JP2023554459A - 顕微鏡のためのコントロール装置 - Google Patents

Abstract

顕微鏡（１００）のためのコントロール装置（１０２）であって、コントロール装置（１０２）は、試料（１１２）に対して顕微鏡の視野をシフトさせるように構成されているアクチュエータ（１０８）と、シフト感度を決定する応答特性に従ってアクチュエータ（１０８）をコントロールするためにユーザによって操作されるように構成されている操作装置（１０６）であって、シフト感度に従って、操作装置（１０６）のユーザ操作に応じて、試料（１１２）に対して視野がシフトする操作装置（１０６）と、総合視覚拡大率を決定し、総合視覚拡大率に基づいて操作装置（１０６）の応答特性をコントロールするように構成されているプロセッサ（１０４）であって、総合視覚拡大率に基づいて、顕微鏡（１００）によってユーザに視野が視覚化されるプロセッサ（１０４）と、を備えている、コントロール装置（１０２）。

Description

本発明は、顕微鏡のためのコントロール装置に関する。さらに、本発明は、コントロール装置を備えている顕微鏡および顕微鏡をコントロールする方法に関する。

試料の適切な関心領域（ＲＯＩ）を見つけるために、顕微鏡のユーザは、顕微鏡の光学系によってイメージングされる視野（ＦＯＶ）を、試料に対してシフトさせなければならない。この目的のために、顕微鏡は、通常、顕微鏡ステージ上に配置された試料に対して、観察されるＦＯＶをシフトさせるために横のｘ方向およびｙ方向において移動可能なステージを備えている。顕微鏡ステージをｘ方向およびｙ方向において移動させるために、ユーザによって操作され、意図したステージ移動を生じさせる操作装置を介して、ステッピングモータのようなアクチュエータがコントロールされる。

例えば、操作装置は、ユーザが手動で操作するリモートコントロール装置によって形成されていてよい。操作装置を操作しながら、ユーザは、例えば表示装置のスクリーンを見ることによってＦＯＶのイメージを同時に観察する。ユーザ操作によって引き起こされるＦＯＶシフトは、所与の試料部分、例えばスクリーン上で観察されるＲＯＩのシフトに変換される。ＦＯＶシフトに起因して、スクリーン上で、観察されるＲＯＩが移動する量は、ユーザが操作する操作装置の応答特性によって決定される。具体的には、操作装置の応答特性はシフト感度を規定し、シフト感度に従って、ユーザが操作装置を操作しているときに、ＦＯＶが試料に対して移動させられる。例えば、粗い設定モードでは、操作装置の応答特性は低いシフト感度を提供し、ユーザが操作装置に適用する予め定められた操作増分に応じて、ＦＯＶが試料に対して長い距離ぶんだけ移動させられる。対照的に、微細な設定モードでは、操作装置の応答特性は高いシフト感度を提供し、同じ操作増分に応じて、ＦＯＶが試料に対して短い距離ぶんだけ移動させられる。

ユーザが操作装置を操作しているときに、試料上のＦＯＶシフトと、スクリーン上で観察されるＲＯＩシフトと、の間に比例対応関係が存在するのは明らかである。具体的には、試料上のＦＯＶシフトは、スクリーン上のＲＯＩシフトに変換され、ＲＯＩシフトの量は総合視覚拡大率によって決定され、総合視覚拡大率に基づいてＦＯＶが、スクリーン上でユーザによって観察可能なイメージに変換される。総合視覚拡大率は、顕微鏡システムの各拡大係数に関連する。より具体的には、これらの拡大係数は、試料から、光学的検出経路に沿って、表示装置のスクリーンに至るまで、掛け合わせられ、総合視覚拡大率を与える値になる。拡大係数は、光学的かつデジタル／仮想の拡大部品によって引き起こされてよく、これらの部品は可変の拡大率を提供し得る。例えば、光学ズームシステムを使用して、顕微鏡によってイメージングされるべきＦＯＶのサイズの拡大または縮小が可能である。さらに、デジタルカメラで撮影したイメージのトリミングおよび拡大のためにデジタルズームを適用することができる。これらの可変の拡大係数は全て、それに基づいてＦＯＶがユーザに視覚化される総合視覚拡大率に寄与する。

従来の顕微鏡システムは、多くの場合、それに基づいて試料がユーザに視覚化される総合視覚拡大率が極めて大きくなり得るという事実を無視している。これは、特にデジタルズームまたは仮想ズームが適用される場合に当てはまる。したがって、操作装置の応答特性が迅速であるケース、すなわちシフト感度が低いケースでは、顕微鏡ステージのｘ方向およびｙ方向の移動が粗すぎて、スクリーン上で強くズームされたＲＯＩをユーザが視覚的に追跡することができないことがある。換言すれば、ユーザが操作装置を操作している間、ユーザの視界からＲＯＩが不意に消え得るというリスクが存在する。その結果、顕微鏡の取り扱いが困難になる。

