顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法
【課題】高速イメージングや、複数波長の蛍光観察の連続撮像において、ターレット駆動方式のユニットの切換え時間を短縮することが可能な顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法を提供すること。
【解決手段】Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段とを備える光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置であって、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、Ｎ個の光学素子から選択し、選択された３個以上Ｍ個以下の光学素子を、ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、光路上に設置するための順序を決定し、決定された順序に従って、ターレットを回転駆動するようにターレット駆動手段を制御する。
【解決手段】Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段とを備える光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置であって、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、Ｎ個の光学素子から選択し、選択された３個以上Ｍ個以下の光学素子を、ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、光路上に設置するための順序を決定し、決定された順序に従って、ターレットを回転駆動するようにターレット駆動手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式顕微鏡に使用され、３種類以上の光学デバイスを電動ターレット駆動方式によって切り替えて、サンプル（試料）を観察または撮像する顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡は、工業分野を始めとして、生物分野における研究や検査等において広く利用されている。
一般的な顕微鏡は、固定倍率の異なる複数の対物レンズを切換えて光軸上に配置することによって所望の観察倍率を設定している。通常、対物レンズの切換えにはスライド式やターレット式などが用いられる。ターレット式による対物レンズの切換えの場合、周知の技術として、駆動距離が最短となるようにターレットの回転方向を決めて駆動することで切換え時間を短縮するという技術が公開されている。
【０００３】
また、蛍光顕微鏡は、蛍光性をもったサンプルを観察するために、超高圧水銀灯やキセノンランプ・紫外線ＬＥＤ、レーザー光などを用いて、蛍光物質の励起波長での照明を可能としている。蛍光顕微鏡は、例えば、通常の光学顕微鏡（生物顕微鏡）のように、下方から励起光を照射する透過型蛍光顕微鏡は、光源に励起フィルタを取り付け、ターレットを用いて所望の励起光の波長のみをサンプルに照射する。そして、サンプルから発生した蛍光の波長のみを透過する吸収フィルタを用いて、蛍光を観察する。
【０００４】
このような蛍光顕微鏡において、ターレットの回転による励起光の切換えに同期して、複数の波長の画像を取得する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、レボルバの切換え時に、レボルバの現在のアドレスから目的のアドレスへの最短経路を検索するためのメモリを参照し、回転経路を決定する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６１０３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようなターレット切換え方式では、以下のような問題があった。
すなわち、３波長以上の蛍光連続撮像においては、ターレットの駆動距離を最短にしただけでは、必ずしも切換え時間を短縮することはできないという問題点があった。
【０００７】
例えば、「第１の波長」、「第２の波長」、「第３の波長」、「第４の波長」、および「第５の波長」の各フィルタ（励起フィルタまたは吸収フィルタ）を、円盤状のターレットの右回転方向（時計方向）に、「第１のホイール」、「第２のホイール」、「第３のホイール」、「第４のホイール」、および「第５のホイール」の５つのフィルタホイールに設置することが可能な配置となっているターレットを用いて説明する。このようなターレットを用いて、１番目に「第１のホイール」に配置された「第１の波長」のフィルタで撮像し、２番目に「第４のホイール」に配置された「第４の波長」のフィルタで撮像し、３番目に「第５のホイール」に配置された「第５の波長」のフィルタで撮像するというような連動撮像を実行する場合に、ターレットの回転が最短ルートとなるようにターレットを駆動するためには、次のようにする。
【０００８】
まず「第１のホイール」に配置された「第１の波長」で撮像した後、ターレットを左回転方向（反時計方向）に回転させる。次に「第５のホイール」に配置された「第５の波長」のフィルタを通過し、「第４のホイール」に配置された「第４の波長」で撮像する。そして、ターレットを右回転方向（時計方向）に回転させて「第５のホイール」に配置された「第５の波長」で撮像する。
【０００９】
すなわち、「第１の波長」で撮像した後に「第５のホイール」を通過する動作が無駄な動作となってしまう。
高速でサンプル画像を撮像する場合においては、この「第５のホイール」の通過が余分に発生するため、「第１のホイール」から「第４のホイール」までの移動時間は、「第４のホイール」から「第５のホイール」までの移動時間の２倍となってしまう。サンプル細胞の成長や刺激後の応答をミリ秒オーダーで追跡する際には、このような余分な移動によって、撮像に支障をきたすことがあった。
【００１０】
ここで、ユーザーが「第１のホイール」、「第２のホイール」および「第３のホイール」に、撮像で使用したい光学デバイス、すなわち、「第１の波長」のフィルタ、「第４の波長」のフィルタおよび「第５の波長」のフィルタを配置し、「第１のホイール」、「第２のホイール」、「第３のホイール」の順に撮像するという方法も考えられる。しかしながら、光学デバイスを抜き差しする作業が伴うことと、さらには、挿入後の光学デバイスに光軸などの配置の調整が必要な場合には、撮像までの準備に時間がかかってしまい。効率的ではないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、高速イメージングや、複数波長の蛍光観察の連続撮像において、ターレット駆動方式のユニットの切換え時間を短縮することが可能な顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御装置は、光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置である。そして、前記光学顕微鏡は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段とを備えることを特徴とする。また、前記顕微鏡制御装置は、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択する光学素子選択手段と、前記光学素子選択手段によって選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する設置順序決定手段と、前記設置順序決定手段によって決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記設置順序決定手段が、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のうち、任意の光学素子を第１の光学素子として指定し、前記第１の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第２の光学素子として指定し、前記第２の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第３の光学素子として指定する処理を、第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返すことにより、前記順序を決定することが望ましい。
【００１４】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記ターレットが、前記Ｎ個の光学素子を装着するための穴部を、同心円上に所定間隔で有し、前記設置順序決定手段が、前記ターレットの任意の２つの穴部間の駆動距離を記録したテーブルを参照することにより、前記最短駆動時間となる光学素子を指定することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記設置順序決定手段が、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のすべてについて、前記第１の光学素子として指定して前記第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返し、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定することが望ましい。
