JP5467011B2 - 顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、対物レンズの倍率の切り替えに応じて顕微鏡用電動ステージの駆動速度を制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡用電動ステージの制御装置は、対物レンズを倍率が大きいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を低下させ、一方、対物レンズを倍率が小さいものに切り替えると電動用ステージの駆動速度を向上させることにより、対物レンズを切り替えた場合に電動用ステージを駆動しても、モニタに表示される電動用ステージ上の観察対象物の移動速度を一定に保ち標本の観察に支障が生じるのを防ぐこととしている。

特開平８−８６９６５号公報

しかしながら、近年、顕微鏡での観察は接眼レンズを使用した観察よりもデジタルカメラを使用した観察が主流となっている。デジタルカメラを使用した顕微鏡による観察においては、デジタルズーム等の画像処理によりソフトウェア上で画像の表示倍率を変更したり、顕微鏡に接続するデジタルカメラを視野範囲が異なる他のデジタルカメラに変更することによりディスプレイ等に表示される画像の視野範囲を変更したりする。また、ライブプレビュー中の部分読み取りなどの画像処理も行われる。

このようなデジタルカメラを使用した顕微鏡では、デジタルズームや部分読み取りなどの画像処理を行った場合やデジタルカメラを変更した場合にステージを駆動すると、ディスプレイに表示される画像の視野範囲に対して観察像の移動速度が急激に変化することとなり、標本の観察に支障をきたすという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、表示部上の画像の視野範囲を変更した場合にステージを駆動しても、表示部に表示される画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化を低減することができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、標本が載置され、該標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能なステージと、前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する観察光学系と、表示部に表示させる前記観察光学系により取得された前記画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部と、前記観察光学系により撮像可能な最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された前記画像の視野範囲の比を算出する比算出部と、該比算出部により算出された前記比に応じて前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、照明光が照射されたステージ上の標本の画像が観察光学系により取得されると、その画像が画像範囲設定手段により設定された視野範囲で表示部に表示される。また、ステージ制御部により制御されるステージの移動速度に従い、表示部に表示された標本の観察像が移動する。

この場合において、観察光学系により撮像可能な最大の撮像範囲に対して表示部に表示される画像の視野範囲が小さくなると、ステージを移動させた場合に標本の観察像の移動量が大きくなる傾向がある。また、観察光学系により撮像可能な最大の撮像範囲に対して表示部に表示される画像の視野範囲を近づけていくと、ステージを移動させた場合に標本の観察像の移動量が小さくなる傾向がある。

本発明は、ステージ制御部により、比算出部によって算出された比、すなわち、観察光学系により撮像可能な最大の撮像範囲に対する表示部に表示される画像の視野範囲の比に応じてステージの移動速度を制御することで、表示部上の画像の視野範囲を変更した場合に変更前の視野範囲に対する観察像の移動速度と変更後の視野範囲に対する観察像の移動速度との差を低減するようにステージを移動させることができる。

例えば、表示部上の画像の視野範囲内の一部を注目範囲として部分読み取りする場合は、ステージ制御部により、観察光学系の最大の撮像範囲に対する画像の注目範囲の比に応じてステージの移動速度を遅くし、一方、部分読み取りした状態から通常の視野範囲に戻す場合は、その比に応じてステージの移動速度を速くする。このようにすることで、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度が急激に変化するのを抑制し、安定した観察を実現することができる。

上記発明においては、前記比算出部が、前記最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された前記画像の視野範囲の縦比および横比の少なくとも一方を算出することとしてもよい。

また、上記発明においては、前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出される前記比が小さくなるほど前記ステージの移動速度を遅くすることとしてもよい。
このように構成することで、観察光学系の最大の撮像範囲に対して表示部上の画像の視野範囲を小さくした場合にステージを駆動しても、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を比較的安定させることができる。

また、上記発明においては、前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出される前記比が変化する前後の前記画像の視野範囲に対する前記標本の観察像の移動速度が一定になるように前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。
このように構成することで、表示部に表示される画像の視野範囲の変化の前後にわたり、画像の視野範囲に対する標本の観察像の移動速度を一定に保ち、安定した観察を実現することができる。

また、上記発明においては、前記観察光学系の総合の倍率値を算出する総合倍率算出部を備え、前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出された前記比および前記総合倍率算出手段により算出された前記総合の倍率値に応じて前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。

