JP2023045794A - 顕微鏡補助装置、顕微鏡補助装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡を用いて観察される対象物をカメラで撮像する際に、対象物に対する総合倍率を迅速に取得可能にし、総合倍率を利用した制御が可能な顕微鏡補助装置、顕微鏡補助装置の制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】顕微鏡補助装置１１０は、顕微鏡１００の視野内で対象物１０３を操作する操作手段１０を移動させる操作手段可動部１と、視野内の画像を取得する画像処理回路２ｄと、操作手段可動部１を制御する制御部２とを備える。画像処理回路２ｄは、操作手段可動部１で操作手段１０を対物レンズ２０１の光軸方向以外の方向に移動させた際、その移動前の第１画像と移動後の第２画像とを取得する。制御部２は、第１画像での操作手段１０の位置と、第２画像での操作手段１０の位置と、移動時の操作手段１０の移動量とに基づいて、対象物１０３をカメラ１０６で撮像する際の倍率としての総合倍率Ｍを取得する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、顕微鏡補助装置、顕微鏡補助装置の制御方法およびプログラムに関する。

ライフサイエンス分野や微細加工分野では、顕微鏡の視野下で、例えば細胞を選り分ける作業、体外授精のために卵子の中に精子を注入する作業、プローブにより微小部分の電位を測定する作業、半導体基板に混入した異物をピックアップする作業等が行われる。このような作業を補助するために、顕微鏡には、一般的に「マイクロマニピュレータ」または単に「マニピュレータ」等と呼ばれる顕微鏡補助装置が装着される。顕微鏡補助装置は、顕微鏡の視野下で観察される対象物に対して機械的操作を行うピペット、プローブ、ピンセット等の操作手段を移動させる操作手段可動部を有する。操作手段可動部としては、例えば、顕微鏡および顕微鏡補助装置の使用者（作業者）による手動の操作を、メカ機構や流体圧力を介して、機械的に変換するものがある。また、その他、操作手段可動部としては、モータ等を利用する電動のものもある。このような操作手段可動部により、操作手段を３次元方向に移動させることができる。また、顕微鏡補助装置は、カメラで顕微鏡視野を撮像しつつ、操作手段可動部の動作をコンピュータの指示によって実行することも可能になる。

近年では、電動のアクチュエータの動作を、カメラの画像情報に基づいて制御するビジュアルフィードバックが知られている。ビジュアルフィードバックは、例えば、ロボットの制御の分野で広く用いられている。ビジュアルフィードバックで制御する場合、画像内の画素間の距離と、実際の（現実の）３次元空間の距離との関係が既知である必要がある。そのためには、顕微鏡の撮像系、すなわち、カメラの仕様と光学倍率とが既知である必要がある。カメラの仕様と光学倍率とが変更されなければ、使用者が手入力でカメラの仕様および光学倍率を装置に登録するようにしても、作業時の利便性が大きく損なわれることはないと考えられる。しかしながら、顕微鏡補助装置を用いた作業では、対物レンズが複数装着されたレボルバによって、頻繁に対物レンズを変更して作業をすることがある。この場合、対物レンズを変更する度に、使用者が手入力で光学倍率等を登録するのは煩雑となり、現実的ではない。また、対物レンズとカメラの光路との間にアダプタを装着する場合もある。このアダプタには、光学素子が内蔵され、カメラに写る像の倍率を変更可能な光学アダプタもある。レボルバは、電子化されているものもあるが、光学アダプタが電子化されていることは稀であり、対象物をカメラで撮像する総合倍率の情報を自動的に（電気的に）取得することは困難である。そのため、顕微鏡補助装置では、総合倍率（光学倍率等）を検出する検出デバイスを追加することなく、自動的に総合倍率を取得する方法が求められる。特許文献１には、顕微鏡のレボルバに装着されている複数の対物レンズの倍率を推定する技術が開示されている。

特開２０１４－０３８３５９号公報

特許文献１に記載された発明は、対物レンズが変更された際には、その変更を、顕微鏡視野の撮像によって得られた画像の暗転で判断するよう構成されている。しかしながら、このような構成では、例えば、画像暗転後に対物レンズを変更せずに元の位置に戻したり、顕微鏡の照明を暗くしたりした場合に、対物レンズの倍率の推定が正しく行われない可能性がある。また、特許文献１には、光学アダプタについては何ら開示も示唆もされていない。このため、特許文献１に記載された発明では、対象物をカメラで撮像する総合倍率を自動的に取得することができず、また、総合倍率を利用した制御もすることができない。

そこで、本発明の目的は、顕微鏡を用いて観察される対象物をカメラで撮像する際に、対象物に対する総合倍率を迅速に取得可能にし、総合倍率を利用した制御が可能な顕微鏡補助装置、顕微鏡補助装置の制御方法およびプログラムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡補助装置は、複数の対物レンズと、対物レンズを介した視野内の画像を撮像可能なカメラが装着されるマウント部と、を有する顕微鏡に装着して用いられる顕微鏡補助装置であって、視野内で対象物を操作する操作手段に接続され、操作手段を移動させることが可能な操作手段可動部と、カメラから画像を取得する画像処理手段と、操作手段可動部、画像処理手段の作動を制御する制御手段と、を備え、画像処理手段は、操作手段可動部によって操作手段を対物レンズの光軸方向以外の方向に移動させた際、その移動前の第１画像と、移動後の第２画像とをカメラから取得し、制御手段は、第１画像での操作手段の像の位置と、第２画像での操作手段の像の位置と、移動時の操作手段の移動量とに基づいて、対象物をカメラで撮像する際の倍率としての総合倍率を取得する総合倍率取得機能を有することを特徴とする。

本発明によれば、顕微鏡を用いて観察される対象物をカメラで撮像する際に、対象物に対する総合倍率を迅速に取得可能にし、総合倍率を利用した制御が可能となる。

顕微鏡および顕微鏡補助装置を有する顕微鏡システムの正面図である。 図１Ａに示す顕微鏡システムが有する顕微鏡の右側面図である。 図１Ａに示す顕微鏡システムが有する顕微鏡補助装置と連携して動作するＰＣ（パーソナルコンピュータ）のブロック図である。 図１Ａに示す顕微鏡のレボルバおよび対物レンズの平面図（正面図）である。 図１Ａに示す顕微鏡のレボルバおよび対物レンズの側面図である。 視野内での操作手段の移動状態を示す図である。 カメラで撮像された画像上で操作手段の移動状態を示す図である。 カメラの撮像素子の画素サイズを示す図である。 総合倍率取得機能が実行されるまでのフローチャート（例１）である。 総合倍率取得機能が実行されるまでのフローチャート（例２）である。 総合倍率取得機能が実行されるまでのフローチャート（例３）である。 総合倍率取得機能が実行されるまでのフローチャート（例４）である。 総合倍率取得機能の実行下で、顕微鏡の視野内の操作手段を順に移動させる過程の一例を示す図である。 総合倍率取得機能の実行下で、顕微鏡の視野内の操作手段を順に移動させる過程の一例を示す図である。 顕微鏡の視野内での操作手段の平面図である。 図６Ａに示す操作手段の側面図ある。 図６Ａに示す操作手段を撮像した画像から得られる、Ａ－Ａの箇所でのコントラストの変化を示すグラフである。 顕微鏡の視野内で操作手段をＺ方向に移動させた後の平面図である。 図７Ａに示す操作手段の側面図である。 図７Ａに示す操作手段を撮像した画像から得られる、Ｂ－Ｂの箇所でのコントラストの変化を示すグラフである。 対物レンズ２０１の倍率Ｋ、総合倍率Ｍ、開口数ＮＡ、移動距離Ｚｈの関係の一例を示す表である。 総合倍率取得機能が実行された後に行われる処理を説明するためのフローチャートである。 対物レンズ倍率取得機能が実行されるまでのフローチャートである。 光アダプタ倍率取得機能が実行されるまでのフローチャートである。 低倍率時および高倍率時の見かけの速度を説明するための図である（（ａ）は対物レンズが１０倍の顕微鏡視野で左側に操作手段１０が見えている例、（ｂ）は対物レンズが５０倍の顕微鏡視野で左側に操作手段１０が見えている例）。 二値入力方式を説明するための図である。 二値入力方式での動作を説明するためのタイミングチャートである。 二値入力方式での動作を説明するためのフローチャートである。 連続値入力方式の説明のための図である。 連続値入力方式での動作を説明するためのタイミングチャートである。 連続値入力方式での動作を説明するためのフローチャートである。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。 追従制御モードと等速制御モードとの切り替わり条件を説明するための図である。 追従制御モードと等速制御モードとが切り替わる動作を説明するためのタイミングチャートである。 他の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の各実施形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は各実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。

＜第１実施形態＞
以下、図１～図１０を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態では、顕微鏡システムが主にライフサイエンス分野で細胞等を操作するのに使用される場合を例にして説明する。また、説明のためにＸＹＺ座標系を設定する（想定する）。顕微鏡の光軸方向で、使用者（作業者）から見て鉛直方向上方を正とするＺ方向、光軸方向に直交し、使用者から見て右方向を正とするＸ方向、使用者から見て奥行方向を正とするＹ方向とする。また、後述するコントローラ３０によって、焦点が合っていると判断されるＺ方向の距離を「焦点深度」として定義する。焦点深度は、対物レンズ２０１の焦点位置を中心にプラス方向とマイナス方向で幅を有しており、対物レンズ２０１の種類によって変化する。図１Ａは、顕微鏡および顕微鏡補助装置を有する顕微鏡システムの第１実施形態を示す正面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す顕微鏡システムが有する顕微鏡の右側面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す顕微鏡システムが有する顕微鏡補助装置と通信可能なＰＣ（パーソナルコンピュータ）のブロック図である。

