顕微鏡制御装置
【課題】上位装置によるアプリケーションに因らなくても、電動装置の駆動における振動の影響を抑えつつ、電動装置の切り換えを高速化した顕微鏡を制御することが可能の顕微鏡制御装置を提供する。
【解決手段】顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部とを備える。
【解決手段】顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に使用する各種の光学部材を電動で光路に対して挿脱する電動ステージやレボルバ、またはシャッタユニット等の電動装置を制御する顕微鏡制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡は、工業分野を始めとして、生物分野における研究や検査等において広く利用されている。
顕微鏡を使用して行う観察や検査は、一般に、拡大倍率の異なる複数の対物レンズを用い、対物レンズからの観察光路と直交する平面上で観察試料を移動させる電動ステージを操作して行われる。
【０００３】
また、観察や検査においては、まず、低倍率の対物レンズをセットして、観察試料の全体をスクリーニングし、その後に、観察試料における異常部位が発見されたポイントや記録に残したいポイントに戻り、高倍率の対物レンズに切り換えてそのポイントを詳細に観察・検査する。このような対物レンズの切り換えには電動レボルバを用いることがある。
【０００４】
また、観察試料をデジタルカメラ等で撮像することもあり、その際には、電子シャッタのようなシャッタユニットを用いることがある。
上述したように、現在の顕微鏡は、電動ステージ、レボルバ、シャッタユニット等、電動で駆動する様々な電動装置を備えているが、これらの電動装置の駆動は、高速に行われることが望ましいことがある。そのために、電動装置の駆動シーケンス制御としてマスタである制御装置がスレーブである各電動装置を一括管理するマスタスレーブ方式ではなく、各電動装置同士が設定されたシーケンスに従い互いの駆動完了応答を見ながら駆動することにより、制御装置と電動装置との通信時間を省く技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、各電動装置の連動動作が早く終了しても、観察試料の微小領域を観察するような場合等、電動装置の駆動による振動が観察画像に影響を及ぼすことがあり、このようなシステムでは、振動が治まり実際に観察できるようになるまでの静定時間分の待ち時間を考慮しなければならない、という問題点があった。通常、このような静定時間は、電動装置間の通信時間よりもはるかに長い。
【０００７】
制御装置と電動装置との通信時間を省くようなシステムにおいては、電動装置により発生する振動の影響を考慮していない。電動装置による駆動はある程度の振動を必ず伴い、ある一定以上の微小領域観察等では大きな影響を受ける。特に、カメラやフォトマルチプライヤ等で撮像を行った場合、露出時間が長い場合や、ＸＹＺ、ＸＹＴ（ＸＹ平面＋時間）等の３次元画像、スキャナ等を使った撮像方法などでは振動による画像のブレがデータとして残ってしまい、データとしては使い物にならないことがある。そのため、駆動完了から撮像という流れの間に、上位装置によるアプリケーションで制御しなければならないことがある。
【０００８】
本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、上位装置によるアプリケーションに因らなくても、電動装置の駆動における振動の影響を抑えつつ、電動装置の切り換えを高速化した顕微鏡を制御することが可能の顕微鏡制御装置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】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御装置は、顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記駆動パラメータが、前記電動部の駆動により前記顕微鏡に発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間を含み、前記制御部が、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出することが望ましい。
【００１１】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記顕微鏡情報が、少なくとも、前記顕微鏡の種類を示す情報、前記顕微鏡の筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡による顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡による観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡を構成するユニットの構成を示す情報、前記ユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報の何れか１つを含み、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記駆動パラメータが、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、顕微鏡画像の撮像シーケンスに静定時間を組み込むことで、観察に適した状態になったタイミングで撮像可能の応答を返すことができ、電動装置の駆動から観察画像の撮像（露出開始、スキャン開始）までのシーケンスを複雑化することなく、観察画像の迅速な撮像を行なう顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【００１５】
また、本発明は、顕微鏡の状態に応じて駆動パラメータを可変することで、切り換え速度を重視できるか、それとも振動軽減を重視するかを適した状態で調整することができ、観察に適した状態かつ、切り換え速度の速い顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【００１６】
また、本発明は、電動装置を駆動させる駆動シーケンスの順序によって、振動の影響を考慮するか否かが変わってくる部位については、必要な順序での駆動のみに振動軽減用のパラメータを使うことで、必要以上の時間をかけずに振動を軽減する顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その１）の概略を示す図である。
【図２】本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その２）の概略を示す図である。
【図３】駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】メモリに格納された顕微鏡システムの状態を示す図である。
【図５】各パラメータ値の例を示す図である。
【図６】振動の波形例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態における顕微鏡制御装置を適用した顕微鏡システムの概略を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【図１０】電動部を駆動する駆動シーケンス（その１）の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】電動部を駆動する駆動シーケンス（その２）の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態においてモニタ１８に表示されるＧＵＩの表示例を示す図である。
【図１６】電動部毎にチェックＢＯＸを受けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システムの例を図１および図２を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その１）の概略を示す図である。
図１に示した顕微鏡システムは、例えば、目視による試料観察も可能であり、ＣＣＤカメラを使用することも可能な一般的な落射顕微鏡システムの構成例の１つである。
【００２０】
上記落射顕微鏡システムにおける光学系は、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等からなる落射照明用の光源１からの光を、照明系レンズ２、開口絞り３、視野絞り４を介し、観察法切り換えユニット５に構成されているハーフミラー６等の光学部材により反射させ、レボルバ７にて選択可能な対物レンズ８を介して、電動ステージ９に載置された試料１０で反射させて落射照明をする。