観察光学系の総合の倍率値を変更することにより画像の視野範囲に対する標本の観察像の大きさを増大した場合にステージを駆動すると、画像の視野範囲に対する観察像の移動量が大きくなる傾向がある。この場合、ステージ制御部により、ステージの移動速度を減速すれば表示部上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化の差を低減することができる。一方、画像の視野範囲に対する標本の観察像の大きさを縮小した場合にステージを駆動すると、画像の視野範囲に対する観察像の移動量が小さくなる傾向がある。この場合、ステージ制御部により、ステージの移動速度を加速すれば表示部上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化の差を低減することができる。

したがって、ステージ制御部により、比算出部により算出された比および総合倍率算出部により算出された総合の倍率値に応じてステージの移動速度を制御することで、表示部に表示される画像の視野範囲および標本の観察像の大きさを変化させた場合にステージを駆動しても、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を安定させることができる。

また、上記発明においては、前記観察光学系が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を集光する対物レンズを備え、前記総合の倍率が前記対物レンズの倍率値を含むこととしてもよい。
このように構成することで、対物レンズを倍率値が異なる他の対物レンズに切り替えた場合において、ステージ制御部により、表示部上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化の差を簡易に低減させることができる。

また、上記発明においては、前記観察光学系が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を撮影する撮像部を備え、前記比算出部が、前記撮像部の最大の撮像範囲に基づいて前記比を算出することとしてもよい。
このように構成することで、撮像部を最大の撮像範囲が異なる他の撮像部に変更した場合において、ステージ制御部により、表示部上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化の差を簡易に低減させることができる。

また、上記発明においては、前記視野範囲設定部が、前記画像の視野範囲に対する前記標本の観察像を電子的に拡大または縮小するデジタルズーム機能を有し、ステージ制御部が、前記比算出部により算出された前記比および前記視野範囲設定部のデジタルズーム機能による前記標本の観察像の倍率値に応じて前記ステージの移動速度を制御することとしてもよい。

このように構成することで、視野範囲設定部のデジタルズーム機能により、観察光学系の焦点距離を変化させることなく標本の観察像の大きさを簡易に変更することができる。また、デジタルズーム機能により標本の観察像の倍率値を変更した場合において、ステージ制御部により表示部上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化の差を低減することができる。

また、上記発明においては、前記ステージを駆動するステージ駆動部と、該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、速度指示部により指示されたステージの所望の移動速度で標本の観察像を移動させることができる。したがって、画像の視野範囲等を変更した場合にステージを駆動しても、ステージ制御部により、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を所望の速度に維持することが可能となる。

本発明によれば、表示部上の画像の視野範囲を変更した場合にステージを駆動しても、表示部に表示される画像の視野範囲に対する観察像の移動速度の変化を低減することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの概略構成図である。 図１の顕微鏡システムによる観察工程を示すフローチャートである。 モニタに表示される撮像部の最大の撮像範囲を視野範囲とする画像を示す図である。 図１の顕微鏡システムによる観察工程の一部を示すフローチャートである。 部分読み取りによるモニタ上の画像の視野範囲を示す図である。 モニタの画像を通常の視野範囲から部分読み取りよる視野範囲に変更する様子を示す図である。 図６の画像において標本の観察像が画像の端に移動した様子を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システムを示す概略構成図である。 図８の顕微鏡システムによる観察工程の一部を示すフローチャートである。 （ａ）は撮像部の最大の画像範囲全体を視野範囲とする標本の画像を示し、（ｂ）は（ａ）の標本の観察像を拡大した画像を示し、（ｃ）は（ｂ）の画像の視野範囲の一部を部分読み取りする画像を示した図である。 モニタ上の標本の観察像を拡大し、通常の視野範囲から部分読み取りよる視野範囲に変更する様子を示す図である。 図１１の画像において標本の観察像が画像の端に移動した様子を示す図である。 本発明の各実施形態の変形例に係る顕微鏡システムによる観察工程を示すフローチャートである。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００は、例えば、図１に示すように、正立型の顕微鏡装置１０と、顕微鏡装置１０に対してユーザからの指示を入力する入力部３０と、顕微鏡装置１０により取得された画像等を表示するモニタ（表示部）４０と、これら顕微鏡装置１０、入力部３０およびモニタ４０を制御する制御部５０とを備えている。

