JPH08223563A

JPH08223563A - 観察装置の試料台制御方式

Info

Publication number: JPH08223563A
Application number: JP7067163A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hasegawa; 公明長谷川; Tomomasa Sato; 知正佐藤; Takemi Nohara; 健美野原; Masayoshi Uchida; 昌義内田; Teruyuki Matsui; 照幸松井
Original assignee: Meitec Corp
Current assignee: Meitec Group Holdings Inc
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、観察装置の試料台の操作性を向上
せしめる制御方式を提供することを目的としている。【構成】本発明は、試料台７と撮像手段１と表示手段
２と指先位置検出手段３と指先変位量算出手段４と試料
台制御手段５と試料台駆動手段６とを備え、前記試料台
駆動手段による試料台７の駆勤量が、指先変位量算出手
段４が算出する作業者の指先の変位量に対応するといっ
た特徴を持つ。また、指先変位量は、２点のベクトル
か、もしくは基準点を頂点とした狭角によって算出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】遠隔にある観察対象物を撮像手段
で撮像し、表示手段を用いて、作業者に観察対象物を提
示するといった、遠隔作業または観察、監視のための観
察装置の制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の観察装置は、特に微小領域観察用
において、接眼レンズを直接覗く顕微鏡型システムの他
に、観察対象物を撮像する観察用カメラ、および所定の
軸方向に並進または回転を可能としたステージ等の視野
領域変更手段から構成される撮像部と、カメラからの映
像を提示する表示装置、レバー等での操作による視野領
域変更操作手段等から構成される作業部とを有する、例
えば特開平３−２６９４０６号公報に開示されているよ
うな遠隔操作型システムがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような構成の観
察装置では、試料台の回転もしくは並進操作のための入
力装置における操作量と、実際の試料台回転量との整合
を表示映像を見ながら行う必要があり、その操作に慣れ
るためにはある程度の熟練期間を要する点や、ステージ
の回転もしく並進制御速度の操作が行えず、作業状況に
応じた効率のよい操作が実施しえない等といった装置操
作に関する問題点や、専用の入力装置のために作業スペ
ースが限定されてしまう等の作業環境に関する問題点が
あった。そこで本発明では、試料台操作に熟練を要すこ
となく、作業状況に応じて試料台を柔軟に操作できるよ
うにする一方で、作業スペースを削減しない観察装置及
びその試料台制御方式を提供し、目的作業の円滑化を図
ることを目的とするものである。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ために、観察対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像装
置の撮像方向に位置し観察対象物を保持する試料台と、
前記試料台を回転もしくは並進駆動する試料台駆動手段
と、前記試料台駆動手段を外部から制御する試料台制御
手段とを撮像部に設ける一方、前記撮像手段からの観察
対象物映像を映し出す表示手段と、前記表示手段を介し
て遠隔的に作業をする作業者の、前記表示手段の表示面
上での指先の位置を検出する、表示手段上に設けられた
指先位置検出手段と、前記指先検出手段によって得られ
る指先位置の時間的変化から指先の変位量すなわち移動
量と移動方向を算出する指先変位量算出手段とを作業部
に設けた観察装置において、前記指先位置検出手段は前
記表示手段の表示面上の作業者の指先位置を検出し、指
先変位量算出手段は同指先位置の時間的変化から指先の
変位量を算出し、前記試料台制御手段は同変位量に対応
する前記試料台駆動手段の制御量を決定して、前記試料
台駆動手段が試料台を駆動するような方式としたもので
ある。さらに、前記指先変位量算出手段において、前記
表示手段の表示面内の任意点を頂点として、前記指先位
置検出手段によって得られる指先位置と、任意時間後の
指先位置とが形成する２線分のなす角度を算出する方式
としたものである。

【０００５】

【作用】上述した構成によって、指先位置検出手段は、
表示面上での指先位置を任意時間毎に高速に検出し続け
ている。作業者が試料台操作を行おうとして指先を動か
すと、指先変位量算出手段は前回指先位置と新規に検出
された指先位置とから指先の変位量、つまり移動量と移
動方向を算出する。試料台制御手段は、算出された指先
変位量から試料台駆動手段の制御量及び制御方向を決定
し、試料台駆動手段を制御せしめるものであるため、表
示手段に映し出される映像の動きと操作方向や操作量が
一致することから、直観的な操作が可能となる。さら
に、指先変位量算出手段が、前回の指先、新規の指先位
置と、表示装置の表示面基準点に相当するあらかじめ設
定された表示手段表示面内任意点とを結ぶ２つの直線が
形成する狭角を算出し、これを指先変位量とする場合に
は、試料台制御手段は指先変位量算出手段によって求め
られた狭角に対応した試料台制御手段の制御量を決定
し、試料台駆動手段を制御せしめるものであるため、表
示手段表示面基準点付近とそれ以外とでは、同じ指先変
位量を与えても、算出される狭角すなわち指先変位量が
異なることから、非常に柔軟な試料台駆動操作が実施で
きる。

