(57)【要約】  サンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、サンプル容器を保持する保持部と、フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、光学系を制御する演算装置とを備える。光学系は、サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、対物レンズアクチュエータと、サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、反射光強度を検出する検出部と、反射光強度のピークを示す反射面に対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、反射面のカウントを行うカウント部とを有する。フォーカス制御部は、反射光強度のピークが検出された場合、対物レンズアクチュエータを駆動して、反射面に焦点を合わせ、カウント部は、フォーカス制御部により反射面に焦点を合わせた場合、反射面のカウントを行い、演算装置は、カウントの値に基づいて、焦点がフォーカス位置に合っているか否かを判定し、焦点がフォーカス位置に合っている場合に光学系に撮像を行わせる。
2019244275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に駆動させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度がピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射面のカウントを行うカウント部と、を有し、
前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、
前記カウント部は、前記フォーカス制御部により前記反射面に前記焦点を合わせた場合、前記反射面のカウントを行い、
前記演算装置は、前記カウントの値に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記演算装置により、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定された場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項２に記載の観察装置において、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定することを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備え、
前記演算装置は、前記カメラの画像から、前記対物レンズの前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項５に記載の観察装置において、
前記演算装置は、前記カメラの画像から判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定することを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項５に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始して上方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが２の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始して下方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが１の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、を有し、
前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、
前記反射光強度判定部は、前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定することを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル液中であり、且つ前記対物レンズアクチュエータが下方へ駆動している場合、又は前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル容器の底面内であり、前記対物レンズアクチュエータが上方へ駆動している場合に、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備え、
前記演算装置は、前記カメラの画像から、前記対物レンズの前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の観察装置において、
前記演算装置は、前記カメラの画像から判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定することを特徴とする観察装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始し、上方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始し、下方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞などの顕微鏡画像を取得する場合、一般に細胞はサンプル液に懸濁され、サンプル液は透明なサンプル容器に収容される。このため、対物レンズがサンプル容器の下方に配置される倒立顕微鏡が一般に用いられている。【０００３】
サンプル液中の細胞などを高感度に観察する方法として、画像イメージング法が知られている。画像イメージング法による観察は、例えば、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、コヒーレントアンチストークスラマン散乱（ＣＡＲＳ）顕微鏡、３次元光干渉断層計（ＯＣＴ）を用いて行われる。【０００４】
従来、画像イメージング法を採用した観察装置において、高速かつ高精度なオートフォーカスを行うことが要求されている。オートフォーカス方式には、大きく分けて２つの方式がある。一つは、顕微鏡画像のコントラストからフォーカス位置を算出する画像方式であり、もう一つは、レーザーなどの光をサンプル容器に照射し、反射光からフォーカス位置を算出する光学方式である。【０００５】
画像方式のオートフォーカスにおいては、複数枚の顕微鏡画像を取得してコントラストが最大となる位置を算出し、オートフォーカスを行う。本方式は、高速にオートフォーカスを行うには、複数枚の顕微鏡画像のコントラストを高速に計算するプログラムやデバイスが必要となり、原理的にオートフォーカス速度を向上させることが困難であった。また、本方式は、コントラストが得られる観察対象が必要であり、極端に希薄な細胞を観察する場合、オートフォーカスを行うことができなかった。【０００６】
一方、光学方式のオートフォーカスにおいては、サンプル容器とサンプル液との境界面にレーザーなどの光を照射し、境界面からの反射光の位置や位相など、１又は数スカラー量の情報からオートフォーカスを行う。従って、例えば数十万ピクセルの画像を取得する場合は、画像方式と比較して数十万分の一の計算量となり、高速なオートフォーカスを実施できる。【０００７】
倒立顕微鏡に搭載される光学方式のオートフォーカスにおいて、サンプル容器底面に照射される光の反射光は、サンプル容器の内側底面とサンプル液との境界面からの反射光、あるいはサンプル容器の外側底面と空気との境界面からの反射光の２つが存在する。そのため、オートフォーカス位置の検出範囲を限定し、サンプル容器の内側底面とサンプル液との境界面からの反射光のみを検出する方法が採用されていた。しかし、サンプル容器が樹脂形成品の場合、形成誤差が大きく、オートフォーカス位置の検出範囲を広く取る必要があり、サンプル容器の外側底面と空気との境界面からの反射光を完全に除外することはできなかった。【０００８】
