JP2002196256A - 遠隔操作装置及び顕微鏡システム - Google Patents

遠隔操作装置及び顕微鏡システム

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JP2002196256A
JP2002196256A JP2000390702A JP2000390702A JP2002196256A JP 2002196256 A JP2002196256 A JP 2002196256A JP 2000390702 A JP2000390702 A JP 2000390702A JP 2000390702 A JP2000390702 A JP 2000390702A JP 2002196256 A JP2002196256 A JP 2002196256A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マニュアル式顕微鏡と似た使用感の得られる
遠隔操作装置、及び顕微鏡システムを提供する。 【解決手段】 鉛直軸を中心に軸回転し、X−Yステー
ジのX方向の移動情報を出力するX方向操作部と、鉛直
軸を中心に回転し、前記X−YステージのY方向の移動
情報を出力するY方向操作部と、前記X方向操作部及び
前記Y方向操作部のそれぞれに与えられた各操作量を検
出し出力する第1の信号化手段とを備える。したがっ
て、X−Yステージの水平面内の移動は、従来のマニュ
アル式顕微鏡におけるステージの移動と同様に、垂直方
向の直線の周りの回転操作によって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡装置に適用
されるリモコン装置などの遠隔操作装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、生体試料などの観察には、図9に
示すようなマニュアル式顕微鏡80が使用されていた。
マニュアル式顕微鏡80において、X−Yステージ81
のX−Y平面(水平面)内の移動は、操作者が、X軸ノ
ブ81a及びY軸ノブ81bを回転操作することにより
行われる。
【0003】これらのX軸ノブ81a及びY軸ノブ81
bは、X−Yステージ81をX方向に移動させる駆動
軸、及びY方向に移動させる駆動軸に、それぞれ連結さ
れている。すなわち、X−Yステージ81の移動は、機
械的機構によって実現する。また、このマニュアル式顕
微鏡80を基にして開発された顕微鏡システム9は、図
10に示すような構成をしている。
【0004】顕微鏡システム9は、顕微鏡(顕微鏡装置
90)にCCDカメラ92などの、観察画像を電子化す
る手段を取り付け、かつその画像をモニタ93などの表
示装置に表示させることによって、観察を大きな画面上
で快適に行えるようにしたものである。この場合、観察
を顕微鏡装置90から離れた場所でも行うことができる
ように、顕微鏡装置90のステージは電動化され(X−
Yステージ90a)、X−Yステージ90aを遠隔操作
するためのリモコン装置94が用意される。
【0005】図にも示したように、従来のリモコン装置
94は、ジョイスティック式のリモコン装置である。ジ
ョイスティック式のリモコン装置94は、ジョイスティ
ック94aの傾き方向に応じた方向にX−Yステージ9
0aを移動させ、また、ジョイスティックの傾き角度に
応じた速度にX−Yステージ90aの移動速度を設定す
る。
【0006】したがって、操作者は、リモコン装置94
を操作し、顕微鏡装置90のX−Yステージ90aをX
−Y平面内の方向に所望の速度で移動させることができ
る。ここで、以上のマニュアル式顕微鏡80と顕微鏡シ
ステム9とを比較すると、観察画像を自然な姿勢で見る
ことができるなど、顕微鏡システム9の方が好まれる点
があるものの、観察画像の鮮明度については、モニタ9
3(図10)に表示される電子画像よりも接眼レンズ8
2(図9)から直接見える光学像の方が格段に優れてい
たため、多くの機関において、特に熟練した操作者に
