JP6378869B2 - 顕微鏡、顕微鏡システム、制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、標本に対する照明時間を削減する技術に関する。

顕微鏡にて生物標本、特に生細胞を観察する際に観察用照明が細胞にダメージを与えることがある。生細胞以外の標本でも、蛍光観察で長時間にわたり照明を当て続けられると蛍光色素が光分解され、褪色と呼ばれる現象が発生する。これらの現象は、特に紫外線を含む蛍光観察時に顕著になる。このため、ユーザーは頻繁に照明のＯＮ／ＯＦＦを手動で切り替えて標本へのダメージや褪色を極力低減するよう注意しなければならず、煩わしい操作を余儀なくされていた。

特許文献１によれば、ステージの移動速度に応じて照明光量を変更する発明が記載されている。具体的には、ステージが移動していないときには照明光量を減少させることが記載されている。

特開２０００−６６１０７公報

しかし、特許文献１の発明ではステージの移動中は常に照明が照射されてしまうため、標本へのダメージや褪色をそれほど減少させることはできないだろう。また、ステージを完全に停止させているときに照明も停止させてしまうため、ステージの制御パラメータとは異なる撮影パラメータを変更しても照明が再開されない。

そこで、本発明は標本に対する照明時間を従来よりも削減しつつ、照明に関するユーザーの操作負担を軽減することを目的とする。

本発明は、たとえば、試料に励起光を照射し、蛍光観察を行う顕微鏡システムであって、
前記試料を載置する載置手段と、
光を出射する光源と、前記光源から出射された光が通過する励起フィルタとを備え、前記載置手段に載置された試料に前記励起フィルタからの励起光を照射する照明光学系と、
対物レンズと、
前記対物レンズを通じて前記試料を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置により前記試料を撮影して得られた観察画像を表示領域内に表示する表示手段と、
前記対物レンズの光軸と直交する方向において、前記表示手段に表示された試料の観察位置の変更をユーザから受け付ける受付手段と、
前記受付手段により前記観察位置の変更操作を受け付けている間に、当該変更操作による前記観察位置の移動量を、前記表示手段の表示領域内において前記観察画像の座標位置を移動させることにより、視覚的に表現する表示制御手段と、
前記受付手段により受け付けられた前記観察位置の変更に応じて、前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記載置手段と前記対物レンズを相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動が完了したことを示す変更完了信号が発行されると、前記試料に励起光を照射させ、前記試料の撮影が終了すると前記励起光の照射を停止させる点灯制御手段と、
判定手段とを備え、
前記表示制御手段は、前記変更完了信号が発行された後に取得された観察画像を前記表示領域に表示するように表示内容を更新し、
前記受付手段は、前記観察位置の変更操作に加えて、前記撮影装置の明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付け、
前記判定手段は、前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けた場合は、当該制御パラメータの変更が前記撮影装置による新たな撮影を必要とする変更であるかどうかを当該制御パラメータの変更内容に応じて判定し、
前記点灯制御手段は、
前記観察位置の変更操作を受け付けると、前記載置手段が目標位置に移動完了したことで発行される変更完了信号に基づき前記励起光を試料に照射し、
前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けたことで前記判定手段が前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定すると前記励起光の照射停止を継続させ、前記判定手段が前記撮影装置による新たな撮影を必要とすると判定すると前記励起光の照射を許可することを特徴とする。

本発明によれば、標本に対する照明時間が従来よりも削減され、また照明に関するユーザーの操作負担が軽減される。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は顕微鏡システムの中核をなす顕微鏡１の斜視図である。 図２は顕微鏡システムを構成する主要部を示すブロック図である。 図３はＺスタック画像の一例を示す図である。 図４は制御パラメータの変更に関与する機能を示すブロック図である。 図５はユーザーインタフェースの一例を示す図である。 図６は観察画像をポインタによりドラッグ操作したときのユーザーインタフェースの一例を示す図である。 図７は新たな撮影が必要な例を示す図である。 図８は制御パラメータの変更処理を示すフローチャートである。 図９は本発明の内容を生かした複数枚連続撮影時の動作フローを示すフローチャートである。 図１０は明るさに関する制御パラメータの変更を観察画像の輝度値やコントラストを変更することでシミュレートしたユーザーインタフェースの一例を示す図である。 図１１は対物レンズの倍率を上げたときに観察画像を拡大することで表示された観察画像の一例を示す図である。 図１２は一括撮影に関するフローチャートである。 図１３は顕微鏡に対して一括して設定される制御パラメータ群の一例を示す図である。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は顕微鏡システムの中核をなす顕微鏡１の斜視図である。図１（Ａ）が示すように顕微鏡１は、筐体自体を暗室として利用するため、ユーザーが暗室を用意する必要がない。ユーザー（操作者）は、上面カバー１９０を開けると、透過照明光学系５の下方に配置されたＸＹステージ６にアクセス可能となる。ＸＹステージ６は試料を載置する載置手段の一例であり、対物レンズの光軸方向に対して直交方向に移動するステージである。上面カバー１９０を閉じることで、暗室が形成される。ユーザーは前面カバー１９１を開けることでフィルタターレット１４に搭載されたフィルタキューブ（カラーフィルタなど）を交換できる。

図２は、顕微鏡システム１００を構成する主要部を示すブロック図である。顕微鏡１は図２に示す制御装置２によって制御される。制御装置２は、たとえば、制御プログラムをインストールされた情報処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）である。つまりＰＣが顕微鏡１の制御装置２として機能する。このように顕微鏡システム１００は、顕微鏡１と制御装置２とを有している。

