特開2023-13365２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023013365
(43)【公開日】2023-01-26
(54)【発明の名称】２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
(51)【国際特許分類】
G02B 21/36 20060101AFI20230119BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20230119BHJP
G06F 16/14 20190101ALI20230119BHJP
【ＦＩ】
G02B21/36
G01N21/64 E
G06F16/14 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021117494
(22)【出願日】2021-07-16
(71)【出願人】
【識別番号】518161916
【氏名又は名称】ピンポイントフォトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】715008975
【氏名又は名称】木島 公一朗
(72)【発明者】
【氏名】木島 公一朗
【テーマコード（参考）】
2G043
2H052
【Ｆターム（参考）】
2G043AA03
2G043AA06
2G043EA01
2G043FA02
2G043HA01
2G043HA09
2G043LA03
2H052AA09
2H052AB25
2H052AC04
2H052AC05
2H052AC14
2H052AD18
2H052AF14
2H052AF21
2H052AF25
(57)【要約】
【課題】複数のウェルを有するウェルプレートに搭載された試料を光学顕微鏡にて観察し、その画像を記録する際に、カメラにより保存される観察像の画像ファイル名は、撮影日時の情報のみであり、観察試料の情報を付加することが容易でないために、試料の間違いなどが生じる危険性があるとともに確認のための時間が必要であった。
【解決手段】ウェルプレートを搭載する移動ステージと光学顕微鏡の画像を取得するカメラを１つのシステムにより制御することにより、画像ファイル名にウェル番号を入れることが可能となり試料の間違いなどが生じる危険性を低減するとともに、協調制御により作業効率を改善する。
【選択図】図２９
【解決手段】ウェルプレートを搭載する移動ステージと光学顕微鏡の画像を取得するカメラを１つのシステムにより制御することにより、画像ファイル名にウェル番号を入れることが可能となり試料の間違いなどが生じる危険性を低減するとともに、協調制御により作業効率を改善する。
【選択図】図２９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に、２軸移動ステージのステージ位置情報を用いて、画像保存名を生成することを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に、２軸移動ステージのステージ位置情報を用いて、画像保存名を生成することを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項2】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記光学顕微鏡により観察する試料は、複数のウェルを有するウェルプレートのウェル内に配置されており、
生成される画像保存名は、ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
前記光学顕微鏡により観察する試料は、複数のウェルを有するウェルプレートのウェル内に配置されており、
生成される画像保存名は、ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項3】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報は、２軸移動ステージのそれぞれの軸の位置情報からそれぞれ推定される２つのウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１および２に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
前記各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報は、２軸移動ステージのそれぞれの軸の位置情報からそれぞれ推定される２つのウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１および２に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項4】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存の指示が、グラフィックユーザインターフェースを介して行われることを特徴とする請求項１より３のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存の指示が、グラフィックユーザインターフェースを介して行われることを特徴とする請求項１より３のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項5】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存名を構成するウェル番号情報の推定にもちいられる各ウェルの位置情報は、
グラフィックユーザインターフェースにおけるウェルプレートのウェル数選択機能により選択された状態を反映することを特徴とする請求項１より４のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存名を構成するウェル番号情報の推定にもちいられる各ウェルの位置情報は、
グラフィックユーザインターフェースにおけるウェルプレートのウェル数選択機能により選択された状態を反映することを特徴とする請求項１より４のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項6】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにおいて、ウェル番号を選択する領域が存在し、ウェル番号を選択することにより、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報に応じて、顕微鏡の観察視野に選択したウェル番号が配置されるように、２軸移動ステージが移動することを特徴とする請求項１より５のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにおいて、ウェル番号を選択する領域が存在し、ウェル番号を選択することにより、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報に応じて、顕微鏡の観察視野に選択したウェル番号が配置されるように、２軸移動ステージが移動することを特徴とする請求項１より５のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項7】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにおいて、２軸移動ステージのいずれかあるいは両方の移動をその移動方向とともに選択する領域が存在し、その領域を選択することにより、２軸移動ステージが指定された移動量移動することを特徴とする請求項１より６のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
モニター画面上に表示されるグラフィックユーザインターフェースにおいて、２軸移動ステージのいずれかあるいは両方の移動をその移動方向とともに選択する領域が存在し、その領域を選択することにより、２軸移動ステージが指定された移動量移動することを特徴とする請求項１より６のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項8】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
２軸移動ステージが移動した後には、撮影がなされ、モニター画面に表示されることを特徴とする請求項１より７のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
２軸移動ステージが移動した後には、撮影がなされ、モニター画面に表示されることを特徴とする請求項１より７のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項9】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
モニター画面に表示される画像は、カラーマップ画像であることを特徴とする請求項１より８のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
モニター画面に表示される画像は、カラーマップ画像であることを特徴とする請求項１より８のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項10】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
２軸移動ステージが移動した後には、
２軸移動ステージのステージ位置情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする請求項１より９のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
２軸移動ステージが移動した後には、
２軸移動ステージのステージ位置情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする請求項１より９のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項11】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
２軸移動ステージが移動した後には、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする請求項１より１０のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
２軸移動ステージが移動した後には、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする請求項１より１０のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項12】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１より１１のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１より１１のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項13】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
光学顕微鏡に２軸移動ステージを取り付ける際に、２軸移動ステージを取り付ける前の光学顕微鏡における試料ステージを取り除くことなく、２軸移動ステージが取り付けられており、
前記２軸移動ステージを構成する２つの移動距離が短い軸のモーター駆動軸は、光学顕微鏡における試料ステージよりも対物レンズ側に位置することを特徴とする請求項１より１２のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
光学顕微鏡に２軸移動ステージを取り付ける際に、２軸移動ステージを取り付ける前の光学顕微鏡における試料ステージを取り除くことなく、２軸移動ステージが取り付けられており、
前記２軸移動ステージを構成する２つの移動距離が短い軸のモーター駆動軸は、光学顕微鏡における試料ステージよりも対物レンズ側に位置することを特徴とする請求項１より１２のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム
【請求項14】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に、２軸移動ステージのステージ位置情報を、画像保存名の一部に用いることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に、２軸移動ステージのステージ位置情報を、画像保存名の一部に用いることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項15】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
前記光学顕微鏡により観察する試料は、複数のウェルを有するウェルプレートのウェル内に配置されており、
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に生成される画像保存名は、ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報を含むことを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
前記光学顕微鏡により観察する試料は、複数のウェルを有するウェルプレートのウェル内に配置されており、
前記コントローラーは、前記カメラ装置により撮影した画像の保存を行う際に生成される画像保存名は、ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報を含むことを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項16】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法において、
前記各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報は、２軸移動ステージのそれぞれの軸の位置情報からそれぞれ推定される２つのウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
前記各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報は、２軸移動ステージのそれぞれの軸の位置情報からそれぞれ推定される２つのウェル番号情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項17】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法において、