図１Ａに示すように、顕微鏡システム１０００は、顕微鏡１００および顕微鏡補助装置１１０を有する。顕微鏡１００は、照明光学系１０１および観察光学系１０４を有し、上部の照明光学系１０１で、透明のシャーレ１０２に置かれた対象物１０３を照明しつつ、下部の観察光学系１０４で、対象物１０３を観察するものである。観察光学系１０４は、複数の対物レンズ２０１と、各対物レンズ２０１が装着されたレボルバ２００を有する。本実施形態では、対物レンズ２０１ａ、対物レンズ２０１ｂ、対物レンズ２０１ｃの３種類の対物レンズ２０１がレボルバ２００に装着されている（図２Ａ、図２Ｂ参照）。そして、レボルバ２００を回転操作することにより、対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃの中から所望の対物レンズ２０１に切り替えて変更する、すなわち、交換して用いることができる。なお、レボルバ２００に装着される対物レンズ２０１の種類は、３種類に限定されず、例えば、２種類または４種類以上であってもよい。また、図１Ｂに示すように、観察光学系１０４は、接眼レンズ１０４ｂを有する。これにより、対象物１０３の光学像を、不図示のその他のレンズや屈折光学系を経由して、肉眼による観察を可能にしている。対象物１０３に対する焦点位置は、レボルバ２００ごと対物レンズ２０１をＺ方向に移動させることで調整する。この調整は、顕微鏡１００に設けられたノブ１０５を回転することで行われる。ノブ１０５の回転量は、不図示の減速伝達機構を介して、対物レンズ２０１の微小移動量に変換される。

顕微鏡１００は、カメラ１０６が着脱自在に装着される顕微鏡マウント（マウント部）１０９を有する。カメラ１０６は、対物レンズ２０１を介した視野内の画像を撮像可能である。また、顕微鏡マウント１０９は、例えばカメラ１０６の種類よっては、カメラ１０６の装着が不可となる場合がある。本実施形態では、一例として、カメラ１０６は、顕微鏡マウント１０９への装着に適合しないものとなっている。この場合、顕微鏡マウント１０９には、光学アダプタ１０７が装着される。これにより、顕微鏡マウント１０９は、光学アダプタ１０７を介して、カメラ１０６が装着可能となる。なお、光学アダプタ１０７は、カメラ１０６で撮像される画像の倍率を変更するための光学素子を有する顕微鏡補助装置１１０のメモリ（記憶手段）２ｃには、光学アダプタの倍率Ｕを記憶可能である。

顕微鏡補助装置１１０は、顕微鏡１００に装着して用いられるマイクロマニピュレータ（マニピュレータ）である。図１Ａに示すように、顕微鏡補助装置１１０は、少なくとも1つの操作手段可動部１と、コントローラ３０と、を有する。

操作手段可動部１は、一般的には、顕微鏡１００の光軸の左右両側、または、片側に配置される。本実施形態では、操作手段可動部１は、顕微鏡システム１０００の使用者から見て右側に配置されている。操作手段可動部１は、顕微鏡１００の視野内で対象物１０３を操作する操作手段１０に接続される。そして、使用者は、操作手段可動部１を操作することによって、操作手段１０を所望の方向、すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各方向に移動させることができる。なお、操作手段可動部１は、操作手段１０を回転可能に構成されていてもよい。また、操作手段可動部１は、粗調整用として、操作手段１０を高速に移動させる高速駆動機構と、微調整用として、操作手段１０を高分解能で移動させる高分解能駆動機構とを有していてよい。また、操作手段可動部１には、不図示のエンコーダが内蔵されている。これにより、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各方向の操作手段１０の移動量を取得することができる。本実施形態では、操作手段１０の移動量を、操作手段可動部１に内蔵されたエンコーダから取得することとしているが、これに限定されない。例えば、ステッピングモータのようにオープンループ制御で駆動する場合には、エンコーダで位置情報を取得しなくてもよい。また、エンコーダの設置箇所としては、操作手段可動部に限定されない。

図１Ａに示すように、コントローラ３０は、ＣＰＵ２ａおよび駆動回路２ｂを有し、制御手段としての制御部２と、記憶手段としてのメモリ２ｃと、画像処理手段としての画像処理回路２ｄと、入力読取手段としての入力読取回路２ｅと、を有する。

制御部２は、操作手段可動部１、メモリ２ｃ、画像処理回路２ｄおよび入力読取回路２ｅと電気的に接続され、これらの作動を制御するコンピュータである。また、メモリ２ｃには、顕微鏡補助装置１１０の各回路（各手段）の制御をＣＰＵ２ａ（制御部２）に実行させるためのプログラムが予め記憶されている。駆動回路２ｂは、操作手段可動部１の駆動機構を駆動するための回路である。画像処理回路２ｄは、カメラ１０６から画像を取得して、画像処理を行う（画像処理工程）。また、コントローラ３０は、画像処理回路２ｄを介して、外部の表示装置１０８と電気的に接続されている。これにより、コントローラ３０は、表示装置１０８に向けて、画像を出力することができる。そして、表示装置１０８には、この画像が表示される。入力読取回路２ｅは、入力手段２０からの入力情報を読み取る（入力読取工程）。入力手段２０からの入力情報としては、例えば、操作手段可動部１の動作停止命令、動作開始命令および目標位置に関する情報等がある。なお、入力手段２０は、操作手段可動部１に対する動作指示を入力する装置であり、例えば、ジョイスティックで構成される。ジョイスティックの上端部を前後左右に変位させることで、操作手段可動部１に対するＸ方向、Ｙ方向の移動量を入力することができる。また、ジョイスティックの上端部を回転させることで、操作手段可動部１に対するＺ方向の移動量を入力することができる。ジョイスティックは、本実施形態では下端部が支持され、上端部を操作するよう構成されているが、これに限定されない。例えば、ジョイスティックは、上端部が支持され、下端部を操作するように吊り下げられた構成であってもよいし、ボタンやダイヤル、その他、タッチパネル等で構成されていてもよい。

また、コントローラ３０は、ＰＣ４０と電気的に接続されている。ＰＣ４０は、顕微鏡補助装置１１０と連携して動作する計算装置である。このＰＣ４０は、コントローラ３０からデータ（情報）を受信して、各種データ処理や各種判断等を行うことができる。また、ＰＣ４０は、コントローラ３０へデータを送信することもできる。本実施形態では、カメラ１０６で撮像された画像のデータや、入力手段２０から入力された移動量のデータ等は、コントローラ３０で受信されるが、これに限定されず、例えば、ＰＣ４０で受信されてもよい。図１Ｃに示すように、ＰＣ４０は、ＣＰＵ４００と、ＲＡＭ等の一次記憶装置４０１と、ハードディスク等の二次記憶装置４０２と、を有する。二次記憶装置４０２には、ＣＰＵ４００を作動させるプログラムが記憶されている。一次記憶装置４０１には、二次記憶装置４０２から読み込まれたプログラムが記憶される。ＰＣ４０は、ＰＣ操作部４０３と電気的に接続されている。表示装置１０８には、ＰＣ４０に対するアプリケーションの表示や対話的な操作のための文字表示等が表示される。ＰＣ操作部４０３は、ＰＣ４０に対する使用者の操作を受け付けるためキーボードやマウスである。

以上のような構成の顕微鏡補助装置１１０は、手動移動モード（第１移動モード）と、自動移動モード（第２移動モード）とが設定されている。手動移動モードは、入力手段２０を介して、すなわち、入力手段２０に連動させて操作手段可動部１を動作させるモードである。この手動移動モードでは、使用者は、接眼レンズ１０４ｂを覗きながら、または、表示装置１０８の表示を見ながら、入力手段２０を操作して、操作手段１０を意図通りに移動させることができる。自動移動モードは、入力手段２０から独立して、すなわち、入力手段２０との連動なしに操作手段可動部１を動作させるモードである。この自動移動モードでは、操作手段可動部１は、予め設定されたプログラムに従って動作する。

図２Ａは、図１Ａに示す顕微鏡のレボルバおよび対物レンズの平面図（正面図）である。図２Ｂは、図１Ａに示す顕微鏡のレボルバおよび対物レンズの側面図である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃは、円盤状のレボルバ２００に支持されている。また、対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃは、レボルバ２００の中心軸（回転軸）Ｏ２００に対して、異なる角度で傾斜している。そして、レボルバ２００を中心軸Ｏ２００回りに回転操作することにより、対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃのいずれかを、対象物１０３の観察に使用することができる。対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃの中で、対物レンズ２０１ａの倍率は、最も低い低倍率である。対物レンズ２０１ｃの倍率は、最も高い高倍率である。対物レンズ２０１ｂの倍率は、対物レンズ２０１ａの倍率と対物レンズ２０１ｃの倍率との間の中倍率である。使用者は、まず、対物レンズ２０１ａを使用し、操作手段１０を顕微鏡１００の視野に導き焦点を合わせる。次いで、使用者は、対物レンズ２０１ｂを使用し、焦点を合わせ、さらに対物レンズ２０１ｃを使用し、焦点を合わせる。このように順々に対物レンズ２０１ｃの倍率を上げてゆく。そして、高倍率の対物レンズ２０１ｃを使用して対象物１０３に対して操作を実行する。以下では、対物レンズ２０１ａの倍率をＫａ、対物レンズ２０１ｂの倍率をＫｂ、対物レンズ２０１ｂの倍率をＫｃとする。また、対物レンズ２０１ａ～対物レンズ２０１ｃを区別しない場合、対物レンズ２０１の倍率を総称してＫとする。また、光学アダプタ１０７の倍率Ｕと、対物レンズ２０１の倍率Ｋとの積を総合倍率Ｍとする。総合倍率Ｍは、対象物１０３をカメラ１０６で撮像する際の倍率である。

制御部２は、総合倍率Ｍを取得する総合倍率取得機能を有する。以下、総合倍率取得機能について説明する。図３Ａは、視野内での操作手段の移動状態を示す図である。図３Ａでは、視野範囲を二点鎖線で描いた円形で示し、移動前の操作手段１０を実線で示し、移動後の操作手段１０を二点鎖線で示す。図３Ｂは、カメラで撮像された画像上で操作手段の移動状態を示す図である。図３Ｂでも、図３Ａ同様に、移動前の操作手段１０を実線で示し、移動後の操作手段１０を二点鎖線で示す。図３Ｃは、カメラの撮像素子の画素サイズを示す図である。図３Ａに示すように、視野内のＸＹ平面上で、操作手段１０は、距離Ｌ（μｍ）分だけ移動する。これにより、図３Ｂに示すように、カメラ１０６で撮像された画像上では、操作手段１０は、画素数でＮ画素（pixel）分だけ移動している。距離Ｌは、操作手段可動部１に内蔵されたエンコーダから取得可能である。画素数Ｎは、画像処理回路２ｄで取得した画像を処理することで取得可能である。また、図３Ｃに示すように、カメラ１０６の撮像素子の画素は、縦横の長さがそれぞれＰ(μｍ)の正方形をなしている。なお、この長さＰは、カメラ１０６のセンササイズと画素数とから取得可能である。また、カメラ１０６の画素数は、画像処理回路２ｄで取得した画像から取得可能である。また、センササイズについては、例えば、使用者が直接入力して設定してもよいし、顕微鏡補助装置１１０のメモリ２ｃに予めカメラ１０６のセンササイズの情報を記憶させておいて、当該センササイズを使用者が選択して設定してもよい。距離Ｌ、総合倍率Ｍ、画素数Ｎ、長さＰは、「Ｌ＝ＭＮＰ」と表すことができるため、総合倍率取得機能で取得される総合倍率Ｍは、下記式（１）となる。

