JP2013218310A

JP2013218310A - 顕微鏡システム、駆動方法およびプログラム

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Publication number: JP2013218310A
Application number: JP2013044747A
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Inventors: Tomoya Komuro; 智也小室
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-10-24
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Also published as: JP6157155B2; EP2639617A1; US20130242382A1

Abstract

【課題】高速かつ適切なタイミングで複数の電動装置を駆動させることができる顕微鏡システム、駆動方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバ７９と、複数のパワードライバ７９に対して、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる駆動信号を出力するアクチュエータ制御部７３と、複数のパワードライバ７９のいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を、この指定のパワードライバ７９に出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバ７９の動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバ７９への開始信号の出力を停止させる制御を行う制御管理部７２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、標本を撮像して標本画像を取得する顕微鏡システム、その駆動方法およびプログラムに関する。

近年、顕微鏡システムは、標本試料に対して異なる波長を高速に切換えながら観察および撮像を行うことが多くなってきている。このような状況に対応可能な顕微鏡システムとして、たとえば異なる波長を透過させるフィルタを高速に転換可能なフィルタホイールおよび照明光や刺激光を出射する照明装置に対して露光状態を切り換えるシャッタ等の複数の電動装置を、所定の動作スケジュールと動作スケジュールに応じた時間とに基づいて、各電動装置をホストシステムで制御しながら順次駆動することにより、標本試料の観察を行う顕微鏡システムが知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−２５０７４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の顕微鏡システムでは、複数の電動装置を駆動させる場合、ホストシステムが各電動装置の駆動を制御するため、各電動装置に駆動信号が伝達されるまでに駆動信号の遅れが生じ、高速に変化する標本試料の現象を観察する用途には不向きである。

また、各電動装置を高速に駆動する場合、各電動装置に適した整定時間や標本試料の撮像タイミングが異なるので、各電動装置を時間的に前後して連続的に駆動しながら制御することが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速かつ適切なタイミングで複数の電動装置を駆動させることができる顕微鏡システム、駆動方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡システムは、顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御管理部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記制御管理部は、任意のアクチュエータを複数のグループに分けてアクチュエータ群として管理し、任意のアクチュエータ群に対応した複数のパワードライバに前記開始信号の送信を行うとともに、該指定のアクチュエータ群の中で最後に駆動が完了したアクチュエータの再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定のアクチュエータ群以外の別のアクチュエータ群へ前記開始信号の出力を停止させることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、所定の動作を行う外部機器をさらに備え、前記制御管理部は、特定のアクチュエータの駆動を開始させるまでの待機時間および複数のアクチュエータの駆動が全て完了して再度駆動可能になる整定時間が経過したとき、特定のアクチュエータを駆動開始させ、その駆動が完了した時に機器信号を外部機器に出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、所定の時間間隔で電気信号を前記制御管理部に出力する信号発生部をさらに備え、前記制御管理部は、前記電気信号を受信した場合、前記待機時間のカウントを開始するとともに、前記アクチュエータ制御部に前記開始信号を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータが駆動している場合、前記制御管理部に対して駆動中であることを示す駆動中信号を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記複数のアクチュエータそれぞれの目標移動位置を含む駆動パラメータおよび駆動のタイミングを示す駆動タイミングを記録する記録部をさらに備え、前記制御管理部は、前記記録部が記録する前記駆動パラメータおよび前記駆動タイミングに基づいて、前記開始信号を前記アクチュエータ制御部に出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記アクチュエータは、異なる波長域の光を透過させる複数のフィルタを回転可能に保持するフィルタホイールまたは光を遮光するシャッタであることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記外部機器は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像部であり、前記撮像部は、前記機器信号を受信したとき、前記被写体の撮像を開始することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記制御管理部は、該制御管理部の動作を指示する動作指示信号を送信可能なホストシステムと通信可能に接続され、前記ホストシステムから出力された前記動作指示信号を受信した場合、前記待機時間のカウントを開始するとともに、前記アクチュエータ制御部に前記開始信号を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる駆動方法は、顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、を備えた顕微鏡システムが実行する駆動方法であって、前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御ステップを実行することを特徴とする。

また、本発明にかかるプログラムは、顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、を備えた顕微鏡システムに実行させるプログラムであって、前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御ステップを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、制御管理部がアクチュエータ制御部に対して、複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を、該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う。この結果、各アクチュエータの高速性を損なうことなく、複数のアクチュエータをそれぞれ各アクチュエータに適したタイミングで駆動させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施の形態にかかる顕微鏡システムの全体構成を示す模式図である。図２は、図１に示したシャッタフィルタホイールコントローラの構成を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施の形態にかかる顕微鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。図４は、図３のタイムラプス処理の概要を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施の形態にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図６Ａは、本発明の一実施の形態の変形例４にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図６Ｂは、本発明の一実施の形態の変形例４にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図７は、本発明の一実施の形態の変形例５にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図８は、本発明の一実施の形態の変形例６にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図９は、本発明の一実施の形態の変形例７にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図１０は、本発明の一実施の形態の変形例８にかかる顕微鏡システムのシャッタフィルタホイールコントローラの制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態（以下「実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

図１は、本発明の一実施の形態にかかる顕微鏡システムの全体構成を示す模式図である。なお、図１において、顕微鏡システム１が載置される平面をＸＹ平面として、ＸＹ平面と垂直な方向をＺ方向として説明する。

図１に示すように、顕微鏡システム１は、標本試料Ｓを観察する顕微鏡装置２と、顕微鏡装置２を駆動制御する顕微鏡コントローラ３と、顕微鏡装置２を介して標本試料Ｓを撮像して標本試料Ｓの画像データを生成するビデオカメラ４と、ビデオカメラ４の駆動を制御するカメラコントローラ５と、ビデオカメラ４によって生成された画像データに対して所定の画像処理を行うビデオボード６と、顕微鏡装置２のシャッタおよびフィルタホイールを制御するシャッタフィルタホイールコントローラ７と、顕微鏡システム１において実行される各種プログラムや制御パラメータおよびビデオカメラ４が撮像した画像データを記録する記録部８と、画像データに対応する画像を表示する表示部９と、顕微鏡システム１の各種操作情報の入力を受け付ける入力部１０と、顕微鏡システム１の各部の駆動を開始させる駆動開始信号を発生する駆動開始信号発生装置１１と、顕微鏡システム１の各部を制御するホストシステム１２と、を備える。顕微鏡装置２、顕微鏡コントローラ３、ビデオカメラ４、カメラコントローラ５、ビデオボード６、シャッタフィルタホイールコントローラ７、記録部８、表示部９、入力部１０、駆動開始信号発生装置１１およびホストシステム１２は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。

