(57)【要約】画像取得の高速性と高画質とを両立することができる観察装置および観察制御方法並びに観察制御プログラムを提供する。被写体が収容される容器が設置されるステージ（１１）と、容器内の被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系（１７）と、結像光学系（１７）に対してステージ（１１）を移動させることによって、結像光学系（１７）により容器内の各観察位置を走査する走査制御部（２２）と、被写体の情報、容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得する加速度決定情報取得部（２４）とを備え、走査制御部（２２）が、上記少なくとも１つの情報に基づいて、ステージの加速度を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体が収容される容器が設置されるステージと、
前記容器内の前記被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系と、
前記結像光学系に対して前記ステージを移動させることによって、前記結像光学系により前記容器内の各観察位置を走査する走査制御部と、
前記被写体の情報、前記容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得する加速度決定情報取得部とを備え、
前記走査制御部が、前記少なくとも１つの情報に基づいて、前記ステージの加速度を制御する観察装置。
【請求項２】
前記被写体の情報が、培地の種類の情報および培地の量の情報の少なくとも１つを含む請求項１記載の観察装置。
【請求項３】
前記容器の情報が、ウェルプレート、フラスコおよびスライドガラスのいずれかを示す情報である請求項１または２記載の観察装置。
【請求項４】
前記容器の情報が、前記ウェルプレートを示す情報であって、
前記走査制御部が、前記ウェルプレートのウェルの数が多いほど加速度を大きくする請求項３記載の観察装置。
【請求項５】
前記観察法の情報が、位相差観察、蛍光観察、明視野観察、微分干渉観察、落射観察および透過観察のいずれかを示す情報である請求項１から４いずれか１項記載の観察装置。
【請求項６】
前記走査制御部が、前記明視野観察の場合よりも前記位相差観察の場合の加速度を小さくする請求項５記載の観察装置。
【請求項７】
前記走査制御部が、前記落射観察の場合よりも前記明視野観察の場合の加速度を小さくする請求項５または６記載の観察装置。
【請求項８】
前記観察条件の情報が、前記対物レンズの倍率の情報、前記結像光学系によって結像された像を撮像する撮像素子の露光時間の情報、光源から出射される光の輝度の情報および前記光の波長の情報の少なくとも１つを含む請求項１から７いずれか１項記載の観察装置。
【請求項９】
前記観察条件の情報が、前記対物レンズの倍率の情報であって、
前記走査制御部が、前記対物レンズの倍率が大きいほど加速度を小さくする請求項８記載の観察装置。
【請求項１０】
前記走査制御部が、前記ステージを往復移動させ、かつ往路移動開始期間および復路移動開始期間における加速度を制御する請求項１から９いずれか１項記載の観察装置。
【請求項１１】
被写体が収容される容器が設置されるステージを、前記容器内の前記被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系に対して移動させることによって、前記結像光学系により前記容器内の各観察位置を走査する観察制御方法において、
前記被写体の情報、前記容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得し、
該取得した少なくとも１つの情報に基づいて、前記ステージの加速度を制御する観察制御方法。
【請求項１２】
被写体が収容される容器が設置されるステージを、前記容器内の前記被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系に対して移動させることによって、前記結像光学系により前記容器内の各観察位置を走査する手順をコンピュータに実行させる観察制御プログラムにおいて、
前記被写体の情報、前記容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得する手順と、