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上におけるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存の指示が、グラフィックユーザインターフェースを介して行われることを特徴とする請求項１４より１６のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上におけるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存の指示が、グラフィックユーザインターフェースを介して行われることを特徴とする請求項１４より１６のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項18】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法において、
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上におけるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存名を構成するウェル番号情報の推定にもちいられる各ウェルの位置情報は、
グラフィックユーザインターフェースにおけるウェルプレートのウェル数選択機能により選択された状態を反映することを特徴とする請求項１５より１７のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
前記コントローラーによる２軸移動ステージとカメラ装置の制御は、モニター画面上におけるグラフィックユーザインターフェースにより指示がなされる構成となっており、
画像保存名を構成するウェル番号情報の推定にもちいられる各ウェルの位置情報は、
グラフィックユーザインターフェースにおけるウェルプレートのウェル数選択機能により選択された状態を反映することを特徴とする請求項１５より１７のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項19】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法において、
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１４より１８のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１４より１８のいずれかに記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法
【請求項20】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
グラフィックユーザインターフェースにおいて、ウェル番号を選択する領域が存在し、ウェル番号を選択することにより、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報に応じて、顕微鏡の観察視野に選択したウェル番号が配置されるように、２軸移動ステージを移動させることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法
グラフィックユーザインターフェースにおいて、ウェル番号を選択する領域が存在し、ウェル番号を選択することにより、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報に応じて、顕微鏡の観察視野に選択したウェル番号が配置されるように、２軸移動ステージを移動させることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法
【請求項21】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法において、
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２０に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２０に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法
【請求項22】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
２軸移動ステージが移動した後には、前記カメラ装置による撮影がなされ、モニター画面に表示されることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
２軸移動ステージが移動した後には、前記カメラ装置による撮影がなされ、モニター画面に表示されることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
【請求項23】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法において、
モニター画面に表示される画像は、カラーマップ画像を含む画像であることを特徴とする請求項２２に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
モニター画面に表示される画像は、カラーマップ画像を含む画像であることを特徴とする請求項２２に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
【請求項24】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法において、
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２２および２３に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２２および２３に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法
【請求項25】
光学顕微鏡により観察する試料を搭載する２軸移動ステージと、光学顕微鏡により観察する試料の光学顕微鏡観察像を撮影するカメラ装置と、２軸移動ステージおよび撮影装置を制御するとともに前記カメラにより撮影された画像を保存する機能を有するコントローラーよりなる２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいて、
２軸移動ステージが移動した後には、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
２軸移動ステージが移動した後には、
ウェルプレートのウェル数に応じて構成された各ウェルの位置情報と２軸移動ステージのステージ位置情報を比較して推定されるウェル番号情報がグラフィックユーザインターフェース内に表示されることを特徴とする２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
【請求項26】
上記２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法において、
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２５に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
光学顕微鏡は、接眼レンズが具備されている光学顕微鏡であることを特徴とする請求項２５に記載の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
バイオメディカル領域において、複数のパラメータの実験および観察を行う際に、ウェルと呼ばれる試料を配置する場所が複数配置されているウェルプレートが用いられることがある。ウェルプレートには、ウェルの数が２４個、９６個、３８４個形成されている２４ウェルプレート、９６ウェルプレート、３８４ウェルプレートなど複数の種類があるが、これらウェルプレートの外形は、ほぼ長辺の長さが１２７．６ミリメートル程度、短辺の長さが８５．４ミリメートル程度のものとされている。
【0002】
これらウェルプレートは、複数のパラメータの実験および観察を行うことを目的に開発されたため、特許文献１に示すように自動で信号を検出するマイクロプレートリーダーと呼ばれる装置で信号が検出されることが多い。
このマイクロプレートリーダーは、各ウェルからの蛍光の発光の有無およびその蛍光発光強度を自動で検出する装置が一般的である。そのため、この特許文献１にも示すように、マイクロプレートリーダーには、観察者が目視で試料を観察するような光学系は具備されていない。
また、ウェルプレートには特許文献２に用いられているように、底面にカバーガラスが張り付けられており、光学顕微鏡での観察が可能なウェルプレートも存在する。
このマイクロプレートリーダーは、各ウェルからの蛍光の発光の有無およびその蛍光発光強度を自動で検出する装置が一般的である。そのため、この特許文献１にも示すように、マイクロプレートリーダーには、観察者が目視で試料を観察するような光学系は具備されていない。
また、ウェルプレートには特許文献２に用いられているように、底面にカバーガラスが張り付けられており、光学顕微鏡での観察が可能なウェルプレートも存在する。
【0003】
細胞培養を行う研究者は、従来シャーレあるいは３５ｍｍディッシュとよばれる培養部分が複数のエリアに分割されておらず、かつハンドリングがしやすい大きさの容器で細胞培養することが一般的であった。しかし、これらの培養容器は容量が大きいために、多くの培養液および試薬を必要とするため、パラメータを与える実験を行う場合には、実験費が高額化するという問題がある。近年、再生医療および免疫治療という培養した細胞を人体に入れることが想定された分野の研究領域においては、試薬および培養液の高精度化もありきわめて高額な試薬も存在する。
【0004】
２４ウェル、９６ウェル、３８４ウェルというウェルプレートは、マイクロプレートリーダーでの信号検出が可能なように、前述のように全体の大きさがほぼ決まった外形であるので、ウェル数が多くなるにつれてウェルの大きさが小さくなっていく。ウェルの大きさが小さくなるということは、１つのウェルに対して必要とする培養液および試薬の量が少なくなることを示している。消費する試薬の量が少なくなることは、少ない予算で多くの実験を行うことができることを示しているので、従来ウェルプレートは、マイクロプレートリーダーという自動機で用いられることが前提であったが、マニュアルの装置、例えば作業者が接眼レンズおよび対物レンズを介して試料を観察する光学顕微鏡などの装置で用いられる機会が増えてきている。
【背景技術】
【0005】
そのため、光学顕微鏡には、非特許文献１に用いられているウェルプレートを搭載することができ、コンピュータによる制御が可能な２軸移動ステージ、例えばソーラボ社製ＭＬＳ２０３などが販売されている。
【0006】
作業者が、ウェルプレートを用いた観察を行いながら記録するデータとして画像データがある。この画像データの保存は、光学顕微鏡に取り付けられたデジタルカメラの画像を保存することが一般的である。
【0007】
近年、光学顕微鏡に接続する機器のＰＣ制御を容易にするべく、マイクロマネージャーというオープンソースソフトウェア（非特許文献２）が出現したが、この規格は、ユーザーがマイクロマネージャーに対応したＸＹステージとカメラを購入し、ソフトウェアを構築する必要があるため、システム構築にはソフトウェアエンジニアが必要であるため、普及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１６－２１２１１５号明細書
【特許文献2】特許第６３７３８６４号明細書
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Nathan Blanke, Veronica Go, Douglas L. Rosene, and Irving J. Bigio,"Quantitative birefringence microscopy for imaging the structural integrity of CNS myelin following circumscribed cortical injury in the rhesus monkey",Neurophotonics, Vol.8, number 1, 015010 (2021)
【非特許文献2】Arthur D. Edelstein, Mark A. Tsuchida, Nenad Amodaj, Henry Pinkard, Ronald D. Vale, and Nico Stuurman "Advanced methods of microscope control using micro manager software", Journal of Biology Methods, Vol. 1, number 2, e10 (2014)
【非特許文献3】L.D. Bergman, B.E. Rogowitz, and L.A. Treinish,” A rule-based tool for assisting colormap selection”, Proceedings of the 6th IEEE Visualization Conference (VISUALIZATION '95) pp. 118-125 (1995)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ウェルプレートに搭載された試料の観察画像データの保存する方法は、２軸移動ステージおよびカメラが同一のコンピュータに接続されている場合においても、カメラメーカーが提供するソフトウェアを用いて行うことが一般的であり、２軸移動ステージを制御するソフトウェアとの連携がなされることはまれである。
【0011】
カメラメーカーが提供するソフトウェアを用いて撮影画像データを保存する際には、撮影時間が保存ファイル名になることが一般的である。そのため、作業者は時間情報を基に、観察していたウェルの番号と保存された画像情報とを紐づけ管理している。
ウェル番号の確認は、２軸移動ステージのポジション情報を用いて行うこととなるが、市販されている２軸移動ステージにはウェルプレートのウェル番号を表示する機能がない。したがって、作業者は観察しているウェル番号を頻繁に確認する作業を行っている。作業者がマニュアルでウェル番号を確認する方法は、対物レンズの位置から現在観察しているウェルが何番目にあるのかを確認する作業となる。
ウェル番号の確認は、２軸移動ステージのポジション情報を用いて行うこととなるが、市販されている２軸移動ステージにはウェルプレートのウェル番号を表示する機能がない。したがって、作業者は観察しているウェル番号を頻繁に確認する作業を行っている。作業者がマニュアルでウェル番号を確認する方法は、対物レンズの位置から現在観察しているウェルが何番目にあるのかを確認する作業となる。
【0012】
試料を観察する方法が蛍光観察であり、試料の発光が弱い場合には室内の照明を落として観察する必要があるが、室内が暗い状態においては作業者がマニュアルでウェル番号を確認するのは容易でないので、その都度部屋の照明を明るくしなければならないという不都合が存在する。
【0013】
ひとたび作業者が観察しているウェル番号と撮影した写真のつながりを間違えてしまうと、実験結果に齟齬が生じることとなるので、データの信頼性が失われることとなる。
【0014】