顕微鏡装置２は、標本試料Ｓが載置される電動ステージ２１と、側面視略Ｃ字形状をなし、電動ステージ２１を支持するとともに、レボルバ２２を介して対物レンズ２３を保持する顕微鏡本体部２４と、顕微鏡本体部２４の上部後方（図１の右側）に配設された落射光源２５と、顕微鏡本体部２４の底部後方（図１の右側）に配設された透過光源２６と、顕微鏡本体部２４の上部に載置された鏡筒２７と、鏡筒２７に着脱自在に取り付け可能な双眼部２８と、を備える。また、落射光源２５は、落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１を介して顕微鏡本体部２４に接続される。さらに、透過光源２６は、透過光源用シャッタ３２を介して顕微鏡本体部２４に接続される。さらにまた、鏡筒２７には、標本試料Ｓの標本像を撮像するビデオカメラ４が観察吸収用フィルタホイール３３を介して着脱自在に取り付けられている。

電動ステージ２１は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成されている。具体的には、電動ステージ２１は、モータ２１１およびモータ２１１の駆動を制御するステージＸＹ駆動制御部２１２によってＸＹ平面内で移動自在である。ステージＸＹ駆動制御部２１２は、顕微鏡コントローラ３の制御のもと、図示しないＸＹ位置の原点センサによって電動ステージ２１のＸＹ平面における所定の原点位置を検出し、この原点位置を基点としてモータ２１１の駆動量を制御することによって、標本試料Ｓ上の観察箇所を移動させる。ステージＸＹ駆動制御部２１２は、観察時の電動ステージ２１のＸ位置およびＹ位置を所定の間隔毎に顕微鏡コントローラ３に出力する。また、電動ステージ２１は、モータ２１３およびモータ２１３の駆動を制御するステージＺ駆動制御部２１４によってＺ方向に移動自在である。ステージＺ駆動制御部２１４は、顕微鏡コントローラ３の制御のもと、図示しないＺ位置の原点センサによって電動ステージ２１のＺ方向における所定の原点位置を検出し、この原点位置を基点としてモータ２１３の駆動量を制御することによって、所定の高さ範囲内の任意のＺ位置に標本試料Ｓを焦準移動させる。ステージＺ駆動制御部２１４は、観察時の電動ステージ２１のＺ位置を所定の間隔毎に顕微鏡コントローラ３に出力する。

レボルバ２２は、顕微鏡本体部２４に対して回転自在に保持され、対物レンズ２３を標本試料Ｓの上方に配置する。レボルバ２２は、ノーズピースやスイングレボルバ等を用いて構成される。レボルバ２２は、倍率（観察倍率）が異なる複数の対物レンズ２３を保持する。レボルバ２２は、観察光の光路上に挿入されて標本試料Ｓの観察に用いる対物レンズ２３を択一的に切り換える。

対物レンズ２３は、たとえば１０倍，２０倍，４０倍の比較的倍率の低い対物レンズ２３１（以下、「低倍対物レンズ２３１」という）と、１０倍，２０倍，４０倍の低倍対物レンズ２３１の倍率に対して高倍率である対物レンズ２３２（以下、「高倍対物レンズ２３２」という）とを少なくとも一つずつレボルバ２２に装着される。なお、低倍対物レンズ２３１および高倍対物レンズ２３２の倍率は一例であり、高倍対物レンズ２３２が低倍対物レンズ２３１に対して高ければよい。

顕微鏡本体部２４は、上部において標本試料Ｓを落射照明するための落射照明光学系Ｌ１を内設している。落射照明光学系Ｌ１は、落射光源２５から出射された照明光を集光するコレクタレンズ２４１、照明系フィルタユニット２４２、視野絞り２４３、開口絞り２４４、照明光の光路を対物レンズ２３の光軸に沿って変更させるミラーユニット２４５等が照明光の光路に沿って適所に配置されて構成される。落射光源２５は、落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０および励起光源用フィルタホイール３１を介して顕微鏡本体部２４に接続される。落射光源２５から出射された照明光は、落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１、落射照明光学系Ｌ１および対物レンズ２３を介して標本試料Ｓに照射される。標本試料Ｓで反射した反射光（以下、「観察光」という）は、対物レンズ２３、ミラーユニット２４５および鏡筒２７を経てビデオカメラ４および双眼部２８に入射する。

また、顕微鏡本体部２４は、底部において標本試料Ｓを透過照明するための透過照明光学系Ｌ２を内設している。透過照明光学系Ｌ２は、透過光源２６から出射された照明光を集光するコレクタレンズ２４６、照明系フィルタユニット２４７、視野絞り２４８、開口絞り２４９、照明光の光路を対物レンズ２３の光軸に沿って変更させる折曲げミラー２５０、コンデンサ光学素子ユニット２５１およびトップレンズユニット２５２等が照明光の光路に沿って適所に配置されて構成される。透過光源２６は、透過光源用シャッタ３２を介して顕微鏡本体部２４に接続される。透過光源２６から出射された照明光は、透過照明光学系Ｌ２によって標本試料Ｓに照射され、観察光として対物レンズ２３、ミラーユニット２４５および鏡筒２７を経てビデオカメラ４および双眼部２８に入射する。

落射光源２５および透過光源２６は、たとえばハロゲンランプ、キセノンランプおよび白色ＬＥＤ等を用いて構成される。

鏡筒２７は、ミラーユニット２４５を経た観察光の光路を切り換えて双眼部２８またはビデオカメラ４へと導くビームスプリッタ２７１を内設している。標本試料Ｓの標本像は、ビームスプリッタ２７１によって双眼部２８内に導出され、接眼レンズを介して観察者に目視観察、または観察吸収用フィルタホイール３３を介してビデオカメラ４で撮像される。

落射光源用シャッタ２９は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、落射光源２５から標本試料Ｓに照射される照明光の状態を露光状態または遮光状態に設定する。