【００２１】
試料１０からの反射光は、対物レンズ８を介し、観察法切り換えユニット５のハーフミラー６を透過し、結像レンズ１１をさらに介した光路切り換えユニット１２に入射する。その後、反射光は、光路切り換えユニット１２が目視側に選択されている場合は、ミラー１３によって反射され、鏡筒双眼部１４へと入射され、アイポイント１５で結像される。他方、カメラ観察側に選択されている場合は、カメラ１６内部の撮像素子１７で結像される。
【００２２】
観察法切り換えユニット５は、それぞれ各種光学素子を有する複数のキューブユニットからなる。図１中の「Ｍ」は、モータを備える電動部を示し、図１中の「Ｓ」は、検出用のセンサを備えることを示す。この観察法切り換えユニット５は、操作者が複数のキューブユニットの中からいずれか１つを選択し、駆動部２２によりモータを制御してキューブユニットを切り換えて観察光路上に配置させることができる。また、このキューブユニットはセンサ２０２により選択状態を判別できる。
【００２３】
光路切り換えユニット１２は、前述したとおり操作者がミラー１３を挿脱することにより、結像位置を切り換えることができる。結像位置をカメラ１６内部の撮像素子１７にした場合は、撮像素子１７にて検出した画像がモニタ１８に表示される。
【００２４】
レボルバ７には、倍率、観察法等ごとに種類の違う対物レンズ８が複数取り付けられている。本実施の形態では駆動部２２によりモータを制御してレボルバ７を回転させ、対物レンズ８を切り換えて、この切り換え位置をセンサ２０１により検出することでどの対物レンズ８が光路上に配置されているか検出できるようになっている。
【００２５】
電動ステージ９は、試料１０を対物レンズ８に対置した状態で、駆動部２２によりモータを制御することでＸＹ方向に移動できる。本実施の形態の電動ステージ９は、ステッピングモータを使用した構成や、レーザースケールを組み込んでいるような、現在座標を管理できるようなものである。
【００２６】
制御回路１９は、コンピュータ２１とモニタ１８によって構成されるＧＵＩや、操作部２０からの指示を受け、各電動部を駆動するための制御信号を駆動部２２に送る。
コンピュータ２１は、内部に画像処理を行う演算機能や、データ保管部２３を備える。データ保管部２３は、カメラ１６にて撮像された画像データや設定等を保管するメモリである。これは、図１に示したようにコンピュータ２１内部にあっても良いし、顕微鏡本体１００や、カメラ１６等、他の部分に組み込まれていても良いし、別個に構成されていても良い。
【００２７】
操作部２０は、操作ボタンが配置されたハンドスイッチ、ジョイスティック、エンコーダ等にて構成されるが、タッチパネルＰＣのように、コンピュータ２１とモニタ１８のような機能を備えるものとしてもよい。
【００２８】
図２は、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その２）の概略を示す図である。
図２に示した顕微鏡システムは、例えば、レーザ顕微鏡システムであり、目視ではなくスキャナを使用して２次元走査を行うことが可能な顕微鏡システムの構成例の２つである。
【００２９】
上記レーザ顕微鏡システムにおいては、まずスポット光としてのレーザ光を発生するレーザ光源２４からのレーザ光は、ミラー２６で反射し、ハーフミラー２７を透過して２次元走査機構３０に入射される。２次元走査機構３０は、ミラー２６を介して得たレーザ光源２４からのレーザ光を２次元走査するための機構で、Ｘ方向用、Ｙ方向用のガルバノスキャナが組み合わされた２軸のスキャナ等にて構成されているものとする。前記２次元走査機構３０は、２次元走査駆動制御回路２９の制御のもとに、これらスキャナをＸ軸方向、Ｙ軸方向に振ることでスポット光の光路を２次元走査するようにしている。
【００３０】
そして、２次元走査機構３０で２次元走査されたスポット光は、半透明鏡であるハーフミラー６により、反射、透過される。反射されたスポット光は、対物レンズ８を介して電動ステージ９に保持された試料１０上に照射される。試料１０からの反射光は、対物レンズ８、２次元走査機機構３０を介して半透明鏡であるハーフミラー２７に戻される。このハーフミラー２７を介して得た試料１０表面からの反射光は、レンズ２８で集光され、光検出器２５に入射し、電気信号に変換された後、コンピュータ２１に出力される。コンピュータ２１は、光検出器２５から入力された電気信号と２次元走査駆動制御回路２９からのタイミング信号とを基に画像化処理を行ない、モニタ１８に試料１０の表面情報を表示する。
【００３１】
上述したように、図１および図２中の電動部、すなわち、モータで駆動する観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９は、上述の２つの顕微鏡システムを構成する上で同様の動作をするユニットである。しかしながら、図１の顕微鏡システムと図２の顕微鏡システムとでは、求められる分解能が違い、図１の顕微鏡システムでは問題にならない振動が、図２の顕微鏡システムでは問題になることがある。
【００３２】
例えば、図２に示したレーザ顕微鏡システムでは、２次元走査機構３０を用いて、ある座標の反射光をポイントで測定しているので、横方向の分解能が高く、かつ、撮像に時間がかかる。そのため、振動の影響が画像に顕著に表れる。スキャナに４ｋＨｚのレゾナントスキャナを使用し、１０２４×１０２４画素の画像を測定した場合、約２５０ｍｓかかる。この間の振動による影響が１枚の画像にデータとして残ることとなる。
【００３３】
これに対して、図１に示した顕微鏡システムでは、横方向の分解能が劣るため、振動の影響が小さくなり、かつ、露光時間が短い場合、１００マイクロ秒（＝１０ｋＨｚ）程度での撮像が可能になる。そのため、この時間内の振動の影響のみしかデータとして残らない。しかしながら、顕微鏡使用者がスムーズに観察をしたり、短時間に複数枚の撮像データの撮影を望んだりした場合、電動部は出来るだけ早く切り替わる必要がある。
【００３４】
本発明の顕微鏡制御装置は、このような特性の異なるそれぞれの顕微鏡システムに対して用いることができる。なお、顕微鏡制御装置は、制御回路１９に組み込んでも良いし、コンピュータ２１により実行可能な顕微鏡制御プログラムとして実現しても良い。
【００３５】
次に、顕微鏡制御装置の構成およびその機能について説明する。
本発明を適用した顕微鏡制御装置は、顕微鏡情報取得部、パラメータ設定部および制御部を備えている。
【００３６】
顕微鏡情報取得部は、顕微鏡システムに関する顕微鏡情報を取得する。ここで、顕微鏡情報とは、例えば、図１に示したような落射顕微鏡システムであることを特定する識別子、または図２に示したようなレーザ顕微鏡システムであるのことを特定する識別子のように、前記顕微鏡システムの種類を示す情報、前記顕微鏡システムの筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡システムが倒立であるか正立であるかを示す情報、前記顕微鏡システムがコの字型であるか否かを示す情報、前記顕微鏡システムによる顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡システムによる観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡システムを構成するユニットの構成を示す情報やそのユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報を含む。
【００３７】
パラメータ設定部は、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡システムによる観察のために電動で駆動する観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等の電動部の駆動パラメータを設定する。前記駆動パラメータには、前記電動部の駆動により前記顕微鏡システムに発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含む。また、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータは、変更することが可能である。例えば、前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて変更することが可能である。
【００３８】
制御部は、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する。また、前記制御部は、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出する。