本発明の課題は、ユーザが、より容易かつ迅速に、イメージングされるべき顕微鏡の視野を調整することを可能にする、コントロール装置および顕微鏡をコントロールする方法を提供することである。

上述の課題は、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項および以降の説明において規定されている。

顕微鏡のためのコントロール装置は、試料に対して顕微鏡の視野をシフトさせるように構成されているアクチュエータと、シフト感度を決定する応答特性に従ってアクチュエータをコントロールするためにユーザによって操作されるように構成されている操作装置であって、シフト感度に従って、操作装置のユーザ操作に応じて、試料に対して視野がシフトする操作装置と、総合視覚拡大率を決定し、総合視覚拡大率に基づいて操作装置の応答特性をコントロールするように構成されているプロセッサであって、総合視覚拡大率に基づいて、顕微鏡によってユーザに視野が視覚化されるプロセッサと、を備えている。

以降では、拡大およびズームという用語は広義に理解されるべきであり、これらの用語は互換的に使用される。いずれのケースにおいても、ズームという用語は、光学的にまたはデジタルで変更可能な拡大を指す。したがって、光学分野では、拡大およびズームが狭義で、光学要素を含んでいるシステムを指すと理解され得る。これらの要素は、屈折力、焦点距離等の自身の光学パラメータによって特徴付けられている。このような理解に基づいて、システムの光学パラメータによって拡大およびズームが規定されることになる。本開示は、このような光学系を確実にカバーするが、これに限定されるわけではない。特に、本開示は、一般的にデジタル拡大／デジタルズームまたは仮想拡大／仮想ズームと称される拡大機能およびズーム機能もカバーする。例えば、光学ズームとは対照的に、デジタルズームまたは仮想ズームは、光学ズームレンズの比較的短い焦点距離または比較的長い焦点距離の作用をエミュレートするために、デジタルカメラによって撮影されたイメージのトリミングおよび拡大を行う手段に関連し得る。デジタルイメージ処理を用いてデジタルイメージをトリミングして、表示装置のスクリーン上に表示されるトリミングされたイメージ領域を拡大しても同様の効果を得ることができる。

コントロール装置は、それに基づいて視野（ＦＯＶ）のイメージがユーザに視覚化される目下の総合視覚拡大率に、操作装置の応答特性を自動的に適合させることを可能にする。したがって、試料にわたったＦＯＶのシフトのために、ユーザが操作装置を操作する場合に、イメージングされた試料の関心領域（ＲＯＩ）をユーザが視覚的に追跡することがより容易になる。

従来の顕微鏡では、操作装置のユーザ操作は、一定の変換係数に従って、試料上でのＦＯＶシフトに変換される。換言すれば、総合視覚拡大率が高いか低いかに関係なく、変換係数は同じままである。総合視覚拡大率が高い場合、ユーザ操作によって生じるスクリーン上のＲＯＩシフトが過度に大きくなってしまうことがあり、ユーザがスクリーン上のイメージングされたＲＯＩを視覚的に追跡できなくなる。他方で、総合視覚拡大率が低い場合、ＲＯＩシフトが過度に小さくなってしまうことがあり、視覚的なＲＯＩ探索が効率的ではなくなる。対照的に、本明細書において開示されたコントロール装置は、試料をイメージングするために現在使用されている総合視覚拡大率に自動的に適合される変換係数を適用することを可能にする。これによって、スクリーン上で高い効率のＲＯＩ探索を可能にするズームスケーリングされたＦＯＶシフトが実現される。

コントロール装置が、顕微鏡が動作している間、目下の総合視覚拡大率に対する操作装置の応答特性の自動適合を可能にしていることに留意されたい。したがって、スクリーン上のイメージの観察が極めて好都合かつ直感的になり、ユーザは、視覚的な障害に気を取られることなく、特定のタスクにだけ集中することができる。

コントロール装置は、任意の種類の顕微鏡、例えば、広視野顕微鏡、共焦点顕微鏡、またはそれらの組み合わせに適用可能である。

好ましくは、総合視覚拡大率は、顕微鏡の表示装置に表示されるイメージのサイズと視野のサイズとの間の関係を表す。従来の顕微鏡は、試料を観察するために通常は接眼レンズを使用していたが、今日では、モニタ等のデジタル表示装置が、イメージ観察に広く使用されている。このような表示装置は、多くの場合、総合視覚拡大率に大きく影響を及ぼし得るデジタルズーム機能を提供する。コントロール装置は、試料に対するＦＯＶの移動中に試料を視覚化するときに、高度に可変のデジタルズームによって引き起こされる悪影響を補償することを可能にする。