顕微鏡装置１０は、標本（図示略）が載置される電動ステージ（ステージ）１１と、照明光を発する光源１３と、光源１３から発せられた照明光を集光して標本に照射するコンデンサ１５と、照明光が照射された標本の画像を取得する観察光学系１７とを備えている。

また、顕微鏡装置１０には、手動により電動ステージ１１をＸＹ軸方向（標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向、すなわち、水平方向）に移動させるＸＹハンドル２１と、手動により電動ステージ１１をＺ軸方向（標本に照射される照明光の光軸に沿う方向、すなわち、鉛直方向）に移動させるＺ軸フォーカスハンドル２３と、電動ステージ１１を駆動するパルスモータ（ステージ駆動部）２５と、パルスモータ２５の作動を制御するモータコントローラ（ステージ制御部）２７とが備えられている。Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交している。

電動ステージ１１は、少なくともＸＹ位置座標を有している。この電動ステージ１１は、ＸＹハンドル２１またはＺ軸フォーカスハンドル２３によりユーザが手動で移動させたり、モータコントローラ２７によりユーザが指定したＸＹＺ座標に電動で移動させたりすることができるようになっている。

観察光学系１７は、照明光が照射された標本からの透過光を集光する対物レンズ１６と、対物レンズ１６により集光された透過光を撮影する撮像部１８とを備えている。
対物レンズ１６はレボルバ１９に取り付けられている。

対物レンズ１６としては、例えば、位相差対物レンズや明視野対物レンズを採用することができる。位相差対物レンズにより位相差観察を行う場合はコンデンサ１５の光路上に位相板を配置し、また、明視野対物レンズにより微分干渉観察を行う場合はコンデンサ１５およびレボルバ１９の光路上にそれぞれプリズムと偏光板を配置する。

撮像部１８としては、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ビデオカメラ、または、光増倍管などの公知の光検出器を採用することができる。撮像部１８は、撮像可能な最大の撮像範囲が異なるような他の撮像装置と切り替え可能に配置されている。

入力部３０は、例えば、図示しないキーボード、マウス、または、ジョイスティック等を備え、ユーザにより入力されるパラメータを統括するようになっている。入力部３０に入力されたパラメータは、制御部５０を介してモニタ４０や顕微鏡装置１０に出力されるようになっている。また、入力部３０は、モニタ４０に表示される画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部３１と、電動ステージ１１の駆動指示を出力する駆動指示部３３とを備えている。

視野範囲設定部３１は、例えば、マウスに接続され、モニタ４０に表示される画像上でユーザがマウスを用いて指定した範囲をその画像の視野範囲として設定することができるようになっている。

駆動指示部３３は、例えば、ジョイスティックに接続され、ジョイスティックが直立した状態からユーザにより押し倒された方向を電動ステージ１１の移動方向とする駆動指示を出力するようになっている。

モニタ４０は、入力部３０から送られてくるパラメータの設定や変更後の値を表示したり、撮像部１８により取得された画像を表示したりすることができるようになっている。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。この制御部５０は、撮像部１８により撮像可能な最大の撮像範囲に対するモニタ４０に表示される画像の視野範囲の縦比および横比（以下、「最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比」という。）を算出する比算出部として機能するようになっている。撮像部１８により撮像可能な最大の撮像範囲に対するモニタ４０に表示される画像の視野範囲の縦比および横比が同一の比率である場合は、縦比および横比のどちらか一方を算出すればよい。

また、制御部５０は、電動ステージ１１の移動速度を算出する移動速度算出部５１を備えている。移動速度算出部５１は、算出された最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に応じて、電動ステージ１１の移動速度を算出するようになっている。具体的には、移動速度算出部５１は、上記縦比に基づいて、電動ステージ１１の例えばＸ軸方向の移動速度を算出し、制御部５０により算出した上記横比に基づいて、電動ステージ１１の例えばＹ軸方向の移動速度を算出する。なお、移動速度算出部５１は、上記縦比と上記横比が同一の比率である場合、電動ステージ１１のＸ軸方向の移動速度とＹ軸方向の移動速度とを同一速度として算出する。

例えば、基準となるステージ速度を１「ｍｍ／ｓｅｃ」と仮定する。電動ステージ１１の移動速度をＶｎ（ｎ≠０）、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比をＡとする。例えば、最大撮像範囲の縦の長さに対して、画像視野範囲の縦の長さが１／２となる場合、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比Ａは１／２となる。
電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］は、以下の式（１）により表される。
Ｖｎ＝１×Ａ・・・（１）