一方、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合には、顕微鏡の焦点を合わせることおよび目標とする試料を探すことが容易でないので、露光時間を長くする方法あるいは照明強度を強くする方法、さらには、ＮＡの高い高倍率の対物レンズに変えて観察するなどの方法を用いることとなる。しかし試料の耐光性が弱い場合、および、蛍光の褪色が早い場合などにおいては、試料が焦点調整工程において損傷を受けてしまうなどの問題がある。このような状況においては、観察作業を迅速に行うことが重要であるので、露光時間の変更あるいは対物レンズの変更など観察条件の変更を行うことは望ましくない。
【0015】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、作業者が観察しているウェルの番号の確認に手間がかかるという問題解決する。また、観察画像を保存した画像と観察していたウェル番号などの試料情報との相関情報（紐づけ情報）を容易として、試料と画像の関係を間違えるという課題を解決する。
さらに、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、試料が焦点調整工程において損傷を受けてしまうなどの問題を解決する。
さらに、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、試料が焦点調整工程において損傷を受けてしまうなどの問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【0016】
かかる課題を解決するため本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法においては、ウェルプレートなどの試料を搭載する２軸移動ステージとカメラを１つのコントローラーで連携制御することにより、作業者が観察しているウェルの番号の確認を容易とする。観察画像を保存した画像と観察していたウェル番号などの試料情報との相関情報（紐づけ情報）を容易とするため、試料観察位置およびウェル番号を画像保存ファイル名に挿入することにより、試料と画像の関係を間違えるという課題を解決する。
さらに、画像強調処理された画像を表示することにより、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、焦点合わせ工程あるいは対象物を探す時間を短縮することにより、試料が損傷を受けてしまう危険性を低減する。
さらに、画像強調処理された画像を表示することにより、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、焦点合わせ工程あるいは対象物を探す時間を短縮することにより、試料が損傷を受けてしまう危険性を低減する。
【発明の効果】
【0017】
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法においては、作業者の確認作業の手間を低減するとともに、サンプル番号間違いなどの危険性を低減することとなるので、画像データと試料との紐づけが容易であるのでデータ整理作業の効率も改善する。
さらに、画像強調処理された画像を表示することにより、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、焦点合わせ工程あるいは対象物を探す工程において時間を短縮することにより、試料が損傷を受けてしまう危険性を低減することにより、長期の観察が可能となるなどの効果がある。
さらに、画像強調処理された画像を表示することにより、試料を観察する方法が蛍光観察であり試料の発光が弱い場合、および、試料の耐光性が弱い場合において、焦点合わせ工程あるいは対象物を探す工程において時間を短縮することにより、試料が損傷を受けてしまう危険性を低減することにより、長期の観察が可能となるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの構成要素を示す図である。
【図2】光学顕微鏡の概略構成図である。
【図3】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが取り付けられた光学顕微鏡の概略構成図である。
【図4】本発明の２軸移動ステージの概略構成図である。
【図5】本発明の２軸移動ステージの概略構成図である。
【図6】本発明のモーターコントローラーボックスの構成図である。
【図7】ウェルプレートの構成と本発明の撮影範囲を示す図である。
【図8】本発明の２軸移動ステージの移動の基準位置を示す図である。
【図9】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム稼働時のコンピュータモニターに表示される画面の概略図である。
【図10】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御を行うグラフィックユーザインターフェースの説明図である。
【図11】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御を行うグラフィックユーザインターフェースの説明図である。
【図12】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御を行うグラフィックユーザインターフェースの説明図である。
【図13】９６ウェルプレートの長辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図14】９６ウェルプレートの短辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図15】２４ウェルプレートの長辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図16】２４ウェルプレートの短辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図17】３８４ウェルプレートの長辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図18】３８４ウェルプレートの短辺方向のウェル番号とモーター位置の関係を示す図である。
【図19】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図20】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図21】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図22】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図23】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図24】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図25】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御方法を示すフロー図である。
【図26】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像強調方法を示す図である。
【図27】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが取り付けられた光学顕微鏡の概略構成図である。
【図28】試料台が光学系の剛性を支える光学顕微鏡の概略構成図である。
【図29】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが取り付けられた光学顕微鏡の概略図である。
【図30】本発明の２軸移動ステージの概略構成図である。。
【図31】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが取り付けられた光学顕微鏡の概略構成図である。
【図32】本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが取り付けられた光学顕微鏡の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの構成図を図１に示す。２軸移動ステージとカメラの連携制御システム１１は、２軸移動ステージ３０と、２軸移動ステージ３０のモーターを駆動するモーターコントローラーボックス３１とカメラ１２と２軸移動ステージ３０とカメラ１２の制御を行うコントローラー１３よりなる。また２軸移動ステージとカメラの連携制御システム１１は、２軸移動ステージ３０とモーターコントローラーボックス３１を接続するモーターケーブル３２、モーターコントローラーボックス３１とコントローラー１３接続するモーターコントローラーケーブル５６、カメラ１２とコントローラー１３を接続するカメラケーブル１５を含んでいる。図１に示した構成図においては、２軸移動ステージ３０とモーターコントローラーボックス３１が分離されておりモーターケーブル３２で接続された例を示したが、２軸移動ステージ３０とモーターコントローラーボックス３１は一体化することも可能である。ここで、コントローラー１３は、２軸移動ステージ３０とカメラ１２の制御を行うソフトウェアがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピューター）などである。またカメラ１２はＵＣＢ３フォーマットに準拠したカメラ装置などであり、カメラ１２がＵＣＢ３フォーマットに準拠したカメラ装置である場合には、カメラケーブル１５はＵＳＢ３ケーブルとなる。
【0020】
２軸移動ステージ３０は、ウェルプレートなどの観察試料を搭載する試料搭載部２９を有する。また２軸移動ステージ３０は、互いにほぼ直交する方向に搭載した試料を移動させるＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を有する。
【0021】
図２は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続されて使用される光学顕微鏡８の概略構成図を示す図である。光学顕微鏡８は、試料台３の上に搭載されているウェルプレート２０の各ウェル２１に配置されている試料の観察を行う光学顕微鏡であり、蛍光励起光源６０と透過照明光源７３の２つの光源を有する例を示している。
蛍光励起光源６０から発せられた照明光はレンズ６１により集光され蛍光フィルターキューブ６２に導かれる。蛍光フィルターキューブ６２には、試料の蛍光励起に有効な波長を照明光の波長から選択透過するするエキサイトフィルター７０、試料の蛍光励起に用いる波長を反射し試料が発光する蛍光波長を透過するダイクロイックミラー７１、試料の蛍光波長を透過し試料の蛍光励起に用いた波長をブロックするエミッションフィルター７２が配置されている。
蛍光励起光源６０から発せられた照明光はレンズ６１により集光され蛍光フィルターキューブ６２に導かれる。蛍光フィルターキューブ６２には、試料の蛍光励起に有効な波長を照明光の波長から選択透過するするエキサイトフィルター７０、試料の蛍光励起に用いる波長を反射し試料が発光する蛍光波長を透過するダイクロイックミラー７１、試料の蛍光波長を透過し試料の蛍光励起に用いた波長をブロックするエミッションフィルター７２が配置されている。
【0022】
エキサイトフィルター７０を透過した光を対物レンズ６３によりウェル２１ないの試料に照射し、試料が発光する蛍光はエミッションフィルター７２を透過した後、結像レンズ６４に入射される。結像レンズ６４に入射した試料の蛍光観察像は、ミラー６５、ミラー６６、さらに切り替えミラー６７により反射された後、接眼レンズ６８により作業者に観察される。
また光学顕微鏡８はカメラが接続されるカメラポート１８を有しており、切り替えミラー６７の位置を変更することにより、カメラポート１８に接続されるカメラによっても、試料の蛍光観察を行うことができる構成である。
また光学顕微鏡８はカメラが接続されるカメラポート１８を有しており、切り替えミラー６７の位置を変更することにより、カメラポート１８に接続されるカメラによっても、試料の蛍光観察を行うことができる構成である。
【0023】
光学顕微鏡８は、透過照明光源７３および透過照明光源７３から発せられた光を試料に集光照射する集光レンズ７４を有しており、試料の透過観察像の観察も可能な構成となっている。試料の透過観察像の観察を行う際には、蛍光フィルターキューブ６２を光路から回避させる構成とする。透過照明光源７３、集光レンズ７４、対物レンズ６３、ミラー６５、ミラー６６は、高い剛性の顕微鏡の躯体１により位置合わせがなされた構成となっており、試料の透過観察像の観察が、接眼レンズ６８を介して観察を行う作業者およびカメラポート１８に接続されるカメラにより観察できる構成となっている。
【0024】
試料台３はステージ取り付け部１９に取り付けられている。光学顕微鏡８は顕微鏡の躯体１の剛性が高いために、試料台３をステージ取り付け部１９から取り外しても、試料の透過観察像の観察が、接眼レンズ６８を介して観察を行う作業者およびカメラポート１８に接続されるカメラにより観察できる構成となっている。
【0025】
図３は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された光学顕微鏡１０の概略構成図を示す図である。
光学顕微鏡１０は、図２に示した試料台３が取り外され、ステージ取り付け部１９に２軸移動ステージ３０が取り付けられており、カメラポート１８にはカメラ１２が取り付けられている。光学顕微鏡１０は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法が適用される光学顕微鏡である。
２軸移動ステージ３０には、複数のウェル２１を有するウェルプレート２０が取り付けられており、２軸移動ステージ３０を移動させることにより、複数のウェル２１内の試料の光学顕微鏡による観察がなされる構成となっている。カメラ１２は、蛍光励起光源６０あるいは透過照明光源７３を発光させることにより対物レンズ６３および結像レンズ６４による拡大観察像を画像情報として取得する。コントローラー１３には、カメラ１２により観察された拡大観察像の表示を行うモニター１４がモニターケーブル１６を介して接続されている。モニター１４には、２軸移動ステージ３０およびカメラ１２の制御を行うためのグラフィックユーザインターフェースが表示されるとともに、カメラ１２により撮影された画像、およびその画像を画像強調した画像なども表示される。
光学顕微鏡１０は、図２に示した試料台３が取り外され、ステージ取り付け部１９に２軸移動ステージ３０が取り付けられており、カメラポート１８にはカメラ１２が取り付けられている。光学顕微鏡１０は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法が適用される光学顕微鏡である。
２軸移動ステージ３０には、複数のウェル２１を有するウェルプレート２０が取り付けられており、２軸移動ステージ３０を移動させることにより、複数のウェル２１内の試料の光学顕微鏡による観察がなされる構成となっている。カメラ１２は、蛍光励起光源６０あるいは透過照明光源７３を発光させることにより対物レンズ６３および結像レンズ６４による拡大観察像を画像情報として取得する。コントローラー１３には、カメラ１２により観察された拡大観察像の表示を行うモニター１４がモニターケーブル１６を介して接続されている。モニター１４には、２軸移動ステージ３０およびカメラ１２の制御を行うためのグラフィックユーザインターフェースが表示されるとともに、カメラ１２により撮影された画像、およびその画像を画像強調した画像なども表示される。
