JP4937768B2 - システム顕微鏡の制御装置、及びそのユニット認識方法 - Google Patents

システム顕微鏡の制御装置、及びそのユニット認識方法 Download PDF

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Description

本発明は、種々多様なユニットが組み合わされるシステム顕微鏡に関する。
顕微鏡は、医学、生物学の分野及び工業系分野などにおいて、その用途に応じた種々複数の観察法が用いられている。すなわち、明視野、暗視野、微分干渉、蛍光等を使用する観察法に必要な光学素子を選択することで、種々の観察法の切り換えができる。
さらに、そのような観察法において対物レンズも複数用いられており、同時に必要とする対物レンズは、技術分野及びその用途により２種類から８種類、あるいは、さらに多くの種類と多岐に渡っている。
これらの多様な要求を効率よく満たすため、顕微鏡の光学素子切り換え手段である、レボルバ、キューブカセット、フィルターターレット等は、顕微鏡に装着可能なユニットとしてコンポーネント化が進んでいる。そして、用途に応じて選択したコンポーネントを顕微鏡に組み込み、必要な観察法の切り換え段数や対物レンズ数の顕微鏡を得ることのできる、いわゆるシステム顕微鏡が主流になりつつある。
このようなシステム顕微鏡では、ユニットを交換した場合、顕微鏡制御の自由度が変更になるため、その制御機能にも変更が必要になることが多い。そのため、ユニットを交換した場合、この交換に合わせて制御機能の変更や、構成の変更をユーザが改めて設定し直す必要があった。
そこで、特許文献１では、顕微鏡に対して交換可能であって光学素子の切り換えが可能なユニットの光学素子切り換え手段を回転させて、光学素子が光路上に停止するように位置決めするセンサ信号をカウントすることで切り換え段数を検出する光学素子切り換え制御装置が開示されている。
また、特許文献２では、照明光路、観察光路、または検出光路等に設置した透過波長スペクトルセンサーによりスペクトルを検知することで、光学素子を認識する顕微鏡が開示されている。
特開２００２−４０３３０号公報 特開２００４−２９７２７号公報
しかしながら、特許文献１ではセンサを使って切り換え段数を取得するだけのものであり、特許文献２ではスペクトルを検出することで光学素子を認識するものであり、いずれも検出対象となるユニットが限定されていた。すなわち、従来、システム顕微鏡において、特定のユニットの諸元情報を取得する技術は開示されていたが、不特定のユニットの諸元情報を取得する技術はなかった。
また、システム顕微鏡において、例えば、フィルターターレットについて言えば、透過光照明側に設置すれば、透過照明観察のための透過用フィルターターレットとして使用でき、落射照明側に設置すれば、落射照明観察のための落射用フィルターターレットとして使用できる。このように、一般的に、目的とする照明観察手法に応じて、１つのユニットを透過光照明側または落射光照明側に装着して効率的に使用することができるが、そのようなユニットがいずれの照明側に装着されているかということを認識するものではなかった。
さらに、従来のシステム顕微鏡では、各ユニットの諸元情報を検出するために、筐体内にマイクロコンピュータから各ユニット毎に電気接続用のケーブルを引き回すために大きなスペースを取る必要があり、またケーブルから発せられる電気的ノイズの影響を受け易かった。
上記課題に鑑み、本発明では、撮像した画像に基づいて、システム顕微鏡を構成するユニットに関する諸元情報を検出することができるシステム顕微鏡を提供する。
本発明に係る、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置は、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、を備え、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報検出手段は、前記画像処理手段により前記画像間に差異がないと判断されたとき、該判断結果が得られるまでに比較した該画像の枚数に基づいて、該光学素子切り換えユニットの切り換え段数を検出することを特徴とする。
本発明に係る、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置は、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、を備え、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報検出手段は、前記特性に関する情報と前記画像内の特徴量との関係に基づいて、前記画像から該光学素子切り換えユニットの保持する各光学素子の特性を検出することを特徴とする。
前記システム顕微鏡の制御装置において、前記特性が倍率であり、前記光学素子が対物レンズの場合、前記諸元情報検出手段は、基準パターン標本により撮像した画像内の所定の２点間の距離または前記画像内の画素値に応じて、該対物レンズの倍率を検出することを特徴とする。
前記システム顕微鏡の制御装置において、前記特性が透過率であり、前記光学素子がフィルターの場合、前記諸元情報検出手段は、前記画像内の画素値に応じて、該フィルターの透過率を検出することを特徴とする。
本発明に係る、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置は、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、を備え、前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入された場合、前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記所定のユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれであるかを検出することを特徴とする。
前記システム顕微鏡の制御装置において、前記諸元情報検出手段は、前記透過性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記所定のユニットが透過用照明ユニットであると検出し、前記光反射性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記所定のユニットが落射用照明ユニットであると検出することを特徴とする。
本発明に係る、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置は、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、を備え、前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる標本が挿入されて、前記ユニット駆動制御手段により透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのいずれかの照明を点灯させて、前記ユニット駆動制御手段により特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットを駆動させながら、前記撮像手段により画像を撮像させた場合、前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記光学素子切り換えユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出することを特徴とする。
前記システム顕微鏡の制御装置において、前記諸元情報検出手段は、前記透過性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記光学素子切り換えユニットが前記透過用照明ユニット側に設置されていると検出し、前記光反射性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記光学素子切り換えユニットが前記落射用照明ユニット側に設置されていると検出することを特徴とする。
前記システム顕微鏡は、該制御装置を有することを特徴とする。
本発明における、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法は、所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、前記撮像した画像に関する画像処理を行い、前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報の検出においては、前記画像処理により前記画像間に差異がないと判断されたとき、該判断結果が得られるまでに比較した該画像の枚数に基づいて、該光学素子切り換えユニットの切り換え段数を検出することを特徴とする。