【００１６】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記光学素子が、励起フィルタまたは吸収フィルタであることが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御方法は、光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御方法である。そして、前記顕微鏡制御方法は、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択し、前記選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置する順序を決定し、前記決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイールまたは吸収高速フィルタホイールが回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る、という効果を奏する。
【００１８】
また、本発明は、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した顕微鏡システムの構成を示す図である。
【図２】制御ＰＣ２が備える高速ユニット制御ＧＵＩの表示例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】駆動穴数ＬＵＴ２２の例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】穴番号の順番の全てのパターンの一覧表の例を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した顕微鏡システムの構成を示す図である。
【００２１】
図１に示した顕微鏡システムは、顕微鏡装置１と、顕微鏡装置１を制御する制御ＰＣ２から構成される。
顕微鏡装置１は、光源ユニット１１、高速シャッタ１２、３個以上の励起高速フィルタが装着可能な円盤状の励起高速フィルタホイール１３、顕微鏡フレーム１４に備えられた投影管ユニット１５、対物レンズ１６、サンプル３を載置するステージ１７、３個以上の吸収高速フィルタが装着可能な円盤状の吸収高速フィルタホイール１８、ＣＣＤカメラ１９、および高速ユニット制御部２０を備える。
【００２２】
制御ＰＣ２は、高速連動最適化処理演算部２１、駆動穴数ＬＵＴ２２、および穴番号入力部２３を備える。これらの機能については、後述する。
このような顕微鏡システムにおいて、顕微鏡装置１が備える高速ユニット制御部２０は、制御ＰＣ２からの制御信号に基づき、高速シャッタ１２を駆動するモーター（Ｍ）、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８を周方向に回転駆動するモーター（Ｍ）を制御する。また、制御ＰＣ２は、高速ユニット制御部２０を制御するとともに、ＣＣＤカメラ１９を制御してサンプル３を撮像する。
【００２３】
サンプル３の撮像は、以下に説明する処理について、複数の異なる波長で連続して実行される。
まず、高速ユニット制御部２０は、光源ユニット１１から射出された蛍光物質に対する励起光を含む光が、光の透過および遮断を切り替える高速シャッタ１２を介して、必要とする蛍光の波長のみ励起高速フィルタホイール１３が保持する励起フィルタを透過するように制御する。励起高速フィルタホイール１３は、複数の励起フィルタを所定間隔に設けられた同心円上の穴部に保持したもので、モーター（Ｍ）により摺動機構を介して光路上への切換えを可能にしている。
【００２４】
励起フィルタを透過した光は、投光管ユニットが備えるミラーで反射され、対物レンズ１６を介してステージ１７に載置されたサンプル３に照射される。
すると、光が照射されたサンプル３から蛍光が発生し、対物レンズ１６を介して、発生した蛍光の波長のみを透過する吸収フィルタを透過し、ＣＣＤカメラ１９に入射する。そして、制御ＰＣ２の基、ＣＣＤカメラ１９が蛍光画像を撮像する。なお、吸収フィルタは、励起フィルタと同様、複数の吸収フィルタを保持する吸収高速フィルタホイール１８により、光路上への切換えを可能にしている。また、通常は、励起高速フィルタホイール１３と吸収高速フィルタホイール１８には、対応する励起フィルタと吸収フィルタが同じ穴番号の穴部に装着されている。
【００２５】
図２は、制御ＰＣ２が備える高速ユニット制御ＧＵＩの表示例を示す図である。
ユーザーは、制御ＰＣ２の高速ユニット制御ＧＵＩにより、高速ユニット制御部２０を制御する。
【００２６】
ユーザーは、高速連動動作の事前に、単一波長でどのような蛍光画像を撮像できるかどうかを確認するために、高速ユニット制御ＧＵＩ画面２４内の通常切換え時穴番号入力部３１に、撮像で使いたい励起フィルタと吸収フィルタが装着されている穴番号を入力する。図２に示した例では「１」が入力されている。そして、ユーザーは、通常切換えボタン３２を押す。
【００２７】
制御ＰＣ２は、通常切換えボタン３２が押されると、高速ユニット制御部２０に駆動要求コマンドを送信し、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８を指示した位置へ移動させる。
【００２８】
次にユーザーは、ワンショットボタン３３を押すと、高速ユニット制御部２０は、あらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉する。
制御ＰＣ２は、ＣＣＤカメラ１９によって得られた画像を高速ユニット制御ＧＵＩ上に表示する。
【００２９】
次に、ユーザーは、高速ステップ１、高速ステップ２、および高速ステップ３の撮像で使いたい、励起フィルタと吸収フィルタが装着されている穴番号を、高速ユニット制御ＧＵＩの第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力する。図２に示した例では、それぞれ「１」「７」「８」が入力されている。
【００３０】
そして、ユーザーは、高速連動スタートボタン３４を押す。なお、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７は、穴番号入力部２３に対応する。
【００３１】
すると、制御ＰＣ２は、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力されている穴番号をｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として、図２に示した例では「１」「７」「８」を引数として、高速連動最適化処理演算部２１により高速連動最適化処理を実行させ、高速ステップ１撮像画像表示領域３８、高速ステップ２撮像画像表示領域３９、および高速ステップ３撮像画像表示領域４０にそれぞれの画像を表示する。
【００３２】
図３は、第１の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、駆動穴数ＬＵＴ２２の例を示す図である。
【００３３】
高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理は、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８の連動動作の切換え時間を短縮するものである。
【００３４】
高速連動最適化処理は、高速連動スタートボタン３４が押されると以下のようにして実行される。
まず、ステップＳ３０１において、第１穴番号入力部３５に入力されたｐ１と第２穴番号入力部３６に入力されたｐ２をインデックスとして、駆動穴数が記録されている駆動穴数ＬＵＴ２２からｐ１からｐ２へ駆動するのに必要な駆動穴数を取得し、変数ｉに値をセットする。例えば、図２に示した例では、ｐ１が「１」で、ｐ２が「７」であるので、図４に示した駆動穴数ＬＵＴ２２の「現在位置の穴番号」「１」、「目標位置の穴番号」「７」から、駆動するのに必要な駆動穴数として「２」を取得し、変数ｉにセットする。
【００３５】
そして、ステップＳ３０２において、上記ｐ１と第３穴番号入力部３７に入力されたｐ３をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２からｐ１からｐ３へ駆動するのに必要な駆動穴数を取得し、変数ｊに値をセットする。例えば、図２に示した例では、ｐ１が「１」で、ｐ３が「８」であるので、図４に示した駆動穴数ＬＵＴ２２の「現在位置の穴番号」「１」、「目標位置の穴番号」「８」から、駆動するのに必要な駆動穴数として「１」を取得し、変数ｉにセットする。
【００３６】
次に、ステップＳ３０３において、ステップＳ３０１でｐ１からｐ２へ駆動するのに必要な駆動穴数がセットされた変数ｉの値と、ステップＳ３０２でｐ１からｐ３へ駆動するのに必要な駆動穴数がセットされた変数ｊの値とを比較する。
【００３７】