モータコントローラ２７は、移動速度算出部５１により算出された電動ステージ１１の移動速度に基づいてパルスモータ２５の作動を制御するようになっている。すなわち、モータコントローラ２７は、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に応じて、パルスモータ２５を介して電動ステージ１１の移動速度を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム１００の作用について、図２のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００により標本を観察するには、まず、顕微鏡装置１０および制御部５０の電源をＯＮにし、これらを起動させる（ステップＳＡ１)。

電動ステージ１１に標本を載置し光源１３から照明光を発生させると、コンデンサ１５により電動ステージ１１上の標本に照明光が照射される。照明光が照射されることにより標本を透過した透過光は、対物レンズ１６により集光され、結像レンズ（図示略）を介して撮像部１８により撮影される。

撮像部１８においては、標本の観察像が結像されてデジタル画像処理が施される。撮像部１８によりデジタル画像処理された観察像は、デジタル信号として制御部５０に出力され、モニタ４０に入力される。これにより、モニタ４０において標本の画像が表示される。

顕微鏡システム１００の起動時は、例えば、図３に示すように、撮像部１８の最大の撮像範囲全体を視野範囲とする画像がモニタ４０に表示される。制御部５０においては、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比として、予め設定されている初期値が移動速度算出部５１により取得される（ステップＳＡ２)。

続いて、移動速度算出部５１により、上述した式（１）により、比の初期値に応じて電動ステージ１１の移動速度Ｖ１が算出される。算出された移動速度Ｖ１はモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ１になるようなパルスの幅Ｔが算出される。これにより、モータコントローラ２７において、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ１に設定される（ステップＳＡ３）。

次に、駆動指示部３３により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、その駆動指示が制御部５０を介してモータコントローラ２７に入力される。モータコントローラ２７においては、算出されたパルスの幅Ｔに基づきパルスモータ２５の作動が制御される。

パルスモータ２５が作動することにより、ユーザから指定された移動方向、すなわち、駆動指示部３３が押し倒された方向に向かって電動ステージ１１が移動速度Ｖ１で移動する（ステップＳＡ５)。これにより、図３に示されるモニタ４０の画像上で標本の観察像（同図において「ＯＬＹ」）が移動速度Ｖ１で移動する。

続いて、ユーザからの電動ステージ１１の駆動指示がない場合は（ステップＳＡ４「ＮＯ」）、移動速度算出部５１により最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が再取得される（ステップＳＡ６)。ステップＳＡ６においては、図４のフローチャートに示される処理が行われる。

まず、視野範囲設定部３１により、モニタ４０に表示される画像上でユーザが範囲指定すると（ステップＳＢ１「ＹＥＳ」）、指定された範囲が画像の視野範囲として設定される。視野範囲設定部３１により設定された画像の視野範囲は、制御部５０を介してモニタ４０に入力される。これにより、モニタ４０上の画像の視野範囲が変更される（ステップＳＢ２）。例えば、図５に示すように、通常の画像の視野範囲内の一部を注目範囲として部分読み取りする場合は、標本の観察像の大きさは変わらずに画像の視野範囲が注目範囲のみに制限される。

モニタ４０上の画像の視野範囲が変更されると、ステップＳＢ１「ＮＯ」を介して図４のフローチャートの処理が終了する。そして、制御部５０により、撮像部１８の最大撮像範囲に対するモニタ４０上の画像の新たな視野範囲（部分読み取りによる注目範囲）の比（以下、「新たな比」という。）が取得される。制御部５０により取得された新たな比は移動速度算出部５１に入力される。

移動速度算出部５１においては、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が変更されたと判断され（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、移動速度算出部５１により新たな比に応じて電動ステージ１１の移動速度Ｖ２が算出される。例えば、新たな比が直前までの比Ａの１／３倍に変更されたとすると、式（１）より、電動ステージ１１の移動速度Ｖ２は移動速度Ｖ１の１／３倍になる。移動速度算出部５１により算出された新たな移動速度Ｖ２はモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ２に設定される（ステップＳＡ３）。