本発明における、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法は、所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、前記撮像した画像に関する画像処理を行い、前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報の検出においては、前記特性に関する情報と前記画像内の特徴量との関係に基づいて、前記画像から該光学素子切り換えユニットの保持する各光学素子の特性を検出することを特徴とする。
本発明における、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法は、所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、前記撮像した画像に関する画像処理を行い、前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入された場合、前記諸元情報の検出においては、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記所定のユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれであるかを検出することを特徴とする。
本発明における、照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法は、所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、前記撮像した画像に関する画像処理を行い、前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる標本が挿入されて、透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのいずれかの照明を点灯させて、特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットにより画像を撮像させた場合、前記諸元情報の検出においては、前記標本の複数の前記画像内の前記光透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記光学素子切り換えユニットが前記透過用照明ユニット及び前記落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出することを特徴とする。
本発明を用いることにより、撮像した画像に基づいて、システム顕微鏡を構成するユニットに関する諸元情報を検出することができる。
本発明にかかる、システム顕微鏡の制御装置は、顕微鏡装置を構成する着脱可能なユニット群（照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含む）から構成されるシステム顕微鏡を制御する。
当該システム顕微鏡の制御装置は、画像取得手段、ユニット駆動制御手段、撮像ユニット制御手段、画像処理手段、諸元情報検出手段を備える。システム顕微鏡の制御装置は、本実施形態でいえば、ホストシステム３２に相当する。
画像取得手段は、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得するものであり、本実施形態でいえば、ビデオカメラ２０で撮像した画像を取り込むためのホストシステム３２の入出力（Ｉ／Ｏ）ポート４４に相当する。
ユニット駆動制御手段は、前記ユニットを駆動させるものであり、システム顕微鏡内の各ユニットを制御する制御機能に相当する。本実施形態で言えば、制御プログラムに基づいて、各ユニットを制御するＣＰＵ４１に相当する。
撮像ユニット制御手段は、前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させるものであり、本実施形態でいえば、ビデオカメラ制御部３０−２０を制御するＣＰＵ４１に相当する。
画像処理手段は、前記取得した画像について画像処理を行うものである。諸元情報検出手段は、前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するものであり、本実施形態でいえば、画像処理プログラムに基づいて画像処理を行うＣＰＵ４１に相当するが、公知の画像処理用の制御装置により実行してもよい。
このように構成することにより、撮像した画像に基づいて、システム顕微鏡を構成するユニットに関する諸元情報を検出することができる。
また、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報検出手段は、前記画像処理手段により前記画像間に差異がないと判断されたとき、該判断結果が得られるまでに比較した該画像の枚数に基づいて、該光学素子切り換えユニットの切り換え段数を検出することができる。
このように構成することにより、光学素子切り換えユニットの切換え段数についての緒言情報を画像認識処理により検出することができる。
また、前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、前記諸元情報検出手段は、前記特性に関する情報と前記画像内の特徴量との関係（本実施形態でいえば、格子間隔と倍率との対応テーブル、画素値と倍率との対応テーブル、画素値と透過率との対応テーブル等）に基づいて、前記画像から該光学素子切り換えユニットの保持する各光学素子の特性を検出することができる。
このように構成することにより、画像処理により、ターレットやレボルバ等の複数種類の光学素子を切り換えることができる切り換えユニットに装着された光学素子の諸元情報（対物レンズであれば倍率、ＮＤフィルターであれば透過率など）を検出することができる。
また、前記光軸上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入された場合、前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記所定のユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれであるかを検出することができる。
このように構成することにより、いずれの照明ユニットが透過用または落射用かを判定することができる。
また、前記光軸上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入されて、前記ユニット駆動制御手段により透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのいずれかの照明を点灯させて、前記ユニット駆動制御手段により特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットを駆動させながら、前記撮像手段により画像を撮像させた場合、前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記光学素子切り換えユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出することができる。
このように構成することにより、前記光学素子切り換えユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出することができる。
本発明によれば、光学素子切り換え手段による光学素子の切り換え前後に撮像した画像の差異を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、不特定の光学素子切り換えユニットに関する諸元情報（例えば、切り換え段数、倍率、透過率、透過光照明側及び落射光照明側のいずれの側に装着されているか等）検出することができる。それでは、以下に本発明の実施形態の詳細を説明する。
図１は、本発明が適用可能なシステム顕微鏡の構成例を示す。顕微鏡装置１において、ランプハウス２ａ内の例えばＬＥＤからなる透過照明用光源３からの光は、コレクタレンズ４ａで集光されて透過視野絞り５を経て、顕微鏡本体に対し挿脱可能な透過用フィルターターレット６へ入射する。
この透過用フィルターターレット６には、例えば、ＮＤフィルター７ａ、補正フィルター７ｂ等の６種類のフィルターが６段切り換え可能に装着されている。ＮＤフィルター７ａは、透過照明用光源３の色温度を変えずに明るさの調光を行うためのものである。補正フィルター７ｂは色補正を行うためのものである。この透過用フィルターターレット６は、任意のフィルターを照明光学系に対して選択的に挿脱することができる。
透過用フィルターターレット６を透過した照明光は、コンデンサユニット８内の透過用開口絞り９、コンデンサ光学素子ユニット１０、コンデンサトップレンズユニット１１を介して、電動ステージ１２の下方から電動ステージ１２上の観察試料Ｓを照明する。
