JP2006126615A - 顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡の電動ステージを顕微鏡制御装置を介して操作する際に、該顕微鏡制御装置に備えられたポインティングデバイスの操作性の向上を図った顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】電動ステージ３を有する顕微鏡１と、電動ステージ３を操作するための顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面１７を表示するモニタ１６と、操作画面１７を操作するためのポインティングデバイス２０とを備えた顕微鏡制御装置２とからなる顕微鏡システムにおいて、操作画面１７は、ポインティングデバイス２０のカーソル２１を配置することのみで電動ステージ３が移動する操作領域Ｂと、カーソル２１を配置することのみで電動ステージ３の移動が停止する非操作領域Ａとを有していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡システムに関する。

近年、デジタルカメラが取り付けられた顕微鏡と顕微鏡制御装置であるパーソナルコンピュータ（以下、単に「ＰＣ」という。）や専用のコントローラとを接続し、モニタでライブ画像を観察しながら、電動ステージ等の顕微鏡の電動制御部を操作することが可能な顕微鏡システムが提供されている。このような顕微鏡システムでは、カメラ画像を表示するためのアプリケーションや顕微鏡を操作するためのアプリケーションが必須であるため、顕微鏡及びＰＣに加えこれらのアプリケーションも含めて顕微鏡システムとしてとらえられる。例えば、試料の観察したい部分を視野の中心に移動させる場合には、ＰＣにおける顕微鏡操作用のアプリケーションを用い、該アプリケーションで制御される操作画面に表示された画面スイッチをマウス等でクリックすることでステージ操作を行う。

しかしながら、斯かる画面スイッチによるステージ操作では、複数の画面スイッチの一つ一つに移動速度や移動方向等の切り替えの機能が一つずつ割り当てられている。すなわち、例えば移動方向を変更しかつ移動速度を早める等の複数のステージ操作を同時に行うことができない。このため、画面スイッチの面積を大きくし、さらに一つの画面スイッチに複数の機能を割り当てることで、容易なマウス操作と複数のステージ操作を同時に行うことを可能とした顕微鏡システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2000-340155号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている顕微鏡システムは、上述のように一つの画面スイッチに複数の機能を割り当てて複数のステージ操作を同時に行う構成であるものの、移動速度や移動方向等をより細かに設定することで画面スイッチの数が増加してしまう。そして、実際にステージ操作を行う際には、多数の画面スイッチ中の所望のスイッチに対してマウスを合わせてクリックしなければならない。したがって、従来の顕微鏡システムにおいてはマウスの操作性の向上を十分に達成することができず、新しい操作方法が求められている。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、顕微鏡の電動ステージを顕微鏡制御装置を介して操作する際に、該顕微鏡制御装置に備えられたポインティングデバイスの操作性の向上を図った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、
電動ステージを有する顕微鏡と、
前記電動ステージを操作するための顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面を表示するモニタと、前記操作画面を操作するためのポインティングデバイスとを備えた顕微鏡制御装置とからなる顕微鏡システムにおいて、
前記操作画面は、前記ポインティングデバイスのカーソルを配置することのみで前記電動ステージが移動する操作領域と、前記カーソルを配置することのみで前記電動ステージの移動が停止する非操作領域とを有していることを特徴とする顕微鏡システムを提供する。

また、本発明の顕微鏡システムは、
前記操作画面は、前記カーソルの位置を得るための基準点を有し、
前記電動ステージは、前記基準点から前記操作領域中の前記カーソルの位置へ向かう方向へ対応して移動されることが望ましい。

また、本発明の顕微鏡システムは、
前記電動ステージは、前記基準点と前記操作領域中の前記カーソルの位置との距離に対応する速度で移動されることが望ましい。

また、本発明の顕微鏡システムは、
前記基準点は、前記操作画面内の略中央に設けられており、
前記非操作領域は、前記基準点を略中心に備えた円形の第一非操作領域と、前記操作画面外部である第二非操作領域とからなることが望ましい。