そして、変数ｊの値よりも変数ｉの値の方が大きい場合（ステップ３０３：Ｎ）は、ステップ３０４に進み、変数ｊの値が変数ｉの値以上の場合（ステップ３０３：Ｙ）は、ステップ３０７に進む。上述の例では、変数ｉの値が「２」で変数ｊの値が「１」であるので、ステップＳ３０４に進む。
【００３８】
ステップＳ３０４乃至ステップＳ３０６においては、ｐ２の値を一時的に変数ｔｅｍｐにセットし（ステップＳ３０４）、ｐ３の値をｐ２にセットし（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０４で一時的にセットした変数ｔｅｍｐの値をｐ３にセットする（ステップＳ３０６）。上述の例では、ステップＳ３０４で「７」が変数ｔｅｍｐにセットされ、ステップＳ３０５で、「８」がｐ２にセットされ、「７」がｐ３にセットされる。上述の例では、ｐ２に「８」がセットされ、ｐ３に「７」がセットされた。これにより、ｐ２とｐ３の値が入れ替わる。
【００３９】
そして、ステップＳ３０７において、連動動作要求コマンド（ＳＥＱＳＴＡＲＴ ｐ１，ｐ２，ｐ３）を高速ユニット制御部２０へ送信する。
次に、高速ユニット制御部２０が連動動作要求コマンドを受信したときの励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作について説明する。
【００４０】
図５は、第１の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
図５において、（Ａ）は、従来の動作例を示し、（Ｂ）は、本発明を適用した場合の動作例を示している。
【００４１】
上述の例では、ユーザーは、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７にそれぞれ「１」「７」「８」を入力しているが、上述の高速連動最適化処理によって、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が光路上へ置く励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタは、その穴番号が「１」、「８」、「７」の順番となる。そして、高速ユニット制御部２０は、穴番号「１」、「８」、「７」の順に各モーターを駆動し、それぞれの励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを用いてあらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉し、サンプル３から発生した蛍光をＣＣＤカメラ１９で受光させる。
【００４２】
これにより、制御ＰＣ２は、ＣＣＤカメラ１９により得られたサンプル画像を、高速ステップ１撮像画像表示領域３８、高速ステップ２撮像画像表示領域３９、および高速ステップ３撮像画像表示領域４０のそれぞれに表示する。
【００４３】
以上、本発明の第１の実施の形態を説明したが、上述したように、高速連動最適化処理演算部２１は、穴番号入力部２３により入力された３個以上の穴番号に基づいて、光路上に順に設置する光学素子としての励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８に保持されている全ての励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタから選択する機能を有する。
【００４４】
また、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを、回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する機能を有する。例えば、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのうち、任意の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第１のフィルタとして指定し、その第１のフィルタから最短駆動時間となる励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第２のフィルタとして指定し、その第２のフィルタから最短駆動時間となる励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第３のフィルタとして指定する処理を、入力された穴番号の個数の分だけ繰り返すことにより、その順序を決定する。なお、最短駆動時間となるフィルタを指定する際には、任意の２つの穴部間の駆動距離を記録した駆動穴数ＬＵＴ２２を参照する。
【００４５】
また、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして決定された順序に従って、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８を回転駆動するように各モーターを制御する機能を有する。
【００４６】
これにより、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る。また、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、図１を用いて説明した顕微鏡システムと共通した構成の顕微鏡システムを用いる。そこで、第１の実施の形態と異なる部分、特に、高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理を中心に説明する。
【００４８】
図６は、第２の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートであり、図７は、穴番号の順番の全てのパターンの一覧表の例を示す図である。
【００４９】
第２の実施の形態における高速連動最適化処理も、第１の実施の形態における高速連動最適化処理と同様、高速連動スタートボタン３４が押されると、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力されている穴番号をｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として実行される。また、第２の実施の形態における高速連動最適化処理も、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８の連動動作の切換え時間を短縮するものである。
【００５０】
まず、ステップＳ６０１において、第１穴番号入力部３５に入力されたｐ１、第２穴番号入力部３６に入力されたｐ２、および第３穴番号入力部３７に入力されたｐ３を、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［１］、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［２］、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［３］にそれぞれセットし、ステップＳ６０２において、駆動穴数のデフォルト値「７」をＤｒｖＮｕｍにセットする。駆動穴数ＤｒｖＮｕｍのデフォルト値を「７」としたのは、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８が８個の穴部を有しているからである。すなわち、高速連動最適化処理を実行することで、少なくとも励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８が高速連動中に一回転以上することはなく、駆動穴数が８以上にはならないことに由来する。これらステップＳ６０１およびＳ６０２の処理によって、高速連動最適化処理に必要なデフォルト値がセットされる。
【００５１】
そして、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１を穴番号の順番の全てのパターンの数だけ繰り返す。図７に示した例を用いた場合は、パターン１からパターン３までを１ずつインクリメントすることにより、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１を３回繰り返す。
【００５２】
まず、１回目のステップＳ６０３において、１回目の繰り返しでパターン１を取得するために、パターンｐｔｒｎに「１」をセットする。これにより、制御ＰＣ２は、穴番号の順番の全てのパターンを図７に示すパターンテーブルＰＴＲＮ_ＬＵＴより取得することができる。ｐｔｒｎには「１」がセットされているので、ステップＳ６０４において、図７のパターン１から「１」「２」「３」を得て、ｉに「１」、ｊに「２」、ｋに「３」をセットする。
【００５３】
次に、ステップＳ６０５において、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｉ］、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｊ］をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２から駆動穴数ｍを取得する。また、ステップＳ６０６において、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｊ］、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｋ］をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２から駆動穴数ｎを取得する。