コンデンサ光学素子ユニット１０は、光路中に選択的に挿脱できる６種類のコンデンサ１０ａ〜１０ｆ（１０ｃ〜１０ｆは図示しない）から構成されている。コンデンサトップレンズユニット１１は、光路中に選択的に挿入できる複数のコンデンサトップレンズ１１ａ，１１ｂから構成されている。
電動ステージ１２は、観察試料Ｓを顕微鏡の光軸と直交する平面内で２次元移動させることができると共に、ピント合わせのため光軸方向へ上下移動可能である。
さらに、電動ステージ１２の上方には、６種類の対物レンズ１３ａ〜１３ｆ（１３ｃ〜１３ｆは図示しない）を装着できる６段切り換えの電動レボルバ１４が、顕微鏡のアーム先端部（図示しない）の下面に回転自在でかつ着脱可能に保持されている。この電動レボルバ１４を回転させることにより、観察光路内の光軸上に、任意の対物レンズ１３ａ〜１３ｆを挿脱することができる。
さらに、電動キューブカセット１５は、顕微鏡装置1のアーム先端部に設けられており、観察光路上の光軸上に交換可能に配設されている。この電動キューブカセット１５は、４種類のフィルターキューブ１６ａ〜１６ｄ（１６ｃ〜１６ｄは図示しない）が装着されている４段切り換えのターレット状のキューブカセットであり、各種観察法に応じて任意のフィルターキューブを選択的に光路に挿脱できるものである。
電動キューブカセット１５のキューブ１６ａ〜１６ｄのいずれかを透過した光を接眼ユニット１７内のビームスプリッター１８で２方向に分岐させて、一方の光を接眼レンズ１９へ導き、他方の光をビデオカメラ２０内の撮像素子２１へ導いている。
また、ランプハウスユニット２ｂ内のＬＥＤ、水銀ランプ、またはキセノンランプ等からなる落射照明用光源２１からの光はコレクタレンズ４ｂで集光されて、顕微鏡装置１に対して交換可能な落射フィルターターレット２３へ入射する。
この落射フィルターターレット２３は、６段切り換えが可能であり、例えば、ＮＤフィルター２４ａ、補正フィルター２４ｂ等の６種類のフィルター（２４ｃ〜２４ｆは図示しない）が装着されており、任意のフィルターを光路中に選択的に挿脱することができる。ＮＤフィルター２４ａは、落射照明用光源２１の色温度を変えずに明るさの調光を行うためのものである。補正フィルター２４ｂは、色補正を行うためのものである。
落射フィルターターレット２３の前段には、前記落射照明用光源２１からの光を遮断するためのシャッタ２２ａを有する電動シャッタユニット２２が配されている。
前記落射照明用光源２１からの光は、前記ＮＤフィルター２４ａ、落射絞りユニット２５の落射開口絞り２６ａ及び落射視野絞り２６ｂを経て、光路中に挿入されているフィルターキューブ１６ａにより下方へ屈折されて、対物レンズ１３ａを介して観察試料Ｓを落射照明する。
落射照明された観察試料Ｓからの蛍光または反射光である観察光は、再度、対物レンズ１３ａ、キューブカセット１６ａを経て、ビームスプリッター１８で分岐されて、観察光の一方は、接眼レンズ１９へ導かれ、他方の光をビデオカメラ２０内の撮像素子２１へ導いている。
また、電動キューブカセット１５の前後には、光路上に挿脱可能な微分干渉観察用のポラライザ２７、アナライザー２８を挿入可能となっている。
各ユニット（ランプハウスユニット２ａ，２ｂ、透過用フィルターターレット６、コンデンサユニット８、電動ステージ１２、電動レボルバ１４、電動キューブカセット１５、接眼ユニット１７、ビデオカメラ２０、電動シャッタユニット２２、落射用フィルターターレット２３、落射絞りユニット２５）はそれぞれ、顕微鏡装置１より挿脱可能な構成となっている。そして、顕微鏡装置１は、その他の例えば光学素子数、光学素子の制御速度が異なる別種別のユニットが取り付け可能となっている。
各ユニットを含めた全体の動作を管理している顕微鏡制御部２９は、ＣＡＮ−ＢＵＳラインＬ１を介して、ランプハウス制御部３０−２ａ，３０−２ｂ、透過絞り制御部３０−５、透過用フィルターターレット制御部３０−６、コンデンサユニット制御部３０−８、電動ステージ制御部３０−１２ａ，３０−１２ｂ、電動レボルバ制御部３０−１４、電動キューブカセット制御部３０−１５、接眼ユニット制御部３０−１７、ビデオカメラ制御部３０−２０、電動シャッタユニット制御部３０−２２、落射用フィルターターレット制御部３０−２３、落射絞り制御部３０−２５、ポラライザ制御部３０−２７、アナライザー制御部３０−２８とそれぞれ接続されており、コマンド通信による通信制御が可能な状態となっている。
ランプハウス制御部３０−２ａ，３０−２ｂはそれぞれ、顕微鏡制御部２９の通信制御により、透過照明用光源３、落射照明用光源２１の駆動制御を行う。透過絞り制御部３０−５は、モータライズさせた透過視野絞り５の駆動、制御を行う。
透過用フィルターターレット制御部３０−６、落射用フィルターターレット制御部３０−２３はそれぞれ、顕微鏡制御部２９の通信制御により、それぞれに内蔵させた透過フィルター７ａ〜７ｆ、落射フィルター２４ａ〜２４ｆの駆動及び制御を行う。
コンデンサユニット制御部３０−８は、コンデンサ光学素子ユニット１０ａ〜１０ｆ、コンデンサトップレンズユニット１１、透過用開口絞り９の駆動及び制御を行う。
電動ステージ制御部３０−１２ａは、電動ステージ１２のＸ−Ｙ方向の駆動制御及び座
標管理を行う。電動ステージ制御部３０−１２ｂは、電動ステージ１２のＺ方向（光軸方向）の駆動制御及び座標管理を行う。
さらに、電動ステージ制御部３０−１２ｂは、ビデオカメラ２０の情報をもとに顕微鏡制御部２９にて行われる、いわゆる観察試料Ｓの合焦動作を行うための電動ステージ１２の駆動制御の担当も行っている。
電動レボルバ制御部３０−１４、電動キューブカセット制御部３０−１５は、電動レボルバ１４、電動キューブカセット１５の駆動及び制御を行う。接眼ユニット制御部３０−１７はビームスプリッター１８の駆動制御を行うことで、２方向に分岐させている光量の割合を変化させるものである。
ビデオカメラ制御部３０−２０は、観察試料Ｓの静止画及び動画データの撮影を行うためのビデオカメラ２０の制御を行う。また、ビデオカメラ制御部３０−２０は、顕微鏡制御部２９を介して、撮影した観察試料Ｓの画像データをホストシステム３２へ転送する機能も有している。なお、本実施形態では、顕微鏡制御部２９を介してホストシステム３２へ転送する構成で説明したが、この構成に限られず、例えば、ビデオカメラ制御部３０−２０からホストシステム３２や別の装置への接続を専用線で行うような構成としてもよい。
電動シャッタユニット制御部３０−２２は光路の遮断を行うシャッタ２２ａの駆動制御を行う。落射絞り制御部３０−２５は、落射視野絞り２６ａ、落射開口絞り２６ｂの駆動及び制御を行う。
ポラライザ制御部３０−２７、アナライザー制御部３０−２８はそれぞれ、ポラライザ、アナライザーの光路への挿脱の駆動制御を行う。
さらに、顕微鏡装置1は、顕微鏡制御部２９を介して、ホストシステム３２に接続されている。ホストシステム３２は、制御プログラムの実行によって顕微鏡システム全体の動作制御を司るＣＰＵ（中央演算装置）、このＣＰＵが必要に応じてワークメモリとして使用するメインメモリ、マウスやキーボードなどといったユーザからの各種の指示を取得するための入力装置３４、及び各種のプログラムやデータ（画像データも含む）を記憶しておく例えばハードディスク装置などの補助記憶装置を有している、ごく標準的な構成のコンピュータである。ホストシステム３２の表示装置３３には、顕微鏡装置１の各種制御情報の表示が可能となっている。
また、ホストシステム３２の入力装置３４から、顕微鏡装置１の制御に関する各種データの入力、設定が可能となっている。さらにＣＡＮ−ＢＵＳシステムに接続された顕微鏡操作部３１からも、顕微鏡装置１の制御に関する各種データの入力及び各種操作が可能となっている。
さらに、顕微鏡制御部２９は、電動ステージ１２のＸ−Ｙ方向の駆動制御部３０−１２
ａ及び光軸（ｚ）方向の駆動制御部３０−１２ｂにも接続されており、電動ステージ１２の制御も行う事が可能である。
顕微鏡操作部３１は、ホストシステム３２と共に顕微鏡装置１の動作指示を入力するための各種入力部を備えたハンドスイッチであり、このハンドスイッチに備えられたジョイスティツクやエンコーダ（表記せず）によって、電動ステージ１２の操作も行える。
すなわち、顕微鏡制御部２９は、顕微鏡装置１全体の動作を制御する機能を有するものであり、ホストシステム３２からの制御信号に応じ、各ユニットの通信制御を行う事で観察法の変更、透過照明用光源及び落射席明用光源の調光を行う機能を有している。
図２は、ホストシステム３２の内部構成の一例を示す。ホストシステム３２は、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４２には、システムを制御するためのプログラムや本発明にかかるプログラム（画像処理も含む）が格納されている。ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３は、制御に必要なデータや変数、画像データ等が格納される揮発性メモリ等である。
