放大觀察裝置的制作方法

專利名稱：放大觀察裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及放大觀察裝置。
背景技術：
通常，已經使用了配備有顯微鏡的放大觀察裝置來觀察觀察對象。顯微鏡包括用于對觀察對象進行成像的成像單元。由顯示部件顯示由成像部件成像的觀察對象的圖像。用戶可以基于顯示部件顯示的圖像獲取觀察對象的詳細信息。日本未審查專利公開第2006-337470號描述的顯微鏡具有用于測量觀察對象的攝像機和放置觀察對象的臺。該攝像機沿Z軸方向(垂直方向)附接至攝像機附接部件。臺可轉動地設置在攝像機下方。臺由可沿X軸方向和Y軸方向移動的X-Y臺構成。該臺可沿X軸方向和Y軸方向移動，從而相對攝像機的成像區域對齊觀察對象。在上述顯微鏡中，臺的轉動軸固定，而臺的X軸和Y軸與臺的轉動相關聯地轉動。在此情況中，由于臺的X軸和Y軸的轉動，難以控制臺的移動方向，從而觀察對象不能沿期望的方向移動。另一方面，還可以考慮這樣的構造，其中臺的X軸和Y軸固定，而臺的轉動軸與臺在X軸方向和Y軸方向的移動相關聯地移動。然而，當臺的轉動軸移到攝像機的成像區域外部時，觀察對象相對于成像區域的移動量由于臺的轉動而變大。從而，觀察對象的期望區域易于移到成像區域的外部。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種放大觀察裝置，即使在臺轉動時，該放大觀察裝置也能夠容易地沿期望方向移動觀察對象，并且能否阻止觀察對象的期望區域由于臺的轉動而移到成像區域的外部。(I)根據本發明的放大觀察裝置包括:成像部件，其對觀察對象進行成像，以獲取成像區域的成像數據；顯示部件，其基于成像部件獲取的圖像數據顯示觀察對象的圖像作為觀察圖像；臺，其具有放置所述觀察對象的放置面，并被提供為可繞實質垂直于所述放置面的轉動軸而相對于成像部件相對轉動，并可在實質平行于放置面的平面內沿彼此相交的第一軸和第二軸移動；轉動角檢測部件，其檢測所述臺的轉動角；臺驅動部件，其使所述臺沿所述第一軸和第二軸相對于成像部件做相對移動；指令接受部件，其接受針對所述臺的移動方向的指令；以及控制部件，其為所述臺驅動部件提供所述臺沿所述第一軸和所述第二軸的移動量，以控制所述臺的移動，其中，所述臺的所述第一軸和所述第二軸繞與臺一體的轉動軸轉動，并且控制部件被構造為基于由所述轉動角檢測部件檢測到的轉動角來控制要提供給臺驅動部件的沿所述第一軸和第二軸的移動量，以使得觀察對象在成像部件的成像區域中的移動方向與所述指令接受部件接受到的方向一致。在該放大觀察裝置中，所述臺被提供為可繞實質垂直于放置面的轉動軸來相對于成像部件轉動，以及可沿在實質平行于放置面的平面內彼此相交的第一軸和第二軸移動。觀察對象被放置在臺的放置面上。成像部件對觀察對象進行成像，以獲取成像區域的圖像數據。基于成像部件獲取的圖像數據，顯示部件顯示觀察對象的圖像來作為觀察圖像。當指令接受部件接受了針對臺的移動方向的指令時，從控制部件將臺沿第一軸和第二軸的移動量提供給臺驅動部件。基于所提供的移動量，臺驅動部件使臺相對于成像部件沿第一軸和第二軸移動。因此，觀察對象相對于成像區域移動。臺的第一軸和第二軸繞與臺一體的轉動軸轉動。在此情況中，可以在不使臺的轉動軸移動的情況下使臺相對于成像部件移動。因此，通過在臺的轉動軸上布置成像區域，可以防止觀察對象的期望區域由于臺的轉動而移到成像區域外部。因此可以在對成像對象的期望區域進行成像的同時改變觀察對象的定向。當臺轉動時，基于轉動角檢測部件檢測到的轉動角來控制要提供給臺驅動部件的沿第一軸和第二軸的移動量以使得觀察對象在成像部件的成像區域內的移動方向與指令接受部件接受到的方向一致。因此，即使在臺轉動時，也可以容易地使觀察對象在成像區域中沿期望的方向移動。(2)成像部件的成像區域可以配備有彼此相交的第三軸和第四周，并且控制部件可以被構造為在預定的校準期間檢測第一軸和第二軸與成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差，并且可以基于在正常時間內檢測到的角度差來校正要提供給臺驅動部件的所述臺沿第一軸和第二軸的移動量。在此情況下，即使在成像區域的第三軸和第四軸偏離了預先設定的狀態，觀察對象也可以以成像區域的第三軸和第四軸作為基準而移動。這允許用戶在觀看顯示在顯示部件中的觀察對象的同時容易地移動成像區域中的觀察對象，而無需辨別成像部件的定向。(3)控制部件可以構造為在臺驅動部件已經驅動臺的情況下基于觀察圖像的移動方向來檢測臺的第一軸和第二軸與成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差。在此情況中，可以容易地檢測臺的第一軸和第二軸與成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差，從而利用檢測到的角度差校正臺沿第一軸和第二軸的移動量。