ＮＤフィルタ用ホイール３０は、落射光源２５が出射する照明光を減光する複数のＮＤ
フィルタを有する。ＮＤフィルタ用ホイール３０は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各ＮＤフィルタが回転することにより、落射光源２５から出射される照明光の光路上に配置される。

励起光源用フィルタホイール３１は、光学フィルタを装着するための装着穴が複数形成された回転式のフィルタホイールを有し、この複数の装着穴にそれぞれ異なる波長の光（励起波長を有する光）を透過させる励起フィルタが装着されている。励起光源用フィルタホイール３１は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各光学フィルタが回転することにより、落射光源２５から出射される照明光の光路上に配置される。

透過光源用シャッタ３２は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、透過光源２６から標本試料Ｓに照射される照明光の状態を露光状態または遮光状態に設定する。

観察吸収用フィルタホイール３３は、光学フィルタを装着するための装着穴が複数形成された回転式のフィルタホイールを有し、この複数の装着穴にそれぞれ異なる分光透過率特性を有する光学フィルタが装着されている。観察吸収用フィルタホイール３３は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各光学フィルタが回転することにより、落射光源２５から出射される照明光の光路上に配置される。

顕微鏡コントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦｌａｓｈメモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。顕微鏡コントローラ３は、ホストシステム１２の制御のもと、顕微鏡装置２を構成する各部の動作を統括的に制御する。具体的には、顕微鏡コントローラ３は、レボルバ２２を回転させて観察光の光路上に配置する対物レンズ２３を切換える切換処理、ステージＸＹ駆動制御部２１２またはステージＺ駆動制御部２１４を介してモータ２１１またはモータ２１３を駆動することにより、電動ステージ２１の駆動処理、および標本試料Ｓの観察に伴う顕微鏡装置２の各部の調整を行う調整処理等を行う。また、顕微鏡コントローラ３は、顕微鏡装置の各部の状態、たとえば電動ステージ２１の位置情報（ＸＹ位置、Ｚ位置）およびレボルバ２２に装着された対物レンズ２３の種類情報等をホストシステム１２に出力する。

ビデオカメラ４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子等を用いて構成される。ビデオカメラ４は、カメラコントローラ５の制御のもと、鏡筒２７および観察吸収用フィルタホイール３３の光学フィルタを経て入射された標本試料Ｓの観察像を撮像し、カメラケーブルを介して撮像した標本試料Ｓの画像データをビデオボード６に出力する。

カメラコントローラ５は、ＣＰＵ、ＦｌａｓｈメモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて構成される。カメラコントローラ５は、ビデオカメラ４の動作を制御する。具体的には、カメラコントローラ５は、シャッタフィルタホイールコントローラ７またはホストシステム１２の制御のもと、ビデオカメラ４の自動ゲイン制御のＯＮ／ＯＦＦ切換処理、ゲインの設定処理、ＡＥ処理、ＡＦ処理およびフレームレートの設定処理等を行ってビデオカメラ４の撮像動作を制御する。カメラコントローラ５は、シャッタフィルタホイールコントローラ７からランダムトリガを受信した場合、ビデオカメラ４に標本試料Ｓの撮像を開始させる。

ビデオボード６は、ビデオカメラ４から出力された画像データ（画像信号）に対して、内部に設けられた画像処理部が所定の画像処理を施してホストシステム１２に出力する。具体的には、ビデオボード６は、画像データに対して、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、同時化処理、カラーマトリクス演算処理、γ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理を行う。

シャッタフィルタホイールコントローラ７は、落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１、透過光源用シャッタ３２、観察吸収用フィルタホイール３３およびカメラコントローラ５等の各アクチュエータを制御する。なお、シャッタフィルタホイールコントローラ７の詳細な構成については後述する。

記録部８は、ＲＯＭやＲＡＭ等の半導体メモリおよびハードディスクレコードを用いて構成される。記録部８は、顕微鏡システム１が実行するプログラム、各種パラメータ、ホストシステム１２を介してビデオボード６から出力された画像データおよび顕微鏡コントローラ３から出力された顕微鏡装置２の各部の状態を記録する。なお、記録部８は、外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

表示部９は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部９は、ホストシステム１２を介してビデオボード６から出力される画像データに対応する画像を表示する。表示部９は、顕微鏡システム１の各種操作情報等を表示する。

入力部１０は、キーボードやマウス等の操作入力デバイス等を用いて構成され、顕微鏡システム１の各種操作の入力を受け付ける。

駆動開始信号発生装置１１は、タイミングジェネレータ等を用いて構成され、顕微鏡システム１の各部を駆動させる際の駆動開始信号（駆動パルス）を所定の時間間隔でシャッタフィルタホイールコントローラ７およびホストシステム１２に出力する。

ホストシステム１２は、ＣＰＵおよびＦｌａｓｈメモリやＲＡＭ等の半導体メモリ等を用いて構成される。ホストシステム１２は、入力部１０からの指示信号に応じて顕微鏡システム１を構成する各部に対応する指示やデータの転送等を行って顕微鏡システム１の動作を統括的に制御する。ホストシステム１２は、電源がオン状態になった場合、内部に設けられたＦｌａｓｈメモリから各種プログラムおよびプログラムの実行中に使用される各種パラメータを読み出して実行する。ホストシステム１２は、入力部１０からの指示信号に基づいて、顕微鏡コントローラ３を介してシャッタフィルタホイールコントローラ７に制御コマンドを出力する。ここで、制御コマンドとは、シャッタフィルタホイールコントローラ７が落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１、透過光源用シャッタ３２、観察吸収用フィルタホイール３３およびビデオカメラ４それぞれの駆動を制御する駆動パラメータおよび駆動タイミングである。また、駆動パラメータとは、各アクチュエータの駆動順位である。さらに、駆動タイミングとは、シャッタ待機時間、シャッタ整定時間およびフィルタホイール整定時間である。

ここで、図１に示したシャッタフィルタホイールコントローラ７の詳細な構成について説明する。図２は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、メイン制御部７１と、制御管理部７２と、アクチュエータ制御部７３と、ＲＡＭ７４と、ＲＯＭ７５と、外部通信Ｉ／Ｆ部７６と、外部信号出力部７７と、外部信号入力部７８と、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させるパワードライバ７９と、を有する。