本発明によれば、顕微鏡の電動ステージを顕微鏡制御装置を介して操作する際に、該顕微鏡制御装置に備えられたポインティングデバイスの操作性の向上を図った顕微鏡システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムについて添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。
本実施形態に係る顕微鏡システムは、図１に示すように顕微鏡１と、顕微鏡操作用アプリケーションを備えたＰＣ２とからなる。
顕微鏡１において、試料を載置するための電動ステージ３は、ステージ制御部４によってその移動が制御される。
電動レボルバ５は、複数の対物レンズ６を取り外し交換自在に備えており、当該レボルバ５を回転させて適宜切り替えることができる。

本実施の形態における蛍光用ランプ７は、蛍光観察時に照明光源として用いられ、その電源のオン／オフ及び光量の調整は手動で行われる。また、蛍光用ランプ７による照明光の観察光路内への導入／非導入はランプシャッタ８のオープン／クローズによって切り替えられる。
フィルタキューブ９は、２種類のフィルタと１枚のダイクロイックミラーとから構成されており、蛍光観察時に試料から発せられた蛍光とその他の不要な光等とを分離し、観察に必要な光のみを通過させる。

透過用ランプ１０は、通常観察時に照明光源として用いられ、その電源のオン／オフ及び光量の調整は電動で行うことが可能である。また、透過用ランプ１０による照明光は、電動コンデンサ１１によって集光したり、コンデンサ１１中の絞りによって弱めたり、当該コンデンサ１１の上下移動によって集光状態を変化させることができる。

通信制御部１２は、ＰＣ本体１３とＵＳＢ接続されており、顕微鏡１とＰＣ２との通信を制御する。
電動装置制御部（ＣＰＵ）１４は、電動ステージ３、ステージ制御部４、電動レボルバ５、電動コンデンサ１１、ランプシャッタ８、及び透過用ランプ１０の接続状態を確認し、それぞれの制御を行う。

パワーサプライ１５は、電動ステージ３やランプ等の顕微鏡１に搭載された全ての電動装置に電力を供給する。
ＰＣ２において、モニタ１６は、顕微鏡操作用アプリケーションに基づく後述の操作画面１７を表示する。
外部入力装置２０はマウス等からなり、操作画面１７を直接操作することで顕微鏡１へ操作命令を送ることができる。

以上の構成の下、電動ステージ３上に配置された試料は蛍光用ランプ７又は透過用ランプ１０によって照明され、試料からの光は対物レンズ６を介して顕微鏡１に取り付けられたデジタルカメラ１８へ導かれる。このデジタルカメラ１８では試料の像が撮像されて、顕微鏡１に別途接続されている観察モニタ１９又はＰＣ２のモニタ１６に試料の像が観察画像として表示されることとなる。

次に、顕微鏡操作用アプリケーションについて説明する。
図２は、本実施形態における顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面１７の具体例を示す図である。
上述のように顕微鏡操作用アプリケーションは、ＰＣ２の外部入力装置（マウス）２０によって顕微鏡１における電動装置（電動ステージ３）を操作するためのソフトである。具体的には、ＰＣ２のモニタ１６上に図２に示す操作画面１７を表示し、この操作画面１７をマウス２０で直接操作することで、電動ステージ３の操作命令を顕微鏡１へ送信することができる。

図２に示す本実施の形態における操作画面１７は、電動ステージ３をＸＹ方向へ移動させるためのものである。この操作画面１７は、画面中心で直角に交わるＸ軸及びＹ軸が設けられており（このＸ軸及びＹ軸は、モニタ１６に表示しなくても良い。）、これらの交点を原点Ｏ（０，０）とする。そしてこの操作画面１７は、クリックすることなしにマウス２０のカーソル２１を配置することで反応する非操作領域Ａ及び操作領域Ｂが設けられている。

操作領域Ｂは、当該領域Ｂにマウスカーソル２１を配置するだけで電動ステージ３の操作命令が送信される、すなわち電動ステージ３が移動する領域である。操作領域Ｂにおいて、マウスカーソル２１を配置した位置のＸＹ座標によってステージの移動方向及び移動速度が決まる。具体的には、移動方向は原点Ｏからマウスカーソル２１の位置（±ｘ，±ｙ）へ結ぶベクトル方向（角度θ）であって、移動速度はマウスカーソル２１の位置のＸＹ座標の絶対値（｜ｘ｜，｜ｙ｜）の大きさに比例して早くなる。