該取得した少なくとも１つの情報に基づいて、前記ステージの加速度を制御する手順とを前記コンピュータに実行させる観察制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体が収容された容器が設置されたステージを結像光学系に対して移動させることによって、被写体全体の像を観察する観察装置および観察制御方法並びに観察制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＳ（Embryonic Stem）細胞およびｉＰＳ（Induced Pluripotent Stem）細胞などの多能性幹細胞、または分化誘導された細胞などを顕微鏡などで撮像し、撮像した画像の特徴を捉えることで細胞の分化状態などを判定する方法が提案されている。【０００３】
ＥＳ細胞およびｉＰＳ細胞などの多能性幹細胞は、種々の組織の細胞に分化する能力を備えた細胞であり、再生医療、薬の開発、および病気の解明などにおいて応用が可能なものとして注目されている。【０００４】
一方、上述したように細胞を顕微鏡で撮像する際、高倍率な広視野画像を取得するため、いわゆるタイリング撮影を行うことが提案されている。具体的には、たとえばウェルプレートまたはフラスコなどの培養容器が設置されたステージを、結像光学系に対して移動させることによって培養容器内の各観察位置を走査し、観察位置毎の画像を撮像した後、観察位置毎の画像を結合する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／００１００２号
【特許文献２】特開２０１０−１６１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようにステージを移動させながら各観察位置の走査を行った場合、培養容器内に収容された培養液の液面の揺らぎによって細胞の画像に欠陥が発生する。【０００７】
そこで、ステージをゆっくりと徐々に加速して移動させることが考えられるが、このように一律に加速度を小さくした場合には、全ての観察位置の走査を終了するまでに長い時間を要してしまい撮像時間が長くなってしまう。すなわち、画像取得の高速性と高画質とを両立させることは非常に難しい。【０００８】
なお、特許文献１においては、細胞に与えるストレスを考慮して、容器の種類に応じて容器の搬送速度を制御することが開示されているが、この方法では、画像取得の高速性と高画質とを両立させることはできない。【０００９】
また、特許文献２においては、容器の底面近傍の振動を抑制するために、液体の深さに応じて加速度を変更することが開示されているが、特許文献２にも、画像取得の高速性と高画質とを両立させる方法は提案されていない。【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑み、画像取得の高速性と高画質とを両立することができる観察装置および観察制御方法並びに観察制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による観察装置は、被写体が収容される容器が設置されるステージと、容器内の被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系と、結像光学系に対してステージを移動させることによって、結像光学系により容器内の各観察位置を走査する走査制御部と、被写体の情報、容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得する加速度決定情報取得部とを備え、走査制御部が、上記少なくとも１つの情報に基づいて、ステージの加速度を制御する。【００１２】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、被写体の情報は、培地の種類の情報および培地の量の情報の少なくとも１つを含むことが好ましい。【００１３】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、容器の情報は、ウェルプレート、フラスコおよびスライドガラスのいずれかを示す情報としてもよい。【００１４】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、容器の情報は、ウェルプレートを示す情報とすることができ、走査制御部は、ウェルプレートのウェルの数が多いほど加速度を大きくしてもよい。【００１５】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、観察法の情報は、位相差観察、蛍光観察、明視野観察、微分干渉観察、落射観察および透過観察のいずれかを示す情報としてもよい。