顕微鏡１は、試料３のモノクロ画像、カラー画像および蛍光画像を取得することができる顕微鏡であるが、このうち１つの画像のみを取得する顕微鏡であってもよい。ＸＹステージ６には試料３を保持するための容器ユニット７が固定される。試料３は標本、サンプル、検体またはワークと呼ばれることもある。容器ユニット７は、プレパラート、ディッシュまたはウェル等の容器とこの容器を支持する容器ホルダーとを有している。透過照明光源４が出力された照明光はコンデンサレンズなどを含む透過照明光学系５を介して試料３に照射される。透過照明光学系５には遮光用のメカシャッターが設けられていてもよい。透過照明光源４からの照明光は、試料３のモノクロ画像やカラー画像を取得する際に使用される。試料３について蛍光観察を実行する際は、蛍光落射照明光源８から励起光が出力される。励起光は、蛍光落射照明光学系９および励起フィルタ１０を通過する。蛍光落射照明光学系９には遮光機構２５としてメカシャッターや絞り、光変調素子が設けられていてもよい。同様に蛍光落射照明光源８に関しても遮光機構２５が設けられていてもよい。遮光機構２５は制御部２０によって制御され、蛍光落射照明光源８からの光を遮光したり、通過させたりする。励起フィルタ１０は、蛍光落射照明光源８から出力された光のうち励起光となる波長成分のみを透過させる波長選択性フィルタである。励起光はさらにダイクロックミラー１１で反射され、対物レンズユニット１２の対物レンズを通過して試料３に照射される。ダイクロックミラー１１も波長選択性のミラーであり、励起光を反射するが、試料３に添加された蛍光試薬（蛍光染料や蛍光色素とも呼ばれる）が発光する蛍光については透過する。対物レンズユニット１２は、モータ１３によって回転する電動レボルバと、電動レボルバに搭載された複数の対物レンズとを有している。フィルタターレット１４は、４つの開口を有し、そのうち３つの開口には励起フィルタ１０、ダイクロイックミラー１１、吸収フィルタ１６を有するそれぞれ異なるフィルタキューブが取り付けられているが、残りの１つの開口は何も取り付けられていない。フィルタの取り付けられていない開口は、たとえば、明視野画像を取得する際に使用される。フィルタターレット１４は、モータ１５によって回転する。吸収フィルタ１６は、試料３からの光のうち必要な波長成分のみを透過させる波長選択性フィルタである。結像光学系１７は、試料３を撮影装置１８の撮影面に結像させるレンズである。カラーフィルタ２４は、たとえば、液晶チューナブルフィルタであり、透過波長を切り替えることにより順にＲ、Ｇ、Ｂの画像を取得、これらを画像処理部１９で合成することでカラー画像を作成する。なお、カラーフィルタとしては上述した液晶チューナブルフィルタに限られず、異なる透過波長のフィルタを機械的に切り替えるカラーフィルタターレットを配置してもよい。画像処理部１９は、撮影装置１８から出力される画像信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、さらにシェーディング補正を行ったりするなど、様々な画像処理を行う。制御部２０は、制御装置２からの指示にしたがって顕微鏡１の各部を制御する。たとえば、制御部２０は、モータ群２１を制御してＸＹステージ６をＸ軸方向またはＹ軸方向へ移動させたり、モータ２２を制御してＺステージと呼ばれることもある対物レンズユニット１２をＺ軸方向に移動させたりする。対物レンズユニット１２をＺ軸方向に移動させることで合焦位置が変化し、オートフォーカスが実行される。ＸＹステージ６およびＺステージは手動調整機構を有していてもよい。このように、モータ群２１やモータ２２は、対物レンズの観察位置を変更するために試料３と対物レンズとの一方を光軸と直交する方向に相対的に移動させたり、対物レンズと試料３までの距離を調整するために当該光軸と平行な方向に相対的に移動させたりする移動手段して機能する。ここで、Ｚ軸方向は対物レンズの光軸方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向はＺ軸方向に直交した方向である。通信部２３は、制御装置２からの指示を受信したり、制御部２０からの情報や画像データを制御装置２へ送信したりするユニットである。制御部２０は、たとえば、マイクロプロセッサやＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどで構成される。つまり、制御部２０は、ソフトウエアとその実行手段で実現されてもよいし、ハードウエアのみで実現されてもよいし、前者と後者との混在によって実現されてもよい。

制御装置２においてＣＰＵ３０は、記憶装置３１に記憶された制御プログラムを実行して顕微鏡１を制御したり、通信インタフェース３２を通じて受信した画像データを表示部３４に表示させたりする。通信部２３および通信インタフェース３２は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４、ＬＡＮなどの一般的な通信プロトコルで接続されていてもよいし、専用の通信プロトコルで接続されていてもよい。記憶装置３１は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリやハードディスク記憶装置などを含んでいる。記憶装置３１には、ＳＳＤなどの半導体記憶装置や光ディスク、磁気ディスクがふくまれてもよい。またコンシューマ用のデジタルカメラで使用されているようなメモリカードであってもよい。操作部３３は、キーボードやポインティングデバイスなどの入力装置である。表示部３４は、顕微鏡１を制御するための制御パラメータを設定するユーザーインタフェース（ＵＩ）や観察結果（静止画または動画）を表示するＵＩを提供する。

顕微鏡システム１００はＺスタック画像の撮影やタイムラプス撮影を実行できる。Ｚスタックとは試料３とレンズとの間における光軸方向（Ｚ軸方向）の距離を変化させながら試料３を撮影して複数枚の画像（Ｚスタック画像）を取得する技術である。つまり、Ｚスタック画像とは、Ｚステージを少しずつ移動させることで合焦位置をずらしながら各合焦位置において取得された試料３の複数の画像（レイヤー画像／スライス画像）をいう。微生物などの試料３は観察中にＸ軸方向やＹ軸方向だけでなくＺ軸方向にも移動する。よって、Ｚ軸方向に少量ずつ合焦位置をずらして複数の画像を取得することで、試料３に合焦した画像を取得しやすくなる。なお、１回のＺスタックによって取得される画像の枚数をＺスタック数またはＺスタック枚数と呼ぶことにする。つまり、Ｚスタック数Ｎｚは、Ｚスタック画像を構成している画像の枚数を示している。タイムラプス撮影とは、一定時間ごとに１枚または複数枚の画像を取得する撮影方法をいう。微生物などの試料３は観察中に成長したり変化したりする。そのため、その経過を知る上でタイムラプス撮影は有効である。本実施形態は、基本的に、Ｚスタックとタイムラプス撮影とを組み合わせて実行する。つまり、顕微鏡１は、一定時間ごとに到来する各撮影タイミングでＺスタックを実行する。なお、タイムラプス撮影の開始から終了までの全工程において取得された画像の枚数をトータル撮影枚数Ｎｔと呼ぶことにする。

［Ｚスタック画像］
操作部３３を通じてＺスタック画像の取得（つまりＺスタックの実行）が指示されると、ＣＰＵ３０は、Ｚスタックの実行を顕微鏡１の制御部２０に指示する。この際に、ＣＰＵ３０は、操作部３３を通じてユーザーにより設定された制御パラメータ（露光時間、Ｚスタック数Ｎｚ、トータル撮影枚数Ｎｔ、撮影開始時刻、光源の種類、フィルタ、対物レンズの倍率、Ｚステージの移動範囲Ｗなど）も制御部２０に送信される。制御部２０は、制御パラメータにしたがって露光時間などを撮影装置１８に設定するとともに、Ｚステージ（対物レンズユニット１２）を撮影開始位置に移動させるためにモータ１３を制御する。制御部２０は、撮影開始時刻になると光源を点灯させて撮影を開始する。制御部２０は、移動範囲ＷをＺスタック数Ｎｚ撮影枚数で除算して一回の移動距離である移動ピッチＰを求め、それに応じてモータ１３を駆動してＺステージを移動させる。つまり、１枚の画像を取得するたびに移動ピッチＰだけＺステージが移動する。撮影枚数がＺスタック数Ｎｚに一致するまでＺステージの移動と撮影とが繰り返し実行される。これにより、指定された枚数（Ｚスタック数Ｎｚ）の画像が取得される。制御部２０は、各画像を撮影したときの制御パラメータ（撮影時刻、対物レンズ、ＺステージのＺ位置）を含むメタデータを作成して各画像に添付する。ＺステージのＺ位置は、実質的に、対物レンズと試料３との間の距離を示しており、Ｚ位置を示す位置データは距離を示す距離データに相当する。制御部２０は、画像を取得するたびに通信部２３を通じて当該画像を制御装置２に送信してもよいし、または、Ｚスタック数Ｎｚ分の複数の画像の取得が完了するたびにこれらの画像を一括して制御装置２に送信してもよい。なお、制御部２０は、メタデータとしてＺ位置を示す位置データ（距離データ）を各画像に付与してもよいが、制御パラメータに基づいてＣＰＵ３０がこのようなメタデータを作成してもよい。顕微鏡１に設定した制御パラメータには移動範囲および移動ピッチの情報が含まれているため、ＣＰＵ３０は移動範囲を移動ピッチで除算することによって各画像のＺ位置を求めることができる。ＣＰＵ３０は、通信インタフェース３２を通じて受信した複数のレイヤー画像を記憶装置３１に記憶する。このように、記憶装置３１は、顕微鏡１において対物レンズと試料３との間の距離を変えながら当該試料を撮影して取得された複数の画像と、各画像を取得したときの対物レンズの光軸方向における位置を示す位置データとを関連付けて記憶する記憶手段として機能する。この複数のレイヤー画像がＺスタック画像である。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの指示に応じてＺスタック画像から３次元画像を構築して表示部３４に表示してもよい。

