(57)【要約】観察装置、観察装置の作動方法、及び観察制御プログラムにおいて、撮影画像の画質の低下を抑制する。観察装置は、観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得する取得部と、各々に焦点面が異なる光学像を結像可能な複数の撮像部と、容器に収容された観察対象を示す光学像を結像させる結像光学系に対し、複数の撮像部の中の少なくとも一つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な少なくとも１つの動作部と、取得部により取得された位置情報に基づいて、動作部を駆動して複数の撮像部の中の少なくとも一つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更し、複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行う制御部と、を含む。
2019202979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得する取得部と、
各々に焦点面が異なる光学像を結像可能な複数の撮像部と、
前記容器に収容された前記観察対象を示す光学像を結像させる結像光学系に対し、前記複数の撮像部の中の少なくとも１つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な少なくとも１つの動作部と、
前記取得部により取得された前記位置情報に基づいて、前記動作部を駆動して前記複数の撮像部の中の少なくとも一つの撮像部の前記位置及び前記姿勢の少なくとも一方を変更し、前記複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行う制御部と、
を含む観察装置。
【請求項２】
前記観察対象を透過した光の光路を複数の光路に分割する光路分割部を含み、
前記複数の撮像部の各々は、前記光路分割部により分割された複数の光路の各々に配置されている請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの撮像部は、前記結像光学系に対する前記結像光学系の光軸上の位置が変更可能であり、
前記制御部は、前記取得部により取得された位置情報に基づいて、前記少なくとも１つの撮像部の前記光軸上の位置を変更する制御を行う請求項１又は２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの撮像部は、前記結像光学系に対する受光面の光軸上における傾きが変更可能であり、
前記制御部は、前記取得部により取得された位置情報に基づく前記底面の傾きに合わせて、前記少なくとも１つの撮像部の受光面の前記光軸上における傾きを変更する制御を行う請求項１又は２に記載の観察装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの撮像部は、前記結像光学系に対する前記結像光学系の光軸上の位置、及び前記結像光学系に対する受光面の光軸上における傾きが変更可能であり、
前記制御部は、前記取得部により取得された位置情報に基づいて、前記少なくとも１つの撮像部の前記光軸上の位置を変更する制御、及び前記取得部により取得された位置情報に基づく前記底面の傾きに合わせて、前記少なくとも１つの撮像部の受光面の前記光軸上における傾きを変更する制御を行う請求項１又は２に記載の観察装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記取得部により取得された位置情報に基づく前記底面の高低差が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１つの撮像部の前記位置及び前記姿勢の少なくとも一方を変更する制御を行う請求項１から５のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項７】
前記結像光学系及び前記撮像部と、前記容器との少なくとも一方を前記結像光学系の光軸に交差する特定の交差面において相対的に移動させる駆動部とをさらに含み、
前記取得部は、前記結像光学系及び前記撮像部と、前記容器との相対的移動に応じて前記結像光学系の観察領域が移動する方向に沿って、かつ前記結像光学系よりも先行する位置に対応する前記容器の底面の位置を示す位置情報を取得する請求項１から６のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項８】
前記駆動部が、前記結像光学系及び前記撮像部と、前記容器との少なくとも一方を、前記交差面において主走査方向及び前記主走査方向に直交する副走査方向に移動させ、
前記取得部は、先に取得した主走査方向における位置情報と、副走査方向に移動させた後の主走査方向における位置情報とに基づいて前記底面の形状情報を取得する請求項７に記載の観察装置。
【請求項９】
前記駆動部が、前記結像光学系及び前記撮像部と、前記容器との少なくとも一方を、前記交差面において主走査方向及び前記主走査方向に直交する副走査方向に移動し、
前記取得部が、前記主走査方向において前記結像光学系よりも先行する位置に対応する前記容器の底面を示す位置情報であって、かつ、前記副走査方向において異なる２つ以上の位置情報を取得する請求項７に記載の観察装置。
【請求項１０】