この場合において、駆動指示部３３により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、その駆動指示がモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ２になるようにパルスモータ２５の作動が制御される。これにより、電動ステージ１１が移動速度Ｖ２で移動し（ステップＳＡ５)、図５に示されるモニタ４０の画像上で標本の観察像が移動速度Ｖ２、すなわち、移動速度Ｖ１の１／３倍の速度で移動する。

図６に示すように、通常の視野範囲の観察から部分読み取り観察に変化させると、電動ステージ１１を移動させた場合に標本（同図において、画像の中心位置に配置されている物体。図７において同様である。）の観察像の移動量が通常の観察のときより大きくなる傾向がある。

本実施形態に係る顕微鏡システム１００によれば、モータコントローラ２７により、電動ステージ１１の速度を移動速度Ｖ２に減速することで、図７に示すように、通常の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度と部分読み取りによる画像の視野範囲に対する観察像の移動速度とを同一にすることができる。すなわち、通常の画像の視野範囲において標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間と、部分読み取り時の画像の視野範囲において標本が画像の中心から端まで移動するのにかかる時間とを一致させることができる。

続いて、ステップＳＡ７において、移動速度算出部５１により、最大画像範囲に対する画像視野範囲の比に変更がないと判断されると（ステップＳＡ７「ＮＯ」）、ユーザにより、観察を継続するか終了するかが判断される（ステップＳＡ８）。観察を継続する場合は（ステップＳＡ８「ＮＯ」）、ステップＳＡ４に戻る。一方、観察を終了する場合は（ステップＳＡ８「ＹＥＳ」）、顕微鏡装置１０および制御部５０の電源をＯＦＦにし（ステップＳＡ９)、観察を終了する。

以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム１００によれば、モータコントローラ２７により、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御することで、モニタ４０上の画像の視野範囲を変更した場合に電動ステージ１１を駆動しても、変更の前後における画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を一致させることができる。したがって、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、安定した観察を行うことができる。

なお、本実施形態においては、モータコントローラ２７により、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が変化する前後において、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度が同一なるように電動ステージ１１の移動速度が制御されることとしたが、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御することとすればよく、例えば、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が小さくなるほど電動ステージ１１の移動速度を遅くすることとしてもよい。このようにすることで、観察光学系１７の最大の撮像範囲に対してモニタ４０上の画像の視野範囲を小さくした場合に電動ステージ１１を駆動しても、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を比較的安定させることができる。

また、本実施形態においては、駆動部としてパルスモータを例示して説明したが、これに代えて、例えば、リニアモータ、ステッピングモータ、ピエゾまたは超音波モータなどの他のアクチュエータを用いることとしてもよい。例えば、ＤＣモータを使用する場合には、電圧値により速度を制御すればよい。

また、本実施形態においては、移動速度算出部５１により最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比が変更したか否かを判断することとしたが、例えば、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比を記憶するとともにその比が変更されたか否かを判断するハードウエアを設けることとしてもよい。

また、本実施形態においては、駆動指示部３３がジョイスティックに接続されていることとしたが、ユーザが電動ステージ１１の移動方向の指示を含む駆動指示を入力することができればよく、例えば、マウスに接続されていてもよい。この場合、例えば、マウスにより、ユーザがモニタ４０に表示される画面上のボタンを押すと駆動指示が入力されることとすればよい。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム２００は、図８に示すように、制御部１５０が、観察光学系１７の総合の倍率値を算出する総合倍率算出部５３を備え、モータコントローラ２７が、さらに観察光学系１７の総合の倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御する点で第１の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１００の構成と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。

総合倍率算出部５３は、顕微鏡装置１０に備えられている光学系の全ての倍率値を算出するようになっている。光学系としては、例えば、対物レンズ１６および撮像部１８のＣＣＤカメラサイズ等が挙げられる。これらの各光学系にはそれぞれの倍率値を示す磁気的パターンが記録されており、総合倍率算出部５３により、各光学系の磁気的パターンを磁気によって読み取ることができるようになっている。総合倍率算出部５３により算出された光学系の総合倍率値は移動速度算出部５１に入力される。レボルバ１９には、倍率値が異なる複数の対物レンズ１６が切り替え可能に取り付けられている。