【0026】
図４に２軸移動ステージ３０の概略構成図を示す。２軸移動ステージ３０は、ステージ取り付け部１９に取り付けられるステージ固定部３７を有し、ステージ固定部３７にＸ軸モーター３３が配置されている。Ｘ軸モーター３３はＸ軸シャフト３５を回転する機能を有し、Ｘ軸モーター３３を回転させることにより、Ｘ軸シャフト３５に搭載されているＸステージテーブル３８がＸ軸シャフト３５の回転軸に平行な方向に移動する構成となっている。本例では、Ｘ軸シャフト３５にはピッチ２．５４ｍｍのねじが形成されており、Ｘ軸シャフト３５を１回転させるとＸステージテーブル３８がＸ軸モーター３３の回転方向に対応する方向に２．５４ｍｍ移動する構成となっている。
【0027】
Ｘステージテーブル３８には、Ｙ軸モーター３４が配置されている。Ｙ軸モーター３４はＹ軸シャフト３６を回転する機能を有し、Ｙ軸モーター３４を回転させることにより、Ｙ軸シャフト３６に搭載されているＹステージテーブル３９がＹ軸シャフト３６の回転軸に平行な方向に移動する構成となっている。本例では、Ｙ軸シャフト３６にはＸ軸シャフト３５と同様にピッチ２．５４ｍｍのねじが形成されており、Ｙ軸シャフト３６を１回転させるとＹステージテーブル３９がＹ軸モーター３４の回転方向に対応する方向に２．５４ｍｍ移動する構成となっている。Ｘ軸シャフト３５とＹ軸シャフト３６を直交するように配置されている。また、Ｘ軸シャフト３５とＹ軸シャフト３６は、対物レンズ６３および結像レンズ６４による観察光学系とも直交される構成とされていることにより、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を回転させることにより、対物レンズ６３および結像レンズ６４により観察される観察位置を移動させることができる。
【0028】
図４に示すように、２軸移動ステージ３０の試料搭載部２９には、ウェルプレート２０が搭載されている。ウェルプレート２０には２つの面取り部２２が長辺方向の片側に配置されており、ウェルプレートの向きが規定されている。２軸移動ステージ３０には、ウェルプレート２０の面取り部２２を抑えるウェルプレート押さえ４０が配置されており、ウェルプレート２０は試料搭載部２９においてウェルプレート押さえ４０と対向するコーナー側にウェルプレート２０が押さえつけられる構成となっている。
本例においては、ウェルプレート２０の長辺方向がＸ軸シャフト３５の回転軸と平行な方向になるように配置され、ウェルプレート２０の短辺方向がＹ軸シャフト３６の回転軸と平行な方向になるように配置されている。
本例においては、ウェルプレート２０の長辺方向がＸ軸シャフト３５の回転軸と平行な方向になるように配置され、ウェルプレート２０の短辺方向がＹ軸シャフト３６の回転軸と平行な方向になるように配置されている。
【0029】
光学顕微鏡１０を用いて観察を行う試料をウェルプレートとする場合には、２軸移動ステージ３０のＸステージテーブル３８およびＹステージテーブル３９の移動範囲は、ウェルプレート２０に配置されているすべてのウェル２１の観察がなされる範囲を有していればよい。そのため、２軸移動ステージ３０においては、Ｘステージテーブル３８およびＹステージテーブル３９が、不必要な位置に移動させることを防止するためのリミットセンサーが配置され、移動範囲を制限する構成となっている。図５は、Ｙステージテーブル３９の移動範囲を制限するリミットセンサー４２および４３を含むＹ軸の構成概略図である。
【0030】
Ｙ軸モーター３４に接続されているＹ軸シャフト３６は、Ｙ軸シャフト３６の回転による軸ブレを抑えることを目的として、Ｙ軸モーター３４に取り付けられていない側の端はシャフトホルダー４１に固定されている。Ｙ軸モーター３４の回転方向に応じてＹ軸シャフト３６の回転軸と平行方向に移動するＹステージテーブル３９には、リミットセンサーブレード４４および４５が配置されている。リミットセンサー４２および４３は、例えば発光部と受光部が一体化され発光部から発光された光が遮蔽物によりさえぎられ受光部に入射しないと発報する非接触型のリミットセンサーであり、リミットセンサー４２および４３の所定の発光部から発光された光がさえぎられ受光部に入射しない位置にリミットセンサーブレード４４および４５が位置すると発報する構成となっている。したがって、Ｙ軸モーター３４の回転によりＹステージテーブル３９がＹ軸モーター３４側に近づいていき、リミットセンサーブレード４４がリミットセンサー４２内の光学系を遮蔽する位置に達した時にリミットセンサー４２が発報する構成となっている。また、Ｙ軸モーター３４の回転によりＹステージテーブル３９がＹ軸モーター３４から離れていき、リミットセンサーブレード４５がリミットセンサー４３内の光学系を遮蔽する位置に達した時にリミットセンサー４３が発報する構成となっている。Ｘ軸モーター３３に関しても、Ｙ軸モーター３４と同様にＸ軸モーター３３に近づく方向およびＸ軸モーター３３から離れる方向にそれぞれリミットセンサーが配置されている。
【0031】
図６は、モーターコントローラーボックス３１の構成を示す図である。本例ではＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４は２相ステッピングモーターよりなり、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４はそれぞれモーターコントローラーボックス３１内のＸ軸モータードライバー４６、およびＹ軸モータードライバー４７よりモーター内にケーブル３２ａ、およびケーブル３２ｂを介して電力が与えられる例を示している。Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４の回転する方向および回転量は、コントローラー１３からケーブル５６を介してコントローラーボックス３１に指令されるが、コントローラー１３内においては、デジタルコントローラー５１により回転するモーターの選択とモーターの回転方向の指示がなされ、パルス発生器５２によりＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４の回転量に応じた数のパルス信号が生成され、Ｘ軸パルス伝送ケーブル５３およびＹ軸パルス伝送ケーブル５４を介してモーターコントローラー５０に伝送される。モーターコントローラー５０は、Ｘ軸モーター３３に近づく方向およびＸ軸モーター３３から離れる方向のリミットセンサー、Ｙ軸モーター３４に近づく方向およびＹ軸モーター３４から離れる方向のリミットセンサーの信号を、ケーブル３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆを介して受信し、各軸各方向のリミットセンサーの状態を把握することができる。また、この各リミットセンサーの状態は、デジタルコントローラー５１を介してコントローラー１３によるモニターも可能となっている。
【0032】
リミットセンサーのモニターをデジタルコントローラー５１を介してコントローラー１３が行う場合には、数１０ミリ秒程度のタイムラグが生じる危険性がある。そこで、タイムラグを防止するためにパルス発生器５２によるＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４の回転量に応じた数のパルス信号をＸ軸モータードライバー４６、およびＹ軸モータードライバー４７に伝送する際にモーターコントローラー５０を中継することとし、移動を行うモーターによる移動を行う方向のリミットセンサーが発報した場合には直ちに、モーターコントローラー５０によりパルス信号がモータードライバーに出力されないような対応を行っている。モーターコントローラー５０によりリミットセンサーが発報に応じてパルス信号のＸ軸モータードライバー４６、およびＹ軸モータードライバー４７への伝送を停止する方法においては、１０マイクロ秒以下の時間で対応を行うことが可能なので、タイムラグのない安全機構を形成している。
本発明の例においては、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を３２００のパルス数を与えた場合に１回転するように設定した。前述のようにＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４が１回転することにより、ウェルプレート２０は、長辺方向および短辺方向に２．５４ｍｍ動くように設定されている。したがって、１パルスの信号を与えることにより、ウェルプレート２０は、長辺方向および短辺方向に約０．７９ミクロンメートル動くこととなる。
本発明の例においては、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を３２００のパルス数を与えた場合に１回転するように設定した。前述のようにＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４が１回転することにより、ウェルプレート２０は、長辺方向および短辺方向に２．５４ｍｍ動くように設定されている。したがって、１パルスの信号を与えることにより、ウェルプレート２０は、長辺方向および短辺方向に約０．７９ミクロンメートル動くこととなる。
【0033】
図７および図８を用いて、ウェルレート２０に９６個のウェル２１が形成されている９６ウェルプレートを用いた場合を例として、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムによるウェルプレート２０における観察撮影範囲の説明を行う。図７に示すようにウェルプレートはその長辺方向に数字の番号が１から１２まで与えられており、短辺方向にアルファベットがＡからＨまで与えられており、数字とアルファベットを組み合わせることにウェルの特定がなされるようになっている。本発明に用いる２軸移動ステージ３０は、低コストであることが望ましいので、ウェルプレート２０の長辺方向、短辺方向ともにウェルプレート２０の位置をモニターするスケール機構は有していない構成となっている。そのため、コントローラー１３によるウェルプレート２０の位置情報の把握は、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に与えた移動命令情報を蓄積することにより把握する方法を用いている。
そのため、電源投入時あるいはコントローラー１３による２軸移動ステージ３０の制御開始時には、上述したリミットセンサーを用いて位置情報を把握する工程により制御システムにおける原点情報を取得する必要がある。また、上述したようにＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を移動している最中にリミットセンサーが発報するとパルス信号が送信されていてもモーターを停止させる安全機構が稼働してしまうので、パルス情報の蓄積によるステージ位置情報の把握ができなくなる。そのため、本発明の２軸移動ステージ３０の制御方法においては、コントローラー１３によりウェルプレート２０の位置情報を常に把握するため、通常使用状態においてリミットセンサーが発報しない範囲でウェルプレート２０を動かす方法を採用している。
そのため、電源投入時あるいはコントローラー１３による２軸移動ステージ３０の制御開始時には、上述したリミットセンサーを用いて位置情報を把握する工程により制御システムにおける原点情報を取得する必要がある。また、上述したようにＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を移動している最中にリミットセンサーが発報するとパルス信号が送信されていてもモーターを停止させる安全機構が稼働してしまうので、パルス情報の蓄積によるステージ位置情報の把握ができなくなる。そのため、本発明の２軸移動ステージ３０の制御方法においては、コントローラー１３によりウェルプレート２０の位置情報を常に把握するため、通常使用状態においてリミットセンサーが発報しない範囲でウェルプレート２０を動かす方法を採用している。
【0034】
上記の図４の説明において記したように、ウェルプレート２０はウェルプレート押さえ４０により押し付けられた状態で２軸移動ステージ３０に固定され搭載されている。そのため、ウェルプレート押さえ４０により押さえつけられている面取り部分２２と対向する角付近の拡大図を図８に示すが、ウェルプレート押さえ４０により押さえつけられている面取り部分２２と対向する角２０ａの位置は、固定されている状態である。図７および図８にリミットセンサーに規定される可動範囲を破線８０で示す。つまり、本発明の２軸移動ステージ３０においては、ウェルプレート２０の外形の４辺の０．５ｍｍ内側の位置である破線８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅの位置にリミットセンサーを配置した。
【0035】
電源投入時あるいはコントローラー１３による２軸移動ステージ３０の制御開始時に行う原点だしにおいては、Ｘ軸モーター３３をリミットセンサーの信号が発報した時点で直ちにモーターを停止できる程度の速度で動かすことにより、コントローラー１３により破線８０ｂの位置を把握する。その後、Ｙ軸モーター３４をリミットセンサーの信号が発報したら直ちにモーターを停止できる程度の速度で動かすことにより、コントローラー１３により破線８０ｃの位置を把握する。この２軸の動作により、図８の機械原点８０ａの位置情報を取得する。
【0036】
コントローラー１３によるウェルプレート２０の位置は制御中に常に位置を把握するために、通常駆動可能範囲は破線８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅよりもマージンをもって内側であり、ウェル２０のすべてのウェル２１を含む範囲である必要がある。本発明においては、コントローラー１３によるウェルプレート２０の可動範囲、すなわち、観察撮影範囲を図７の破線８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅの内側の範囲とした。具体例としては、破線８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅの位置を破線８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅよりもそれぞれ０．５ｍｍ内側とすることにより、ウェル２０のすべてのウェル２１を含む範囲とすることができる。そのため、コントローラー１３による２軸移動ステージ３０の位置情報管理としては、電源投入時あるいはコントローラー１３による２軸移動ステージ３０の制御開始時に行う原点だし工程において機械原点８０ａの位置情報を把握した後、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４にそれぞれウェルプレートが０．５ｍｍ移動する命令を与え８１ａに移動させ、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に与える蓄積パルス数をゼロリセットし、８１ａをコントローラー１３による２軸移動ステージ３０の移動命令の原点（ソフトウェア原点）とする。コントローラー１３からの移動命令の方向とパルス量を記録することにより、図８における矢印８２に示すウェル２０の長辺方向の移動量であるＸ軸方向移動量（ステージ移動距離）と、矢印８３に示すウェル２０の短辺方向の移動量であるＹ軸方向移動量（ステージ移動距離）の管理を行うことができる。また、ウェルプレート２０の