プロセッサは、光学拡大率および／またはデジタル拡大率を取得し、それに基づいて総合視覚拡大率を決定するように構成されていてよい。光学拡大率とデジタル拡大率との任意の組み合わせを効率的に取り扱うことができ、これによって、ＲＯＩ探索中の顕微鏡の取り扱いが容易になる。

プロセッサはさらに、顕微鏡の光学ズームシステムの可変焦点距離に従って光学拡大率を取得するように構成されていてよい。ズーム係数が大きい場合、応答特性、ひいてはＦＯＶを試料に対して移動させるシフト感度を自動的に適合させることが特に有利である。

好ましくは、プロセッサは、顕微鏡の対物レンズの焦点距離に従って光学拡大率を取得するように構成されており、上述の対物レンズは、種々異なる焦点距離を有する複数の対物レンズを備えている対物レンズ変更システムの一部である。このようなケースにおいて、対物レンズのセットは、通常、利用可能な焦点距離の広い範囲をカバーするので、総合視覚拡大率は、どの対物レンズが現在使用されているのかに関連して大幅に変わる。したがって、操作装置の応答特性を総合視覚拡大率に自動的に適合させることは極めて有利である。

プロセッサは、顕微鏡の光学カメラマウントシステムの拡大率に従って光学拡大率を取得するように構成されていてよい。このようなマウントシステムは、カメラを顕微鏡に結合するために利用される。マウントシステムの拡大率を考慮することによって、総合視覚拡大率の著しい変化を補償することができ、そうでない場合には、このような総合視覚拡大率の著しい変化は、ＦＯＶシフト中の観察を困難にするであろう。

好ましい実施形態では、プロセッサは、顕微鏡の共焦点検出システムの可変のスキャニングパラメータに従って光学拡大率を取得するように構成されている。スキャニングパラメータは、共焦点検出システムによってスキャンされる視野のサイズを規定する。したがって、共焦点検出システムに含まれているスキャナを適切にコントロールすることによって実装され得る共焦点ズームを考慮することができる。

プロセッサは、シフト感度が総合視覚拡大率に関連して単調に変化するように応答特性をコントロールするように構成されていてよい。好ましくは、応答特性は、総合視覚拡大率と共に線形に変化するが、これに制限されることはない。したがって、プロセッサは、シフト感度が、総合視覚拡大率の関数として非線形に、例えば指数関数的に変化するように、応答特性をコントロールするように構成されていてもよい。例えば、顕微鏡の操作中に総合視覚拡大率が非常に高くなった場合、応答特性の指数関数的な減少が、ＦＯＶシフトの大幅な低減を可能にし、その結果、ユーザは依然として、スクリーン上のＲＯＩを視覚的に追跡することができる。

好ましくは、アクチュエータは、試料を保持する顕微鏡ステージを顕微鏡の光学イメージングシステムに対して移動させて、試料に対して視野をシフトさせるように構成されている。択一的に、アクチュエータは、ステージに対して顕微鏡の光学イメージングシステムを移動させてよい。

アクチュエータは、光学イメージングシステムの光軸線に対して垂直に顕微鏡ステージを移動させるように構成されていてよい。

別の態様による実施形態は、本明細書に記載されるようなコントロール装置を備えている顕微鏡を提供する。

別の態様によれば、顕微鏡をコントロールする方法が提供され、ここで顕微鏡は、試料に対して顕微鏡の視野をシフトさせるように構成されているアクチュエータと、シフト感度を決定する応答特性に従ってアクチュエータをコントロールするためにユーザによって操作されるように構成されている操作装置であって、シフト感度に従って、操作装置のユーザ操作に応じて、試料に対して視野がシフトする操作装置と、を備えている。この方法は、総合視覚拡大率を決定するステップであって、総合視覚拡大率に基づいて、顕微鏡によってユーザに視野が視覚化されるステップと、総合視覚拡大率に基づいて操作装置の応答特性をコントロールするステップと、を備えている。

以降では、特定の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

一実施形態によるコントロール装置を備えている顕微鏡の概略図を示す図である。 顕微鏡をコントロールする方法を例示するフローチャートを示す図である。

図１は、一実施形態による顕微鏡１００の図を示している。

図１に示された実施形態によれば、顕微鏡１００は、広視野イメージングと共焦点イメージングとを組み合わせるように構成されている。しかし、図１に示されている構成は、単なる例として理解されるべきである。以降で説明されるように、顕微鏡コントロールを提供するために、他の任意の適切なタイプの顕微鏡を使用することができる。