【００１６】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、走査制御部は、明視野観察の場合よりも位相差観察の場合の加速度を小さくしてもよい。【００１７】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、走査制御部は、落射観察の場合よりも明視野観察の場合の加速度を小さくしてもよい。【００１８】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、観察条件の情報は、対物レンズの倍率の情報、結像光学系によって結像された像を撮像する撮像素子の露光時間の情報、光源から出射される光の輝度の情報および光の波長の情報の少なくとも１つを含むことが好ましい。【００１９】
また、上記本発明の一態様による観察装置において、観察条件の情報は、対物レンズの倍率の情報とすることができ、走査制御部は、対物レンズの倍率が大きいほど加速度を小さくしてもよい。【００２０】
また、上記本発明の観察装置において、走査制御部は、ステージを往復移動させ、かつ往路移動開始期間および復路移動開始期間における加速度を制御してもよい。【００２１】
本発明の一態様による観察制御方法は、被写体が収容される容器が設置されるステージを、容器内の被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系に対して移動させることによって、結像光学系により容器内の各観察位置を走査する観察制御方法において、被写体の情報、容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得し、その取得した少なくとも１つの情報に基づいて、ステージの加速度を制御する。【００２２】
本発明の一態様による観察制御プログラムは、被写体が収容される容器が設置されるステージを、容器内の被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系に対して移動させることによって、結像光学系により容器内の各観察位置を走査する手順をコンピュータに実行させる観察制御プログラムにおいて、被写体の情報、容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得する手順と、その取得した少なくとも１つの情報に基づいて、ステージの加速度を制御する手順とをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の観察装置および観察制御方法並びに観察制御プログラムによれば、被写体が収容される容器が設置されるステージを結像光学系に対して移動させることによって、結像光学系で容器内の各観察位置を走査する場合において、被写体の情報、容器の情報、観察法の情報および観察条件の情報のうちの少なくとも１つの情報を取得し、その取得した少なくとも１つの情報に基づいて、ステージの加速度を制御するようにしたので、良質な画像を高速に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の観察装置の一実施形態を用いた顕微鏡観察システムの概略構成を示すブロック図
【図２】ウェルプレート内の各観察位置の走査軌跡の一例を示す図
【図３】ステージの速度変化の一例を示す図
【図４】加速度テーブルの一例を示す図
【図５】本発明の観察装置の一実施形態を用いた顕微鏡観察システムの作用を説明するためのフローチャート
【図６】ステージの速度変化のその他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の観察装置および観察制御方法並びに観察制御プログラムの一実施形態を用いた顕微鏡観察システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の顕微鏡観察システムの概略構成を示すブロック図である。
【００２６】
本実施形態の顕微鏡観察システムは、図１に示すように、顕微鏡装置１０と、顕微鏡制御装置２０と、表示装置３０と、入力装置４０とを備えている。なお、本実施形態においては、顕微鏡装置１０のステージ１１および結像光学系１７と、顕微鏡制御装置２０の走査制御部２２と加速度決定情報取得部２４とが、本発明の観察装置に相当する。
【００２７】
顕微鏡装置１０は、ステージ１１と、ステージ駆動部１２と、顕微鏡本体１３と、撮像部１８とを備えている。
【００２８】