図３はＺスタック画像の一例を示す図である。このＺスタック画像は、６枚のレイヤー画像から構成されている。各レイヤー画像のメタデータにはＺステージのＺ位置が書き込まれている。

［制御パラメータの変更］
図４は制御パラメータの変更に関与する機能を示すブロック図である。制御部２０の代表的な機能として撮影制御部４０１と点灯制御部４０２について説明する。撮影制御部４０１は、制御装置２によって設定された撮影パラメータ（例：露光時間、ビニング、ゲイン、ＸＹ座標、Ｚ座標、フィルタ、対物レンズの倍率など）にしたがって顕微鏡１の撮影装置１８、ＸＹステージ６、対物レンズユニット１２、フィルタターレット１４などを制御するユニットである。点灯制御部４０２は、制御装置２からの制御信号にしたがって透過照明光源４や蛍光落射照明光源８の点灯および消灯を制御したり、遮光機構２５を制御したりするユニットである。

制御装置２のＣＰＵ３０は主に次のような機能を実現している。保存部４１１は、撮影装置１８により取得された画像信号を顕微鏡１から受信して画像データ４３１を作成して記憶装置３１に保存する。保存部４１１は、画像データ４３１を取得する際に使用された制御パラメータの少なくとも一部を含むメタデータ４３２を作成し、画像データ４３１と共に記憶装置３１に保存してもよい。変更受付部４１２は顕微鏡１を制御するための制御パラメータの変更を受け付ける。制御パラメータの変更は、表示部３４に表示されるユーザーインタフェースと操作部３３を通じてユーザーによって指示される。設定部４１３は変更受付部４１２により受け付けられた制御パラメータの変更を顕微鏡１に設定する。表示制御部４１４は表示部３４にユーザーインタフェースを表示させるための表示制御を実行する。判定部４１５は、制御パラメータの変更が撮影装置１８による新たな撮影を必要とする変更であるかどうかを制御パラメータの変更内容に応じて判定する。以下ではどのような制御パラメータの変更であれば再撮影が必要であり、どのような制御パラメータの変更であれば再撮影が不要であるかについて具体例を用いて説明する。

図５は、ユーザーインタフェースの一例を示す図である。ユーザーインタフェース５００は、撮影装置１８によって試料３を撮影して取得された画像データ４３１をレンダリングして観察画像５１０を表示する表示領域を有している。ポインタ５０２は操作部３３に含まれるポインティングデバイスの操作に応じて移動する。なお、操作部３３によってドラッグ操作が行われているときのポインタ５０２のアイコンはドラッグ操作が行われていないときのアイコンとは異なっている。検鏡法指定部５０３は、蛍光観察を行うか透過光観察を行うかや、どのフィルタを使用するかなどのいわゆる検鏡法を指定するためのインタフェースである。この例では予めいくつかの検鏡法の組み合わせをチャネルとして示している。露光時間設定部５０４は撮影装置１８の露光時間を設定するインタフェースである。倍率設定部５０５は、対物レンズの倍率を設定するためのインタフェースである。マルチ撮影ボタン５０６は、一度の撮影タイミングにおいて複数の画像を取得すること、つまりマルチ撮影の実行を指定するインタフェースである。

図６は、観察画像５１０をポインタ５０２によりドラッグ操作したときのユーザーインタフェース５００を示している。ユーザーは観察画像５１０をポインタ５０２によりドラッグ操作することで観察位置（ＸＹステージ６のＸＹ座標）を変更することができる。このようなＸＹステージ６の座標の移動量は変更受付部４１２がポインタ５０２のドラッグとドラッグ量を検知および監視することで受け付ける。観察位置を変更する際に観察画像５１０を顕微鏡１によりリアルタイムで取得して表示領域５０１に表示してもよい。しかし、この場合は試料３に対して照明光を照射しなければならないため、光毒性や退色が問題となり得る。一方で、本発明では、判定部４１５は、変更受付部４１２により制御パラメータの変更として受け付けられたＸＹステージ６の座標の移動量が表示部３４に表示された観察画像５１０の視野範囲内に収まる移動量かどうかを判定する。これは、観察画像５１０のサイズと移動量とを比較することで判定される。換言すれば、表示領域５０１の中心（観察位置）の座標に観察画像５１０の一部が表示されていれば、判定部４１５は、観察画像５１０の視野範囲内であり、再度の撮影は不要である。なお、十字線５１１は表示領域５０１の中心（観察位置）を示している。上述したドラッグ操作が検知されている間は、ＣＰＵ３０は撮影装置１８に新たな観察画像５１０を取得せずに、ユーザーによりポインタ５０２で指示された観察画像５１０を表示領域５０１内で平行移動することにより、観察画像５１０の表示（表示位置）を更新している。そして、ＣＰＵ３０は、ドラッグ操作が完了したことを検知すると、撮影装置１８が新たな観察画像５１０を取得し、取得された画像を表示部３４に表示する。ドラッグ操作中は操作に対する表示の応答性が求められる。そのため、ＣＰＵ３０（表示制御部４１４）は、観察画像５１０の平行移動によりステージの移動量を視覚的に表現しながら、表示を更新する。さらにＣＰＵ３０はドラッグ操作完了を検知すると、撮影装置１８に新たな観察画像５１０を取得させる。これにより、表示の応答性を維持しながら、必要最低限の撮像回数でステージの移動を完了させることができる。

図６に示したようにＸＹステージ６の座標の移動が視野範囲内の移動であれば、判定部４１５は、撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定する。図６が示すように、表示部３４は、表示していた観察画像５１０をポインタ５０２の移動量にしたがって移動した表示位置に表示する。このように新たな撮影を必要としないと判定されると、設定部４１３はＸＹステージ６の座標の移動量だけを撮影制御部４０１に通知するが、光源の点灯指示を送らない。よって、撮影制御部４０１から点灯制御部４０２には点灯指示が出力されないため、蛍光落射照明光源８に照明光の照射停止を継続させる。

