を観察する観察装置において、
前記標本が載置される標本ステージと、
前記標本の光学像を形成する結像光学系であり、対物レンズを含んでいる結像光学系と、
前記対物レンズの光軸に直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記標本と前記対物レンズを相対的に移動させるための移動機構と、
前記標本と前記対物レンズの相対移動のために前記移動機構を駆動させるための移動機構操作装置と、
時間間隔をおいて前記光学像の複数の画像を取得する撮像部と、
前記画像の各々から特徴部を抽出する画像抽出部と、
前記画像抽出部により抽出された前記特徴部が前記画像中の一定位置に位置し続けるように前記移動機構を駆動して前記結像光学系の視野位置を調整する視野位置調整部と、
前記視野位置調整部を駆動させる指示を入力するための指示入力装置と、
前記移動機構操作装置による前記移動機構の駆動と前記視野位置調整部による前記移動機構の駆動とを排他的に制御する排他駆動制御部とを有していることを特徴とする観察装置。
【請求項２】
前記標本ステージは、前記標本を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に沿って移動させることができ、
前記観察装置はさらに、前記対物レンズを前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に沿って移動させることができる対物ステージを有しており、
前記移動機構は、前記標本ステージと前記対物ステージとを含み、
前記排他駆動制御部は、前記標本ステージと前記対物ステージを排他的に駆動させる、請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記排他駆動制御部は、前記視野位置調整部によって前記移動機構が駆動されている間は、前記移動機構操作装置による前記移動機構の駆動を禁止する、請求項１に記載の観察装置。
【請求項４】
前記排他駆動制御部は、前記移動機構操作装置によって前記移動機構が駆動されている間は、前記視野位置調整部による前記移動機構の駆動を禁止する、請求項１に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本を観察する観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から顕微鏡により種々の標本が観察され、生きている微生物や細胞などの標本の観察も数多く観察記録することが行われている。たとえば特開平７−２４８４５２は、観察記録に際して振動の影響を低減するために、標本の観察部位の映像が常に観察視野の中央に配置されるように視野位置を自動的に調整する装置を開示している。
【０００３】
これは、標本の移動を制御するステージ制御装置と標本像を取得するビデオカメラ（画像を短い時間間隔で取得するカメラ）を取り付けた顕微鏡に、ビデオカメラの取得した画像データをデジタル画像データとして記憶するフレームメモリを内蔵するとともにアナログ画像データに戻してモニタテレビに出力する画像入出力装置と、所定時間毎にビデオカメラの画像データを前記フレームメモリに記憶させ、基準画像の画像データとフレームメモリの画像データとを比較して観察部位の移動を検出し、この検出した移動に応じてステージ制御装置を制御して観察部位をビデオカメラの視野中央に調整するコンピュータとを設けたものである。
【０００４】
標本を移動させる構成に代えて、対物レンズを移動させる構成にしても同様のことを行なえる。
【特許文献１】特開平７−２４８４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の装置では、観察部位を自動的に視野中央に配置しようとする視野位置調整の制御を行なっているので、観察部位を変更するために視野を移動させようとしても視野が移動されなかったり、視野位置調整の制御が正常に行なわれなくなったりする。これは、視野を移動させようとする操作が、視野位置調整の制御と矛盾するためである。このように視野位置調整の制御と矛盾する操作が実施可能であると、操作者が困惑したり、視野位置調整の制御が破綻したりするなどの不具合を生じるおそれが高くなる。
【０００６】
本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、視野の移動操作が視野位置調整の制御と矛盾を来さない観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、標本を観察する観察装置であり、前記標本が載置される標本ステージと、前記標本の光学像を形成する結像光学系であり、対物レンズを含んでいる結像光学系と、前記対物レンズの光軸に直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記標本と前記対物レンズを相対的に移動させるための移動機構と、前記標本と前記対物レンズの相対移動のために前記移動機構を駆動させるための移動機構操作装置と、時間間隔をおいて前記光学像の複数の画像を取得する撮像部と、前記画像の各々から特徴部を抽出する画像抽出部と、前記画像抽出部により抽出された前記特徴部が前記画像中の一定位置に位置し続けるように前記移動機構を駆動して前記結像光学系の視野位置を調整する視野位置調整部と、前記視野位置調整部を駆動させる指示を入力するための指示入力装置と、前記移動機構操作装置による前記移動機構の駆動と前記視野位置調整部による前記移動機構の駆動とを排他的に制御する排他駆動制御部とを有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、視野の移動操作が視野位置調整の制御と矛盾を来さない観察装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