このような課題を解決する方法として、例えば特許文献１には、サンプル容器の外側底面に反射防止膜を付け、サンプル容器の外側底面と空気との境界面からの反射光を除外する方法が開示されている。【０００９】
また、特許文献２には、サンプル容器の内側底面とサンプル液との境界面からの反射光と、サンプル容器の外側底面と空気との境界面からの反射光とを検出し、それぞれのピーク位置に基づいて、サンプル容器の内側底面とサンプル液との境界面の位置を算出し、オートフォーカスを行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２６７８４２号公報
【特許文献２】特表２０１７−１８７４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１のように反射防止膜をサンプル容器に取り付けるには、取り付ける面が平滑であることが重要であるものの、樹脂形成品であるサンプル容器の底面は、湾曲していたり、傷が存在したりすることがある。これにより、反射防止膜を設けたとしてもオートフォーカス精度が十分に得られないという課題がある。【００１２】
また、特許文献２の方式においては、サンプル容器の底面の厚さ及び形成誤差をも含むように、オートフォーカス位置の検出範囲を広く設定する必要があり、オートフォーカスの精度が十分に得られないという課題がある。【００１３】
そこで、本発明は、フォーカス位置へ一意的に高精度のオートフォーカスを実施する観察装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る観察装置の第１の態様は、サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、前記サンプル容器を保持する保持部と、前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、前記光学系を制御する演算装置と、を備え、前記光学系は、前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、前記対物レンズを光軸方向に駆動させる対物レンズアクチュエータと、前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、前記反射光強度がピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、前記反射面のカウントを行うカウント部と、を有し、前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、前記カウント部は、前記フォーカス制御部により前記反射面に前記焦点を合わせた場合、前記反射面のカウントを行い、前記演算装置は、前記カウントの値に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る観察装置の第２の態様は、サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、前記サンプル容器を保持する保持部と、前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、前記光学系を制御する演算装置と、を備え、前記光学系は、前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、を有し、前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、前記反射光強度判定部は、前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フォーカス位置へ一意的に高精度のオートフォーカスを実施できる。【００１７】
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る観察装置１の構成を示す概略斜視図。
【図２Ａ】第１の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図２Ｂ】第１の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図２Ｃ】第１の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図２Ｄ】第１の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図２Ｅ】第１の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図３】第１の実施形態に係る観察方法を示すフローチャート。
【図４】対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１の下方から上方へ走査した場合の反射光強度分布の一例を示すグラフ。
【図５Ａ】第２の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図５Ｂ】第２の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図５Ｃ】第２の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図５Ｄ】第２の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図。
【図６】第２の実施形態に係る観察方法を示すフローチャート。
【図７】対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル液１０２中から下方へ走査し続けた場合の反射光強度分布の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００２０】
本発明の実施形態は、細胞や微粒子を含むサンプル液を収容するサンプル容器内のフォーカス位置の顕微鏡画像をオートフォーカスによって自動的に撮像する観察装置及び観察方法に関する。本明細書において「フォーカス位置」とは、サンプル容器内において観察がなされる位置であり、サンプル容器の内側底面からその上部２０μｍまでの領域をいう。また、「オートフォーカス」とは、対物レンズの焦点を自動的にフォーカス位置に合わせる処理をいう。
本明細書において、各構成要素の「接続」とは、必ずしも物理的に配線等で接続されている必要はなく、無線による接続も含まれる。
【００２１】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定する。水平面内の所定方向をＸ方向、水平面内においてＸ方向と直交する方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ方向とする。Ｚ方向は、対物レンズの光軸方向と平行である。
【００２２】
［第１の実施形態］
（１）観察装置
第１の実施形態に係る観察装置を図１に沿って説明する。図１は、第１の実施形態に係る観察装置１の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、観察装置１は、撮像ユニット２００（光学系）、ＸＹステージ３００（保持部）、制御ＰＣ４００（演算装置）を備える。
【００２３】
ＸＹステージ３００は、サンプル容器１００を保持する。サンプル容器１００は、細胞や微粒子などの観察対象を含むサンプル液１０２が収容されるサンプル保持部１０１を複数有する容器である。サンプル容器１００として、図１に示すように、サンプル保持部１０１を９６個有する９６ウェルマイクロタイタープレートや、３８４ウェルプレート、１５３６ウェルプレートなどを用いることができる。
【００２４】
ＸＹステージ３００は、撮像ユニット２００の対物レンズ２０２の光軸方向（Ｚ方向）と直角となる平面（ＸＹ平面）においてサンプル容器１００を駆動可能に構成される。なお、ＸＹステージ３００によりサンプル容器１００を駆動させる代わりに、撮像ユニット２００をＸＹ平面に駆動させる構成とすることもできる。すなわち、サンプル容器１００及び撮像ユニット２００は、ＸＹ平面において相対的に移動するよう構成される。