以上のように、顕微鏡補助装置１１０では、総合倍率取得機能を実行するには、まず、操作手段可動部１によって操作手段１０を、Ｚ方向（対物レンズ２０１の光軸方向）以外の方向、すなわち、ＸＹ平面に沿って、例えば距離Ｌ分だけ移動させる。また、この移動の際に、カメラ１０６によって、操作手段１０の移動前の画像（以下「第１画像」と言う）と、操作手段１０の移動後の画像（以下「第２画像」と言う）とを撮像する。第１画像は、図３Ｂの実線で示す操作手段１０が含まれる画像である。第２画像は、図３Ｂの二点鎖線で示す操作手段１０が含まれる画像である。そして、画像処理回路２ｄは、第１画像および第２画像のデータをカメラ１０６から取得する（画像処理工程）。各画像のデータは、ＣＰＵ２ａに送信される。その後、ＣＰＵ２ａは、移動時の操作手段１０の実移動量である距離Ｌと、その他に、画素数Ｎと、長さＰとに基づいて、総合倍率Ｍを取得する。この総合倍率Ｍは、前述したように、式（１）により求められる。なお、画素数Ｎは、第１画像での操作手段１０の像の位置と、第２画像での操作手段１０の像の位置との差分を演算することによって得られる。このように、顕微鏡補助装置１１０によれば、顕微鏡１００を用いて観察される対象物１０３をカメラ１０６で撮像する際に、対象物１０３に対する総合倍率Ｍを検出する検出デバイスを追加することなく、当該総合倍率Ｍを迅速に取得することができる。また、総合倍率Ｍを利用した制御、すなわち、総合倍率Ｍで対象物１０３の撮像を行うことができる。

メモリ２ｃには、対物レンズ２０１の倍率Ｋ（倍率Ｋａ、倍率Ｋｂ、倍率Ｋｃ）と、光学アダプタの倍率Ｕとがそれぞれ記憶されている。また、メモリ２ｃには、倍率Ｋａと倍率Ｕとの積である総合倍率Ｍａ、倍率Ｋｂと倍率Ｕとの積である総合倍率Ｍｂ、倍率Ｋｃと倍率Ｕとの積である総合倍率Ｍｃがそれぞれ記憶されている。なお、各倍率は、ＰＣ４０に記憶されていてもよい。そして、制御部２のＣＰＵ２ａは、総合倍率取得機能で取得した総合倍率Ｍと、メモリ２ｃに記憶されている総合倍率Ｍａ、総合倍率Ｍｂ、総合倍率Ｍｃとを比較して、双方が同一であれば、総合倍率Ｍが変更されていないと判断することできる。一方、双方の差が所定よりも大きい場合には、対物レンズ２０１または光学アダプタ１０７が変更された（交換された）と判断することができる。このように、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ２０１または光学アダプタ１０７の変更を検出する（検知する）変更検出手段としても機能する。そして、この変更が行われた、すなわち、検出された場合、当該変更後の総合倍率Ｍで対象物１０３の撮像を行うのが好ましい。

図４Ａ～図４Ｄは、それぞれ、ＣＰＵ２ａで総合倍率取得機能が実行されるまでのフローチャートである。

図４Ａに示すように、顕微鏡補助装置１１０の主電源をＯＮ状態として、顕微鏡補助装置１１０を起動させると、ステップＳ１００に進む。ステップＳ１００では、ＣＰＵ２ａは、使用者によって対物レンズ２０１が変更されたか否かの検知（検出）を行う。ステップＳ１００での検知の結果、ＣＰＵ２ａが対物レンズ２０１の変更を検知した場合は、ステップＳ１０１に進んで、ＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行する。一方、対物レンズ２０１の変更が行われず、ステップＳ１００でＣＰＵ２ａが対物レンズ２０１の変更を検知しない場合には、対物レンズ２０１の変更が検知されるまで、ステップＳ１００が繰り返される。ステップＳ１０１でＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行した後も、対物レンズ２０１の変更が再度検知されるまで、ステップＳ１００が繰り返される。このように、図４Ａに示すフローチャートでは、ＣＰＵ２ａは、前述した変更検出機能（変更検出手段）によって対物レンズ２０１の変更を検出した場合に、総合倍率取得機能を実行する。これにより、例えば対物レンズ２０１の変更した旨の情報を使用者が顕微鏡補助装置１１０に入力せずとも、総合倍率Ｍを迅速に取得することができる。なお、図４Ａに示すフローチャートは、顕微鏡補助装置１１０の主電源がＯＮ状態では常に実行され、主電源がＯＦＦ状態となったときには停止する。

図４Ｂに示すように、顕微鏡補助装置１１０の主電源をＯＮ状態として、顕微鏡補助装置１１０を起動させると、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００では、ＣＰＵ２ａは、手動移動モードから自動移動モードに遷移したか否かを検知する。ステップＳ２００での検知の結果、ＣＰＵ２ａが、手動移動モードから自動移動モードへの遷移を検知した場合は、ステップＳ２０１に進んで、ＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行する。一方、手動移動モードから自動移動モードへの遷移が行われず、ステップＳ２００でＣＰＵ２ａが遷移を検知しない場合には、遷移が検知されるまで、ステップＳ２００が繰り返される。ステップＳ２０１でＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行した後も、手動移動モードから自動移動モードへの遷移が再度検知されるまで、ステップＳ２００が繰り返される。このように、ＣＰＵ２ａは、手動移動モードから自動移動モードに遷移したか否かを検出可能する遷移検出手段として機能する。そして、図４Ｂに示すフローチャートでは、ＣＰＵ２ａは、手動移動モードから自動移動モードへの遷移を検出した場合に、総合倍率取得機能を実行する。これにより、例えば手動移動モードから自動移動モードへの遷移が行われた旨の情報を使用者が顕微鏡補助装置１１０に入力せずとも、総合倍率Ｍを迅速に取得することができる。なお、図４Ｂに示すフローチャートは、図４Ａに示すフローチャートと同様に、顕微鏡補助装置１１０の主電源がＯＮ状態では常に実行され、主電源がＯＦＦ状態となったときには停止する。

図４Ｃに示すように、顕微鏡補助装置１１０の主電源をＯＮ状態として、顕微鏡補助装置１１０を起動させると、ステップＳ３００に進む。ステップＳ３００では、ＣＰＵ２ａは、操作手段１０がカメラ１０６で撮像された画像に写っているか否かを判断する。ステップＳ３００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０が画像に写っていると判断した場合は、ステップＳ３０１に進む。一方、ステップＳ３００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０が画像に写っていないと判断した場合は、操作手段１０が画像に写っていると判断するまで、ステップＳ３００が繰り返される。ステップＳ３０１では、ＣＰＵ２ａは、操作手段１０が画像に写るのが起動後１回目か否かを判断する。ステップＳ３０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０が画像に写るのが起動後１回目であると判断した場合は、ステップＳ３０２に進んで、ＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行する。一方、ステップＳ３０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０が画像に写るのが起動後１回目ではないと判断した場合は、フローを終了する。このように、図４Ｃに示すフローチャートでは、ＣＰＵ２ａは、操作手段１０が画像内に写っていると判断し、その判断が顕微鏡補助装置１１０の起動後の１回目である場合に、総合倍率取得機能を実行する。これにより、使用者が操作手段１０を使って作業をする前に、総合倍率Ｍを取得することができる。

図４Ｄに示すように、顕微鏡補助装置１１０の主電源をＯＮ状態として、顕微鏡補助装置１１０を起動させるとともに、手動モードに遷移すると、ステップＳ４００に進む。ステップＳ４００では、ＣＰＵ２ａは、操作手段可動部１を動作させたか否かを判断する。ステップＳ４００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段可動部１を動作させたと判断した場合は、ステップＳ４０１に進む。一方、ステップＳ４００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段可動部１を動作させていないと判断した場合は、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０１では、ＣＰＵ２ａは、操作手段可動部１で操作手段１０を移動させた距離（移動量）が所定の距離以上か否かを判断する。ステップＳ４０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０の移動距離が所定の距離以上であると判断した場合は、ステップＳ４０２に進んで、ＣＰＵ２ａが総合倍率取得機能を実行する。一方、ステップＳ４０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、操作手段１０の移動距離が所定の距離以上ではないと判断した場合は、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３では、ＣＰＵ２ａは、手動モードであるか否かを判断する。ステップＳ４０３での判断の結果、ＣＰＵ２ａが手動モードであると判断した場合は、ステップＳ４００に戻り、以降のステップを順次実行する。ステップＳ４０３での判断の結果、ＣＰＵ２ａが手動モードではないと判断した場合は、フローを終了する。このように、図４Ｄに示すフローチャートでは、ＣＰＵ２ａは、手動移動モードで、操作手段可動部１による操作手段１０の移動量が所定の距離以上であった場合には、総合倍率取得機能を実行する。これにより、使用者が操作手段１０を手動で操作するタイミングを利用して、総合倍率Ｍを取得することができる。これにより、使用者は、総合倍率Ｍが現在どのようになっているかを気にせずに、対象物１０３の撮像作業を行うことができる。

図５Ａおよび図５Ｂは、総合倍率取得機能の実行下で、顕微鏡の視野内の操作手段を順に移動させる過程の一例を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂでは、操作手段可動部１および操作手段１０が使用者の右側、すなわち、Ｘプラス側に配置されている。図５Ａに示すように、対象物１０３は、顕微鏡１００の視野内で、操作手段１０のＸマイナス側に配置されている。そして、この配置状態で、コントローラ３０からの指示によって操作手段１０をＸマイナス側に移動させた際、操作手段１０の移動量によっては、操作手段１０が対象物１０３に接触する可能性がある。前述したように、本実施形態では、顕微鏡システム１０００がライフサイエンス分野で細胞等を操作するのに使用される場合を例にしている。この場合、操作手段１０として、先端１０ａが鋭利な棒状をなす部材が用いられることがあり、当該先端１０ａが対象物１０３に接触するのは好ましくない。特に、操作手段１０の先端１０ａが対象物１０３を穿刺する方向、すなわち、Ｘマイナス方向に移動して、対象物１０３に接触するのは好ましくない。

