JP2020086266A

JP2020086266A - 観察装置

Info

Publication number: JP2020086266A
Application number: JP2018223318A
Authority: JP
Inventors: 祥宣池; Yoshinobu Ike; 省吾臼井; Shogo Usui
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP7129318B2

Abstract

【課題】電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送する。【解決手段】観察装置本体１１と、観察装置本体１１に接続され、観察装置本体１１に対して電源供給を行うとともに、観察装置本体１１との間で通信を行うコントロールユニット３とを備え、観察装置本体１１が、観察対象を撮影する撮像部１２と、コントロールユニット３の電源供給能力を取得する電源能力取得部１４と、コントロールユニット３から観察装置本体１１に向けた通信帯域を取得する通信帯域取得部１５と、取得された電源供給能力および通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンを選択し、選択された撮像制御パターンにより撮像部１２を制御する制御部１６とを備える観察装置１である。【選択図】図２

Description

本発明は、観察装置に関するものである。

従来、外部情報処理装置と記録装置との間でインタフェースを経由してデータの転送を行う場合に、外部情報処理装置から入力されるデータの転送速度を検出し、データ入力待ちすることなく記録可能か否かを判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−２５５１４３号公報

しかし、処理装置と記録装置との間で電力供給を行う場合には、入力待ちなく記録可能な転送速度として高い転送速度が検出された場合であっても、検出された転送速度で転送したのでは、電源供給能力の不足によりデータを転送することができない事態が発生するという不都合がある。
本発明は、電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送することができる観察装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、観察装置本体と、該観察装置本体に接続され、該観察装置本体に対して電源供給を行うとともに、前記観察装置本体との間で通信を行うコントロールユニットとを備え、前記観察装置本体が、観察対象を撮影する撮像部と、前記コントロールユニットの電源供給能力を取得する電源能力取得部と、前記コントロールユニットから前記観察装置本体に向けた通信帯域を取得する通信帯域取得部と、取得された前記電源供給能力および前記通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンを選択し、選択された該撮像制御パターンにより前記撮像部を制御する制御部とを備える観察装置である。

本態様によれば、撮像部による撮像に先立って、コントロールユニットと観察装置本体との間で通信が行われ、コントロールユニットによる電源供給能力が電源能力取得部により取得され、コントロールユニットから観察装置本体に向けた通信帯域が通信帯域取得部により取得される。そして、制御部が、取得された電源供給能力および通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンを選択し、選択された撮像制御パターンにより撮像部が制御される。

すなわち、コントロールユニットから観察装置本体に向けた通信帯域が高いほど、データを高速に通信できる一方、消費電力が高くなるため、より大きな電源供給能力が必要となる。したがって、消費電力に影響を与える撮像パラメータが、取得された電源供給能力および通信帯域を満足するものである撮像制御パターンを選択して、当該撮像制御パターンで撮像部を制御することにより、電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送することができる。

上記態様においては、前記制御部が、前記電源供給能力を第１閾値と比較すると共に、前記通信帯域を第２閾値と比較し、前記電源供給能力が前記第１閾値よりも大きく且つ前記通信帯域が前記第２閾値よりも大きい場合、前記撮像制御パターンとして第１撮像制御パターンを選択し、選択された該第１撮像制御パターンにより前記撮像部を制御し、前記電源供給能力が前記第１閾値以下の場合、前記撮像制御パターンとして前記第１撮像制御パターンよりも少ない消費電力の第２撮像制御パターンを選択し、選択された該第２撮像制御パターンにより前記撮像部を制御してもよい。

この構成により、電源供給能力が第１閾値よりも大きく且つ通信帯域が第２閾値よりも大きい場合、第１撮像制御パターンで撮像部が制御され、電源供給能力が第１閾値以下の場合、第１撮像制御パターンよりも少ない消費電力の第２撮像制御パターンで撮像部が制御されることで、電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送することができる。

上記態様においては、前記観察装置本体が、前記撮像部を移動させる駆動部を備え、前記制御部が、取得された前記電源供給能力を満足する駆動パラメータを含む駆動制御パターンを選択し、選択された駆動制御パターンにより前記駆動部を制御してもよい。
この構成により、取得された電源供給能力および通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンにより撮像部が制御され、かつ、電源供給能力を満足する駆動パラメータを含む駆動制御パターンにより駆動部が制御される。すなわち、電力不足を生じさせることなく、駆動部により撮像部を２次元的に移動させてより広い範囲の撮影を行いながら、効率的にデータを転送することができる。