【００２５】
撮像ユニット２００は、倒立顕微鏡の光学系であり、サンプル容器１００の下方に配置される対物レンズ２０２、対物レンズアクチュエータ２０３、カメラ２０４、結像レンズ２０５、オートフォーカスユニット２０６、フォーカス制御部２０７、カウント部２０８、反射光強度判定部２０９を備える。
【００２６】
対物レンズアクチュエータ２０３は、フォーカス制御部２０７又は制御ＰＣ４００からの指示に従い、対物レンズ２０２を光軸方向に駆動する。なお、観察装置１において、ＸＹステージ３００を設ける代わりに、サンプル容器１００の位置を固定して、対物レンズアクチュエータ２０３が三軸方向（ＸＹＺ方向）に駆動する構成とすることもできる。
【００２７】
結像レンズ２０５は、対物レンズ２０２を介して入射した像をカメラ２０４に結像する。
【００２８】
カメラ２０４は、結像レンズ２０５によりカメラ２０４のセンサ部に結像された像を電気信号に変換し、顕微鏡画像として撮像する。
【００２９】
図示は省略しているが、撮像ユニット２００は、カメラ２０４に結像する面をフォーカス位置内の任意の位置に微調節するため、結像レンズ２０５又はカメラ２０４を駆動する調節機構を備える。調節機構は、例えば制御ＰＣ４００又はフォーカス制御部２０７に接続されるアクチュエータとすることができる。調節機構は、例えば、対物レンズ２０２の焦点２０１を内側底面１０３に合わせた後、内側底面１０３より上方をカメラ２０４に結像するように、結像レンズ２０５又はカメラ２０４を駆動する。
【００３０】
オートフォーカスユニット２０６は、図示は省略しているが、レーザー等の光をサンプル保持部１０１の底面に照射する照射部と、サンプル保持部１０１からの反射光を検出する光検出器とを備え、オートフォーカスを行なうための信号を取得する。
【００３１】
照射部は、対物レンズ２０２の光軸方向に平行に、対物レンズ２０２を通してサンプル保持部１０１の底面に光を照射する。なお、対物レンズ２０２を通さずに、サンプル保持部１０１の底面に対し、光軸方向に対し斜め方向から光を照射する構成としてもよい。
【００３２】
光検出器は、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動中に反射光を検出し続ける。光検出器は、例えばフォトダイオード等のセンサである。光検出器は、反射光の検出信号を増幅する増幅器を備えていてもよい。光検出部は、検出信号を反射光強度分布としてフォーカス制御部２０７及び反射光強度判定部２０９へ送信する。
【００３３】
光検出器により検出される反射光の強度分布は、図４に例示される。図４は、対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１の下方から上方へ走査した場合の反射光強度分布の一例を示すグラフである。図４に示すように、反射光強度は、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の反射面に合った場合、すなわち、サンプル保持部１０１の内側底面１０３とサンプル液１０２との境界面、あるいはサンプル保持部１０１の外側底面１０４と空気との境界面に焦点２０１が合った場合に、ピークを示す。
【００３４】
フォーカス制御部２０７は、オートフォーカスユニット２０６から反射光強度分布を受信し、反射光強度のピークが頂点となる反射面に焦点２０１が合っているかを判定し、反射面に正確に焦点２０１を合わせるように、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動させる。フォーカス制御部２０７は、反射光強度のピークが検出されたら、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動方向を切り替え、低速で対物レンズ２０２の焦点２０１を反射面に正確に合わせる。
【００３５】
なお、オートフォーカスユニット２０６及びフォーカス制御部２０７によるオートフォーカス方式として、他の方式を採用することもでき、例えば、レーザー干渉法（位相差法）、非点収差法、パターン投影法などが挙げられる。レーザー干渉法は、照射部が照射した入射光と、その反射光との位相差に基づいてオートフォーカスを行う方式である。パターン投影法は、レーザー光の代わりにパターンを照射し、反射面からのパターンとの位相差に基づいてオートフォーカスを行う方式である。
【００３６】
カウント部２０８は、フォーカス制御部２０７により対物レンズ２０２の焦点２０１を反射面に合わせたら、反射面のカウントを行い、カウントの値を制御ＰＣ４００へ送信する。
【００３７】
反射光強度判定部２０９は、反射光強度分布のピークにおける反射光強度に基づいて、サンプル保持部１０１内のサンプル液１０２の有無を判定する。反射光強度は、境界面を形成する２つの物質の屈折率の差によって決定される。屈折率の差が大きいほど反射率は大きくなるため、サンプル容器１００を形成する樹脂と空気との境界面（外側底面１０４）における反射光強度の方が、サンプル容器１００を形成する樹脂とサンプル液１０２との境界面（内側底面１０３）よりも大きくなる。従って、サンプル液１０２が存在しない場合、図４において点線で示すように、内側底面１０３における反射光強度は、外側底面１０４における反射光強度と同程度あるいはそれ以上となる。サンプル液１０２が存在する場合、図４において実線で示すように、内側底面１０３における反射光強度は、サンプル液１０２が存在しない場合の反射光強度の半分程度となる。反射光強度判定部２０９は、予め、サンプル保持部１０１内にサンプル液１０２が存在しないと判定するための反射光強度の閾値を記憶しておき、該閾値と、内側底面１０３における反射光強度とを比較することにより、サンプル液１０２の有無を判定してもよい。なお、サンプル容器１００の材質が変わると、屈折率が変わるため、サンプル容器１００の材質によって、サンプル液１０２が存在しない場合の反射光強度の閾値を変更してもよい。
【００３８】
また、反射光強度判定部２０９は、反射光強度分布のベースラインの高さから、対物レンズ２０２の焦点２０１の位置が、サンプル液１０２中であるか、サンプル保持部１０１の底面の樹脂中であるか、空気中のいずれであるかを判定する。図４に示すように、焦点２０１の位置によって、反射光強度が異なる。焦点２０１が空気中にある場合、反射光強度のベースラインは最も低く、焦点２０１がサンプル液１０２中にある場合、反射光強度のベースラインは最も高くなる。反射光強度判定部２０９は、予め焦点２０１の位置ごとの反射光強度の範囲を記憶しておき、反射光強度の範囲を参照することにより、焦点２０１の位置を判定することができる。例えば、焦点２０１がサンプル液１０２中に位置する場合の反射光強度を第１の範囲とし、焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂中に位置する場合の反射光強度を第２の範囲とし、焦点２０１が空気中に位置する場合の反射光強度を第３の範囲と設定しておき、検出された反射光の強度が第１の範囲にある場合、焦点２０１はサンプル液１０２中に位置すると判断する。
【００３９】
さらに、反射光強度判定部２０９は、反射光強度分布のピークが検出される直前のベースラインの高さと、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動方向とに基づいて、反射光強度のピークを示す反射面がサンプル保持部１０１の内側底面１０３とサンプル液１０２との境界面であるか、サンプル保持部１０１の外側底面１０４と空気との境界面であるかを判定する。
【００４０】
制御ＰＣ４００は、オートフォーカスユニット２０６、フォーカス制御部２０７、カウント部２０８、反射光強度判定部２０９、カメラ２０４、ＸＹステージ３００に接続され、これらを制御する。制御ＰＣ４００として、ＰＬＣ制御装置や制御基板などを用いても良い。
【００４１】