(4)可以在臺上提供方向指定部件，用于指定第一軸和第二軸的方向，并且控制部件可以構造為基于包括在觀察圖像中的方向指定部件的圖像來檢測所述臺的第一軸和第二軸與成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差。在此情況中，可以容易地檢測所述臺的第一軸和第二軸與成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差，從而利用檢測到的角度差校正所述臺沿第一軸和第二軸的移動量。(5)所述顯示部件可以顯示指示所述臺上的成像區域的位置的位置指定圖像。在此情況中，用戶能夠容易地識別出所述臺上的成像區域的位置。這允許用戶高效地將觀察對象的期望區域與成像區域對齊。(6)位置指定圖像可以包括代表比臺上的成像區域寬的區域的第一圖像和對應于所述成像區域的第二圖像，并且控制部件可以基于轉動角度檢測部件檢測到的轉動角度使所述第一圖像相對于所述第二圖像進行轉動。在此情況下，用戶可以容易地識別出所述臺與所述成像區域之間的位置關系以及所述臺相對于所述成像區域的轉動角。這允許用戶高效地將觀察對象的期望區域與所述成像區域對齊。(7)成像部件可以構造為能夠對比所述成像區域寬的區域進行成像，并且顯示部件可以基于所述成像部件對寬范圍進行成像時獲得的圖像數據來顯示所述第一圖像。在此情況下，用戶可以容易地識別出所述臺上的觀察對象與所述成像區域之間的位置關系。這允許用戶高效地將觀察對象的期望區域與所述成像區域對齊。(8)所述第一圖像可以示出用于指定比所述臺上的成像區域寬的區域的示意圖。在此情況下，所述第一圖像可以容易地顯示在顯示部件中而不會增加控制部件的處理負荷。(9)所述第一圖像可以對應于所述臺上的成像區域的相對移動范圍。在此情況中，用戶可以容易地識別出所述臺上的成像區域的相對移動范圍。這允許用戶高效地將觀察對象的期望區域與所述成像區域對齊。(10)所述指令接受部件可以構造為能夠接受在所述位置指定圖像中對任意位置的指定，并且控制部件可以控制通過所述臺驅動部件進行的對所述臺的移動，以使得所述成像區域移動至所述臺的與所述指令獲取部件指定的位置相對應的位置處。在此情況中，用戶在位置指定圖像上指定期望的位置，從而所述臺進行移動以使得所述臺上的對應于所指定位置的位置成為所述成像區域。這允許用于高效的將觀察對象的期望區域與所述成像區域對齊。(11)所述控制部件可以構造為在所述臺已經移動的情況下檢測觀察圖像的移動量、基于檢測到的移動量計算觀察圖像的移動量與所述臺的移動量之間的關系、以及基于計算出的關系校正要提供給所述臺驅動部件的所述移動量。在此情況下，防止了觀察圖像的移動量與所述臺的移動量之間的關系中出現誤差。這允許基于觀察圖像精確控制所述臺的移動。根據本發明，即使在臺轉動時也可以容易地沿期望方向移動觀察對象，并且還防止了觀察對象的期望區域由于臺的轉動而移到成像區域的外部。


圖1是示出根據本發明的一個實施例的放大觀察裝置的構造的框圖；圖2是示出根據本發明的一個實施例的放大觀察裝置的顯微鏡的透視圖；圖3是示出其中顯微鏡的成像單元平行于Z軸固定的狀態的示意圖；圖4是示出其中顯微鏡的成像單元相對Z軸傾斜期望角度的狀態的示意圖；圖5A至圖5C是示出用于計算Xt移動量和yt移動量的方法的示例的示意圖；圖6是由CPU進行的臺驅動處理的流程圖；圖7是示出放置在臺的放置面上的觀察對象的示例的平面視圖；圖8A和圖8B是示出臺單元的操作與顯示在顯示部件中的觀察圖像之間的關系的示圖；圖9A和圖9B是示出臺單元的操作與顯示在顯示部件中的觀察圖像之間的關系的示圖；圖1OA和圖1OB是示出臺單元的操作與顯示在顯示部件中的觀察圖像之間的關系的示圖；圖1lA和圖1lB是示出臺單元的操作與顯示在顯示部件中的觀察圖像之間的關系的示圖12A和圖12B是示出臺單元的操作與顯示在顯示部件中的觀察圖像之間的關系的示圖；圖13A和圖13B是用于描述臺的移動方向的校正的示圖；圖14A和圖14B是用于描述臺的移動方向的校正的示圖；圖15是用于由CPU進行的傾斜角獲取處理的流程圖；圖16是示出位置指定圖像的示例的示圖；圖17是示出顯示部件對位置指定圖像的顯示的示例的示圖；圖18是示出顯示部件對位置指定圖像的顯示的示例的示圖；以及圖19A和圖19B是示出顯示部件對位置指定圖像的顯示的示例的示具體實施例方式下文中，將參照附圖描述根據本發明一個實施例的放大觀察裝置。( I)放大觀察裝置的構造圖1是示出根據本發明一個實施例的放大觀察裝置的構造的框圖。如圖1所示，放大觀察裝置300配備有顯微鏡100和圖像處理設備200。顯微鏡100包括成像單元10、臺單元20、和轉動角傳感器30。成像單元10包括彩色CXD (電荷耦合器件)11、半反射鏡12、物鏡13、A/D轉換器(模擬/數字轉換器)15、照明光源16、和透鏡驅動部件17。臺單兀20包括臺21、臺驅動部件22、和臺支撐部件23。觀察對象S被放置在臺21上。在顯微鏡100中，定義了在水平面內彼此相交的X軸和Y軸、和與X軸和Y軸垂直的Z軸(垂直方向)。在下面的描述中，平行于X軸的方向稱作X軸方向，平行于Y軸的方向稱作Y軸方向，而平行于Z軸的方向稱作Z軸方向。