図７は、新たな撮影が必要な例を示す図である。この例では、ＸＹステージ６の座標の移動量が表示部３４に表示された観察画像５１０の視野範囲内に収まる移動量ではない。つまり、観察画像５１０に対するドラッグ量が多すぎるため、表示領域５０１の中心（観察位置）の座標に観察画像５１０の一部が表示されていない。よって、判定部４１５は、変更受付部４１２により制御パラメータの変更として受け付けられたＸＹステージ６の座標の移動量が表示部３４に表示された観察画像５１０の視野範囲内に収まる移動量ではないと判定する。つまり、判定部４１５は撮影装置１８による新たな撮影を必要とすると判定し、判定結果を設定部４１３に出力する。設定部４１３は、判定結果にしたがいＸＹステージ６の座標の移動量および撮影の指示を撮影制御部４０１に通知する。よって、撮影制御部４０１は、顕微鏡１に対する制御パラメータの適用が完了して撮影装置１８が撮影可能な状態になるまで待機する。この例では、撮影制御部４０１はＸＹステージ６の目標座標に基づきモータ群２１の駆動量を算出し、メカ制御部４０３に設定される。メカ制御部４０３は、設定された駆動量にしたがってモータ群２１を駆動し、駆動が完了すると駆動完了信号を撮影制御部４０１に出力する。このようにＸＹステージ６の座標が制御装置２によって指定された座標となるまでモータ群２１が駆動される。ＸＹステージ６の座標はエンコーダ等の位置センサによって検知されてもよい。ＸＹステージ６の座標が目標位置に達すると、撮影制御部４０１は点灯制御部４０２に光源の点灯を指示する。点灯制御部４０２は、蛍光落射照明光源８の点灯を開始する。これにより、試料３を撮影するために照明光が試料３に照射される。点灯制御部４０２は、蛍光落射照明光源８の光量が安定すると準備完了信号を撮影制御部４０１に送信する。撮影制御部４０１は、駆動完了信号および準備完了信号を受信すると、撮影装置１８を制御して試料３の撮影を実行する。なお、撮影制御部４０１は、撮影完了信号を撮影装置１８から受信すると、点灯制御部４０２に消灯を指示する。これにより、照明光の照射が停止する。撮影装置１８によって新たな撮影が実行された結果、撮影装置１８が出力する画像信号が画像処理部１９で処理されて制御部２０を通じて制御装置２に出力される。撮影制御部４０１は撮影に使用された制御パラメータも制御装置２に出力する。保存部４１１は、受信した制御パラメータを含むメタデータ４３２を作成する。保存部４１１は、顕微鏡１から受信した画像信号に基づき画像データ４３１を作成し、記憶装置３１に保存する。表示制御部４１４は新たに取得された画像データ４３１をレンダリングして観察画像を表示領域５０１に表示する。

図８は制御パラメータの変更処理を示すフローチャートである。ここではパラメータ変更から表示更新に至るまでのフローについて説明する。

Ｓ８０１で、表示制御部４１４はユーザーインタフェースを表示部３４に表示させる。Ｓ８０２で、変更受付部４１２はユーザーインタフェース５００および操作部３３を通じて制御パラメータの変更を受け付ける。Ｓ８０３で、設定部４１３は制御パラメータの変更を指示する制御信号を顕微鏡１の制御部２０に送信することで制御パラメータを顕微鏡１に設定する。撮影制御部４０１は、受信した制御信号にしたがって撮影装置１８や点灯制御部４０２、メカ制御部４０３に制御パラメータを適用する。

Ｓ８０４で、撮影制御部４０１は制御パラメータの変更が完了したかどうかを判定する。たとえば、撮影装置１８や点灯制御部４０２、メカ制御部４０３などから制御パラメータの変更が完了したことを示す信号が撮影制御部４０１に送られる。これにより撮影制御部４０１は、制御パラメータの変更（適用）が完了したかどうかを判定する。メカ制御部４０３は、対物レンズユニット１２の電動レボルバ、ＸＹステージ６、対物レンズユニット１２のＺステージ、フィルタターレット１４、絞りに関する各制御パラメータの変更が完了すると、変更完了信号を撮影制御部４０１に送信する。撮影装置１８は、露光時間やゲイン、ビニングなどの制御パラメータの変更が完了すると、変更完了信号を撮影制御部４０１に送信する。点灯制御部４０２は、透過照明光源４、蛍光落射照明光源８の照明光量の変更や光変調素子で投影されるパターンの変更が完了すると、変更完了信号を撮影制御部４０１に送信する。なお、顕微鏡１がレーザー走査型顕微鏡であれば、制御部２０は走査速度やゲインの設定を変更し、変更が完了すると変更完了信号を発行する。ここで、「変更信号」ではなく、「変更完了信号」と記載しているのは、ＸＹステージ６の移動中などは照明光を照射せず、移動が完了した時点で照明光を照射して撮影が行われることを強調したものである。なお、撮影装置１８は更新されたパラメータで次回の撮影が行われることが保証された状態になるとパラメータの変更が完了したと判定してもよい。また、各部の準備が完了した時点はすぐに実際の撮像が実行されなくてもよい。同様に、点灯制御部４０２は次回撮影時にそのパラメータで照明されることが保証された状態になった時点で変更完了と判定し、実際の投光は行われなくてもよい。メカ制御部４０３はＸＹステージ６などの電動メカ制御デバイスの場合には変更完了はまさに電動ステージや電動レボルバが目標位置に移動完了した時点で変更完了信号を出力してもよいし、または、移動完了しかつ移動に伴う機械的な振動が十分減衰して安定した状態に遷移した時点で変更完了信号を出力してもよい。手動デバイスの場合、リニアスケールやフォトインタラプタ、ホール素子などのセンサを用いてメカ制御部４０３は変更の完了を検知してもよい。さらに、メカ制御部４０３は、変更の完了を検知してからの経過時間が所定時間（例：１００ｍｓなど）になったとき、または、そのセンサの出力値の変化がゼロまたはある一定値以下となったときに、変更完了信号を出力してもよい。撮影制御部４０１は、制御パラメータの変更を指示したすべてのユニットから変更完了信号を受信すると、Ｓ８０５に進む。

Ｓ８０５で、撮影制御部４０１は、制御パラメータの変更内容に基づき撮影する必要があるかどうかを判定する。この判定は、上述したように制御装置２の判定部４１５で実行されてもよいし、撮影制御部４０１が実行してもよい。あるいは、判定部４１５の判定結果を示す信号やフラグに基づいて撮影制御部４０１が撮影の必要性を判定してもよい。画像データ４３１を記憶装置３１に保存する場合には必ず新たな撮影を行わなければいけないが、観察位置の位置決めや撮影条件決めのためのプレビューのためのパラメータの変更であれば撮影を省略し、表示制御部４１４が前回撮影した観察画像を使って表示を更新してもよい。たとえば、前回撮影した位置の視野内での観察位置の微小移動である場合、新たに撮影せずとも表示制御部４１４が前回撮影した画像を平行移動して表示部３４に表示すればよい。その結果、余分な撮影を省略することができる。
撮影装置１８の明るさに関する制御パラメータ（露光時間／ゲイン／ビニング）も表示制御部４１４が前回撮影した画像を画像処理（輝度値の変更など）によってシミュレートすることができる。よって、この場合も新たな撮影を省略できる。図１０は明るさに関する制御パラメータの変更を観察画像５１０の輝度値やコントラストを変更することでシミュレートしたユーザーインタフェースの一例を示している。