制御ＰＣ４００は、カウント部２０８からカウントの値を受信して、カウントの値から、反射面がサンプル保持部１０１の内側底面１０３とサンプル液１０２との境界面（フォーカス位置）であるか、サンプル保持部１０１の外側底面１０４と空気との境界面であるかを判定する。制御ＰＣ４００は、反射面がサンプル保持部１０１の内側底面１０３とサンプル液１０２との境界面であると判定した場合は、フォーカス位置の撮像を行うための指示をカメラ２０４に送信する。制御ＰＣ４００は、反射面がサンプル保持部１０１の外側底面１０４と空気との境界面であると判定した場合は、対物レンズアクチュエータ２０３に指示を送信して、対物レンズ２０２を駆動する。
【００４２】
制御ＰＣ４００は、カメラ２０４に結像された像や、ユーザーによる指示を入力するためのＧＵＩ画面、観察装置１の各構成の状態、各種判定の結果等を表示する表示部を備えていてもよい。
【００４３】
（２）観察方法
次に、第１の実施形態に係る観察方法について、図２Ａ〜２Ｅ及び図３に沿って説明する。図２Ａ〜２Ｅは、本実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図である。図３は、本実施形態に係る観察方法を示すフローチャートである。なお、図２Ａ〜２Ｅにおいて、制御ＰＣ４００の図示を省略している。以下において、複数のサンプル保持部１０１のフォーカス位置を連続で撮像する方法を説明する。
【００４４】
予め、ユーザーは、サンプル容器１００をＸＹステージ３００に設置し、制御ＰＣ４００へ動作開始の指示を入力して、観察装置１のオートフォーカス動作をスタートさせる。ここで、オートフォーカスユニット２０６の照射部は、１つ目のサンプル保持部１０１の底面へ光の照射を開始し、オートフォーカスユニット２０６の光検出部は、反射光の検出を開始する。光検出部は、検出信号を反射光強度分布としてフォーカス制御部２０７へ送信する。
【００４５】
図２Ａは、サンプル保持部１０１の外側底面１０４の下方に対物レンズ２０２の焦点２０１が位置する状態を示している。まず、ステップＳ１において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を下方へ駆動させ、対物レンズ２０２を下端原点へ復帰させる。図２Ａに示すように、ユーザーは、予め、対物レンズ２０２の焦点２０１が外側底面１０４よりも下に位置するように下端原点の位置を調整しておく。なお、このとき、カウント部２０８のカウントは０である。
【００４６】
ステップＳ２において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を上方へ駆動して、対物レンズ２０２の焦点２０１を走査する。
【００４７】
ステップＳ３において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動している間、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲内であるか、駆動範囲の上限に達したかを判定する。対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲内である場合には、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動を続行する。対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲の上限に達した場合は、ステップＳ１に戻り、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を下方へ駆動して下端原点へ復帰させる。
【００４８】
ステップＳ４において、フォーカス制御部２０７は、対物レンズアクチュエータ２０３を上方へ駆動している間、光検出器から受信した反射光強度分布に基づいて、反射光強度のピークの有無を判定する。反射光強度のピークが検出されない場合、ステップＳ２へ戻る。
【００４９】
図２Ｂは、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の外側底面１０４に合った状態を示している。対物レンズ２０２の焦点２０１が、サンプル保持部１０１の外側底面１０４に合った場合、図４に示すように、反射光強度がピークを示す。ステップＳ４において、反射光強度のピークが検出された場合、ステップＳ５において、フォーカス制御部２０７は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動して、外側底面１０４に正確に焦点２０１を合わせる。これは、反射光強度がピークとなったことを検出した際にも対物レンズアクチュエータ２０３は駆動しているため、対物レンズ２０２の焦点２０１は、外側底面１０４より上方へ移動してしまっているためである。
【００５０】
フォーカス制御部２０７により焦点２０１を外側底面１０４に正確に合わせた後、カウント部２０８は、カウントに１を加算し、カウントの値を制御ＰＣ４００へ送信する。図２Ｂに示すように、外側底面１０４は、オートフォーカス動作を開始してから初めて焦点２０１が合う反射面であるため、カウントは１となる。
【００５１】
ステップＳ６において、制御ＰＣ４００は、カウントの値から、焦点２０１が合っている反射面が外側底面１０４か内側底面１０３かを判定する。図２Ｂに示すように、カウントが１の場合、外側底面１０４に焦点２０１が合っている。この場合、制御ＰＣ４００は、ステップＳ２に戻り、再び対物レンズアクチュエータ２０３を上方に駆動させ、焦点２０１を上方へ走査する。図２Ｃは、対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１の外側底面１０４の上方へ移動させた状態を示している。その後、ステップＳ３及びＳ４を行う。
【００５２】
図２Ｄは、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の内側底面１０３に合った状態を示している。対物レンズ２０２の焦点２０１が、サンプル保持部１０１の内側底面１０３に合った場合、図４に示すように、反射光強度がピークを示す。このとき、ステップＳ５において、フォーカス制御部２０７は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動して、内側底面１０３に正確に焦点２０１を合わせる。これは、反射光強度がピークとなったことを検出した際にも対物レンズアクチュエータ２０３は駆動しているため、対物レンズ２０２の焦点２０１は、内側底面１０３より上方へ移動してしまっているためである。
【００５３】
焦点２０１を内側底面１０３に合わせた後、カウント部２０８は、カウントに１を加算し、カウントの値を制御ＰＣ４００へ送信する。図２Ｄに示すように、内側底面１０３は、オートフォーカス動作を開始してから２回目に焦点２０１が合う反射面であるため、カウントは２となる。
【００５４】
ステップＳ６において、制御ＰＣ４００は、カウントの値に基づいて、焦点２０１が合っている反射面が外側底面１０４か内側底面１０３かを判定する。
【００５５】
カウントが２の場合、図２Ｄに示すように、内側底面１０３に焦点２０１が合っている。この場合、制御ＰＣ４００は、反射光強度判定部２０９に指示を送信し、反射光強度判定部２０９は、内側底面１０３における反射光強度から、サンプル保持部１０１内のサンプル液１０２の有無を判定する。反射光強度判定部２０９は、予め、サンプル保持部１０１内にサンプル液１０２が存在しないと判定するための反射光強度の閾値を記憶しておき、該閾値と、内側底面１０３における反射光強度とを比較することにより、サンプル液１０２の有無を判定する。
【００５６】
サンプル液１０２が存在する場合、反射光強度判定部２０９は、制御ＰＣ４００に結果を送信する。その後、ステップＳ８において、制御ＰＣ４００は、カメラ２０４に指示を送信し、カメラ２０４は、フォーカス位置の顕微鏡画像を撮像する。ここで、サンプル液１０２中の細胞に厚みがある場合、顕微鏡画像のピントが合わない可能性がある。従って、制御ＰＣ４００は、調節機構に指示を送信し、対物レンズ２０２の焦点２０１より上方がカメラ２０４に結像されるように、カメラ２０４又は結像レンズ２０５の位置を微調整する。
【００５７】
サンプル液１０２が存在しない場合、反射光強度判定部２０９は、ステップＳ９において、制御ＰＣ４００に結果を送信する。このとき制御ＰＣ４００は、サンプル液１０２が無いことを警告として表示部に表示してもよい。