顕微鏡１００は、広視野イメージングまたは共焦点イメージングのいずれかを実行するために選択的にアクティブにすることができる２つの動作モードを提供する。簡略化のために、図１は純粋に概略的であり、顕微鏡１００の部品を比較的抽象的な様式で示しており、これによってこの文脈において動作原理を説明することができる。特に、図１は、例えば、広視野イメージングと共焦点イメージングとを組み合わせて実装するために使用され得る照明手段および検出手段に関して、特定の構成を詳述していない。

顕微鏡１００は、図１において概して参照番号１０２が付けられているコントロール装置を備えている。コントロール装置１０２は、プロセッサ１０４、操作装置１０６およびアクチュエータ１０８を備えている。操作装置１０６は、以降に説明するようにユーザによって手動で操作されるリモートコントロール装置によって形成され得る。アクチュエータ１０８は、操作装置１０６に結合されており、例えば、駆動軸等に結合されたステッピングモータのような電動式駆動ユニットを備えていてよいが、これに限定されているわけではない。

顕微鏡１００はさらに、試料１１２が配置されている顕微鏡ステージ１１０を備えていてよい。顕微鏡ステージ１１０は、横のｘ方向およびｙ方向において移動可能であり、これらの方向は、試料１１２が保持されるステージ表面に対して平行な平面を規定する。

顕微鏡１００はさらに、試料１１２の広視野イメージングと共焦点イメージングとの両方に使用される光学イメージングシステム１１４を備えていてよい。光学イメージングシステム１１４の光軸線Ｏは、アクチュエータ１０８によって顕微鏡ステージ１１０が移動可能なｘ方向およびｙ方向に対して垂直である。この実施形態によれば、光学イメージングシステム１１４は、試料１１２に面する対物レンズ１１６を含んでいる。対物レンズ１１６は、両方の動作モード、すなわち広視野イメージングおよび共焦点イメージングにおいて共用される検出レンズを形成する。対物レンズ１１６に加えて、光学イメージングシステム１１４は、広視野モードおよび共焦点モードにおいて共用されるさらなる光学部品（図１には図示せず）を備えていてよい。さらに、光学イメージングシステム１１４は、広視野モードまたは共焦点モードのいずれかにおいて排他的に使用される光学部品を含んでいてもよい。これは、図１では、空間的に別個にされた２つの光路１１８および１２０によって示されており、これらの光路のうちの一方は、広視野イメージングに割り当てられており、他方は、共焦点イメージングに割り当てられている。したがって、光路１１８は広視野検出システムを表しており、光路１２０は共焦点検出システムを表している。簡略化のために、広視野検出システムおよび共焦点検出システムは、以降で、それぞれ光路１１８および１２０によって表される。

広視野検出システム１１８に含まれている光学部品のうち、光学カメラマウントシステム１２２が提示されていてよい。さらに、広視野検出システム１１８は、２Ｄイメージセンサを含んでおり、また共焦点検出システム１２０は共焦点センサを備えている。典型的に、上述のセンサは、光学イメージングシステム１１４内の異なる位置に配置された、空間的に別個にされたセンサユニットである。しかし、広視野検出と共焦点検出との両方に、１つのセンサユニットを使用することも想定され得る。例えば、広視野カメラを共焦点検出のために使用してもよい。単に簡略化のために、図１には１つのセンサユニット１２６が示されており、これは、１つのセンサまたは２つのセンサのいずれかによって形成されていると理解され得る。

共焦点検出システム１２０はさらに、図１に要素１２４として概略的に示されているスキャナを備えていてよい。スキャナ１２４は、試料１１２にわたるｘ方向および／またはｙ方向に沿って照明光をスキャンするために使用される。共焦点顕微鏡法において主に知られているように、スキャナ１２４は、試料１１２から出てくる検出光をデスキャンするためにも用いられ、これによって、この検出光は、試料１１２にわたる空間スキャンによって引き起こされるが、必要に応じて、定置の点センサによって受光され得る。

図１に示されている顕微鏡１００は、スクリーン１３０を有している表示装置１２８を備えている。表示装置１２８は、自身のスクリーン１３０上に試料１１２のイメージを表示するように構成されている。スクリーン１３０上に表示されるイメージは視野（ＦＯＶ）に対応し、そこから、光学イメージングシステム１１４の対物レンズ１１６を介して試料１１２から検出光が収集される。