電動レボルバの回転による対物レンズの倍率の変更も、表示制御部４１４は画像の拡大縮小によってシミュレート可能である。図１１は、対物レンズの倍率を上げたときに観察画像５１０を拡大することで表示された観察画像５１０の一例を示している。なお、新たな撮像を行わないケースでは撮影制御部４０１や表示制御部４１４が必ずしも制御パラメータの変更完了を待つ必要はない。表示制御部４１４は、たとえば、変更中のＸＹステージ６の位置を検知して表示パラメータ（前回取得した観察画像の表示位置など）を変更して、表示を更新してもよい。このように変更完了を待たないことで表示の応答速度が向上する。もちろん、表示制御部４１４は、過去に撮影して取得された画像を用いたシミュレートを実行せずに、常に撮影制御部４０１に撮影を実行させて取得した画像を表示してもよい。

撮影が必要な場合はＳ８０６に進む。Ｓ８０６で撮影制御部４０１は点灯制御部４０２に点灯を指示する。点灯制御部４０２は透過照明光源４、蛍光落射照明光源８のうち指定された光源を点灯して、試料３に照明光を照射する。

Ｓ８０７で、撮影制御部４０１は撮影装置１８に試料３を撮影させ、取得した画像信号を制御装置２へ点灯する。撮影制御部４０１は、撮影期間、すなわち露光時間が経過したらＳ８０８に進む。Ｓ８０８で、撮影制御部４０１は点灯制御部４０２に光源を消灯するよう指示する。点灯制御部４０２は指示に従って光源を消灯する。Ｓ８０９で、表示制御部４１４は表示領域５０１に表示する観察画像５１０を更新する。

一方、Ｓ８０５で撮影不要と判定するとＳ８１０に進む。Ｓ８１０で表示制御部４１４は表示パラメータを計算する。たとえば、表示制御部４１４は、ユーザーインタフェース５００や操作部３３を通じて変更された制御パラメータに基づき表示パラメータ（例：輝度値、コントラスト、表示位置、画像の縮小拡大率など）を計算する。表示制御部４１４は過去に撮影した観察画像５１０を表示パラメータに基づき画像処理（例：輝度値の変更、コントラストの変更、表示位置の変更、画像の縮小拡大、画像の回転など）して表示用の観察画像５１０を作成し、表示領域５０１の表示を更新する。

［連続撮影時のフロー］
図９は本発明の内容を生かした複数枚連続撮影時の動作フローを示すフローチャートである。すでに説明した個所には同一の参照符号を付与することで説明の簡明化に努める。

マルチカラー撮影（複数のカラーフィルタを順番に変えながら撮影する手法）やＸＹ画像連結撮影（パノラマ撮影のようにＸＹ座標を変えながら複数の画像を撮影して連結する手法）、Ｚスタック撮影、多点撮影など、複数枚の画像データを一括で取得する場合にもできるだけ照明光を試料３に当てずに撮影したいという要求がある。そのため、パラメータ変更指示を所望の撮影枚数の撮影が完了するまで順次与え続け、撮影、保存、表示の更新を行い続けるものである。つまり、Ｓ９１１で撮影制御部４０１は所定回数の撮影が完了したかどうかを判定する。撮影制御部４０１は撮影実行回数をカウントするものとする。所定回数の撮影が完了していなければＳ８０３に戻り、設定部４１３が次の制御パラメータを撮影制御部４０１に設定する。このように、制御パラメータの変更、撮影、保存、表示更新が繰り返し実行される。

［メタデータ］
保存部４１１は、取得された画像データ４３１に対して、その画像データ４３１が取得影されたときの透過照明光源４、蛍光落射照明光源８、撮影装置１８、メカ制御部４０３の少なくともいずれかの制御パラメータをメタデータ４３２として付与することができる。これらは後段の処理での情報、たとえば画像連結時に連結位置を決定するための座標情報やＺスタックから３Ｄ画像を作る際の高さ情報などに利用されてもよい。また、表示制御部４１４での表示パラメータ算出のために用いられてもよい。表示中の観察画像５１０のメタデータ４３２に含まれている制御パラメータと、変更受付部４１２によって変更された制御パラメータとを比較し、変更された部分を観察画像５１０に反映するように観察画像５１０の表示パラメータを補正することで画像を変換してもよい。ＸＹ方向への観察位置の移動であれば、表示制御部４１４は、変更前後の座標を比較して観察画像５１０を平行移動させる。また、対物レンズの倍率変更では、表示制御部４１４は、変更前後の倍率を比較して観察画像を拡大縮小する。また、撮影装置１８の明るさに関する撮影パラメータまたは光源の光量パラメータなどの画像の明るさが変更されると、表示制御部４１４は、変更前後の明るさに関するパラメータを比較して観察画像５１０のコントラストを調整してもよい。

［応答性向上のための工夫］
本実施形態では光源として蛍光落射照明光源８と透過照明光源４を用いたが、本実施形態はこのうちの少なくとも１つの光源に適用可能である。照明のＯＮ／ＯＦＦは蛍光落射照明光源８および透過照明光源４を直接制御する方法が採用されてもよいし、絞りやメカシャッター、光変調素子などの遮光機構２５が活用されてもよい。ＬＥＤなど短時間でＯＮ／ＯＦＦ切り替え可能な光源の場合は、点灯制御部４０２は、光源のＯＮ／ＯＦＦによって照明光の照射と非照射とを切り替えることができる。水銀ランプやキセノンランプ、メタルハライドランプなど切替に数分程度の時間がかかる光源の場合、点灯制御部４０２は、遮光機構２５を用いた遮光制御を実行してもよい。

遮光機構２５は遮光性能が高くかつ切替時間が短いことが望ましい。一般的な光変調素子は数ｍｓ程度の高速切替性能を有しているが、絞りやメカシャッターなどは１００ｍｓ以上の切替時間を要してしまう。ただし、光変調素子の遮光性能は数百分の一程度に照明光を減光する程度である。よって、遮光性能は絞りやメカシャッターの方が優れている。

撮影制御部４０１は、各部からの変更完了信号を受け取ってすぐに撮影装置１８と透過照明光源４、蛍光落射照明光源８とを同期させて撮影を実行し、撮影完了直後に遮光する必要がある。そのため、応答速度の早いマイコンやＦＰＧＡによって制御部２０を実装してもよい。撮影制御部４０１など制御部２０については制御装置２に実装してもよいが、その場合は顕微鏡１と制御装置２との間の通信時間が制御時間のボトルネックとなる可能性がある。よって、余分な通信時間がかからない顕微鏡１に制御部２０を配置することで、応答性が向上する。変更完了してから変更完了信号が来るまでの待ち時間、制御部２０の応答時間および透過照明光源４、蛍光落射照明光源８のＯＮ時の応答時間の和が顕微鏡システム全体の応答時間となる。よって、これらを短くすることが重要であろう。