メイン制御部７１は、ＣＰＵ等を用いて構成され、バスを介して制御管理部７２、アクチュエータ制御部７３、ＲＡＭ７４、ＲＯＭ７５および外部通信Ｉ／Ｆ部７６とそれぞれ双方向にデータ通信が可能に接続される。メイン制御部７１は、シャッタフィルタホイールコントローラ７を構成する各部に対応する指示やデータの転送等を行う。具体的には、メイン制御部７１は、顕微鏡システム１の電源がオン状態になった場合、ＲＯＭ７５からプログラムを読み出して必要なデータをＲＡＭ７４に展開する。さらに、メイン制御部７１は、外部通信Ｉ／Ｆ部７６を介してホストシステム１２から入力される制御コマンドに基づいて、ＲＯＭ７５に記録されている各アクチュエータの駆動パラメータおよびパワードライバ７９のステッピングモータドライバ７９ａ〜７９ｅの設定値を制御管理部７２およびアクチュエータ制御部７３に転送する。

また、メイン制御部７１は、制御管理部７２および外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から出力された駆動開始信号を受信した場合、ホストシステム１２から入力される制御コマンド、ＲＯＭ７５に記録されている各アクチュエータの駆動パラメータおよびパワードライバ７９のステッピングモータドライバ７９ａ〜７９ｅの設定値を制御管理部７２およびアクチュエータ制御部７３に設定した手順で順次アクチュエータを駆動する。

制御管理部７２は、プログラマブルロジックデバイス（Programable Logic Device）等を用いて構成される。制御管理部７２は、メイン制御部７１の制御のもと、アクチュエータ制御部７３に対して、ステッピングモータドライバ７９ａ〜７９ｅのいずれか一つが動作を開始するための開始信号を一つのパワードライバ７９に出力させる制御を行うとともに、このパワードライバ７９の動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、指定されたパワードライバ７９および他のパワードライバ７９への開始信号の出力を停止させる制御を行う。具体的には、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３に対して、指定のパワードライバ、たとえばステッピングモータドライバ７９ａの動作を開始するための開始信号をステッピングモータドライバ７９ａに出力させる制御を行うとともに、このステッピングモータドライバ７９ａの動作に応じた落射光源用シャッタ２９の駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、指定されたステッピングモータドライバ７９ａおよび他のステッピングモータドライバ７９ｂ〜７９ｅへの開始信号の出力を停止させる制御を行う。さらに、制御管理部７２は、任意のアクチュエータを複数のグループに分けてアクチュエータ群として管理し、任意のアクチュエータ群に対応した複数のパワードライバに開始信号の送信を行うとともに、指定のアクチュエータ群の中で最後に駆動が完了したアクチュエータの再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、指定のアクチュエータ群以外の別のアクチュエータ群へ開始信号の出力を停止させる制御を行う。

また、制御管理部７２は、特定のアクチュエータの駆動を開始させるまでの待機時間および他のアクチュエータの駆動が全て完了して再度駆動可能になる整定時間が経過したとき、特定のアクチュエータを駆動開始させその駆動が完了した時に機器信号を外部機器に出力する。具体的には、制御管理部７２は、顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から出力される制御コマンドに含まれるシャッタ待機時間と、駆動パラメータに基づく、落射光源用シャッタ２９、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１、透過光源用シャッタ３２、観察吸収用フィルタホイール３３それぞれの駆動が全て完了した駆動完了時間とが経過したとき、外部信号出力部７７を介してカメラコントローラ５へランダムトリガを機器信号として出力する。

さらにまた、制御管理部７２は、外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から出力された電気信号である外部機器トリガを受信した場合、シャッタ待機時間のカウントを開始するとともに、アクチュエータ制御部７３に開始信号を出力する。具体的には、制御管理部７２は、外部機器トリガを受信した場合、各アクチュエータに設定した内容を実行するとともに、シャッタ待機時間のカウントを開始する。制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３からアクチュエータの駆動完了信号を受信した場合、つぎのアクチュエータの駆動ステップを実行する。

アクチュエータ制御部７３は、制御管理部７２の制御のもと、メイン制御部７１によって設定された駆動パラメータおよび駆動タイミングでパワードライバ７９に開始信号を出力する。具体的には、アクチュエータ制御部７３は、メイン制御部７１によって設定された駆動パラメータおよび駆動タイミングに基づいて、順次ステッピングモータドライバ７９ａ〜７９ｅにそれぞれ開始信号を出力する。

このように構成された顕微鏡システム１は、ホストシステム１２の制御のもと、ビデオカメラ４で撮像された標本試料Ｓの画像データを表示部９に表示することによって観察者に標本試料Ｓの画像を提供することができる。さらに、顕微鏡システム１は、標本試料Ｓに対して蛍光観察のタイムラプスを行う場合、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各アクチュエータの駆動を制御することにより、各動作の処理を高速に切換えることができる。たとえば、顕微鏡システム１は、多重染色細胞の標本試料Ｓに対してタイムラプス観察を行う場合、所定の時間間隔で染色した数分ごとの標本試料Ｓの撮像を実行する。具体的には、顕微鏡システム１は、３色の蛍光観察を１時間間隔で３回撮像する場合、３色分のフィルタおよびシャッタを順次切り換えて撮像して１時間待機する動作を２回行い、３色分のフィルタおよびシャッタを順次切り換えて撮像することによって、タイムラプス観察を終了する。

つぎに、顕微鏡システム１が実行する処理について説明する。図３は、顕微鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、図３のステップＳ４〜Ｓ１０は、後述するタイムラプス処理に対応している。

図３に示すように、ホストシステム１２は、入力部１０を介してユーザによって設定された各回のタイムラプスの動作スケジュールを顕微鏡コントローラ３およびシャッタフィルタホイールコントローラ７にそれぞれ記録する（ステップＳ１）。この際、ホストシステム１２は、ユーザによって設定された各回のタイムラプスの動作スケジュールを記録部８に記録してもよい。

続いて、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、駆動開始信号発生装置１１からの動作信号およびホストシステム１２からの動作指示コマンドそれぞれの待機状態に設定する（ステップＳ２）。

その後、ホストシステム１２は、ユーザによって設定された所定の回数のタイムラプスが完了したか否かを判断する（ステップＳ３）。所定の回数のタイムラプスが完了したとホストシステム１２が判断した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、顕微鏡システム１は、本処理を終了する。これに対して、所定の回数のタイムラプスが完了していないとホストシステム１２が判断した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、顕微鏡システム１は、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、駆動開始信号発生装置１１からの動作信号および顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から動作指示コマンドを受信する。