ステージ１１は、被写体が収容された培養容器（本発明の容器に相当する）が設置され、ステージ駆動部１２によって移動する。
【００２９】
ステージ１１に設置される培養容器としては、複数のウェルを有するウェルプレート、フラスコおよびスライドガラスなどがある。また、培養容器に収容される細胞としては、ｉＰＳ細胞およびＥＳ細胞といった多能性幹細胞、幹細胞から分化誘導された神経、皮膚、心筋および肝臓の細胞、並びに人体から取り出された皮膚、網膜、心筋、血球、神経および臓器の細胞などがある。また、培養容器内には、このような細胞とともに、培養液などの培地が収容される。なお、本明細書では、上述した細胞などの観察対象と培地とを含めて被写体という。
【００３０】
ステージ駆動部１２は、圧電素子などを有するアクチュエータを備え、顕微鏡制御装置２０の走査制御部２２から出力された制御信号に応じてステージ１１を移動させる。ステージ駆動部１２は、具体的には、ステージ１１を水平面内において直交するＸ方向およびＹ方向に移動させる。培養容器が設置されたステージ１１が、顕微鏡装置１０の結像光学系１７に対してこのように移動することによって、結像光学系１７で培養容器内の各観察位置が走査される。
【００３１】
顕微鏡本体１３は、培養容器内の被写体の像を結像させる対物レンズを有する結像光学系１７と被写体に対して光を照射する光源などを備える。本実施形態の顕微鏡本体１３は、複数の観察法によって培養容器内の被写体を観察可能に構成されており、具体的には、位相差観察系１４と、明視野観察系１５と、落射蛍光観察系１６とを備えている。
【００３２】
位相差観察系１４は、被写体の位相差像を結像し、白色光源、コンデンサレンズ、リング状のスリットが形成されたスリット板、対物レンズおよび位相板などから構成される。位相差観察系１４においては、白色光源から出射された白色光がコンデンサレンズおよびスリット板を透過して被写体に照射され、被写体を透過した透過光が対物レンズおよび位相板に入射され、位相板から出射された直接光と回折光の干渉による位相差像が結像される。
【００３３】
明視野観察系１５は、被写体の明視野像を結像し、白色光源、コンデンサレンズおよび対物レンズなどから構成される。本実施形態の明視野観察系１５は、透過観察を行い、白色光源から出射された白色光がコンデンサレンズを透過して被写体に照射され、被写体を透過した透過光が対物レンズに入射されて結像される。
【００３４】
落射蛍光観察系１６は、励起光の被写体への照射によって被写体から発せられた蛍光像を結像し、励起光源、励起フィルタ、ダイクロイックミラーおよび対物レンズなどから構成される。本実施形態の落射蛍光観察系１６は、落射観察を行い、励起光源から出射された励起光が励起フィルタを透過した後、ダイクロイックミラーによって反射され、対物レンズを透過して培養容器の底面側から被写体に照射される。そして、細胞などから培養容器の底面側に向けて発せられた蛍光が、再び対物レンズに入射されて結像され、その蛍光像がダイクロイックミラーを透過するように構成されている。落射蛍光観察系１６においては、上述したように、細胞などから発せられた蛍光が、培養容器内の培養液中を透過しないので、ステージ１１の移動よる培養液の液面の揺れはほとんど影響ない。
【００３５】
なお、図１に示す結像光学系１７は、上述した位相差観察系１４、明視野観察系１５および落射蛍光観察系１６のそれぞれの結像光学系をまとめて示し、各観察系の各結像光学系は、一部または全部を共通としてもよいし、それぞれ別個に構成するようにしてもよい。
【００３６】
また、結像光学系１７（各観察系の結像光学系）は、対物レンズの光軸方向に移動可能に構成されており、これによりオートフォーカス制御が行われ、撮像部１８の撮像素子によって撮像される画像のコントラストが調整される。
【００３７】
撮像部１８は、結像光学系１７によって結像された位相差像、明視野像および蛍光像を撮像する撮像素子を備える。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどが用いられる。撮像素子としては、ＲＧＢ（Red Green Blue）のカラーフィルタが設けられた撮像素子を用いてもよいし、モノクロの撮像素子を用いるようにしてもよい。また、撮像素子は、観察系毎にそれぞれ別個に設けるようにしてもよいし、複数の観察系で兼用するようにしてもよい。撮像部１８の撮像素子から出力された画像信号は、顕微鏡制御装置２０に入力される。
【００３８】
次に、顕微鏡制御装置２０の構成について説明する。顕微鏡制御装置２０は、顕微鏡装置１０全体を制御し、制御部２１および加速度決定情報取得部２４を備えている。そして、制御部２１は、走査制御部２２および表示制御部２３を備えている。
