JP2000171722A - 顕微鏡の遠隔操作方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】宇宙ステ一ション等に設置される顕微鏡を遠距
離（地上）から操作する、通信遅延時間の影響とデータ
量の少ない顕微鏡遠隔操作装置を提供する。 【解決手段】宇宙局２にある顕微鏡６０による観察像
を、カメラ６２と通信部４０を介して地上側へ送信す
る。地上局１の通信部３０は宇宙側からの映像を受信す
るとモニタ１２に表示するとともに、画像データを操作
指令部２０へ渡す。操作指令部２０は顕微鏡６０の光源
６６の光量、対物レンズの倍率、ＸＹＺステージ６１の
焦点（ｚ方向）及び観察位置（ｘｙ方向）の操作指令を
生成し、宇宙局２へ送信する。操作指令により調整後の
映像を受信して、モニタ１２での観察が行われる。焦点
の調整は受信した１回のピンぼけ画像を画像処理部２５
で処理し、最適焦点位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙ステ一ション
等に設置される顕微鏡の遠隔操作装置に係り、特に顕微
鏡のフォーカスを地球から操作する遠隔操作装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】宇宙ステーションの建設やステーション
での様々な作業や実験に際し、宇宙飛行士の作業量やス
テーション計算機の負荷を削減するために、地上から遠
隔操作する種々の支援システムが提案されている。例え
ば、宇宙ロボットに搭載したテレビカメラで撮像した画
像を観測しながら、地上のオペレータが遠隔操作する実
画像支援方式がある。

【０００３】実画像支援方式は伝送遅延時間が大きいた
め、地上から与えた操作指令と宇宙ステーションにある
機器の動きに時間差を生じ、例えば宇宙ロボットのアー
ム制御では、予測によるアーム軌跡の安全性や信頼性の
確保に問題がある。また、遠隔制御中にステーションが
地球の裏側となって、通信が中断してしまうこともあ
る。さらに、ロボットのアーム制御では、制御指令がジ
ョイスティックによる連続量となるのでデータ量が多
い。このため、宇宙ステーションが複数の遠隔装置を備
える場合は、一台当りの操作指令のデータ量が制限さ
れ、十分な支援環境を提供できないことがある。

【０００４】この実画像支援方式の問題点を低減するた
めに、入力操作による指令値を基にロボット等の動作を
予めシミュレーションし、シミュレーション画像に基づ
いて次の操作指令を作成する、バ一チャルリアリティ支
援方式が提案されている（特開平７−５２０６８号公
報）。これによれば、宇宙と地上の間での画像伝送が少
なくなるので、その分、伝送遅延時間やデータ量を低減
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の実画像
支援方式やバ一チャルリアリティ支援方式によっても、
操作指令をジョイスティック等による連続量で与える場
合には、操作指令データ量が多量になり、また伝送遅延
時間が増大する問題点が解決できない。このため、宇宙
ステーションに多数の遠隔装置が設置される場合に、全
体として操作指令データ量が制限され、特に優先度の低
い装置のデータ量はさらに低減され、あるいはステーシ
ョン計算機の制御環境から除外されてしまう。操作指令
データ量が制限された場合は操作性が悪化し、効率的な
作業をすることができない。

【０００６】このように比較的優先度の低い遠隔装置の
一つに宇宙実験用の顕微鏡がある。顕微鏡のフォーカス
制御指令は、ジョイスティックによる連続量となるので
データ量が多い。このため、従来は地上からの遠隔操作
の対象外とされ、宇宙飛行士がステーションの制御装置
により操作していた。

【０００７】本発明の第１の目的は、従来の宇宙空間に
おける遠隔操作の問題点に鑑み、地上からの操作指令の
データ量を低減できる顕微鏡の遠隔操作装置を提供する
ことにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、地上との通信不良
からの回復時に、宇宙での制御を地上側で継続できる顕
微鏡の遠隔操作装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
る本発明は、宇宙局に設置された顕微鏡を地上局から操
作しながら、顕微鏡画像の試料を地上局のモニタで観察
する遠隔操作方法において、前記地上局は宇宙局からの
顕微鏡画像を受信すると、該画像から所定の画像処理に
よってピントの合う焦点位置を求め、該焦点位置をデー
タに含む操作指令を生成して前記宇宙局に送信し、ピン
ト調整された顕微鏡画像をモニタ表示することを特徴と
する。