【００５４】
そして、ステップＳ６０７において、ステップＳ６０５で取得した駆動穴数ｍとステップＳ６０６で取得した駆動穴数ｎを加算し、駆動穴数の合計Ｉを算出する。
次に、ステップＳ６０８において、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍとステップＳ６０７で算出した駆動穴数の合計Ｉの値を比較し、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍが合計Ｉより小さければ（ステップＳ６０８：Ｎ）、ステップＳ６０９へ進み、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍが合計Ｉ以下であれば（ステップＳ６０８：Ｙ）、ステップＳ６１１に進む。
【００５５】
ステップＳ６０９においては、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍに合計Ｉをセットして更新する。
そして、ステップＳ６１０において、上述の処理で最も合計Ｉが少ないと判断した駆動パターンを、ｐ１、ｐ２、ｐ３にセットする。すなわち、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１の処理が、ひとつのパターンでの駆動穴数の合計を算出し、最も少なかった駆動穴数と比較し、少ない合計が算出された場合には、ｐ１、ｐ２、ｐ３をそのときの穴番号の並び替えに更新する処理となり、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１の処理の繰り返しを終了する（ステップＳ６１１）。
【００５６】
そして、ステップＳ６１２において、最適化された穴番号ｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として、ＳＥＱＳＴＲＴコマンドを高速ユニット制御部２０に送信する。
図８は、第２の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【００５７】
図８において、（Ａ）は、従来の動作例を示し、（Ｂ）は、本発明を適用した場合の動作例を示している。
この場合、ユーザーは、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７にそれぞれ「８」「７」「２」を入力しており、上述の高速連動最適化処理によって、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が光路上へ置く励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタは、その穴番号が「７」、「８」、「２」の順番となる。そして、高速ユニット制御部２０は、穴番号「７」、「８」、「２」の順に各モーターを駆動し、それぞれの励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを用いてあらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉し、サンプル３から発生した蛍光をＣＣＤカメラ１９で受光させる。
【００５８】
以上、本発明の第２の実施の形態を説明したが、上述したように、高速連動最適化処理演算部２１は、穴番号入力部２３により入力された３個以上の穴番号の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのすべてについて、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのうち、任意の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第１のフィルタとして指定し、第３のフィルタが指定されるまで繰り返し、回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定する機能を有する。
【００５９】
これにより、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る。また、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる。
【００６０】
さらに、高速連動中に駆動方向が変わることなく、例えば、右回転方向（時計方向）から左回転方向（反時計方向）に変わるというようなことなく、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８を制御することで、高速ユニット制御部２０の高速性能を失うことがない。
【００６１】
以上本発明を適用した各実施の形態を説明してきたが、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【００６２】
例えば、第２の実施の形態において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の１回の連動動作に対して、駆動回数が少ない穴番号の順番に並び替えるものであるが、タイムラプスのように一定時間の経過後に連動動作を開始するのであれば、例えば、穴番号「８」、「７」、「２」の順で連動動作したとき、次の連動動作では、穴番号「２」、「７」、「８」のように駆動することで、タイムラプスのインターバルを短くすることも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 顕微鏡装置
２ 制御ＰＣ
１１ 光源ユニット
１２ 高速シャッタ
１３ 励起高速フィルタホイール
１４ 顕微鏡フレーム
１５ 投影管ユニット
１６ 対物レンズ
１７ ステージ
１８ 吸収高速フィルタホイール
１９ ＣＣＤカメラ
２０ 高速ユニット制御部
２１ 高速連動最適化処理演算部
２２ 駆動穴数ＬＵＴ
２３ 穴番号入力部
２４ 高速ユニット制御ＧＵＩ画面
３１ 通常切換え時穴番号入力部
３２ 通常切換えボタン
３３ ワンショットボタン
３４ 高速連動スタートボタン
３５ 第１穴番号入力部
３６ 第２穴番号入力部
３７ 第３穴番号入力部
３８ 高速ステップ１撮像画像表示領域
３９ 高速ステップ２撮像画像表示領域
４０ 高速ステップ３撮像画像表示領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式顕微鏡に使用され、３種類以上の光学デバイスを電動ターレット駆動方式によって切り替えて、サンプル（試料）を観察または撮像する顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡は、工業分野を始めとして、生物分野における研究や検査等において広く利用されている。
一般的な顕微鏡は、固定倍率の異なる複数の対物レンズを切換えて光軸上に配置することによって所望の観察倍率を設定している。通常、対物レンズの切換えにはスライド式やターレット式などが用いられる。ターレット式による対物レンズの切換えの場合、周知の技術として、駆動距離が最短となるようにターレットの回転方向を決めて駆動することで切換え時間を短縮するという技術が公開されている。
【０００３】
また、蛍光顕微鏡は、蛍光性をもったサンプルを観察するために、超高圧水銀灯やキセノンランプ・紫外線ＬＥＤ、レーザー光などを用いて、蛍光物質の励起波長での照明を可能としている。蛍光顕微鏡は、例えば、通常の光学顕微鏡（生物顕微鏡）のように、下方から励起光を照射する透過型蛍光顕微鏡は、光源に励起フィルタを取り付け、ターレットを用いて所望の励起光の波長のみをサンプルに照射する。そして、サンプルから発生した蛍光の波長のみを透過する吸収フィルタを用いて、蛍光を観察する。
【０００４】
このような蛍光顕微鏡において、ターレットの回転による励起光の切換えに同期して、複数の波長の画像を取得する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、レボルバの切換え時に、レボルバの現在のアドレスから目的のアドレスへの最短経路を検索するためのメモリを参照し、回転経路を決定する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６１０３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようなターレット切換え方式では、以下のような問題があった。
すなわち、３波長以上の蛍光連続撮像においては、ターレットの駆動距離を最短にしただけでは、必ずしも切換え時間を短縮することはできないという問題点があった。
【０００７】