【００３９】
顕微鏡制御装置２０は、中央処理装置、半導体メモリおよびハードディスクなどを備えたコンピュータから構成され、ハードディスクに本発明の観察制御プログラムの一実施形態がインストールされている。そして、この観察制御プログラムが、制御部２１が有する中央処理装置によって実行されることによって、図１に示す走査制御部２２、表示制御部２３および加速度決定情報取得部２４が機能する。なお、本実施形態においては、観察制御プログラムを実行させることによって走査制御部２２、表示制御部２３および加速度決定情報取得部２４の機能を実現させるようにしたが、このようにプログラムの処理のみによって実現する構成に限らず、一部の機能をＩＣ（Integrated Circuit）などハードウェアによって実現するようにしてもよい。なお、観察制御プログラムは、非一時的なコンピュータ読取り可能な記録媒体に格納され、顕微鏡制御装置２０を構成するコンピュータに読み取られても良い。また、観察制御プログラムは、ネットワークを介して配信されても良い。
【００４０】
走査制御部２２は、ステージ駆動部１２を駆動制御し、これによりステージ１１をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【００４１】
表示制御部２３は、顕微鏡装置１０によって撮像された各観察位置の画像を結合することによって、１枚の合成画像を生成し、その合成画像を表示装置３０に表示させる。
【００４２】
加速度決定情報取得部２４は、ユーザによって入力装置４０を用いて設定入力された観察法の情報、容器の種類の情報および被写体の情報を取得する。
【００４３】
観察法の情報とは、顕微鏡本体１３を構成する観察系のうち、いずれの観察系を用いるかを示す情報をいう。具体的には、観察法の情報は、位相差観察、蛍光観察、明視野観察、微分干渉観察、落射観察および透過観察のいずれかを示す情報である。
【００４４】
容器の種類の情報とは、観察対象である細胞などを収容する容器の種類を示す情報をいう。具体的には、容器の種類の情報は、ウェルプレート、フラスコおよびスライドガラスのいずれかを示す情報である。なお、容器の種類の情報は、本発明の容器の情報に相当する。
【００４５】
被写体の情報とは、被写体である培地に関する情報をいう。被写体の情報は、培地の種類の情報および培地の量の情報の少なくとも１つを含む。
【００４６】
表示装置３０は、上述したように表示制御部２３によって生成された合成画像を表示し、たとえば液晶ディスプレイなどを備える。
【００４７】
入力装置４０は、マウスおよびキーボードなどを備え、ユーザによる種々の設定入力を受け付ける。本実施形態の入力装置４０は、上述した観察法の情報、容器の種類の情報および被写体の情報の設定入力を受け付ける。また、入力装置４０をタッチパネルによって構成し、表示装置３０と兼用するようにしてもよい。
【００４８】
本実施形態においては、上述したように走査制御部２２による制御によってステージ１１をＸ方向およびＹ方向に移動させ、これにより培養容器内における観察位置を２次元状に走査し、各観察位置の画像を撮像する。
【００４９】
図２は、培養容器として６つのウェル５２を有するウェルプレート５０を用いた場合における各観察位置の走査軌跡を実線Ｍで示した図である。図２に示すように、ウェルプレート５０内の各観察位置は、ステージ１１のＸ方向およびＹ方向の移動によって走査開始点Ｓから走査終了点Ｅまでの実線Ｍに沿って走査される。すなわち、観察位置は、Ｘ方向の正方向（図２の右方向）に走査された後、Ｙ方向の正方向（図２の下方向）に走査され、Ｘ方向の負方向（図２の左方向）に走査される。次いで、観察位置は、再びＹ方向の正方向に走査され、再びＸ方向の正方向に走査される。このように、ステージ１１のＸ方向についての往復移動とＹ方向への移動を繰り返し行うことによって、観察位置は、ウェルプレート５０内を２次元状に走査される。
【００５０】