【００３９】
次に、電動部を駆動するための駆動制御処理の流れを説明する。本駆動制御処理は、本発明を適用した顕微鏡制御装置において実行される。
図３は、駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、メモリに格納された顕微鏡システムの状態を示す図であり、図５は、各パラメータ値の例を示す図であり、図６は、振動の波形例を示す図である。
【００４０】
上述したように、駆動制御処理は、制御回路１９に組み込まれた顕微鏡制御装置、またはコンピュータ２１により実行される顕微鏡制御プログラムにより実行される。
まず、図３のステップＳ３０１において、操作部２０が顕微鏡の操作者から指示を受けると、ステップＳ３０２において、その指示を制御回路１９が受け取る。
【００４１】
そして、ステップＳ３０３において、顕微鏡制御装置を用いている顕微鏡システムがどの状態であるのかを判別する。状態の検出は、例えば、あらかじめ切り換えたスイッチを検出したり、ユニット取り付け時に判別したりするようにしても良いし、制御回路１９や駆動部２２のメモリに格納された状態を検出しても良い。また、操作部２０やコンピュータ２１のデータ保管部２３に格納された状態を検出しても良い。
【００４２】
ステップＳ３０３で判別した状態が、図１に示すような顕微鏡システムであった場合（ステップＳ３０３：ｙｅｓ）、すなわち、図４に示すように観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等の電動部による振動の影響が撮像データに対し十分少ない状態の場合は、ステップＳ３０４において、速度を重視したパラメータ（Ａ）を選択する。他方、ステップＳ３０３で判別した状態が、図２に示すような顕微鏡システムであった場合（ステップＳ３０３：ｎｏ）、すなわち、図４に示すように電動部による振動軽減が必要な状態の場合は、ステップＳ３０５において、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）を選択する。パラメータＡおよびパラメータＢは、具体的には、図５に示すような値であり、例えば、レボルバ７のパラメータＡは、初速が７Ｖ、最高速が１２Ｖ、減速７Ｖ、静定時間０ミリ秒であるのに対して、パラメータＢは、初速が３Ｖ、最高速が１２Ｖ、減速３Ｖ、静定時間１００ミリ秒となる。
【００４３】
この時選択するパラメータについては、一般的に、電動部の駆動速度を早くしたり、加減速レートをきつくしたりすると、図６に示した振動の波形例のように振動振幅が大きくなる。振動の影響が出なくなる振幅を「許容できる振幅範囲」として図６内に示す。この振動振幅が、各許容値内となるよう、切り換え速度を落としてもいいが、電動部が動いている間は微小ながらも必ず振動が起こり、切り換え速度が非常に遅くなってしまう可能性がある。しかし、この振動は、図６に示すように、時間と共に減衰していく。駆動が完了してから、振動振幅が許容できる振幅範囲に入るまでの時間を静定時間とし管理すれば、振動の影響の出ない振動レベルとなったタイミングを把握できる。このため、本実施の形態ではこの静定時間を駆動のパラメータとして含める。
【００４４】
ステップＳ３０４またはステップＳ３０５でパラメータを選択した後は、ステップＳ３０６において、駆動部２２の駆動を行うことにより、各電動部を駆動させる。
そして、ステップＳ３０７において、駆動停止後から計測した静定時間の経過を待った後、ステップＳ３０８において、駆動完了とした返信応答を返す。ここで、静走時間は０としてもよく、駆動速度の調整を行わずに静定時間のみで振動減衰を行っても良い。
【００４５】
なお、図４および図５に示すように、状態別にパラメータを持っているが、このパラメータは、コンピュータ２１内部のデータ保管部２３に持ち、制御回路２２へと指示を送っても良いし、制御回路２２に独自に持っていても良い。さらに、駆動部２２や、各電動部に持たせてもよい。また、パラメータは実際の値でも良いし、ある特定値に対して倍率をかけるような係数や、加算するための定数でもよい。
【００４６】
以上説明したような第１の実施の形態によれば、振動の影響が画像に出なくなったところで完了応答、または完了のタイミングを知らせることができるため、簡単な構成で振動の影響の無い高精度の画像が、早く測定できる。例えば、この信号をＨＷ（ハードウエア）トリガとしてＣＣＤカメラ等のカメラ１６に入力すれば、最短の時間で振動の影響の無い撮像を行える。
【００４７】
また、これを顕微鏡システムのシステム構成の違いで駆動パラメータを選択して振動軽減を行うことで、必要なときだけ振動軽減をすることができる。本実施の形態はシステム構成の違いとしたが、これは選択されている光学部材の違いを検出して切り換えてもよく、例えば、高倍率の観察を行う対物レンズが選択されている場合のみ振動軽減を行うとしても良い。高倍率の観察の場合、横方向の画像分解能が上がるため、図２の顕微鏡システムと同様、振動の影響が出やすくなる。通常、このような場合は高倍率の観察に合わせてパラメータをチューニングするが、本実施の形態であれば、各状態の最適値とすることができ、必要の無い待ち時間をまつ必要が無く、切り換え速度が速くなる。
【００４８】
また、静定時間はあらかじめ測定した値としても良いし、例えば静電容量センサ等振動を検出するセンサを、電動ステージ９、レボルバ７、カメラ１６など、振動の影響が気になる部分に配置し、その値を測定して判別しても良い。この場合、振幅の絶対値を判別しても良いし、ピークからの減衰量を閾値として判別しても良い。また、このようなセンサを取り付ける場合は、システム構成を判別しなくても良い。
【００４９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
本第２の実施の形態は、光を遮断／通過させるシャッタユニットについての実施の形態であり、電動部としてのシャッタユニットの取り付け位置の違いによる顕微鏡制御装置の実施の形態である。その１例として、図１に示したような顕微鏡システムに適用した場合を説明する。
【００５０】
図７は、第２の実施の形態における顕微鏡制御装置を適用した顕微鏡システムの概略を示す図であり、図８は、第２の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図９は、第２の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【００５１】
以下では、図１または図３と同一の部分についてはその説明を省略する。
図７において、シャッタユニット５００は、光を遮断／通過させるユニットである。図７においては、顕微鏡本体１００から離れ、光ファイバ５０１を介して顕微鏡本体１００に光を入射する光源１ａに、シャッタユニット５００が取り付けられる場合と、顕微鏡本体１００に直接取り付けられて顕微鏡本体１００に光を入射する光源１ｂに、シャッタユニット５００が取り付けられる場合が示されている。
【００５２】
この場合、第２の実施の形態における駆動制御処理は、図８に示すように、ステップＳ３０２で制御回路１９が操作者から指示を受けると、ステップＳ８０３において、シャッタユニット５００が取り付けられている位置を判別する。すなわち、光源１ａが光ファイバ５０１を介して顕微鏡本体１００に取り付けられている場合は、シャッタユニット５００の駆動がそれほど振動要因とはならないので（ステップＳ８０３：ｎｏ）、第１の実施の形態と同様、ステップＳ３０４において、速度を重視したパラメータ（Ａ）を選択する。
【００５３】
他方、光源１ｂが顕微鏡本体１００に直接取り付けられている場合は、シャッタユニット５００の駆動が振動要因となるので（ステップＳ８０３：ｙｅｓ）、第１の実施の形態と同様、ステップＳ３０５において、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）を選択する。
【００５４】
判別方法としては、顕微鏡本体１００側にピン等がついており、押しボタンを押されることで検出しても良いし、あらかじめ操作部２０やコンピュータ２１のデータ保管部２３に登録してあっても良い。また、本第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、図９に示すように、取り付け位置別にパラメータを持っている。
【００５５】
また、図７においては、カメラ１６にシャッタユニット５００が取り付けられる場合も示されている。この場合、選択されるパラメータは、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）よりさらに振動軽減を重視したパラメータ（Ｃ）となる。
【００５６】