【００５８】
ステップＳ８又はＳ９の後、ステップＳ１０において、制御ＰＣ４００は、観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１であるか否かを判定する。予め制御ＰＣ４００にサンプル保持部１０１の数を記憶させておくことで、最後のサンプル保持部１０１であるか否かを判定するようにしてもよい。観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１である場合（Ｙｅｓ）、制御ＰＣ４００は、観察を終了する。
【００５９】
観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１でない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１において、制御ＰＣ４００は、ＸＹステージ３００を駆動して、次のサンプル保持部１０１を対物レンズ２０２の上方へ移動させる。
【００６０】
ステップＳ１２において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を下方に駆動して、焦点２０１を所定の距離だけ下方に移動させる。このとき焦点２０１を移動させる距離は、サンプル保持部１０１の底面の厚みより小さいことが好ましい。サンプル保持部１０１の底面の厚みや、ステップＳ１２において対物レンズアクチュエータ２０３を下方へ駆動させる距離は、予め制御ＰＣ４００に記憶させておく。これにより、図２Ｃに示すように、２つ目以降のサンプル保持部１０１のオートフォーカスを開始する際は、焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂中に位置する。
【００６１】
その後、ステップＳ２に戻り、上記と同様にステップＳ２及びステップＳ３を行う。ステップＳ４において、フォーカス制御部２０７は、反射光強度のピークが検出された場合、ステップＳ５において、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動して、反射面に正確に焦点２０１を合わせる。上述のステップＳ１２において、サンプル保持部１０１の底面の厚みより小さい距離だけ焦点２０１を下方に移動させたため、図２Ｄに示すように、反射光強度のピークを示した反射面は、内側底面１０３である。従って、２つ目以降のサンプル保持部１０１の観察においては、カウント部２０８はカウントを行わない。よって、カウントの値は２のままである。
【００６２】
制御ＰＣ４００は、ステップＳ６において、カウントが２であるため、焦点２０１が内側底面１０３に合っていると判定し、ステップＳ７以降のステップを上記と同様に行う。以上のように、２つ目以降のサンプル保持部１０１すべてについて、ステップＳ２〜Ｓ１２（図２Ｃ及び２Ｄ）を繰り返し、観察を終了する。
【００６３】
なお、サンプル保持部１０１の底面の厚さのばらつきが大きい場合、上述のステップＳ１１及びステップＳ１２において次のサンプル保持部１０１に移動し、焦点２０１を所定の距離だけ下方に移動させた際に、焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂中に位置しない場合がある。図２Ｅは、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の内側底面１０３の上方に位置する状態を示している。また、図２Ａに示すように、焦点２０１の位置がサンプル保持部１０１の外側底面１０４の下方となる場合もある。従って、ステップＳ１１及びステップＳ１２の後に、反射光強度判定部２０９は、反射光強度分布のベースラインの高さに基づいて焦点２０１の位置を判定することが好ましい。
【００６４】
焦点２０１の位置がサンプル保持部１０１の外側底面１０４の下方となった場合は、制御ＰＣ４００は、カウント部２０８のカウントをリセットし、１つ目のサンプル保持部１０１と同様にステップＳ２〜Ｓ１０を実施して、観察を行う。
【００６５】
焦点２０１の位置がサンプル保持部１０１の内側底面１０３の上方となった場合は、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動範囲の上端まで駆動し、反射光強度分布から、反射面が無いことを確認する。その後、制御ＰＣ４００は、カウント部２０８のカウントをリセットしてステップＳ１に戻り、対物レンズアクチュエータ２０３を下端原点へ復帰させ、１つ目のサンプル保持部１０１と同様にステップＳ２〜Ｓ１０を実施して、観察を行う。
【００６６】
以上のように、本実施形態における観察方法において、１つ目のサンプル保持部１０１のみにおいてカウント部２０８による反射面のカウントを行う例を説明したが、１つのサンプル保持部１０１の観察が終わるたびにカウントをリセットし、すべてのサンプル保持部１０１の観察において反射面をカウントする方法を採用することもできる。この場合、２つ目以降のサンプル保持部１０１においては、図２Ｃ及び図２Ｄに示す状態が繰り返されることとなり、制御ＰＣ４００は、カウントが１の場合に焦点２０１が内側底面１０３に合っていると判定する。
【００６７】
また、本実施形態における観察方法において、対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１の外側底面１０４の下方から上方へ走査させる例を説明したが、内側底面１０３の上方から走査する構成を採用することもできる。すなわち、図２Ｅに示す状態からオートフォーカス動作を開始することもできる。この場合、オートフォーカス動作を開始して最初に反射光強度のピークが検出される反射面は、図２Ｃに示すように、内側底面１０３となる。従って、制御ＰＣ４００は、カウント部２０８によるカウントが１の場合に、焦点２０１が内側底面１０３に合っていると判定し、カメラ２０４にフォーカス位置の撮像を行わせる。
【００６８】
（３）技術的効果
以上のように、本実施形態は、反射光強度のピークが検出される反射面をカウントし、カウントの値により、対物レンズ２０２の焦点２０１が内側底面１０３（フォーカス位置）に合っているかを判定する構成を採用している。これにより、フォーカス位置へのオートフォーカスを一意的に高精度に行うことができる。また、本実施形態は、サンプル保持部１０１内のサンプル液１０２の有無を判定する構成を有することにより、人為的エラーによる誤った検査結果の出力を防止することができる。
【００６９】
［第２の実施形態］
（１）観察装置
第２の実施形態に係る観察装置として、第１の実施形態に係る観察装置１と同様のものを使用することができるため、説明を省略する。
【００７０】
（２）観察方法
第２の実施形態に係る観察方法について、図５Ａ〜５Ｄ、図６及び図７に沿って説明する。図５Ａ〜５Ｄは、第２の実施形態に係る観察装置１の動作を示す概略図である。なお、図５Ａ〜５Ｄにおいて、制御ＰＣ４００の図示を省略している。図６は、本実施形態に係る観察方法を示すフローチャートである。図７は、対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル液１０２中から下方へ走査し続けた場合の反射光強度分布の一例を示すグラフである。第２の実施形態に係る観察方法は、カウント部２０８によるカウントを行わず、反射光強度判定部２０９により焦点２０１の位置を判定してオートフォーカスを行う点、及び対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１の内側底面１０３の上方から下方へ走査する点で、第１の実施形態と異なる。
【００７１】
予め、ユーザーは、サンプル容器１００をＸＹステージ３００に設置し、制御ＰＣ４００へ動作開始の指示を入力して、観察装置１のオートフォーカス動作をスタートさせる。ここで、オートフォーカスユニット２０６の照射部は、１つ目のサンプル保持部１０１の底面へ光の照射を開始し、オートフォーカスユニット２０６の光検出部は、反射光の検出を開始する。光検出部は、検出した反射光を反射光強度分布としてフォーカス制御部２０７及び反射光強度判定部２０９へ送信する。