また、上記態様においては、前記観察装置本体が、前記観察対象を照明する光源部を備え、前記制御部が、取得された前記電源供給能力を満足する照明パラメータを含む照明制御パターンを選択し、選択された該照明制御パターンにより前記光源部を制御してもよい。
この構成により、取得された電源供給能力および通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンにより撮像部が制御され、かつ、電源供給能力を満足する照明パラメータを含む照明制御パターンにより光源部が制御される。すなわち、電力不足を生じさせることなく、光源部により照明光を観察対象に照射させて、撮像部により撮影を行いながら、効率的にデータを転送することができる。

また、上記態様においては、前記撮像パラメータが、前記撮像部のフレームレートおよび画素数の少なくとも１つを含んでいてもよい。
この構成により、撮像部のフレームレートが高いほど、または画素数が大きいほど消費電力が高くなるので、電源供給能力が高く、通信帯域が高い場合には、電源供給能力を満たす範囲で高いフレームレートまたは大きな画素数が選択され、通信帯域は高いが電源供給能力は低い場合にも、電源供給能力を満たす範囲でフレームレートを低くあるいは画素数を小さくして、消費電力を低減する。

また、上記態様においては、前記駆動パラメータが、前記駆動部の動作速度、動作範囲および起動時間の少なくとも１つを含んでいてもよい。
この構成により、駆動部の動作速度、動作範囲および起動時間は消費電力に影響を与えるので、電源供給能力が高い場合には、電源供給能力を満たす範囲で高い動作速度、広い動作範囲および短い起動時間が選択され、電源供給能力が低い場合には、電源供給能力を満たすような低い動作速度、狭い動作範囲および長い起動時間が選択される。

また、上記態様においては、前記照明パラメータが、光量であってもよい。
この構成により、照明の光量が消費電力に影響を与えるので、電源供給能力が高い場合には、電源供給能力を満たす範囲で大きな光量が選択され、電源供給能力が低い場合には、電源供給能力を満たす範囲で光量が低下させられる。

また、上記態様においては、前記電源能力取得部により取得された前記電源供給能力が、所定の閾値よりも小さい場合にその旨を報知する報知部を備えていてもよい。
この構成により、コントロールユニットが最低限の電源供給能力を有していない場合にはその旨を報知することにより、観察装置本体を無駄に動作させずに済む。

本発明によれば、電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る観察装置を示す全体構成図である。図１の観察装置を示すブロック図である。図２のメモリに記憶された撮像制御パターンの一例を示す図である。図１の観察装置の作用を説明するフローチャートである。図４の制御パターン選択ルーチンを説明するフローチャートである。図１の観察装置の変形例を示す全体構成図である。図６の観察装置本体を説明する斜視図である。図７の観察装置本体の内部構成を示す概略図である。図６の観察装置に使用される図４の制御パターン選択ルーチンの変形例を説明するフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、顕微鏡２と、顕微鏡２により取得された画像を処理するコンピュータ（コントロールユニット）３とを備える観察システム１００に備えられている。
図中、符号４はコンピュータ３に接続された表示部（例えば、モニタ、液晶ディスプレイ）、符号５はコンピュータ３に接続されたマウスおよびキーボード等の入力部である。

顕微鏡２は、顕微鏡本体２１と観察装置本体１１とを備えている。
顕微鏡本体２１は、標本（観察対象）Ｘを搭載して３次元的に移動させるステージ２２と、ステージ２２の上方に配置され、鉛直な光軸を有する対物レンズ２３と、対物レンズ２３を交換するためのレボルバ２４とを備えている。

観察装置本体１１は、図２に示されるように、対物レンズ２３により集光された標本Ｘからの光を撮影する撮像部（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子）１２と、コンピュータ３との間で通信を行う通信部１３と、コンピュータ３の電源供給能力を検出して取得する電源能力取得部１４と、コンピュータ３から観察装置本体１１に向けた通信帯域の情報を取得する通信帯域取得部１５と、制御部１６と、記憶部１７とを備えている。
電源能力取得部１４、通信帯域取得部１５、制御部１６および記憶部１７は、プロセッサおよびメモリにより構成されている。