【００１０】あるいは、前記地上局は宇宙局からの顕微
鏡画像を受信すると、前記モニタに表示された顕微鏡画
像上で前記試料の任意の部位を画像中央部に移動する観
察位置の設定を行い、該観察位置をデータに含む操作指
令を生成して前記宇宙局に送信し、観察したい任意の部
位を中央部とする顕微鏡画像をモニタ表示することを特
徴とする。

【００１１】あるいは、前記地上局は宇宙局からの顕微
鏡画像を受信すると、前記モニタに表示された顕微鏡画
像上で前記試料の任意の部位を画像中央部に移動する観
察位置の設定を行うとともに、前記観察位置を設定する
前または後に、受信した前記顕微鏡画像から所定の画像
処理によってピントの合う焦点位置を求め、前記観察位
置と前記焦点位置をデータに含む操作指令を前記宇宙局
に送信することを特徴とする。

【００１２】また、前記操作指令は顕微鏡の倍率をデー
タとして含み、該倍率が変更される場合は変更後の受信
画像から前記焦点位置を求めて、ピントの再調整を行う
ことを特徴とする。

【００１３】また、前記所定の画像処理は、焦点距離の
関数である劣化関数を作用させて理想画像を求め、その
鮮鋭化画像と理想画像の偏差が最小となる焦点距離を求
めて、前記ピントの合う焦点位置とすることを特徴とす
る。

【００１４】上記第２の目的を達成する本発明は、宇宙
局に設置される顕微鏡を地上局から操作しながら観察を
行う顕微鏡の遠隔制御装置において、前記宇宙局に、操
作指令に基づいて制御信号を出力し前記顕微鏡を調整す
る制御手段と、前記顕微鏡の観察像を電気信号の映像に
変換する撮像手段と、前記映像を表示するモニタと、映
像を見ながら焦点や観察位置を調整するジョイスティッ
ク等の操作手段と、該操作手段からのデータで前記操作
指令を生成する操作指令作成手段と、前記地上局と送受
信する通信手段を備え、前記地上局に、前記宇宙局から
の映像を表示するモニタと、モニタ画面上で位置指定を
行うマウス等の操作手段と、前記モニタの画面上で設定
された観察位置や前記映像から求めたピントの合う焦点
位置を含む操作指令を生成する操作指令作成手段と、前
記宇宙局と送受信する通信手段を備え、前記地上局から
の通信が中断したときに以後の顕微鏡観察を前記宇宙局
で継続し、前記地上局への通信が回復したときに前記宇
宙局の操作指令作成手段による操作指令と前記撮像手段
による映像を前記地上局へ送信し、以後の顕微鏡観察を
前記地上局へ切り替る構成としたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、上記した第１の目的を達成する発明の実施例１と、
第２の目的を達成する発明の実施例２のそれぞれを、図
面にしたがって詳細に説明する。

【００１６】〔実施例１〕図１は、一実施例による宇宙
空間にある顕微鏡の遠隔操作システムの構成図で、左側
が宇宙ステーション側の機器構成、右側が地上局側の機
器構成を示している。地上局側遠隔制御装置（以下、地
上局）１は操作部１０、操作指令生成部２０、画像処理
部２５及び地上側通信部３０から、宇宙ステーション側
遠隔装置（以下、宇宙局）２は通信部４０、制御部５０
及び顕微鏡６０から構成される。地上側の通信部３０と
宇宙側の通信部４０は、通信データ量に制約のある衛星
通信経路３で結ばれている。なお、本実施例での宇宙ス
テーションは、宇宙空間に浮かぶ人工衛星のみならず、
実在の惑星や衛星等に建設された基地も含む。