以上説明したような第２の実施の形態によれば、同一ユニット（シャッタユニット５００）を使っても最適な振動軽減パラメータを設定でき、かつ、必要の無い場合は高速化出来る。また、顕微鏡システム全体の構成が簡単になり、ユニットが共通化できる。さらに、顕微鏡の使用者が様々なところに取り付けることが考えられる外付けユニットであっても、最悪値を設定する必要が無く、切り換えは早くなり、使い勝手も良くなる。
【００５７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
本第３の実施の形態は、電動部を駆動する駆動シーケンスの順序についての実施の形態である。顕微鏡システムの構成は、第１の実施の形態、または第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
図１０は、電動部を駆動する駆動シーケンス（その１）の流れを示すフローチャートであり、図１１は、第３の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図１２は、電動部を駆動する駆動シーケンス（その２）の流れを示すフローチャートであり、図１３は、第３の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【００５９】
電動部を駆動する駆動シーケンスにおける順序によって、その駆動部の駆動が振動に大きく影響を与える場合とそれほど影響を与えない場合とがある。
例えば、図１０に示すように、ステップＳ１００１において、観察法切り換えユニット５を切り換え、その後のステップＳ１００２において、レボルバ７を切り換えるような場合、撮像や観察に影響を及ぼす振動は、観察法切り換えユニット５により発生する振動よりも、その後に駆動するレボルバ７により発生する振動の方である。すなわち、駆動シーケンスの順序が早い電動部は、撮像や観察に対する振動の影響が少ないと判別し（図１１のステップＳ１１０３：ｎｏ）、速度重視のパラメータを選択し（ステップＳ３０４）、駆動シーケンス順序の最後の電動部は、撮像や観察に対する振動の影響が大きいと判別し（図１１のステップＳ１１０３：ｙｅｓ）、振動軽減重視のパラメータを選択する（ステップＳ３０５）。
【００６０】
つまり、駆動シーケンスの最後に駆動する電動部が振動源であり、図１２に示すように、ステップＳ１００１において、観察法切り換えユニット５を切り換えて終了するような、駆動する電動部が１つだけであれば、その電動部が振動源となる。
【００６１】
また、複数のユニットを同時に動かした場合であっても、駆動完了が振動に遅くまで影響を与える電動部を判別し、パラメータを設定するようにしても良い。この場合の判別は、例えば、駆動部２２、操作部２０、またはコンピュータ２１が切り換え速度を管理して、最後まで駆動している電動部に対して、駆動命令時に一番遅くなる旨を知らせたり、複合的に動かす処理を実行したり、単一で切り換える処理を実行したりすることで判別して切り換えても良い。また、他ユニットへの命令や、他ユニットからの完了応答を検出して切り換えを行っても良い。
【００６２】
また、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様、図１３に示すように、駆動シーケンス順序によってパラメータを持っている。
【００６３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図１４は、第４の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
本第４の実施の形態は、図１１のステップＳ３０２で制御回路１９が指示を受けた後に、ステップＳ３０６において、駆動部２２の駆動を行い、その後に、図１１のステップＳ１１０３における判別を実行する。
【００６５】
そして、駆動シーケンス順序の最後の電動部が、撮像や観察に対する振動の影響が大きいと判別された場合（図１２のステップＳ１１０３：ｙｅｓ）、ステップＳ３０７において、駆動停止後から計測した静定時間の経過を待った後、ステップＳ３０８において、駆動完了とした返信応答を返す。
【００６６】
これにより、振動が問題にならない切り換え順番の場合に、速度重視パラメータを選択できることで、必要な部位のみの振動軽減が出来、早い切り換えが可能となる。
なお、静定時間のみでパラメータを設定する場合は、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態でも同様である。
【００６７】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
本第５の実施の形態は、上述の第１乃至第４の実施の形態における「速度重視」のモードと「振動軽減重視」のモードの切り換えを、ユーザが任意に設定できるようにした実施の形態である。
【００６８】
図１５は、第５の実施形態においてモニタ１８に表示されるＧＵＩの表示例を示す図であり、図１６は、電動部毎にチェックＢＯＸを受けた例を示す図である。
図１５に示すように、モニタ１８に表示されるＧＵＩは、画像データ表示部１５０１、操作領域１５０２およびモード切り換えチェックＢＯＸ１５０３を有する。画像データ表示部１５０１は、カメラ１６にて撮像中または撮像後の画像データ等を表示する。モード切り換えチェックＢＯＸ１５０３を指示することにより、「振動軽減」モードで顕微鏡を制御するか否かを選択できるようになっている。
【００６９】
また、図１６に示すように、モード切り換えチェックＢＯＸを、観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等、電動部毎に設定できるようにしても良い。これにより、ユーザは、振動軽減重視と速度重視の双方について、自由度の高い設定をすることができる。
【００７０】
以上本発明を適用した各実施の形態を説明してきたが、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【００７１】
例えば、本発明を適用した顕微鏡制御装置は、電動部を備える顕微鏡システムを制御する技術として説明してきたが、このような顕微鏡システムと同様、電動部を備える測定装置の制御にも応用することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１ａ、１ｂ 光源
２ 照明系レンズ
３ 開口絞り
４ 視野絞り
５ 観察法切り換えユニット
６ ハーフミラー
７ レボルバ
８ 対物レンズ
９ 電動ステージ
１０ 試料
１１ 結像レンズ
１２ 光路切り換えユニット
１３ ミラー
１４ 鏡筒双眼部
１５ アイポイント
１６ カメラ
１７ 撮像素子
１８ モニタ
１９ 制御回路
２０ 操作部
２１ コンピュータ
２２ 駆動部
２３ データ保管部
２４ レーザ光源
２５ 光検出器
２６ ミラー
２７ ハーフミラー
２８ レンズ
２９ ２次元走査駆動制御回路
３０ ２次元走査機構
１００ 顕微鏡本体
２００ 顕微鏡本体
２０１、２０２ センサ
５００ シャッタユニット
５０１ 光ファイバ
１５０１ 画像データ表示部
１５０２ 操作領域
１５０３ モード切り換えチェックＢＯＸ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に使用する各種の光学部材を電動で光路に対して挿脱する電動ステージやレボルバ、またはシャッタユニット等の電動装置を制御する顕微鏡制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡は、工業分野を始めとして、生物分野における研究や検査等において広く利用されている。
顕微鏡を使用して行う観察や検査は、一般に、拡大倍率の異なる複数の対物レンズを用い、対物レンズからの観察光路と直交する平面上で観察試料を移動させる電動ステージを操作して行われる。
【０００３】
また、観察や検査においては、まず、低倍率の対物レンズをセットして、観察試料の全体をスクリーニングし、その後に、観察試料における異常部位が発見されたポイントや記録に残したいポイントに戻り、高倍率の対物レンズに切り換えてそのポイントを詳細に観察・検査する。このような対物レンズの切り換えには電動レボルバを用いることがある。
【０００４】
また、観察試料をデジタルカメラ等で撮像することもあり、その際には、電子シャッタのようなシャッタユニットを用いることがある。