スクリーン１３０上に表示されたイメージングされたＦＯＶを、操作装置１０６を用いて試料１１２に対してユーザによってシフトさせることができる。この目的のために、ユーザは操作装置１０６を操作し、操作装置１０６は、ユーザ操作に対応するコントロール信号をアクチュエータ１０８に出力する。単なる一例として、操作装置は、プロセッサ１０４およびアクチュエータ１０８に接続されているジョイスティック型の操作ユニットによって形成されていてよい。このようなケースでは、ユーザは操作装置１０６の操作スティックを旋回させることができ、対応するコントロール信号がアクチュエータ１０８に出力される。したがって、アクチュエータ１０８は、操作装置１０６のユーザ操作に応じて、顕微鏡ステージ１１０をｘ－ｙ平面で移動させ、これによって光学イメージングシステム１１４によってイメージングされたＦＯＶが、相応に、顕微鏡ステージ１１０に対してシフトさせられる。その結果、ＦＯＶは、顕微鏡ステージ１１０に対して定置されている試料１１２に対して横方向に移動させられる。ユーザが試料１１２に対してＦＯＶをシフトさせることを可能にする他の任意のタイプの操作装置が使用されてよいことに留意されたい。

ＦＯＶが試料１１２に対して移動する量は応答特性に関連し、応答特性に従って操作装置１０６がユーザ操作に応答する。応答特性は、ユーザが所与の増分で操作装置１０６を操作するときに、アクチュエータ１０８によって顕微鏡ステージ１１０がｘ方向および／またはｙ方向に移動させられる距離を決定する。例えば、距離Ｂによる顕微鏡ステージ１１０の単位運動へと変換される予め定められた単位増分Ａでユーザが操作装置１０６を操作する場合、応答特性は変換係数Ｂ／Ａによって規定可能である。したがって、Ｃの量での操作装置１０６の任意の操作は、変換係数Ｂ／ＡのＣ倍に等しいステージ運動距離に変換される。

変換係数が大きい場合、操作装置１０６は、迅速な応答特性、すなわち低いシフト感度を有し、操作装置１０６の予め定められたユーザ操作によって、試料１１２上で比較的大きい距離ぶんのＦＯＶシフトが引き起こされる。対照的に、変換係数が小さい場合、操作装置１０６は緩慢な応答特性、すなわち高いシフト感度を有し、操作装置１０６のユーザ操作によって、試料１１２上で比較的小さい距離ぶんのＦＯＶシフトが引き起こされる。

操作装置１０６を操作することによって引き起こされる、試料１１２に対するＦＯＶシフトは、所与の試料領域、例えば関心領域（ＲＯＩ）のシフトに変換され、このシフトは、光学イメージングシステム１１４によってイメージングされ、ユーザによって表示装置１２８のスクリーン１３０上で観察される。上述したように、試料１１２上でのＦＯＶシフトの量は、操作装置１０６の応答特性に関連する。したがって、スクリーン１３０上でのＲＯＩシフトの量は、同様に、操作装置１０６の応答特性に関連し、ＲＯＩがスクリーン１３０上で移動する距離は、ＦＯＶが試料に対して移動する距離に対応する。

試料１１２上のＦＯＶシフトとスクリーン１３０上のＲＯＩシフトとの間の比例性は、総合視覚拡大率によって決定され、総合視覚拡大率に基づいて、ＦＯＶは、光学イメージングシステム１１４によってイメージに変換され、このイメージがスクリーン１３０に表示され、操作装置１０６を操作しながらユーザによって観察される。総合視覚拡大率は、スクリーン１３０に表示されるイメージのサイズと、試料１１２上のＦＯＶのサイズと、の間の関係を表す。総合視覚拡大率は、試料１１２をイメージングする際に顕微鏡１００において効果を有する複数の拡大係数に関連し得る。これらの拡大係数は、広視野モードが選択されるのかまたは共焦点モードが選択されるのかに関連して少なくとも部分的に異なっていてよい。

広視野モードでは、試料１１２から、イメージが最終的にユーザによって観察されるスクリーン１３０までの光学的検出経路に沿って３つの拡大係数が掛け合わせられてよく、総合視覚拡大率になる。第１に、対物レンズ１１６は（場合によっては、図１に示されていない、広視野検出システム１１８の付加的な光学要素と組み合わされて）、光学ズームシステムを形成することができる。光学ズームシステムの焦点距離は、最小値と最大値との間で変化することができる。最小と最大との間に設定される目下の焦点距離は、（可変の）第１の拡大係数を規定する。第２に、広視野検出システム１１８は、予め定められた拡大率、例えば（固定された）第２の拡大係数を規定する０．６×を提供することができる上述のカメラマウントシステム１２２を備えることができる。第３に、デジタルズームまたは仮想ズームが提供されてよい。例えば、イメージセンサ１２６がデジタル２Ｄカメラによって形成されている場合には、イメージデータを提供するために、カメラのアクティブなイメージセンサ領域の一部のみが使用されてよく、このイメージデータに基づいてイメージが表示装置１２８のスクリーン１３０上に表示される。付加的または択一的に、イメージセンサ１２６から表示装置１２８に出力されるイメージデータの後処理によってデジタルズームを達成することもできる。いずれのケースにおいても、デジタルズームによって（可変の）第３の拡大係数が規定される。