【０００６】

【実施例】以下本発明の１実施例を図面に基づき詳述す
る。図１は本発明に係る観察装置の全体構成を示したブ
ロック図である。

【０００７】図中１は、観察対象物を撮像するための、
ＣＣＤカメラ等の撮像手段である。撮像手段１は、実空
間内の対象を映像信号に変換する働きを持つものである
ならば、その方式を問わない。尚、撮像手段１は、観察
対象物を光学的、電子的に拡大する特殊な顕微鏡装置に
取り付けられる場合もある。図中２は、撮像手段１がと
らえた映像を有線または無線による通信手段を介して作
業者に提示するための、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディ
スプレイ等の表示手段である。表示手段２は、表示手段
２を介して遠隔で作業を実施する作業者に対向して設置
される。尚、表示手段２は、その表示面を上向きにして
上からのぞき込めるように設置しても良い。この場合、
映像領域と操作領域が近接し、手の移動量が少なくて済
むため、本発明の効果がより一層高まることになる。図
中３は、作業者の指先位置を、表示手段２の表示面上で
検出するための、表示手段２上に設けられる指先位置検
出手段である。指先位置検出手段３は、作業者の視野と
表示手段２の表示面が重複する平面内において指先座標
を検出可能とするものである。具体的には超音波方式や
静電容量方式といった種々の方式のタッチパネルが、装
置構成の簡易さや検出精度、検出速度の点で優位であ
る。しかしながら、画像処理によって非接触で指先位置
を検出する方式等、状況に見合った優位性を有するその
他の方法を用いても一向に構わない。図中４は、指先位
置検出手段３が単位時間もしくは所定処理ループ間隔で
検出する指先位置から、指先変位量つまり移動量と移動
方向を算出する指先変位量算出手段である。指先変位量
算出手段４は、指先位置の移動に伴う移動距離と移動方
向に相当する物理量が算出可能ならば、算出方法を問わ
ない。図中５は、指先変位量算出手段４が算出した指先
変位量をもとに制御量を決定し、試料台駆動手段を駆動
する試料台制御手段である。試料台制御手段５は、あら
かじめ設定された指先変位量と試料台駆動量との対応関
係に従って試料台駆動手段６を制御可能ならば、前記対
応関係の設定方式や記憶方式あるいは制御量決定方式、
及び装置を問わない。尚、指先変位量と試料台駆動量と
の対応関係は、観察対象物や作業内容等、状況に見合っ
た優位性を有するものであれば、特に限定されるもので
はない。図中６は、試料台制御手段５の制御量によっ
て、観察対象物が載る試料台７を回転もしくは並進駆動
するための試料台駆動手段６である。試料台駆動手段６
は、回転駆動か、２軸もしくは１軸方向の並進駆動が可
能なものである。具体的には、回転駆動用は、超音波モ
ータやステッピングモータ等、支軸を中心に回転方向へ
の動力を発生する動力源を備えて構成されているもので
あり、並進駆動用は、市販のＸ−Ｙステージ等に代表さ
れる、自由軸方向に動力を発生する動力源を備えて構成
されているものである。図中７は、撮像手段１の撮像方
向に設置されており、試料台駆動手段６によって駆動さ
れる、観察対象物を搭載するための試料台である。試料
台７は、観察対象物を搭載可能で、前述した駆動自由度
を持つものならば、形状、材質を問わない。