【００１７】地上側の操作部１０はマウス１１、画像表
示の可能なモニタ１２、キーボード１３などで構成され
る。操作指令生成部２０は、操作部１０からの指示に基
づいて、顕微鏡６０の照明の光量、倍率、焦点（フォー
カス）、試料の観察位置などの操作指令を生成し、通信
部３０から宇宙ステーションへ送信する。画像処理部２
５は、モニタ画像を取り込んでディジタル化し、後述す
る焦点距離ｚの関数である劣化関数を作用させた画像処
理（演算）を行い、その処理結果より操作指令生成部２
０で最適焦点距離を求める。

【００１８】宇宙側に設置される顕微鏡６０はＸＹＺス
テージ６１、ビデオカメラ６２とその光学系６３、対物
レンズレボルバ６４、位相リング夕一レツト６５、ハロ
ゲン光源６６、キセノン光源６７などで構成される。通
信部４０は地上局１から受信した操作指令を解読し、制
御部５０へ伝送する。制御部５０は各操作指令により顕
微鏡の照明６６、６７の光量や、顕微鏡の対物レンズレ
ボルバ６４の倍率や、ＸＹＺステージ６１のＺ方向（焦
点位置）やＸＹ方向（観察位置）を調整する制御信号を
顕微鏡６０へ出力する。

【００１９】この他にも、位相リング夕一レツト６４へ
の操作指令を地上局１から出力することで、位相差観察
のための各種フィル夕を切替えることができる。また、
ハロゲン光源６６の代わりに、キセノン光源６６の点灯
や光量の指令を地上局１から出力すると、試料の蛍光観
察が可能になる。

【００２０】これら制御指令により調整された顕微鏡６
０で観察された光学像は、光学系６３、ビデオカメラ６
２を介して、通信部４０から地上局１へ送信される。そ
して、地上局側の通信部３０を経由してモニタ１２に表
示される。

【００２１】次に、本実施例による顕微鏡の遠隔操作シ
ステムの動作を説明する。最初に、宇宙飛行士が試料α
をＸＹＺステージ６１に載置し、照明６６（または、６
７）を点灯すると、その光学像がカメラ６２を介して画
像信号に変換され、地上に送信される。地上側通信部３
０はステーションからの顕微鏡画像を受信すると、モニ
タ１２に表示する。

【００２２】図２に、地上側遠隔制御装置の処理フロー
図を示す。地上局１はステーションからの顕微鏡画像を
受信すると、その信号の受信を確認して操作指令生成部
の処理を開始する（ｓ１０）。なお、地上の観察者がモ
ニタ１２に表示された顕微鏡画像を確認して、開始を指
示するようにしてもよい。

【００２３】まず、受信画像の現在の輝度値を基に求め
た必要な光量、あるいはキーボード１３からの設定値に
より、ハロゲン光源６５の光量調節指令を出力し（ｓ２
０）、顕微鏡６０のハロゲン光源６６の光量を制御す
る。続いて、顕微鏡６０の倍率ｍを観察スケジュールに
従って設定し、倍率調節指令を出力する（ｓ３０）。た
とえば、倍率ｍは×４、×１０、×２０、×４０等のス
ケジュールにより設定変更される。

【００２４】次に、顕微鏡６０の焦点ｆの調整指令を出
力し、ＸＹＺステージ６１のＺ軸を移動して試料αの光
学像のピントを調節する（ｓ４０）。続いて、画面上で
マウス１１から指示された観察部位の移動位置を取り込
んで移動の調整指令を出力し、ＸＹＺステージ６１のＸ
Ｙ軸を移動して観察部位を画面の中央部に制御する（ｓ
５０）。これらｓ４０、ｓ５０の処理の詳細は後述す
る。

【００２５】この結果、観察部位を画面中央部とし、ピ
ントの合った最適画像がステーションから送信されてく
る。一定時間の経過または観察者からの指示により、こ
の最適画像に対する地上側の観察が終了すると（ｓ６
０）、観察スケジュールがすべて終了したか判定し（ｓ
７０）、終了していなければｓ３０に戻って次の倍率ｍ
に変更し、ｓ４０からの処理を繰り返す。