透過照明光源４、蛍光落射照明光源８の応答時間と遮光性を向上するために、複数の遮光・調光方法を組み合わせてもよい。たとえば、高速応答可能だが遮光性能が劣る光変調素子を通常操作時に利用し、一定時間操作が無い場合や、他のソフトを利用中と判断された場合には応答速度は劣るが遮光性能に優れる絞り・シャッターの利用や光源そのものをＯＦＦにしてもよい。つまり、点灯制御部４０２は、短時間の遮光を実行するときは光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは絞り機構またはメカニカルシャッターを使用して、遮光を実現してもよい。あるいは、点灯制御部４０２は、短時間の遮光を実行するときは光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは透過照明光源４、蛍光落射照明光源８を消灯してもよい。これにより、長時間に渡り微弱光が試料３に当たり続ける可能性を削減できる。

［本発明の仕組みを利用した複数枚高速一括撮影］
Ｚスタック撮影や画像連結撮影など、制御パラメータを変更しながら複数枚の画像を取得する撮影では、上記の実施形態を適用することで高速かつ少量の照明光量で試料３を撮影することができる。

図１２は一括撮影に関するフローチャートである。すでに説明した個所には同一の参照符号を付与することで説明を簡潔化する。ここでは、複数回実行される各撮影の制御パラメータを一括して転送することで、撮影中の制御パラメータの転送を削減する。これにより、撮影処理の高速化を図る。

Ｓ８０２で、変更受付部４１２は、Ｚスタック撮影や画像連結撮影が実行される観察位置のＸＹ／Ｚ座標の変更を受け付ける。Ｓ１２０１で、設定部４１３は、撮影対象の座標の配列を生成して転送することで、撮影制御部４０１に制御パラメータを一括して設定する。

図１３は顕微鏡１に対して一括して設定される制御パラメータ群１３００の一例を示す図である。ここではｎ回の撮影が連続して実行されるものと仮定している。１３００−１から１３００−ｎは１回目からｎ回目までの各撮影に適用される制御パラメータを示している。設定部４１３は、変更受付部４１２によって受け付けられた撮影パラメータ（露光時間、ゲイン、ビニング、レーザーの受光感度など）、光学パラメータ（撮影位置（ＸＹ／Ｚ座標）、対物レンズの倍率、ズームレンズのズーム倍率、フィルタの種類など）および照明パラメータ（光源の種類、光量、絞りなど）に基づき各撮影回の制御パラメータを作成する。撮影制御部４０１をメモリに保存し、撮影回数をカウントする。また、撮影制御部４０１はカウント値に対応した制御パラメータを制御パラメータ群１３００から抽出して撮影装置１８、点灯制御部４０２およびメカ制御部４０３に設定する。その後、Ｓ８０４ないしＳ８１０が適宜実行される。

Ｓ１２１１で、撮影制御部４０１は、カウント値に基づきすべての撮影が完了したかどうかを判定する。すべての撮影が完了すると撮影完了信号が顕微鏡１から制御装置２へ送信される。一方で、すべての撮影が完了していなければＳ１２１２に進む。

Ｓ１２１２で、撮影制御部４０１は、次の撮影回の制御パラメータを抽出して各部に設定する。

このように本実施形態では、撮影装置１８が撮影を行った直後に次の座標へ移動が開始される。つまり、画像を制御装置２に転送する前に次の撮影のための動作が開始可能となる。よって、高速な撮影が可能になる。なお、１番目からｎ番目までの各撮影タイミングにおいて、撮影を１回だけ行うワンタイムモード、指定回数だけ撮影を繰り返す回数リピートモード、停止指示が出るまで永久に繰り返す無限モードなどの撮影モードが制御パラメータによって指定されてもよい。

この一括設定の仕組は画像連結やＺスタックにとどまらず、Ｚ位置を変更してピントを合わせるオートフォーカス、露光時間を変更して複数枚の画像を取得するＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）撮影や、光学変調素子を用いて複数のパターンを投影する光学セクショニング撮影、異なる波長の蛍光を光学フィルタを順次切り替えながら撮影するマルチカラー撮影、ＲＧＢのカラーフィルタとモノクロカメラを組み合わせてカラー画像を撮影するフレームシーケンシャルカラー撮影、タイムラプス撮影、多点撮影などにも適用可能である。

制御パラメータの変更期間が光源のＯＮ／ＯＦＦ切り替え時間と比較して短い場合、切り替え時間がボトルネックになることがある。この場合、点灯制御部４０２は、制御パラメータの変更中に光源をＯＮのままとして点灯・消灯の切り替えを一時的に禁止してもよい。

［まとめ］
以上説明したように本実施形態によれば、顕微鏡システム１００は顕微鏡１と顕微鏡１を制御する制御装置２とを有している。顕微鏡１は、試料３に照明光を照射する透過照明光源４、蛍光落射照明光源８と、対物レンズユニット１２に取り付けられた対物レンズと、試料３を光軸と直交した方向に移動させるＸＹステージ６と、対物レンズをＸＹステージ６に対して相対的に移動させることで対物レンズと試料３までの距離を調整するＺステージ（対物レンズユニット１２）と、対物レンズを通じて試料３を撮影する撮影装置１８を有している。制御装置２は、顕微鏡１を制御するための制御パラメータの変更を受け付ける変更受付部４１２と変更受付部４１２により受け付けられた制御パラメータの変更を顕微鏡１に設定する設定部４１３とを有している。顕微鏡１はさらに、顕微鏡１に対する制御パラメータの適用が完了して撮影装置１８が撮影可能な状態になった後で試料３を撮影するために照明光を照射させ、試料３の撮影が終了すると照明光の照射を停止させる点灯制御部４０２を有している。なお、上述した撮影制御部４０１、点灯制御部４０２およびメカ制御部４０３は顕微鏡１と制御装置２のどちらに配置されてもよい。本実施形態によれば、試料３に対する照明光の照射時間が従来よりも削減可能となる。また、本実施形態によれば、点灯制御部４０２が、撮影に関与する機構の準備が完了し、かつ、撮影タイミングが到来したときに照明が実行され、撮影が終了すれば照明も停止される。よって、ユーザーは手動で照明をオンオフさせる必要がなくなり、照明に関するユーザーの操作負担が軽減される。

光源は、たとえば、試料３に添加された蛍光試薬を蛍光させるための励起光を発光する蛍光落射照明光源８である。励起光には紫外線が含まれていることが多いため、励起光の照射時間を削減すれば、試料３に対する光毒性や退色の影響を削減できよう。もちろん、光源は透過照明光源４であってもよい。透過照明光源４であっても光毒性や退色の影響は小さいながらも存在するからである。

制御装置２は、撮影装置１８によって取得された画像を表示する表示制御部４１４および表示部３４を有していてもよい。表示制御部４１４および表示部３４は、照明光を照射させて撮影装置１８が試料３を撮影して画像が取得されたときは画像が表示されるよう表示を更新する。換言すれば、画像の表示の更新を実行する必要があるときには照明光の照射が実行され、画像の表示の更新を実行する必要がないときには照明光の照射が省略される。これにより、照明時間を削減できる。