外形は、長辺の長さが１２７．６ミリメートル程度、短辺の長さが８５．４ミリメートル程度のものとされているため、破線８１ｂから破線８１ｃまでの距離は、１２５．６ミリメートル、破線８１ｄから破線８１ｅまでの距離は８３．４ミリメートルとすることによりコントローラー１３によるウェルプレートの駆動においてリミットセンサーを発報することなくステージの移動を行うことができることとなる。
外形は、長辺の長さが１２７．６ミリメートル程度、短辺の長さが８５．４ミリメートル程度のものとされているため、破線８１ｂから破線８１ｃまでの距離は、１２５．６ミリメートル、破線８１ｄから破線８１ｅまでの距離は８３．４ミリメートルとすることによりコントローラー１３によるウェルプレートの駆動においてリミットセンサーを発報することなくステージの移動を行うことができることとなる。
【0037】
本発明のモーターおよびモーターコントローラーの設定においては、３２００のパルスを与えた場合において２．５４ｍｍ動くように設定されているので、破線８１ｂから破線８１ｃまでの距離である１２５．６ミリメートルは１５８２３６パルス、破線８１ｄから破線８１ｅまでの距離である８３．４ミリメートルは１０５０７０パルスとなる。したがって、ウェルの長辺方向の移動を行う前に、移動後の累積パルス数が０よりも大きく、かつ、１５８２３６よりも少なければ移動後において破線８１ｂと８１ｃの内側であることが移動前にわかることとなり、ウェルの短辺方向の移動を行う前に、移動後の累積パルス数が０よりも大きく、かつ、１０５０７０よりも少なければ移動後において破線８１ｄと８１ｅの内側であることが移動前にわかることとなる。
【0038】
図９は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの制御が行われている際に、モニター１４に表示されている画面の例を示す。モニター９０には、２軸移動ステージとカメラの制御を行うことを可能にするグラフィックユーザインターフェースのウィンドウ９０とカメラ１２により撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３が表示されている。この例においては、第１のウィンドウ９１にはカメラ１２により撮影された画像の全体を表示し、第２のウィンドウ９２にはカメラ１２により撮影された画像の拡大画像を表示し、第３のウィンドウ９３には、対象物の認識が容易となるようにカメラ１２により撮影された画像をカラーマップ変換した強調画像を表示している。この例においては、画像を表示するウィンドウが３つある例を示しているが、画像を表示するウィンドウ数は３つである必要はない。
【0039】
図１０には、グラフィックユーザインターフェースのウィンドウ９０の具体例を示す。２軸移動ステージ３０にスケールが具備されていない場合には、図７および図８の説明に示したように、電源投入時あるいはソフトウェアの立ち上げ時に、ウェルプレート２０の位置がコントローラー１３により把握されていないため、機械原点８０ａを認識した後、ソフトウェア原点８１ａに移動し、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に与える蓄積パルス数をゼロリセットする工程が必要である。本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの使用者は、ソフトウェアの立ち上げた後にボタン１０１を押すことにより、機械原点８０ａの認識工程、ソフトウェア原点８１ａへの移動工程、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に与える蓄積パルス数をゼロリセットする工程という一連の初期化工程を行う必要がある。この一連の初期化工程が終了した際には、表示ウィンドウ１０２に２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの準備が終了した旨を示す表示が提示される。
【0040】
メッセージ画面１０３は、初期化工程が終了していないにも関わらずステージ移動指令が入力された場合において、初期化工程が必要であることを知らせるなどコントローラー側より作業者に伝えるべき内容がある際にメッセージが表示される画面である。
【0041】
観察対象である試料がウェルプレートである場合には、ウェルプレート選択・表示エリア１０４において観察しているウェルプレートのウェル数を選択する。この例においては、ウェル数は、２４、９６、３８４が選択肢となっており、２軸移動ステージ３０に搭載されているウェルプレートのウェル数を選択する。また、選択したウェル数はこのウェルプレート選択・表示エリア１０４にその数値が提示される。ユーザーが撮影した画像を保存する際に試料に関する情報をファイル名に加えたい場合には、サンプル情報入力・表示エリア１０５にテキストを入力する。図１０においては、ＧＦＰ１と入力された例を示すが、入力されたテキストは、書き換えられるまで表示されている。観察資料の観察を行いたい位置をソフトウェア原点からの距離で入力したい場合には、入力エリア１０６、１０７にその数値を入力し、数値を入力後に目標位置への移動開始ボタン１０８を押すことにより、２軸移動ステージ３０がその目標位置に移動する。観察資料の観察を行いたい位置をウェル番号にて入力したい場合には、入力エリア１０９、１１０にその数値およびアルファベットを入力し、それら数値およびアルファベットの入力後に目標位置への移動開始ボタン１１１を押すことにより、２軸移動ステージ３０がその目標位置に移動する。
【0042】
目標位置への移動開始ボタン１０８あるいは目標位置への移動開始ボタン１１１を押し２軸移動ステージ３０の移動が終了したら、入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０に入力した数値は消去され、移動した位置の情報から位置表示エリア１２０、１２１にソフトウェア原点からの距離が表示され、１２２、１２３にはウェル番号が表示される。入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０に入力した数値が消去される理由は、２軸移動ステージ３０が入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０に入力した目標位置への移動が終了した後に、観察位置の相対移動などにより、別の位置に移動した際に、位置表示エリア１２０、１２１および１２２、１２３に表示される数値と入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０に入力した数値が異なる可能性があり、その際に作業者が現在位置ではない入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０を現在位置であると作業者が解釈しないようにするためである。したがって、２軸移動ステージ３０が静止している状態においては、入力エリア１０６、１０７および入力エリア１０９、１１０に入力した数値は表示されないこととしている。
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいては、２軸移動ステージ３０の移動が終了した時点でカメラ１２による画像撮影が行われ、モニター１４の撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像が表示される。
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいては、２軸移動ステージ３０の移動が終了した時点でカメラ１２による画像撮影が行われ、モニター１４の撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像が表示される。
【0043】
２軸移動ステージ３０の移動方法としては、現在位置からの相対移動を行うことも可能である。図１１にグラフィックユーザインターフェースのウィンドウ９０の相対移動を行うボタンが配置されている領域部分の拡大図を示す。本発明においては、ウェルプレートの長辺方向に対応するＸ方向、および、ウェルプレートの短辺方向に対応するＹ方向に関して、１０ミクロンメートル、あるいは１００ミクロンメートルの距離を移動させるボタン１３０～１３７および１４０～１４７が配置されている。このボタンが押されたら直ちに、それぞれ所定のステージ移動が行われる。具体的にはボタン１３０が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向に１０ミクロンメートルの移動がなされる。本例においては、図８において矢印８２が示す方向がＸ方向のプラス方向としている。また、ボタン１３１が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向に１０ミクロンメートルの移動がなされる。また、ボタン１３２が押された場合には、Ｙ方向のプラス方向に１０ミクロンメートルの移動がなされる。本例においては、図８において矢印８３が示す方向がＹ方向のプラス方向としている。ボタン１３３が押された場合には、Ｙ方向のマイナス方向に１０ミクロンメートルの移動がなされる。
【0044】
ボタン１３４が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１０ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１３５が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１０ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１３６が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１０ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１３７が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１０ミクロンメートルの移動がなされる。
【0045】
ボタン１４０が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向に１００ミクロンメートルの移動がなされ、ボタン１４１が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向に１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４２が押された場合には、Ｙ方向のプラス方向に１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４３が押された場合には、Ｙ方向のマイナス方向に１００ミクロンメートルの移動がなされる。
ボタン１４４が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４５が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４６が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４７が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。
ボタン１４４が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４５が押された場合には、Ｘ方向のプラス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４６が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のプラス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。ボタン１４７が押された場合には、Ｘ方向のマイナス方向とＹ方向のマイナス方向にそれぞれ１００ミクロンメートルの移動がなされる。
【0046】
ボタン１３０～１３７が押された場合には２軸移動ステージ３０の移動が終了した時点でカメラ１２による画像撮影が行われ、モニター１４の撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像が表示される。
【0047】
本発明においては、ボタン１４０～１４７が押された場合には２軸移動ステージ３０が２０ミクロンメートル移動するごとにカメラ１２による画像撮影が行われ、モニター１４の撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像が表示される。２０ミクロンメートルごとに画像撮影を行う理由は、高倍率の対物レンズを用いた場合には、１００ミクロンの移動は視野範囲よりも大きいため、途中にある観察物の見逃しを防止するためである。
【0048】
グラフィックユーザインターフェースのウィンドウ９０には、２軸移動ステージ３０の制御だけではなくカメラ１２の制御も行うことが可能となっている。図１２を用いて、カメラ１２の制御および、撮影した画像の保存など画像関係の機能を行うボタン１５０～１５６についての説明を行う。カメラ１２の撮影条件としてカメラ条件入力・表示エリア１５０、１５１はカメラ１２の露光時間および撮影後の信号増幅に関する入力エリア・表示エリアである。入力エリア・表示エリア１５０はカメラ１２の露光時間をマイクロ秒単位で入力し、その入力値がカメラ１２の設定範囲であればその数値を表示しカメラ１２の駆動の際に指定された露光時間で撮影を行う。また、入力値がカメラ１２の設定範囲外であれば、最も近い数値を表示するとともにその表示数値の露光時間で撮影を行う。同様に入力エリア・表示エリア１５１はカメラ１２の撮影画像の増幅値を数値で入力し、その入力値がカメラ１２の設定範囲であればその数値を表示しカメラ１２の撮影画像に対して増幅を行う。また、入力値がカメラ１２の設定範囲外であれば、最も近い数値を表示するとともにその表示数値で撮影画像に対して増幅を行う。カメラ条件入力・表示エリア１５０、１５１を用いて設定された条件によりカメラ１２で撮影された画像は、モニター１４の撮影された画像を表示する第１のウィンドウ９１に表示される。なおこの例においては、カメラ１２の撮影画素数がモニター１４の表示画素数と同等あるいはそれよりも大きい場合には、カメラ１２の撮影画像の全体が表示できるように第１のウィンドウ９１には縮小された画像の表示を行う。
【0049】
入力・表示エリア１５２は、カメラ１２で撮影された画像に対して画像強調を行う場合の画像強調法の指定とその設定値を表示する画像強調条件入力・表示エリアである。カメラ１２で撮影された画像に関して指定された画像強調を行いモニター１４の撮影された画像を表示する第２のウィンドウ９２に表示される。なお、第２のウィンドウ９２への画像表示に関しても、カメラ１２の撮影画素数がモニター１４の表示画素数と同等あるいはそれよりも大きい場合には、カメラ１２の撮影画像の全体が表示できるように縮小画像の表示を行う。