そこで、本実施形態では、顕微鏡補助装置１１０は、総合倍率取得機能の実行において、操作手段１０をＺ方向以外の方向（ＸＹ平面方向）に移動させる場合に、Ｚ方向と直交するＸマイナス方向（一方向）への操作手段１０の移動を規制可能に構成されている。以下、この移動規制構成について説明する。図５Ａおよび図５Ｂでは、操作手段１０の先端１０ａに対し、Ｘマイナス方向を領域Ａとし、Ｘプラス方向を領域Ｂとしている。まず、図５Ａに示す状態では、対象物１０３は、領域Ａに配置され、操作手段１０の先端１０ａからは離間している。図５Ａに示す状態から操作手段１０を領域Ｂ内のいずれかの方向に移動させると、図５Ｂに示す状態となる。図５Ｂに示す状態では、操作手段１０の先端１０ａは、図５Ａに示す状態よりもさらにＸプラス方向に距離Ｌ分だけ移動している。そして、距離Ｌと、当該距離Ｌに対応する画素数Ｎ、すなわち、画像内で操作手段１０を移動させた際の画素数Ｎとを取得して、式（１）によって総合倍率Ｍを演算する。また、操作手段１０を図５Ａに示す状態に戻す。このような移動規制構成により、操作手段１０を自動で移動させて、総合倍率取得機能を実行する際に、操作手段１０の先端１０ａが対象物１０３に接触するのを抑止することができる。これにより、操作手段１０の先端１０ａが対象物１０３を穿刺するのを防止することができ、対象物１０３にとって安全な操作が可能となる。

なお、図５Ｂでは、距離Ｌを誇張して表現しているが、カメラ１０６の画素数と操作手段可動部１の分解能によっては、距離Ｌは、使用者が目視し難い長さとなることがある。このような場合も、移動規制構成の実行が可能である。また、図５Ｂでは、操作手段１０を、対象物１０３と最も接触し難いＸプラス方向に移動させているが、これに限定されず、Ｙ方向にも移動させてもよい。

顕微鏡１００は、対象物１０３を観察する際、対物レンズ２０１ａ、対物レンズ２０１ｂ、対物レンズ２０１ｃのいずれかが用いられる。制御部２は、この観察で用いられている対物レンズ２０１の倍率Ｋを取得する対物レンズ倍率取得機能を有する。「対物レンズ倍率取得機能」とは、第１画像と第２画像とのデフォーカス量の変化量と、操作手段１０の３次元空間での移動量とに基づいて、第１画像および第２画像の撮像に用いられた対物レンズ２０１の倍率を取得する機能のことである。なお、対物レンズ倍率取得機能での「第１画像（第１光軸方向移動画像）」とは、操作手段１０のＺ方向への移動前の画像のことであり、「第２画像（第２光軸方向移動画像）」とは、操作手段１０のＺ方向への移動後の画像のことである。以下、対物レンズ倍率取得機能について説明する。

図６Ａは、顕微鏡の視野内での操作手段の平面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す操作手段の側面図である。図６Ｃは、図６Ａに示す操作手段を撮像した画像から得られる、Ａ－Ａの箇所でのコントラストの変化を示すグラフである。図７Ａは、顕微鏡の視野内で操作手段をＺ方向に移動させた後の平面図である。図７Ｂは、図７Ａに示す操作手段の側面図である。図７Ｃは、図７Ａに示す操作手段を撮像した画像から得られる、Ｂ－Ｂの箇所でのコントラストの変化を示すグラフである。なお、図７Ｂでは、図６Ｂに示す状態の操作手段１０を点線で示している。図７Ｃでは、図６Ｃに示すコントラストの変化を示すグラフを点線で示している。Ａ－Ａの箇所とＢ－Ｂの箇所とは、Ｘ方向の位置が同じである。また、ここでは、一例として、操作手段１０は、ガラス製の円管で構成されていることとする。

対物レンズ倍率取得機能を実行する際には、総合倍率取得機能で総合倍率Ｍを取得した後に、まず、図６Ａ、図６Ｂに示すように、焦点深度Ｄの中に操作手段１０が存在している状態、すなわち、操作手段１０の焦点が合った状態にする。このとき、図６Ｃに示すように、操作手段１０のＡ－Ａ部でのコントラストは、操作手段１０の外周側でコントラストが高くなり、中央部でコントラストが低くなる。そして、図７Ａ、図７Ｂに示すように、操作手段可動部１によって、操作手段１０をＺプラス方向に移動させてゆく。これにより、画像内の操作手段１０がデフォーカスされて、図７Ｃに示すように、操作手段１０のＡ－Ａ部でのコントラストが全体的に低くなる。そして、操作手段１０のデフォーカス量が所定の量になったときに、操作手段可動部１（操作手段１０）のＺ方向への移動を停止する。このときの操作手段可動部１の移動距離をＺｈとする（図７Ｂ参照）。

コントローラ３０は、対物レンズ倍率取得機能を実行する際の操作手段可動部１の移動距離Ｚｈを取得する。一般的に顕微鏡１００の焦点深度、すなわち、デフォーカス方向に移動させたときの距離と、デフォーカス具合との関係は、ベレックの式で下記式（２）のように表すことができる。

なお、ｎは媒質の屈折率であり、空気の場合約１である。Ｍは総合倍率である。λは波長である。ＮＡは開口数である。Ｗは許容される許容錯乱円の径であり、撮像素子の画素サイズ（長さＰ）と画像処理能力とで決まる値である。この径Ｗは、カメラ１０６のスペックごとにメモリ２ｃに記憶されていてもよい。また、式（２）中の波長λ、径Ｗの単位としては、全て「μｍ」を用いる。
式（２）をＮＡについて解くと

となる。ＮＡは０よりも大きいので

表すことができる。

式（３）により、対物レンズ２０１の開口数ＮＡは、許容錯乱円の径Ｗ、総合倍率Ｍおよび焦点深度Ｄで表現されている。所定のデフォーカス量になるときの、Ｚ方向の移動距離Ｚｈが焦点深度ＤのＥ倍とすれば、

が成り立ち、開口数ＮＡは、下記式（４）で表すことができる。

式（４）の右辺は、移動距離Ｚｈの関数となるため、移動距離Ｚｈが決まれば開口数ＮＡが決まる。移動距離Ｚｈと開口数ＮＡとの関係は、顕微鏡補助装置１１０にカメラ１０６を装着し、開口数ＮＡが既知の対物レンズ２０１を使用して、移動距離Ｚｈの理想値をメモリ２ｃに記憶させておけばよい。開口数ＮＡは、多少の誤差をもって求められるが、対物レンズ２０１の倍率Ｋによって離散的な値をとる。そのため、対物レンズ２０１ａの倍率Ｋａ、対物レンズ２０１ｂの倍率Ｋｂ、対物レンズ２０１ｂ倍率をＫｃの中から、式（４）で算出された開口数ＮＡに最も対応した倍率Ｋを選ぶのが好ましい。この選ばれた倍率Ｋを、対象物１０３の観察に用いられている、すなわち、顕微鏡１００の光路にある対物レンズ２０１の倍率Ｋとして取得することができる。

制御部２は、光学アダプタ倍率取得機能を有する。「光学アダプタ倍率取得機能」とは、総合倍率取得機能によって取得された総合倍率Ｍと、対物レンズ倍率取得機能によって取得された対物レンズ２０１の倍率Ｋとに基づいて、光学アダプタ１０７の倍率Ｕを取得する機能である。以下、光学アダプタ倍率取得機能について説明する。図８は、対物レンズ２０１の倍率Ｋ、総合倍率Ｍ、開口数ＮＡ、移動距離Ｚｈの関係の一例を示す表である。

図８に示すように、開口数ＮＡが離散的な値をとるので、移動距離Ｚｈの理想値も離散的な値をとる。例えば、径Ｗ＝２μｍ、Ｅ＝１６．０７５であれば、移動距離Ｚｈの理想値は、図８に示す値になる。そして、この値を、測定された移動距離Ｚｈの値と比較することにより、対物レンズ２０１の開口数ＮＡを判断し、当該開口数ＮＡに対応した対物レンズ２０１の倍率Ｋを判断することが可能となる。この判断の結果を用いることにより、対物レンズ２０１のパラメータである開口数ＮＡから倍率Ｋを求めることが可能となる。これにより、例えば、手動でパラメータ等を登録する（入力する）作業を間違う等の人的エラーを防止することが可能となる。また、対物レンズ２０１の倍率Ｋが求まり、総合倍率Ｍは総合倍率取得機能により取得済であるので、総合倍率Ｍを倍率Ｋで除することにより、光学アダプタ１０７の倍率Ｕも取得可能となる。なお、ここでは、倍率Ｕが１となる。このような光学アダプタ倍率取得機能により、従来は取得することが困難だった光学アダプタ１０７の倍率Ｕを容易に取得することができる。これにより、例えば、手動で倍率Ｕを登録する（入力する）作業を間違う等の人的エラーを防止することができる。

図９は、総合倍率取得機能が実行された後に行われる処理を説明するためのフローチャートである。図９に示すように、総合倍率取得機能の実行が完了すると、ステップＳ５００に進む。総合倍率取得機能で取得した総合倍率をＭ１とする。また、メモリ２ｃで記憶され、現在光路にある対物レンズ２０１と光学アダプタ１０７とによる総合倍率をＭとする。この場合、対物レンズ２０１ａを用いた総合倍率をＭａとし、対物レンズ２０１ｂを用いた総合倍率をＭｂとし、対物レンズ２０１ｃを用いた総合倍率をＭｃとする。ステップＳ５００では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍと総合倍率Ｍ１が一致するか否かを判断する。