は、マニュアル式顕微鏡80の方が好まれてきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、CCDカメラ9
2(図10)の性能が飛躍的に向上し、しかも、観察す
べき試料数が増加すると、観察画像をコンピュータ上で
加工する必要性が増え、使用する顕微鏡を、マニュアル
式顕微鏡80から顕微鏡システム9へと移行させようと
する機関が多くなりつつある。
【0008】しかしながら、マニュアル式顕微鏡80と
顕微鏡システム9との間では、X−Yステージの移動の
ための操作部についてだけみても、一方はX軸ノブ81
a及びY軸ノブ80b、他方はジョイスティック94
a、というようにその操作の形態が全く異なる。したが
って、たとえ観察画像が鮮明であるとしても、顕微鏡シ
ステム9は、マニュアル式顕微鏡80の操作に慣れてい
る操作者に対し使いにくいという印象を与えるため、敬
遠されがちである。
【0009】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
ので、マニュアル式顕微鏡80と似た使用感の得られる
遠隔操作装置、及び顕微鏡システムを提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1〜請求項3の何
れか1項に記載の遠隔操作装置は、鉛直軸を中心に軸回
転し、X−YステージのX方向の移動情報を出力するX
方向操作部及びX−YステージのY方向の移動情報を出
力するY方向操作部と、前記X方向操作部及び前記Y方
向操作部のそれぞれに与えられた各操作量を検出し出力
する第1の信号化手段とを備えている。
【0011】さらに、請求項2又は請求項3に記載の遠
隔操作装置では、水平軸を中心に軸回転し、焦点調節の
駆動情報を出力する焦点調節部と、前記焦点調節部の操
作量を検出し出力する第2の信号化手段とを更に備えて
いる。また、請求項3に記載の遠隔操作装置では、前記
操作部のうち少なくとも1つの配置個所が調整可能に構
成されている。
【0012】請求項4に記載の顕微鏡システムは、外部
から与えられた駆動信号に応じて移動するX−Yステー
ジ、及び観察画像を撮像する撮像装置を有した顕微鏡装
置と、観察画像を表示する表示装置と、前記顕微鏡装置
を遠隔操作するための遠隔操作装置とからなる顕微鏡シ
ステムにおいて、前記遠隔操作装置に、鉛直軸を中心に
軸回転し、X−YステージのX方向の移動情報を出力す
るX方向操作部及びX−YステージのY方向の移動情報
を出力するY方向操作部と、前記X方向操作部及び前記
Y方向操作部のそれぞれに与えられた各操作量を検出し
出力する第1の信号化手段とを備えたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1、図2、図3、図4、図
5、図6、図7を参照して本発明の実施形態について説
明する。図1は、本実施形態の顕微鏡システム1の全体
構成を説明する図である。
【0014】図1において、図9に示すものと同じもの
については同一の符号を付して示す。顕微鏡システム1
には、図9に示す顕微鏡システム9とは異なり、リモコ
ン装置94に代えてリモコン装置10(詳細は後述す
る。)が備えられている。顕微鏡装置90、CCDカメ
ラ92、モニタ93については、顕微鏡システム9にお
けるものと同じものを使用できる。
【0015】すなわち、顕微鏡装置90のステージは電
動化されており(X−Yステージ90a)、CCDカメ
ラ92は顕微鏡装置90が生成した観察画像を撮像して
画像データを生成し、モニタ93はその画像データに基
づいて観察画像を表示する。因みに、顕微鏡装置90で
は、対物レンズを切り替えるレボルバも電動化されてお
り(電動レボルバ90b)、また、X−Yステージ90
aは、X−Y平面内の移動だけでなく、焦点調節を行う
ためにZ方向(垂直方向)の移動も電動化されている。
なお、焦点調節は、X−Yステージ90aをZ方向に移
動させる代わりに、対物レンズをはじめとする各種の光
学系をZ方向に移動させることによっても実現できる。
【0016】また、顕微鏡装置90の内部に搭載されて
いる顕微鏡制御部20(図7参照)は、リモコン装置1