【0050】
入力・表示エリア１５３は、カメラ１２の撮影画像を拡大して表示を行う際の拡大倍率を入力・表示するエリアであり、例えば１という数値を入力すると、カメラ１２の撮影画像が縮小されることなく第３のウィンドウ９３に表示される。カメラ１２の撮影画素数がモニター１４の表示画素数と同等あるいはそれよりも大きい場合には、カメラ１２の撮影画像の中心付近の一部を第３のウィンドウ９３に表示する。
【0051】
連続撮影・表示ボタン１５４を押すと、カメラ１２の撮影および第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３への画像表示が、一定時間の間連続的に行われる。作業者が光学顕微鏡の焦点合わせなどを行う際に便利な機能である。
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいては、各ステージの移動が行われた後にカメラ１２による画像撮影が行われることとなるが、画像撮影ボタン１５５を押すことにおいても、カメラ１２による画像撮影を行うことができる。また画像撮影がなされたら、その撮影画像は第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３への画像表示がなされる。カメラ１２による撮影がなされた場合には、撮影画像を保存する場合に備えて、キャッシュメモリーに画像を記録しておくとともに、画像撮影がなされた時間情報（年・月・日・時間・分・秒）もキャッシュメモリーに記録しておく。
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおいては、各ステージの移動が行われた後にカメラ１２による画像撮影が行われることとなるが、画像撮影ボタン１５５を押すことにおいても、カメラ１２による画像撮影を行うことができる。また画像撮影がなされたら、その撮影画像は第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３への画像表示がなされる。カメラ１２による撮影がなされた場合には、撮影画像を保存する場合に備えて、キャッシュメモリーに画像を記録しておくとともに、画像撮影がなされた時間情報（年・月・日・時間・分・秒）もキャッシュメモリーに記録しておく。
【0052】
画像保存ボタン１５６が押された場合には、その直前に撮影され、第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３への画像表示がなされている画像がコントローラーのハードディスクドライブなどのストレージ領域内あるいは指定されたストレージ領域にファイル名を付与されて保存される。
【0053】
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法においては観察しているウェルプレートのウェル番号の確認を観察者が容易にでき、かつ、撮影画像の管理においてウェル番号の間違いなどが生じないように、２軸移動ステージ３０の位置情報をコントローラーが常に把握し、グラフィックユーザインターフェース９０の所定位置であるステージ位置表示エリア１２０、１２１、１２２、１２３に表示を行うとともに、カメラ１２により撮影した画像を保存する際にはそのファイル名にステージ位置とともにウェル番号名を挿入することによりウェル番号の間違いを防止している。
【0054】
ファイル名に挿入するステージ位置とともにウェル番号は、２軸移動ステージ３０がスケールを具備している場合にはステージ座標からのウェル位置の推定、また２軸移動ステージ３０がスケールを具備しておらずステッピングモーターを用いたステージ移動である場合には、機械原点あるいはソフトウェア原点からの累積パルス数管理による位置推定およびウェル位置の推定により行う。
【0055】
本発明の例においては、２軸移動ステージ３０がスケールを具備しておらずステッピングモーターを用いたステージ移動であり、ソフトウェア原点からの累積パルス数管理による位置推定およびウェル位置の推定の方法について、図１３から図１９を用いて説明する。ソフトウェア原点８１ａは上述のごとくウェルプレート２０のコーナーである２０ａより、Ｘ方向から１ミリメートル、Ｙ方向から１ミリメートルの位置に配置されている。そして光学顕微鏡１０の対物レンズ６３による観察エリアの中心がソフトウェア原点８１ａに位置している時に、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に与える蓄積パルス数をゼロリセットされた状態である。またウェルプレート２０に形成されている面取り部２２を用いてウェルプレート２０を２軸移動ステージ３０に搭載していることから、ソフトウェア原点８１ａに最も近いウェル番号は図７に示すように１Ａとなる。
【0056】
そして、上述のように、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４を３２００のパルス数を与えた場合に１回転するように設定されており、Ｘ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４に接続されるＸ軸シャフトおよびＹ軸シャフトが１回転することにより、ウェルプレート２０は、長辺方向および短辺方向に２．５４ｍｍ動くように設定されている。
【0057】
図１３には、ウェル２１が９６形成されている９６ウェルプレートの場合におけるウェルプレートの長辺方向（Ｘ方向）に関する各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示している。ウェルプレートの情報として、ウェル番号１ａに最も近い頂点２０ａから各ウェルの中心位置についての情報は公開されているので、関係表における原点からの距離はソフトウェア原点８１ａがウェルプレート２０のウェル番号１ａに最も近い頂点２０ａからＸ方向において１ミリメートル離れた点であるという情報を基に容易に形成することができる。さらに各ウェルの累積パルス数は、２．５４ミリメートルが３２００パルスであることから容易に計算することができる。図１４には、ウェル２１が９６形成されている９６ウェルプレートの場合におけるウェルプレートの短辺方向（Ｙ方向）に関する各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示している。
また、図１５、図１６には、２４ウェルプレートを用いた場合におけるウェルプレートの長辺方向（Ｘ方向）および短辺方向（Ｙ方向）における各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示し、図１７、図１８には、３８４ウェルプレートを用いた場合におけるウェルプレートの長辺方向（Ｘ方向）および短辺方向（Ｙ方向）における各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示す。
また、図１５、図１６には、２４ウェルプレートを用いた場合におけるウェルプレートの長辺方向（Ｘ方向）および短辺方向（Ｙ方向）における各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示し、図１７、図１８には、３８４ウェルプレートを用いた場合におけるウェルプレートの長辺方向（Ｘ方向）および短辺方向（Ｙ方向）における各ウェルの中心位置のソフトウェア原点からのミリメートル単位の距離およびソフトウェア原点からの累積パルス数の関係表を示す。
【0058】
９６ウェルプレートを用いた場合を例として、ウェル番号の推定方法を図１９に示す。この例においてはＸ方向の累積パルス情報が８１３００パルス、Ｙ方向の累積パルス情報が２７０００パルスである場合についてのウェル番号の類推方法を示す。
グラフィックユーザインターフェース９０においてウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されているかの確認を行い情報がない場合にはウェルプレート情報が入力されていない旨をメッセージ表示エリア１０３に表示をするとともに、Ｘ方向およびＹ方向の位置をＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４が３２００パルスで１回転するという情報およびＸ軸シャフトおよびＹ軸シャフトが１回転することにより、長辺方向および短辺方向に２．５４ｍｍ動くという情報により、Ｘ方向およびＹ方向の位置情報を算出し、位置情報エリア１２０および１２１にその数値を表示する。
グラフィックユーザインターフェース９０においてウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されているかの確認を行い情報がない場合にはウェルプレート情報が入力されていない旨をメッセージ表示エリア１０３に表示をするとともに、Ｘ方向およびＹ方向の位置をＸ軸モーター３３およびＹ軸モーター３４が３２００パルスで１回転するという情報およびＸ軸シャフトおよびＹ軸シャフトが１回転することにより、長辺方向および短辺方向に２．５４ｍｍ動くという情報により、Ｘ方向およびＹ方向の位置情報を算出し、位置情報エリア１２０および１２１にその数値を表示する。
【0059】
ウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されている場合には、Ｘ方向の累積パルス情報が８１３００パルスを読み込みその数値を図１３に示した表と比較し、８１３００というパルスが７番目のウェル中心位置のパルス数である８０７５５と８番目のウェル中心位置のパルス数である９２０９４との間であることを知るとともに、７番目のウェル中心位置のパルス数である８０７５５との数値の差が５４５であり、８番目のウェル中心位置のパルス数である９２０９４との数値の差が１０７９４であることを知る。さらにこれらの数値の差を比較し、８１３００というパルスが７番目のウェル中心位置のパルス数である８０７５５の数値に最も近いことがわかり、Ｘ方向のウェル番号は７が最も近いことが解る。
【0060】
次にＹ方向についても同様の計算を行い、Ｙ方向のウェル番号はＢであることが解る。ステージ位置表示エリア１２２および１２３には、文字列の表示を行うようにしている場合には、それぞれの表示を行う文字列変数であるＳＴＲ＿ｗｅｌ＿ＸおよびＳＴＲ＿ｗｅｌ＿Ｙという変数に“７”および“Ｂ”という文字列を入力することにより表示を容易に行うことができる。
図１９に示した９６ウェルプレートを用いた例であるため図１３および図１４に示した表の数値を用いたが、それ以外のウェルの場合にはそれぞれ対応するデータを用いてウェル番号の推定を行う。
図１９に示した９６ウェルプレートを用いた例であるため図１３および図１４に示した表の数値を用いたが、それ以外のウェルの場合にはそれぞれ対応するデータを用いてウェル番号の推定を行う。
【0061】
図２０は、Ｘ方向およびＹ方向にステージの移動命令がなされた際の制御方法を示す図である。具体的にはグラフィックユーザインターフェース９０における移動目標座標（Ｘ）入力エリア１０６および移動目標座標（Ｙ）入力エリア１０７に数値の入力がなされ、目標位置への移動開始ボタン１０８が押された際の制御フローの説明図である。
まず、現在位置の情報であるＸ方向の累積パルス情報Ｘ（ｎｏｗ）とＹ方向の累積パルス情報Ｙ（ｎｏｗ）を読み込む。次に移動先の位置情報から目標とするＸ方向とＹ方向の位置のパルス情報Ｘ（ｅｎｄ）とＹ（ｅｎｄ）と算出する。この算出工程は、２．５４ミリメートルが３２００パルスであることから算出することができる。現在位置のパルス情報と移動先のパルス情報を比較して移動方向の算出を行う。つまり、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも大きい場合には、Ｘの移動方向はプラス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は１とし、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも小さい場合には、Ｘの移動方向はマイナス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は０とする。移動量としてそれら数値の差から送信パルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を算出する。なお送信パルス数はＰ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）正の数である。
まず、現在位置の情報であるＸ方向の累積パルス情報Ｘ（ｎｏｗ）とＹ方向の累積パルス情報Ｙ（ｎｏｗ）を読み込む。次に移動先の位置情報から目標とするＸ方向とＹ方向の位置のパルス情報Ｘ（ｅｎｄ）とＹ（ｅｎｄ）と算出する。この算出工程は、２．５４ミリメートルが３２００パルスであることから算出することができる。現在位置のパルス情報と移動先のパルス情報を比較して移動方向の算出を行う。つまり、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも大きい場合には、Ｘの移動方向はプラス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は１とし、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも小さい場合には、Ｘの移動方向はマイナス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は０とする。移動量としてそれら数値の差から送信パルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を算出する。なお送信パルス数はＰ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）正の数である。
【0062】
ここで、Ｘ方向、Ｙ方向には上述のように移動範囲の制限があり、Ｘ方向においては、破線８１ｂから破線８１ｃまでの距離である１２５．６ミリメートルは１５８２３６パルスが許容最大パルス数Ｘ（ｌｉｍｉｔ）となり、Ｙ方向においては破線８１ｄから破線８１ｅまでの距離である８３．４ミリメートルは１０５０７０パルスが許容最大パルス数Ｙ（ｌｉｍｉｔ）となる。そのため、移動前に移動先パルス数Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）と比較して、Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）よりも大きい場合、あるいはＸ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）が負の数となる場合には、移動は行わず許容範囲を超えている旨をメッセージ表示エリア１０３に表示する。
【0063】