ステップＳ５００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、総合倍率Ｍと総合倍率Ｍ１が一致すると判断した場合には、フローを終了する。一方、ステップＳ５００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、総合倍率Ｍと総合倍率Ｍ１が一致しないと判断した場合には、ステップＳ５０１に進む。ステップＳ５０１では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍ１が、メモリ２ｃで記憶してある総合倍率Ｍａ、総合倍率Ｍｂ、総合倍率Ｍｃのいずれかと一致するか否かを判断する。ステップＳ５０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍ１が一致すると判断した場合には、ステップＳ５０２に進む。一方、ステップＳ５０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍ１が一致しないと判断した場合には、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０２では、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ２０１が変更されたことを、表示装置１０８に報知させて（通知させて）、ステップＳ５０６に進む。この報知により、使用者は、対物レンズ２０１が変更されたことを把握することができる。ステップＳ５０３では、ＣＰＵ２ａは、例えば表示装置１０８を用いて、使用者に対し、対物レンズ２０１または光学アダプタ１０７を変更したか否かを確認する。ＣＰＵ２ａは、使用者が「変更した」を選択した場合、ステップＳ５０４に進み、使用者が「変更していない」を選択した場合、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０４では、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ倍率取得機能または光学アダプタ倍率取得機能を実行する。ＣＰＵ２ａは、表示装置１０８を用いて、使用者に対し、変更した対物レンズ２０１または光学アダプタ１０７の情報を、ＰＣ操作部４０３で入力するように促す。この入力が完了したらフローを終了する。ステップＳ５０５では、ＣＰＵ２ａは、表示装置１０８を用いて、使用者に対し、総合倍率取得機能を再度実行するか否かを確認する。ＣＰＵ２ａは、使用者が「再度実行する」を選択した場合、ステップＳ５０７に進み、使用者が「再度実行しない」を選択した場合、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０６では、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ倍率取得機能または光学アダプタ変更機能を実行し、使用者が倍率の入力作業を完了すると、メモリ２ｃに記憶している対物レンズ２０１、光学アダプタ１０７の情報を上書きしフローを終了する。ステップＳ５０７では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率取得機能を実行しステップＳ５００に戻る。

図１０Ａは、対物レンズ倍率取得機能が実行されるまでのフローチャートである。図１０Ａに示すように、対物レンズ倍率取得機能が一旦完了すると、ステップＳ６００に進む。対物レンズ倍率取得機能によって取得された対物レンズ２０１の倍率Ｋが、メモリ２ｃに記憶された対物レンズ２０１のいずれの倍率Ｋとも一致しない場合、その旨を使用者に報知する（通知する）のが好ましい。

ステップＳ６００では、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ２０１の倍率Ｋを、メモリ２ｃで記憶している対物レンズ２０１ａの倍率Ｋａ、対物レンズ２０１ｂの倍率Ｋｂ、対物レンズ２０１ｃの倍率Ｋｃと比較する。そして、ＣＰＵ２ａは、倍率Ｋが、倍率Ｋａ、倍率Ｋｂ、倍率Ｋｃのいずれかと一致するか否かを判断する。ステップＳ６００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが一致すると判断した場合には、フローを終了する。一方、ステップＳ６００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが一致すると判断しない場合には、ステップＳ６０１に進む。

ステップＳ６０１では、ＣＰＵ２ａは、メモリ２ｃで記憶している対物レンズの倍率Ｋと現在光路にある対物レンズ２０１の倍率Ｋが一致しないことを、報知手段としての表示装置１０８を用いて、使用者に対して報知し、ステップＳ６０２に進む。ステップＳ６０２では、ＣＰＵ２ａは、対物レンズ倍率取得機能を再度実行する。これにより、使用者は、現在光路にある対物レンズ２０１の倍率Ｋを対物レンズ倍率取得機能で取得することができる。そして、この取得された倍率Ｋが登録されて、フローが終了する。

以上のように、顕微鏡補助装置１１０は、対物レンズ倍率取得機能によって取得された倍率Ｋが、メモリ２ｃに記憶された倍率Ｋａ～倍率Ｋｃのいずれとも一致しないと、制御部２が判断した場合に、その旨を報知するよう構成されている。これにより、使用者がレボルバ２００に装着された対物レンズ２０１のいずれかを交換した場合に、当該交換された対物レンズ２０１の倍率Ｋの登録作業を忘れたり、間違えたりすることを防止することができる。

図１０Ｂは、光アダプタ倍率取得機能が実行されるまでのフローチャートである。光アダプタ倍率取得機能によって取得された光学アダプタ１０７の倍率Ｕ（以下「倍率Ｕ１」と言う）が、メモリ２ｃに記憶された光学アダプタの倍率Ｕと一致しない場合、その旨を使用者に報知するのが好ましい。図１０Ｂに示すように、ステップＳ７００では、ＣＰＵ２ａは、光学アダプタの倍率Ｕ１と、メモリ２ｃで記憶している光学アダプタの倍率Ｕと比較する。そして、ＣＰＵ２ａは、倍率Ｕ１と倍率Ｕとが一致するか否かを判断する。ステップＳ７００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが一致すると判断した場合には、フローを終了する。一方、ステップＳ７００での判断の結果、ＣＰＵ２ａが一致しないと判断した場合には、ステップＳ７０１に進む。

ステップＳ７０１では、ＣＰＵ２ａは、メモリ２ｃで記憶している光学アダプタの倍率Ｕと、現在光路にある光学アダプタの倍率Ｕ１が一致しないことを、報知手段としての表示装置１０８を用いて、使用者に対し報知して、ステップＳ７０２に進む。ステップＳ７０２では、ＣＰＵ２ａは、光学アダプタ倍率取得機能を再度実行する。これにより、使用者は、現在光路にある光学アダプタの倍率Ｕ１を光学アダプタ倍率取得機能で取得することができる。そして、この取得された倍率Ｕ１が登録されて、フローが終了する。

以上のように、顕微鏡補助装置１１０は、光学アダプタ取得機能によって取得された光学アダプタ１０７の倍率Ｕが、メモリ２ｃに記憶された光学アダプタ１０７の倍率Ｕと一致しないと、制御部２が判断した場合に、その旨を報知するよう構成されている。これにより、使用者が顕微鏡１００に装着された光学アダプタ１０７を交換した場合に、当該交換された光学アダプタ１０７の倍率Ｕの登録作業を忘れたり、間違えたりすることを防止することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図１１～図１６Ｆを参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態は、顕微鏡補助装置１１０が操作手段可動部１の移動速度を高速に変更可能に構成されていること以外は前記第１実施形態と同様である。

第１実施形態と同様に、総合倍率Ｍは、対象物１０３をカメラ１０６で撮像する倍率である。従来の顕微鏡補助装置では、総合倍率Ｍを取得する総合倍率取得機能を有していない。この場合、使用者が対物レンズを切り替えた結果、総合倍率が変化しても、当該総合倍率が取得されない。操作手段可動部を移動させる際には、総合倍率に応じて、操作手段可動部１の移動速度を変更させるのが好ましいが、従来の顕微鏡補助装置では、操作手段可動部１の移動速度の変更も不可能であった。このため、総合倍率の高低に関わらず、すなわち、総合倍率が低倍率であっても、または、高倍率であっても、操作手段可動部は一定の速度で移動していた。そして、操作手段可動部が一定の速度で移動すると、当然に、操作手段も一定の速度で移動することとなる。しかしながら、操作手段の移動速度が一定であっても、表示装置に表示されるカメラからの電子画像や、接眼レンズを介して観察される光学像の中での、見かけの操作手段の移動速度は、高倍率の場合に速く、低倍率の場合に遅くなる。従って、使用者は、高倍率の場合に操作手段が速すぎると感じたり、低倍率の場合に操作手段が遅すぎると感じることがあった。

図１１は、低倍率時および高倍率時の見かけの速度を説明するための図であり、（ａ）は対物レンズが１０倍の顕微鏡視野で左側に操作手段１０が見えている例であり、（ｂ）は対物レンズが５０倍の顕微鏡視野で左側に操作手段１０が見えている例である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）とでは、倍率比が１：５であるので、例えば、図１１（ａ）の矢印で示す距離を５０μｍとすると、図１１（ｂ）ので示す距離は１０μｍとなる。ここで、操作手段１０が一定の速度で移動すると、図１１（ａ）よりも図１１（ｂ）の方が見かけの速度が５倍速く見えてしまうので、図１１（ａ）で遅すぎると感じたり、図１１（ｂ）で速すぎると感じる場合がある。そこで、本実施形態では、制御部２は、操作手段可動部１で操作手段１０を移動させる移動速度を増加させる（高速にする）速度変更制御（変更制御）を行う。この速度変更制御は、総合倍率取得機能で取得された総合倍率Ｍが高倍率の場合に比べて低倍率の場合に、すなわち、総合倍率Ｍが所定値以下と判断した場合に、入力読取回路２ｅで読み取られた動作開始命令に応じて行われる。これにより、総合倍率Ｍの高低に関わらず、操作手段１０の速すぎ、または、遅すぎを感じるのを防止することができる。具体的には、図１１（ｂ）での操作手段１０の移動速度に対して、図１１（ａ）での操作手段１０の移動速度を５倍に設定すれば、図１１（ａ）と図１１（ｂ）とで見かけの操作手段１０の移動速度が等しくなる。このように、顕微鏡補助装置１１０は、対象物１０３をカメラ１０６で撮像する際の総合倍率Ｍを利用した速度変更制御が可能に構成されている。

以下、速度変更制御について詳細に説明する。使用者が操作手段可動部１を介して操作手段１０を意図通りに移動させるのに際し、入力手段２０への入力方法として、２つの方式がある。１つ目の方式は、操作手段可動部１の動作開始命令および動作停止命令の２つの命令を入力情報として受け付ける「二値入力方式」である。２つ目の方式は、操作手段可動部１の目標位置に比例した連続値を入力情報として受け付ける「連続値入力方式」である。なお、入力読取回路２ｅは、入力手段２０からの各入力情報を読み取ることができる。

図１２Ａは、二値入力方式を説明するための図である。図１２Ｂは、二値入力方式での動作を説明するためのタイミングチャートである。図１２Ｂでは、（ａ）および（ｂ）の横軸はいずれも時間経過を示し、（ａ）の縦軸はＯＮ信号とＯＦＦ信号の変化を示し、（ｂ）の縦軸は操作手段１０の位置の変化を示している。