ＣＰＵ（中央演算装置）４１は、ＲＯＭ４２に記憶されている予め設定された制御プログラムや本発明にかかるプログラムを読み出して各種制御を実行する。入出力（Ｉ／Ｏ）ポート４４は、顕微鏡制御部２９と通信を行うための入出力インターフェースである。また、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）４５は、入力装置３４や表示装置３３と通信可能に
するための通信インターフェースである。
図３は、本発明にかかるシステム顕微鏡の動作原理を示すフローである。ホストシステム３２の制御に基づいて、まず、ビデオカメラ２０により撮像を行い、所定のユニットの状態を変化させながら画像を取得する（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と称する。）。
次に、ホストシステム３２の制御に基づいて、その撮像した画像に対して画像認識処理を行う（Ｓ２）。ホストシステム３２の制御に基づいて、その画像認識処理の結果に基づいて、所定のユニットに対する所定の認識が行われる（Ｓ３）。Ｓ３では、撮像した画像間の差異に基づいて、Ｓ１で状態を変化させたユニットに関する諸元情報（例えば、切り換え段数倍率、透過率など）を検出することができる。
このようにして、本発明にかかるシステム顕微鏡では、電動部位や調光部位など種々多様なユニットが組み合わされるシステム顕微鏡の構成要素の諸元情報を自動認識することができる。
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、撮像装置により撮像した画像の画像処理により、ターレットやレボルバ等の複数種類の光学素子を切り換えることができる切り換えユニットの切り換え切り換え段数を自動で認識するシステム顕微鏡について説明する。
図４は、本実施形態における６段の切り換え可能な透過用フィルターターレット６を示す。同図において、透過用フィルターターレット６は、円板６ａ上に、等間隔で６つの穴があけられ、その各穴にそれぞれ透過率の異なるＮＤフィルター７１〜７６が装着されている。
円板６ａは、透過用フィルターターレット制御部３０−６のパルスモータ等のモータ（不図示）によって軸６ｂを中心に回転する。円板６ａの外周には、各ＮＤフィルター７１〜７６に対応する位置に、開口６１〜６６が設けられている。上記開口６１〜６６はそれぞれ、ＮＤフィルター７１〜７６が、光路ＯＰ上に位置決めされたことを検出するためのものである。
上記透過用フィルターターレット制御部３０−６には、フォトインタラプタ３０−６ａが保持されており、上記開口６１〜６６を検出する。例えば、ＮＤフィルター７４が光路ＯＰ上に配置されている場合、フォトインタラプタ３０−６ａによって開口６４の存在を検出することにより、ＮＤフィルター７４が光路ＯＰ上に正しく位置決めされたことを検出することができる。なお、センサは、フォトインタラプタと開口以外にも、ホール素子と磁石を用いてもよい。
図５は、本実施形態における、図４の透過用フィルターターレット６に装着されているフィルターを順に切り換えて、ビデオカメラ２０により撮像した画像の一例を示す。同図の画像は、透過用フィルターターレット制御部３０−６により透過用フィルターターレット６を回転させてＮＤフィルター７１〜７６を切り換えて、ビデオカメラ２０で撮像した観察画像である。
例えば、ＮＤフィルター７１〜７６のぞれぞれの透過率を１００％、９０％、７５％、５０％、２０％、５％とする。そうすると、透過用フィルターターレット６の円板６ａを回転させて、順にＮＤフィルター７１〜７６を切り換えて観察画像を撮像すると、１００％→９０％→７５％→５０％→２０％→５％→１００％→９０％→７５％→５０％→２０％→５％→１００％→・・・→５％→１００％→・・・と一定の周期で同一画像が現れている。この場合、６枚で１周期となっている。したがって、順にＮＤフィルター７１〜７６を切り換えて観察画像を撮像し、同一画像を検出することで、透過用フィルターターレット６の切り換え段数を認識することができる。
図６は、本実施形態における切り換え段数を検出するフローを示す。まず、ホストシステム３２は、透過用フィルターターレット制御部３０−６を介して、円板６ａを回転させ（Ｓ１１）、直近の開口（例えば、開口６１とする）をフォトインタラプタ３０−６ａで検出したら、円板６ａの回転を停止させる（Ｓ１２）。そうすると、その開口に対応するＮＤフィルター（この場合、ＮＤフィルター７１）が光路ＯＰ上に正しく位置決めされる。
次に、ホストシステム３２は、ビデオカメラ２０を用いて、光路ＯＰ上に位置決めされたＮＤフィルターを介した観察画像を撮像する（Ｓ１３）。この撮像した画像を参照画像Ｒとする。ホストシステム３２は、段数カウンタ変数ｎを０で初期化する。
ホストシステム３２は、透過用フィルターターレット制御部３０−６を介して、円板６ａを回転させて次の段への切り換えを開始し（Ｓ１６）、次の開口（この場合、開口６２とする）をフォトインタラプタ３０−６ａで検出したら、円板６ａの回転を停止させる（Ｓ１７）。そうすると、その開口に対応するＮＤフィルター（この場合、ＮＤフィルター７２）が光路ＯＰ上に正しく位置決めされる。
次に、ホストシステム３２は、ビデオカメラ２０を用いて、光路ＯＰ上に位置決めされたＮＤフィルターを介した観察画像を撮像する（Ｓ１８）。ホストシステム３２は、段数カウンタｎをインクリメントする（Ｓ１９）。このとき、Ｓ１８で撮像した画像をｎ枚目の画像とする。
ホストシステム３２は、ｎ枚目の画像と参照画像Ｒとを比較する（Ｓ２０）。この比較は、例えば、ｎ枚目の画像データから参照画像Ｒデータを差し引いて、差分が生じるか否かにより行うことができる。
比較の結果、２つの画像が一致すればＳ２２の処理へ進み、一致しなければ、Ｓ１６へ戻る。本例では、現在１枚目の画像（透過率９０％のＮＤフィルター７２を介した観察画像）と参照画像Ｒ（透過率１００％のＮＤフィルター７１を介した観察画像）を比較しているので、２つの画像は一致せず、Ｓ１６の処理へ戻る。
ホストシステム３２は、Ｓ２１でｎ枚目の画像と参照画像Ｒが一致するまでＳ１６〜Ｓ２１のループ処理を繰り返す。本例の場合、順次切り換えを行って、再び光路ＯＰ上にＮＤフィルター７１が挿入されるまで、ループ処理が繰り返される。
そして、再び光路ＯＰ上にＮＤフィルター７１が挿入されてｎ（＝６）枚目の画像を撮像して、Ｓ２０の処理がなされる。その結果、ｎ（＝６）枚目の画像と参照画像Ｒが一致するので（Ｓ２１で「Ｙｅｓ」へ進む）、ホストシステム３２は、当該透過用フィルターターレットの切り換え段数はｎ（本例では６）段と認識する（Ｓ２２）。
上記のように、画像認識処理により透過用フィルターターレットの切り換え可能段数を認識することができる。なお、上記では、６段の切り換え可能な透過用フィルターターレットを例に説明したが、段数の制限はなく、以下では、一例として、切り換え段数が８段の透過用フィルターターレットについて説明する。
図７は、本実施形態における８段の切り換え可能な透過用フィルターターレット６を示す。同図において、透過用フィルターターレット６は、円板６ａ上に、等間隔で８つの穴があけられ、その各穴にそれぞれ透過率の異なるＮＤフィルター７１〜７８が装着されている。円板６ａの外周には、各ＮＤフィルター７１〜７８に対応する位置に、開口６１〜６８が設けられている。それ以外は、図４と同様なのでその説明を省略する。
図８は、本実施形態における、図７の透過用フィルターターレット６のＮＤフィルターを順に切り換えて、撮像した画像の一例を示す。図５と同様に、図７の画像は、透過用フィルターターレット制御部３０−６により透過用フィルターターレット６を回転させてＮＤフィルター７を切り換えて、ビデオカメラ２０で撮像した観察画像である。
例えば、ＮＤフィルター７１〜７８のぞれぞれの透過率を１００％、９０％、７５％、５０％、２０％、１０％、５％、２％とする。そうすると、透過用フィルターターレット６を回転させて、順にＮＤフィルター７１〜７８を切り換えて観察画像を撮像すると、１００％→９０％→７５％→５０％→２０％→１０％→５％→２％→１００％→９０％→７５％→５０％→２０％→１０％→５％→２％→１００％→・・・→２％→１００％→・・・と一定の周期で同一画像が現れている。この場合、８枚で１周期となっている。本例の場合、図６のフローに従えば、ホストシステム３２は、当該透過用フィルターターレット６の切り換え段数はｎ（本例では８）段と認識する。
なお、上記の例では、各ＮＤフィルター７１〜７８が光路上に正しく挿入されたことを検出するために、各ＮＤフィルター７１〜７８の装着位置に対応した開口６１〜６８を設けたが、これに限定されない。例えば、開口は１つでもよく、この場合の開口は円板の原点位置として用いられることになり、透過用フィルターターレット制御部３０−６のパルスモータ（不図示）によって、各ＮＤフィルター７が光路上に正しく挿入されるように制御することもできる。
また、本実施形態では、予めピントを合わせなくてもよいが、ピントを合わせていた方が画像間の画素値の変化が顕著になるので、ピントを合わせていた方が好ましい。また、本実施形態では、標本の有無は問わない。すなわち、撮像の被写体（風景、空間も含む）は、画像間で同一であればよい。