前記複数の撮像部によって取得した複数の画像をそれぞれ合成して１枚の画像を生成する画像処理部を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項１１】
前記複数の撮像部によって取得した複数の画像から、適切な画像を選択する選択部を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の観察装置を動作させる観察装置の作動方法であって、
前記観察対象を収容する容器の底面の位置を示す前記位置情報を前記取得部で取得し、
前記取得部により取得された前記位置情報に基づき、前記動作部を駆動することにより、前記容器に収容された前記観察対象を示す光学像を結像させる前記結像光学系に対して、前記複数の撮像部の中の少なくとも１つの撮像部の前記位置及び前記姿勢の少なくとも一方を変更し、
前記複数の撮像部の各々に、前記焦点面が異なる光学像を結像させる、観察装置の作動方法。
【請求項１３】
コンピュータを、
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の観察装置に含まれる前記取得部及び前記制御部として機能させるための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、容器内に収容された観察対象を観察する観察装置、観察装置の作動方法、及び観察制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＳ（Embryonic Stem）細胞及びｉＰＳ（Induced Pluripotent Stem）細胞等の多能性幹細胞や分化誘導された細胞等を顕微鏡等で撮像し、その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。ＥＳ細胞及びｉＰＳ細胞等の多能性幹細胞は、種々の組織の細胞に分化する能力を備えており、再生医療、薬の開発、病気の解明などにおいて応用が可能な細胞として注目されている。このような細胞を顕微鏡で撮像する際には、高倍率な広視野画像を取得するため、例えばウェルプレート等の培養容器の範囲内を結像光学系によって走査し、観察位置毎の画像を取得した後、その観察位置毎の画像を結合する、いわゆるタイリング撮影を行うことが提案されている。
【０００３】
上述したように、細胞を撮像する際に使用される顕微鏡においては、細胞の細部を正しく観察するためにより高い分解能が要求される。分解能を高くするためには、対物光学系の開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）が必要となる。ＮＡの大きな高倍率の対物光学系を使用した顕微鏡においては、分解能は向上するが、被写界深度が浅くなってしまう。
【０００４】
一方、一般的に、顕微鏡観察において用いられる培養容器は、例えばポリスチレン樹脂の射出成型によって大量生産されており、使い捨てタイプのものが多く、製造精度があまり良くない。培養容器において、細胞が定着する観察面すなわち培養容器の底面には、湾曲及び／又は傾斜が生じている場合もある。培養容器の底面の湾曲及び／又は傾斜については、例えば製造メーカの違い等、培養容器の種類によって異なり、製造誤差の範囲も異なる場合がある。
【０００５】
ここで、上述したような観察領域毎の画像を取得する際、培養容器内の底面に結像光学系の焦点位置を合わせるが、撮像時間の高速化のために観察領域が大きく設定されている場合、あるいは上記湾曲及び／又は傾斜が大きい場合等において、図１８に示すように、観察面が被写界深度の範囲から外れると、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になってしまう。
【０００６】
そこで、図１７に示すように、１つの結像光学系１４に対して、異なる焦点面Ｆ１，Ｆ２の光学像を結像可能な２つの撮像部１６Ａ，１６Ｂを備えた顕微鏡が提案されている。このような顕微鏡においては、被写界深度を重ねることにより、被写界深度の範囲を拡張している。
【０００７】
特許文献１には、１つの結像光学系に対して複数の撮像素子を用い、撮像素子ごとに設けた可変頂角プリズムにより撮像素子ごと（画角ごと）のフォーカス調整を行うことで、撮像領域全域でフォーカスを合わせることができるようにした画像取得装置が提案されている。特許文献１に記載の画像取得装置においては、撮像領域内において異なる観察領域を各々の観察領域で調整された焦点位置で撮影することにより、観察領域毎に異なる焦点位置すなわち好適な焦点位置で撮影された画像を取得しているため、異なる焦点位置で撮影して取得した画像は異なる観察領域を表す画像であり、１つの観察領域において複数の画像は取得されていない。
【０００８】