例えば、「第１の波長」、「第２の波長」、「第３の波長」、「第４の波長」、および「第５の波長」の各フィルタ（励起フィルタまたは吸収フィルタ）を、円盤状のターレットの右回転方向（時計方向）に、「第１のホイール」、「第２のホイール」、「第３のホイール」、「第４のホイール」、および「第５のホイール」の５つのフィルタホイールに設置することが可能な配置となっているターレットを用いて説明する。このようなターレットを用いて、１番目に「第１のホイール」に配置された「第１の波長」のフィルタで撮像し、２番目に「第４のホイール」に配置された「第４の波長」のフィルタで撮像し、３番目に「第５のホイール」に配置された「第５の波長」のフィルタで撮像するというような連動撮像を実行する場合に、ターレットの回転が最短ルートとなるようにターレットを駆動するためには、次のようにする。
【０００８】
まず「第１のホイール」に配置された「第１の波長」で撮像した後、ターレットを左回転方向（反時計方向）に回転させる。次に「第５のホイール」に配置された「第５の波長」のフィルタを通過し、「第４のホイール」に配置された「第４の波長」で撮像する。そして、ターレットを右回転方向（時計方向）に回転させて「第５のホイール」に配置された「第５の波長」で撮像する。
【０００９】
すなわち、「第１の波長」で撮像した後に「第５のホイール」を通過する動作が無駄な動作となってしまう。
高速でサンプル画像を撮像する場合においては、この「第５のホイール」の通過が余分に発生するため、「第１のホイール」から「第４のホイール」までの移動時間は、「第４のホイール」から「第５のホイール」までの移動時間の２倍となってしまう。サンプル細胞の成長や刺激後の応答をミリ秒オーダーで追跡する際には、このような余分な移動によって、撮像に支障をきたすことがあった。
【００１０】
ここで、ユーザーが「第１のホイール」、「第２のホイール」および「第３のホイール」に、撮像で使用したい光学デバイス、すなわち、「第１の波長」のフィルタ、「第４の波長」のフィルタおよび「第５の波長」のフィルタを配置し、「第１のホイール」、「第２のホイール」、「第３のホイール」の順に撮像するという方法も考えられる。しかしながら、光学デバイスを抜き差しする作業が伴うことと、さらには、挿入後の光学デバイスに光軸などの配置の調整が必要な場合には、撮像までの準備に時間がかかってしまい。効率的ではないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、高速イメージングや、複数波長の蛍光観察の連続撮像において、ターレット駆動方式のユニットの切換え時間を短縮することが可能な顕微鏡制御装置および顕微鏡制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御装置は、光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置である。そして、前記光学顕微鏡は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段とを備えることを特徴とする。また、前記顕微鏡制御装置は、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択する光学素子選択手段と、前記光学素子選択手段によって選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する設置順序決定手段と、前記設置順序決定手段によって決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記設置順序決定手段が、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のうち、任意の光学素子を第１の光学素子として指定し、前記第１の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第２の光学素子として指定し、前記第２の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第３の光学素子として指定する処理を、第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返すことにより、前記順序を決定することが望ましい。
【００１４】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記ターレットが、前記Ｎ個の光学素子を装着するための穴部を、同心円上に所定間隔で有し、前記設置順序決定手段が、前記ターレットの任意の２つの穴部間の駆動距離を記録したテーブルを参照することにより、前記最短駆動時間となる光学素子を指定することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記設置順序決定手段が、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のすべてについて、前記第１の光学素子として指定して前記第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返し、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定することが望ましい。
【００１６】
また、本発明の顕微鏡制御装置は、前記光学素子が、励起フィルタまたは吸収フィルタであることが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡制御方法は、光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御方法である。そして、前記顕微鏡制御方法は、光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択し、前記選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置する順序を決定し、前記決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイールまたは吸収高速フィルタホイールが回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る、という効果を奏する。
【００１８】
また、本発明は、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した顕微鏡システムの構成を示す図である。
【図２】制御ＰＣ２が備える高速ユニット制御ＧＵＩの表示例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】駆動穴数ＬＵＴ２２の例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】穴番号の順番の全てのパターンの一覧表の例を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した顕微鏡システムの構成を示す図である。
【００２１】
図１に示した顕微鏡システムは、顕微鏡装置１と、顕微鏡装置１を制御する制御ＰＣ２から構成される。
顕微鏡装置１は、光源ユニット１１、高速シャッタ１２、３個以上の励起高速フィルタが装着可能な円盤状の励起高速フィルタホイール１３、顕微鏡フレーム１４に備えられた投影管ユニット１５、対物レンズ１６、サンプル３を載置するステージ１７、３個以上の吸収高速フィルタが装着可能な円盤状の吸収高速フィルタホイール１８、ＣＣＤカメラ１９、および高速ユニット制御部２０を備える。
【００２２】
制御ＰＣ２は、高速連動最適化処理演算部２１、駆動穴数ＬＵＴ２２、および穴番号入力部２３を備える。これらの機能については、後述する。
このような顕微鏡システムにおいて、顕微鏡装置１が備える高速ユニット制御部２０は、制御ＰＣ２からの制御信号に基づき、高速シャッタ１２を駆動するモーター（Ｍ）、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８を周方向に回転駆動するモーター（Ｍ）を制御する。また、制御ＰＣ２は、高速ユニット制御部２０を制御するとともに、ＣＣＤカメラ１９を制御してサンプル３を撮像する。
【００２３】
サンプル３の撮像は、以下に説明する処理について、複数の異なる波長で連続して実行される。
まず、高速ユニット制御部２０は、光源ユニット１１から射出された蛍光物質に対する励起光を含む光が、光の透過および遮断を切り替える高速シャッタ１２を介して、必要とする蛍光の波長のみ励起高速フィルタホイール１３が保持する励起フィルタを透過するように制御する。励起高速フィルタホイール１３は、複数の励起フィルタを所定間隔に設けられた同心円上の穴部に保持したもので、モーター（Ｍ）により摺動機構を介して光路上への切換えを可能にしている。
【００２４】
励起フィルタを透過した光は、投光管ユニットが備えるミラーで反射され、対物レンズ１６を介してステージ１７に載置されたサンプル３に照射される。
すると、光が照射されたサンプル３から蛍光が発生し、対物レンズ１６を介して、発生した蛍光の波長のみを透過する吸収フィルタを透過し、ＣＣＤカメラ１９に入射する。そして、制御ＰＣ２の基、ＣＣＤカメラ１９が蛍光画像を撮像する。なお、吸収フィルタは、励起フィルタと同様、複数の吸収フィルタを保持する吸収高速フィルタホイール１８により、光路上への切換えを可能にしている。また、通常は、励起高速フィルタホイール１３と吸収高速フィルタホイール１８には、対応する励起フィルタと吸収フィルタが同じ穴番号の穴部に装着されている。