【００７２】
図５Ａは、サンプル保持部１０１の内側底面１０３の上方に対物レンズ２０２の焦点２０１が位置する状態を示している。まず、ステップＳ２１において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を上方へ駆動させ、対物レンズ２０２を上端原点へ復帰させる。図５Ａに示すように、ユーザーは、予め、対物レンズ２０２の焦点２０１が内側底面１０３よりも上に位置するように上端原点の位置を調整しておく。
【００７３】
ステップＳ２２において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を下方へ駆動して、対物レンズ２０２の焦点２０１を走査する。
【００７４】
ステップＳ２３において、反射光強度判定部２０９は、オートフォーカスユニット２０６の光検出部から受信した反射光強度分布に基づいて、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル液１０２中、サンプル保持部１０１の底面の樹脂中、空気中のいずれに位置しているかを判定する。図７に示すように、焦点２０１の位置によって、反射光強度が異なる。焦点２０１が空気中にある場合、反射光強度のベースラインは最も低く、焦点２０１がサンプル液１０２中にある場合、反射光強度のベースラインは最も高くなる。反射光強度判定部２０９は、予め焦点２０１の位置ごとの反射光強度の範囲を記憶しておき、反射光強度の範囲を参照することにより、焦点２０１の位置を判定する。図７に示すように、オートフォーカス動作を開始した直後は、焦点２０１がサンプル液１０２中に位置するため、反射光強度のベースラインは最も高い。反射光強度判定部２０９は、判定した焦点２０１の位置を制御ＰＣ４００へ送信する。なお、対物レンズ２０２の焦点２０１の位置は、カメラ２０４が取得する画像から、制御ＰＣ４００が判定してもよい。
【００７５】
ステップＳ２４において、制御ＰＣ４００は、反射光強度判定部２０９により、又はカメラ２０４により取得される画像により判定された焦点２０１の位置に基づいて、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動方向を決定する。焦点２０１がサンプル液１０２中に位置する場合、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を下方へ駆動させ続ける。焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂中又は空気中に位置する場合、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動方向を切り替え、上方へ駆動させる。
【００７６】
ステップＳ２５において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動している間、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲内であるか、駆動範囲の下限に達したかを判定する。対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲内である場合には、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３の駆動を続行する。対物レンズアクチュエータ２０３の駆動範囲の下限に達した場合は、ステップＳ２２に戻り、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を上方へ駆動して上端原点へ復帰させた後、下方へ駆動する。
【００７７】
ステップＳ２６において、フォーカス制御部２０７は、光検出器から受信した反射光強度分布に基づいて、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動している間、反射光強度のピークの有無を判定する。反射光強度のピークが検出されない場合、ステップＳ２３に戻る。
【００７８】
反射光強度のピークが検出された場合、反射光強度判定部２０９は、反射光強度分布に基づいて、ピークが検出される直前のベースラインの高さから、焦点２０１の位置を判定して、検出されたピークが内側底面１０３によるものか、外側底面１０４によるものかを判定する。ピーク直前のベースラインの高さから、焦点２０１がサンプル液１０２中に位置すると判定される場合、対物レンズアクチュエータ２０３は下方へ駆動しているため、検出されたピークは内側底面１０３によるものと判定する。ピーク直前のベースラインの高さから、焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂中に位置すると判定される場合、対物レンズアクチュエータ２０３は上方へ駆動しているため、検出されたピークは内側底面１０３によるものと判定する。ピーク直前のベースラインの高さから、焦点２０１が空気中に位置すると判定される場合、対物レンズアクチュエータ２０３は上方へ駆動しているため、検出されたピークは外側底面１０４によるものと判定する。検出されたピークが外側底面１０４によるものであると判定した場合、ステップＳ２３に戻る。
【００７９】
内側底面１０３による反射光強度のピークが検出された場合、ステップＳ２７において、フォーカス制御部２０７は、対物レンズアクチュエータ２０３を駆動して、内側底面１０３に正確に焦点２０１を合わせる。これは、反射光強度がピークとなったことを検出した際にも対物レンズアクチュエータ２０３は駆動しているため、対物レンズ２０２の焦点２０１は、内側底面１０３より下方へ移動してしまっているためである。図５Ｂは、サンプル保持部１０１の内側底面１０３の上方に対物レンズ２０２の焦点２０１が合った状態を示している。
【００８０】
焦点２０１を内側底面１０３に合わせた後、ステップＳ２８において、フォーカス制御部２０７は、反射光強度判定部２０９に指示を送信する。このとき、反射光強度判定部２０９は、内側底面１０３における反射光強度から、サンプル保持部１０１内のサンプル液１０２の有無を判定する。反射光強度判定部２０９は、予め、サンプル保持部１０１内にサンプル液１０２が存在しないと判定するための反射光強度の閾値を記憶しておき、該閾値と、内側底面１０３における反射光強度とを比較することにより、サンプル液１０２の有無を判定する。
【００８１】
サンプル液１０２が存在する場合、反射光強度判定部２０９は、制御ＰＣ４００に結果を送信する。ステップＳ２９において、制御ＰＣ４００は、カメラ２０４に指示を送信し、カメラ２０４は、フォーカス位置の顕微鏡画像を撮像する。ここで、サンプル液１０２中の細胞に厚みがある場合、顕微鏡画像のピントが合わない可能性がある。従って、制御ＰＣ４００は、調節機構に指示を送信し、対物レンズ２０２の焦点２０１より上方がカメラ２０４に結像されるように、カメラ２０４又は結像レンズ２０５の位置を微調整する。
【００８２】
サンプル液１０２が存在しない場合、反射光強度判定部２０９は、ステップＳ３０において、制御ＰＣ４００に結果を送信する。制御ＰＣ４００は、サンプル液１０２が無いことを警告として表示部に表示してもよい。
【００８３】
ステップＳ２９又はＳ３０の後、ステップＳ３１において、制御ＰＣ４００は、観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１であるか否かを判定する。予め、制御ＰＣ４００に、サンプル保持部１０１の数を記憶させておくことで、最後のサンプル保持部１０１であるか否かを判定するようにしてもよい。観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１である場合（Ｙｅｓ）、制御ＰＣ４００は、観察を終了する。
【００８４】
観察を行ったサンプル保持部１０１が最後のサンプル保持部１０１でない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３２において、制御ＰＣ４００は、ＸＹステージ３００を駆動して、次のサンプル保持部１０１を対物レンズ２０２の上方へ移動する。
【００８５】