また、特許文献２には、光路を２つに分岐し、一方を画像取得用の光路、他方を焦点制御用の光路として各光路上にそれぞれ撮像手段を設けた画像取得装置が提案されている。特許文献２に記載の画像取得装置においては、一方の撮像手段は、焦点制御用に使用されているため、１つの観察領域において観察するための複数の画像は取得されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１３５４４１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１０６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的に、上記のような２つの撮像部１６Ａ，１６Ｂを備えた顕微鏡において、２つの撮像部１６Ａ，１６Ｂ間のデフォーカス量は固定されている。しかしながら、培養容器の底面における湾曲及び／又は傾斜が小さい場合には、デフォーカス量は少なくて良いが、固定されたデフォーカス量が必要とするデフォーカス量よりも多い場合には、撮影により取得した画像の画質が低下してしまう場合がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、撮像画像の画質の低下を抑制できる観察装置及び観察装置の作動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】
【００１２】
本発明の観察装置は、観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得する取得部と、各々に焦点面が異なる光学像を結像可能な複数の撮像部と、容器に収容された観察対象を示す光学像を結像させる結像光学系に対し、複数の撮像部の中の少なくとも１つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な少なくとも１つの動作部と、取得部により取得された位置情報に基づいて、動作部を駆動して複数の撮像部の中の少なくとも１つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更し、複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行う制御部と、を含む。
【００１３】
なお、本発明において、「焦点面」は、光学像の焦点を含む面であって、対象物側の面を意味する。また、本発明において、「撮像部の位置」は、結像光学系の光軸方向における撮像部の位置を意味し、「撮像部の姿勢」は、結像光学系の光軸に対する撮像部の傾きを意味する。
【００１４】
また、本発明において、「容器の底面」は、観察対象を収容する容器内の底面であり、観察対象の設置面を意味する。
【００１５】
また、本発明において、「容器」は、観察対象を収容することができればどのような形態を有するものであってもよい。例えば、シャーレ、ディッシュ、フラスコ又はウェルプレート等のように、底部及び底部に連続する壁部を有する形態を有するものを容器として用いることができる。また、板状の部材に微細な流路が形成されたマイクロ流路デバイス等を容器として用いることもできる。さらに、スライドガラスのように、板状の形態を有するものも容器として用いることができる。
【００１６】
また、本発明の観察装置は、観察対象を透過した光の光路を複数の光路に分割する光路分割部を含み、
複数の撮像部の各々は、光路分割部により分割された複数の光路の各々に配置されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の観察装置は、少なくとも１つの撮像部が、結像光学系に対する結像光学系の光軸上の位置が変更可能であり、
制御部は、取得部により取得された位置情報に基づいて、少なくとも１つの撮像部の光軸上の位置を変更する制御を行ってもよい。
【００１８】
また、本発明の観察装置は、少なくとも１つの撮像部が、結像光学系に対する受光面の光軸上における傾きが変更可能であり、
制御部は、取得部により取得された位置情報に基づく底面の傾きに合わせて、少なくとも１つの撮像部の受光面の光軸上における傾きを変更する制御を行ってもよい。
【００１９】
また、本発明の観察装置は、少なくとも１つの撮像部が、結像光学系に対する結像光学系の光軸上の位置、及び結像光学系に対する受光面の光軸上における傾きが変更可能であり、
制御部は、取得部により取得された位置情報に基づいて、少なくとも１つの撮像部の光軸上の位置を変更する制御、及び取得部により取得された位置情報に基づく底面の傾きに合わせて、少なくとも１つの撮像部の受光面の光軸上における傾きを変更する制御を行ってもよい。
【００２０】
なお、本発明において、「合わせて」は、完全に一致するものだけではなく、許容される範囲内の誤差を含めた意味合いでの「合わせて」を意図する。
【００２１】
また、本発明の観察装置は、制御部が、取得部により取得された位置情報に基づく底面の高低差が予め定められた閾値よりも大きい場合に、少なくとも１つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更する制御を行ってもよい。
【００２２】
また、本発明の観察装置は、結像光学系及び撮像部と、容器との少なくとも一方を結像光学系の光軸に交差する特定の交差面において相対的に移動させる駆動部とをさらに含み、  取得部は、結像光学系及び撮像部と、容器との相対的移動に応じて結像光学系の観察領域が移動する方向に沿って、かつ結像光学系よりも先行する位置に対応する容器の底面の位置を示す位置情報を取得してもよい。
【００２３】
なお、本発明において、「特定の交差面」は、光軸に交差する交差面を意味する。
【００２４】
また、本発明の観察装置は、駆動部が、結像光学系及び撮像部と、容器との少なくとも一方を、交差面において主走査方向及び主走査方向に直交する副走査方向に移動させ、
取得部は、先に取得した主走査方向における位置情報と、副走査方向に移動させた後の主走査方向における位置情報とに基づいて底面の形状情報を取得してもよい。
【００２５】