【００２５】
図２は、制御ＰＣ２が備える高速ユニット制御ＧＵＩの表示例を示す図である。
ユーザーは、制御ＰＣ２の高速ユニット制御ＧＵＩにより、高速ユニット制御部２０を制御する。
【００２６】
ユーザーは、高速連動動作の事前に、単一波長でどのような蛍光画像を撮像できるかどうかを確認するために、高速ユニット制御ＧＵＩ画面２４内の通常切換え時穴番号入力部３１に、撮像で使いたい励起フィルタと吸収フィルタが装着されている穴番号を入力する。図２に示した例では「１」が入力されている。そして、ユーザーは、通常切換えボタン３２を押す。
【００２７】
制御ＰＣ２は、通常切換えボタン３２が押されると、高速ユニット制御部２０に駆動要求コマンドを送信し、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８を指示した位置へ移動させる。
【００２８】
次にユーザーは、ワンショットボタン３３を押すと、高速ユニット制御部２０は、あらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉する。
制御ＰＣ２は、ＣＣＤカメラ１９によって得られた画像を高速ユニット制御ＧＵＩ上に表示する。
【００２９】
次に、ユーザーは、高速ステップ１、高速ステップ２、および高速ステップ３の撮像で使いたい、励起フィルタと吸収フィルタが装着されている穴番号を、高速ユニット制御ＧＵＩの第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力する。図２に示した例では、それぞれ「１」「７」「８」が入力されている。
【００３０】
そして、ユーザーは、高速連動スタートボタン３４を押す。なお、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７は、穴番号入力部２３に対応する。
【００３１】
すると、制御ＰＣ２は、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力されている穴番号をｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として、図２に示した例では「１」「７」「８」を引数として、高速連動最適化処理演算部２１により高速連動最適化処理を実行させ、高速ステップ１撮像画像表示領域３８、高速ステップ２撮像画像表示領域３９、および高速ステップ３撮像画像表示領域４０にそれぞれの画像を表示する。
【００３２】
図３は、第１の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、駆動穴数ＬＵＴ２２の例を示す図である。
【００３３】
高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理は、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８の連動動作の切換え時間を短縮するものである。
【００３４】
高速連動最適化処理は、高速連動スタートボタン３４が押されると以下のようにして実行される。
まず、ステップＳ３０１において、第１穴番号入力部３５に入力されたｐ１と第２穴番号入力部３６に入力されたｐ２をインデックスとして、駆動穴数が記録されている駆動穴数ＬＵＴ２２からｐ１からｐ２へ駆動するのに必要な駆動穴数を取得し、変数ｉに値をセットする。例えば、図２に示した例では、ｐ１が「１」で、ｐ２が「７」であるので、図４に示した駆動穴数ＬＵＴ２２の「現在位置の穴番号」「１」、「目標位置の穴番号」「７」から、駆動するのに必要な駆動穴数として「２」を取得し、変数ｉにセットする。
【００３５】
そして、ステップＳ３０２において、上記ｐ１と第３穴番号入力部３７に入力されたｐ３をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２からｐ１からｐ３へ駆動するのに必要な駆動穴数を取得し、変数ｊに値をセットする。例えば、図２に示した例では、ｐ１が「１」で、ｐ３が「８」であるので、図４に示した駆動穴数ＬＵＴ２２の「現在位置の穴番号」「１」、「目標位置の穴番号」「８」から、駆動するのに必要な駆動穴数として「１」を取得し、変数ｉにセットする。
【００３６】
次に、ステップＳ３０３において、ステップＳ３０１でｐ１からｐ２へ駆動するのに必要な駆動穴数がセットされた変数ｉの値と、ステップＳ３０２でｐ１からｐ３へ駆動するのに必要な駆動穴数がセットされた変数ｊの値とを比較する。
【００３７】
そして、変数ｊの値よりも変数ｉの値の方が大きい場合（ステップ３０３：Ｎ）は、ステップ３０４に進み、変数ｊの値が変数ｉの値以上の場合（ステップ３０３：Ｙ）は、ステップ３０７に進む。上述の例では、変数ｉの値が「２」で変数ｊの値が「１」であるので、ステップＳ３０４に進む。
【００３８】
ステップＳ３０４乃至ステップＳ３０６においては、ｐ２の値を一時的に変数ｔｅｍｐにセットし（ステップＳ３０４）、ｐ３の値をｐ２にセットし（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０４で一時的にセットした変数ｔｅｍｐの値をｐ３にセットする（ステップＳ３０６）。上述の例では、ステップＳ３０４で「７」が変数ｔｅｍｐにセットされ、ステップＳ３０５で、「８」がｐ２にセットされ、「７」がｐ３にセットされる。上述の例では、ｐ２に「８」がセットされ、ｐ３に「７」がセットされた。これにより、ｐ２とｐ３の値が入れ替わる。
【００３９】
そして、ステップＳ３０７において、連動動作要求コマンド（ＳＥＱＳＴＡＲＴ ｐ１，ｐ２，ｐ３）を高速ユニット制御部２０へ送信する。
次に、高速ユニット制御部２０が連動動作要求コマンドを受信したときの励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作について説明する。
【００４０】
図５は、第１の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
図５において、（Ａ）は、従来の動作例を示し、（Ｂ）は、本発明を適用した場合の動作例を示している。
【００４１】
上述の例では、ユーザーは、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７にそれぞれ「１」「７」「８」を入力しているが、上述の高速連動最適化処理によって、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が光路上へ置く励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタは、その穴番号が「１」、「８」、「７」の順番となる。そして、高速ユニット制御部２０は、穴番号「１」、「８」、「７」の順に各モーターを駆動し、それぞれの励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを用いてあらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉し、サンプル３から発生した蛍光をＣＣＤカメラ１９で受光させる。
【００４２】
これにより、制御ＰＣ２は、ＣＣＤカメラ１９により得られたサンプル画像を、高速ステップ１撮像画像表示領域３８、高速ステップ２撮像画像表示領域３９、および高速ステップ３撮像画像表示領域４０のそれぞれに表示する。
【００４３】
以上、本発明の第１の実施の形態を説明したが、上述したように、高速連動最適化処理演算部２１は、穴番号入力部２３により入力された３個以上の穴番号に基づいて、光路上に順に設置する光学素子としての励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８に保持されている全ての励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタから選択する機能を有する。
【００４４】
また、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを、回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する機能を有する。例えば、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのうち、任意の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第１のフィルタとして指定し、その第１のフィルタから最短駆動時間となる励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第２のフィルタとして指定し、その第２のフィルタから最短駆動時間となる励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第３のフィルタとして指定する処理を、入力された穴番号の個数の分だけ繰り返すことにより、その順序を決定する。なお、最短駆動時間となるフィルタを指定する際には、任意の２つの穴部間の駆動距離を記録した駆動穴数ＬＵＴ２２を参照する。
【００４５】