そして、本実施形態の走査制御部２２は、ウェルプレート５０内の各観察位置を一定の速度で走査させるため、ステージ１１の往路移動開始期間と復路移動開始期間とにおいて、ステージ１１を予め設定された加速度で移動させる。図３は、ステージ１１の速度変化の一例を示す図である。図３に示すように、走査制御部２２は、ステージ１１が往路移動する際には、往路移動開始期間（ｔ０〜ｔ１）すなわち図２に示すＲ１の領域（ウェルプレート５０内の観察位置を含まないウェルプレート５０の外側端部）を走査する期間において、ステージ１１を一定の加速度で加速し、往路移動終了期間（ｔ２〜ｔ３）すなわち図２に示すＲ２の領域（ウェルプレート５０内の観察位置を含まないウェルプレート５０の外側端部）を走査する期間において、ステージ１１を一定の加速度で減速する。また、走査制御部２２は、ステージ１１が復路移動する際には、復路移動開始期間（ｔ４〜ｔ５）すなわち図２に示すＲ２の領域を走査する期間において、ステージ１１を一定の加速度で加速し、復路移動終了期間（ｔ６〜ｔ７）すなわち図２に示すＲ１の領域を走査する期間において、ステージ１１を一定の加速度で減速する。
【００５１】
そして、走査制御部２２は、往路移動開始期間、往路移動終了期間、復路移動開始期間および復路移動終了期間における加速度を、観察法、培養容器の種類および培地の種類によって変更する。具体的には、走査制御部２２には、図４ａ〜ｃに示すような観察法毎の加速度テーブルが予め設定されている。そして、走査制御部２２は、位相差観察系１４、明視野観察系１５および落射蛍光観察系１６のうちのどの観察系を用いるか、培養容器の種類および培地の種類に応じて加速度を変更する。なお、図３に示す最大速度Ｖｍａｘについては、予め設定するようにしてもよいし、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにしてもよい。
【００５２】
本実施形態においては、培養容器の種類の情報として６ウェル、１２ウェル、４８ウェルおよび９６ウェルのウェルプレートの情報が設定されており、培地の種類の情報として培地Ｂ１、培地Ｂ２および培地Ｂ３の情報が設定されているものとする。各ウェルプレートの全体の大きさは同じであり、ウェル数が多いほどウェルの体積（開口面積）が小さいものとする。また、培地Ｂ１、培地Ｂ２および培地Ｂ３は、それぞれ粘度が異なり、培地Ｂ１の粘度が最も小さく、培地Ｂ３の粘度が最も大きく、培地Ｂ２の粘度は、培地Ｂ１の粘度と培地Ｂ３の粘度の間の粘度とする。
【００５３】
加速度Ａ１〜Ａ３６の大きさについては、まず、位相差観察法、明視野観察法および落射蛍光観察法の中では、容器の種類および培地の種類の条件が同じ場合、位相差観察法の加速度が最も小さく、落射蛍光観察法の加速度が最も大きく、明視野観察法の加速度は、位相差観察法の加速度と落射蛍光観察法の加速度との間の加速度とする。具体的には、たとえば容器の種類が６ウェルおよび培地の種類が培地Ｂ１で同じである場合、位相差観察法における加速度は、Ａ１であり、明視野観察法における加速度は、Ａ１３であり、落射蛍光観察法における加速度は、Ａ２５である。そして、各観察法の加速度の関係は、Ａ１＜Ａ１３＜Ａ２５となる。位相差観察法による位相差像は、ステージ１１の移動による液面の揺れの影響を最も受けやすいので、加速度を小さくすることが好ましい。一方、落射蛍光観察法による蛍光像は、上述したようにステージ１１の移動による液面の揺れの影響を最も受けにくいので、加速度を大きくすることが好ましい。このように各観察法によって加速度を変更することにより高速な画像取得が可能になる。
【００５４】
次に、容器の種類に応じた加速度については、観察法および培地の種類の条件が同じ場合、ウェル数が大きいほど加速度を大きくする。これはウェル数が多いほどウェルの体積（開口面積）が小さくなり、ステージ１１の移動による液面の揺れの影響を受けにくいからである。具体的には、たとえば観察法が位相差観察法であり、培地の種類が培地Ｂ１で同じである場合、６ウェルにおける加速度は、Ａ１であり、１２ウェルにおける加速度は、Ａ４であり、２４ウェルにおける加速度は、Ａ７であり、１０ウェルにおける加速度は、Ａ１０である。そして、各ウェル数の加速度の関係は、Ａ１＜Ａ４＜Ａ７＜Ａ１０となる。
【００５５】
次に、培地の種類に応じた加速度については、観察法および容器の種類の条件が同じ場合、培地の粘度が大きいほど加速度を大きくする。これは培地の粘度が大きいほど、ステージ１１の移動による液面の揺れの影響を受けにくいからである。具体的には、たとえば観察法が位相差観察法であり、容器の種類が６ウェルで同じである場合、培地Ｂ１における加速度は、Ａ１であり、培地Ｂ２における加速度は、Ａ２であり、培地３における加速度は、Ａ３である。そして、各培地の加速度の関係は、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３となる。
【００５６】