移動先が許容範囲内である場合には、モーターコントローラーボックス３１内のデジタルコントローラー５１およびパルス発生器５２に移動方法ＤＩＲ（Ｘ）、ＤＩＲ（Ｙ）およびパルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を送信し、ステージの移動を行う。ステージの移動が終了した後には図１９に示したウェル番号推定を行い、ウェル番号を表示するとともに現在位置のパルス累積情報の更新を行う。さらには、カメラ１２により画像撮影を行い撮影した画像を第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像表示を行う。カメラ１２による撮影がなされた場合には、撮影画像を保存する場合に備えて、キャッシュメモリーに画像を記録しておくとともに、画像撮影がなされた時間情報（年・月・日・時間・分・秒）もキャッシュメモリーに記録しておく。
【0064】
図２１は、Ｘ方向およびＹ方向にステージの移動命令がウェル番号入力によりなされた際の制御方法を示す図である。具体的にはグラフィックユーザインターフェース９０における移動目標ウェル番号（Ｘ）入力エリア１０９および移動目標ウェル番号（Ｙ）入力エリア１１０に数値の入力がなされ、目標位置への移動開始ボタン１１１が押された際の制御フローの説明図である。
【0065】
最初にグラフィックユーザインターフェース９０においてウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されているかの確認を行い情報がない場合にはウェルプレート情報が入力されていない旨をメッセージ表示エリア１０３に表示をするとともに、移動を行わない。
【0066】
ウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されている場合には、現在位置の情報であるＸ方向の累積パルス情報Ｘ（ｎｏｗ）とＹ方向の累積パルス情報Ｙ（ｎｏｗ）を読み込む。次に移動先の位置情報から目標とするＸ方向とＹ方向の位置のパルス情報Ｘ（ｅｎｄ）とＹ（ｅｎｄ）と算出する。この算出は、９６ウェルプレートの場合には図１３あるいは図１４の表に示されている各ウェル番号の中心位置に対応するパルス情報より取得する。現在位置のパルス情報と移動先のパルス情報を比較して移動方向の算出を行う。つまり、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも大きい場合には、Ｘの移動方向はプラス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は１とし、移動先のＸ（ｅｎｄ）がＸ（ｎｏｗ）よりも小さい場合には、Ｘの移動方向はマイナス側となるので、移動方向情報ＤＩＲ（Ｘ）は０とする。移動量としてそれら数値の差から送信パルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を算出する。なお送信パルス数はＰ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）正の数である。
【0067】
このウェル番号入力の場合には、ウェルはすべて移動可能範囲内であることが期待されるが、念のため図２０に示した場合と同様に移動前に移動先パルス数Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）と比較して、Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）よりも大きい場合、あるいはＸ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）が負の数となる場合には、移動は行わず許容範囲を超えている旨をメッセージ表示エリア１０３に表示する。
ステージの移動、ウェル番号の推定、現在位置情報の書き換え、画像撮影、画像表示などの工程を、図２０に示した例と同様に行う。
ステージの移動、ウェル番号の推定、現在位置情報の書き換え、画像撮影、画像表示などの工程を、図２０に示した例と同様に行う。
【0068】
図２２は、Ｘ方向およびＹ方向にステージの移動命令が相対位置として指定された際の制御方法を示す図である。具体的にはグラフィックユーザインターフェース９０における長辺方向および短辺方向に１０ミクロンメートル同時に移動させるボタン１３０～１３７が押された際の制御フローの説明図である。この場合においては、移動パルスおよび移動方向についての情報は、押されたボタンにより取得可能である。したがって、現在のパルス位置情報を取得した後、移動先のパルス位置情報Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）はボタンの種類により算出できる。
【0069】
移動先パルス数Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）と比較して、Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）よりも大きい場合、あるいはＸ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）が負の数となる場合には、移動は行わず許容範囲を超えている旨をメッセージ表示エリア１０３に表示する。
移動先が許容範囲内である場合には、モーターコントローラーボックス３１内のデジタルコントローラー５１およびパルス発生器５２に移動方法ＤＩＲ（Ｘ）、ＤＩＲ（Ｙ）およびパルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を送信し、ステージの移動を行う。ステージの移動が終了した後には図１９に示したウェル番号推定を行い、ウェル番号を表示するとともに現在位置のパルス累積情報の更新を行う。さらには、カメラ１２により画像撮影を行い撮影した画像を第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像表示を行う。
移動先が許容範囲内である場合には、モーターコントローラーボックス３１内のデジタルコントローラー５１およびパルス発生器５２に移動方法ＤＩＲ（Ｘ）、ＤＩＲ（Ｙ）およびパルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）を送信し、ステージの移動を行う。ステージの移動が終了した後には図１９に示したウェル番号推定を行い、ウェル番号を表示するとともに現在位置のパルス累積情報の更新を行う。さらには、カメラ１２により画像撮影を行い撮影した画像を第１のウィンドウ９１、第２のウィンドウ９２、第３のウィンドウ９３のいずれかあるいはすべてに画像表示を行う。
【0070】
図２３は、Ｘ方向およびＹ方向にステージの移動命令が相対位置として指定された際の制御方法を示す第２の図である。具体的にはグラフィックユーザインターフェース９０における長辺方向および短辺方向に１００ミクロンメートル同時に移動させるボタン１４０～１４７が押された際の制御フローの説明図である。この場合においては、移動量が比較的大きいので移動を一度に行わす、１回の移動量を目標移動量の２０％である２０ミクロンメートルとし、５回の移動に分割するとともに、いったん停止した際に画像撮影と表示を行う工程である。ステージを２０ミクロンメートル動かすごとに画像の撮影と表示を行うので、作業者が観察対象を探している時に便利な機能である。
図２２の場合と同様に移動パルスおよび移動方向についての情報は、押されたボタンにより取得可能である。したがって、現在のパルス位置情報を取得した後、移動先のパルス位置情報Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）はボタンの種類により算出できる。
図２２の場合と同様に移動パルスおよび移動方向についての情報は、押されたボタンにより取得可能である。したがって、現在のパルス位置情報を取得した後、移動先のパルス位置情報Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）はボタンの種類により算出できる。
【0071】
移動先パルス数Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）と比較して、Ｘ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）をそれぞれＸ（ｌｉｍｉｔ）、Ｙ（ｌｉｍｉｔ）よりも大きい場合、あるいはＸ（ｅｎｄ）、Ｙ（ｅｎｄ）が負の数となる場合には、移動は行わず許容範囲を超えている旨をメッセージ表示エリア１０３に表示する。
移動先が許容範囲内である場合には、モーターコントローラーボックス３１内のデジタルコントローラー５１およびパルス発生器５２に移動方法ＤＩＲ（Ｘ）、ＤＩＲ（Ｙ）およびパルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）のそれぞれ２０％のパルス数を送信し、ステージの移動を行う。そして移動が終了したら画像撮影と表示を行う。そしてこの移動工程、画像撮影工程、画像表示工程を５回行い、合計の移動量が指示された移動量になるまで行う。
５回のステージの移動が終了した後には図１９に示したウェル番号推定を行いウェル番号を表示するとともに現在位置のパルス累積情報の更新を行う。
移動先が許容範囲内である場合には、モーターコントローラーボックス３１内のデジタルコントローラー５１およびパルス発生器５２に移動方法ＤＩＲ（Ｘ）、ＤＩＲ（Ｙ）およびパルス数Ｐ（Ｘ）、Ｐ（Ｙ）のそれぞれ２０％のパルス数を送信し、ステージの移動を行う。そして移動が終了したら画像撮影と表示を行う。そしてこの移動工程、画像撮影工程、画像表示工程を５回行い、合計の移動量が指示された移動量になるまで行う。
５回のステージの移動が終了した後には図１９に示したウェル番号推定を行いウェル番号を表示するとともに現在位置のパルス累積情報の更新を行う。
【0072】
図２４は、２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法における画像保存ファイル名の生成を行うフロー図である。２軸移動ステージとカメラの連携がなされていない従来のカメラにより撮影された画像を、カメラメーカーから提供されているソフトウェアで保存を行う際には、撮影時間の情報のみしか付与されないが、本発明においては、２軸移動ステージとカメラの連携制御がなされているため、位置情報など有益な情報もファイル名に挿入することができる。まず、サンプル情報入力・表示エリア１０５に例えば、ＧＦＰ１などとテキストが入力されている場合には、そのテキスト情報を取得し、文字列変数ＳＴＲ＿ｓａｍｐｌｅにＧＦＰ１を入力する。つぎにカメラ１２の撮影時に画像とともにキャッシュに保存されている撮影時間情報を取得し、文字列変数ＳＴＲ＿ｔｉｍｅに例えば＿２０２１０７０３１０１２２３などと入力する。またＸ方向あるいはＹ方向のステージ位置情報であるＸ（ｎｏｗ）およびＹ（ｎｏｗ）より現在のステージ位置情報を算出する。例えば図９に示した例と同様にＸ（ｎｏｗ）が８１３００パルスであった場合には、６１．５ｍｍであるので、６１５００という数値と、Ｙ（ｎｏｗ）が２７０００パルスであった場合には２１．４ｍｍであるので２１４００という数値を用いて、位置情報の文字列変数ＳＴＲ＿ｐｏｓｉに＿Ｘ６４５００＿Ｙ２１４００と入力する。
【0073】
次に、グラフィックユーザインターフェース９０においてウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されているかの確認を行い情報がない場合にはウェル番号情報の文字列変数であるＳＴＲ＿ｗｅｌｌにスペースを入力し、ウェルプレート選択・表示エリア１０４に情報がある場合にはＳＴＲ＿ｗｅｌｌにウェルプレートの情報が入力されている場合には、その情報からウェル番号の推定を行うとともに、ウェルプレートのウェル数情報とともに、ＳＴＲ＿ｗｅｌｌに＿ｗｅｌ９６＿７Ｂなどと入力する。そして画像フォーマットの種類情報とともに上述の各文字数変数をマージして画像ファイル名を完成させる。この例では画像フォーマットとしてｔｉｆｆフォーマットが選択されており、ファイル名は、ＧＦＰ１＿２０２１０７０３１０１２２３＿Ｘ６４５００＿Ｙ２１４００＿ｗｅｌ９６＿７Ｂ．ｔｉｆｆとなる。このファイル名より、画像撮影日時のみではなく、撮影位置およびウェル番号の情報が含まれているので、記録された画像とサンプル番号を間違える危険性をなくすことができる。
【0074】
図２５にはファイル名の挿入されるウェル番号を示す文字列変数の生成方法を示す。具体的ステップは、図１９に示すＸ方向のウェル番号の文字列変数ＳＴＲ＿ｗｅｌ＿ＸとＹ方向のウェル番号の文字列変数ＳＴＲ＿ｗｅｌ＿Ｙの生成方法は同様であり、これら文字列変数にウェルプレートの種類の文字列変数ＳＲＴ＿ｗｅｌ＿ｈｅａｄｅｒをグラフィックユーザインターフェース９０においてウェルプレートの情報がウェルプレート選択・表示エリア１０４に入力されている情報から生成し、これらをマージすることにより、図２４に示す文字列変数ＳＴＲ＿ｗｅｌをｗｅｌ９６＿７Ｂとしている。
【0075】
図２６は、上記第２のウィンドウ９２に表示される強調画像の生成方法を示す図である。低輝度領域および高輝度領域ともに画像が白黒画像であった場合には少ない輝度変化を目視で認識することが容易でないので、非特許文献３に示すようなカラーマップ処理と呼ばれる処理を行い、カラー画像化することにより輝度変化を敏感にとらえることができる画像強調方法がある。図２６には白黒画像に対して赤緑青のカラー画像データを割り当てる一例であるカラーマップ化方法を示すが、この方法により赤緑青の輝度データは、傾斜が大きくなっているので、微妙な輝度変化を観察者が容易に観察できることとなる。
例えば白黒画像で輝度３の画素は、赤０、緑０．青１４３と変換され、輝度４の画素は、赤０、緑０、青１４７と変換されるので、輝度変化は４となり４倍の輝度変化となっている。
例えば白黒画像で輝度３の画素は、赤０、緑０．青１４３と変換され、輝度４の画素は、赤０、緑０、青１４７と変換されるので、輝度変化は４となり４倍の輝度変化となっている。
【0076】
観察対象が、蛍光発光が弱い試料である場合などにおいて焦点調整はＮＡの高い高倍率の対物レンズに変えて焦点調整を行う、あるいは照明の輝度を高めて焦点調整を行うなどの方法が用いられていたため、褪色しやすい試料の場合には観察可能時間を短くしてしまうなどの問題があった。また観察対象を探す場合においても広いエリアの観察が可能な低倍率のレンズはＮＡが低い場合が多いので、蛍光画像が暗く対象物を探すのが困難であったので、観察可能エリアが狭くなるにも関わらず、高いＮＡの高倍率対物レンズを用いるという方法も用いられていた。
このカラーマップ化という画像強調手法を用いることにより、暗い画像においても焦点位置調整が可能になるというメリットがあるとともに、対象物を探す場合において高いＮＡの高倍率対物レンズに交換することなく低い倍率のレンズで対象物を見つけることができやすくなるというメリットが存在する。また、対物レンズの倍率変更や、カメラ条件の変更などを行う作業を低減することができるので、作業時間の短縮という効果も得られる。
このカラーマップ化という画像強調手法を用いることにより、暗い画像においても焦点位置調整が可能になるというメリットがあるとともに、対象物を探す場合において高いＮＡの高倍率対物レンズに交換することなく低い倍率のレンズで対象物を見つけることができやすくなるというメリットが存在する。また、対物レンズの倍率変更や、カメラ条件の変更などを行う作業を低減することができるので、作業時間の短縮という効果も得られる。
【0077】
図２７は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された第２の光学顕微鏡２１０の概略構成図を示す図である。