なお、本発明において、「容器の底面の位置」は、交差面に直交する方向における容器の底面の位置であり、「底面の形状情報」は、少なくとも容器の底面の高低差の情報か、又は容器の底面の傾きの情報のどちらか一方を含む情報である。
【００２６】
また、本発明の観察装置は、駆動部が、結像光学系及び撮像部と、容器との少なくとも一方を、交差面において主走査方向及び主走査方向に直交する副走査方向に移動し、
取得部が、主走査方向において結像光学系よりも先行する位置に対応する容器の底面を示す位置情報であって、かつ、副走査方向において異なる２つ以上の位置情報を取得してもよい。
【００２７】
なお、本発明において「副走査方向において異なる２つ以上の位置情報を取得する」は、副走査方向に沿って直線上に並んだ２つ以上の位置情報に限られず、副走査方向における２つ以上の位置情報が取得できれば直線上に並んでいない２つ以上の位置情報であってもよい。
【００２８】
また、本発明の観察装置は、複数の撮像部によって取得した複数の画像をそれぞれ合成して１枚の画像を生成する画像処理部を備えてもよい。
【００２９】
また、本発明の観察装置は、複数の撮像部によって取得した複数の画像から、適切な画像を選択する選択部を備えてもよい。
【００３０】
本発明の観察装置の作動方法は、観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得部で取得し、取得部により取得された位置情報に基づき、動作部を駆動することにより、容器に収容された観察対象を示す光学像を結像させる結像光学系に対して、複数の撮像部の中の少なくとも１つの撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更し、複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる、観察装置の作動方法を含む。
【００３１】
本発明の観察制御プログラムは、コンピュータを、
上記観察装置に含まれる取得部及び制御部として機能させる。
【００３２】
なお、本発明による観察装置の作動方法をコンピュータに実行させるプログラムとして提供してもよい。
【００３３】
本発明による他の観察装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得し、
取得された位置情報に基づいて、位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更して、複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行う処理を実行する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、観察対象を収容する容器の底面の位置を示す位置情報を取得する取得部と、容器に収容された観察対象を示す光学像を結像させる結像光学系に対する位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な少なくとも１つの撮像部を含み、各々に焦点面が異なる光学像を結像可能な複数の撮像部と、取得部により取得された位置情報に基づいて、位置及び姿勢の少なくとも一方を変更可能な撮像部の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更して、複数の撮像部の各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行う制御部と、を含むので、容器の底面の形状に応じてデフォーカス量を変更することができる。これにより、観察面を被写界深度内に位置させることができるので、観察面が被写界深度の範囲から外れることによって、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になるのを防止することができる。また、容器の底面の高低差が比較的小さい場合には、デフォーカス量を少なくすることによって撮像された画像の画質を維持することができる。また、容器の底面の高低差が比較的大きい場合には、デフォーカス量を多くすることによって撮像された画像の画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係る顕微鏡装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る顕微鏡装置本体に含まれる撮像光学系の構成の一例を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る顕微鏡装置本体に含まれるステージの構成の一例を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る顕微鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る顕微鏡装置におけるデフォーカス量の調整を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る顕微鏡装置の作用の一例を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る顕微鏡装置の培養容器内における観察領域の走査位置の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置の一例を説明するための図である。