走査制御部２２は、ユーザによって設定入力された観察法の情報、容器の種類の情報および培地の種類の情報に基づいて、図４ａ〜図４ｃのテーブルを参照して加速度を決定し、往路移動開始期間、往路移動終了期間、復路移動開始期間および復路移動終了期間におけるステージ１１の加速度を制御する。
【００５７】
次に、本実施形態の顕微鏡観察システムの作用について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５８】
まず、被写体が収容された培養容器がステージ１１上に設置される（Ｓ１０）。そして、ユーザによって入力装置４０を用いて、観察法の情報、容器の種類の情報および培地の種類の情報が設定入力され、加速度決定情報取得部２４によって取得され、走査制御部２２に出力される（Ｓ１２）。走査制御部２２は、入力された情報に基づいて、図４ａ〜ｃに示すテーブルを参照し、ステージ１１の往路移動開始期間、往路移動終了期間、復路移動開始期間および復路移動終了期間の加速度を決定する（Ｓ１４）。
【００５９】
そして、Ｓ１４において決定された加速度に基づいて走査制御部２２によってステージ駆動部１２が駆動制御されてステージ１１が往復移動する（Ｓ１６）。
【００６０】
そして、ステージ１１の移動によって培養容器内の各観察位置が走査され、ユーザによって設定入力された観察法に応じた観察系によって細胞などの像が結像され、撮像部１８によって観察位置毎の画像が撮像される（Ｓ１８）。
【００６１】
撮像部１８によって撮像された観察位置毎の画像は表示制御部２３に出力され、表示制御部２３は、各観察位置の画像を結合して合成画像を生成し（Ｓ２０）、生成した合成画像を表示装置３０に表示させる（Ｓ２２）。
【００６２】
上記実施形態の顕微鏡観察システムによれば、観察法、培養容器の種類および培地の種類に応じてステージ１１の加速度を変更するようにしたので、ステージ１１の移動による培養液の液面の影響を抑制することができ、かつできるだけ高速にステージ１１を移動させるようにしたので、良質な画像をできるだけ高速に取得することができる。
【００６３】
なお、上記実施形態においては、観察法、培養容器の種類および培地の種類に応じてステージ１１の加速度を変更するようにしたが、加速度決定情報取得部２４が、培地の量の情報を取得し、走査制御部２２が、培地の量の情報に応じてステージ１１の加速度を制御するようにしてもよい。具体的には、培地の量が多いほど、結像される像に対する液面の揺れの影響が大きいので、培地の量が多いほどステージ１１の加速度を小さくするようにしてもよい。培地の量の情報は、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにしてもよいし、重量センサなどを設けて自動的に計測するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態においては、加速度決定情報取得部２４が、観察条件の情報を取得し、走査制御部２２が、その観察条件の情報に応じてステージ１１の加速度を制御するようにしてもよい。観察条件の情報としては、たとえば結像光学系１７の対物レンズの倍率の情報がある。具体的には、対物レンズの倍率が大きいほど、結像される像に対する液面の揺れの影響が大きいので、対物レンズの倍率が大きいほどステージ１１の加速度を小さくするようにしてもよい。対物レンズの倍率の情報は、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにしてもよいし、対物レンズに付されたバーコードなどの情報から自動的に取得するようにしてもよい。
【００６５】
また、加速度決定情報取得部２４が、観察条件の情報として撮像部１８の撮像素子の露光時間の情報を取得し、走査制御部２２が、その露光時間の情報に応じてステージ１１の加速度を制御するようにしてもよい。具体的には、撮像素子の露光時間が短いほど、撮像素子によって撮像される画像に対する液面の揺れの影響が大きいので、露光時間が短いほどステージ１１の加速度を小さくするようにしてもよい。露光時間の情報は、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにしてもよいし、撮像素子の制御情報として別途設定入力された情報から自動的に取得するようにしてもよい。
【００６６】