上述したように、現在の顕微鏡は、電動ステージ、レボルバ、シャッタユニット等、電動で駆動する様々な電動装置を備えているが、これらの電動装置の駆動は、高速に行われることが望ましいことがある。そのために、電動装置の駆動シーケンス制御としてマスタである制御装置がスレーブである各電動装置を一括管理するマスタスレーブ方式ではなく、各電動装置同士が設定されたシーケンスに従い互いの駆動完了応答を見ながら駆動することにより、制御装置と電動装置との通信時間を省く技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、各電動装置の連動動作が早く終了しても、観察試料の微小領域を観察するような場合等、電動装置の駆動による振動が観察画像に影響を及ぼすことがあり、このようなシステムでは、振動が治まり実際に観察できるようになるまでの静定時間分の待ち時間を考慮しなければならない、という問題点があった。通常、このような静定時間は、電動装置間の通信時間よりもはるかに長い。
【０００７】
制御装置と電動装置との通信時間を省くようなシステムにおいては、電動装置により発生する振動の影響を考慮していない。電動装置による駆動はある程度の振動を必ず伴い、ある一定以上の微小領域観察等では大きな影響を受ける。特に、カメラやフォトマルチプライヤ等で撮像を行った場合、露出時間が長い場合や、ＸＹＺ、ＸＹＴ（ＸＹ平面＋時間）等の３次元画像、スキャナ等を使った撮像方法などでは振動による画像のブレがデータとして残ってしまい、データとしては使い物にならないことがある。そのため、駆動完了から撮像という流れの間に、上位装置によるアプリケーションで制御しなければならないことがある。
【０００８】
本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、上位装置によるアプリケーションに因らなくても、電動装置の駆動における振動の影響を抑えつつ、電動装置の切り換えを高速化した顕微鏡を制御することが可能の顕微鏡制御装置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】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御装置は、顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記駆動パラメータが、前記電動部の駆動により前記顕微鏡に発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間を含み、前記制御部が、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出することが望ましい。
【００１１】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記顕微鏡情報が、少なくとも、前記顕微鏡の種類を示す情報、前記顕微鏡の筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡による顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡による観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡を構成するユニットの構成を示す情報、前記ユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報の何れか１つを含み、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記駆動パラメータが、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、顕微鏡画像の撮像シーケンスに静定時間を組み込むことで、観察に適した状態になったタイミングで撮像可能の応答を返すことができ、電動装置の駆動から観察画像の撮像（露出開始、スキャン開始）までのシーケンスを複雑化することなく、観察画像の迅速な撮像を行なう顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【００１５】
また、本発明は、顕微鏡の状態に応じて駆動パラメータを可変することで、切り換え速度を重視できるか、それとも振動軽減を重視するかを適した状態で調整することができ、観察に適した状態かつ、切り換え速度の速い顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【００１６】
また、本発明は、電動装置を駆動させる駆動シーケンスの順序によって、振動の影響を考慮するか否かが変わってくる部位については、必要な順序での駆動のみに振動軽減用のパラメータを使うことで、必要以上の時間をかけずに振動を軽減する顕微鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その１）の概略を示す図である。
【図２】本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その２）の概略を示す図である。
【図３】駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】メモリに格納された顕微鏡システムの状態を示す図である。
【図５】各パラメータ値の例を示す図である。
【図６】振動の波形例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態における顕微鏡制御装置を適用した顕微鏡システムの概略を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【図１０】電動部を駆動する駆動シーケンス（その１）の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】電動部を駆動する駆動シーケンス（その２）の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態においてモニタ１８に表示されるＧＵＩの表示例を示す図である。
【図１６】電動部毎にチェックＢＯＸを受けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システムの例を図１および図２を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その１）の概略を示す図である。
図１に示した顕微鏡システムは、例えば、目視による試料観察も可能であり、ＣＣＤカメラを使用することも可能な一般的な落射顕微鏡システムの構成例の１つである。
【００２０】
上記落射顕微鏡システムにおける光学系は、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等からなる落射照明用の光源１からの光を、照明系レンズ２、開口絞り３、視野絞り４を介し、観察法切り換えユニット５に構成されているハーフミラー６等の光学部材により反射させ、レボルバ７にて選択可能な対物レンズ８を介して、電動ステージ９に載置された試料１０で反射させて落射照明をする。
【００２１】
試料１０からの反射光は、対物レンズ８を介し、観察法切り換えユニット５のハーフミラー６を透過し、結像レンズ１１をさらに介した光路切り換えユニット１２に入射する。その後、反射光は、光路切り換えユニット１２が目視側に選択されている場合は、ミラー１３によって反射され、鏡筒双眼部１４へと入射され、アイポイント１５で結像される。他方、カメラ観察側に選択されている場合は、カメラ１６内部の撮像素子１７で結像される。
【００２２】
観察法切り換えユニット５は、それぞれ各種光学素子を有する複数のキューブユニットからなる。図１中の「Ｍ」は、モータを備える電動部を示し、図１中の「Ｓ」は、検出用のセンサを備えることを示す。この観察法切り換えユニット５は、操作者が複数のキューブユニットの中からいずれか１つを選択し、駆動部２２によりモータを制御してキューブユニットを切り換えて観察光路上に配置させることができる。また、このキューブユニットはセンサ２０２により選択状態を判別できる。
【００２３】
光路切り換えユニット１２は、前述したとおり操作者がミラー１３を挿脱することにより、結像位置を切り換えることができる。結像位置をカメラ１６内部の撮像素子１７にした場合は、撮像素子１７にて検出した画像がモニタ１８に表示される。
【００２４】
レボルバ７には、倍率、観察法等ごとに種類の違う対物レンズ８が複数取り付けられている。本実施の形態では駆動部２２によりモータを制御してレボルバ７を回転させ、対物レンズ８を切り換えて、この切り換え位置をセンサ２０１により検出することでどの対物レンズ８が光路上に配置されているか検出できるようになっている。
【００２５】
電動ステージ９は、試料１０を対物レンズ８に対置した状態で、駆動部２２によりモータを制御することでＸＹ方向に移動できる。本実施の形態の電動ステージ９は、ステッピングモータを使用した構成や、レーザースケールを組み込んでいるような、現在座標を管理できるようなものである。
【００２６】