図３に示した本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された光学顕微鏡１０は、対物レンズ６３が上向きに配置された倒立顕微鏡であったが、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続される顕微鏡は倒立顕微鏡に限定されない。図２７に示した光学顕微鏡２１０には試料として半導体が形成されるウェハ２５が２軸移動ステージ３０に搭載されている。ハロゲンランプ光源などの光源装置７６と集光レンズ７７による照明光はハーフミラー７８を介して対物レンズ６３に入射される同軸落射照明光学系が構成されており、カメラ１２によりその画像が観察される。作業者はウェハに例えば傷などの不良部分が観察された際には、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおけるグラフィックユーザインターフェース９０を使用して画像の撮影と保存を行うことにより、撮影された傷の画像は、撮影日時の情報とともに位置情報も記録されることとなる。したがって、傷などの情報を容易にその座標を残すことができる。また、微細な浅い傷などの発見においてカラーマッピング機能などの画像強調手法は有効であるので、画像強調手法を用いることにより傷の発見も容易となる。
図３に示した本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された光学顕微鏡１０は、対物レンズ６３が上向きに配置された倒立顕微鏡であったが、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続される顕微鏡は倒立顕微鏡に限定されない。図２７に示した光学顕微鏡２１０には試料として半導体が形成されるウェハ２５が２軸移動ステージ３０に搭載されている。ハロゲンランプ光源などの光源装置７６と集光レンズ７７による照明光はハーフミラー７８を介して対物レンズ６３に入射される同軸落射照明光学系が構成されており、カメラ１２によりその画像が観察される。作業者はウェハに例えば傷などの不良部分が観察された際には、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムにおけるグラフィックユーザインターフェース９０を使用して画像の撮影と保存を行うことにより、撮影された傷の画像は、撮影日時の情報とともに位置情報も記録されることとなる。したがって、傷などの情報を容易にその座標を残すことができる。また、微細な浅い傷などの発見においてカラーマッピング機能などの画像強調手法は有効であるので、画像強調手法を用いることにより傷の発見も容易となる。
【0078】
図２８は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続される光学顕微鏡９を示す図である。図２に示した光学顕微鏡装置８は、顕微鏡の躯体１の剛性が高く、試料台３を取り外しても、試料の透過観察像の観察が、接眼レンズ６８を介して観察を行う作業者およびカメラポート１８に接続されるカメラにより観察できる構成となっているが、図２８に示す光学顕微鏡９は、試料台３が光学系の剛性を支える構成となっており、試料台３を取り外された顕微鏡の躯体２の剛性は不十分であり、試料の透過観察像の観察が、接眼レンズ６８を介して観察を行う作業者およびカメラポート１８に接続されるカメラにより観察される画像品質が低下してしまう顕微鏡である。しかしながら、光学顕微鏡９は軽量であるため、細胞培養現場なので多く用いられている。
画像品質が低下する原因は、試料台３を取り外すことにより透過照明光源７３および集光レンズ７４の位置が不安定となるためである。
画像品質が低下する原因は、試料台３を取り外すことにより透過照明光源７３および集光レンズ７４の位置が不安定となるためである。
【0079】
図２９は、本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された第３の光学顕微鏡２１１の概略構成図を示す図であり、図２８に示す光学顕微鏡装置９の試料台３を取り除くことなく、２軸移動ステージ２３０、カメラ１２、コントローラー１３、モーターコントローラーボックス３１より構成される２軸移動ステージとカメラの連携制御システムを接続した例である。ここで、カメラ１２、コントローラー１３、モーターコントローラーボックス３１は、図３に示した例と同様であるので、説明を省略する。
【0080】
図２８に示した光学顕微鏡９はウェルプレート２０を試料台３の上に配置した際にウェル２１に配置されている試料の観察ができる構成となっているので、図２８に示した光学顕微鏡９に図４に示す２軸移動ステージ３０を取り付けると、対物レンズの可動範囲よりも高い位置に試料が配置されてしまうこととなるので、光学顕微鏡２１１に用いられる２軸移動ステージ２３０は、２軸移動ステージ３０と異なる構造となっている。
【0081】
２軸移動ステージ２３０の構成概略図を図３０に示す。図３０に示す２軸移動ステージ２３０は、試料台３に取り付けられるステージ固定部３７を有し、ステージ固定部３７にＹ軸モーター３４が配置されている。Ｙ軸モーター３４はＹ軸シャフト３６を回転する機能を有し、Ｙ軸モーター３６を回転させることにより、Ｙ軸シャフト３６に搭載されているＹステージテーブル３９がＹ軸シャフト３６の回転軸に平行な方向に移動する構成となっている。本例では、Ｙ軸シャフト３６にはピッチ２．５４ｍｍのねじが形成されており、Ｙ軸シャフト３６を１回転させるとＹステージテーブル３９がＹ軸モーター３４の回転方向に対応する方向に２．５４ｍｍ移動する構成となっている。
【0082】
Ｙステージテーブル３９には、Ｘ軸モーター３３が配置されている。Ｘ軸モーター３３はＸ軸シャフト３５を回転する機能を有し、Ｘ軸モーター３３を回転させることにより、Ｘ軸シャフト３５に搭載されているＸステージテーブル３８がＸ軸シャフト３５の回転軸に平行な方向に移動する構成となっている。本例では、Ｘ軸シャフト３５にはＹ軸シャフト３６と同様にピッチ２．５４ｍｍのねじが形成されており、Ｘ軸シャフト３５を１回転させるとＸステージテーブル３８がＸ軸モーター３３の回転方向に対応する方向に２．５４ｍｍ移動する構成となっている。Ｘ軸シャフト３５とＹ軸シャフト３６を直交するように配置するとともに、Ｘ軸シャフト３５とＹ軸シャフト３６は、対物レンズ６３および結像レンズ６４による観察光学系とも直交される構成とされている。
【0083】
また図４に示す２軸移動ステージ３０と同様に、２軸移動ステージ３３０の試料搭載部２９には、ウェルプレート２０が搭載されている。ウェルプレート２０には２つの面取り部２２が長辺方向の片側に配置されており、ウェルプレートの向きが規定されている。２軸移動ステージ２３０には、ウェルプレート２０の面取り部２２を抑えるウェルプレート押さえ４０が配置されており、ウェルプレート２０は、試料搭載部２９においてウェルプレート押さえ４０と対向するコーナー側にウェルプレート２０が押さえつけられる構成となっている。
【0084】
本例においては、ウェルプレート２０の長辺方向がＸ軸シャフト３５の回転軸と平行な方向になるように配置され、ウェルプレート２０の短辺方向がＹ軸シャフト３６の回転軸と平行な方向になるように配置されている。また図３０には図示しないが、２軸移動ステージ３０と同様にリミットセンサーなどは具備されており、その制御方法は２軸移動ステージ３０と同様である。
【0085】
図３１に本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された第３の光学顕微鏡２１１のＸ方向からみた部分的な透視構成図を示し、図３２に本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システムが接続された第３の光学顕微鏡２１１のＹ方向からみた透視構成図を示す。
【0086】
ステージ固定部３７は試料台３に取付板１７を介して取り付けられている。ステージ固定部３７は、試料台３の上面である試料を配置する側に位置しているが、Ｙ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６は、試料台３よりも対物レンズ側に位置している。また、Ｙ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６は、Ｘ方向において試料台３よりも外側に配置されている。図２８に示すように光学顕微鏡９における試料台３は、接眼レンズおよびカメラポート１８と、透過照明７３の支柱にそれぞれ対向する辺が固定された構造となっているので、Ｘ方向の試料移動を行うＸ軸モーター３３およびＸ軸シャフト３５は、Ｙ方向の試料移動を行うＹ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６のいずれかを試料台３の外側に配置し、かつ、試料台３よりも対物レンズ側に配置させる場合には、選択肢としてはＹ方向の試料移動を行うＹ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６を選択するほうが容易である。
【0087】
Ｘ方向の試料移動を行うＸ軸モーター３３およびＸ軸シャフト３５を試料台３よりも対物レンズ側に配置させる場合には、試料台３を取り外して組み立てる方法、もしくは、２軸移動ステージ２３０の組み立てを試料台３の両側から行う方法のいずれかが必要となってしまうことに対して、Ｙ方向の試料移動を行うＹ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６を試料台３の対物レンズ側、かつ、試料台３の外側に配置させる場合には、組み立てが終了した２軸移動ステージ２３０を設置することができるという点で、Ｙ方向の試料移動を行うＹ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６を試料台３の対物レンズ側、かつ、試料台３の外側に配置させる場合が容易となる。
【0088】
図２９に示したＹ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６が、試料台３よりも対物レンズ側に位置している２軸移動ステージ２３０は、図９に示した試料台３が取り外すされた場合に顕微鏡の躯体２の剛性は不十分となる光学顕微鏡９に取り付けることが可能であるが、図２に示す試料台３が取り外すされた場合に顕微鏡の躯体１の剛性が十分である光学顕微鏡８にも取り付けが可能であるので、Ｙ軸モーター３４およびＹ軸シャフト３６が、試料台３よりも対物レンズ側に位置している２軸移動ステージ２３０が取り付けられる光学顕微鏡は、試料台３が取り外された場合に顕微鏡の躯体２の剛性は不十分となる光学顕微鏡に限定される必要はない。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明の２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像保存方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムのステージ移動方法、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの画像撮影および表示方法、および、２軸移動ステージとカメラの連携制御システムの位置情報表示方法は、医薬品開発、治療法開発など細胞に対して複数の条件を検討する領域において、作業効率の改善と細胞番号の取り違えミスなどの低減をもたらすことができる。また、自動ステージな従来効果な剛性の高い顕微鏡においてのみに適用される装置であったが、本発明により安価な光学顕微鏡に対しても導入が可能であるとともに、ウェハの検査など細胞を扱わないユーザーが用いる顕微鏡においても適用可能となるので、多くの面で作業効率の改善をもたらすことができる。
【符号の説明】
【0090】
１、２……顕微鏡の躯体、３……試料台、８、９……顕微鏡システム、１０、２１０、２１１、３１０……ＸＹステージカメラ統合システムが接続された顕微鏡システム、１１……２軸移動ステージとカメラの連携制御システム、１２……カメラ、１３……コントローラー、１４……モニター、１５……カメラケーブル、１６……モニターケーブル、１７……取付板、１８……カメラポート、１９……ステージ取り付け部、２０……ウェルプレート、２１……ウェル、２２……面取り部、２５……ウェハ、２９……試料搭載部、３０、２３０……ＸＹステージ、３１……モーターコントローラーボックス、３２……モーターケーブル、３３……Ｘ軸モーター、３４……Ｙ軸モーター、３５……Ｘ軸シャフト、３６……Ｙ軸シャフト、３７……ステージ固定部、３８……Ｘステージテーブル、３９……Ｙステージテーブル、４０……ウェルプレート押さえ、４１……シャフトホルダー、４２、４２……リミットセンサー、４４、４５……リミットセンサーブレード、４６……Ｘ軸モータードライバー、４７……Ｙ軸モータードライバー、４８……Ｘ軸モータードライバーケーブル、４９……Ｙ軸モータードライバーケーブル、５０……モーターコントローラー、５１……デジタルコントローラー、５２……パルス発生器、５３……Ｘ軸パルス伝送ケーブル、５４……Ｙ軸パルス伝送ケーブル、５５……デジタルコントローラーケーブル、５６……モーターコントローラーケーブル、６０……蛍光励起光源、６１……レンズ、６２……蛍光フィルターキューブ、６３……対物レンズ、６４……結像レンズ、６５、６６……ミラー、６７……切り替えミラー、６８……接眼レンズ、７０……エキサイトフィルター、７１……ダイクロイックミラー、７２……エミッションフィルター、７３……透過照明光源、７４、７７……集光レンズ、７６……照明光源、７８……ハーフミラー、８０……リミットセンサーに規定される可動範囲、８０ａ……機械原点、８１……ソフトウェアで移動が可能な範囲、８１ａ……ソフトウェア原点、８２……Ｘ軸方向移動量（ステージ移動距離）、８３……Ｙ軸方向移動量（ステージ移動距離）、９０……グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）、９１、９２、９３……画像表示ウィンドウ、１０１……原点復帰ボタン、１０２……ステージ制御状態表示エリア、１０３……メッセージ表示エリア、１０４……ウェルプレート選択・表示エリア、１０５……サンプル情報入力・表示エリア、１０６……移動目標座標（Ｘ）入力エリア、１０７……移動目標座標（Ｙ）入力エリア、１０８、１１１……目標位置への移動開始ボタン、１０９……移動目標（Ｘ軸ウェル番号）入力エリア、１１０……移動目標（Ｙ軸ウェル番号）入力エリア、１２０……ステージ位置表示（Ｘ座標）、１２１……ステージ位置表示（Ｙ座標）、１２２……ステージ位置表示（Ｘ方向ウェル番号）、１２３……ステージ位置表示（Ｙ方向ウェル番号）、１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７、１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７……相対移動指定ボタン、１５０，１５１……カメラ条件入力・表示エリア、１５２……画像強調条件入力・表示エリア、１５３……拡大表示条件入力・表示エリア、１５４……連続撮影・表示ボタン、１５５……画像撮影ボタン、１５６……画像保存ボタン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