本発明の一実施形態による観察装置を図１に示す。図１に示すように、観察装置１００は、生きている標本を観察するためのものであり、光学顕微鏡１０を含んでいる。光学顕微鏡１０は、標本Ｓが載置される標本ステージ１２と、標本Ｓの光学像を形成する結像光学系とを有している。結像光学系は、たとえば、対物レンズ１４と結像レンズ１８を含んでいる。標本ステージ１２は、載置された標本Ｓを対物レンズ１４の光軸に直交するＸ軸およびＹ軸に沿って移動させることができる。光学顕微鏡１０はまた、対物レンズ１４を支持している対物ステージ１６を有している。対物ステージ１６は、対物レンズ１４をＸ軸およびＹ軸に沿って移動させることができる。つまり、標本ステージ１２と対物ステージ１６は、標本Ｓと対物レンズ１４をＸ軸およびＹ軸に沿って相対的に移動させるための移動機構を構成している。標本ステージ１２と対物ステージ１６のアクチュエータは、これに限らないが、たとえば、リニアモータ、ボイスコイルモータ、ＡＣモータ、超音波モータ、圧電素子などで構成されてよい。標本ステージ１２は、おもに、観察開始時や観察部位切替時などにおける観察部位の位置調整に利用される。また対物ステージ１６は、おもに、ビジュアルサーボにおける光学顕微鏡１０の視野位置調整に利用される。
【００１１】
観察装置１００はさらに、標本ステージ１２を駆動する標本ステージ駆動部３２と、対物ステージ１６を駆動する対物ステージ駆動部３４と、光学顕微鏡１０の結像光学系により形成される光学像の画像を時間間隔をおいて取得するためのカメラ４２と、カメラ４２により取得される画像から特徴部を抽出する画像抽出部４４と、標本ステージ１２を駆動させるためのステージ操作装置５２と、ビジュアルサーボのオンオフの指示を入力するためのビジュアルサーボスイッチ５４と、カメラ４２により取得される画像などを表示するための表示装置５６とを有している。カメラ４２は、好ましくは、非常に短い時間間隔で画像を取得できるとよい。カメラ４２は、これに限らないが、たとえば、ビデオカメラや高速度カメラで構成されてよい。
【００１２】
観察装置１００はさらに装置全体を制御する制御部６０を有している。制御部６０は、ビジュアルサーボのために光学顕微鏡１０の視野位置を調整するための視野位置調整部６２と、標本ステージ１２の駆動と対物ステージ１６の駆動とを排他的に制御する（同時に駆動しない）ための排他駆動制御部６４とを有している。制御部６０は、これに限らないが、たとえば、ＤＳＰやマイコン、パソコンなどで構成されてよい。視野位置調整部６２は、ビジュアルサーボがオンのあいだ、画像抽出部４４により抽出された特徴部が画像中の一定位置に位置し続けるように光学顕微鏡１０の結像光学系の視野位置を調整する。また、ビジュアルサーボスイッチ５４は、視野位置調整部６２を駆動させる指示を入力するための指示入力装置として機能する。
【００１３】
上述した実施形態では、標本Ｓと対物レンズ１４を相対的に移動させるための移動機構が標本ステージ１２と対物ステージ１６とを有しているが、移動機構はたとえば標本ステージ１２だけを有していてもよい。この場合、排他駆動制御部６４は、ステージ操作装置５２による標本ステージ１２の駆動と視野位置調整部６２による標本ステージ１２の駆動とを排他的に制御する。
【００１４】
好ましくは、観察装置１００はさらに、ビジュアルサーボのために対物レンズ１４の位置を検出する位置センサ３６を備えているとよい。位置センサ３６により得られる位置情報に従って対物レンズ１４の位置をフィードバック制御すると外乱などに強くなり好ましい。
【００１５】
ビジュアルサーボは、たとえば、次のようにして行なわれる。特定波長の光に対して蛍光を発する蛍光マーカーを標本Ｓに散布して、蛍光波長の光だけを透過するフィルタを介してカメラ４２により標本像を取得することにより、蛍光マーカー像だけを得る。この蛍光マーカー像を特徴部として認識する。これを所定の時間間隔で繰り返すとともに、時間的に隣接する二枚の画像中の蛍光マーカー像の移動の方向と距離を求める。所定時間が十分に短ければ、この蛍光マーカー像の移動は特徴部の実際の移動とほぼ同一と見なせる。蛍光マーカー像の移動を打ち消すように対物ステージ駆動部３４に対物ステージ１６を駆動させる。その結果、特徴部は顕微鏡の視野内の一定位置に維持され続ける。
【００１６】
本実施形態による観察装置において制御部６０による制御のフローチャートを図２に示す。図２に示すように、ステップＳ１のシステムの立ち上げの後、ステップＳ２において観察が終了かどうか判断する。観察が終了の場合は制御を終了する。観察が終了でない場合はステップＳ３においてビジュアルサーボがオンであるかどうか判断する。
【００１７】