0からケーブル30を介して入力される各信号(後述)
に応じた動作をするよう予め設定されている。図2は、
リモコン装置10の斜視図である。また、図3、図4、
図5は、それぞれ、リモコン装置10を、図2の
(1),(2),(3)の方向から見た図(正面図、左
側面図、平面図)である。因みに、操作者は、図2の
(1)の方向からリモコン装置10を操作する。
【0017】以下、リモコン装置10における各方向を
示すに当たり、重力方向を基準とした方向を示す文言
「垂直」、「水平」に加えて、操作者を基準とした方向
を示す文言「上」、「下」、「左」、「右」、「奥」、
「手前」を使用する。これらの図に示すように、リモコ
ン装置10は、架台部11に、垂直方向の直線の周りに
回転操作可能なX軸ノブ10a及びY軸ノブ10b、水
平方向の直線の周りに回転操作可能なフォーカスノブ1
0c、押しボタン式のレボルバ正転スイッチ10d及び
レボルバ逆転スイッチ10eなどが取り付けられてい
る。
【0018】架台部11は、一般の顕微鏡の架台と同様
に、卓上に安定して載置可能な外形をしている。但し、
この架台部11は、一般の顕微鏡のように光学系を搭載
する必要はないので、プラスチックなどの軽量の材料か
らなる。因みに、レボルバ正転スイッチ10d及びレボ
ルバ逆転スイッチ10eをリモコン装置10に取り付け
たのは、ステージ移動の他、対物レンズの切り替えにつ
いても遠隔操作可能とするためである。
【0019】このうち、X軸ノブ10a、Y軸ノブ10
b、及びフォーカスノブ10cの配置個所は、それぞれ
従来のマニュアル式顕微鏡80(図9)におけるX軸ノ
ブ81a、Y軸ノブ81b、及びフォーカスノブ81c
とほぼ同じとなっている。すなわち、リモコン装置10
におけるフォーカスノブ10cと、X軸ノブ10a及び
Y軸ノブ10bとは、操作者が両手のそれぞれによって
操作できるように、所定の間隔をおいて配置されてい
る。また、X軸ノブ10aとY軸ノブ10bとは、操作
者が一方の手で操作できるように、同一の直線の周りを
個別に回転操作可能に構成されている。
【0020】また、X軸ノブ10a、Y軸ノブ10b、
及びフォーカスノブ10cのそれぞれの大きさ及び形状
は、従来のマニュアル式顕微鏡80におけるX軸ノブ8
1a、Y軸ノブ81b、及びフォーカスノブ81cのそ
れぞれの大きさ及び形状と、ほぼ同じになっていること
が好ましい。これによって、操作者は、X軸ノブ10a
及びY軸ノブ10bを、指先で撮んで操作することがで
き、フォーカスノブ10cを、手で握って操作すること
ができる。
【0021】また、X軸ノブ10a、Y軸ノブ10b、
及びフォーカスノブ10cのそれぞれの回転軸と、それ
らの軸受け(架台部11側に設けられる。)とは、両者
の間に適度な摩擦力(荷重)が生じるように構成される
ことが好ましい。これは、従来のマニュアル式顕微鏡8
0(図9)のX軸ノブ81a、Y軸ノブ81b、及びフ
ォーカスノブ81c(これらは駆動軸に連結される。)
の操作時と似た感覚を操作者に与えるためである。
【0022】さらに、本実施形態のリモコン装置10で
は、X軸ノブ10a及びY軸ノブ10bの位置、フォー
カスノブ10cの位置、レボルバ正転スイッチ10d及
びレボルバ逆転スイッチ10eの位置の関係が、調整可
能となっている。図3(a),(b)は、フォーカスノ
ブ10cと、それ以外の操作部(X軸ノブ10a、Y軸
ノブ10b、レボルバ正転スイッチ10d、レボルバ逆
転スイッチ10e)との間隔が調整可能な様子を示して
いる。
【0023】すなわち、架台部11は、フォーカスノブ
10cが取り付けられる第1の部材11aと、それ以外
の操作部(X軸ノブ10a、Y軸ノブ10b、レボルバ
正転スイッチ10d、レボルバ逆転スイッチ10e)が
取り付けられる第2の部材11bと、両方の部材11
a,11bの間に介在されかつ左右の方向に伸縮可能な
伸縮機構12とを有している。
【0024】伸縮機構12は、例えば、図6に示すよう
に、前記間隔を可変とするために、第1の部材11a側
に固定された筒状の部材12aと、その部材12aに対
し摺動可能に嵌合しかつ第2の部材11bの側に固定さ