また、高速連動最適化処理演算部２１は、上述のようにして決定された順序に従って、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８を回転駆動するように各モーターを制御する機能を有する。
【００４６】
これにより、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る。また、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、図１を用いて説明した顕微鏡システムと共通した構成の顕微鏡システムを用いる。そこで、第１の実施の形態と異なる部分、特に、高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理を中心に説明する。
【００４８】
図６は、第２の実施の形態における高速連動最適化処理演算部２１による高速連動最適化処理の流れを示すフローチャートであり、図７は、穴番号の順番の全てのパターンの一覧表の例を示す図である。
【００４９】
第２の実施の形態における高速連動最適化処理も、第１の実施の形態における高速連動最適化処理と同様、高速連動スタートボタン３４が押されると、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７に入力されている穴番号をｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として実行される。また、第２の実施の形態における高速連動最適化処理も、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８の連動動作の切換え時間を短縮するものである。
【００５０】
まず、ステップＳ６０１において、第１穴番号入力部３５に入力されたｐ１、第２穴番号入力部３６に入力されたｐ２、および第３穴番号入力部３７に入力されたｐ３を、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［１］、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［２］、配列ＳｅｑＳｔｅｐ［３］にそれぞれセットし、ステップＳ６０２において、駆動穴数のデフォルト値「７」をＤｒｖＮｕｍにセットする。駆動穴数ＤｒｖＮｕｍのデフォルト値を「７」としたのは、励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８が８個の穴部を有しているからである。すなわち、高速連動最適化処理を実行することで、少なくとも励起高速フィルタホイール１３および吸収高速フィルタホイール１８が高速連動中に一回転以上することはなく、駆動穴数が８以上にはならないことに由来する。これらステップＳ６０１およびＳ６０２の処理によって、高速連動最適化処理に必要なデフォルト値がセットされる。
【００５１】
そして、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１を穴番号の順番の全てのパターンの数だけ繰り返す。図７に示した例を用いた場合は、パターン１からパターン３までを１ずつインクリメントすることにより、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１を３回繰り返す。
【００５２】
まず、１回目のステップＳ６０３において、１回目の繰り返しでパターン１を取得するために、パターンｐｔｒｎに「１」をセットする。これにより、制御ＰＣ２は、穴番号の順番の全てのパターンを図７に示すパターンテーブルＰＴＲＮ_ＬＵＴより取得することができる。ｐｔｒｎには「１」がセットされているので、ステップＳ６０４において、図７のパターン１から「１」「２」「３」を得て、ｉに「１」、ｊに「２」、ｋに「３」をセットする。
【００５３】
次に、ステップＳ６０５において、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｉ］、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｊ］をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２から駆動穴数ｍを取得する。また、ステップＳ６０６において、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｊ］、ＳｅｑＳｔｅｐ［ｋ］をインデックスとして、駆動穴数ＬＵＴ２２から駆動穴数ｎを取得する。
【００５４】
そして、ステップＳ６０７において、ステップＳ６０５で取得した駆動穴数ｍとステップＳ６０６で取得した駆動穴数ｎを加算し、駆動穴数の合計Ｉを算出する。
次に、ステップＳ６０８において、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍとステップＳ６０７で算出した駆動穴数の合計Ｉの値を比較し、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍが合計Ｉより小さければ（ステップＳ６０８：Ｎ）、ステップＳ６０９へ進み、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍが合計Ｉ以下であれば（ステップＳ６０８：Ｙ）、ステップＳ６１１に進む。
【００５５】
ステップＳ６０９においては、駆動穴数ＤｒｖＮｕｍに合計Ｉをセットして更新する。
そして、ステップＳ６１０において、上述の処理で最も合計Ｉが少ないと判断した駆動パターンを、ｐ１、ｐ２、ｐ３にセットする。すなわち、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１の処理が、ひとつのパターンでの駆動穴数の合計を算出し、最も少なかった駆動穴数と比較し、少ない合計が算出された場合には、ｐ１、ｐ２、ｐ３をそのときの穴番号の並び替えに更新する処理となり、ステップＳ６０３乃至Ｓ６１１の処理の繰り返しを終了する（ステップＳ６１１）。
【００５６】
そして、ステップＳ６１２において、最適化された穴番号ｐ１、ｐ２、ｐ３を引数として、ＳＥＱＳＴＲＴコマンドを高速ユニット制御部２０に送信する。
図８は、第２の実施の形態における励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の動作例を示す図である。
【００５７】
図８において、（Ａ）は、従来の動作例を示し、（Ｂ）は、本発明を適用した場合の動作例を示している。
この場合、ユーザーは、第１穴番号入力部３５、第２穴番号入力部３６、および第３穴番号入力部３７にそれぞれ「８」「７」「２」を入力しており、上述の高速連動最適化処理によって、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が光路上へ置く励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタは、その穴番号が「７」、「８」、「２」の順番となる。そして、高速ユニット制御部２０は、穴番号「７」、「８」、「２」の順に各モーターを駆動し、それぞれの励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを用いてあらかじめ決められた時間で高速シャッタ１２を開閉し、サンプル３から発生した蛍光をＣＣＤカメラ１９で受光させる。
【００５８】
以上、本発明の第２の実施の形態を説明したが、上述したように、高速連動最適化処理演算部２１は、穴番号入力部２３により入力された３個以上の穴番号の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのすべてについて、上述のようにして選択された励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタのうち、任意の励起高速フィルタまたは吸収高速フィルタを第１のフィルタとして指定し、第３のフィルタが指定されるまで繰り返し、回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定する機能を有する。
【００５９】
これにより、複数の波長を用いた高速撮像において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８が回転駆動する合計駆動時間を最短にすることで、連動動作の高速性能の低下を抑えることが出来る。また、ユーザーが最適な駆動方向を算出し高速ステップを決定するような、ＧＵＩの操作性上の煩わしさを解消することができる。
【００６０】
さらに、高速連動中に駆動方向が変わることなく、例えば、右回転方向（時計方向）から左回転方向（反時計方向）に変わるというようなことなく、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８を制御することで、高速ユニット制御部２０の高速性能を失うことがない。
【００６１】
以上本発明を適用した各実施の形態を説明してきたが、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【００６２】