また、加速度決定情報取得部２４が、観察条件の情報として観察系の光源から出射される光の輝度または波長の情報を取得し、走査制御部２２が、その光の輝度または波長の情報に応じてステージ１１の加速度を制御するようにしてもよい。具体的には、観察系の光源から出射される光の輝度が高いほど液面の揺れの影響が大きいので、輝度が高いほどステージ１１の加速度を小さくするようにしてもよい。輝度の情報は、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにしてもよいし、光学センサなどを用いて自動的に検出するようにしてもよい。また、観察系の光源から出射される光の波長が短いほど液面の揺れの影響が大きいので、波長が短いほどステージ１１の加速度を小さくするようにしてもよい。光の波長の情報は、ユーザが入力装置４０を用いて設定入力するようにすればよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、培養容器の種類の情報としてウェル数の異なるウェルプレートの情報を取得するようにしたが、培養容器としてフラスコまたはスライドガラスを用いるようにした場合には、これらの容器の培養容器の情報を取得し、その種類に応じてステージ１１の加速度を制御するようにしてもよい。具体的には、フラスコはウェルプレートの各ウェルよりも収容体積が大きいので液面の揺れも大きくなる。したがって、培養容器としてウェルプレートを用いる場合よりもフラスコを用いる場合の加速度を小さくするようにしてもよい。また、培養容器としてスライドガラスを用いた場合には液面の揺れの影響はほとんどない。したがって、培養容器としてウェルプレートを用いる場合よりもスライドガラスを用いる場合の加速度を大きくするようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、観察系として、位相差観察系１４、明視野観察系１５および落射蛍光観察系１６を設けるようにしたが、これらの観察系に追加して、またはこれらの観察系の代わりに微分干渉観察系を設けるようにしてもよい。微分干渉観察系を位相差観察系１４と同様に透過観察系で構成した場合、位相差観察系と同様に、明視野観察系１５よりも微分干渉像に対する液面の揺れの影響が大きい。したがって、明視野観察系１５を用いる場合よりも微分干渉観察系を用いる場合の加速度を小さくするようにしてもよい。位相差観察系１４を用いる場合の加速度と微分干渉観察系を用いる場合の加速度との関係については、位相差観察系１４を用いる場合の加速度よりも微分干渉観察系を用いた場合の加速度を小さくすることが好ましい。
【００６９】
また、上記実施形態のようにステージ１１の加速度を制御した場合でも、撮像された画像に液面の揺れの影響が出ている場合には、ユーザに対して警告をして加速度の再設定および再撮影などを促すようにしてもよい。具体的には、たとえば撮像された画像を解析してコントラスト不良を抽出し、そのコントラスト不良が予め設定された閾値以上である場合に、ユーザに警告するようにしてもよい。このコントラスト不良は、液面の揺れの影響によって画像全体のシェーディングが悪化し、低周波なコントラスト変動が発生することによって起こる。また、コントラスト不良は、液面の揺れの影響によってコントラストの低い位相差画像が撮像されることによって起こる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、図３に示すように、一定の加速度で加速および減速するようにしたが、これに限らず、図６に示すように、加速度を変化させながら加速および減速するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態においては、観察法、培養容器の種類および培地の種類の３つの条件から加速度を決定するようにしたが、これらのうちの１つの条件に基づいて加速度を決定するようにしてもよい。また、加速度を決定する際の条件をユーザが選択可能としてもよい。培地の量および観察条件についても同様である。
【符号の説明】
【００７２】
１０   顕微鏡装置
１１   ステージ
１２   ステージ駆動部
１３   顕微鏡本体
１４   位相差観察系
１５   明視野観察系
１６   落射蛍光観察系
１７   結像光学系
１８   撮像部
２０   顕微鏡制御装置
２１   制御部
２２   走査制御部
２３   表示制御部
２４   加速度決定情報取得部
３０   表示装置
４０   入力装置
５０   ウェルプレート
５２   ウェル
Ｅ     走査終了点
Ｍ     走査軌跡を示す実線
Ｓ     走査開始点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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