この例によれば、共焦点モードにおいて、上述の第１の拡大係数、第２の拡大係数および第３の拡大係数が掛け合わせられ、総合視覚拡大率になる。一部の拡大係数は、関連する光学ズーム部品および／またはデジタルズーム部品の目下のズーム設定に関連し得るので、総合視覚拡大率は、目下のズーム設定によって変化する。したがって、試料１１２上のＦＯＶシフトとスクリーン１３０上のＲＯＩシフトとの間の比例性は、広視野モードにおいて、可変の総合視覚拡大率に従って変化する。

これに相応に、共焦点モードにおいて、試料１１２から、イメージが最終的にユーザによって観察されるスクリーン１３０までの光学的検出経路に沿って３つの拡大係数が掛け合わせられてよく、総合視覚拡大率になる。第１に、対物レンズ１１６は（場合によっては、図１に示されていない、共焦点検出システム１２０の付加的な光学要素と組み合わされて）、光学ズームシステムを形成することができる。この場合も、光学ズームシステムの焦点距離は、最小と最大との間で変化することができ、最小と最大との間に設定される目下の焦点距離は、（可変の）第１の拡大係数を規定する。第２に、共焦点モードは、共焦点検出システム１２０に含まれているスキャナ１２４によって実装されるいわゆる共焦点ズームを提供することができる。上述のように、スキャナ１２４は、照明光を試料１１２にわたって移動させるために使用される。同時に、スキャナ１２４は、試料１１２から出てくる検出光をデスキャンするように構成されている。したがって、試料１１２上のＦＯＶのサイズは、スキャナ１２４によってカバーされる試料１１２上のスキャン領域によって決定され、ここでは、撮影されたＦＯＶあたりのピクセル数は同じままである。したがって、それに基づいてスキャナ１２４がコントロールされるスキャニングパラメータは、（可変の）第２の拡大係数を決定する。第３に、共焦点モードにおいて、例えば、イメージセンサ１２６から表示装置１２８に出力されるイメージデータを後処理することによって、デジタルズームまたは仮想ズームが提供されてよい。デジタルズームは、（可変の）第３の拡大係数を規定する。

したがって、共焦点モードにおいて、第１の拡大係数、第２の拡大係数および第３の拡大係数が掛け合わせられ、総合視覚拡大率になる。一部の拡大係数は、関連する光学ズーム部品および／またはデジタルズーム部品の目下のズーム設定に関連し得るので、総合視覚拡大率は、目下のズーム設定によって変化する。したがって、試料１１２上のＦＯＶシフトとスクリーン１３０上のＲＯＩシフトとの間の比例性は、共焦点モードにおいても、可変の総合視覚拡大率に従って変化する。

上述の拡大係数が単なる例であることが強調されるべきである。スクリーン１３０または接眼レンズ等の任意の他の視覚化手段における総合視覚拡大率に影響を及ぼす任意のタイプの拡大構成およびズーム構成を、適切に考慮することができる。例えば、対物レンズ１１６は、種々異なる焦点距離を有する複数のレンズを備えている対物レンズ変更システム（図１においてブロック１３２として概略的に示されている）の一部であってよい。レンズを交換することによって、各拡大係数が相応に変化する。

以降では、コントロール装置１０２の動作原理を、図１に示した例を用いて説明する。これに関して、顕微鏡１００をコントロールする方法を示す、図２のフローチャートが参照される。

ステップＳ２において、コントロール装置１０２のプロセッサ１０４が、顕微鏡１００の動作モードを決定する。特に、広視野モードが選択されるかまたは共焦点モードが選択さるかが決定される。

ステップＳ４において、プロセッサは、各動作モードにおける顕微鏡１００の目下のズーム設定／拡大設定に関する情報を取得する。特に、プロセッサ１０４は、上述のように、各拡大係数を取得する。可変の拡大率のケースにおいて、拡大係数は、光学ズーム部品とデジタル／仮想ズーム部品との両方に関連し得る。例えば、顕微鏡１００が、固定された焦点距離を有する複数の対物レンズを備えている対物レンズ変更システム１３２を使用するケースにおいては、固定された拡大率も考慮することができる。各拡大係数に関する情報は、コントロール装置１０２のメモリに予め格納されていてよい（特に、固定された拡大率のケースにおいて）、かつ／または動作中に各拡大部品から読み出されてよい（特に、可変の拡大率のケースにおいて）。