例えば、第２の実施の形態において、励起高速フィルタホイール１３または吸収高速フィルタホイール１８の１回の連動動作に対して、駆動回数が少ない穴番号の順番に並び替えるものであるが、タイムラプスのように一定時間の経過後に連動動作を開始するのであれば、例えば、穴番号「８」、「７」、「２」の順で連動動作したとき、次の連動動作では、穴番号「２」、「７」、「８」のように駆動することで、タイムラプスのインターバルを短くすることも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 顕微鏡装置
２ 制御ＰＣ
１１ 光源ユニット
１２ 高速シャッタ
１３ 励起高速フィルタホイール
１４ 顕微鏡フレーム
１５ 投影管ユニット
１６ 対物レンズ
１７ ステージ
１８ 吸収高速フィルタホイール
１９ ＣＣＤカメラ
２０ 高速ユニット制御部
２１ 高速連動最適化処理演算部
２２ 駆動穴数ＬＵＴ
２３ 穴番号入力部
２４ 高速ユニット制御ＧＵＩ画面
３１ 通常切換え時穴番号入力部
３２ 通常切換えボタン
３３ ワンショットボタン
３４ 高速連動スタートボタン
３５ 第１穴番号入力部
３６ 第２穴番号入力部
３７ 第３穴番号入力部
３８ 高速ステップ１撮像画像表示領域
３９ 高速ステップ２撮像画像表示領域
４０ 高速ステップ３撮像画像表示領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置であって、
前記光学顕微鏡は、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、
前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段と、
を備え、
前記顕微鏡制御装置は、
光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択する光学素子選択手段と、
前記光学素子選択手段によって選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する設置順序決定手段と、
前記設置順序決定手段によって決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記設置順序決定手段は、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のうち、任意の光学素子を第１の光学素子として指定し、前記第１の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第２の光学素子として指定し、前記第２の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第３の光学素子として指定する処理を、第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返すことにより、前記順序を決定することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記ターレットは、前記Ｎ個の光学素子を装着するための穴部を、同心円上に所定間隔で有し、
前記設置順序決定手段は、前記ターレットの任意の２つの穴部間の駆動距離を記録したテーブルを参照することにより、前記最短駆動時間となる光学素子を指定することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記設置順序決定手段は、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のすべてについて、前記第１の光学素子として指定して前記第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返し、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定することを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
前記光学素子は、励起フィルタまたは吸収フィルタであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項６】
光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御方法であって、
前記光学顕微鏡は、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、
前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段と、
を備え、
前記顕微鏡制御方法は、
光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択し、
前記選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置する順序を決定し、
前記決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する、
ことを特徴とする顕微鏡制御方法。
【請求項１】
光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置であって、
前記光学顕微鏡は、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、
前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段と、
を備え、
前記顕微鏡制御装置は、
光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択する光学素子選択手段と、
前記光学素子選択手段によって選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置するための順序を決定する設置順序決定手段と、
前記設置順序決定手段によって決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記設置順序決定手段は、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のうち、任意の光学素子を第１の光学素子として指定し、前記第１の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第２の光学素子として指定し、前記第２の光学素子から最短駆動時間となる光学素子を第３の光学素子として指定する処理を、第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返すことにより、前記順序を決定することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記ターレットは、前記Ｎ個の光学素子を装着するための穴部を、同心円上に所定間隔で有し、
前記設置順序決定手段は、前記ターレットの任意の２つの穴部間の駆動距離を記録したテーブルを参照することにより、前記最短駆動時間となる光学素子を指定することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記設置順序決定手段は、前記光学素子選択手段によって選択された前記３以上Ｍ個以下の光学素子のすべてについて、前記第１の光学素子として指定して前記第Ｍの光学素子が指定されるまで繰り返し、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となる場合を、前記順序として決定することを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
前記光学素子は、励起フィルタまたは吸収フィルタであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項６】
光学顕微鏡を制御する顕微鏡制御方法であって、
前記光学顕微鏡は、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の光学素子が装着可能な円盤状のターレットと、
前記ターレットを周方向に回転駆動するターレット駆動手段と、
を備え、
前記顕微鏡制御方法は、
光路上に順に設置する３個以上Ｍ（ＭはＮ以下の整数）個以下の光学素子を、前記Ｎ個の光学素子から選択し、
前記選択された前記３個以上Ｍ個以下の光学素子を、前記ターレット駆動手段によって回転駆動する合計駆動時間が最短となるように、前記光路上に設置する順序を決定し、
前記決定された順序に従って、前記ターレットを回転駆動するように前記ターレット駆動手段を制御する、
ことを特徴とする顕微鏡制御方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１５０１４１（Ｐ２０１２−１５０１４１Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６０９（Ｐ２０１１−６６０９）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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