なお、本実施形態では、画像認識処理により透過用フィルターターレットの切り換え可能段数を認識することについて説明したが、これに限定されず、例えば、コンデンサ光学素子ユニット１０、電動キューブカセット１５、電動レボルバ１４、および落射用フィルターターレット２３等についても、画像認識処理により切換え段数を検出することができる。
本実施形態によれば、光学素子切り換えユニットの切換え段数を画像認識処理により検出することができる。
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、撮像装置により撮像した画像の画像処理により、ターレットやレボルバ等の複数種類の光学素子を切り換えることができる切り換えユニットに装着された光学素子の諸元情報（対物レンズであれば倍率、ＮＤフィルターであれば透過率など）を検出するシステム顕微鏡について説明する。
図９は、本実施形態における５段の切り換え可能な電動レボルバ１４を示す。同図において、電動レボルバ１４は、円板１４ａ上に、等間隔で５つの穴があけられ、その各穴にそれぞれ倍率の異なる対物レンズ１３１〜１３５が装着されている。
円板１４ａは、電動レボルバ制御部３０−１４のパルスモータ（不図示）によって軸１４ｂを中心に回転する。円板１４ａの外周には、各対物レンズ１３１〜１３５に対応する位置に、開口１４１〜１４５が設けられている。上記開口１４１〜１４５は、対物レンズ１３１〜１３５が、光路ＯＰ上に位置決めされたことを検出するためのものである。
上記電動レボルバ制御部３０−１４には、フォトインタラプタ３０−１４ａが保持されており、上記開口１４１〜１４５を検出する。例えば、対物レンズ１３３が光路ＯＰ上に配置されている場合、フォトインタラプタ３０−１４ａによって開口１４５の存在を検出することにより、対物レンズ１３５が光路ＯＰ上に正しく位置決めされたことを検出することができる。
図１０は、本実施形態における、図９の電動レボルバ１４に装着されている対物レンズ１３１〜１３５を順に切り換えて、ビデオカメラ２０により格子パターン標本を撮像した画像の一例を示す。同図の画像は、電動レボルバ制御部３０−１４により電動レボルバ１４の円板１４ａを回転させて対物レンズ１３１〜１３５を切り換えて、ビデオカメラ２０で格子パターン標本を撮像した観察画像である。格子パターン標本は、互いに直角に交わる縦横の等間隔の線が引かれた方眼状の標本である。
例えば、対物レンズ１３１〜１３５のぞれぞれの倍率を４倍、１０倍、２０倍、４０倍、６０倍とする。そうすると、電動レボルバ１４の円板１４ａを回転させて、順に対物レンズ１３１〜１３５を切り換えて観察画像を撮像すると、４倍、１０倍、２０倍、４０倍、６０倍に拡大された格子パターン標本画像が得られる。
格子パターン標本の格子間隔は予め定められたものであるため、格子パターン標本画像内における格子間隔は、対物レンズの倍率に応じて、その幅が変化する。したがって、その格子間隔を判別することで、光路ＯＰ上に挿入されている対物レンズを特定することができる。同図において、例えば、４倍、１０倍、２０倍、４０倍、６０倍に拡大された格子パターン画像内の格子間隔をそれぞれ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５とすると、任意の画像において格子間隔がＬ３であると検出されたら、その画像は２０倍に拡大された格子パターン画像であることが判明し、その画像の撮像に用いた対物レンズの倍率が２０倍であることを認識することができる。
図１１は、本実施形態における電動レボルバ１４に装着された各対物レンズ１３の倍率を検出するフローを示す。まず、ホストシステム３２は、電動レボルバ制御部３０−１４を介して、円板１４ａを回転させ（Ｓ３１）、直近の開口（例えば、開口１４５とする）をフォトインタラプタ３０−１４ａで検出したら、円板１４ａの回転を停止させる（Ｓ３２）。そうすると、その開口に対応する対物レンズ（この場合、対物レンズ１３５）が光路ＯＰ上に正しく位置決めされる。このＳ３１及びＳ３２により電動レボルバ動作の初期化がなされる。
ホストシステム３２は、電動レボルバ制御部３０−１４を介して、円板１４ａを回転させ（Ｓ３３）、つぎの開口（例えば、開口１４１とする）をフォトインタラプタ３０−１４ａで検出したら、円板１４ａの回転を停止させる（Ｓ３４）。そうすると、その開口に対応する対物レンズ（この場合、対物レンズ１３１）が光路ＯＰ上に正しく位置決めされる。
ホストシステム３２は、ビデオカメラ２０を用いて格子パターン標本を撮像する（Ｓ３５）。ホストシステム３２は、その撮像した格子パターン標本の観察画像内の格子間隔の距離を検出する（Ｓ３６）。
ホストシステム３２のＲＯＭ４２には、図１２に示すように、格子間隔と倍率との対応テーブルＴ１が格納されている。ホストシステム３２は、ＲＯＭ４２から対応テーブルＴ１を読み出し、その対応テーブルＴ１からＳ３６で検出された格子間隔を検索して、その格子間隔に対応する倍率情報を取得する（Ｓ３７）。本例の場合、Ｓ３６で撮像した格子パターン標本の観察画像内の格子間隔の距離がＬ１であるとすると、図１２の対応テーブルＴ１よりＬ１を検索する。そうすると、Ｌ１に対応する倍率情報（４倍）を検出する。
ホストシステム３２は、その倍率情報を既に取得したか否かを判定する（Ｓ３８）。ホストシステム３２のＲＡＭ４３には、図１３に示すように、既に取得された倍率情報とその倍率を有する対物レンズの円板１４ａの位置情報の対応テーブルＴ２を格納することができる。なお、対応テーブルＴ２は、当該フローが開始する直前に初期化されている。
Ｓ３８において、ホストシステム３２は、その対応テーブルＴ２をＲＡＭ４３より読み出して、Ｓ３７で取得した倍率情報がその対応テーブルＴ２に既に登録されているか否かを検索する。本例の場合、対応テーブルＴ２には未だ何も登録されていないので、Ｓ３８において「Ｎｏ」へ進む。
Ｓ３７で取得した倍率情報が対応テーブルＴ２にない場合（Ｓ３８で「Ｎｏ」へ進む）、ホストシステム３２は、Ｓ３７で取得した倍率情報と現在光路ＯＰ上に挿入されている対物レンズの円板１４ａの装着位置とを対応付けて、対応テーブルＴ２に登録する（Ｓ３９）。例えば、円板１４ａの対物レンズを装着する穴の位置をそれぞれ、Ｐ１〜Ｐ５とする。そうすると、本例の場合、対応テーブルＴ２に、「位置：Ｐ１」と「倍率：４倍」とが対応付けて格納される。それからＳ３３へ再び戻る。
ホストシステム３２は、Ｓ３７で取得した倍率情報が対応テーブルＴ２に既に登録されていると判断するまでＳ３３〜Ｓ３９のループ処理を繰り返す。本例の場合、順次切り換えを行って、再び光路ＯＰ上に対物レンズ１３１が挿入されるまで、ループ処理が繰り返される。その結果、図１３に示すようにデータが格納される。
再び光路ＯＰ上に対物レンズ１３１が挿入されると、Ｓ３８において、ホストシステム３２は、Ｓ３７で取得した倍率情報（４倍）が対応テーブルＴ２に既に登録されているかを検索する。そうすると、Ｓ３７で取得した倍率情報（４倍）は対応テーブルＴ２に既に登録されているから、ホストシステム３２は、本フローを終了する。したがって、切り換え段数は、P５まで登録されているので、段数は５段と判定する。
このように、画像認識処理により電動レボルバに装着された対物レンズの倍率と切り換え段数を認識することができる。なお、本実施形態は、予めピントを合わせなくてもよいが、ピントを合わせていた方が画像間の画素値の変化が顕著になるので、ピントを合わせていた方が好ましい。
なお、本実施形態では、格子パターン標本の格子間隔を検出することで倍率を取得したが、これに限定されず、画像の倍率に応じて画像全体のコントラストや光量が変化する特性に着目して、輝度値の変化を検出するようにしてもよい。例えば、４倍、１０倍、２０倍、４０倍、６０倍に拡大された各画像内の画素値の総計または平均をそれぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５とすると、任意の画像において画像内の画素値の総計または平均がＱ３であると検出されたら、その画像は２０倍に拡大された画像であることが判明し、その画像の撮像に用いた対物レンズの倍率が２０倍であることを認識することができる。この場合には、対応テーブルＴ１には画素値とその画素値に対応する倍率とが関係付けられて格納されている。
また、本実施形態をＦＷ（フィルターホイール）ユニット（透過用フィルターターレット６、落射用フィルターターレット２３）に適用してもよい。すなわち、フィルターの透過率に応じて画像全体のコントラストや光量が変化する特性に着目して、輝度値の変化を検出するようにしてもよい。例えば、１００％、９０％、７５％、５０％、２０％、５％のフィルターを介して撮像された各画像内の画素値の総計または平均をそれぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６とすると、任意の画像において画像内の画素値の総計または平均がＱ３であると検出されたら、その画像は７５％のフィルターを介して撮像された画像であることが判明し、その画像の撮像に用いたフィルターの透過率が７５％であることを認識することができる。この場合には、対応テーブルＴ１には画素値とその画素値に対応する透過率とが関係付けられて格納され、対応テーブルＴ２には透過率とその透過率に対応するフィルターのフィルターターレット上での位置情報が格納されている。