照明光源16是例如產生白光的鹵素燈或白光LED (發光二極管)。由照明光源16產生的白光被半反射鏡12反射，之后被物鏡13收集到臺21上的觀察對象S上。觀察對象S反射的白光透過物鏡13和半反射鏡12，然后入射到彩色CXD 11上。彩色CCD 11具有用于接收紅色波長光的紅色的多個像素、用于接收綠色波長光的綠色的多個像素、和用于接收藍色波長光的藍色的多個像素。用于紅色的多個像素、用于綠色的多個像素、和用于藍色的多個像素二維排列。從彩色CCD 11中的每個像素輸出對應于光接收量的電信號。彩色CCD 11的輸出信號被A/D轉換器15轉換成數字信號。從A/D轉換器15輸出的數字信號被順序作為圖像信號提供給圖像處理設備200。代替使用彩色CCD 11，可以使用諸如CMOS (互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的成像元件。物鏡13例如是變焦透鏡，并構造為可手動或自動改變其放大率。物鏡13的放大率由放大率檢測部件(未示出)進行檢測。此外，物鏡13沿Z軸方向可移動地進行設置。透鏡驅動部件17通過成像處理設備200的控制使物鏡13沿Z軸方向移動。從而，成像單元10的焦點位置沿Z軸方向移動。臺21可圍繞平行于Z軸的轉動軸轉動地設置在臺支撐部件23上。臺驅動部件22基于從圖像處理設備200提供的移動命令信號(驅動脈沖)使臺21相對于成像單元10而沿(稍后描述的)X軸和I軸移動。此外，臺驅動部件22基于從圖像處理設備200提供的轉動命令信號(驅動脈沖)使臺21圍繞平行于Z軸的轉動軸而相對于成像單元10轉動。臺21的轉動軸的位置相對于臺支撐部件23恒定。臺驅動部件22使用步進電動機。轉動角傳感器30檢測臺21的轉動角度，并將表示檢測到的角度的角度檢測信號提供給圖像處理設備200。圖像處理設備200包括接口 210、CPU (中央處理單元)220、R0M (只讀存儲器)230、存儲單元240、輸入單元250、顯示部件260、和操作存儲器270。系統程序存儲在ROM 230中。存儲單元240由硬盤等組成。在存儲單元240中，存儲了各種控制程序和程序，以及還存儲了從顯微鏡100通過接口 210提供的諸如圖像數據的各種數據。輸入單元250包括鍵盤和指示裝置，并且被構造為能夠從用戶或外部裝置接受針對臺21的移動指令和轉動指令。在本實施例中，移動指令包括移動方向和移動量，而轉動指令包括轉動方向和轉動角度。作為指示裝置，使用了鼠標、操縱桿等。顯示部件260由例如液晶顯示面板或有機EL (電致發光)面板構成。如稍后描述的，顯示部件260被設置為具有彼此相交的Xd軸和yd軸。Xd軸對應于顯示部件260屏幕的橫向，而yd軸對應于顯示部件260屏幕的縱向。操作存儲器270由RAM (隨機存取存儲器)構成并用于處理各種數據。CPU 220執行存儲于存儲單元240中的控制程序，以利用操作存儲器270來執行各種處理，并在顯示部件260中基于圖像數據來顯示圖像。此外，CPU 220通過接口 210控制彩色CXD 11、照明光源16、透鏡驅動部件17、和顯微鏡100的臺驅動部件22。圖2是示出根據本發明一個實施例的放大率觀察裝置300的顯微鏡100的透視圖。圖2中，以箭頭示出了 X軸、Y軸、和Z軸。如圖2所示，顯微鏡100具有底座I。第一支撐底座2附接在底座I上，并且第二支撐底座3還附接至第一支撐底座2的前表面從而嵌入其中。連接部件4可圍繞沿Y軸方向延伸的轉動軸Rl轉動地附接至第一支撐底座2的頂部邊緣。轉動柱5附接至連接部件4。從而，轉動柱5可以以轉動軸Rl作為支點而與連接部件4的轉動相關聯地在平行于Z軸的垂直平面中傾斜。用戶可以利用固定旋鈕9將連接部件4固定至第一支撐底座2。圓形支撐部件7附接至連接部件6的前表面。基本成管狀的成像單元10附接至支撐部件7。在圖2的狀態中，成像單元10的光軸R2平行于Z軸。支撐部件7具有用于使成像單元10在水平面中移動的多個調節螺釘41。可以利用該多個調節螺釘41調節成像單元10的位置以使成像單元10的光軸R2垂直地與轉動軸Rl相交。滑塊8以可沿Z軸方向滑動的方式附接至底座I上的第二支撐底座3的前表面。調節旋鈕42設置在第二支撐底座3的側表面。滑塊8在Z軸方向(高度方向)中的位置可由調節旋鈕42調節。臺單元20的臺支撐部件23附接至滑塊8上。臺21以可圍繞平行于Z軸的轉動軸R3來相對臺支撐部件23轉動的方式設置。臺21具有放置觀察對象S的放置面21a。此夕卜，在臺21上設置了在水平面中彼此相交的Xt軸和yt軸。臺21被設置為可以通過圖1的臺驅動部件22沿Xt軸和yt軸移動。當臺21圍繞轉動軸R3轉動時，臺21的Xt軸和yt軸也轉動。從而，臺21的Xt軸和yt軸在水平面中相對于X軸和Y軸傾斜。成像單元10在臺21的放置面21a上的成像范圍(視野范圍)根據成像單元10的放大率(物鏡13的放大率)而變化。下文中，將成像單元10的成像范圍稱作成像區域，以及如后面所述，在該成像區域中設置彼此相交的Xr軸和Ir軸。該成像區域的\軸和Ir軸分別對應于顯示部件260的Xd軸和yd軸。