顕微鏡１は、設定部４１３によって設定された撮影装置１８に関連した制御パラメータを撮影装置１８に適用して撮影装置１８に試料３の撮影を実行させる撮影制御部４０１をさらに有していてもよい。撮影制御部４０１は、制御パラメータが変更されるたびに撮影装置１８に試料３の撮影を実行させてもよい。

制御装置２は、撮影装置１８により取得された画像データ４３１のメタデータ４３２として制御パラメータの少なくとも一部を画像と共に保存する保存部４１１をさらに有していてもよい。制御パラメータを保存しておくことで、ユーザーは過去の制御パラメータを参考にして制御パラメータを決定しやすくなろう。メタデータ４３２に関するその他の効果についてはすでに説明したとおりである。

メタデータ４３２は画像の連結処理、３次元像画像の作成処理、画像の補正処理に利用される制御パラメータを含んでもよい。表示制御部４１４が３連結画像を作成するには、画像のＸＹのデータが必須となる。また、表示制御部４１４が３次元像画像を作成するには、画像のＸＹ／Ｚ座標のデータが必須となる。また、画像の補正処理を実行するには、露光時間などの撮影パラメータ、対物レンズの倍率、カラーフィルタの種類が必要となることがある。よって、メタデータ４３２としてこれらの制御パラメータを保存しておけば、その後の画像処理が容易となろう。

点灯制御部４０２は、制御パラメータが顕微鏡１におけるメカ機構の作動を伴うパラメータであるときはメカ機構の作動が終了し、さらにメカ機構が安定した後で、照明光を照射させてもよい。メカ機構が安定する前に撮影を実行するとメカ機構から振動の影響が画像に反映されてしまうことがある。よって、シャッタースピードが遅くなるときは、とりわけ、メカ機構の安定するまで待機することが望まれよう。

点灯制御部４０２は、メカ機構の作動が終了してから、メカ機構が安定するのに要する時間である所定時間が経過した後で、照明光を照射させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡システム１００。

点灯制御部４０２は、顕微鏡１に対する制御パラメータの適用が完了して撮影装置１８が撮影可能な状態になった後であって、かつ、撮影開始タイミングが到来したときに、照明光を照射させてもよい。つまり、撮影可能な状態となったからと言ってすぐに照明光を試料３に照射するのではなく、実際に撮影開始タイミングが到来してから、照明光の照射が開始される。これにより、試料３への照射時間を削減することが可能となろう。

顕微鏡１または制御装置２は、制御パラメータの変更が撮影装置１８による新たな撮影を必要とする変更であるかどうかを制御パラメータの変更内容に応じて判定する判定部４１５をさらに有していてもよい。点灯制御部４０２は、判定部４１５が撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定すると照明光の照射停止を継続させる。一方で、点灯制御部４０２は、判定部４１５が撮影装置１８による新たな撮影を必要とすると判定すると照明光の照射を許可する。これにより照射時間を削減しつつ、ユーザーの負担を軽減できる。

制御装置２は、制御パラメータの変更に使用され操作者により操作可能な操作部３３をさらに有していてもよい。判定部４１５は、操作部３３が継続して操作されている間は撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定する。図５ないし図７を用いて説明したようにドラッグ操作によって観察位置の位置決めが実行されている間は撮影が不要と判定されてもよい。

制御パラメータは、たとえば、ＸＹステージ６の座標である。判定部４１５は、変更受付部４１２により制御パラメータの変更として受け付けられたＸＹステージ６の座標の移動量が表示制御部４１４および表示部３４に表示された画像の視野範囲内に収まる移動量であれば、撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定してもよい。表示制御部４１４および表示部３４は、表示していた画像を移動量にしたがった移動した表示位置に表示する。図６を用いて説明したように、表示領域５０１に表示された画像の視野範囲内での観察位置の移動であれば、観察位置を過去の画像から確認できるため再撮影は不要であろう。

制御パラメータは、撮影装置１８における画像の明るさに関連した制御パラメータであってもよい。判定部４１５は、変更受付部４１２を通じて変更された制御パラメータが撮影装置１８における画像の明るさに関連した制御パラメータであれば、撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定してもよい。表示制御部４１４および表示部３４は、表示していた画像の輝度値を明るさの変更量に応じて変更して表示してもよい。図１０を用いて説明したように、露光時間など画像の明るさに関連する制御パラメータの変更は画像処理によってシミュレートできる。よって、再撮影は不要であろう。

制御パラメータは、対物レンズの倍率に関連した制御パラメータであってもよい。判定部４１５は、変更受付部４１２を通じて倍率の変更が指示されると、撮影装置１８による新たな撮影を必要としないと判定してもよい。表示制御部４１４および表示部３４は、表示していた画像を、変更受付部４１２を通じて変更された倍率に応じて拡大または縮小して表示してもよい。図１１を用いて説明したように、倍率に関連する制御パラメータの変更は画像処理によってシミュレートできる。よって、再撮影は不要であろう。

図１２や図１３を用いて説明したように、設定部４１３は、撮影装置１８に複数枚の画像を連続して撮影させるときは、複数枚の画像のそれぞれを撮影する際に適用される制御パラメータを一括して顕微鏡１に設定してもよい。これにより、撮影時間を短縮でき、撮影作業の高速化を達成できよう。

照明光の照射と照射停止とは、たとえば、透過照明光源４、蛍光落射照明光源８の点灯と消灯によって実現されてもよいし、または、透過照明光源４、蛍光落射照明光源８と試料３との間に設けられた遮光機構２５による遮光と非遮光によって実現されてもよい。遮光機構２５は光変調素子であってもよいし、絞り機構またはメカニカルシャッターであってもよい。これは、透過照明光源４、蛍光落射照明光源８の応答性が緩やかである場合に有用であろう。つまり、透過照明光源４、蛍光落射照明光源８を安定的に点灯しておいて、それを遮光機構２５で遮光と非遮光とを切り替えることで、実質的に高速な遮光と非遮光との切り替えを実現できる。

遮光機構２５は、光変調素子と絞り機構（またはメカニカルシャッター）とを有していてもよい。点灯制御部４０２およびメカ制御部４０３は、短時間の遮光を実行するときは光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは絞り機構またはメカニカルシャッターを使用してもよい。光変調素子は非常に高速に応答することができる反面、完全に光を遮光することは困難な構造である。よって、短時間であれば光変調素子を使って遮光を行い、長時間であればメカ的な遮光機構によって遮光することで、高速な切り替えと照明時間の削減とを両立できよう。

点灯制御部４０２は、短時間の遮光を実行するときは光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは透過照明光源４や蛍光落射照明光源８を消灯してもよい。これにより高速な切り替えと照明時間の削減とを両立できよう。

Claims (18)