なお、電動レボルバ１４、ＦＷユニット以外にも、例えば、コンデンサ光学素子ユニット１０や電動キューブカセット１５等により切換え可能な光学素子切り換えユニットについても同様に、その各光学ユニットの特性を検出することができる。
本実施形態によれば、撮像装置により撮像した画像の画像処理により、ターレットやレボルバ等の複数種類の光学素子を切り換えることができる切り換えユニットに装着された光学素子の諸元情報（対物レンズであれば倍率、ＮＤフィルターであれば透過率など）を検出することができる。
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、撮像装置により撮像した画像の画像処理により、照明ランプやフィルターホイール（ＦＷ）等の着脱自在なユニットの装着位置（透過照明光軸側にあるか、落射照明光軸側にあるか）を検出するシステム顕微鏡について説明する。
（実施例１）
本実施例では、ランプ取り付け位置（透過用照明側、落射用照明側）の判定の一例について説明する。
図１４は、本実施形態（実施例１）における透過用照明ランプと落射用照明ランプとの点灯状態に基づく判定用標本画像の変化を示す。判定用標本は、右半分がミラー、左半分がガラスからなる標本である。本実施形態において、右側がガラス、左側がミラーという位置は固定である。透過用照明ランプ及び落射用照明ランプのうち、一方をランプＡで表し、他方をランプＢで表す。
両方のランプＡ，Ｂを消灯した状態で判定用標本を撮像すると、図１４（ａ）の画像が得られる。ランプＡを点灯させ、Ｂを消灯した状態で判定用標本を撮像すると、図１４（ｂ）の画像が得られる。このとき、撮像した画像中において右側（ガラス側）領域が変化していることから、点灯させたランプＡは透過用照明ランプであることが分かる。
また、ランプＡを消灯させ、Ｂを点灯した状態で判定用標本を撮像すると、図１４（ｃ）の画像が得られる。このとき、撮像した画像中において左側（ミラー）領域が変化していることから、点灯させたランプＢは落射用照明ランプであることが分かる。
このように、半分がミラー、半分がガラスからなる標本を撮像すると、現在の照明が透過照明か落射照明かを判別することができる。
図１５は、本実施形態（実施例１）における照明用ランプの取り付け位置を判定するフローを示す。まず、半分がガラス、半分がミラーの標本（判定用標本）をセットする（Ｓ４１）。ここでは、予めステージの所定の部分に判定用標本が設けられており、その標本のステージ上での座標が分かっている。その座標情報に基づいて、ホストシステム３２は、電動ステージ１２を移動させる。なお、本フローでは、右半分がガラス、左半分がミラーの標本を用いることとし、この右側がガラス、左側がミラーという位置は固定である。
次に、ホストシステム３２は、ビデオカメラ２０を用いて判定用標本を撮像する（Ｓ４２）。このとき、ホストシステム３２は、透過用照明ランプ及び落射用照明ランプのいずれも消灯させておく。そうすると、図１４（ａ）で示す画像が得られる。
次に、ホストシステム３２は、判定したい照明ランプを点灯させる（Ｓ４３）。ホストシステム３２は、再び、ビデオカメラ２０を用いて判定用標本を撮像する（Ｓ４４）。
ホストシステム３２は、照明ランプ点灯前後の画像を比較する（Ｓ４５）。すなわち、Ｓ４２で撮像した画像とＳ４４で撮像した画像とを比較する。
例えば、Ｓ４４で撮像した画像が図１４（ｂ）の場合、図１４（ａ）の画像と図１４（ｂ）の画像とを比較して、ホストシステム３２は右側（ガラス側）が変化したと判定する（Ｓ４５で「Ｙｅｓ」へ進む）。そうすると、ホストシステム３２は、照明ランプは透過照明側にあると判定する（Ｓ４６）。
また、Ｓ４４で撮像した画像が図１４（ｃ）の場合、図１４（ａ）の画像と図１４（ｃ）の画像とを比較して、ホストシステム３２は左側（ミラー側）が変化したと判定する（Ｓ４５で「Ｎｏ」へ進む）。そうすると、ホストシステム３２は、照明ランプは透過照明側にあると判定する（Ｓ４７）。
このように、本実施例によれば、いずれのランプが透過用照明ランプか落射用照明ランプかを判定することができる。
（実施例２）
本実施例では、ＦＷユニット取り付け位置（透過用照明側、落射用照明側）の判定の一例について説明する。本実施例は、実施例１でランプの取り付け位置が判定したことを前提となる。
図１４において、右側がガラス、左側がミラーという位置は固定である。ランプＡを透過用照明ランプとし、ランプＢを落射用照明ランプとする。両方のランプＡ，Ｂを消灯した状態で判定用標本を撮像すると、図１４（ａ）の画像が得られる。
その後、透過用照明ランプＡを点灯させ、落射用照明ランプＢを消灯した状態で、透過照明側のＦＷユニットを切り換えながら判定用標本を撮像すると、図１６の画像が得られる。このとき、撮像した画像中において右側（ガラス側）領域が変化していることから、照明光がガラスを透過しており、その結果、透過用照明ランプ側にあるＦＷユニットであることが分かる。仮に、この照明状態で落射照明側のＦＷユニットを切り換えながら判定用標本を撮像してもこのような画像の変化は得られない。
また、透過用照明ランプＡを消灯させ、落射用照明ランプＢを点灯した状態で、落射照明側のＦＷユニットを切り換えながら判定用標本を撮像すると、図１７の画像が得られる。このとき、撮像した画像中において左側（ミラー）領域が変化していることから、落射光がミラーに反射しており、その結果、落射用照明ランプ側にあるＦＷユニットであることが分かる。仮に、この照明状態で透過照明側のＦＷユニットを切り換えながら判定用標本を撮像してもこのような画像の変化は得られない。
図１６は、本実施形態（実施例２）における透過用フィルターターレット６を切り換えながら判定用標本を撮像した画像を示す。透過用フィルターターレット６は、本実施形態では６段切り換え（１００％、９０％、７５％、５０％、２０％、５％の透過率のＮＤフィルター）可能なものを用いる。判定用標本は、右半分がミラー、左半分がガラスからなる標本である。本実施形態において、右側がガラス、左側がミラーという位置は固定である。
透過照明観察の場合、透過用フィルターターレットによりＮＤフィルターを切り換えることで、同図に示すように、ガラスを透過した照明光の光量が変化する。したがって、画像の左側（ガラス側）領域が変化したことから、これらの撮像画像は透過照明で撮影されたことが分かり、当該フィルターホイールユニット（ＦＷユニット）が透過用フィルターターレット６であることが分かる。
図１７は、本実施形態（実施例２）における落射用フィルターターレットを切り換えながら判定用標本を撮像した画像を示す。落射用フィルターターレット２３は、本実施形態では６段切り換え（１００％、９０％、７５％、５０％、２０％、５％の透過率のＮＤフィルター）可能なものを用いた場合の例である。
落射照明観察の場合、落射用フィルターターレット２３でＮＤフィルターを切り換えることで、同図に示すように、ミラーで反射した照明光の光量が変化する。したがって、画像の右側（ミラー側）領域が変化したことから、これらの撮像画像は落射照明で撮影されたことが分かり、当該フィルターホイールユニット（ＦＷユニット）が落射用フィルターターレット２３であることが分かる。
このように、フィルターホイールユニット（ＦＷユニット）が透過照明側及び落射照明側のうちのどちら側にセットされているかを判別することができる。
図１８は、本実施形態（実施例２）におけるＦＷユニットの取り付け位置を判定するフローを示す。まず、半分がガラス、半分がミラーの標本（判定用標本）をセットする（Ｓ５１）。ここでは、予めステージの所定の部分に判定用標本が設けられており、その標本のステージ上での座標が分かっている。その座標情報に基づいて、ホストシステム３２は、電動ステージ１２を移動させる。なお、本フローでは、右半分がガラス、左半分がミラーの標本を用いることとし、この右側がガラス、左側がミラーという位置は固定である。
次に、ホストシステム３２は、ビデオカメラ２０を用いて判定用標本を撮像する（Ｓ５２）。このとき、ホストシステム３２は、透過用照明ランプ及び落射用照明ランプのいずれも消灯させておく。そうすると、図１４（ａ）で示す画像が得られる。
次に、ホストシステム３２は、透過用／落射用照明ランプのいずれかを点灯させる（Ｓ５３）。ホストシステム３２は、判定したいＦＷユニットを駆動させ（Ｓ５３）、再び、ビデオカメラ２０を用いて判定用標本を撮像する（Ｓ５５）。そうすると、図１６または図１７に示す一連の画像が得られる。
ホストシステム３２は、照明ランプ点灯前後を通じて撮像した一連の画像を比較する（Ｓ５６）。撮像した画像群が図１６のようにガラス側（左側）が変化した場合（Ｓ５６で「Ｙｅｓ」へ進む）、ホストシステム３２は、当該ＦＷユニットは透過照明側にあると判定する（Ｓ５７）。