移動速度算出部５１は、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比および光学系の総合倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度Ｖｎを算出するようになっている。例えば、全光学系の総合倍率値、すなわち、対物レンズ１６の倍率値と撮像部のＣＣＤカメラサイズの倍率値とを乗算した値をＢとすると、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ[ｍｍ／ｓｅｃ]は、以下の式（２）により表される。
Ｖｎ＝１×Ａ×（１／Ｂ）・・・（２）

このように構成された顕微鏡システム２００の作用について、図２のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳＡ２においては、移動速度算出部５１により、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比の初期値が取得される。また、総合倍率算出部５３により、対物レンズ１６および撮像部１８のＣＣＤカメラサイズの総合倍率値が取得され、移動速度算出部５１に入力される。

続いて、移動速度算出部５１により、上述した式（２）により、比の初期値および光学系の総合倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度Ｖ３が算出される。算出された移動速度Ｖ３はモータコントローラ２７に入力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ３に設定される（ステップＳＡ３）。

駆動指示部３３により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、モータコントローラ２７により、電動ステージ１１が移動速度Ｖ３で移動させられる（ステップＳＡ５)。これにより、モニタ４０上で標本の観察像が移動速度Ｖ３で移動する。

続いて、ユーザからの電動ステージ１１の駆動指示がない場合は（ステップＳＡ４「ＮＯ」）、移動速度算出部５１により最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比および光学系の総合倍率値が再取得され（ステップＳＡ６)、図９のフローチャートに示される処理が行われる。

例えば、図１０（ａ）に示すような撮像部１８の最大の画像範囲全体を視野範囲とする標本（同図において「ＯＬＹ」。）の画像に対し、対物レンズ１６を倍率が大きい新たな対物レンズ１６に切り替えることにより、図１０（ｂ）に示すように画像の視野範囲を変えずに標本の観察像を拡大するとともに、図１０（ｃ）に示すように画像の視野範囲の一部を注目範囲として部分読み取りする場合について説明する。

まず、視野範囲設定部３１により、ユーザが指定した範囲が画像の視野範囲として設定され（ステップＳＣ１「ＹＥＳ」）、モニタ４０上の画像の視野範囲が変更される（ステップＳＣ２）。次に、ステップＳＣ１「ＮＯ」を介して、総合倍率算出部５３により、顕微鏡装置１０に備えられている撮像装置１８のＣＣＤカメラサイズの倍率値および新たな対物レンズ１６の倍率値が取得され（ステップＳＣ３)、移動速度算出部５１に入力される。図９のフローチャートの処理が終了する。

ステップＳＡ７に進み、移動速度算出部５１においては、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比および光学系の総合倍率値がそれぞれ変更されたと判断され（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、移動速度算出部５１により新たな比および光学系の総合倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度Ｖｎが算出される（ステップＳＡ３）。例えば、新たな比が直前までの比Ａの１／３倍に変更され、光学系の総合倍率値が直前までの倍率値Ｂの３倍に変更されたとすると、式（２）より、電動ステージ１１の移動速度Ｖ４は移動速度Ｖ３の１／９倍になる。

この場合において、駆動指示部３３により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、その駆動指示がモータコントローラ２７に出力され、電動ステージ１１の速度が移動速度Ｖ４になるようにパルスモータ２５の駆動が制御される。これにより、電動ステージ１１が移動速度Ｖ４で移動し（ステップＳＡ５)、モニタ４０上で標本の観察像が移動速度Ｖ４、すなわち、移動速度Ｖ３の１／９倍の速度で移動する。

図１１に示すように、画像の視野範囲に対して標本（同図において、画像の中心位置に配置されている物体）の観察像を拡大すると、電動ステージ１１を移動させた場合に標本の観察像の移動量が拡大前より大きくなる傾向がある。さらに、部分読み取り観察のように、拡大した標本の観察像に対して画像の視野範囲を制限すると、電動ステージ１１を移動させた場合に標本の観察像の移動量が通常の観察のときよりさらに大きくなる傾向がある。

本実施形態に係る顕微鏡システム２００によれば、モータコントローラ２７により、電動ステージ１１の速度を移動速度Ｖ４に減速することで、図１２に示すように、観察像を拡大する前の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度と観察像を拡大した後の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度とを同一にすることができる。さらに、部分読み取り前の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度と部分読み取りによる画像の視野範囲に対する観察像の移動速度とを同一にすることができる。
ステップＳＡ７「ＮＯ」の場合の処理は第１の実施形態と同様である。