基于該成像區域的圖像數據，在圖1的顯示部件260中顯示觀察對象S的圖像。下文中，顯示在顯示部件260中的觀察對象S的圖像稱作觀察圖像。如后所述，觀察圖像設置有彼此相交的Xi軸和軸。觀察圖像的Xi軸和軸分別對應于臺21的Xt軸和yt軸。圖3是示出其中平行于Z軸固定顯微鏡100的成像單元10的狀態的示意圖。此夕卜，圖4是示出其中顯微鏡100的成像單元10相對于Z軸以期望角度傾斜的狀態的示意圖。如圖3所示，對于處于與Z軸平行狀態的轉動柱5，緊固了固定旋鈕9，以將連接部件4固定至第二支撐底座3。從而，成像單元10的光軸R2在與Z軸平行的狀態下與轉動軸Rl垂直相交。在此情況下，成像單元10的光軸R2垂直于臺21的表面。固定旋鈕9被松 開以使連接部件4可圍繞轉動軸Rl轉動，而轉動柱5可將轉動軸Rl作為支點進行傾斜。因此，如圖4所示，成像單元10的光軸R2相對于Z軸以任意角Θ1傾斜。在此情況下，成像單元10的光軸R2與轉動軸Rl垂直相交。類似地，成像單元10的光軸R2可相對于Z軸在圖4所示一側的相反側上以任意角度傾斜。因此，可以使得臺21上的觀察對象S的表面高度與轉動軸Rl的高度一致，從而沿垂直方向和傾斜方向觀察觀察對象S的同一部分。(2)臺單元的操作在從用戶或外部裝置向圖像處理設備200的輸入單元250 (圖1)提供針對臺21的移動命令或針對臺21的轉動命令時，CPU 220將移動命令信號或轉動命令信號提供給臺驅動部件22。臺驅動部件22基于來自CPU 220的移動命令信號使臺21沿Xt軸和yt軸移動，或者基于來自CPU 220的轉動命令信號使臺21繞轉動軸R3轉動。在該實施例中，來自CPU 220的移動命令信號包括臺21沿Xt軸的移動量(下文稱作Xt移動量)和臺21沿yt軸的移動量(下文稱作yt移動量)。來自CPU 220的轉動命令信號包括臺21的轉動方向和轉動角度。此處，如上所述，當臺21繞轉動軸R3轉動時，臺21的Xt軸和yt軸相對于X軸和Y軸傾斜。為此，為了使臺21沿作為移動指令提供的移動方向移動，需要根據臺21的轉動角來控制xt移動量和yt移動量。在該實施例中，基于由轉動角傳感器30檢測到的臺21的轉動角，計算xt移動量和yt移動量以使得作為移動指令提供的移動方向與臺21的實際移動方向一致。圖5A到圖5C是示出用于計算xt移動量和yt移動量的方法的示例的示意圖。在圖5A至圖5C的示例中，Xt軸和yt軸相對于X軸和Y軸以角度Θ ^傾斜。如圖5A所示，輸入單元250被提供有移動方向AO和移動量BO作為移動指令。在此情況中，如圖5B所示，基于移動方向AO和移動量BO計算沿X軸的移動量dxl和沿Y軸的移動量dyl。此外，如圖5C所示，基于計算出的移動量dxl、dyl和轉動角度傳感器30檢測到的臺21的轉動角度Θ Q計算Xt移動量dx2和yt移動量dy2。圖6是由CPU 220執行的臺驅動處理的流程圖。CPU 220基于存儲在存儲單元240中的控制程序執行圖6的臺驅動處理。如圖6所示，首先，CPU 220判定是否已經向輸入單元250提供了臺21的移動指令(步驟SI)。當已經提供了臺21的移動指令，CPU 220就基于來自轉動角度傳感器30的角度檢測信號獲取臺21的轉動角(步驟S2)。接下來，CPU 220基于所提供的移動指令和所獲取的轉動角計算上述的xt移動量和yt移動量(步驟S3)。隨后，CPU220將計算出的xt移動量和yt移動量作為移動命令信號提供給臺驅動部件22 (步驟S4)。此后，CPU 220返回步驟SI的處理。在步驟SI中，當還未提供臺21的移動指令時，CPU 220判定是否已經向輸入單元250提供了臺21的轉動指令(步驟S5)。當還未提供臺21的轉動指令時，CPU 220返回步驟
SI的處理。當已經提供了臺21的轉動指令時，CPU 220基于所提供的轉動指令將轉動方向和轉動角作為轉動命令信號提供給臺驅動部件22 (步驟S6)。此后，CPU 220返回步驟SI的處理。如上所述，基于提供給輸入單元250的移動指令和轉動角傳感器30檢測到的轉動角計算了 Xt移動量和yt移動量，并且計算出的Xt移動量和yt移動量被提供給臺驅動部件22。基于Xt移動量和yt移動量，臺21沿Xt軸和yt軸從臺驅動部件22開始移動。因此，即使在臺21轉動時，觀察對象S也可以在成像區域內沿期望方向移動。應該注意，轉動角傳感器30檢測到的臺21的轉動角可以由顯示部件260進行顯示。在此情況中，用戶可以容易地識別出臺21的轉動角。盡管在該實施例中將移動量和移動方向作為移動指令來提供，但這不是限制性的。例如，可以提供示出移動到的位置的坐標(下文稱為目標坐標)來作為移動指令。例如，設置了將X軸和Y軸作為坐標軸的XY坐標系，以及將Xt軸和yt軸作為坐標軸的Xtyt坐標系。在此情況中，XY坐標系中的目標坐標被提供作為移動指令。基于臺21的轉動角將所提供的目標坐標轉換成xtyt坐標系中的坐標。基于轉換后的目標坐標，可以計算Xt移動量和yt移動量。此外，即使在移動量和移動方向被提供為移動指令時，也可以以與上述類似的方式利用XY坐標系和xtyt坐標系計算Xt移動量和It移動量。