一方、撮像した画像群が図１７のようにミラー側（右側）が変化した場合（Ｓ５６で「Ｎｏ」へ進む）、ホストシステム３２は、当該ＦＷユニットは落射照明側にあると判定する（Ｓ５７）。
このように、本実施例によれば、着目しているユニットが透過照明側に設置されているか落射照明側に設置されているかを判定することができる。
本実施形態によれば、撮像装置により撮像した画像の画像処理により、照明ランプやフィルターホイール等の着脱自在なユニットの装着位置（透過照明光軸側にあるか、落射照明光軸側にあるか）を検出することができる。
第１〜第３の実施形態では、主に回転機構により光学素子を切り換えることが可能なユニットについて説明したが、これに限定されず、例えば、直動機構により光学素子を切り換えることが可能なユニット（１次元方向または２次元方向に光学素子が平板に配列され、その平板が１次元または２次元方向へ移動する機構を有するユニット）を用いてもよい。
上記では、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
本発明によれば、光学素子切り換え手段による光学素子の切り換え前後に撮像した画像の差異を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、不特定の光学素子切り換えユニットに関する諸元情報（例えば、切り換え段数、倍率、透過率、透過光照明側及び落射光照明側のいずれの側に装着されているか等）検出することができる。
また、本発明を用いることにより、従来のように、各ユニットの諸元情報を検出するために、筐体内にマイクロコンピュータから各ユニットへの諸元情報検出回路に多数の電気接続用のケーブルを引き回すために大きなスペースを取る必要がなく、そのようなケーブルから発せられる電気的ノイズの影響を受けることがなく、コスト的にも経済的である。
以上より、本発明によれば、ユニットの諸元情報の認識において、ヒューマンエラーを取り除けるので、種々多様なユニットが組み合わされるシステム顕微鏡の運用において、著しく使い勝手（ユニット認識に基づいてユーザインターフェースを可変する等）、信頼性が向上する。さらには、コストアップを抑制できる。
本発明が適用可能なシステム顕微鏡の構成例を示す。 ホストシステム３２の内部構成の一例を示す。 本発明にかかるシステム顕微鏡の動作原理を示すフローである。 第１の実施形態における６段の切り換え可能な透過用フィルターターレット６を示す。 第１の実施形態における、図４の透過用フィルターターレット６に装着されているフィルターを順に切り換えて、ビデオカメラ２０により撮像した画像の一例を示す。 第１の実施形態における切り換え段数を検出するフローを示す。 第１の実施形態における８段の切り換え可能な透過用フィルターターレット６を示す。 第１の実施形態における、図７の透過用フィルターターレット６のＮＤフィルターを順に切り換えて、撮像した画像の一例を示す。 第２の実施形態における５段の切り換え可能な電動レボルバ１４を示す。 第２の実施形態における、図９の電動レボルバ１４に装着されている対物レンズ１３１〜１３５を順に切り換えて、ビデオカメラ２０により格子パターン標本を撮像した画像の一例を示す。 第２の実施形態における電動レボルバ１４に装着された各対物レンズ１３の倍率を検出するフローを示す。 第２の実施形態における格子間隔とその格子間隔に対応する倍率とを対応付けた対応テーブルＴ１を示す。 第２の実施形態における対物レンズの装着位置とその対物レンズの倍率とを対応付けた対応テーブルＴ２を示す。 第３の実施形態（実施例１）における透過用照明ランプと落射用照明ランプとの点灯状態に基づく判定用標本画像の変化を示す。 第３の実施形態（実施例１）における照明用ランプの取り付け位置を判定するフローを示す。 第３の実施形態（実施例２）における透過用フィルターターレット６を切り換えながら判定用標本を撮像した画像を示す。 第３の実施形態（実施例２）における落射用フィルターターレットを切り換えながら判定用標本を撮像した画像を示す。 第３の実施形態（実施例２）におけるＦＷユニットの取り付け位置を判定するフローを示す。
符号の説明
１ 顕微鏡装置
２（２ａ，２ｂ） ランプハウスユニット
３ 透過照明用光源
４ａ，４ｂ コレクタレンズ
５ 透過視野絞り
６ 透過用フィルターターレット
７ａ ＮＤフィルター
７ｂ 補正フィルター
８ コンデンサユニット
９ 透過開口絞り
１０ コンデンサ光学素子ユニット
１０ａ，１０ｂ コンデンサ
１１ コンデンサトップレンズユニット
１１ａ，１１ｂ コンデンサトップレンズ
１２ 電動ステージ
１３ａ，１３ｂ 対物レンズ
１４ 電動レボルバ
１５ 電動キューブカセット
１６ａ，１６ｂ フィルターキューブ
１７ 接眼ユニット
１８ ビームスプリッター
１９ 接眼レンズ
２０ ビデオカメラ
２１ 落射照明用光源
２２ 電動シャッタユニット
２３ 落射フィルターターレット
２４ａ ＮＤフィルター
２４ｂ 補正フィルター
２５ 落射絞りユニット
２６ａ 落射開口絞り
２６ｂ 落射視野絞り
２７ ポラライザ
２８ アナライザー
２９ 顕微鏡制御部
３０ 制御部
３０−２ａ，３０−２ｂ ランプハウス制御部
３０−５ 透過絞り制御部
３０−６ 透過用フィルターターレット制御部
３０−８ コンデンサユニット制御部
３０−１２ａ，３０−１２ｂ 電動ステージ制御部
３０−１４ 電動レボルバ制御部
３０−１５ 電動キューブカセット制御部
３０−１７ 接眼ユニット制御部
３０−２０ ビデオカメラ制御部
３０−２２ 電動シャッタユニット制御部
３０−２３ 落射用フィルターターレット制御部
３０−２５ 落射絞り制御部
３０−２７ ポラライザ制御部
３０−２８ アナライザー制御部
３１ 顕微鏡操作部
３２ ホストシステム
３３ 表示装置
３４ 入力装置
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ Ｉ／Ｏポート
４５ 外部Ｉ／Ｆ

Claims (13)

  1. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置であって、
    前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、
    前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、
    前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、
    前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、
    前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、
    を備え、
    前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、
    前記諸元情報検出手段は、前記画像処理手段により前記画像間に差異がないと判断されたとき、該判断結果が得られるまでに比較した該画像の枚数に基づいて、該光学素子切り換えユニットの切り換え段数を検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡の制御装置。
  2. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置であって、
    前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、
    前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、
    前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、
    前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、
    前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、
    を備え、
    前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、
    前記諸元情報検出手段は、前記特性に関する情報と前記画像内の特徴量との関係に基づいて、前記画像から該光学素子切り換えユニットの保持する各光学素子の特性を検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡の制御装置。
  3. 前記特性が倍率であり、前記光学素子が対物レンズの場合、前記諸元情報検出手段は、基準パターン標本により撮像した画像内の所定の２点間の距離または前記画像内の画素値に応じて、該対物レンズの倍率を検出する
    ことを特徴とする請求項２に記載のシステム顕微鏡の制御装置。
  4. 前記特性が透過率であり、前記光学素子がフィルターの場合、前記諸元情報検出手段は、前記画像内の画素値に応じて、該フィルターの透過率を検出する