【００２６】上記のｓ２０〜ｓ５０の各々で生成される
操作指令のデータは、通信部３０で作成される通信フレ
ームのデータ部に一括して載置され、宇宙局２に送信さ
れる。なお、処理毎にあるいは部分的に纏めて送信する
ようにしてもよい。

【００２７】図３に、顕微鏡焦点調節指令の生成処理の
説明図を示す。地上局１は試料αを含む映像信号（ＮＴ
ＳＣ信号）を受信すると、モニタ１２に表示するととも
に、操作指令生成部２０を介して画像処理部２５に取り
込む。画像処理部２５は受信映像をディジタル化して関
数ｆ（ｘ，ｙ）を得る（ｓ４０１）。この関数ｆ（ｘ，
ｙ）はピンぼけ画像を反映している。

【００２８】本実施例ではピンボケ画像から焦点の合っ
た画像を求める画像処理を行う。この画像処理として、
受信画像に対し劣化関数を作用させる手法（「ディジタ
ル画像処理」；近代化学社刊）が知られている。たとえ
ば、鮮明な画像（理想画像）に対して焦点の不適による
劣化が作用すると、ぼけた画像になる。この鮮明な画像
とぼけた画像の間に存在する劣化関数を、焦点位置を変
数として複数の画像から予め取得しておき、ぼけ画像に
劣化関数の逆数を作用させることで、理想画像の取得が
可能になる。劣化関数の焦点位置を小刻みにとると、受
信したぼけ画像と理想画像の焦点位置の偏差を正確に求
めることがきる。

【００２９】数１のように、ピンぼけ画像の関数ｆ
（ｘ，ｙ）に対し劣化関数ｈｎ（ｘ，ｙ）を作用させ、
ピンぼけの修正された理想画像の関数ｆｎ（ｘ，ｙ）を
得る（ｓ４０２）。ｎ：１〜ｊである。

【００３０】

【数１】

【００３１】計算の手順は、ｈn(x,y)，ｆ(x,y)をフー
リェ変換し、数１よりＦn(μ,ν)を求め、Ｆn(μ,ν)を
逆フーリェ変換してｆn(x,y)を求める。ここで、Ｚステ
ージの位置がＺｎの劣化関数をｈｎ（ｘ，ｙ）とする。
つまり、Ｚｎを正数化したｎの値に応じて、予め求めら
れている劣化関数ｈｎ（ｘ，ｙ）が、図３（ｂ）のよう
に与えられている。

【００３２】次に、数２により、ｆｎ（ｘ，ｙ）からそ
の２回微分値を差し引いた鮮鋭化画像の関数ｇｎ（ｘ，
ｙ）を得る（ｓ４０３）。

【００３３】

【数２】

【００３４】ここで得られる鮮鋭化画像ｇｎ（ｘ，ｙ）
は理想画像ｆｎ（ｘ，ｙ）から生成しているので、数２
は理想画像のぼけ度合いを反映していて、理想画像が正
しほど鮮鋭化画像との偏差が小さくなる。

【００３５】次に、ｆｎ（ｘ，ｙ）とｇｎ（ｘ，ｙ）の
偏差をｎ＝１〜ｊまで求め、最小の偏差となるｎの値か
らピントが最適となる焦点、つまりＺステージの移動位
置Ｚｎを得る（ｓ４０４）。このＺｎにより、操作指令
生成部２０で生成された焦点ｚの調整指令により、Ｚス
テージ位置がピントの合った焦点位置Ｚｎに調整され
る。

【００３６】本実施例によれば、従来のジョイスティッ
クの連続量による焦点調整と異なり、受信したピンぼけ
画像のディジタル関数に劣化関数を作用させる画像処理
によって、最適な焦点位置を求めることができるので、
只１回の調整指令によって最適位置に制御できるので、
顕微鏡焦点を調節するための操作指令データ量が大幅に
低減される。