図１２Ａに示す入力手段２０は、レバー２０ａを有する。レバー２０ａは、外力付与しない自然状態では直立状態が維持され、使用者が操作することによって図示Ａを支点として前後左右に倒すことが可能に構成されている。また、入力手段２０は、レバー２０ａを前後左右に倒した場合に、各方向に倒れたことをＯＮ信号として検知可能なセンサ２０ｂが内蔵されている。センサ２０ｂは、レバー２０ａが直立状態では、ＯＦＦ信号として検知可能になっている。入力手段２０は、前後左右の各方向に倒れた際のＯＮ信号を当該各方向への動作開始命令とし、直立状態でのＯＦＦ信号を動作停止命令とする。入力読取回路２ｅは、入力手段２０からの操作手段可動部１の動作開始命令（ＯＮ信号）および動作停止命令（ＯＦＦ信号）の二値を入力情報として読み取ることができる。制御部２は、動作開始命令に応じて操作手段可動部１（操作手段１０）の等速移動を開始し、動作停止命令に応じて操作手段可動部１を停止する。以下、このような制御を行うモードを「等速制御モード」と言う。また、等速制御モードでは、制御部２は、動作停止命令に応じて、操作手段可動部１を等速で移動させる際の移動速度を増加させる変更制御を行ってもよい。これにより、高速での等速移動が可能となる。

図１２Ｂに示すように、時間Ｔ１のＯＮ信号で操作手段可動部１の移動を開始し、時間Ｔ２のＯＦＦ信号で操作手段可動部１の移動を停止する。時間Ｔ１から時間Ｔ２までは、操作手段可動部１が速度一定となる等速移動をする。本実施形態では、総合倍率Ｍに応じて、操作手段可動部１の移動速度を変化させるので、移動速度の大小によって、操作手段可動部１の移動距離（移動量）が図１２Ｂの点線のように変化する。

図１３は、二値入力方式での動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ８０１では、ＣＰＵ２ａが動作開始命令の有無を判断する。ステップＳ８０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、動作開始命令があったと判断した場合には、ステップＳ８０２に進む。一方、ステップＳ８０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、動作開始命令がないと判断した場合には、動作開始命令があったと判断するまで、ステップＳ８０１を繰り返す。ステップＳ８０２では、ＣＰＵ２ａは、操作手段可動部１の初期設定速度での移動を開始して、ステップＳ８０３に進む。この初期設定速度は、総合倍率Ｍを取得するために必要な微小移動をする際に設定される速度であり、予め設定されている。ステップＳ８０３では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率取得機能によって総合倍率Ｍを取得して、ステップＳ８０４、ステップＳ８０５に順に進む。ステップＳ８０４では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍに応じた操作手段可動部１の移動速度を決定する。移動速度の決定には、例えば、メモリ２ｃに予め記憶されている演算式やルックアップテーブル等を用いてもよい。ステップＳ８０５では、ＣＰＵ２ａは、ステップＳ８０４で決定した移動速度に変更する。ステップＳ８０６では、ＣＰＵ２ａは、動作停止命令の有無を判断する。ステップＳ８０６での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、動作停止命令があったと判断した場合には、ステップＳ８０７に進む。ステップＳ８０７では、ＣＰＵ２ａは、操作手段可動部１の移動を停止させる。一方、ステップＳ８０６での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、動作停止命令がないと判断した場合には、動作停止命令があったと判断するまで、ステップＳ８０６を繰り返す。二値入力方式は、本実施形態ではレバー２０ａを用いて行われているが、これに限定されず、例えば、入力手段２０がダイヤルやボタンを有する場合であっても、ダイヤルやボタンを用いて行われる。以上ように、総合倍率Ｍを利用した、二値入力方式による速度変更制御が可能となる。これにより、総合倍率Ｍの高低に関わらず、使用者が操作手段１０の速すぎ、または、遅すぎを感じるのを防止することができる。

次に、連続値入力方式について説明する。図１４Ａは、連続値入力方式の説明のための図である。図１４Ｂは、連続値入力方式での動作を説明するためのタイミングチャートである。図１４Ｂでは、（ａ）および（ｂ）の横軸はいずれも時間経過を示し、（ａ）の縦軸は入力された連続値の変化を示し、（ｂ）の縦軸は操作手段が追従する目標位置の変化を示している。

図１４Ａに示すように、入力手段２０は、レバー２０ａを前方に倒した場合には、センサ２０ｂがマイナスの値で検知し、その反対に、レバー２０ａを後方に倒した場合には、センサ２０ｂがプラスの値で検知する。また、入力手段２０は、レバー２０ａを左方に倒した場合には、センサ２０ｂがマイナスの値で検知し、その反対に、レバー２０ａを右方に倒した場合には、センサ２０ｂがプラスの値で検知する。また、レバー２０ａが直立状態にある場合には、センサ２０ｂが０（零）の値で検知する。そして、入力読取回路２ｅは、入力手段２０のセンサ２０ｂから、操作手段可動部１の目標位置に比例した連続値（連続した信号）が入力される（図１４（ａ）参照）。制御部２は、操作手段可動部１に対し、入力読取回路２ｅで読み取られた連続値に所定の倍率を乗じて演算された目標位置へ追従させる制御を行うことができる。以下、このような制御を行うモードを「追従制御モード」と言う。従って、制御部２は、追従制御モードと、前述した等速制御モードとに設定可能である。

図１４Ｂに示すように、追従制御では、時間Ｔ１でプラス方向の連続値が入力され、時間Ｔ２でマイナス方向に転換して、そのままマイナス方向の連続値が入力される。その後、時間Ｔ３で再度プラス方向に転換して、そのままプラス方向の連続値が入力される。そして、各連続値に所定の倍率を乗じることにより、目標位置へ追従する。本実施形態では、総合倍率Ｍに応じて、目標位置を演算する倍率を変化させるので、当該倍率の大小によって、操作手段可動部１の移動距離（移動量）が図１４Ｂの点線のように変化する。このとき、操作手段可動部１の単位時間当たりの移動距離、すなわち、操作手段可動部１の移動速度も変化することとなり、特に、移動速度の増加が可能となる。

図１５は、連続値入力方式での動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ９０１では、ＣＰＵ２ａが連続値の入力の有無を判断する。ステップＳ９０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、連続値の入力があったと判断した場合には、ステップＳ９０２に進む。一方、ステップＳ９０１での判断の結果、ＣＰＵ２ａが、連続値の入力がないと判断した場合には、連続値の入力があったと判断するまで、ステップＳ９０１を繰り返す。ステップＳ９０２では、ＣＰＵ２ａは、ステップＳ９０２で初期倍率で演算した移動速度での移動を開始して、ステップＳ９０３に進む。この初期倍率は、総合倍率Ｍを取得するために必要な微小移動をする間に設定する倍率であり、所定の倍率が予め設定されている。ステップＳ９０３では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率取得機能によって総合倍率Ｍを取得して、ステップＳ９０４、ステップＳ９０５に順に進む。ステップＳ９０４では、ＣＰＵ２ａは、総合倍率Ｍに応じた倍率を決定する。倍率の決定には、例えば、メモリ２ｃに予め記憶されている演算式やルックアップテーブル等を用いてもよい。ステップＳ９０５では、ＣＰＵ２ａは、ステップＳ９０４で決定した倍率に変更する。ステップＳ９０６では、ＣＰＵ２ａは、連続値の入力終了の有無を判断する。ステップＳ９０６での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、連続値の入力終了があったと判断した場合には、ステップＳ９０７に進む。ステップＳ９０７では、ＣＰＵ２ａは、操作手段可動部１の移動を停止させる。一方、ステップＳ９０６での判断の結果、ＣＰＵ２ａは、連続値の入力終了がないと判断した場合には、連続値の入力終了があったと判断するまで、ステップＳ９０６を繰り返す。連続値入力方式は、本実施形態ではレバー２０ａを用いて行われているが、これに限定されず、例えば、入力手段２０がダイヤルやボタンを有する場合であっても、ダイヤルやボタンを用いて行われる。以上ように、連続値入力方式でも、二値入力方式同様に、総合倍率Ｍを利用した速度変更制御が可能となる。これにより、総合倍率Ｍの高低に関わらず、使用者が操作手段１０の速すぎ、または、遅すぎを感じるのを防止することができる。

操作手段可動部１は、高倍率でのミクロな領域を低速移動する微動と、低倍率でのマクロな領域を高速移動する粗動の両方に対応するのが好ましい。以下、この微動および粗動について説明する。微動と粗動とに対応するために、例えば、低速から高速まで広い速度領域に対応した駆動源を有する装置や、低速に適した駆動源と高速に適した駆動源とをそれぞれ有し、各駆動源を切り替える装置が知られている。近年知られている顕微鏡補助装置には、微動が連続値入力方式、粗動が二値入力方式である装置がある。また、粗動の場合は、入力手段を介して二値入力が入力され、微動の場合は、入力手段を介して連続値入力が入力される微動粗動兼用入力手段が設けられた構成や、微動用と粗動用にそれぞれ別の専用入力手段が設けられた構成が知られている。本実施形態の顕微鏡補助装置１１０は、微動の連続値入力であっても、粗動の二値入力であっても適用可能であり、反対に、粗動の連続値入力であっても、粗動の二値入力手段であっても適用可能である。また、顕微鏡補助装置１１０は、微動粗動兼用入力手段であっても、微動用と粗動用の専用入力手段であっても適用可能である。このように顕微鏡補助装置１１０は、種々の入力方式に対応することができる。

操作手段可動部１は、２相の交流電圧が印加される定在波型の超音波モータを有するのが好ましい。前述したように、微動と粗動とに対応するため、低速から高速まで広い速度領域に対応した駆動源を有する装置が知られており、その駆動源として、定在波型の超音波モータを有する装置が、例えば、特開２０１４－２１２６８２号公報に開示されている。操作手段可動部１が定在波型の超音波モータを有する場合、制御部２は、超音波モータに印加する交流電圧の周波数および位相差のうちの少なくとも一方を変更することにより、等速制御モードと追従制御モードとを切り替える。そして、いずれの制御モードでも、操作手段可動部１の移動速度を変化させることができ、よって、低速から高速まで広い速度領域に対応することができる。この速度領域の幅は、超音波モータと異なる他のモータ（例えばステッピングモータ等）と比べて、極めて広い。