ステップＳ３においてビジュアルサーボがオンである場合は、ステップＳ４において、ビジュアルサーボ中であることを通知する。たとえば、図３に示すように、標本像７２に加えて、ビジュアルサーボ中であること示す状態メッセージ７４を表示装置５６に表示する。状態メッセージ７４の表示は、好ましくは、文字や色、点滅や明滅、これらの組み合わせを利用して注意を喚起するとよい。また、これ以降、ステージ操作装置５２による標本ステージ１２の駆動を禁止する。これは、標本ステージ操作装置５２からの入力を無視したり、電気的な禁止信号や、機械的なストッパが出たり引っ込んだりすることにより行なわれる。
【００１８】
ステップＳ５において、ステージ操作装置５２が操作されたかどうかを判断する。ステップＳ５においてステージ操作装置５２が操作されなかった場合には、ステージ操作装置５２による標本ステージ１２の駆動の禁止を解除して、ステップＳ２に戻る。ステップＳ５においてステージ操作装置５２が操作された場合には、ステップＳ６において、ビジュアルサーボ中は標本ステージ１２を操作できないことを通知する。たとえば、図３に示すように、警告メッセージ７６を表示装置５６に表示する。その後、ステージ操作装置５２による標本ステージ１２の駆動の禁止を解除して、ステップＳ２に戻る。
【００１９】
ステップＳ３においてビジュアルサーボがオンでない場合は、ステップＳ７において、ステージ操作装置５２が操作されたかどうかを判断する。ステップＳ７においてステージ操作装置５２が操作されなかった場合にはステップＳ２に戻る。ステップＳ７においてステージ操作装置５２が操作された場合には、ステップＳ８において、標本ステージ操作中であることを通知する。たとえば、ビジュアルサーボ中の通知と同様に、標本ステージ操作中であることを示す状態メッセージを表示装置５６に表示する。これ以降、視野位置調整部６２による対物ステージ１６の駆動を禁止する。これは、標本ステージ操作装置５２からの入力を無視したり、電気的な禁止信号や、機械的なストッパが出たり引っ込んだりすることにより行なわれる。
【００２０】
ステップＳ９において、ビジュアルサーボをオンにしようとする操作があったかどうかを判断する。ステップＳ９においてビジュアルサーボをオンにしようとする操作がなかった場合には、視野位置調整部６２による対物ステージ１６の駆動の禁止を解除して、ステップＳ２に戻る。ステップＳ９においてビジュアルサーボをオンにしようする操作があった場合には、ステップＳ１０において、標本ステージ操作中はビジュアルサーボをオンにできないことを通知する。たとえば、警告メッセージを表示装置５６に表示する。その後、視野位置調整部６２による対物ステージ１６の駆動の禁止を解除して、ステップＳ２に戻る。
【００２１】
通知は、表示装置５６にメッセージを表示するほかに、音や振動などで通知してもよい。図２に示したフローチャートではビジュアルサーボを優先させているが、標本ステージ操作を優先させてもよい。一般に標本ステージ操作よりもビジュアルサーボの方が動作サイクルは短いので、標本ステージ操作中かどうか判断するためには、たとえば標本ステージ操作後に１秒待ってからビジュアルサーボを動作可能とするようなアルゴリズムを組めばよい。また、図２のフローチャートを実施する代わりに、ビジュアルサーボや標本ステージ操作のフラグを立てる手法を用いてもよいし、その他の方法でもよい。
【００２２】
使用者が操作禁止状態を解除するためには、以下のような手順を踏めばよい。
【００２３】
ビジュアルサーボ中に標本ステージ１２を操作したくなった場合は、そのままでは標本ステージ１２を操作できないので、ビジュアルサーボスイッチ５４をオフに切り替えた後にステージ操作装置を操作すればよい。
【００２４】
また、標本ステージ操作中にビジュアルサーボを実行したくなった場合は、そのまま標本ステージ１２を操作しているとビジュアルサーボをオンにできないので、標本ステージ操作をやめてから、ビジュアルサーボスイッチ５４をオンに切り替えればよい。
【００２５】
本実施形態の観察装置１００では、排他駆動制御部６４によってステージ操作装置５２による標本ステージ１２の駆動と視野位置調整部６２による対物ステージ１６の駆動とが排他的に制御されるため、視野の移動操作が視野位置調整の制御と矛盾を来さない。このため、操作者の困惑を招いたり、視野位置調整の制御が破綻したりするなどの不具合が防止される。
【００２６】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による観察装置を示している。
【図２】図１に示した観察装置における制御のフローチャートを示している。
【図３】図１に示した観察装置の表示装置に表示されるメッセージを示している。
【符号の説明】
【００２８】
１０…光学顕微鏡、１２…標本ステージ、１４…対物レンズ、１６…対物ステージ、１８…結像レンズ、３２…標本ステージ駆動部、３４…対物ステージ駆動部、３６…位置センサ、４２…カメラ、４４…画像抽出部、５２…ステージ操作装置、５４…ビジュアルサーボスイッチ、５６…表示装置、６０…制御部、６２…視野位置調整部、６４…排他駆動制御部、７２…標本像、７４…状態メッセージ、７６…警告メッセージ、１００…観察装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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