続いて、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、スケジュール動作を開始し（ステップＳ５）、記録したスケジュールをＲＡＭ７４およびＲＯＭ７５から取得する（ステップＳ６）。

その後、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ビデオカメラ４、各フィルタホイールおよび各シャッタそれぞれに対して、スケジュールに従った各軸の動作、待機時間および整定時間のカウントおよび外部信号出力部７７を介してランダムトリガ信号の出力を実施する（ステップＳ７）。

その後、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、各軸の動作完了信号、待機時間カウント完了、整定時間カウント完了および外部信号出力部７７からのランダムトリガ信号の出力完了を検出する（ステップＳ８）。

続いて、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、動作スケジュールが全て完了したか否かを判断する（ステップＳ９）。動作スケジュールが全て完了したとシャッタフィルタホイールコントローラ７が判断した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、顕微鏡システム１は、ステップＳ１０へ移行する。これに対して、動作スケジュールが全て完了していないとシャッタフィルタホイールコントローラ７が判断した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、顕微鏡システム１は、ステップＳ６へ戻る。

その後、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２にタイムラプス１回当たりのスケジュール動作完了を通知する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の後、顕微鏡システム１は、ステップＳ２へ戻る。

つぎに、図３のステップＳ４〜Ｓ１０に対応するタイムラプス処理について詳細に説明する。図４は、図３のステップＳ４〜Ｓ１０に対応するタイムラプス処理の概要を示すフローチャートである。図５は、シャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各アクチュエータの動作を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、駆動開始信号発生装置１１から外部信号入力部７８への外部機器トリガの入力タイミングを示す。図５（ｂ）は、顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２からの制御コマンドの入力タイミングを示す。図５（ｃ）は、ＮＤフィルタ用ホイール３０の駆動タイミングを示す。図５（ｄ）は、励起光源用フィルタホイール３１の駆動タイミングを示す。図５（ｅ）は、観察吸収用フィルタホイール３３の駆動タイミングを示す。図５（ｆ）は、落射光源用シャッタ２９の駆動タイミングを示す。図５（ｇ）は、透過光源用シャッタ３２の駆動タイミングを示す。図５（ｈ）は、外部信号出力部７７を介してランダムトリガを出力する際のタイミングを示す。なお、以下においては、顕微鏡システム１が行う１ステップを例に説明する。ここで、顕微鏡システム１が行う１ステップとは、フィルタホイールの駆動、シャッタ開放、ランダムトリガの出力（撮像トリガ出力）およびシャッタ遮光の順で行う一連のシーケンス動作である。

図４に示すように、メイン制御部７１は、顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から送信された落射光源用シャッタ２９、透過光源用シャッタ３２、ＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１および観察吸収用フィルタホイール３３それぞれの駆動パラメータおよび駆動タイミング（以下、「駆動情報」という）とランダムトリガ出力時間を受信したか否かを判断する（ステップＳ１０１）。駆動情報を受信した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、メイン制御部７１は、ステップＳ１０２へ移行する。一方、駆動情報を受信していない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、メイン制御部７１は、駆動情報を受信するまで待機状態を維持する。

続いて、メイン制御部７１は、受信した駆動情報をＲＡＭ７４およびＲＯＭ７５に記録する（ステップＳ１０２）。

その後、制御管理部７２は、外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から外部機器トリガ（駆動開始信号）を受信（アサート）したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。駆動開始信号発生装置１１から外部機器トリガを受信していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、外部機器トリガを受信するまで待機する。これに対して、駆動開始信号発生装置１１から外部機器トリガを受信した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御管理部７２は、シャッタ待機時間Ｔ２のカウントを開始する（ステップＳ１０４）。具体的には、図５に示すように、制御管理部７２は、外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から外部機器トリガを受信した場合、シャッタ待機時間Ｔ２のカウントを開始する。

続いて、メイン制御部７１は、ＲＡＭ７４およびＲＯＭ７５からシャッタ制御の駆動パラメータをアクチュエータ制御部７３に転送して設定する（ステップＳ１０５）。

その後、制御管理部７２、アクチュエータ制御部７３に対して開始信号を出力させることにより、シャッタを駆動する（ステップＳ１０６）。具体的には、図５に示すように、アクチュエータ制御部７３は、駆動処理時間Ｔ１経過後に、メイン制御部７１によって設定されたシャッタ制御の駆動パラメータに基づいて、ステッピングモータドライバ７９ａへ動作を開始する開始信号を出力して落射光源用シャッタ２９を遮光方向へ駆動させる（たとえばＦＳＨＵＯＰＥＮ→ＦＳＨＵＣＬＯＳＥ）。

続いて、制御管理部７２は、シャッタの駆動が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。具体的には、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３から送信された落射光源用シャッタ２９の駆動完了信号を受信したか否かを判断する。シャッタの駆動が完了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、駆動完了信号を受信するまで待機する。これに対して、シャッタの駆動が完了した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１０８へ移行する。

その後、メイン制御部７１は、ＲＡＭ７４およびＲＯＭ７５からフィルタホイールおよびシャッタ制御の駆動パラメータをアクチュエータ制御部７３に転送して設定する（ステップＳ１０８）。

続いて、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３に対して開始信号を出力させることにより、各フィルタホイールを駆動する（ステップＳ１０９）。具体的には、図５に示すように、アクチュエータ制御部７３は、シャッタ整定時間Ｔ３経過後に、メイン制御部７１によって設定されたフィルタホイールの駆動パラメータに基づいて、ステッピングモータドライバ７９ｂ，７９ｃ，７９ｅそれぞれに駆動指示信号を出力してＮＤフィルタ用ホイール３０、励起光源用フィルタホイール３１および観察吸収用フィルタホイール３３を駆動させる。この場合、各フィルタホイールがそれぞれ駆動を開始するまで、ばらつきが生じるときがある（たとえば時間Ｔ４を参照）。

その後、制御管理部７２は、各フィルタホイールの駆動が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。具体的には、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３から送信された各フィルタホイールの駆動完了信号を受信したか否かを判断する。各フィルタホイールの駆動が完了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、各フィルタホイールから駆動完了信号を受信するまで待機する。これに対して、各フィルタホイールから駆動完了信号を受信したと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１１１へ移行する。