【図９】第１実施形態に係る顕微鏡装置のデフォーカス量調整処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態に係る顕微鏡装置における底面の高低差の取得の一例を説明するための図である。
【図１１】第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置の他の一例を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置のさらに他の一例を説明するための図である。
【図１３】第１実施形態に係る顕微鏡装置における底面の高低差の取得に他の一例を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態に係る顕微鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】第３実施形態に係る顕微鏡装置におけるデフォーカス量の調整を説明する図である。
【図１６】第１〜第３実施形態に係る観察制御プログラムが記憶された記憶媒体から観察制御プログラムが顕微鏡制御装置にインストールされる態様の一例を示す概念図
【図１７】従来の顕微鏡装置におけるデフォーカス量を説明する図である。
【図１８】従来の顕微鏡装置における問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態による観察装置、観察装置の作動方法、及び観察制御プログラムの一実施形態を適用した顕微鏡装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の観察装置を適用した顕微鏡装置の構成の一例を示す模式図、図２は、第１実施形態に係る顕微鏡装置本体に含まれる撮像光学系の構成の一例を示す模式図である。
【００３７】
顕微鏡装置１は、顕微鏡装置本体１０と顕微鏡制御装置２０とを備える（図４参照）。
なお、顕微鏡装置１は本発明に係る観察装置の一例である。顕微鏡装置本体１０は、観察対象である培養された細胞を撮像して位相差画像を取得する。具体的には、顕微鏡装置本体１０は、一例として図２に示すように、白色光を出射する白色光源１１、コンデンサレンズ１２、スリット板１３、結像光学系１４、動作部１５、撮像部１６Ａ、撮像部１６Ｂ及び検出部１８を備える。
【００３８】
動作部１５は、第１の動作部１５Ａ、第２の動作部１５Ｂ、第３の動作部１５Ｃ、第４の動作部１５Ｄ、第５の動作部１５Ｅ、及び第６の動作部１５Ｆを備える。第１〜第６の動作部１５Ａ〜１５Ｆの動作は後述する。
【００３９】
スリット板１３は、白色光源１１から出射された白色光を遮光する遮光板に対して白色光を透過するリング形状のスリットが設けられたものであり、白色光がスリットを通過することによってリング状の照明光Ｌが形成される。
【００４０】
結像光学系１４は、培養容器５０を観察した位相差像を撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂに結像する。図２は、結像光学系１４の詳細な構成を示す図である。図２に示すように、結像光学系１４は、位相差レンズ１４ａ及び結像レンズ１４ｄを備える。また、位相差レンズ１４ａは、対物レンズ１４ｂ及び位相板１４ｃを備える。位相板１４ｃは、照明光Ｌの波長に対して透明な基板に対して位相リングを形成したものである。なお、上述したスリット板１３のスリットの大きさは、位相板１４ｃの位相リングと共役な関係にある。
【００４１】
位相リングは、入射された光の位相を１／４波長ずらす位相膜と、入射された光を減光する減光フィルタとがリング状に形成されたものである。位相リングに入射された直接光は、位相リングを通過することによって位相が１／４波長ずれ、かつその明るさが弱められる。一方、観察対象によって回折された回折光は大部分が位相板１４ｃの透明板を通過し、その位相及び明るさは変化しない。
【００４２】
対物レンズ１４ｂを有する位相差レンズ１４ａは、図１に示す動作部１５に含まれる第５の動作部１５Ｅによって、対物レンズ１４ｂの光軸方向に移動される。なお、本実施形態においては、対物レンズ１４ｂの光軸方向とＺ方向（鉛直方向）とは同じ方向である。
対物レンズ１４ｂのＺ方向への移動によってオートフォーカス制御が行われ、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得される位相差画像のコントラストが調整される。
【００４３】
また、第５の動作部１５は、位相差レンズ１４ａをＺ方向に移動させるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、対物レンズ１４ｂのみをＺ方向に移動させる構成としてもよい。
【００４４】
また、位相差レンズ１４ａの倍率を変更可能な構成としてもよい。具体的には、異なる倍率を有する位相差レンズ１４ａ又は結像光学系１４を交換可能に構成するようにしてもよい。位相差レンズ１４ａ又は結像光学系１４の交換は、自動的に行うようにしてもよいし、ユーザが手動で行うようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態の対物レンズ１４ｂは、一例として焦点距離を変更可能な液体レンズからなる。なお、焦点距離を変更可能であれば、液体レンズに限定されるものではなく、液晶レンズ及び形状変形レンズ等、任意のレンズを用いることができる。対物レンズ１４ｂは、図１に示す動作部１５に含まれる第６の動作部１５Ｆによって、印加される電圧が変更されて、焦点距離が変更される。これにより、結像光学系１４の焦点距離が変更される。対物レンズ１４ｂの焦点距離の変更によってもオートフォーカス制御が行われ、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得される位相差画像のコントラストが調整される。