例如,基于所提供的移動量和移動方向來計算XY坐標系中的目標坐標。所計算出來的目標坐標被基于臺21的轉動角轉換成xtyt坐標系中的坐標。基于該轉換后的坐標，可以計算出Xt移動量和yt移動量。(3)臺單元的操作與觀察圖像之間的關系下文中，將描述臺單元20的操作與顯示部件260中顯示的觀察圖像之間的關系。圖7是示出放置在臺21的放置面21a上的觀察對象S的示例的平面圖。圖8A至圖1OB是各自示出臺單元20的操作與顯示部件260中顯示的觀察圖像之間的關系的示圖。圖8A、圖9A、和圖1OA每個示出了臺21與成像區域之間的位置關系，而圖8B、圖9B、和圖1OB每個示出了顯示部件260中顯示的觀察圖像。此外，圖8A、圖9A、和圖1OA每個示出了 X軸和Y軸、臺21的Xt軸和yt軸、以及成像區域的\軸和L軸。圖8B、圖9B、和圖1OB每個示出了顯示部件260的Xd軸和yd軸、以及觀察圖像的Xi軸和軸。在下面的描述中，方向An (η為自然數)是臺21的移動或轉動的方向，而方向Cn是觀察圖像IM的移動或轉動的方向。相對于X軸和Y軸的方向An與相對于顯不部件260的xd軸和yd軸的方向Cn—致。此外，移動量Bn是臺21的移動量，而移動量Dn是觀察圖像的移動量。在該實施例中，移動量Bn與移動量Dn之比是恒定的。在圖8A的狀態中，臺21的Xt軸和yt軸分別與X軸和Y軸一致。此外，成像區域IR的Xr軸和I軸分別與X軸和Y軸一致。在此情況下，如圖8B所示，觀察圖像頂的Xi軸和軸分別與顯示部件260的Xd軸和yd軸一致。如圖9A所示，當轉動方向A2和轉動角Θ 2作為轉動指令被提供給輸入單元250時，臺21繞轉動軸R3沿方向A2恰轉動角度Θ2。在此情況中，如圖9B所示，觀察圖像IM沿轉動方向C2恰轉動角度Θ 2。應該注意,在該示例中，調整成像單元10的位置以使得轉動軸R3位于成像區域IR的中央部分。因此，即使在臺21繞轉動軸R3轉動時，也能防止觀察對象S的期望區域移到成像區域IR的外部。從而在通過成像單元10對觀察對象S的期望區域進行成像的同時可以轉動觀察對象S。特別是，如圖4所示，當臺21在成像單元10相對于Z軸處于傾斜狀態下而轉動時，從各種角度對觀察對象S的期望區域進行成像。這允許用戶對觀察對象S的期望區域進行立體觀察。此外，盡管在該實施例中臺21的轉動軸R3的位置相對于臺支撐部件23固定，但這不是限制性的。臺21的轉動軸R3的位置可相對于臺支撐部件23改變。在此情況中，臺21的轉動軸R3的位置可以調節為使得轉動軸R3位于成像區域IR的中央部分。如圖1OA所示，當移動方向A3和移動量B3作為移動指令被提供給輸入單元250時，臺21沿移動方向A3恰移動移動量B3。在此情況中，如上所述，基于移動方向A3、移動量B3、和角度Θ 2計算出Xt移動量和yt移動量，并且臺21基于Xt移動量和yt移動量進行移動。如圖1OB所示，觀察圖像IM沿方向C3恰移動移動量D3。(4)成像單元的偏移在圖8和圖9的示例中，由于成像區域IR的Xr軸和I軸分別與X軸和Y軸一致，因此臺21相對于X軸和Y軸的移動方向與觀察圖像頂相對于顯示部件260的Xd軸和yd軸的移動方向一致。實際上，存在著成像區域IR的&軸和K軸由于組裝誤差等而相對于X軸和Y軸偏移的情況。此外，當成像單元10被設置為可從支撐部件7拆卸時，成像單元10可以以成像區域IR的&軸和軸相對于X軸和Y軸偏移的狀態附接至支撐部件7。當成像區域IR的\軸和I軸相對于X軸和Y軸偏移時，會出現下列問題。圖11A、圖11B、圖12A、和圖12B是每個示出在成像區域IR的\軸和L軸相對于X軸和Y軸偏移的情況下的臺單元20的操作與顯示部件260中顯示的觀察圖像之間的關系的示圖。在圖1lA的狀態中，臺21的Xt軸和yt軸分別與X軸和Y軸一致，成像區域IR的\軸和K軸分別相對于X軸和Y軸恰傾斜角度Θ3。在此情況下，如圖1lB所示，觀察圖像IM的Xi軸和軸分別相對于顯示部件260的Xd軸和yd軸恰傾斜角度Θ 3。如圖12A所示，當移動方向A4和移動量B4作為移動指令被提供給輸入單元250時，臺21沿移動方向A4恰移動移動量B4。在此情況中，如圖12B所示，觀察圖像IM沿不同于方向C4的方向C4’恰移動移動量D4。如上所述，當成像區域IR的\軸和L軸相對于X軸和Y軸偏移時，臺21相對于X軸和Y軸的移動方向不同于觀察圖像頂相對于顯示部件260的&軸和yd軸的移動方向。為此，觀察圖像頂可以沿不同于期望方向的方向移動。因此，在該實施例中，基于觀察圖像IM的移動方向檢測成像區域IR的\軸和I軸相對于臺21的\軸和I軸的角度。基于檢測到的角度，計算成像區域的Xr軸和軸相對于X軸和Y軸的角度(下文中，稱作成像區域傾斜角度)，并基于計算出的成像區域傾斜角度來校正臺21的移動方向。圖13A、圖13B、圖14A、和圖14B是用于描述臺21的移動方向的校正的示圖。本文中，將描述其中基于圖11A、圖11B、圖12A、和圖12B的示例中的觀察圖像頂的移動方向對臺21的移動方向進行校正的示例。