一方、非操作領域Ａは、原点Ｏを含む円形領域であって、この領域内にマウスカーソル２１が配置されていれば、電動ステージ３の操作命令は送信されない、すなわち電動ステージ３は移動しない。さらに、この円形領域の他に、操作画面外全体が非操作領域となっている。これにより、電動ステージ３の移動中にマウスカーソル２１を円形領域に配置する又は操作画面外へ外すことで、電動ステージ３の移動をストップさせることができる。このとき、マウスカーソル２１を操作領域Ｂから非操作領域Ａへ移動させる速度が高速であれば、マウスカーソル２１の移動にともなってステージが移動することはない。なお、マウスカーソル２１が操作領域Ｂへ入った時点から電動ステージ３の移動が始まるため、これが電動ステージ３の移動スタートとなる。

以上の操作画面１７の構成により、観察者はマウス２０をクリックすることなく、該マウス２０を移動させてカーソル２１の位置を変更するだけで、電動ステージ３の移動速度と移動方向の設定、及び移動のスタート／ストップの操作を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態において操作画面１７には、図２において点線と点Ｐからなる電動ステージ３の位置情報を示す画像が背面に重ねて表示されている。図２に示すように電動ステージ３は、Ｘ方向及びＹ方向へそれぞれ０〜ＭＡＸの範囲で移動させることが可能であり（操作可能範囲Ｃ）、点Ｐは当該範囲Ｃ内における電動ステージ３の現在位置を示している。なお、点Ｐが０又はＭＡＸに到達している場合には、マウス２０から電動ステージ３に対して操作命令が送信されていても電動ステージ３の移動は中止されるように設定されている。斯かる構成によって、観察者はマウスの操作しながら電動ステージ３の現在位置（視野位置）を確認することができる。

次に、上述したステージ操作を実現するために顕微鏡システムにおいて実行されるフローチャートを説明する。
図３は、ステージ操作を実現するためのフローチャートを示す図である。
まず、フローチャートが実行される前段階として、顕微鏡１のパワーサプライ１５及びＰＣ２の電源を入れて、顕微鏡システムを起動した後で、顕微鏡操作用アプリケーションを起動させる。

顕微鏡操作用アプリケーションの起動にともない、フローチャートがスタートする。
ステップ１−１：顕微鏡システムの電動装置の装着状態等の制御状況の確認を行う初期化処理を行う。初期化処理終了後、ステップ１−２へ進む。
ステップ１−２：電動ステージ３の顕微鏡１に対する接続をチェックする。電動ステージ３の接続が確認された場合はステップ１−３へ進み、確認されない場合はフローチャートが終了される。

ステップ１−３：オートスクロール機能（上述した操作画面による電動ステージ３の操作）が有効か否かを判別する。オートスクロール機能が有効である場合はステップ１−４へ進み、無効である場合は再度本ステップ１−３を行う。
ステップ１−４：マウスカーソル２１の現在位置を取得して一時的に記憶し、ステップ１−５へ進む。
ステップ１−５：ステップ１−４で取得したマウスカーソル２１の現在位置が操作画面１７内にあるか否かを判別する。マウスカーソル２１の現在位置が操作画面１７内にある場合はステップ１−６へ進み、操作画面１７内にない場合すなわちマウスカーソル２１の現在位置が操作画面１７外にある場合はステップ１−９へ進む。

ステップ１−６：ステップ１−４で取得したマウスカーソル２１の現在位置が円形の非操作領域Ａ内にあるか否かを判別する。マウスカーソル２１の現在位置が円形の非操作領域Ａ内にある場合はステップ１−９へ進み、円形の非操作領域Ａ内にない場合はステップ１−７へ進む。
ステップ１−７：マウスカーソル２１の現在位置から移動方向を判断し、ステップ１−８へ進む。
ステップ１−８：マウスカーソル２１の現在位置から移動速度を判断し、ステップ１−１０へ進む。