【００４６】
結像レンズ１４ｄは、位相差レンズ１４ａを通過した位相差画像を示す光が入射され、この光が撮像部１６の撮像面１６Ａに結像する。本実施形態において、結像レンズ１４ｄは、焦点距離を変更可能な液体レンズからなる。なお、焦点距離を変更可能であれば、液体レンズに限定されるものではなく、液晶レンズ及び形状変形レンズ等、任意のレンズを用いることができる。結像レンズ１４ｄは、図１に示す動作部１５に含まれる第１の動作部１５Ａによって、印加する電圧が変更されて、焦点距離が変更される。これにより、結像光学系１４の焦点距離が変更される。結像レンズ１４ｄの焦点距離の変更によってオートフォーカス制御が行われ、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得される位相差画像のコントラストが調整される。
【００４７】
また、結像レンズ１４ｄは、図１に示す動作部１５に含まれる第２の動作部１５Ｂによって結像レンズ１４ｄの光軸方向に移動される。なお、本実施形態においては、結像レンズ１４ｄの光軸方向とＺ方向（鉛直方向）とは同じ方向である。結像レンズ１４ｄのＺ方向への移動によってオートフォーカス制御が行われ、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得される位相差画像のコントラストが調整される。
【００４８】
図１に示すように、顕微鏡装置本体１０は、結像光学系１４から出射された光の光路を複数の光路に分割する光路分割部１９を備える。本実施形態において、光路分割部１９はビームスプリッタで構成されており、結像光学系１４から出射された光を透過し、かつ結像光学系１４から出射された光を結像光学系１４の光軸とは異なる方向に反射する。本実施形態の光路分割部１９は、結像光学系１４から出射された光を、結像光学系１４の光軸に対して直角に偏向する。なお、本実施形態の光路分割部１９は、結像光学系１４から出射された光を、結像光学系１４の光軸に対して直角に偏向するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、偏向した後の光を撮像部１６Ｂに導くことができれば特に直角に限定されない。
【００４９】
また、本実施形態の光路分割部１９はビームスプリッタで構成されているが、本発明はこれに限られるものではなく、入射した光の一部を反射し、一部を透過するものであれば、ミラー型やプリズム型等いずれのビームスプリッタを使用してもよい。ただし、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂとの画質を同等にする観点から、入射光を５０％と５０％に分離するビームスプリッタを使用することがより好ましい。なお、本実施形態の顕微鏡装置１は、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂの２つの撮像部を備えた構成であるが、撮像部を３つ備えた顕微鏡装置においては、例えば、先ずビームスプリッタによって入射光を３３％と６６％に分離し、６６％で分離された入射光を次のビームスプリッタによって５０％と５０％に分離する構成にしてもよい。
【００５０】
撮像部１６Ａは、結像レンズ１４ｄによって結像された観察対象の像を表す光であって、光路分割部１９で反射された光を受光して、観察対象を表す位相差画像を観察画像として出力する。
【００５１】
撮像部１６Ｂは、結像レンズ１４ｄによって結像された観察対象の像を表す光であって、光路分割部１９を透過した光を受光して、観察対象を表す位相差画像を観察画像として出力する。
【００５２】
撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂは、それぞれＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子を備える。撮像素子は、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。
【００５３】
また、撮像部１６Ｂは、結像光学系１４の光軸上の位置が変更可能である。具体的には、撮像部１６Ｂは、図１に示す動作部１５に含まれる第３の動作部１５ＣによってＺ方向に移動される。なお、本実施形態においては、結像光学系１４の光軸とＺ方向とは同じ方向である。撮像部１６ＢのＺ方向への移動によって撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂとの間のデフォーカス量を変更する。なおデフォーカス量の変更方法については後で詳細に説明する。
【００５４】