圖13A的觀察圖像IM對應于圖1lB的觀察圖像頂，而圖14B的觀察圖像頂對應于圖12B的觀察圖像頂。此外，在該示例中，由于臺21的Xt軸和yt軸分別與X軸和Y軸一致，因此成像區域IR的Xr軸和軸相對于臺21的Xt軸和yt軸的角度等同于成像區域傾斜角。首先，如圖13A所示，在移動前從觀察圖像頂中檢測出特征點CP。例如，將對比度改變較大的部分等檢測為特征點CP。隨后，移動臺21。在此情況下，根據成像單元10的放大率設置臺21的移動量，使得特征點CP不移到顯示部件260的屏幕以外。在該示例中，如上所述，臺21沿移動方向A4恰移動移動量B4。隨后,如圖13B所示,例如,在進行了圖案匹配后從觀察圖像頂檢測出特征點CP。基于特征點CP在移動前的觀察圖像IM中的位置和特征點CP在移動后的觀察圖像IM中的位置，將特征點CP的移動方向C4’指定為觀察圖像IM的移動方向。基于指定的移動方向C4’，獲取了成像區域傾斜角Θ3 (圖12)。基于獲取的成像區域傾斜角Θ 3，對臺21的移動方向進行控制以使得觀察圖像IM沿期望方向移動。具體地，在如圖14B所示使觀察圖像頂沿方向C5恰移動移動量D5的情況下，將Xt移動量和It移動量計算為使得臺21沿相對于移動方向A5恰偏移了成像區域傾斜角Θ 3的移動方向A5’移動移動量B5，如圖14A所示。臺21基于計算出的Xt移動量和yt移動量移動。從而，觀察圖像頂沿期望方向移動。因此，用戶在觀看觀察圖像頂時可以容易地將觀察對象S的期望區域與成像區域IR對齊。圖像處理設備200的CPU 220基于存儲在存儲單元240中的控制程序執行傾斜角獲取處理，從而實現成像區域傾斜角的獲取。圖15是用于由CPU 220執行的傾斜角獲取處理的流程圖。執行傾斜角獲取處理的時刻沒有特別限制。例如，可以在啟動圖像處理設備200時執行傾斜角獲取處理，或者可以根據用戶的指令執行傾斜角獲取處理。如圖15所示，首先，CPU 220從放大率檢測部件(未示出)獲取成像單元10的放大率(物鏡13的放大率)(步驟S11)。接下來，CPU 220基于獲取的成像單元10的放大率決定臺21在XY平面上的移動量(步驟S12)。隨后，CPU 220利用透鏡驅動部件17使成像單元10沿Z方向移動，使得成像單元10的焦點與觀察對象S的表面一致(步驟S13)。然后，如圖13A所示，CPU 220從移動前的觀察圖像頂中檢測特征點CP (步驟S14)。接下來，CPU 220使臺21恰移動在步驟S12中決定的移動量(步驟S15)。臺21的移動方向可以預先決定，或可以根據檢測到的特征點的位置適當地設定。隨后，CPU 220通過圖案匹配在移動后的觀察圖像頂中檢測出在步驟S14中檢測到的特征點CP (步驟S16)。然后，CPU 220基于在步驟S14、S16中檢測到的特征點CP的位置指定特征點CP的移動方向(步驟S17)。接下來，CPU 220基于計算出來的移動方向獲取成像區域傾斜角(步驟S18)，隨后結束處理。獲取的成像區域傾斜角被存儲到存儲單元240或操作存儲器270中。此后，當臺21的移動指令被提供給輸入單元250時，CPU 220利用所存儲的成像區域傾斜角計算Xt移動量和yt移動量，以使觀察圖像頂沿期望方向移動。
如上所述,在該實施例中，在預定校準(calibration)時刻(在傾斜角獲取處理時刻)基于觀察圖像IM的移動方向計算成像區域傾斜角，然后在隨后的正常時間(normaltime)基于計算出的成像區域傾斜角校正臺21的移動方向。從而可以控制臺21的移動以使得觀察圖像頂沿期望方向移動。因此，用戶可以在觀看觀察圖像頂的同時容易地將觀察對象S的期望區域與成像區域IR對齊。此外，可以根據觀察用途、用戶的偏好等適當地改變成像區域傾斜角，而不會有損于操作性。(5)位置指定圖像在該實例中，顯示部件260可以顯示示出成像區域IR在臺21上的位置的位置指定圖像。圖16是示出位置指定圖像的示例的示圖。圖16的位置指定圖像NI包括代表比臺21上的當前成像區域IR寬的區域的寬范圍圖像BD、和對應于成像區域IR的成像區域對應圖像Cl。在該實施例中，基于成像單元10獲取的圖像數據顯示寬范圍區域圖像BD。例如，由成像單元10以比當前放大率低的放大率預先對成像對象S進行成像以獲取寬視野圖像數據，并基于該圖像數據顯示寬范圍圖像BD。此外，隨著臺21沿Xt軸和yt軸連續移動，由成像單元10連續獲取成像區域IR的圖像數據。基于獲取的多條圖像數據的多個圖像被連接在一起，以顯示寬范圍圖像BD。此外，優選地，寬范圍圖像BD對應于臺21上的成像區域IR的相對可移動范圍。在此情況下，用戶可以容易地識別出臺21上的成像區域IR的可移動范圍。這允許用戶有效地將觀察對象S的期望區域與成像區域IR對齊。此外，寬范圍圖像BD可以是代表比臺21上的當前成像區域IR寬的區域的示意圖。該示意圖由線性線或曲線構成，并且包括例如矩形、圓形、括號、和箭頭。在此情況中，在沒有增加CPU 220的處理負荷的情況下顯示了寬范圍圖像BD。在該示例中，成像區域對應圖像Cl具有矩形形狀。成像區域對應圖像Cl在寬范圍圖像BD內的位置對應于成像區域IR在臺21上的位置。