制御回路１９は、コンピュータ２１とモニタ１８によって構成されるＧＵＩや、操作部２０からの指示を受け、各電動部を駆動するための制御信号を駆動部２２に送る。
コンピュータ２１は、内部に画像処理を行う演算機能や、データ保管部２３を備える。データ保管部２３は、カメラ１６にて撮像された画像データや設定等を保管するメモリである。これは、図１に示したようにコンピュータ２１内部にあっても良いし、顕微鏡本体１００や、カメラ１６等、他の部分に組み込まれていても良いし、別個に構成されていても良い。
【００２７】
操作部２０は、操作ボタンが配置されたハンドスイッチ、ジョイスティック、エンコーダ等にて構成されるが、タッチパネルＰＣのように、コンピュータ２１とモニタ１８のような機能を備えるものとしてもよい。
【００２８】
図２は、本発明の顕微鏡制御装置を適用することが可能な顕微鏡システム（その２）の概略を示す図である。
図２に示した顕微鏡システムは、例えば、レーザ顕微鏡システムであり、目視ではなくスキャナを使用して２次元走査を行うことが可能な顕微鏡システムの構成例の２つである。
【００２９】
上記レーザ顕微鏡システムにおいては、まずスポット光としてのレーザ光を発生するレーザ光源２４からのレーザ光は、ミラー２６で反射し、ハーフミラー２７を透過して２次元走査機構３０に入射される。２次元走査機構３０は、ミラー２６を介して得たレーザ光源２４からのレーザ光を２次元走査するための機構で、Ｘ方向用、Ｙ方向用のガルバノスキャナが組み合わされた２軸のスキャナ等にて構成されているものとする。前記２次元走査機構３０は、２次元走査駆動制御回路２９の制御のもとに、これらスキャナをＸ軸方向、Ｙ軸方向に振ることでスポット光の光路を２次元走査するようにしている。
【００３０】
そして、２次元走査機構３０で２次元走査されたスポット光は、半透明鏡であるハーフミラー６により、反射、透過される。反射されたスポット光は、対物レンズ８を介して電動ステージ９に保持された試料１０上に照射される。試料１０からの反射光は、対物レンズ８、２次元走査機機構３０を介して半透明鏡であるハーフミラー２７に戻される。このハーフミラー２７を介して得た試料１０表面からの反射光は、レンズ２８で集光され、光検出器２５に入射し、電気信号に変換された後、コンピュータ２１に出力される。コンピュータ２１は、光検出器２５から入力された電気信号と２次元走査駆動制御回路２９からのタイミング信号とを基に画像化処理を行ない、モニタ１８に試料１０の表面情報を表示する。
【００３１】
上述したように、図１および図２中の電動部、すなわち、モータで駆動する観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９は、上述の２つの顕微鏡システムを構成する上で同様の動作をするユニットである。しかしながら、図１の顕微鏡システムと図２の顕微鏡システムとでは、求められる分解能が違い、図１の顕微鏡システムでは問題にならない振動が、図２の顕微鏡システムでは問題になることがある。
【００３２】
例えば、図２に示したレーザ顕微鏡システムでは、２次元走査機構３０を用いて、ある座標の反射光をポイントで測定しているので、横方向の分解能が高く、かつ、撮像に時間がかかる。そのため、振動の影響が画像に顕著に表れる。スキャナに４ｋＨｚのレゾナントスキャナを使用し、１０２４×１０２４画素の画像を測定した場合、約２５０ｍｓかかる。この間の振動による影響が１枚の画像にデータとして残ることとなる。
【００３３】
これに対して、図１に示した顕微鏡システムでは、横方向の分解能が劣るため、振動の影響が小さくなり、かつ、露光時間が短い場合、１００マイクロ秒（＝１０ｋＨｚ）程度での撮像が可能になる。そのため、この時間内の振動の影響のみしかデータとして残らない。しかしながら、顕微鏡使用者がスムーズに観察をしたり、短時間に複数枚の撮像データの撮影を望んだりした場合、電動部は出来るだけ早く切り替わる必要がある。
【００３４】
本発明の顕微鏡制御装置は、このような特性の異なるそれぞれの顕微鏡システムに対して用いることができる。なお、顕微鏡制御装置は、制御回路１９に組み込んでも良いし、コンピュータ２１により実行可能な顕微鏡制御プログラムとして実現しても良い。
【００３５】
次に、顕微鏡制御装置の構成およびその機能について説明する。
本発明を適用した顕微鏡制御装置は、顕微鏡情報取得部、パラメータ設定部および制御部を備えている。
【００３６】
顕微鏡情報取得部は、顕微鏡システムに関する顕微鏡情報を取得する。ここで、顕微鏡情報とは、例えば、図１に示したような落射顕微鏡システムであることを特定する識別子、または図２に示したようなレーザ顕微鏡システムであるのことを特定する識別子のように、前記顕微鏡システムの種類を示す情報、前記顕微鏡システムの筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡システムが倒立であるか正立であるかを示す情報、前記顕微鏡システムがコの字型であるか否かを示す情報、前記顕微鏡システムによる顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡システムによる観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡システムを構成するユニットの構成を示す情報やそのユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報を含む。
【００３７】
パラメータ設定部は、前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡システムによる観察のために電動で駆動する観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等の電動部の駆動パラメータを設定する。前記駆動パラメータには、前記電動部の駆動により前記顕微鏡システムに発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含む。また、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータは、変更することが可能である。例えば、前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて変更することが可能である。
【００３８】
制御部は、前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する。また、前記制御部は、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出する。
【００３９】
次に、電動部を駆動するための駆動制御処理の流れを説明する。本駆動制御処理は、本発明を適用した顕微鏡制御装置において実行される。
図３は、駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、メモリに格納された顕微鏡システムの状態を示す図であり、図５は、各パラメータ値の例を示す図であり、図６は、振動の波形例を示す図である。
【００４０】
上述したように、駆動制御処理は、制御回路１９に組み込まれた顕微鏡制御装置、またはコンピュータ２１により実行される顕微鏡制御プログラムにより実行される。
まず、図３のステップＳ３０１において、操作部２０が顕微鏡の操作者から指示を受けると、ステップＳ３０２において、その指示を制御回路１９が受け取る。
【００４１】
そして、ステップＳ３０３において、顕微鏡制御装置を用いている顕微鏡システムがどの状態であるのかを判別する。状態の検出は、例えば、あらかじめ切り換えたスイッチを検出したり、ユニット取り付け時に判別したりするようにしても良いし、制御回路１９や駆動部２２のメモリに格納された状態を検出しても良い。また、操作部２０やコンピュータ２１のデータ保管部２３に格納された状態を検出しても良い。
【００４２】
ステップＳ３０３で判別した状態が、図１に示すような顕微鏡システムであった場合（ステップＳ３０３：ｙｅｓ）、すなわち、図４に示すように観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等の電動部による振動の影響が撮像データに対し十分少ない状態の場合は、ステップＳ３０４において、速度を重視したパラメータ（Ａ）を選択する。他方、ステップＳ３０３で判別した状態が、図２に示すような顕微鏡システムであった場合（ステップＳ３０３：ｎｏ）、すなわち、図４に示すように電動部による振動軽減が必要な状態の場合は、ステップＳ３０５において、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）を選択する。パラメータＡおよびパラメータＢは、具体的には、図５に示すような値であり、例えば、レボルバ７のパラメータＡは、初速が７Ｖ、最高速が１２Ｖ、減速７Ｖ、静定時間０ミリ秒であるのに対して、パラメータＢは、初速が３Ｖ、最高速が１２Ｖ、減速３Ｖ、静定時間１００ミリ秒となる。