ステップＳ３３において、制御ＰＣ４００は、対物レンズアクチュエータ２０３を上方に駆動して、焦点２０１を所定の距離だけ上方に移動させる。このとき焦点２０１を移動させる距離は、サンプル液１０２の高さより小さいことが好ましい。サンプル液１０２の高さや、ステップＳ３３において対物レンズアクチュエータ２０３を上方へ駆動させる距離は、予め制御ＰＣ４００に記憶させておく。これにより、図５Ａに示すように、２つ目以降のサンプル保持部１０１のオートフォーカスを開始する際は、焦点２０１がサンプル液１０２中に位置する。
【００８６】
その後、ステップＳ２３に戻り、２つ目以降のサンプル保持部１０１においても上記と同様に、ステップＳ２３〜Ｓ３３を行う。
【００８７】
なお、サンプル容器１００の底面の厚さのばらつきが大きい場合、上述のステップＳ３２及びステップＳ３３において次のサンプル保持部１０１に移動し、焦点２０１を所定の距離だけ上方に移動させた際に、焦点２０１の位置がサンプル保持部１０１の底面の樹脂内、あるいは外側底面１０４の下方となる場合がある。図５Ｃは、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の底面の樹脂内に位置する状態を示している。図５Ｄは、対物レンズ２０２の焦点２０１がサンプル保持部１０１の外側底面１０４の下方に位置する状態を示している。
【００８８】
このように、ステップＳ３２及びステップＳ３３の後に、焦点２０１がサンプル液１０２中に位置しない場合においても、ステップＳ２３に戻る。
【００８９】
以上のように、本実施形態における観察方法において、対物レンズ２０２の焦点２０１をサンプル保持部１０１のサンプル液１０２中から下方へ走査させる例を説明したが、外側底面１０４の下方から焦点２０１を走査する構成を採用することもできる。
【００９０】
また、本実施形態における観察方法は、第１の実施形態と組み合わせて実施することもできる。例えば、第１の実施形態のステップＳ３とステップＳ４の間に、本実施形態のステップＳ２３及びステップＳ２４を行ってもよい。
【００９１】
（３）技術的効果
以上のように、本実施形態は、反射光強度分布から、対物レンズ２０２の焦点２０１の位置を判定して対物レンズアクチュエータ２０３の駆動方向を決定し、内側底面１０３（フォーカス位置）に焦点２０１を合わせる構成を採用している。これにより、フォーカス位置へのオートフォーカスを一意的に高精度に行うことができる。また、本実施形態は、サンプル保持部１０１内のサンプル液１０２の有無を判定する構成を有することにより、人為的エラーによる誤った検査結果の出力を防止することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００…サンプル容器
１０１…サンプル保持部
１０２…サンプル液
１０３…内側底面
１０４…外側底面
２００…撮像ユニット
２０１…焦点
２０２…対物レンズ
２０３…対物レンズアクチュエータ
２０４…カメラ
２０５…結像レンズ
２０６…オートフォーカスユニット
２０７…フォーカス制御部
２０８…カウント部
２０９…反射光強度判定部
３００…ＸＹステージ
４００…制御ＰＣ
【図１】
2019244275.tif 000003
【図２Ａ】
2019244275.tif 000004
【図２Ｂ】
2019244275.tif 000005
【図２Ｃ】
2019244275.tif 000006
【図２Ｄ】
2019244275.tif 000007
【図２Ｅ】
2019244275.tif 000008
【図３】
2019244275.tif 000009
【図４】
2019244275.tif 000010
【図５Ａ】
2019244275.tif 000011
【図５Ｂ】
2019244275.tif 000012
【図５Ｃ】
2019244275.tif 000013
【図５Ｄ】
2019244275.tif 000014
【図６】
2019244275.tif 000015
【図７】
2019244275.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月12日(2019.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に駆動させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度がピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、
前記反射面のカウントを行うカウント部と、を有し、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、
前記カウント部は、前記フォーカス制御部により前記反射面に前記焦点を合わせた場合、前記反射面のカウントを行い、
前記演算装置は、前記カウントの値に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記演算装置により、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定された場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項５に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始して上方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが２の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始して下方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが１の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、を有し、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記反射光の強度分布及び前記ピークが検出された時点の前記対物レンズアクチュエータの駆動方向に基づいて、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていた場合、前記フォーカス制御部は、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記フォーカス位置に前記焦点を合わせ、
前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル液中であり、且つ前記対物レンズアクチュエータが下方へ駆動している場合、又は前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル容器の底面内であり、前記対物レンズアクチュエータが上方へ駆動している場合に、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
請求項１４に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始し、上方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始し、下方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前のベースラインの高さに基づいて、前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項２０】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前のベースラインの高さに基づいて、前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項２１】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記焦点の位置の像を撮像するカメラと、
前記カメラに前記焦点の位置の像を結像させる結像レンズと、を有し、