れた筒状の部材12bとを有し、かつ前記間隔を固定す
るために、外側の部材12aを内側の部材12bに押圧
するための締め付けネジ12cなどを有している。
【0025】したがって、操作者は、架台部11を左右
に伸縮させ、前記間隔が、例えば、操作者の肩幅程度と
なるよう固定することで、リモコン装置10の操作をよ
り快適に行うことができる。また、図4(a),
(b)、及び図5の矢印は、X軸ノブ10a及びY軸ノ
ブ10bの位置が、調整可能な様子を示している。
【0026】すなわち、前記第2の部材11bのうち、
X軸ノブ10a及びY軸ノブ10bの取り付けられた部
分は、別の部材11b’により構成されており、かつ、
その部材11b’は、左奥から右手前の方向(図5の矢
印の方向)に伸縮可能な伸縮機構13(例えば図6に示
すような原理である。)によってその位置の調整が可能
である。
【0027】したがって、操作者は、X軸ノブ10a及
びY軸ノブ10bを、左奥から右手前にかけての所望の
位置に固定させて、リモコン装置10の操作をより快適
に行うことができる。なお、本実施形態では、リモコン
装置10におけるX軸ノブ10a,Y軸ノブ10bの何
れか一方又は双方について、上下方向の位置を調整可能
に構成してもよい。これは、例えば、従来のマニュアル
式顕微鏡80と同様に、X軸ノブ10a,Y軸ノブ10
bの何れか一方又は双方を、回転軸に対して鉛直方向に
移動可能に構成し、かつ締め付けネジなどによりその回
転軸に対して固定されるよう構成すればよい。
【0028】また、本実施形態では、リモコン装置10
の高さを調整可能に構成してもよい。これは、例えば、
架台部11のうち、X軸ノブ10a、Y軸ノブ10b、
及びフォーカスノブ10cの取り付けられている部分
と、それより下側の部分とを別の部材で形成し、それら
の部材の間に、上下の方向に伸縮可能な伸縮機構(例え
ば図6に示すような原理である。)を介在させることな
どで実現する。
【0029】さて、以上説明したリモコン装置10の各
操作部(X軸ノブ10a、Y軸ノブ10b、フォーカス
ノブ10c、レボルバ正転スイッチ10d、レボルバ逆
転スイッチ10e)に与えられた各操作量は、それぞれ
信号化された後、顕微鏡装置90内の顕微鏡制御部20
に与えられる。図7は、リモコン装置10及び顕微鏡装
置90の内部構成、並びに顕微鏡システム1の全体の電
気的接続状態を示す図である。
【0030】リモコン装置10の架台部11内には、X
軸ノブ10aの回転軸の回転方向及び回転量を検出する
検出器14aと、Y軸ノブ10bの回転軸の回転方向及
び回転量を検出する検出器14bと、フォーカスノブ1
0cの回転軸の回転方向及び回転量を検出する検出器1
4cとを備える。これらの検出器14a,14b,14
cは、それぞれロータリーエンコーダによって構成され
る。
【0031】これらの検出器14a,14b,14cか
らの各信号は、出力バッファ(信号出力手段)15a,
15b,15c、及びケーブル30を介して顕微鏡装置
90内の顕微鏡制御部20に入力される。また、上記し
たレボルバ正転スイッチ10d,レボルバ逆転スイッチ
10eからの各信号は、出力バッファ(信号出力手段)
15d、及びケーブル30を介して顕微鏡装置90内の
顕微鏡制御部20に入力される。
【0032】顕微鏡装置90において、顕微鏡制御部2
0は、X−Yステージ90aをX方向に移動させるX駆
動モータ20a、X−Yステージ90aをY方向に移動
させるY駆動モータ20b、X−Yステージ90aをZ
方向に移動させるZ駆動モータ20c、電動レボルバ9
0bを回転させるレボルバ駆動モータ40を駆動する。
具体的には、顕微鏡制御部20には、X駆動モータ20
a及びY駆動モータ20bを駆動するXY駆動回路22
a、Z駆動モータ20cを駆動するZ駆動回路22c、
レボルバ駆動モータ40を駆動するレボルバ駆動回路2
2bが備えられる。
【0033】そして、前記した検出器14aからの信
号、及び検出器14bからの信号は、このXY駆動回路
22aに入力され、検出器14cからの信号はZ駆動回
路22cに入力され、正転スイッチ10d及びレボルバ