【００４３】
この時選択するパラメータについては、一般的に、電動部の駆動速度を早くしたり、加減速レートをきつくしたりすると、図６に示した振動の波形例のように振動振幅が大きくなる。振動の影響が出なくなる振幅を「許容できる振幅範囲」として図６内に示す。この振動振幅が、各許容値内となるよう、切り換え速度を落としてもいいが、電動部が動いている間は微小ながらも必ず振動が起こり、切り換え速度が非常に遅くなってしまう可能性がある。しかし、この振動は、図６に示すように、時間と共に減衰していく。駆動が完了してから、振動振幅が許容できる振幅範囲に入るまでの時間を静定時間とし管理すれば、振動の影響の出ない振動レベルとなったタイミングを把握できる。このため、本実施の形態ではこの静定時間を駆動のパラメータとして含める。
【００４４】
ステップＳ３０４またはステップＳ３０５でパラメータを選択した後は、ステップＳ３０６において、駆動部２２の駆動を行うことにより、各電動部を駆動させる。
そして、ステップＳ３０７において、駆動停止後から計測した静定時間の経過を待った後、ステップＳ３０８において、駆動完了とした返信応答を返す。ここで、静走時間は０としてもよく、駆動速度の調整を行わずに静定時間のみで振動減衰を行っても良い。
【００４５】
なお、図４および図５に示すように、状態別にパラメータを持っているが、このパラメータは、コンピュータ２１内部のデータ保管部２３に持ち、制御回路２２へと指示を送っても良いし、制御回路２２に独自に持っていても良い。さらに、駆動部２２や、各電動部に持たせてもよい。また、パラメータは実際の値でも良いし、ある特定値に対して倍率をかけるような係数や、加算するための定数でもよい。
【００４６】
以上説明したような第１の実施の形態によれば、振動の影響が画像に出なくなったところで完了応答、または完了のタイミングを知らせることができるため、簡単な構成で振動の影響の無い高精度の画像が、早く測定できる。例えば、この信号をＨＷ（ハードウエア）トリガとしてＣＣＤカメラ等のカメラ１６に入力すれば、最短の時間で振動の影響の無い撮像を行える。
【００４７】
また、これを顕微鏡システムのシステム構成の違いで駆動パラメータを選択して振動軽減を行うことで、必要なときだけ振動軽減をすることができる。本実施の形態はシステム構成の違いとしたが、これは選択されている光学部材の違いを検出して切り換えてもよく、例えば、高倍率の観察を行う対物レンズが選択されている場合のみ振動軽減を行うとしても良い。高倍率の観察の場合、横方向の画像分解能が上がるため、図２の顕微鏡システムと同様、振動の影響が出やすくなる。通常、このような場合は高倍率の観察に合わせてパラメータをチューニングするが、本実施の形態であれば、各状態の最適値とすることができ、必要の無い待ち時間をまつ必要が無く、切り換え速度が速くなる。
【００４８】
また、静定時間はあらかじめ測定した値としても良いし、例えば静電容量センサ等振動を検出するセンサを、電動ステージ９、レボルバ７、カメラ１６など、振動の影響が気になる部分に配置し、その値を測定して判別しても良い。この場合、振幅の絶対値を判別しても良いし、ピークからの減衰量を閾値として判別しても良い。また、このようなセンサを取り付ける場合は、システム構成を判別しなくても良い。
【００４９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
本第２の実施の形態は、光を遮断／通過させるシャッタユニットについての実施の形態であり、電動部としてのシャッタユニットの取り付け位置の違いによる顕微鏡制御装置の実施の形態である。その１例として、図１に示したような顕微鏡システムに適用した場合を説明する。
【００５０】
図７は、第２の実施の形態における顕微鏡制御装置を適用した顕微鏡システムの概略を示す図であり、図８は、第２の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図９は、第２の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【００５１】
以下では、図１または図３と同一の部分についてはその説明を省略する。
図７において、シャッタユニット５００は、光を遮断／通過させるユニットである。図７においては、顕微鏡本体１００から離れ、光ファイバ５０１を介して顕微鏡本体１００に光を入射する光源１ａに、シャッタユニット５００が取り付けられる場合と、顕微鏡本体１００に直接取り付けられて顕微鏡本体１００に光を入射する光源１ｂに、シャッタユニット５００が取り付けられる場合が示されている。
【００５２】
この場合、第２の実施の形態における駆動制御処理は、図８に示すように、ステップＳ３０２で制御回路１９が操作者から指示を受けると、ステップＳ８０３において、シャッタユニット５００が取り付けられている位置を判別する。すなわち、光源１ａが光ファイバ５０１を介して顕微鏡本体１００に取り付けられている場合は、シャッタユニット５００の駆動がそれほど振動要因とはならないので（ステップＳ８０３：ｎｏ）、第１の実施の形態と同様、ステップＳ３０４において、速度を重視したパラメータ（Ａ）を選択する。
【００５３】
他方、光源１ｂが顕微鏡本体１００に直接取り付けられている場合は、シャッタユニット５００の駆動が振動要因となるので（ステップＳ８０３：ｙｅｓ）、第１の実施の形態と同様、ステップＳ３０５において、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）を選択する。
【００５４】
判別方法としては、顕微鏡本体１００側にピン等がついており、押しボタンを押されることで検出しても良いし、あらかじめ操作部２０やコンピュータ２１のデータ保管部２３に登録してあっても良い。また、本第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、図９に示すように、取り付け位置別にパラメータを持っている。
【００５５】
また、図７においては、カメラ１６にシャッタユニット５００が取り付けられる場合も示されている。この場合、選択されるパラメータは、振動軽減を重視したパラメータ（Ｂ）よりさらに振動軽減を重視したパラメータ（Ｃ）となる。
【００５６】
以上説明したような第２の実施の形態によれば、同一ユニット（シャッタユニット５００）を使っても最適な振動軽減パラメータを設定でき、かつ、必要の無い場合は高速化出来る。また、顕微鏡システム全体の構成が簡単になり、ユニットが共通化できる。さらに、顕微鏡の使用者が様々なところに取り付けることが考えられる外付けユニットであっても、最悪値を設定する必要が無く、切り換えは早くなり、使い勝手も良くなる。
【００５７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
本第３の実施の形態は、電動部を駆動する駆動シーケンスの順序についての実施の形態である。顕微鏡システムの構成は、第１の実施の形態、または第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
図１０は、電動部を駆動する駆動シーケンス（その１）の流れを示すフローチャートであり、図１１は、第３の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図１２は、電動部を駆動する駆動シーケンス（その２）の流れを示すフローチャートであり、図１３は、第３の実施の形態における各パラメータ値の例を示す図である。
【００５９】
電動部を駆動する駆動シーケンスにおける順序によって、その駆動部の駆動が振動に大きく影響を与える場合とそれほど影響を与えない場合とがある。
例えば、図１０に示すように、ステップＳ１００１において、観察法切り換えユニット５を切り換え、その後のステップＳ１００２において、レボルバ７を切り換えるような場合、撮像や観察に影響を及ぼす振動は、観察法切り換えユニット５により発生する振動よりも、その後に駆動するレボルバ７により発生する振動の方である。すなわち、駆動シーケンスの順序が早い電動部は、撮像や観察に対する振動の影響が少ないと判別し（図１１のステップＳ１１０３：ｎｏ）、速度重視のパラメータを選択し（ステップＳ３０４）、駆動シーケンス順序の最後の電動部は、撮像や観察に対する振動の影響が大きいと判別し（図１１のステップＳ１１０３：ｙｅｓ）、振動軽減重視のパラメータを選択する（ステップＳ３０５）。
【００６０】