【０００８】図２は、指先の変位量を算出するためのア
ルゴリズムの一例を示すフローチャートである。

【０００９】ステップＳ１では、指先検出のために表示
手段２の表示面上の操作有効範囲内を走査する。ステッ
プＳ２では、指先が操作有効範囲内にあるか否かの判断
が行われ、指先が確認された場合は指先の位置を取得す
る。また一方、指先が無かった場合にはステップＳ１に
戻る。ステップＳ３では、ステップＳ２で取得された指
先位置を、第１回目の指先位置として記憶保存する。ス
テップＳ４では、ステップＳ１同様、指先検出のために
表示面上の操作有効範囲内を走査する。ステップＳ５で
は、ステップＳ２同様、指先が操作有効範囲内にあるか
否かの判断が行われ、指先が確認された場合は指先の位
置を取得する。また一方、指先が無かった場合にはステ
ップＳ１に戻る。ステップＳ６では、ステップＳ５で取
得された指先位置と、ステップＳ３で記憶保存された第
１回目の指先位置から、指先の変位量つまり移動量と移
動方向を算出する。ステップＳ７では、ステップＳ３で
記憶保存された第１回目の指先位置をクリアして、かわ
りに、ステップＳ５で取得された指先位置を第１回目の
指先位置として記憶保存し、ステップＳ４へ戻る。ステ
ップＳ８では、ステップＳ５で指先が操作有効範囲内に
確認出来なかった場合に、ステップＳ３で記憶保存され
た第１回目の指先位置をクリアして、ステップＳ１に戻
る。つまり、指先位置検出手段３は、システムがスター
トすると、図中ステップＳ１〜ステップＳ２のループに
おいて、指先が操作有効範囲に適合する位置にあるかを
一定時間毎に検出している。その後、指先が操作有効範
囲内にある間は、ステップＳ４〜ステップＳ７の処理が
繰り返し行われ、指先変位量が連続的に算出されること
になる。

【００１０】ここで、例えば指先位置検出手段３にタッ
チパネルセンサを使用した場合では、操作有効範囲に適
合するか否かは、表示面上のタッチパネルセンサ部への
指先接触の有無に相当し、接触が有る場合には接触して
離れるまでの指先位置を検出することになる。同様に画
像処理を使用した場合では、操作有効範囲に適合するか
否かは、任意に設定された空間領域に指先が侵入したか
否かに相当し、侵入があった場合には領域外に出るまで
検出することになる。

【００１１】上記の構成により、指先位置検出手段３が
表示面上での指先位置を高速に検出し続けているので、
作業者が試料台７の操作を行おうとして指先を動かす
と、指先変位量算出手段４は第１回目の指先位置と第２
回目の指先位置とから指先の変位量つまり移動量と移動
方向を算出する。具体的には、表示手段２の表示面もし
くはその付近に、あらかじめ任意に設定された基準点を
原点としてた直交座標系において、第１、第２の指先座
標からベクトル量として算出しても良いし、他の方法を
用いても良い。試料台制御手段５は、算出された指先変
位量に従って、試料台７の駆動方向及び駆動量を決定
し、試料台駆動手段６を制御するよう動作する。このと
き、試料台駆動手段６が回転駆動を実施する場合は、指
先の移動方向が試料台７の回転方向に、指先の移動量が
回転駆動量に、それぞれ対応する。同様に、試料台駆動
手段６が並進駆動を実施する場合、指先の移動方向が試
料台７の並進方向に、指先の移動量が並進駆動量に、指
先変位量のベクトル成分においてそれぞれ対応する。

【００１２】従って、指先の動きと表示面上の表示映像
すなわち試料台７の動きとが一致することから、装置操
作に熟練を要せずとも容易に試料台７の遠隔操作が実施
できるばかりでなく、指先検出手段３を表示装置上に設
けたことから、観察操作以外の本来の作業のための作業
スペースが削減されない。また、指先位置検出〜指先変
位量算出のアルゴリズムが高速にループすれば、微小な
指先変位量が求められ、その分試料台７の微小な駆動制
御が可能であり、微小な変位量が連続的に求めらること
から、指先変位量の積算によって試料台７の大きな変位
の駆動制御も可能となる。つまり、作業者が指先の移動
速度を意識的に調整することによって、広いダイナミッ
クレンジをもって試料台７を駆動制御できる。

【００１３】図３は、本発明における指先の変位量算出
方法を説明するための説明図である。

【００１４】作業者が試料台７の回転制御を行おうとし
て指先を動かすと、前述したアルゴリズムに基づいて指
先変位量算出手段４は第１回目指先位置１１及び第２回
目指先位置１２を検出する。その後、あらかじめ任意に
設定された表示手段２の表示面基準点１３と、第１、第
２の指先位置１１、１２とを結ぶ２つの直線が形成する
狭角θを算出し、これを指先移動量とする。指先移動方
向は第１、第２の指先位置から容易に算出される。