ステップＳ６において、プロセッサ１０４は、ステップＳ４において取得された拡大係数を使用して、それに基づいてＦＯＶが表示装置１２８のスクリーン１３０上に表示される総合視覚拡大率を計算する。この例において、プロセッサ１０４は、各動作モードにおいて提供されている３つの拡大係数を掛け合わせ、掛け合わせの結果として、総合視覚拡大率が得られる。

ステップＳ８において、プロセッサ１０４は、予め定められたデフォルトの各拡大係数の積であってよい総合デフォルト拡大率を取得する。例えば、これらのデフォルトの拡大係数は、全ての固定された拡大率、すなわちズーミングによって変更されない全ての拡大率を備えていてよい。ズーム操作によって変更される拡大率に関しては、総合デフォルト拡大率を決定する際に、各ズーム範囲内の特定のデフォルトの値が考慮されてよい。さらに、この段階において、総合デフォルト拡大率を計算するために、総合視覚拡大率に影響を及ぼす全ての拡大率を考慮する必要はない。例えば、共焦点モードでは、スキャナ１２４によって実装される共焦点ズームは、総合デフォルト拡大率を決定する際に、無視されてよい。続いて、プロセッサ１０４は、Ｓ６において取得されたデフォルトの拡大率と総合視覚拡大率との比率を計算することによって、スケール係数Ｓを決定する。

ステップＳ１０において、プロセッサ１０４は、元来の変換係数Ｂ／Ａとスケール係数Ｓとを掛け合わせ、スケーリングされた変換係数が取得される。スケーリングされた変換係数は、操作装置１０６のメモリに格納されていてよい。この時点から、アクチュエータ１０８は、初期の変換係数ではなくスケーリングされた変換係数を考慮したコントロール信号に従って、操作装置１０６のユーザ操作に応じてコントロールされる。換言すれば、操作装置１０６の応答特性は、スケーリングされた変換係数に従って変更される。

総合デフォルト拡大率が総合視覚拡大率よりも大きい場合、スケール係数Ｓは１より大きく、スケーリングされた変換係数は元来の変換係数より大きい。このケースでは、操作装置１０６の応答特性はより迅速になり、操作装置１０６の予め定められたユーザ操作が試料１１２上でのより大きなＦＯＶシフトを引き起こす。したがって、操作装置１０６を操作するときにユーザがスクリーン１３０上で観察するＲＯＩシフトが同様により大きくなる。

これに相応に、総合デフォルト拡大率が総合視覚拡大率よりも小さい場合、スケール係数Ｓは１より小さく、スケーリングされた変換係数は元来の変換係数より小さい。したがって、操作装置１０６の応答特性はより緩慢になり、操作装置１０６の予め定められたユーザ操作が試料１１２上でのより小さいＦＯＶシフトを引き起こす。したがって、操作装置１０６を操作するときにユーザがスクリーン１３０上で観察するＲＯＩシフトがより小さくなる。

したがって、操作装置１０６の応答特性を、目下の総合視覚拡大率に自動的に適合させることができ、そのため、ユーザにとって、操作装置１０６を操作しながらスクリーン１３０上のイメージを観察することがより容易になる。

上述した実施形態によれば、スケール係数Ｓは、応答特性が総合視覚拡大率と共に線形に変化するように計算される。しかし、これは単なる例である。操作装置１０６の応答特性が総合視覚拡大率と共に非線形に変化するように、例えば指数関数的に変化するようにスケール係数が決定されてもよい。

本明細書で使用されるように、用語「および／または（かつ／または）」は、関連する記載項目のうちの１つまたは複数の項目のあらゆる全ての組み合わせを含んでおり、「／」として略記されることがある。

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここではブロックまたは装置がステップまたはステップの特徴に対応している。同様に、ステップの文脈において説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明も表している。

１００ 顕微鏡
１０２ コントロール装置
１０４ プロセッサ
１０６ 操作装置
１０８ アクチュエータ
１１０ 顕微鏡ステージ
１１２ 試料
１１４ 光学イメージングシステム
１１６ 対物レンズ
１１８ 光路／広視野検出システム
１２０ 光路／共焦点検出システム
１２２ 光学カメラマウントシステム
１２４ スキャナ
１２６ イメージセンサ
１２８ 表示装置
１３０ スクリーン
１３２ 対物レンズ変更システム