前記演算装置は、前記カメラの画像から、前記対物レンズの前記焦点の位置が、前記サンプル液中、前記サンプル容器の底面内及び空気中のいずれであるかを判定し、前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記反射光強度のピークが検出された場合、前記カメラの画像及び前記ピークが検出された時点の前記対物レンズアクチュエータの駆動方向に基づいて、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていた場合、前記フォーカス制御部は、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記フォーカス位置に前記焦点を合わせ、
前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月8日(2020.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に駆動させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度がピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、
前記反射面のカウントを行うカウント部と、を有し、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記フォーカス制御部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記反射面に前記焦点を合わせ、
前記カウント部は、前記フォーカス制御部により前記反射面に前記焦点を合わせた場合、前記反射面のカウントを行い、
前記演算装置は、前記カウントの値に基づいて、前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記演算装置により、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定された場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始して上方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが２の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始して下方へ駆動し、
前記演算装置は、前記カウントが１の場合に前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項７】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記反射光の強度分布に基づいて、前記焦点の位置を判定する反射光強度判定部と、を有し、
前記演算装置は、前記反射光強度判定部により判定される前記対物レンズの前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出された場合、前記反射光の強度分布及び前記ピークが検出された時点の前記対物レンズアクチュエータの駆動方向に基づいて、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていた場合、前記フォーカス制御部は、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記フォーカス位置に前記焦点を合わせ、
前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル液中であり、且つ前記対物レンズアクチュエータが下方へ駆動している場合、又は前記反射光強度のピークが検出される直前の前記焦点の位置が前記サンプル容器の底面内であり、前記対物レンズアクチュエータが上方へ駆動している場合に、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていると判定することを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項７に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に、前記ピークにおける前記反射光強度に基づいて、前記サンプル容器内に前記サンプル液が存在するか否かを判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の観察装置において、
前記光学系は、前記フォーカス位置の像を撮像するカメラと、前記カメラに前記フォーカス位置の像を結像させる結像レンズと、をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の観察装置において、
前記カメラ又は前記結像レンズを駆動して、前記カメラに結像される前記フォーカス位置の像を調節する調節機構をさらに備えることを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル容器の底面の下方に位置する状態から駆動を開始し、上方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の観察装置において、
前記対物レンズアクチュエータは、前記対物レンズの前記焦点が前記サンプル液内に位置する状態から駆動を開始し、下方へ駆動することを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前のベースラインの高さに基づいて、前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１５】
請求項７に記載の観察装置において、
前記反射光強度判定部は、前記反射光強度のピークが検出される直前のベースラインの高さに基づいて、前記焦点の位置を判定することを特徴とする観察装置。
【請求項１６】
サンプル液が収容されるサンプル容器内のフォーカス位置の画像を撮像する観察装置において、
前記サンプル容器を保持する保持部と、
前記フォーカス位置の画像を撮像する光学系と、
前記光学系を制御する演算装置と、を備え、
前記光学系は、
前記サンプル容器の下方に配置される対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に走査させる対物レンズアクチュエータと、
前記サンプル容器の底面に光を照射する照射部と、
前記光の反射光の反射光強度を検出する検出部と、
前記反射光強度のピークを示す反射面に前記対物レンズの焦点を合わせるフォーカス制御部と、
前記焦点の位置の像を撮像するカメラと、
前記カメラに前記焦点の位置の像を結像させる結像レンズと、を有し、
前記演算装置は、前記カメラの画像から、前記対物レンズの前記焦点の位置が、前記サンプル液中、前記サンプル容器の底面内及び空気中のいずれであるかを判定し、前記焦点の位置に基づいて、前記対物レンズアクチュエータの駆動方向を決定し、
前記反射光強度のピークが検出された場合、前記カメラの画像及び前記ピークが検出された時点の前記対物レンズアクチュエータの駆動方向に基づいて、前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っているか否かを判定し、
前記ピークにおいて前記焦点が前記フォーカス位置に合っていた場合、前記フォーカス制御部は、前記対物レンズアクチュエータを駆動して、前記フォーカス位置に前記焦点を合わせ、
前記演算装置は、前記焦点が前記フォーカス位置に合っている場合に前記光学系に撮像を行わせ、前記焦点が前記フォーカス位置に合っていない場合に、前記対物レンズアクチュエータを駆動することを特徴とする観察装置。
【国際調査報告】
2019244275.tif 000017
2019244275.tif 000018
2019244275.tif 000019
2019244275.tif 000020
2019244275.tif 000021
2019244275.tif 000022
2019244275.tif 000023
2019244275.tif 000024