電源能力取得部１４は、コンピュータ３との間の通信が確立した状態で、コンピュータ３に対しコンピュータ３自らの電源能力情報（例えば電源供給量）を要求する問い合わせ信号を送り、問い合わせ信号に対してコンピュータ３から送られてきた電源能力情報により、コンピュータ３の電源供給能力を検出して取得する。図中、符号１８は検出された電源供給能力が最低電力閾値Ｔｍｉｎよりも小さい場合にその旨を報知する報知部である。報知部１８は、例えば、ランプあるいはブザー等である。

また、通信帯域取得部１５は、コンピュータ３との間の通信が確立した状態で、コンピュータ３に対し通信可能な通信帯域の情報を要求する問い合わせ信号を送り、コンピュータ３から通信可能な通信帯域の情報を取得する。例えば、コンピュータ３は、所定の通信帯域による通信帯域検出用信号を観察装置本体１１に送り、検出用信号に対して観察装置本体１１から確認信号が送られてきた場合に、当該通信帯域による通信が可能であることを検出する。確認信号が送られてこない場合には、後述する通信部３１により通信帯域を徐々に下げて検出用信号の送信を繰り返し、確認信号が送られてきた時点で通信可能な通信帯域を検出する。そして、コンピュータ３は、通信可能な通信帯域の情報を観察装置本体１１の通信帯域取得部１５に送る。

制御部１６は、電源供給能力および通信帯域が取得されたときには、取得された電源供給能力および通信帯域に基づいて、撮像制御パターンを選択し、選択された撮像制御パターンにより撮像部１２を制御する。
撮像制御パターンは、例えば、図３に示されるように、電源供給能力と通信帯域の大小関係に応じて３つのパターンが記憶部１７に記憶されている。

具体的には、電源供給能力の閾値（第１閾値）Ｔｐを４W、通信帯域の閾値（第２閾値）Ｔｔを４Gｂｐｓとし、電源供給能力および通信帯域がいずれも閾値Ｔｐ，Ｔｔより大きい場合には撮像制御パターン（第１撮像制御パターン）Ａ、通信帯域は閾値Ｔｔより大きいが電源供給能力が閾値Ｔｐ以下である場合には撮像制御パターン（第２撮像制御パターン）Ｂ、通信帯域が閾値Ｔｔ以下である場合には撮像制御パターンＣが選択される。

撮像制御パターンＡにおいては、撮像部１２は、フレームレート６０ｆｐｓ、画素数５００万画素の撮像パラメータで動作する。
撮像制御パターンＢにおいては、撮像部１２は、フレームレート４５ｆｐｓ、画素数２００万画素の撮像パラメータで動作する。
撮像制御パターンＣにおいては、撮像部１２は、フレームレート３０ｆｐｓ、画素数６０万画素の撮像パラメータで動作する。

コンピュータ３は、観察装置本体１１との通信を行う通信部３１と、観察装置本体１１に電源供給を行うとともに、通信部３１を経由して電源能力情報を送信する電源供給部３２と、撮像部１２により取得され、通信部３１を経由して送られてきた画像を処理する画像処理部３３とを備えている。
コンピュータ３は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータやワークステーション、組み込みプロセッサやＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＧＰＵ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇｏｎＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等を用いた計算機である。

このように構成された本実施形態に係る観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１を用いて標本Ｘの観察を行うには、図４に示されるように、観察装置本体１１とコンピュータ３とをＵＳＢケーブル等により接続する（ステップＳ１）。これにより、コンピュータ３から観察装置本体１１に電源が供給され、観察装置本体１１とコンピュータ３との通信が確立される。

この状態で、電源能力取得部１４により電源能力情報が取得され（ステップＳ２）、通信帯域取得部１５により通信帯域が取得される（ステップＳ３）。
次いで、コンピュータ３の電源供給能力が最低電力閾値（第３閾値）Ｔｍｉｎより小さいか否かが判定され（ステップＳ４）、小さい場合には、報知部１８によりその旨が報知され（ステップＳ５）、処理が終了する。

電源供給能力が最低電力閾値Ｔｍｉｎ以上である場合には、制御パターンの選択が行われる（ステップＳ６）。
撮像制御パターンの選択は、図５に示されるように、まず、取得された通信帯域が閾値Ｔｔより大きいか否かを判定し（ステップＳ６１）、閾値Ｔｔ以下である場合には、撮像制御パターンＣを選択する（ステップＳ６２）。