つまり、駆動シーケンスの最後に駆動する電動部が振動源であり、図１２に示すように、ステップＳ１００１において、観察法切り換えユニット５を切り換えて終了するような、駆動する電動部が１つだけであれば、その電動部が振動源となる。
【００６１】
また、複数のユニットを同時に動かした場合であっても、駆動完了が振動に遅くまで影響を与える電動部を判別し、パラメータを設定するようにしても良い。この場合の判別は、例えば、駆動部２２、操作部２０、またはコンピュータ２１が切り換え速度を管理して、最後まで駆動している電動部に対して、駆動命令時に一番遅くなる旨を知らせたり、複合的に動かす処理を実行したり、単一で切り換える処理を実行したりすることで判別して切り換えても良い。また、他ユニットへの命令や、他ユニットからの完了応答を検出して切り換えを行っても良い。
【００６２】
また、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様、図１３に示すように、駆動シーケンス順序によってパラメータを持っている。
【００６３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図１４は、第４の実施の形態における駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
本第４の実施の形態は、図１１のステップＳ３０２で制御回路１９が指示を受けた後に、ステップＳ３０６において、駆動部２２の駆動を行い、その後に、図１１のステップＳ１１０３における判別を実行する。
【００６５】
そして、駆動シーケンス順序の最後の電動部が、撮像や観察に対する振動の影響が大きいと判別された場合（図１２のステップＳ１１０３：ｙｅｓ）、ステップＳ３０７において、駆動停止後から計測した静定時間の経過を待った後、ステップＳ３０８において、駆動完了とした返信応答を返す。
【００６６】
これにより、振動が問題にならない切り換え順番の場合に、速度重視パラメータを選択できることで、必要な部位のみの振動軽減が出来、早い切り換えが可能となる。
なお、静定時間のみでパラメータを設定する場合は、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態でも同様である。
【００６７】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
本第５の実施の形態は、上述の第１乃至第４の実施の形態における「速度重視」のモードと「振動軽減重視」のモードの切り換えを、ユーザが任意に設定できるようにした実施の形態である。
【００６８】
図１５は、第５の実施形態においてモニタ１８に表示されるＧＵＩの表示例を示す図であり、図１６は、電動部毎にチェックＢＯＸを受けた例を示す図である。
図１５に示すように、モニタ１８に表示されるＧＵＩは、画像データ表示部１５０１、操作領域１５０２およびモード切り換えチェックＢＯＸ１５０３を有する。画像データ表示部１５０１は、カメラ１６にて撮像中または撮像後の画像データ等を表示する。モード切り換えチェックＢＯＸ１５０３を指示することにより、「振動軽減」モードで顕微鏡を制御するか否かを選択できるようになっている。
【００６９】
また、図１６に示すように、モード切り換えチェックＢＯＸを、観察法切り換えユニット５、レボルバ７、電動ステージ９等、電動部毎に設定できるようにしても良い。これにより、ユーザは、振動軽減重視と速度重視の双方について、自由度の高い設定をすることができる。
【００７０】
以上本発明を適用した各実施の形態を説明してきたが、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【００７１】
例えば、本発明を適用した顕微鏡制御装置は、電動部を備える顕微鏡システムを制御する技術として説明してきたが、このような顕微鏡システムと同様、電動部を備える測定装置の制御にも応用することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１ａ、１ｂ 光源
２ 照明系レンズ
３ 開口絞り
４ 視野絞り
５ 観察法切り換えユニット
６ ハーフミラー
７ レボルバ
８ 対物レンズ
９ 電動ステージ
１０ 試料
１１ 結像レンズ
１２ 光路切り換えユニット
１３ ミラー
１４ 鏡筒双眼部
１５ アイポイント
１６ カメラ
１７ 撮像素子
１８ モニタ
１９ 制御回路
２０ 操作部
２１ コンピュータ
２２ 駆動部
２３ データ保管部
２４ レーザ光源
２５ 光検出器
２６ ミラー
２７ ハーフミラー
２８ レンズ
２９ ２次元走査駆動制御回路
３０ ２次元走査機構
１００ 顕微鏡本体
２００ 顕微鏡本体
２０１、２０２ センサ
５００ シャッタユニット
５０１ 光ファイバ
１５０１ 画像データ表示部
１５０２ 操作領域
１５０３ モード切り換えチェックＢＯＸ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、
前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記駆動パラメータは、前記電動部の駆動により前記顕微鏡に発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間を含み、
前記制御部は、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記顕微鏡情報は、少なくとも、前記顕微鏡の種類を示す情報、前記顕微鏡の筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡による顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡による観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡を構成するユニットの構成を示す情報、前記ユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報の何れか１つを含み、
前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
前記駆動パラメータは、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項１】
顕微鏡に関する顕微鏡情報を取得する顕微鏡情報取得部と、
前記顕微鏡情報取得部によって取得された顕微鏡情報に基づいて、前記顕微鏡による観察のために電動で駆動する電動部の駆動パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部によって設定された駆動パラメータに基づいて、前記電動部を駆動するよう制御する制御部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記駆動パラメータは、前記電動部の駆動により前記顕微鏡に発生する振動が所定の振幅以下に減衰するまでの振動静定時間を含み、
前記制御部は、前記振動静定時間の経過を契機として前記電動部の駆動が終了したことを検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記顕微鏡情報は、少なくとも、前記顕微鏡の種類を示す情報、前記顕微鏡の筺体の剛性を示す情報、前記顕微鏡による顕微鏡観察ための光路上に設置されている光学部材の種類を示す情報、前記顕微鏡による観察画像を撮像装置で撮像するための撮像条件を示す情報、前記顕微鏡を構成するユニットの構成を示す情報、前記ユニットの取り付け位置を示す情報、およびユーザが設定可能な情報の何れか１つを含み、
前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記電動部の駆動順序を示す駆動シーケンスに基づいて、前記パラメータ設定部によって設定される駆動パラメータを変更することが可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
前記駆動パラメータは、前記電動部を駆動するための速度パラメータを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図７】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図７】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４２５５１（Ｐ２０１２−２４２５５１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１５５４（Ｐ２０１１−１１１５５４）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]