圖17至圖19是示出顯示部件260對位置指定圖像NI進行的顯示的示圖。在圖17的示例中，位置指定圖像NI被顯示為與觀察圖像頂重疊。在此情況中，用戶可以基于位置指定圖像NI容易地識別出臺21與成像區域IR的之間的位置關系。此外，當觀察對象S的待觀察部分未被顯示為觀察圖像頂時，用戶可以基于位置指定圖像NI容易地識別出臺21將要移動的方向和移動量。當臺21以圖17的狀態轉動時，如圖18所示，位置指定圖像NI沿觀察圖像頂的轉動而轉動。這允許用戶容易地識別出臺21相對于成像區域IR的轉動角。在該實施例中，輸入單元250被構造為能夠接受對位置指定圖像IN中的任一位置的指定。CPU 220利用臺驅動部件22控制臺21的移動，使得臺21上的與通過輸入單元250指定的位置相對應的位置成為成像區域IR。例如，在圖19A的位置指定圖像NI中，用戶操作輸入單元250來指定位置PS。在此情況下，如圖19B所示，臺21移動使得臺21上的對應于位置PS的位置成為成像區域IR。具體地，CPU 220基于由輸入單元250指定的位置指定圖像NI上的位置來計算Xt移動量和yt移動量，并將xt移動量和yt移動量作為移動指令提供給臺驅動部件22。臺驅動部件22基于所提供的移動指令移動臺21。這允許用戶有效地將觀察對象S的期望區域與成像區域IR對齊。CPU 220可以在臺21已經移動的情況下基于觀察圖像頂的移動量來計算位置指定圖像NI上的以像素為單位的移動量與臺21上的實際移動量之間的關系，并可以基于計算出的關系來校正要提供給臺驅動部件22的Xt移動量和yt移動量。例如，如圖13A和圖13B所示，可以從移動前的觀察圖像頂和移動后的觀察圖像IM中檢測出共同的特征點CP，從而獲取以像素為單位的特征點CP的移動量。因此，可以計算出觀察圖像頂中的以像素為單位的移動量與臺21上的實際移動量之間的關系。此外，可以基于成像單元10的放大率和位置指定圖像NI的放大率計算出觀察圖像IM中以像素為單位的移動量與位置指定圖像NI中的以像素為單位的移動量之間的關系。因此，可以計算出位置指定圖像NI中以像素為單位的移動量與臺21上的實際移動量之間的關系。基于以此方式計算出的關系，校正Xt移動量和yt移動量，從而提高了臺21的移動精度。盡管在該示例中臺21根據位置指定圖像NI中的位置的指定而移動，但是這不是限制性的，而是臺21可以根據觀察圖像IM上的期望位置的指定來移動。例如，當指定了觀察圖像頂上的任意位置時，臺21移動，使得臺21上的對應于該指定位置的位置移動到成像區域IR的中央。此外在此情況中，類似于上文，CPU 220可以在臺21已經移動的情況下基于觀察圖像IM的移動量來計算觀察圖像IM中以像素為單位的移動量與臺21上的實際移動量之間的關系，并基于計算出來的關系來校正要提供給臺驅動部件22的Xt移動量和yt移動量。(6)其他實施例盡管在上述實施例中利用轉動角傳感器30檢測臺21的轉動角，但這不是限制性的，而是可以通過其他方法檢測臺21的轉動角。例如，可以將代表X軸和Y軸中至少一個的線添加至臺21的放置面21a，并且成像單元10可以對該線進行成像。在該情況中，可以基于觀察圖像頂中的線的傾斜度來檢測臺21的轉動角。此外，盡管在上述實施例中基于觀察圖像頂的移動方向計算了成像區域傾斜角，并基于計算出的成像區域傾斜角校正了臺21的移動方向(參照圖13A至圖15)，但是臺21的移動方向可以其他方法進行校正。例如，可以在臺21的放置面21a上設置用于指定X軸或Y軸的方向的方向指定部件，并且可以基于包括在觀察圖像頂中的方向指定部件的圖像來檢測臺21的Xt軸和yt軸相對于成像區域IR的軸和軸的角度,并且可以基于檢測到的角度校正臺21的移動方向。方向指定部件可以是例如代表X軸和Y軸中的至少一個的線、凸起、槽等。具體地，在預定校準的時刻(例如，在圖像處理設備200啟動時)，對臺21上的方向指定部件進行成像，并基于觀察圖像頂中由方向指定部件所示的方向來檢測臺21的Xt軸和yt軸相對于成像區域IR的Xr軸和Ir軸的角度。這導致檢測了成像區域IR與初始狀態的臺21之間的相對角度。在隨后的正常時間，可以校正臺21的移動方向，以使得觀察圖像IM以檢測到的角度以類似于上述示例的方式沿期望方向移動。此外，盡管在上述實施例中將臺21的移動方向和移動量作為移動指令來提供，但這不是限制性的，而是可以提供成像區域IR相對于臺21的移動方向和移動量。在此情況中，例如，成像區域IR的移動方向和移動量被轉換成臺21的移動方向和移動量，并以類似于上述的方式基于轉換后的移動量和移動方向來計算Xt移動量和It移動量。