Claims (13)

1. 顕微鏡（１００）のためのコントロール装置（１０２）であって、前記コントロール装置（１０２）は、
   試料（１１２）に対して顕微鏡の視野をシフトさせるように構成されているアクチュエータ（１０８）と、
   シフト感度を決定する応答特性に従って前記アクチュエータ（１０８）をコントロールするためにユーザによって操作されるように構成されている操作装置（１０６）であって、前記シフト感度に従って、前記操作装置（１０６）のユーザ操作に応じて、前記試料（１１２）に対して前記視野がシフトする操作装置（１０６）と、
   総合視覚拡大率を決定し、前記総合視覚拡大率に基づいて前記操作装置（１０６）の前記応答特性をコントロールするように構成されているプロセッサ（１０４）であって、前記総合視覚拡大率に基づいて、前記顕微鏡（１００）によって前記ユーザに前記視野が視覚化されるプロセッサ（１０４）と、
   を備えているコントロール装置（１０２）。
2. 前記総合視覚拡大率は、前記顕微鏡（１００）の表示装置（１２８）に表示されるイメージのサイズと前記視野のサイズとの比率を示している、
   請求項１記載のコントロール装置（１０２）。
3. 前記プロセッサ（１０４）は、光学拡大率および／またはデジタル拡大率を取得し、それに基づいて前記総合視覚拡大率を決定するように構成されている、
   請求項１または２記載のコントロール装置（１０２）。
4. 前記プロセッサ（１０４）は、前記顕微鏡（１００）の光学ズームシステム（１１６）の可変焦点距離に従って前記光学拡大率を取得するように構成されている、
   請求項３記載のコントロール装置（１０２）。
5. 前記プロセッサ（１０４）は、前記顕微鏡（１００）の対物レンズ（１１６）の焦点距離に従って前記光学拡大率を取得するように構成されており、
   前記対物レンズ（１１６）は、種々異なる焦点距離を有する複数の対物レンズを備えている対物レンズ変更システム（１３２）の一部である、
   請求項３または４記載のコントロール装置（１０２）。
6. 前記プロセッサ（１０４）は、前記顕微鏡の光学カメラマウントシステム（１２２）の拡大率に従って前記光学拡大率を取得するように構成されている、
   請求項３から５までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）。
7. 前記プロセッサ（１０４）は、前記顕微鏡（１００）の共焦点検出システム（１２０）の可変のスキャニングパラメータに従って前記光学拡大率を取得するように構成されており、
   前記スキャニングパラメータは、前記共焦点検出システム（１２０）によってスキャンされる前記視野のサイズを規定する、
   請求項３から６までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）。
8. 前記プロセッサ（１０４）は、前記シフト感度が前記総合視覚拡大率に関連して単調に変化するように前記応答特性をコントロールするように構成されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）。
9. 前記プロセッサ（１０４）は、前記シフト感度が、前記総合視覚拡大率の関数として線形にまたは指数関数的に変化するように、前記応答特性をコントロールするように構成されている、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）。
10. 前記アクチュエータ（１０８）は、前記試料（１１２）を保持する顕微鏡ステージ（１１０）を前記顕微鏡（１００）の光学イメージングシステム（１１４）に対して移動させて、前記試料（１１２）に対して前記視野をシフトさせるように構成されている、
    請求項１から９までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）。
11. 前記アクチュエータ（１０８）は、前記光学イメージングシステム（１１４）の光軸線（Ｏ）に対して垂直に前記顕微鏡ステージ（１１０）を移動させるように構成されている、
    請求項１０記載のコントロール装置（１０２）。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のコントロール装置（１０２）を備えている、
    顕微鏡（１００）。
13. 顕微鏡（１００）をコントロールする方法であって、
    前記顕微鏡（１００）は、
    試料（１１２）に対して顕微鏡の視野をシフトさせるように構成されているアクチュエータ（１０８）と、
    シフト感度を決定する応答特性に従って前記アクチュエータ（１０８）をコントロールするためにユーザによって操作されるように構成されている操作装置（１０６）であって、シフト感度に従って、前記操作装置（１０６）のユーザ操作に応じて、前記試料（１１２）に対して前記視野がシフトする操作装置（１０６）と、
    を備えており、前記方法は、
    総合視覚拡大率を決定するステップであって、前記総合視覚拡大率に基づいて、前記顕微鏡（１００）によって前記ユーザに前記視野が視覚化されるステップと、
    前記総合視覚拡大率に基づいて前記操作装置（１０６）の前記応答特性をコントロールするステップと、
    を含む方法。

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