【００３７】図４に、画面上での観察位置設定の説明図
を示す。モニタ１２に、宇宙局２からの試料αの受信映
像が、部分（たとえば、細胞）α１、α２を含んで表示
されている。地上側の観察者はモニタ１２の画面から観
察する試料αの観察部α１を見定めると、マウスポイン
タ１４を観察部α１の中心α１₀付近にセットしてクリ
ックする。次に、観察部α１を移動したい目標位置（通
常は、画面の中央付近）にマウスポインタ１４を移動し
てクリックする。

【００３８】このように、モニタ画面上で観察位置とそ
の移動目標位置を指定し、観察位置調整指令を地上局１
から出力し、宇宙局２のＸＹステージ６１を移動して試
料の観察したい特定部位を視野の中央へセットする。本
実施例による観察位置調整指令は、従来のようにジョイ
スティックによらないので、只１回の調整指令によって
最適位置に制御され、通信遅延時間の影響及び操作指令
データ量が大幅に低減できる。なお、画面上の位置指定
にマウス１１を使用したが、タッチペンやタッチパネル
等によってもよい。

【００３９】宇宙局２から、観察したい試料の特定部位
が中央にある画像を受信して、地上側での観察が行われ
る。観察者はスケジュールまたは任意の倍率切替指令を
出力し、顕微鏡６０の対物レンズレボルバ６４を切替な
がら詳細な顕微鏡観察を行う。ただし、倍率を変えた後
は再び、焦点調整指令を出力してピント調整を行う必要
がある。このとき、ｓ５０の処理は省略できる。なお、
図２の処理手順は種々の変更が可能である。

【００４０】図５に、図２の処理手順の一部を変更した
一変形例を示す。図２との相違は、ｓ４０の処理の前に
ｓ５０の処理を実行し、観察位置調整後の受信画像に基
づいてｓ４０の焦点調整を行う点にある。

【００４１】つまり、倍率調整指令の出力（ｓ３０）に
続いて、観察位置（ｘ，ｙ）調整指令を生成し（ｓ５
０）、これら調整指令をステーション側に送信する（ｓ
５１）。そして、ステーションから観察位置の調整され
た画像が受信されるのを待ち（ｓ５２）、観察位置調整
後の画像を用いた画像処理により、顕微鏡焦点の調整指
令を出力する（ｓ４０）。

【００４２】本変形例によれば、少なくとも調整指令を
２回に分けて送信するので、伝送遅延による制御遅れの
点では不利となる。しかし、最適焦点位置を求める画像
処理が観察部位を中心とする画像に基づいて行われるの
で、焦点精度が向上する。

【００４３】以上、本実施例によれば、宇宙ステーショ
ンに設定された顕微鏡の焦点や観察位置の地上からの調
整が、宇宙側と地上側の入だで１回または２回の映像送
受を行うのみで実現でき、従来のようにリアルタイム映
像の連続的な送受を行う必要がない。このため、通信遅
延時間と通信データ量制約の影響を低減でき、地上から
の制御が効率よく、かつ高精度に実現できる。

【００４４】〔実施例２〕次に、宇宙ステーションが地
球の裏側となる位置関係などから、通信が中断される場
合に地上局１からの制御を宇宙局２で継続し、一方、通
信が回復した場合に宇宙局２での制御を地上局１で継続
できる実施例を説明する。

【００４５】図６に、実施例２による顕微鏡遠隔操作シ
ステムの構成を示す。地上局１と宇宙局２の基本構成
は、実施例１（図１）と同様になる。図１との相違は、
宇宙局２に、地上局１と同様の操作部８０及び操作指令
部７０を設けている点にある。なお、宇宙局２の操作部
８０は従来の宇宙実験室での顕微鏡と同様に、ジョイス
ティック８１、モニタ８２、テンキー８３を具備してい
る。