逆転スイッチ10eからの信号は、レボルバ駆動回路2
2bに入力される。XY駆動回路22aは、検出器14
aからの信号を適当な駆動電圧に変換してX駆動モータ
20aに与えると共に、検出器14bからの信号を適当
な駆動電圧に変換してY駆動モータ20bに与える。ま
た、レボルバ駆動回路22bは、レボルバ正転スイッチ
10dからの信号と、レボルバ逆転スイッチ10eから
の信号とを適当な駆動電圧に変換してレボルバ駆動モー
タ40に与える。レボルバ逆転スイッチ10eからの信
号に応じて与えられる駆動電圧と、レボルバ逆転スイッ
チ10eからの信号に応じて与えられる駆動電圧とで
は、正負が反対となる。
【0034】本実施形態では、前記のように、駆動電圧
に変換するとしたが、電流制御やパルス信号制御を用い
てもよい。パルス信号制御の場合、レボルバの正転と逆
転の制御は、各々の回転を判別できるような信号を用い
る。なお、リモコン装置10内の各接続線(図7中の矢
印に対応)は、上述した伸縮機構12,13による調整
時(図3(b),図4(b),図5参照)にその電気的
接続が絶たれることのないよう配線される。特に、伸縮
機構12(又は伸縮機構13)を介して互いに異なる部
材に取り付けられている部品同士を接続する接続線につ
いては、前記調整の邪魔にならないよう、例えば伸縮機
構を構成する筒状の部材12a,12b(図6参照)を
挿通させておくことが好ましい。
【0035】以上の構成に係る本実施形態によれば、操
作者は、X−Yステージ90aをX−Y平面内の所望の
位置に移動させたり、焦点調節をするに当たり、リモコ
ン装置10のX軸ノブ10a及びY軸ノブ10bを回転
操作したり、フォーカスノブ10cを回転操作すればよ
い。すなわち、操作者は、顕微鏡システム1を、リモコ
ン装置10でマニュアル式顕微鏡80と同じ感覚で使用
することができる。
【0036】なお、以上説明した本実施形態の構成と請
求項との対応関係について示すと、X−Yステージ90
a、X駆動モータ20a、及びY駆動モータ20bはX
−Yステージに対応し、CCDカメラ92は撮像装置に
対応し、顕微鏡装置90は顕微鏡装置に対応し、X軸ノ
ブ10a及びY軸ノブ10bはX方向操作部及びY方向
操作部に対応し、検出器14a及び検出器14bは第1
の信号化手段に対応し、フォーカスノブ10cは焦点調
節部に対応し、検出器14cは第2の信号化手段に対応
する。
【0037】また、本実施形態では、顕微鏡装置90と
CCDカメラ92とが別体となっている顕微鏡システム
1を例に挙げたが、このような顕微鏡装置90及びCC
Dカメラ92の代わりに、撮像素子が内蔵されている顕
微鏡装置を使用してもよい。例えば、図8に示した顕微
鏡装置70は、撮像素子が内蔵されていると共に、X−
Yステージやレボルバが顕微鏡装置90と同様電動化さ
れており、各部を遠隔操作することを前提にして構成さ
れた箱型の顕微鏡装置である。なお、図8において符号
70aで示すのは、試料挿脱口である。
【0038】また、本実施形態における各伸縮機構は、
上記したものと同様の方向に伸縮可能であれば、図6に
示したものとは異なる別の原理の伸縮機構に代えてもよ
い。また、本実施形態では、ケーブル30に代えて、リ
モコン装置10と顕微鏡装置90との双方に赤外線通信
などの無線通信用回路を設けることにより、コードレス
化してもよい。
【0039】また、図1、図2、図3、図4、図5、図
7では、X軸ノブ10a及びY軸ノブ10bがリモコン
装置10の右側、フォーカスノブ10cがリモコン装置
10の左側に取り付けられているものを示したが、両者
は左右反対に取り付けられていてもよい。また、レボル
バ正転スイッチ10d、及びレボルバ逆転スイッチ10
eの取り付け位置についても、これらの図に示したもの
に限らない。
【0040】また、本実施形態では、リモコン装置10
による遠隔操作の対象が、ステージのX−Y平面内の移
動、焦点調節、及び対物レンズの切り替えとされている
が、ステージのX−Y平面内の移動のみとしても、ま
た、ステージのX−Y平面内の移動及び焦点調節のみと