此外，盡管在上述實施例中臺驅動部件22基于來自CPU 220的轉動命令信號使臺21轉動，但這不是限制性的，而是可以手動轉動臺21。(7)權利要求的每個構成要素與實施例的每個部件的對應關系盡管下文中將描述權利要求的每個構成要素與該實施例的每個部件的對應關系的示例，當時本發明不限于下述示例。在上述實施例中,成像單元10是成像部件的示例,顯示部件260是顯示部件的示例，臺21是臺的示例，放置面21a是放置面的示例，轉動角傳感器30是轉動角檢測部件的示例，臺驅動部件22是臺驅動部件的示例,輸入單元250是指令接受部件的示例，CPU 220是控制部件的示例。此外，支撐部件7是支撐部件的示例，寬范圍圖像BD是第一圖像的示例，對應于圖像Cl的成像區域是第二圖像的示例，Xt軸和yt軸是第一和第二軸的示例，Xr軸和I軸是第三和第四軸的示例，X軸和Y軸是第五軸和第六軸的示例。作為權利要求的每個構成要素，可以使用具有權利要求中描述的構造或功能的各種其他要素。本發明可以用于各種放大觀察裝置。
權利要求
1.一種放大觀察裝置，包括: 成像部件，其對觀察對象進行成像，以獲取成像區域的成像數據； 顯示部件，其基于所述成像部件獲取的圖像數據顯示所述觀察對象的圖像作為觀察圖像； 臺，其具有放置所述觀察對象的放置面，并被提供為可繞實質垂直于所述放置面的轉動軸而相對于成像部件相對轉動，并可在實質平行于所述放置面的平面內沿彼此相交的第一軸和第二軸移動； 轉動角檢測部件，其檢測所述臺的轉動角； 臺驅動部件，其使所述 臺沿所述第一軸和所述第二軸相對于所述成像部件做相對移動； 指令接受部件，其接受針對所述臺的移動方向的指令；以及 控制部件，其為所述臺驅動部件提供所述臺沿所述第一軸和所述第二軸的移動量，以控制所述臺的移動，其中， 所述臺的所述第一軸和所述第二軸繞與所述臺一體的轉動軸轉動，并且所述控制部件被構造為基于由所述轉動角檢測部件檢測到的轉動角來控制要提供給所述臺驅動部件的沿所述第一軸和所述第二軸的移動量，以使得所述觀察對象在所述成像部件的成像區域中的移動方向與所述指令接受部件接受到的方向一致。
2.根據權利要求1所述的放大觀察裝置，其中， 所述成像部件的成像區域設置有彼此相交的第三軸和第四軸，以及所述控制部件被構造為在預定校準期間檢測所述臺的第一軸和第二軸與所述成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差，并在正常時間基于檢測到的角度差來校正要提供給所述臺驅動部件的沿所述第一軸和所述第二軸的移動量。
3.根據權利要求2所述的放大觀察裝置，其中，所述控制部件被構造為在已經通過所述臺驅動部件移動了所述臺的情況下基于所述觀察圖像的移動方向來檢測所述臺的第一軸和第二軸與所述成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差。
4.根據權利要求2所述的放大觀察裝置，其中， 在所述臺上設置有方向指定部件，用于指定所述第一軸和所述第二軸的方向，以及所述控制部件被構造為基于所述觀察圖像中包括的所述檢測指定部件的圖像來檢測所述臺的第一軸和第二軸與所述成像區域的第三軸和第四軸之間的角度差。
5.根據權利要求1所述的放大觀察裝置，其中，所述顯示部件顯示指示所述成像區域在所述臺上的位置的位置指定圖像。
6.根據權利要求5所述的放大觀察裝置，其中， 所述位置指定圖像包括代表比所述臺上的成像區域寬的區域的第一圖像和對應于所述成像區域的第二圖像，以及 所述控制部件基于所述轉動角檢測部件檢測到的轉動角使所述第一圖像相對于所述第二圖像做相對轉動。
7.根據權利要求6所述的放大觀察裝置，其中， 所述成像部件被構造為能夠對比所述成像區域寬的區域進行成像，并且所述顯示部件基于在由所述成像部件對寬區域進行成像時獲得的圖像數據來顯示所述第一圖像。
8.根據權利要求6所述的放大觀察裝置，其中，所述第一圖像示出了用于指定比所述臺上的成像區域寬的區域的示圖。
9.根據權利要求6所述的放大觀察裝置，其中所述第一圖像對應于所述臺上的成像區域的相對可移動范圍。
10.根據權利要求6所述的放大觀察裝置，其中， 所述指令接受部件被構造為能夠接受在所述位置指定圖像中對任意位置的指定，以及 所述控制部件控制所述臺驅動部件對所述臺的移動，使得所述成像區域移動至所述臺上的與所述指令接收部件指定的位置相對應的位置。
11.根據權利要求1所述的放大觀察裝置，其中，所述控制部件被構造為在所述臺已經移動了的情況下檢測所述觀察圖像的移動量，基于檢測到的移動量計算所述觀察圖像的移動量與所述臺的移動量之間的關系，并基于計算出的關系校正要提供給所述臺驅動部件的移動 量。
全文摘要
提供了放大觀察裝置，即使在臺轉動時，該放大觀察裝置也能夠容易地沿期望方向移動觀察對象，并且能夠防止觀察對象的期望區域由于臺的轉動而移到成像區域的外部。觀察對象被放置在臺的放置面上。由成像單元對觀察對象進行成像，以獲取成像區域的圖像數據。基于成像單元獲取的圖像數據，由顯示部件將觀察對象的圖像作為觀察圖像進行顯示。臺沿xt軸和yt軸相對于成像單元相對移動。在此情況中，基于轉動角檢測部件檢測到的轉動角控制沿xt軸和yt軸的移動量。
文檔編號G02B21/36GK103105671SQ20121037771
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月8日 優先權日2011年10月7日
發明者關谷杰, 康宇范, 豬俁政寬 申請人:株式會社其恩斯