続いて、制御管理部７２は、シャッタ待機時間のカウントが終了したか否かを判断する（ステップＳ１１１）。具体的には、図５に示すように、制御管理部７２は、シャッタ待機時間Ｔ２のカウントが終了したか否かを判断する。シャッタ待機時間Ｔ２のカウントが終了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、シャッタ待機時間Ｔ２のカウントが終了するまで待機する。これに対して、シャッタ待機時間Ｔ２のカウントが終了したと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１１２へ移行する。

その後、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３に対して開始信号を出力させることにより、シャッタを駆動する（ステップＳ１１２）。具体的には、図５に示すように、アクチュエータ制御部７３は、制御管理部７２の制御のもと、ステッピングモータドライバ７９ａに動作を開始させる開始信号を出力して落射光源用シャッタ２９を開放（露光）方向に駆動する（たとえばＦＳＨＵＣＬＯＳＥ→ＦＳＨＵＯＰＥＮ）。

続いて、制御管理部７２は、シャッタの駆動が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。シャッタの駆動が完了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、駆動完了信号を受信するまで待機する。これに対して、シャッタの駆動が完了したと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１１４へ移行する。

その後、制御管理部７２は、シャッタ整定時間Ｔ３のカウントを開始し（ステップＳ１１４）、外部信号出力部７７を介してカメラコントローラ５へランダムトリガを出力する（ステップＳ１１５）。具体的には、図５に示すように、制御管理部７２は、落射光源用シャッタ２９のシャッタ整定時間Ｔ３のカウントを開始し、ランダムトリガをトリガネゲートからトリガアサートに切換えてカメラコントローラ５へランダムトリガを出力する。これにより、ビデオカメラ４は、一定の間隔で標本試料Ｓを連続的に撮像することができる。

続いて、制御管理部７２は、シャッタ整定時間Ｔ３のカウントが終了したか否かを判断する（ステップＳ１１６）。シャッタ整定時間Ｔ３のカウントが終了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、シャッタ整定時間Ｔ３のカウントが終了するまで待機する。これに対して、シャッタ整定時間Ｔ３のカウントが終了したと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１１７へ移行する。

その後、制御管理部７２は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したか否かを判断する（ステップＳ１１７）。ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了していないと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了するまで待機する。これに対して、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したと制御管理部７２が判断した場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ステップＳ１１８へ移行する。

続いて、制御管理部７２は、アクチュエータ制御部７３に開始信号を出力することにより、シャッタを駆動する（ステップＳ１１８）。具体的には、図５に示すように、アクチュエータ制御部７３は、ステッピングモータドライバ７９ａに開始信号を出力して落射光源用シャッタ２９を遮光方向へ駆動させる（たとえばＦＳＨＵＯＰＥＮ→ＦＳＨＵＣＬＯＳＥ）。

ステップＳ１１９、ステップＳ１２０およびステップＳ１２１は、上述したステップＳ１１３、ステップＳ１１４およびステップＳ１１６にそれぞれ対応する。ステップＳ１２１の後、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、本処理を終了する。

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、制御管理部７２がアクチュエータ制御部７３に対して、パワードライバ７９が動作を開始するための開始信号をこのパワードライバ７９に出力させる制御を行うとともに、このパワードライバ７９の動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで指定されたパワードライバ７９および他のパワードライバ７９への開始信号の出力を停止させる。これにより、アクチュエータの高速性を損なうことなく、複数のアクチュエータをそれぞれ適したタイミングで駆動させることができる。この結果、標本試料Ｓへの照射光の照射をユーザの所望する順番で高速に行うことができる。

さらに、本発明の一実施の形態によれば、制御管理部７２が顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から出力された制御コマンドに含まれるビデオカメラ４の撮像を開始させるシャッタ待機時間、および複数のアクチュエータそれぞれの駆動が全て完了した駆動完了時間が経過したとき、外部信号出力部７７を介してランダムトリガをカメラコントローラ５に出力する。これにより、各アクチュエータの高速性を損なうことなく、ユーザが所望する時間間隔で標本試料Ｓを撮像（タイムラプス）することができる。この結果、各フィルタ（たとえば赤、青、緑）で撮像した標本試料Ｓの画像を合成する場合、精度よく標本試料Ｓの画像を再現することができる。

また、本発明の一実施の形態によれば、生体顕微鏡装置で蛍光観察を行う際に、蛍光色素の褪色や光毒性による標本試料Ｓ（細胞）へのダメージ等の無駄な露光を防止することができる。

さらにまた、本発明の一実施の形態によれば、ユーザがホストシステム１２と各アクチュエータとの間におけるソフトウエア処理や通信時間を推測して制御パターンを考慮する必要がないので、簡易に動作シーケンスを作成することができる。

（変形例１）
上述した実施の形態では、シャッタフィルタホイールコントローラ７が外部機器トリガを受信した場合、シーケンス動作を１ステップのみ行っていたが、複数ステップを行ってもよい。この場合、メイン制御部７１は、外部通信Ｉ／Ｆ部７６および顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から入力される制御コマンドに基づいて、シャッタおよびフィルタホイールの駆動パラメータおよび駆動タイミングをＲＡＭ７４およびＲＯＭ７５に複数のステップを記録してもよい。これにより、制御管理部７２は、外部機器トリガを受信した場合、ステップ毎にシャッタおよびフィルタホイールをそれぞれ異なる駆動で行うことができる。

（変形例２）
また、上述した実施の形態では、制御管理部７２は、外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から入力される外部機器トリガを受信した場合、シャッタおよびフィルタホイールのシーケンス動作を１ステップ行っていたが、たとえば、１回の外部機器トリガを受信した場合、シャッタおよびフィルタホイールのシーケンス動作を複数ステップ行ってもよい。

（変形例３）
また、上述した実施の形態において、アクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間について、シャッタに着目して説明したが、フィルタホイールについても同様に整定時間を適用することができる。

（変形例４）
また、上述した実施の形態において、制御管理部７２が落射光源用シャッタ２９を開放状態から遮光状態に切り換える退色防止動作（図４ステップＳ１０５、Ｓ１０６およびＳ１０７）について説明したが、落射光源用シャッタ２９を常に開放した状態であっても本発明を適用することができる。図６Ａは、本発明の一実施の形態の変形例４にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。図６Ｂは、本発明の一実施の形態の変形例４にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