ステップ１−９：ステージ操作を中止するためにストップ命令を送信し、ステップ１−１１へ進む。
ステップ１−１０：ステップ１−７で得られた電動ステージ３の移動方向とステップ１−８で得られたステージの移動速度とを含んだ電動ステージ３の移動スタート命令を送信し、ステップ１−１１へ進む。

ステップ１−１１：ステップ１−９又はステップ１−１０の命令に対する応答をチェックする。ここでは、いずれかの命令に対する顕微鏡１側からの応答を受信するまで待機する（再度本ステップ１−１１を行う。）。応答を受信した場合はステップ１−１２へ進む。
ステップ１−１２：電動ステージ３の現在位置を取得し、ステップ１−３へ戻り、ステップ１−３から本ステップ１−１２までのフローを繰り返し行う。
以上のフローチャートを実行することで、本実施形態における操作画面１７を用いた電動ステージ３の操作を実現することができる。

ここで、本実施の形態においては、上述のように電動ステージをＸＹ方向へ移動させるための操作画面を示しているが、本発明はこれに限られず、電動ステージをＸＹＺ方向へ移動させるための操作画面を構成することもできる。この場合図４に示すように、操作画面を、ＸＹ方向用操作画面とＸＺ方向用操作画面とＹＺ方向用操作画面との３つの画面で構成する。これにより、ＸＹ方向に加え、Ｚ方向へも電動ステージを操作することが可能になる。また、デジタルカメラで得られるマクロ画像（観察画像）を操作画面の背面に重ねて表示すれば、観察しながらマウス操作するうえでより効果的である。

また、本実施の形態においては、上述のようにポインティングデバイスとしてマウスを用いているが、本発明はこれに限られず、ペンやトラックボール等の他のポインティングデバイスを用いることも可能である。

以上より、本実施の形態に係る顕微鏡システムは、顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面１７を用い、マウス２０をクリックすることなしにカーソル２１位置を操作画面１７において移動させるだけで電動ステージ３を操作することができ、マウス２０の操作性が非常に向上している。
詳細には、電動ステージ３の移動速度や移動方向の変更、及び移動スタートと移動ストップの切り替え等の複数の操作を電動ステージ３に同時に指示することができる。
特に、試料の観察箇所をずらしながら連続的な観察を行う際にも、その都度マウス２０をクリックする必要がなく、マウス２０の操作が煩雑になることがない。

また、従来は電動ステージの移動方向は操作画面に設けられた画面スイッチ毎の方向に限られていたのに対し、本実施の形態では画面スイッチでなくマウスカーソル２０を配置した方向へそのまま移動させることができる。
以上のようなマウスの良好な操作性により、観察者は操作画面から目を離しながらでも容易にステージ操作を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面の具体例を示す図である。 本発明の実施の形態においてステージ操作を実現するためのフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態における顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面の応用例を示す図である。

符号の説明

１ 顕微鏡
２ ＰＣ
３ 電動ステージ
１４ 電動装置制御部
１６ モニタ
１７ 操作画面
１８ デジタルカメラ
２０ マウス
Ｏ 原点
Ａ 非操作領域
Ｂ 操作領域
Ｃ 電動ステージの操作可能範囲
Ｐ 電動ステージの視野位置（現在位置）

Claims (4)

1. 電動ステージを有する顕微鏡と、
   前記電動ステージを操作するための顕微鏡操作用アプリケーションに基づく操作画面を表示するモニタと、前記操作画面を操作するためのポインティングデバイスとを備えた顕微鏡制御装置とからなる顕微鏡システムにおいて、
   前記操作画面は、前記ポインティングデバイスのカーソルを配置することのみで前記電動ステージが移動する操作領域と、前記カーソルを配置することのみで前記電動ステージの移動が停止する非操作領域とを有していることを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記操作画面は、前記カーソルの位置を得るための基準点を有し、
   前記電動ステージは、前記基準点から前記操作領域中の前記カーソルの位置へ向かう方向へ対応して移動されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記電動ステージは、前記基準点と前記操作領域中の前記カーソルの位置との距離に対応する速度で移動されることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記基準点は、前記操作画面内の略中央に設けられており、
   前記非操作領域は、前記基準点を略中心に備えた円形の第一非操作領域と、前記操作画面外部である第二非操作領域とからなることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。

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