また、制御部２は、総合倍率取得機能で総合倍率Ｍが取得できない場合には、操作手段可動部１の動作を停止するのが好ましい。総合倍率Ｍが取得不可であるということは、操作手段１０がカメラ１０６で撮影されていないということである。この撮影されていない状態で操作手段１０を移動させた場合、例えば、操作手段１０が予想外の方向へ移動して、破損等事故が生じるおそれがある。従って、総合倍率Ｍが取得できない場合に操作手段可動部１の動作を停止することにより、破損等事故を防止することができ、安全性が高まる。

図１６Ａ～図１６Ｆは、それぞれ、顕微鏡の視野内に操作手段が位置する状態の一例である。以下、顕微鏡視野内の操作手段１０の位置によって、操作手段１０の移動速度を変化させる構成について説明する。

図１６Ａに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が当該画像の外周付近に位置する。図１６Ｂに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が当該画像の中央部付近に位置する。制御部２は、図１６Ａに示す状態よりも、図１６Ｂに示す状態となった場合に、操作手段可動部１によって操作手段１０を移動させる移動速度を増加させる、すなわち、高速にする変更制御を行うのが好ましい。外周付近で操作手段１０を高速に移動すると、操作手段１０が誤って顕微鏡の視野外へ出てしまうおそれがあるが、低速で操作手段１０を移動することにより、そのような不具合が生じるのを防止することができる。

図１６Ｃに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が操作手段可動部１に対し近位となる右側に位置する。図１６Ｄに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が操作手段可動部１に対し遠位となる左側に位置する。制御部２は、図１６Ｃに示す状態よりも、図１６Ｄに示す状態となった場合に、操作手段可動部１によって操作手段１０を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うのが好ましい。通常右側に配置された操作手段１０は、顕微鏡の視野内の右側で使用するものであるが、操作手段１０が左側にある場合には、高速に右側へ移動させる方が、迅速な操作手段１０の操作が可能となる。

図１６Ｅに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が当該画像の中央部側に移動する。図１６Ｆに示す状態では、顕微鏡の視野の画像中で、操作手段１０が当該画像の外周側に移動する。制御部２は、図１６Ｅに示す状態よりも、図１６Ｆに示す状態となった場合に、操作手段可動部１によって操作手段１０を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うのが好ましい。通常は画像の中央部付近に対象物１０３があるので、操作手段１０を外周方向へ移動させる場合は、当該操作手段１０を対象物１０３から離す操作となるので、高速で操作手段１０を移動させることができる。一方、操作手段１０を中央部方向へ移動させる場合は、当該操作手段１０を対象物１０３に近づける操作となるので、例えば対象物１０３との衝突を考慮して、低速で操作手段１０を移動する方がよい。

以上のように、画像内での操作手段１０の位置に応じて操作手段１０の移動速度を変更することにより、操作手段１０に対する操作性が向上する。

＜第３実施形態＞
以下、図１７Ａ～図１８を参照して、第３実施形態について説明する。本実施形態は、追従制御モードと等速制御モードとの切り替え態様が異なること以外は前記第２実施形態と同様である。具体的には、本実施形態では、追従制御モードと、追従制御モードが開始してから所定条件（以下「切替条件」という）を満たした後に等速制御モードとに切り替えられる。そして、制御部２は、総合倍率Ｍが所定値以下と判断した場合に、追従制御モードから等速制御モードに迅速に切り替わるように、切替条件を変更する。

図１７Ａは、追従制御モードと等速制御モードとの切り替わり条件を説明するための図である。１７Ａに示すように、入力手段２０は、図１４Ａと同様に、レバー２０ａおよびセンサ２０ｂを有する。入力手段２０は、レバー２０ａの前後操作に応じて、センサ２０ｂがプラスまたはマイナスの値で検知し、レバー２０ａの左右操作に応じて、センサ２０ｂがプラスまたはマイナスの値で検知する。また、レバー２０ａが直立状態にある場合には、センサ２０ｂが０（零）の値で検知する。第２実施形態との主な違いは、使用者がレバー２０ａを倒した量が閾値以上になると、それを切り替わり命令として、等速制御モードに切り替わることである。このとき、レバー２０ａを倒す量が増加しても、連続値の入力とはせず、等速移動が継続される。また、レバー２０ａを直立状態に戻すと、それを動作停止命令として等速移動が停止する。

図１７Ｂは、追従制御モードと等速制御モードとが切り替わる動作を説明するためのタイミングチャートである。図１７Ｂでは、（ａ）および（ｂ）の横軸はいずれも時間経過を示し、（ａ）の縦軸は入力された連続値の変化を示し、（ｂ）の縦軸は操作手段が追従する目標位置の変化を示している。図１７Ｂに示すように、時間Ｔ１で入力手段２０のレバー２０ａをプラス方向に倒し始めて、時間Ｔ２までその倒す速度が増加している。初期状態では、追従制御モードであるので、図１７Ｂに示すように、操作手段１０（操作手段可動部１）も時間Ｔ１で移動を開始し、時間Ｔ２までその移動速度が増加している。図１７Ｂのθ１およびθ２は、それぞれ、角度の閾値である。レバー２０ａの倒す量（傾斜角度）が閾値θ１を超えると、等速制御モードへ切り替わる。時間Ｔ３で閾値θ１を超えるので、等速制御モードに切り替わり、レバー２０ａの倒す量に関わらず、操作手段１０が等速で移動する。時間Ｔ４でレバー２０ａを戻すように操作すると、その動作を動作停止命令とするので、時間Ｔ４（位置Ｐ１）で操作手段１０の移動が停止する。時間Ｔ５でレバー２０ａが直立状態へ戻ると、等速制御モードから当初の追従制御モードへ戻る。レバー２０ａがマイナス方向に倒れたときも同様に、追従制御モードの範囲内では、時間Ｔ６でレバー２０ａの倒れる角度が変化するのに伴って、操作手段１０の移動速度も変化する。時間Ｔ７で閾値θ２に到達すると、等速制御モードに切り替わり、レバー２０ａの倒す量に関わらず、操作手段１０が等速で移動する。時間Ｔ８でレバー２０ａを倒す方向が反転すると、操作手段１０の移動が停止する。このように、レバー２０ａを倒す量が閾値θ１と閾値θ２との範囲内では、追従制御モードによる微動となり、レバー２０ａを倒す量が閾値θ１または閾値θ２を超えると、等速制御モードによる粗動となる。これにより、制御モードを切り替えるスイッチ等を別途設けることなく、１つの入力手段２０で粗動と微動とを操作を兼用することができる。

また、本実施形態では、総合倍率取得機能で取得された総合倍率Ｍが高倍率の場合に比べて低倍率の場合に、追従制御モードから等速制御モードへ迅速に切り替わるように、切替条件が変更される。切替条件を変更する方法としては、例えば、閾値θ１および閾値θ２を変更する方法が挙げられる。図１７Ｂの閾値θ１ｄおよび閾値θ２ｄは、閾値θ１および閾値θ２よりも、追従制御モードから等速制御モードへ迅速に切り替わるように切替条件が変更された例である。この変更により、図１７Ｂの点線のように、時間Ｔ３ｄと時間Ｔ７ｄとの間で、等速制御モードに切り替わるので、レバー２０ａの倒す量が切替条件変更前と同じであっても、操作手段１０の移動距離が大きくなる。

通常、高倍率で追従制御モードの微動をし、低倍率で等速制御モードの粗動をする場合が多い。従って、本実施形態のような粗動の操作と微動の操作とを兼用可能な入力手段２０では、当初微動で操作手段１０の移動を開始して、切替条件を満たした後に、粗動に切り替わるような場合、切り替わりが早い方が使用者の意図に近い制御をすることができる。具体的には、総合倍率Ｍが高倍率の場合に比べて低倍率の場合に、前述の閾値θ１ｄおよび閾値θ２ｄの絶対値を小さく変更させる。これにより、総合倍率Ｍを利用した迅速な速度変更制御が可能となり、使用者の意図により近い制御をすることができる。なお、切替条件を変更する方法としては、閾値θ１および閾値θ２を変更する方法の他にも、例えば、レバー２０ａを倒す速度が所定の速度になったことを検出する方法を用いてもよい。

次に、等速制御モードから当初の追従制御モードへ戻る条件の変形例について説明する。図１８は、変形例（他の動作）を説明するためのタイミングチャートである。図１８では、（ａ）および（ｂ）の横軸はいずれも時間経過を示し、（ａ）の縦軸は入力された連続値の変化を示し、（ｂ）の縦軸は操作手段が追従する目標位置の変化を示している。図１８に示すように、時間Ｔ１でレバー２０ａをプラス方向に倒し始めて、時間Ｔ２までその倒す速度が増加している。初期状態では、追従制御モードであるので、図１８に示すように、操作手段１０も時間Ｔ１で移動を開始し、時間Ｔ２までその速度が増加している。レバー２０ａの倒す量（傾斜角度）が閾値θ１を超えると、等速制御モードへ切り替わる。時間Ｔ３で閾値θ１を超えるので、等速制御モードに切り替わり、レバー２０ａの倒す量に関わらず、操作手段１０が等速で移動する。ここまでは、図１７Ｂと同じである。図１７Ｂと異なる点は、図１８に示すように、時間Ｔ４でレバー２０ａを戻していくと、瞬時に当初の追従制御モードに戻ることである。このため、時間Ｔ４で操作手段１０の移動方向が反転するとともに、操作手段１０が追従制御モードで移動するので、時間Ｔ５と時間Ｔ６との間でレバー２０ａを倒す速度が変化する。この変化に応じて、操作手段１０の移動速度も変化する。時間Ｔ７で閾値θ２に到達すると、等速制御モードに切り替わり、レバー２０ａの倒す量に関わらず、操作手段１０が等速で移動する。時間Ｔ８でレバー２０ａの倒す方向が反転すると、再び当初の追従制御モードに戻る。

また、切替条件の変更により、図１８の点線のように、時間Ｔ３ｄと時間Ｔ７ｄとの間で、等速制御モードに切り替わるので、レバー２０ａの倒す量が切替条件変更前と同じであっても、操作手段１０の移動距離が大きくなる。なお、等速制御モードに切り替わった後は、入力読取回路２ｅで読み取られた動作停止命令に応じて、制御部２が、操作手段可動部１の移動速度を総合倍率Ｍの大きさによって変化させてもよい。低倍率の場合ほど、操作手段可動部１を高速に制御することによって、さらに使用者の意図に近い制御をすることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。本発明は、上述の各実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１ 操作手段可動部
２ 制御部
１０ 操作手段
２０ 入力手段
３０ コントローラ
１００ 顕微鏡
１０７ 光学アダプタ
１０９ 顕微鏡マウント（マウント部）
１１０ 顕微鏡補助装置
２０１ 対物レンズ