【００４６】宇宙局２での操作は、操作部８０のテンキ
ー８３からハロゲン光源６５の光量調節指令を出力し、
ハロゲン光源６５を点灯させる。次に、ＸＹＺステージ
６１のＺ軸移動指令を操作部８０のジョイスティック８
１から出力し試料αのピントを調節する。次に、ＸＹＺ
ステージ６１にセットされた試料αの部位α１、α２が
表示されている、図４と同様のモニタ８２を見ながら、
ジョイスティック８１を操作しＸＹステージ６１を移動
させ、観察する部位α１を中央部へ移動する。また、位
相リング夕一レツト６５やキセノン光源６７の操作指令
も、テンキー８３から行うことができる。

【００４７】宇宙局２での操作は通信遅延時間や通信デ
ータ量の制限がない。したがって、ジョイスティック８
１による速度指令のデータ量が移動距離に応じて増大し
ても問題はなく、操作性は良好である。

【００４８】次に、地上局１と宇宙局２との通信が中断
及び回復したときの継続操作を説明する。宇宙局２の制
御部５０が地上局１からの操作指令を受信し翻訳し、制
御信号を出力して顕微鏡６０を調整する。調整中の観察
画像は地上側のモニタ１２と同様に宇宙側のモニタ８２
にも表示される。この調整中に通信が中断すると、通信
部４０で通信中断を検出し、モニタ８２にアラーム表示
する。宇宙飛行士は信号中断を確認し、その観察を継続
する場合は、モニタ８２から現調整段階を判断し、ジョ
イスティック８１やテンキー８３を用いて必要な調整と
観察を行う。

【００４９】一方、宇宙側での調整と観察中に通信が回
復すると、通信部４０で通信回復を検出し、モニタ８２
にアラーム表示する。これにより、自動的または宇宙飛
行士により、地上側に対し宇宙側で観察中の画像を送信
するメッセージを発行する。そして、操作指令部７０か
ら通信部４０を介して現在の操作指令のデータとモニタ
映像を地上側へ送信する。

【００５０】図７に、宇宙局における処理フローを示
す。宇宙局２の通信部４０で通信状態を監視し（ｓ７０
０）、正常通信時は地上局１からの操作指令に基づき、
制御部５０が顕微鏡６０を制御する（ｓ７０１）。通信
中断を検出するとモニタ８２にアラームを出力する（ｓ
７１０）。その後は、宇宙飛行士による調整と観察が行
われる（ｓ７２０，ｓ７３０）。

【００５１】通信部４０は、通信中断時も継続して通信
状態を監視し（ｓ７４０）、地上局１との通信回復を検
出すると制御部５０とモニタ８２へアラームを出力する
（ｓ７５０）。このアラームをトリガーに、カメラ６２
から監査中の顕微鏡画像、制御部５０から現在の操作指
令データを、地上局１へ送信する（ｓ７６０，ｓ７７
０）。地上局１の操作指令生成部２０は受診した画像と
データを基に、以後の顕微鏡６０の調整を地上側で継続
し、顕微鏡画像の観察を行う。

【００５２】地上側では、宇宙側からの受信画像と操作
データを操作指令生成部２０に取り込み、宇宙側の操作
データの光量、倍率を地上側操作指令の設定値とする。
また、観察位置が中央部にセットされている場合は、受
信されたＸＹステージ位置を地上側操作指令の設定値と
する。次に、受信画像に対する実施例１と同様の画像処
理をして最適焦点位置を求め、受信操作データの焦点位
置が最適焦点位置と異なる（許容範囲外）場合は、最適
焦点位置を設定した操作指令を宇宙局２に送信し、異な
らない場合は当該受信画像の観察を行い、観察終了後に
次のスケジュールの処理に移行する。

【００５３】以上、実施例２によれば、宇宙局と地上局
の双方に顕微鏡の操作部と操作指令生成部を設けている
ので、地上局の制御指令によって宇宙側の顕微鏡を調
整、観察中に、両局間の通信が中断した場合は中断を知
らせるのみで、宇宙側で継続した調整と観察を実行でき
る。また、宇宙側で調整と観察を実行中に、通信が回復
した場合は、その時点の映像と制御データを地上側へ送
信するのみで、宇宙側での観察を地上側に継続して切替
ることができ、宇宙側での作業の負担を軽減できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、宇宙ステーションの顕
微鏡による観察像を、地上側からその焦点や観察位置等
を調整して観察できるので、宇宙での作業や計算機負荷
を軽減できるとともに、地上側での専門家による高度な
観察が可能になる。