【００１５】以上の指先変位量算出方法によれば、試料
台制御手段５は狭角θに対応した回転駆動制御量を決定
することになるため、表示面基準点１３付近とそれ以外
とでは、指先の移動距離が同じであっても、算出される
狭角θすなわち指先移動量が異なることから、非常に柔
軟な試料台駆動操作が実施できる。このとき、表示面基
準点１３は、画面中央もしくはその付近が望ましい。回
転ステージ操作においては、撮像手段１の注視点軸が試
料台表層部で試料台回転駆動軸と一致または交叉してい
るので、表示映像の中心も試料台回転中心と一致する。
そのため、表示面中央点を基準点として設定すること
で、作業者は表示面１０上にて試料台７を回す様な感覚
で操作が可能となる等、直観性の面で非常に優位とな
る。

【００１６】上記の実施例は試料台７を回転駆動制御す
る場合であったが、作業者が試料台７の並進制御を行う
場合も、同様に狭角θを指先移動量とする。並進駆動の
場合は、試料台制御手段５では狭角θに対応した並進駆
動制御量を決定するが、例えば２軸並進自由度を持つス
テージでは、狭角θに対応した制御量のベクトル成分が
各自由度の制御量となる。指先移動方向は第１、第２の
指先位置から容易に算出される。

【００１７】以上の指先変位量算出方法によれば、試料
台制御手段５は狭角θに対応した並進駆動制御量を決定
することになるため、表示面基準点１３付近とそれ以外
とでは、指先の移動距離が同じであっても、算出される
狭角θすなわち指先移動量が異なることから、非常に柔
軟な試料台駆動操作が実施できる。このとき、表示面基
準点１３を表示画面枠付近に設定すると、指先の移動方
向を表示面基準点１３に向けた場合に狭角θがゼロとな
り、制御量が発生しない恐れがある。この不具合を極力
抑えるために、表示面基準点１３を画面中央もしくはそ
の付近に設定することが望ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の観察装置の
試料台制御方式は、作業者が同装置の使用方法を知らな
くとも、作用点と効果点が一致していることから、簡便
かつ直観的に試料台の遠隔操作が実施できる。簡便操作
に関してさらに言えば、同じ指先変位量においても、大
きな制御量を入力したい時には基準点付近を、微量な制
御量を入力したいときには基準点からの遠隔部を使用す
れば良く、作業者が指先の移動速度を意識的に調整する
ことによっても試料台の駆動速度が制御できる等、作業
状況に応じた試料台操作が容易に実施できる。また、操
作入力装置を表示装置上に設けたことで、作業スペース
が削減されず作業部の構成を簡単にできる。このような
一連の効果から、観察装置の操作効率が向上し、目的作
業の円滑化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】観察装置の一実施例のブロック図

【図２】指先変位量を算出するアルゴリズムを説明する
フローチャート

【図３】指先の変位量算出方法を示した説明図

【符号の説明】

１撮像手段２表示手段３指先位置検出手段４指先変位量算出手段５試料台制御手段６試料台駆動手段７試料台１０表示面１３表示面基準点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田昌義愛知県名古屋市港区泰明町３丁目１番地１号泰明荘４棟110号 (72)発明者松井照幸岐阜県多治見市小名田町６丁目147番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察対象物を撮像する撮像手段と、前記
撮像装置の撮像方向に位置し観察対象物を保持する試料
台と、前記試料台を回転もしくは並進駆動する試料台駆
動手段と、前記試料台駆動手段を外部から制御する試料
台制御手段とを撮像部に設ける一方、前記撮像手段から
の観察対象物映像を映し出す表示手段と、前記表示手段
を介して遠隔的に作業をする作業者の、前記表示手段の
表示面上での指先の位置を検出する、表示手段上に設け
られた指先位置検出手段と、前記指先検出手段によって
得られる指先位置の時間的変化から指先の変位量すなわ
ち移動量と移動方向を算出する指先変位量算出手段とを
作業部に設けた観察装置において、前記指先位置検出手
段は前記表示手段の表示面上の作業者の指先位置を検出
し、指先変位量算出手段は同指先位置の時間的変化から
指先の変位量を算出し、前記試料台制御手段は同変位量
に対応する前記試料台駆動手段の制御量を決定して、前
記試料台駆動手段が試料台を駆動することを特徴とする
制御方式。
【請求項２】前記指先変位量算出手段において、前記
表示手段の表示面内の任意点を頂点として、前記指先位
置検出手段によって得られる指先位置と、任意時間後の
指先位置とが形成する２線分のなす角度を算出する請求
項１記載の観察装置の試料台制御方式。