してもよい。また、リモコン装置10による遠隔操作の
対象に、CCDカメラ92による撮像や、顕微鏡装置9
0におけるフィルタの切り替えなどを加えてもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
操作者は、顕微鏡の遠隔操作を、従来のマニュアル式顕
微鏡の使用時に似た感覚で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】顕微鏡システム1の全体構成を説明する図であ
る。
【図2】リモコン装置10の斜視図である。
【図3】リモコン装置10の正面図である。
【図4】リモコン装置10の左側面図である。
【図5】リモコン装置10の平面図である。
【図6】伸縮機構12を説明する図である。
【図7】リモコン装置10及び顕微鏡装置90の内部構
成、並びに顕微鏡システム1の全体の電気的接続状態を
示す図である。
【図8】他の実施形態を説明する図である。
【図9】従来のマニュアル式顕微鏡80を説明する図で
ある。
【図10】従来の顕微鏡システム9を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1,9 顕微鏡システム 10,94 リモコン装置 10a,81a X軸ノブ 10b,81b Y軸ノブ 10c,81c フォーカスノブ 10d レボルバ正転スイッチ 10e レボルバ逆転スイッチ 11 架台部 12,13 伸縮機構 12c 締め付けネジ 14a,14b,14c 検出器 15a,15b,15c,15d 出力バッファ 20 顕微鏡制御部 20a X駆動モータ 20b Y駆動モータ 20c Z駆動モータ 30 ケーブル 40 レボルバ駆動モータ 21a,21b,21c,21d 入力バッファ 22b レボルバ駆動回路 22a XY駆動回路 22c Z駆動回路 70 箱型の顕微鏡 70a 試料挿脱口 80 マニュアル式顕微鏡 81,90a X−Yステージ 82 接眼レンズ 90 顕微鏡装置 90b 電動レボルバ 90e オートフォーカスユニット 92 CCDカメラ 93 モニタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉛直軸を中心に軸回転し、X−Yステー
    ジのX方向の移動情報を出力するX方向操作部と、 鉛直軸を中心に回転し、前記X−YステージのY方向の
    移動情報を出力するY方向操作部と、 前記X方向操作部及び前記Y方向操作部のそれぞれに与
    えられた各操作量を検出し出力する第1の信号化手段と
    を備えたことを特徴とする遠隔操作装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の遠隔操作装置におい
    て、 水平軸を中心に軸回転し、焦点調節の駆動情報を出力す
    る焦点調節部と、 前記焦点調節部の操作量を検出し出力する第2の信号化
    手段とを更に備えたことを特徴とする遠隔操作装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の遠隔操作
    装置において、 前記操作部のうち少なくとも1つの配置箇所が調整可能
    に構成されていることを特徴とする遠隔操作装置。
  4. 【請求項4】 外部から与えられた駆動信号に応じて移
    動するX−Yステージ、及び観察画像を撮像する撮像装
    置を有した顕微鏡装置と、観察画像を表示する表示装置
    と、前記顕微鏡装置を遠隔操作するための遠隔操作装置
    とからなる顕微鏡システムにおいて、 前記遠隔操作装置には、 鉛直軸を中心に軸回転し、X−YステージのX方向の移
    動情報を出力するX方向操作部及びX−YステージのY
    方向の移動情報を出力するY方向操作部と、 前記X方向操作部及び前記Y方向操作部のそれぞれに与
    えられた各操作量を検出し出力する第1の信号化手段と
    が備えられていることを特徴とする顕微鏡システム。
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