【００５５】また、焦点調整や観察位置調整を１回の受
信画像に基づいて最適位置に制御できるので、通信遅延
時間及び通信データ量の制約による影響を低減し、精度
のよい制御を効率的に実現できる。

【００５６】さらに、地上側と宇宙ステーションの双方
に操作部と操作指令生成部を設け、通信中断時に宇宙側
で観察を継続し、また、通信回復時に宇宙側での観察を
地上側に切替て観察を継続できるので、観察の中断を回
避するとともに宇宙側での観察作業の負担を軽減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の顕微鏡遠隔操作装置の実施例１を示す
構成図。

【図２】実施例１の遠隔操作装置の地上側の処理を示す
フロー図。

【図３】画像処理による焦点調整指令生成の処理を示す
説明図。

【図４】地上側のモニタ画像上で、観察位置の移動を指
定する説明図。

【図５】実施例１の遠隔操作装置の地上側の処理で、図
１の変形例を示すフロー図。

【図６】宇宙側での操作と地上側への切替を可能とした
本発明の顕微鏡遠隔操作装置の実施例２を示す構成図。

【図７】宇宙側での通信回復時の処理手順を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１…地上局側遠隔制御装置（地上局）、２…宇宙ステー
ション側遠隔装置（宇宙局）、１０…操作部、１１…マ
ウス、１２…モニタ、１３…キーボード、２０…操作指
令生成部、２５…画像処理部、３０…通信部、４０…通
信部、５０…制御部、６０…顕微鏡、６１…ＸＹＺステ
ージ、６２…ビデオカメラ、６３…光学系、６４…対物
レンズレボルバ、６５…位相リング夕一レツト、６６…
ハロゲン光源、６７…キセノン光源、７０…操作指令生
成部、８０…操作部、８１…ジョイスティック、８２…
モニ夕、８３…テンキー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 正義 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 藤本 信義 茨城県つくば市千現二丁目１番地の１ 宇 宙開発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 天野 敏之 茨城県つくば市千現二丁目１番地の１ 宇 宙開発事業団筑波宇宙センター内 Ｆターム(参考） 2H052 AA03 AA09 AB05 AC14 AD08 AD19 AD20 AD33 AD34 AF14 AF21 AF23 AF24 AF25 5K048 AA06 BA10 BA46 DB01 DC01 EB02 EB15 FB03 FB08 HA04 HA06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 宇宙局に設置された顕微鏡を地上局から
   操作しながら、顕微鏡画像の試料を地上局のモニタで観
   察する遠隔操作方法において、 前記地上局は宇宙局からの顕微鏡画像を受信すると、該
   画像から所定の画像処理によってピントの合う焦点位置
   を求め、該焦点位置をデータに含む操作指令を生成して
   前記宇宙局に送信し、ピント調整された顕微鏡画像をモ
   ニタ表示することを特徴とする顕微鏡の遠隔操作方法。
2. 【請求項２】 宇宙局に設置された顕微鏡を地上局から
   操作しながら、顕微鏡画像の試料を地上局のモニタで観
   察する遠隔操作方法において、 前記地上局は宇宙局からの顕微鏡画像を受信すると、前
   記モニタに表示された顕微鏡画像上で前記試料の任意の
   部位を画像中央部に移動する観察位置の設定を行い、該
   観察位置をデータに含む操作指令を生成して前記宇宙局
   に送信し、観察したい任意の部位を中央部とする顕微鏡
   画像をモニタ表示することを特徴とする顕微鏡の遠隔操
   作方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記観察位置を含む操作指令を前記宇宙局に送信し、観
   察したい任意の部位を中央部とする顕微鏡画像を受信