図６Ａに示すように、制御管理部７２は、落射光源用シャッタ２９が開放された状態で外部機器トリガを受信した場合において、シャッタのシャッタ待機時間Ｔ２が観察吸収用フィルタホイール３３の駆動完了のタイミングより速いとき、観察吸収用フィルタホイール３３の駆動完了のタイミングに合わせて、外部信号出力部７７を介してカメラコントローラ５にランダムトリガを出力する。その後、制御管理部７２は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したか否かを判断する。ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了していないと制御管理部７２が判断した場合、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了するまで待機する。これに対して、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したと制御管理部７２が判断した場合、本処理を終了する。

一方、図６Ｂに示すように、シャッタのシャッタ待機時間Ｔ２が観察吸収用フィルタホイール３３の駆動完了タイミングより遅いとき、シャッタのシャッタ待機時間Ｔ２に合わせて、外部信号出力部７７を介してカメラコントローラ５にランダムトリガを出力する。
その後、制御管理部７２は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したか否かを判断する。ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了していないと制御管理部７２が判断した場合、シャッタフィルタホイールコントローラ７は、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了するまで待機する。これに対して、ランダムトリガ出力時間Ｔ５のカウントが終了したと制御管理部７２が判断した場合、本処理を終了する。

以上説明した本発明の一実施の形態の変形例４によれば、上述した実施の形態と同様の効果を奏する。

さらに、本発明の一実施の形態の変形例４によれば、電気的な配線を変えずに、各駆動部の動作やビデオカメラ４への撮像信号送出が可能であるため、これら機能の使い分けにおいて装置の電源をオフ状態にする手間を省くことができる。

（変形例５）
図７は、本発明の一実施の形態の変形例５にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

図７に示すように、制御管理部７２は、落射光源用シャッタ２９が開放された状態で外部機器トリガを受信した場合において、各フィルタホイールを駆動しないとき、シャッタのシャッタ待機時間Ｔ２のカウントの終了後に、落射光源用シャッタ２９の開閉動作を行う。

以上説明した本発明の一実施の形態の変形例５によれば、上述した実施の形態と同様の効果を奏する。

さらに、本発明の一実施の形態の変形例５によれば、低価格の顕微鏡システムおよび安価なカメラであっても、特別な装置を準備することなく、高精度な時間で撮像することができる。

（変形例６）
図８は、本発明の一実施の形態の変形例６にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

図８に示すように、制御管理部７２は、外部信号入力部７８を介して駆動開始信号発生装置１１から送信された外部機器トリガを受信することなく、外部通信Ｉ／Ｆ部７６および顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から入力されるシーケンス動作を開始する制御コマンドに基づいて、顕微鏡システム１の各部を開始する。

以上説明した本発明の一実施の形態の変形例６によれば、上述した実施の形態と同様の効果を奏する。

さらに、本発明の一実施の形態の変形例６によれば、ホストシステムからの１つのコマンドで複数のアクチュエータをシーケンス動作させることができるため、複数のコマンドで各アクチュエータを動作させている場合と比較してホストシステム１２（ＰＣ）の処理速度やホストシステム１２と機器間との通信等の不定な時間を排除することができる。

（変形例７）
図９は、本発明の一実施の形態の変形例７にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

図９に示すように、制御管理部７２は、外部機器トリガを受信した場合、外部通信Ｉ／Ｆ部７６および顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から入力されるシーケンス動作を開始する制御コマンドに基づいて、顕微鏡システム１の各部の駆動を開始する。この場合、制御管理部７２は、外部機器トリガに応じて、落射光源用シャッタ２９および透過光源用シャッタ３２を駆動する。具体的には、制御管理部７２は、外部機器トリガがアサートされた場合、落射光源用シャッタ２９を開放し、外部機器トリガがネゲートされた場合、落射光源用シャッタ２９を遮光する。

以上説明した本発明の一実施の形態の変形例７によれば、低価格の顕微鏡システムおよび安価なカメラであっても、特別な装置を準備することなく、高精度な時間で撮像することができる。

（変形例８）
図１０は、本発明の一実施の形態の変形例８にかかる顕微鏡システム１のシャッタフィルタホイールコントローラ７の制御のもと、各部の動作を示すタイムチャートである。

図１０に示すように、制御管理部７２は、外部機器トリガを受信した場合、外部通信Ｉ／Ｆ部７６および顕微鏡コントローラ３を介してホストシステム１２から入力されるシーケンス動作を開始する制御コマンドに基づいて、顕微鏡システム１の各部の駆動を開始する。この場合、制御管理部７２は、外部機器トリガがアサートされた場合、落射光源用シャッタ２９を開放する。その後、制御管理部７２は、外部機器トリガがネゲートされた場合であっても、シャッタ整定時間Ｔ３経過後に落射光源用シャッタ２９を駆動する。

以上説明した本発明の一実施の形態の変形例８によれば、低価格の顕微鏡システムおよび安価なカメラであっても、特別な装置を準備することなく、高精度な時間で撮像することができる。

また、上述した実施の形態では、パワードライバ７９としてステッピングモータドライバ７９ａ〜７９ｅを説明したが、たとえばリニアモータドライバおよび圧電素子ドライバ等の顕微鏡システム１で用いられる各種ドライバやアクチュエータなどを適用することができる。

また、上述した実施の形態では、ステッピングモータドライバの数が５つであったが、顕微鏡システム１の構成に応じて適宜変更することができる。

また、上述した実施の形態では、シャッタフィルタホイールコントローラ７が１つであったが、顕微鏡システム１の構成に応じて２つ以上設けてもよい。

また、上述した実施の形態では、顕微鏡装置、ビデオカメラ、表示部およびホストシステムを備えた顕微鏡システムを例に説明したが、たとえば標本試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して標本試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。

また、上述した実施の形態では、顕微鏡装置として正立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば倒立型顕微鏡装置であっても本発明を適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。

また、上述した実施の形態では、電動ステージをモータによってＺ方向に移動自在としたが、対物レンズ又は、対物レンズを含む観察光学系全体をＺ方向に移動自在としてもよい。

また、上述した実施の形態では、観察吸収用フィルタホイール３３の動作完了が最も遅くなる場合を例に説明したが、たとえば励起光源用フィルタホイール３１の動作完了が最も遅くなる場合であっても、本発明を適用することができる。