取得された通信帯域が閾値Ｔｔより大きい場合には、コンピュータ３の電源供給能力が閾値Ｔｐより大きいか否かが判定される（ステップＳ６３）。
電源供給能力が閾値Ｔｐより大きい場合には、撮像制御パターンＡが選択され（ステップＳ６４）、電源供給能力が閾値Ｔｐ以下である場合には、撮像制御パターンＢが選択される（ステップＳ６５）。

そして、選択された撮像制御パターンが制御部１６に送られて、制御部１６により、選択された撮像制御パターンによって撮像部１２が制御されることにより標本Ｘの撮影が行われる（ステップＳ７）。

すなわち、通信帯域および電源供給能力がいずれも閾値Ｔｔ，Ｔｐより大きい撮像制御パターンＡではフレームレートおよび画素数を大きくしても電力不足となることはなく、高精細な画像を高速に取得することができる。
一方、通信帯域が閾値Ｔｔよりも大きくても電源供給能力が閾値Ｔｐ以下である撮像制御パターンＢでは、フレームレートおよび画素数を撮像制御パターンＡよりも低下させることにより、単位時間当たりの送信データ容量を少なくし、装置の動作周波数を低く設定して消費電力を低下させることができる。

また、通信帯域が閾値Ｔｔ以下である場合には、電源供給能力の大きさの如何に関わらず、フレームレートおよび画素数を撮像制御パターンＢよりも小さく抑えて、単位時間当たりの送信データ容量を抑えることができる撮像制御パターンＣが選択される。

このように、本実施形態に係る観察装置１によれば、電力不足を生じさせることなく、効率的にデータを転送することができるという利点がある。
また、本実施形態に係る観察装置１においては、観察装置本体１１とコンピュータ３とを接続するインタフェース（通信手段）として、ＵＳＢケーブルを用いたが、これに代えて、他のインタフェースを用いてもよい。具体的には、接続部の形状が同一で且つ電源供給能力や通信帯域が異なる例えばＵＳＢ２．０およびＵＳＢ３．０のいずれかを使用しても、観察システム１００を良好に動作させることができるため、観察装置本体１１とコンピュータ３とを接続するインタフェースの汎用性を向上させることができるという利点がある。
なお、図３に示した値は一例であり、コンピュータ３の電源供給能力あるいは観察装置本体１１の消費電力、通信帯域に応じて任意に変更可能である。

また、撮像制御パターンＢにおいて、撮像部１２をフレームレート４５ｆｐｓ、画素数２００万画素の撮像パラメータで動作させることとしたが、例えばフレームレート６０ｆｐｓ、画素数１５０万画素の他の撮像パラメータを用意し、作業者が入力部５から選択することにしてもよい。

すなわち、これら複数の撮像パターンにおいては消費電力が同等であるため、用途に応じて作業者に選択させることにより、電力不足による予期しない停止を防止しつつ、標本全体をスクリーニングする場合のような高フレームレートでの観察と、高解像度の画像を取得したい場合のような高精細な観察とを切り替えて行うことができる。

また、本実施形態においては、観察装置本体１１として、顕微鏡本体２１に装着される撮像部１２を備えるものを例示したが、これに代えて、図６に示されるように、インキュベータ６内に配置されるものを採用してもよい。図６においては、観察装置本体１１は、インキュベータ６外部に配置されたコンピュータ３に接続されている。

この観察装置本体１１は、図７に示されるように、培養容器７を載置する透明なステージ７１と、図８に示されるように、ステージ７１の下方に配置される撮像部１２と、撮像部１２を３次元方向に移動させる駆動部（例えばモータ）７２と、撮像部１２の近傍に配置され、ステージ７１の下方からステージ７１上の培養容器７に向けて照明光を照射する例えばＬＥＤ等の照明部（光源部）７３とを備えている。

照明部７３から発せられた照明光を透明なステージ７１の下方からステージ７１に載置されている培養容器７内に入射させ、培養容器７から戻る光を撮像部１２により撮影する。このとき、駆動部７２の作動により、照明部７３を水平２方向に移動させるとともに、撮像部１２を水平２方向に移動させて撮影範囲を変更し、鉛直方向に移動させて焦点の調整を行う。

この場合には、駆動部７２および照明部７３によっても電力が消費されるので、図５の制御パターン選択ルーチンは、図９に示されるように、ステップＳ６３，Ｓ６６において、電源供給能力が閾値Ｔｐよりも大きい場合には、駆動制御パターンＤおよび照明制御パターンＦが選択され（ステップＳ６７，Ｓ６９）、電源供給能力が閾値Ｔｐ以下である場合には、駆動制御パターンＥおよび照明制御パターンＧが選択される（ステップＳ６８，Ｓ７０）。