以上説明したように本実施形態に係る顕微鏡システム２００によれば、モータコントローラ２７により、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比および光学系の総合倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御することで、モニタ４０上の画像の視野範囲や標本の観察像の大きさを変更した場合に電動ステージ１１を駆動しても、それぞれ変更の前後における画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を一致させることができる。したがって、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度が急激に変化するのを防ぎ、安定した観察を行うことができる。

なお、本実施形態においては、光学系の総合倍率値として撮像部１８のＣＣＤカメラサイズを含めることとしたが、例えば、光学系の総合倍率として対物レンズ１６の倍率値のみを用いることとしてもよい。このようにすることで、対物レンズ１６を倍率値が異なる他の対物レンズに切り替えた場合において、モータコントローラ２７により、対物レンズ１６の切替の前後にわたりモニタ４０上の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を簡易に一致させることができる。また、光学系の総合倍率として撮像部１８のＣＣＤカメラサイズのみを用いることとしてもよい。

また、光学系として、対物レンズ１６や撮像部１８のＣＣＤカメラサイズの他に、ズームレンズ、テレビアダプタ等を含めることとしてもよい。この場合、組み合わせる対物レンズ１６、撮像部１８のＣＣＤカメラサイズ、ズームレンズ、または、テレビアダプタ等の各倍率値をそれぞれ乗算した値を光学系の総合倍率値とすればよい。

また、本実施形態においては、総合倍率算出部５３により、各光学系に記憶された磁気的パターンを磁気によって読み取ることとしたが、これに代えて、例えば、各光学系にそれぞれの倍率値を示す光学的パターンを記録させ、総合倍率算出部５３により、各各光学系の光学的パターンを光センサによって読み取ることとしてもよい。
また、本実施形態においては、制御部５０が総合倍率算出部５３を備えることとしたが、これに代えて、例えば、入力部３０が総合倍率算出部５３を備え、キーボード等により、ユーザが総合倍率算出部５３に光学系の全ての倍率値を入力することとしてもよい

また、本実施径形態は以下のように変形することができる。
例えば、視野範囲設定部３１が、モニタ４０に表示される画像の視野範囲を変えずに標本の観察像を拡大または縮小するデジタルズーム機能を有し、モータコントローラ２７が、さらに視野範囲設定部３１のデジタルズーム機能により設定されるズーム倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御することとしてもよい。

この場合、移動速度算出部５１は、最大撮像範囲に対する画像視野範囲の比、光学系の総合倍率値およびデジタルズーム倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度を算出することとすればよい。例えば、デジタルズーム倍率値をＣとすると、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］は以下の（３）により表される。
Ｖｎ＝１×Ａ×（１／Ｂ）×（１／Ｃ）・・・（３）

このようにすることで、例えば、視野範囲設定部３１のデジタルズーム機能により画像の視野範囲を変えずに標本の観察像を拡大するとともに部分読み取り観察した場合に電動ステージ１１を駆動しても、観察像を拡大する前の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度と観察像を拡大した後の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度とを同一にすることができる。さらに、部分読み取り前の画像の視野範囲に対する観察像の移動速度と部分読み取りによる画像の視野範囲に対する観察像の移動速度とを同一にすることができる。
本変形例においては、観察光学系１７の総合倍率値を考慮せずに、最大撮像画像に対する画像視野範囲の比およびデジタルズーム倍率値に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御することとしてもよい。

また、上記各実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、駆動指示部３３が、パルスモータ２５に電動ステージ１１の移動速度を指示する速度指示部として機能することとしてもよい。本変形例においては、駆動指示部３３は、直立した状態から押し倒された方向を電動ステージ１１の移動方向とするとともに、押し倒された角度に応じて電動ステージ１１の移動速度を指示する。具体的には、直立した状態から押し倒された角度が大きくなるほど、電動ステージ１１の移動速度が速くする。また、駆動指示部３３により決定された電動ステージ１１の移動方向および移動速度は駆動指示として移動速度算出部５１に入力される。

この場合、図１３のフローチャートに示されるように、駆動指示部３３により、ユーザから電動ステージ１１の駆動指示が入力されると（ステップＳＡ４「ＹＥＳ」）、移動速度算出部５１は、以下の式（４）により、電動ステージ１１の移動速度Ｖｎを再設定する（ステップＳＡ４´）。例えば、駆動指示部３３の倒し角度をｘ、基準となるステージ駆動速度をＶ´と仮定する。
Ｖｎ＝Ｖ´×α・・・（４）
αは駆動指示部３３の倒し角度ｘに依存する係数である。例えば、α＝０（ｘ＝０°）、α＝１（０°＜ｘ≦４５°)、α＝２（４５°＜ｘ≦９０°)。