    ことを特徴とする請求項２に記載のシステム顕微鏡の制御装置。
  5. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置であって、
    前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、
    前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、
    前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、
    前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、
    前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、
    を備え、
    前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入された場合、前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記所定のユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれであるかを検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡の制御装置。
  6. 前記諸元情報検出手段は、前記透過性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記所定のユニットが透過用照明ユニットであると検出し、前記光反射性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記所定のユニットが落射用照明ユニットであると検出する
    ことを特徴とする請求項５に記載のシステム顕微鏡の制御装置。

  7. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡の制御装置であって、
    前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する画像取得手段と、
    前記ユニットを駆動させるユニット駆動制御手段と、
    前記ユニット駆動制御手段により所定の前記ユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットを制御して前記画像を撮像させる撮像ユニット制御手段と、
    前記取得した画像について画像処理を行う画像処理手段と、
    前記画像処理の結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出する諸元情報検出手段と、
    を備え、 前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる標本が挿入されて、前記ユニット駆動制御手段により透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのいずれかの照明を点灯させて、前記ユニット駆動制御手段により特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットを駆動させながら、前記撮像手段により画像を撮像させた場合、
    前記諸元情報検出手段は、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記光学素子切り換えユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡の制御装置。
  8. 前記諸元情報検出手段は、前記透過性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記光学素子切り換えユニットが前記透過用照明ユニット側に設置されていると検出し、前記光反射性材料に対応する画像領域に変化がある場合には、前記光学素子切り換えユニットが前記落射用照明ユニット側に設置されていると検出する
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム顕微鏡の制御装置。
  9. 請求項１〜８に記載のシステム顕微鏡の制御装置を有するシステム顕微鏡。
  10. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法であって、
    所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、
    前記撮像した画像に関する画像処理を行い、
    前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、
    前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、
    前記諸元情報の検出においては、前記画像処理により前記画像間に差異がないと判断されたとき、該判断結果が得られるまでに比較した該画像の枚数に基づいて、該光学素子切り換えユニットの切り換え段数を検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡によるユニット認識方法。
  11. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法であって、
    所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、
    前記撮像した画像に関する画像処理を行い、
    前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、
    前記所定のユニットが特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットである場合、
    前記諸元情報の検出においては、前記特性に関する情報と前記画像内の特徴量との関係に基づいて、前記画像から該光学素子切り換えユニットの保持する各光学素子の特性を検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡によるユニット認識方法。
  12. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法であって、
    所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、
    前記撮像した画像に関する画像処理を行い、
    前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、
    前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる基準標本が挿入された場合、前記諸元情報の検出においては、該標本の複数の前記画像内の前記透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記所定のユニットが透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのうちのいずれであるかを検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡によるユニット認識方法。
  13. 照明ユニット、光学素子切り換えユニット、及び該照明ユニットに基づく光路上の像を撮像する撮像ユニットを含むユニット群であって、顕微鏡装置を構成する着脱可能な該ユニット群から構成されるシステム顕微鏡によるユニット認識方法であって、
    所定の前記ユニットを駆動させながら、前記照明ユニットに基づく光路上の像を前記撮像ユニットにより撮像し、
    前記撮像した画像に関する画像処理を行い、
    前記画像処理結果に基づいて、前記所定のユニットに関する諸元情報を検出するシステム顕微鏡によるユニット認識方法であり、
    前記光路上に光透過性材料と光反射性材料からなる標本が挿入されて、透過用照明ユニット及び落射用照明ユニットのいずれかの照明を点灯させて、特性の異なる複数の光学素子を保持し該光学素子を順次切り換えて前記光路上に挿入することができる光学素子切り換えユニットを駆動させながら、前記撮像ユニットにより画像を撮像させた場合、
    前記諸元情報の検出においては、前記標本の複数の前記画像内の前記光透過性材料に対応する画像領域または前記光反射性材料に対応する画像領域の変化に基づいて、前記光学素子切り換えユニットが前記透過用照明ユニット及び前記落射用照明ユニットのうちのいずれの側に設置されているかを検出する
    ことを特徴とするシステム顕微鏡によるユニット認識方法。
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