この場合の撮像制御パターンＡにおいては、撮像部１２は、撮影枚数１００枚を撮影する撮像パラメータで動作し、撮像制御パターンＢにおいては、撮像部１２は、撮影枚数１０枚を撮影する撮像パラメータで動作する。
また、駆動制御パターンＤにおいては、駆動部７２は、動作速度５０ｍｍ／ｓ、移動距離５０ｍｍ、起動時間０．１ｓの駆動パラメータで動作し、駆動制御パターンＥにおいては、駆動部７２は、動作速度１０ｍｍ／ｓ、移動距離１０ｍｍ、起動時間１ｓの駆動パラメータで動作する。
また、照明制御パターンＦにおいては、照明部７３は、照度１６００ルクス（光量）の照明パラメータで動作し、照明制御パターンＧにおいては、照明部７３は、照度３００ルクスの照明パラメータで動作する。

これにより、コンピュータ３からの電源供給能力に応じて、照明部７３および駆動部７２の動作を切り替えることにより、電力不足を生じさせることなく撮影を行うことができるという利点がある。

また、ステージ７１に培養容器７内の温度を検出する温度センサを搭載し、培養容器７内の温度が所定の閾値を超えた場合に、照明部７３から発せられる照明光の光量を低下させ、または、駆動部７２による移動速度を低下させることにより、照明部７３または駆動部７２の発熱を抑えて、培養容器７の温度の上昇を抑制することにしてもよい。

１観察装置
３コンピュータ（コントロールユニット）
１１観察装置本体
１２撮像部
１４電源能力取得部
１５通信帯域取得部
１６制御部
１８報知部
７２駆動部
７３照明部（光源部）
Ａ撮像制御パターン（第１撮像制御パターン）
Ｂ撮像制御パターン（第２撮像制御パターン）
Ｔｐ閾値（第１閾値）
Ｔｔ閾値（第２閾値）
Ｘ標本（観察対象）

Claims

観察装置本体と、
該観察装置本体に接続され、該観察装置本体に対して電源供給を行うとともに、前記観察装置本体との間で通信を行うコントロールユニットとを備え、
前記観察装置本体が、観察対象を撮影する撮像部と、前記コントロールユニットの電源供給能力を取得する電源能力取得部と、前記コントロールユニットから前記観察装置本体に向けた通信帯域を取得する通信帯域取得部と、取得された前記電源供給能力および前記通信帯域を満足する撮像パラメータを含む撮像制御パターンを選択し、選択された該撮像制御パターンにより前記撮像部を制御する制御部とを備える観察装置。
前記制御部が、前記電源供給能力を第１閾値と比較すると共に、前記通信帯域を第２閾値と比較し、前記電源供給能力が前記第１閾値よりも大きく且つ前記通信帯域が前記第２閾値よりも大きい場合、前記撮像制御パターンとして第１撮像制御パターンを選択し、選択された該第１撮像制御パターンにより前記撮像部を制御し、前記電源供給能力が前記第１閾値以下の場合、前記撮像制御パターンとして前記第１撮像制御パターンよりも少ない消費電力の第２撮像制御パターンを選択し、選択された該第２撮像制御パターンにより前記撮像部を制御する請求項１に記載の観察装置。
前記観察装置本体が、前記撮像部を移動させる駆動部を備え、
前記制御部が、取得された前記電源供給能力を満足する駆動パラメータを含む駆動制御パターンを選択し、選択された該駆動制御パターンにより前記駆動部を制御する請求項１または請求項２に記載の観察装置。
前記観察装置本体が、前記観察対象を照明する光源部を備え、
前記制御部が、取得された前記電源供給能力を満足する照明パラメータを含む照明制御パターンを選択し、選択された該照明制御パターンにより前記光源部を制御する請求項１から請求項３のいずれかに記載の観察装置。
前記撮像パラメータが、前記撮像部のフレームレートおよび画素数の少なくとも１つを含む請求項１から請求項４のいずれかに記載の観察装置。
前記駆動パラメータが、前記駆動部の動作速度、動作範囲および起動時間の少なくとも１つを含む請求項３に記載の観察装置。
前記照明パラメータが、光量である請求項４に記載の観察装置。
前記電源能力取得部により取得された前記電源供給能力が、所定の閾値よりも小さい場合にその旨を報知する報知部を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の観察装置。