移動速度算出部５１により電動ステージ１１の移動速度Ｖ５が設定されると、モータコントローラ２７に入力されて電動ステージ１１が移動速度Ｖ５で移動させられる（ステップＳＡ５)。これにより、モニタ４０上で標本の観察像が移動速度Ｖ５で移動する。
このようにすることで、駆動指示部３３により指示された電動ステージ１１の所望の移動速度で標本の観察像を移動させることができる。したがって、モニタ４０上の画像の視野範囲等を変更した場合に電動ステージ１１を駆動しても、モータコントローラ２７により、画像の視野範囲に対する観察像の移動速度を所望の移動速度に維持することができる。

本実施形態においては、駆動指示部として、ジョイスティックを例示して説明したが、電動ステージ１１の移動方向および移動速度を設定することができるものであればよく、例えば、単位時間当たりの回転量に応じて電動ステージ１１の移動速度を制御可能なＸＹハンドルを採用することとしてもよい。また、電動ステージ１１の移動方向と移動速度とをそれぞれ別個に設定可能な装置を採用することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態およびその変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、上記各実施形態およびその変形例においては、電動ステージ１１のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動を制御することとしているが、例えば、Ｚ軸方向の移動も制御することとしてもよい。例えば、標本のフォーカス合わせを行う場合に、各種設定値の変化に応じて電動ステージ１１のＺ軸方向の移動速度を変化させることにより、フォーカス合わせを容易にすることができる。

１１ 電動ステージ（ステージ）
１６ 対物レンズ
１７ 観察光学系
１８ 撮像部
２５ パルスモータ（ステージ駆動部）
２７ モータコントローラ（ステージ制御部）
３１ 視野範囲設定部
３３ 駆動指示部（速度指示部）
５０ 制御部（比算出部）
５３ 総合倍率算出部
１００，２００ 顕微鏡システム

Claims (9)

1. 標本が載置され、該標本に照射される照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能なステージと、
   前記照明光が照射された前記標本の画像を取得する観察光学系と、
   表示部に表示させる前記観察光学系により取得された前記画像の視野範囲を設定する視野範囲設定部と、
   前記観察光学系により撮像可能な最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された前記画像の視野範囲の比を算出する比算出部と、
   該比算出部により算出された前記比に応じて前記ステージの移動速度を制御するステージ制御部とを備える顕微鏡システム。
2. 前記比算出部が、前記最大の撮像範囲に対する前記視野範囲設定部により設定された前記画像の視野範囲の縦比および横比の少なくとも一方を算出する請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出される前記比が小さくなるほど前記ステージの移動速度を遅くする請求項１または請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出される前記比が変化する前後の前記画像の視野範囲に対する前記標本の観察像の移動速度が一定になるように前記ステージの移動速度を制御する請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡システム。
5. 前記観察光学系の総合の倍率値を算出する総合倍率算出部を備え、
   前記ステージ制御部が、前記比算出部により算出された前記比および前記総合倍率算出手段により算出された前記総合の倍率値に応じて前記ステージの移動速度を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
6. 前記観察光学系が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を集光する対物レンズを備え、
   前記総合の倍率が前記対物レンズの倍率値を含む請求項５に記載の顕微鏡システム。
7. 前記観察光学系が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を撮影する撮像部を備え、
   前記比算出部が、前記撮像部の最大の撮像範囲に基づいて前記比を算出する請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡システム。
8. 前記視野範囲設定部が、前記画像の視野範囲に対する前記標本の観察像を電子的に拡大または縮小するデジタルズーム機能を有し、
   ステージ制御部が、前記比算出部により算出された前記比および前記視野範囲設定部のデジタルズーム機能による前記標本の観察像の倍率値に応じて前記ステージの移動速度を制御する請求項１から請求項７のいずれかに記載の顕微鏡システム。
9. 前記ステージを駆動するステージ駆動部と、該ステージ駆動部に前記ステージの移動速度を指示する速度指示部とを備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の顕微鏡システム。

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