Claims (27)

1. 複数の対物レンズと、前記対物レンズを介した視野内の画像を撮像可能なカメラが装着されるマウント部と、を有する顕微鏡に装着して用いられる顕微鏡補助装置であって、
   前記視野内で対象物を操作する操作手段に接続され、該操作手段を移動させることが可能な操作手段可動部と、
   前記カメラから前記画像を取得する画像処理手段と、
   前記操作手段可動部、前記画像処理手段の作動を制御する制御手段と、を備え、
   前記画像処理手段は、前記操作手段可動部によって前記操作手段を前記対物レンズの光軸方向以外の方向に移動させた際、その移動前の第１画像と、該移動後の第２画像とを前記カメラから取得し、
   前記制御手段は、前記第１画像での前記操作手段の像の位置と、前記第２画像での前記操作手段の像の位置と、前記移動時の前記操作手段の移動量とに基づいて、前記対象物を前記カメラで撮像する際の倍率としての総合倍率を取得する総合倍率取得機能を有することを特徴とする顕微鏡補助装置。
2. 前記画像処理手段は、前記操作手段可動部によって前記操作手段を前記対物レンズの光軸方向の方向に移動させた際、その移動前の第１光軸方向移動画像と、該移動後の第２光軸方向移動画像とを前記カメラから取得し、
   前記制御手段は、前記第１光軸方向移動画像と前記第２光軸方向移動画像とのデフォーカス量の変化量と、前記操作手段の３次元空間での移動量とに基づいて、前記第１光軸方向移動画像および前記第２光軸方向移動画像の撮像に用いられた対物レンズの倍率を取得する対物レンズ倍率取得機能を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡補助装置。
3. 各前記対物レンズの倍率を記憶可能な記憶手段と、
   前記対物レンズ倍率取得機能によって取得された前記対物レンズの倍率が、前記記憶手段に記憶された各前記対物レンズのいずれの倍率とも一致しないと、前記制御手段が判断した場合に、その旨を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡補助装置。
4. 前記マウント部は、前記カメラで撮像される画像の倍率を変更する光学アダプタを介して、前記カメラが装着可能に構成されており、
   前記制御手段は、前記総合倍率取得機能によって取得され前記総合倍率と、前記対物レンズ倍率取得機能によって取得された前記対物レンズの倍率とに基づいて、前記光学アダプタの倍率を取得する光学アダプタ倍率取得機能を有することを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡補助装置。
5. 前記光学アダプタの倍率を記憶可能な記憶手段と、
   前記光学アダプタ倍率取得機能によって取得された前記光学アダプタの倍率が、前記記憶手段に記憶された倍率と一致しないと、前記制御手段が判断した場合に、その旨を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡補助装置。
6. 前記対物レンズの変更を検出する変更検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記変更検出手段によって前記対物レンズの変更が検出された場合に、前記総合倍率取得機能を実行することを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
7. 前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段を介して前記操作手段可動部を動作させる第１移動モードと、前記入力手段から独立して前記操作手段可動部を動作させる第２移動モードとが設定されており、
   前記制御手段は、前記第１移動モードから前記第２移動モードへの遷移を検出可能であり、該遷移を検出した場合に、前記総合倍率取得機能を実行することを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
8. 前記制御手段は、前記第１移動モードで、前記操作手段可動部による前記操作手段の移動量が所定の距離以上であった場合には、前記総合倍率取得機能を実行することを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡補助装置。
9. 前記制御手段は、前記操作手段が前記画像内に写っていると判断し、その判断が前記顕微鏡補助装置の起動後の１回目である場合に、前記総合倍率取得機能を実行することを特徴とする請求項１乃至８のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
10. 前記総合倍率取得機能の実行において、前記操作手段を前記対物レンズの光軸方向以外の方向に移動させる場合に、前記光軸方向と直交する一方向への前記操作手段の移動を規制可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
11. 前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段からの前記操作手段可動部の入力情報を読み取る入力読取手段を備え、
    前記入力読取手段は、前記入力情報として、前記操作手段可動部の動作停止命令を読み取り可能であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
12. 前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段からの前記操作手段可動部の入力情報を読み取る入力読取手段を備え、
    前記入力読取手段は、前記入力情報として、前記操作手段可動部の動作開始命令を読み取り可能であり、
    前記制御手段は、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記動作開始命令に応じて、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
13. 前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段からの前記操作手段可動部の入力情報を読み取る入力読取手段を備え、
    前記入力読取手段は、前記入力情報として、前記操作手段可動部の目標位置に関する情報を読み取り可能であり、
    前記制御手段は、前記操作手段可動部を前記入力読取手段で読み取られた前記目標位置へ追従させる追従制御モードと、前記追従制御モードが開始してから所定条件を満たした後に前記操作手段可動部を等速で移動させる等速制御モードとに切り替え可能であり、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記所定条件を変更することを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
14. 複数の対物レンズと、前記対物レンズを介した視野内の画像を撮像可能なカメラが装着されるマウント部と、を有する顕微鏡に装着して用いられる顕微鏡補助装置であって、
    前記視野内で対象物を操作する操作手段に接続され、該操作手段を移動させることが可能な操作手段可動部と、
    前記カメラから前記画像を取得する画像処理手段と、
    前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段からの前記操作手段可動部の動作開始命令および動作停止命令の入力情報を読み取る入力読取手段と、
    前記操作手段可動部、前記画像処理手段および前記入力読取手段の作動を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記対象物を前記カメラで撮像する際の倍率としての総合倍率を取得する総合倍率取得機能を有し、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記動作開始命令に応じて、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする顕微鏡補助装置。
15. 前記制御手段は、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記動作開始命令に応じて、前記操作手段可動部によって前記操作手段を等速で移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１４に記載の顕微鏡補助装置。
16. 前記入力読取手段は、前記入力情報として、前記操作手段可動部の目標位置に関する情報を読み取り可能であり、
    前記制御手段は、前記操作手段可動部を前記入力読取手段で読み取られた前記目標位置へ追従させる追従制御モードを設定可能であり、
    前記制御手段は、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記追従制御モードで、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１４または１５に記載の顕微鏡補助装置。
17. 前記操作手段可動部は、２相の交流電圧が印加される超音波モータを有し、
    前記制御手段は、前記交流電圧の周波数および位相差のうちの少なくとも一方を変更することにより、前記追従制御モードと、前記操作手段可動部を等速で移動させる等速制御モードとを切り替えることを特徴とする請求項１６に記載の顕微鏡補助装置。
18. 前記制御手段は、前記総合倍率が取得できない場合には、前記操作手段可動部の動作を停止することを特徴とする請求項１４乃至１７のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
19. 前記画像中で、前記操作手段が前記画像の外周側に位置する場合よりも、前記画像の中央部付近に位置した場合に、前記制御手段は、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１４乃至１８のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
20. 前記画像中で、前記操作手段が前記操作手段可動部に対し近位に位置する場合よりも、前記操作手段可動部に対し遠位に位置する場合に、前記制御手段は、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１４乃至１９のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
21. 前記画像中で、前記操作手段が前記画像の中央部側に移動する場合よりも、前記画像の外周側に移動する場合に、前記制御手段は、前記操作手段可動部によって前記操作手段を移動させる移動速度を増加させる変更制御を行うことを特徴とする請求項１４乃至２０のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
22. 複数の対物レンズと、前記対物レンズを介した視野内の画像を撮像可能なカメラが装着されるマウント部と、を有する顕微鏡に装着して用いられる顕微鏡補助装置であって、
    前記視野内で対象物を操作する操作手段に接続され、該操作手段を移動させることが可能な操作手段可動部と、
    前記カメラから前記画像を取得する画像処理手段と、
    前記操作手段可動部に対する動作指示を入力する入力手段からの前記操作手段可動部の動作開始命令、動作停止命令および目標位置に関する入力情報を読み取る入力読取手段と、
    前記操作手段可動部、前記画像処理手段および前記入力読取手段の作動を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記対象物を前記カメラで撮像する際の倍率としての総合倍率を取得する総合倍率取得機能を有し、前記操作手段可動部を前記入力読取手段で読み取られた前記目標位置へ追従させる追従制御モードと、前記追従制御モードが開始してから所定条件を満たした後に前記操作手段可動部を等速で移動させる等速制御モードとに切り替え可能であり、前記総合倍率が所定値以下と判断した場合に、前記所定条件を変更することを特徴とする顕微鏡補助装置。
23. 前記制御手段は、前記総合倍率の大きさに応じて、前記操作手段可動部が移動する移動速度を変化させることを特徴とする請求項２２に記載の顕微鏡補助装置。
24. 前記操作手段可動部は、２相の交流電圧が印加される超音波モータを有し、
    前記制御手段は、前記交流電圧の周波数および位相差のうちの少なくとも一方を変更することにより、前記追従制御モードと前記等速制御モードとを切り替えることを特徴とする請求項２２または２３に記載の顕微鏡補助装置。
25. 前記制御手段は、前記総合倍率が取得できない場合には、前記操作手段可動部の動作を停止することを特徴とする請求項２２乃至２４のうちの何れか１項に記載の顕微鏡補助装置。
26. 複数の対物レンズと、前記対物レンズを介した視野内の画像を撮像可能なカメラが装着されるマウント部と、を有する顕微鏡に装着して用いられ、前記視野内で対象物を操作する操作手段に接続され、該操作手段を移動させることが可能な操作手段可動部と、該操作手段可動部の作動を制御する制御手段と、を備える顕微鏡補助装置を制御する方法であって、
    前記カメラから前記画像を取得する画像処理工程を有し、
    前記画像処理工程では、前記操作手段可動部によって前記操作手段を前記対物レンズの光軸方向以外の方向に移動させた際、その移動前の第１画像と、該移動後の第２画像とを前記カメラから取得し、
    前記第１画像での前記操作手段の像の位置と、前記第２画像での前記操作手段の像の位置と、前記移動時の前記操作手段の移動量とに基づいて、前記対象物を前記カメラで撮像する際の倍率としての総合倍率を取得することを特徴とする顕微鏡補助装置の制御方法。
27. 請求項１乃至２５の何れか１項に記載の顕微鏡補助装置の各手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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