   し、この受信画像から所定の画像処理によってピントの
   合う焦点位置を求め、該焦点位置を前記操作指令のデー
   タに含めて前記宇宙局に送信し、ピント調整された顕微
   鏡画像をモニタ表示することを特徴とする顕微鏡の遠隔
   操作方法。
4. 【請求項４】 宇宙局に設置された顕微鏡を地上局から
   操作しながら、顕微鏡画像の試料を地上局のモニタで観
   察する遠隔操作方法において、 前記地上局は宇宙局からの顕微鏡画像を受信すると、前
   記モニタに表示された顕微鏡画像上で前記試料の任意の
   部位を画像中央部に移動する観察位置の設定を行うとと
   もに、前記観察位置を設定する前または後に、受信した
   前記顕微鏡画像から所定の画像処理によってピントの合
   う焦点位置を求め、前記観察位置と前記焦点位置をデー
   タに含む操作指令を前記宇宙局に送信し、観察したい任
   意の部位を中央にし、ピント調整された顕微鏡画像をモ
   ニタ表示することを特徴とする顕微鏡の遠隔操作方法。
5. 【請求項５】 請求項１または４において、 前記操作指令は顕微鏡の倍率をデータとして含み、該倍
   率が変更される場合は変更後の受信画像から前記焦点位
   置を求めて、ピントの再調整を行うことを特徴とする顕
   微鏡の遠隔操作方法。
6. 【請求項６】 請求項１、４または５において、 前記所定の画像処理は、焦点距離の関数である劣化関数
   を作用させて理想画像を求め、その鮮鋭化画像と理想画
   像の偏差が最小となる焦点距離を求めて、前記ピントの
   合う焦点位置とすることを特徴とする顕微鏡の遠隔操作
   方法。
7. 【請求項７】 宇宙局に設置される顕微鏡を地上局から
   操作しながら観察を行う顕微鏡の遠隔制御装置におい
   て、 前記宇宙局に、操作指令に基づいて制御信号を出力し前
   記顕微鏡を調整する制御手段と、前記顕微鏡の観察像を
   電気信号の映像に変換する撮像手段と、地上局に映像を
   送信し地上局から前記操作指令を受信する通信手段を備
   え、 前記地上局に、前記宇宙局からの映像を表示するモニタ
   と、モニタ画面上での位置指定を行うマウス等をもつ操
   作手段と、前記画面上で設定された観察位置や前記映像
   から求めたピントの合う焦点位置を含む操作指令を生成
   する操作指令作成手段と、前記映像を受信し前記操作指
   令を送信する通信手段を備えることを特徴とする顕微鏡
   の遠隔制御装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記操作指令作成手段は、前記宇宙局からの１回の映像
   を画像処理してピントの合った焦点位置を求める画像処
   理手段を具備することを特徴とする顕微鏡の遠隔制御装
   置。
9. 【請求項９】 宇宙局に設置される顕微鏡を地上局から
   操作しながら観察を行う顕微鏡の遠隔制御装置におい
   て、 前記宇宙局に、操作指令に基づいて制御信号を出力し前
   記顕微鏡を調整する制御手段と、前記顕微鏡の観察像を
   電気信号の映像に変換する撮像手段と、前記映像を表示
   するモニタと、映像を見ながら焦点や観察位置を調整す
   るジョイスティック等の操作手段と、該操作手段からの
   データで前記操作指令を生成する操作指令作成手段と、
   前記地上局と送受信する通信手段を備え、 前記地上局に、前記宇宙局からの映像を表示するモニタ
   と、モニタ画面上で位置指定を行うマウス等の操作手段
   と、前記モニタの画面上で設定された観察位置や前記映
   像から求めたピントの合う焦点位置を含む操作指令を生
   成する操作指令作成手段と、前記宇宙局と送受信する通
   信手段を備え、 前記地上局からの通信が中断したときに以後の顕微鏡観
   察を前記宇宙局で継続し、前記地上局への通信が回復し
   たときに前記宇宙局の操作指令作成手段による操作指令
   と前記撮像手段による映像を前記地上局へ送信し、以後
   の顕微鏡観察を前記地上局へ切り替る構成としたことを
   特徴とする顕微鏡の遠隔制御装置。