また、本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わし、かつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１顕微鏡システム
２顕微鏡装置
３顕微鏡コントローラ
４ビデオカメラ
５カメラコントローラ
６ビデオボード
７シャッタフィルタホイールコントローラ
８記録部
９表示部
１０入力部
１１駆動開始信号発生装置
１２ホストシステム
２１電動ステージ
２２レボルバ
２３対物レンズ
２４顕微鏡本体部
２５落射光源
２６透過光源
２７鏡筒
２８双眼部
２９落射光源用シャッタ
３０ＮＤフィルタ用ホイール
３１励起光源用フィルタホイール
３２透過光源用シャッタ
３３観察吸収用フィルタホイール
７１メイン制御部
７２制御管理部
７３アクチュエータ制御部
７６外部通信Ｉ／Ｆ部
７７外部信号出力部
７８外部信号入力部
７９パワードライバ
７９ａ〜７９ｅステッピングモータドライバ
２１１，２１３モータ
２１２ステージＸＹ駆動制御部
２１４ステージＺ制御駆動部
２３１低倍対物レンズ
２３２高倍対物レンズ
２４１コレクタレンズ
２４２照明系フィルタユニット
２４５ミラーユニット
２４６コレクタレンズ
２４７照明系フィルタユニット
２５０折り曲げミラー
２５１コンデンサ光学素子ユニット
２５２トップレンズユニット
２７１ビームスプリッタ
Ｌ１落射照明光学系
Ｌ２透過照明光学系
Ｓ標本試料

Claims

顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、
前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、
前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御管理部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御管理部は、任意のアクチュエータを複数のグループに分けてアクチュエータ群として管理し、任意のアクチュエータ群に対応した複数のパワードライバに前記開始信号の送信を行うとともに、該指定のアクチュエータ群の中で最後に駆動が完了したアクチュエータの再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定のアクチュエータ群以外の別のアクチュエータ群へ前記開始信号の出力を停止させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
所定の動作を行う外部機器をさらに備え、
前記制御管理部は、特定のアクチュエータの駆動を開始させるまでの待機時間および複数のアクチュエータの駆動が全て完了して再度駆動可能になる整定時間が経過したとき、特定のアクチュエータを駆動開始させ、その駆動が完了した時に機器信号を外部機器に出力することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
所定の時間間隔で電気信号を前記制御管理部に出力する信号発生部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記電気信号を受信した場合、前記待機時間のカウントを開始するとともに、前記アクチュエータ制御部に前記開始信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータが駆動している場合、前記制御管理部に対して駆動中であることを示す駆動中信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡システム。
前記複数のアクチュエータそれぞれの目標移動位置を含む駆動パラメータおよび駆動のタイミングを示す駆動タイミングを記録する記録部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記記録部が記録する前記駆動パラメータおよび前記駆動タイミングに基づいて、前記開始信号を前記アクチュエータ制御部に出力することを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータは、異なる波長域の光を透過させる複数のフィルタを回転可能に保持するフィルタホイールまたは光を遮光するシャッタであることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
前記外部機器は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像部であり、
前記撮像部は、前記機器信号を受信したとき、前記被写体の撮像を開始することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
所定の時間間隔で電気信号を前記制御管理部に出力する信号発生部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記電気信号を受信した場合、前記待機時間のカウントを開始するとともに、前記アクチュエータ制御部に前記開始信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータが駆動している場合、前記制御管理部に対して駆動中であることを示す駆動中信号を出力することを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡システム。
前記複数のアクチュエータそれぞれの目標移動位置を含む駆動パラメータおよび駆動のタイミングを示す駆動タイミングを記録する記録部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記記録部が記録する前記駆動パラメータおよび前記駆動タイミングに基づいて、前記開始信号を前記アクチュエータ制御部に出力することを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータは、異なる波長域の光を透過させる複数のフィルタを回転可能に保持するフィルタホイールまたは光を遮光するシャッタであることを特徴とする請求項１１に記載の顕微鏡システム。
前記制御管理部は、
該制御管理部の動作を指示する動作指示信号を送信可能なホストシステムと通信可能に接続され、
前記ホストシステムから出力された前記動作指示信号を受信した場合、前記待機時間のカウントを開始するとともに、前記アクチュエータ制御部に前記開始信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータが駆動している場合、前記制御管理部に対して駆動中であることを示す駆動中信号を出力することを特徴とする請求項１３に記載の顕微鏡システム。
前記複数のアクチュエータそれぞれの目標移動位置を含む駆動パラメータおよび駆動のタイミングを示す駆動タイミングを記録する記録部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記記録部が記録する前記駆動パラメータおよび前記駆動タイミングに基づいて、前記開始信号を前記アクチュエータ制御部に出力することを特徴とする請求項１４に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータは、異なる波長域の光を透過させる複数のフィルタを回転可能に保持するフィルタホイールまたは光を遮光するシャッタであることを特徴とする請求項１５に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータが駆動している場合、前記制御管理部に対して駆動中であることを示す駆動中信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
前記複数のアクチュエータそれぞれの目標移動位置を含む駆動パラメータおよび駆動のタイミングを示す駆動タイミングを記録する記録部をさらに備え、
前記制御管理部は、前記記録部が記録する前記駆動パラメータおよび前記駆動タイミングに基づいて、前記開始信号を前記アクチュエータ制御部に出力することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
前記アクチュエータは、異なる波長域の光を透過させる複数のフィルタを回転可能に保持するフィルタホイールまたは光を遮光するシャッタであることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、を備えた顕微鏡システムが実行する駆動方法であって、
前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御ステップを含むことを特徴とする駆動方法。
顕微鏡の各部を動作させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータをそれぞれ駆動させる複数のパワードライバと、前記複数のパワードライバを介して前記複数のアクチュエータの各々を制御するアクチュエータ制御部と、を備えた顕微鏡システムに実行させるプログラムであって、
前記アクチュエータ制御部に対して、前記複数のパワードライバのいずれかを指定し、該指定されたパワードライバが動作を開始するための開始信号を該指定のパワードライバに出力させる制御を行うとともに、該指定されたパワードライバの動作に応じたアクチュエータの駆動が完了して再度駆動可能になる整定時間が経過するまで、該指定されたパワードライバおよび該指定されたパワードライバ以外の他のパワードライバへの前記開始信号の出力を停止させる制御を行う制御ステップを実行させることを特徴とするプログラム。