1. 試料に励起光を照射し、蛍光観察を行う顕微鏡システムであって、
   前記試料を載置する載置手段と、
   光を出射する光源と、前記光源から出射された光が通過する励起フィルタとを備え、前記載置手段に載置された試料に前記励起フィルタからの励起光を照射する照明光学系と、
   対物レンズと、
   前記対物レンズを通じて前記試料を撮影する撮影装置と、
   前記撮影装置により前記試料を撮影して得られた観察画像を表示領域内に表示する表示手段と、
   前記対物レンズの光軸と直交する方向において、前記表示手段に表示された試料の観察位置の変更をユーザから受け付ける受付手段と、
   前記受付手段により前記観察位置の変更操作を受け付けている間に、当該変更操作による前記観察位置の移動量を、前記表示手段の表示領域内において前記観察画像の座標位置を移動させることにより、視覚的に表現する表示制御手段と、
   前記受付手段により受け付けられた前記観察位置の変更に応じて、前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記載置手段と前記対物レンズを相対的に移動させる移動手段と、
   前記移動手段による移動が完了したことを示す変更完了信号が発行されると、前記試料に励起光を照射させ、前記試料の撮影が終了すると前記励起光の照射を停止させる点灯制御手段と、
   判定手段とを備え、
   前記表示制御手段は、前記変更完了信号が発行された後に取得された観察画像を前記表示領域に表示するように表示内容を更新し、
   前記受付手段は、前記観察位置の変更操作に加えて、前記撮影装置の明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付け、
   前記判定手段は、前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けた場合は、当該制御パラメータの変更が前記撮影装置による新たな撮影を必要とする変更であるかどうかを当該制御パラメータの変更内容に応じて判定し、
   前記点灯制御手段は、
   前記観察位置の変更操作を受け付けると、前記載置手段が目標位置に移動完了したことで発行される変更完了信号に基づき前記励起光を試料に照射し、
   前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けたことで前記判定手段が前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定すると前記励起光の照射停止を継続させ、前記判定手段が前記撮影装置による新たな撮影を必要とすると判定すると前記励起光の照射を許可することを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記明るさに関する制御パラメータは、前記撮影装置の露光時間、ゲイン、コントラストを含むことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記撮影装置により取得された画像のメタデータの少なくとも一部である前記制御パラメータを当該画像と共に保存する保存手段をさらに有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。
4. 前記メタデータは、画像の連結処理、３次元像画像の作成処理、画像の補正処理のうち少なくとも１つの画像処理に利用される制御パラメータを含むことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 前記点灯制御手段は、前記制御パラメータが前記顕微鏡システムにおけるメカ機構の作動を伴うパラメータであるときは当該メカ機構の作動が終了し、さらに当該メカ機構が安定した後で、前記励起光を照射させることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
6. 前記点灯制御手段は、前記メカ機構の作動が終了してから、当該メカ機構が安定するまでに要する時間である所定時間が経過した後で、前記励起光を照射させることを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡システム。
7. 前記点灯制御手段は、前記顕微鏡システムに対する前記制御パラメータの適用が完了して前記撮影装置が撮影可能な状態になった後であって、かつ、撮影開始タイミングが到来したときに、前記励起光を照射させることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
8. 前記制御パラメータの変更に使用され操作者により操作可能な操作手段をさらに有し、
   前記判定手段は、前記操作手段が継続して操作されている間は前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定することを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
9. 前記制御パラメータは、前記載置手段の座標であり、
   前記判定手段は、前記受付手段により前記制御パラメータの変更として受け付けられた前記載置手段の座標の移動量が表示された画像の視野範囲内に収まる移動量であれば、前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定し、
   表示されていた画像が前記移動量にしたがって移動した表示位置に表示されることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
10. 前記制御パラメータは、前記対物レンズの倍率に関連した制御パラメータを含み、
    前記判定手段は、前記受付手段を通じて倍率の変更が指示されると、前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定し、
    表示されていた画像が、前記受付手段を通じて変更された倍率に応じて拡大または縮小されて表示されることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
11. 前記撮影装置に複数枚の画像を連続して撮影させるときは、前記複数枚の画像のそれぞれを撮影する際に適用される制御パラメータを一括して前記顕微鏡システムに設定する設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
12. 前記励起光の照射と照射停止とは、前記光源の点灯と消灯によって実現されるか、または、前記光源と前記試料との間に設けられた遮光手段による遮光と非遮光によって実現されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
13. 前記遮光手段は光変調素子であることを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡システム。
14. 前記遮光手段は絞り機構またはメカニカルシャッターであることを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡システム。
15. 前記遮光手段は、
    光変調素子と
    絞り機構またはメカニカルシャッターと
    を有し、短時間の遮光を実行するときは前記光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは前記絞り機構または前記メカニカルシャッターを使用することを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡システム。
16. 前記点灯制御手段は、短時間の遮光を実行するときは前記光変調素子を使用し、長時間の遮光を実行するときは前記光源を消灯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。
17. 試料に励起光を照射し、蛍光観察を行う顕微鏡システムの制御方法であって、
    前記顕微鏡システムは、前記試料を載置する載置手段と、光を出射する光源と、前記光源から出射された光が通過する励起フィルタとを備える、前記載置手段に載置された試料に前記励起フィルタからの励起光を照射する照明光学系と、対物レンズと、前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記載置手段と前記対物レンズを相対的に移動させる移動手段と、前記対物レンズを通じて前記試料を撮影する撮影装置と、前記撮影装置により前記試料を撮影して得られた観察画像を表示領域内に表示する表示手段とを有し、
    前記制御方法は、
    前記対物レンズの光軸と直交する方向において、前記表示手段に表示された試料の観察位置の変更をユーザから受け付ける受付工程と、
    前記受付工程において前記観察位置の変更操作を受け付けている間に、当該変更操作による前記観察位置の移動量を、前記表示手段の表示領域内において前記観察画像の座標位置を移動させることにより、視覚的に表現する表示制御工程と、
    前記受付工程において受け付けられた前記観察位置の変更に応じて、前記移動手段により前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記載置手段と前記対物レンズを相対的に移動させる移動工程と、
    前記移動手段による移動が完了したことを示す変更完了信号が発行されると、前記試料に励起光を照射させ、前記試料の撮影が終了すると前記励起光の照射を停止させる点灯制御工程と、
    判定工程とを有し、
    前記表示制御工程は、前記変更完了信号が発行された後に取得された観察画像を前記表示領域に表示するように表示内容を更新する更新工程を含み、
    前記受付工程は、前記観察位置の変更操作に加えて、前記撮影装置の明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付ける工程を含み、
    前記判定工程は、前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けた場合は、当該制御パラメータの変更が前記撮影装置による新たな撮影を必要とする変更であるかどうかを当該制御パラメータの変更内容に応じて判定する工程を含み、
    前記点灯制御工程は、
    前記観察位置の変更操作を受け付けると、前記載置工程が目標位置に移動完了したことで発行される変更完了信号に基づき前記励起光を試料に照射する工程と、
    前記明るさに関する制御パラメータの変更操作を受け付けたことで前記判定工程で前記撮影装置による新たな撮影を必要としないと判定されると前記励起光の照射停止を継続させ、前記判定工程で前記撮影装置による新たな撮影を必要とすると判定されると前記励起光の照射を許可する工程と
    を含むことを特徴とする制御方法。
18. 請求項１７に記載の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。