検出部１８は、ステージ５１に設置された培養容器５０の底面のＺ方向（鉛直方向）の位置を検出する。検出部１８は、具体的には、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂを含む。第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂは、位相差レンズ１４ａを挟んで、図１に示すＸ方向に並べて設けられている。本実施形態における第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂはレーザ変位計であり、培養容器５０にレーザ光を照射し、その反射光を検出することによって、培養容器５０の底面のＺ方向の位置を検出する。なお、培養容器５０の底面とは、培養容器５０の底部と観察対象である細胞との境界面、すなわち観察対象の設置面を意味する。つまり培養容器５０内の底面である。ここで、培養容器５０の底部とは、培養容器５０の底を形成する底壁を意味する。
【００５５】
本実施形態において培養容器５０の底面のＺ方向の位置は、一例として、検出部１８を基準面とし、検出部１８が検出した反射光の信号の値を培養容器５０の底面のＺ方向の位置を表す値とする。
【００５６】
なお、本実施形態において培養容器５０の底面のＺ方向の位置の値は、検出部１８が検出した反射光の信号の値としたが、これに限定されるものではなく、上記反射光の信号の値を距離に換算した値すなわち検出部１８から培養容器５０の底面までの距離を培養容器５０の底面のＺ方向の位置としてもよい。また検出部１８が培養容器５０の底部の下面で反射した反射光をさらに検出することによって、培養容器５０の底面で反射した反射光の信号の値から培養容器５０の底部の下面で反射した反射光の値を減算して培養容器５０の底部の厚さを表す値を算出し、この値を培養容器５０の底面のＺ方向の位置を表す値としてもよい。またこのＺ方向の位置を表す値を実際の距離の値に換算して使用してもよい。
【００５７】
なお、レーザ変位センサは、正反射光学系計測器を使用することができる。また検出部１８は、レーザ変位センサに限られず、例えば共焦点式センサを使用することもできる。
【００５８】
検出部１８によって検出された培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報は、後述する取得部２３Ａに出力される。取得部２３Ａは、入力された位置情報を後述する焦点調節部２４に出力する。焦点調節部２４は、入力された位置情報に基づいて結像光学系１４の焦点位置を調節してフォーカス制御量を取得し、後述する制御部２２が、焦点調節部２４によって取得されたフォーカス制御量に基づいて動作部１５を制御し、オートフォーカス制御を行う。なお、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂによる培養容器５０のＺ方向の位置の検出及び焦点調節部２４による焦点位置の調節については、後で詳述する。
【００５９】
スリット板１３と位相差レンズ１４ａ及び検出部１８との間には、ステージ５１が設けられている。ステージ５１上には、観察対象である細胞が収容された培養容器５０が設置される。なお本実施形態の培養容器５０は本発明に係る観察装置において使用される容器の一例である。容器としては、培養容器５０に限られず、観察対象を収容することができればどのような形態を有するものであってもよい。例えば、シャーレ、ディッシュ、フラスコ又はウェルプレート等のように、底部及び底部に連続する壁部を有する形態を有するものを容器として用いることができる。
【００６０】
また、板状の部材に微細な流路が形成されたマイクロ流路デバイス等を容器として用いることもできる。さらに、スライドガラスのように、板状の形態を有するものも容器として用いることができる。また、観察対象は、培養されたものに限られるものではなく、例えば、血液、各種の粒子、又は繊維等のいずれであってもよい。また、培養容器５０に収容される細胞としては、ｉＰＳ細胞及び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、心筋及び肝臓の細胞、並びに人体から取り出された皮膚、網膜、心筋、血球、神経及び臓器の細胞等がある。
【００６１】
ステージ５１は、後述する水平方向駆動部１７（図４参照）によって互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動する。Ｘ方向及びＹ方向は、結像光学系１４の光軸に交差する特定の交差面内における方向であり、特定の交差面内において互いに直交する方向である。なお、本実施形態において、特定の交差面は、一例として水平面とする。よって、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に直交する方向であり、水平面内において互いに直交する方向である。本実施形態においては、Ｘ方向を主走査方向とし、Ｙ方向を副走査方向とする。
【００６２】
一例として図３に示すように、ステージ５１は、中央に矩形の開口５１ａが形成されている。この開口５１ａを形成する部材の上に培養容器５０が設置され、培養容器５０内の細胞の位相差画像が開口５１ａを通過するように構成されている。
【００６３】
また、ステージ５１は、第４の動作部１５ＤによってＺ方向に移動され、これにより、培養容器５０がＺ方向に移動される。本実施形態においては、ステージ５１における培養容器５０が設置される面に垂直な方向とＺ方向とは同じ方向である。ステージ５１のＺ方向への移動によってもオートフォーカス制御が行われ、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得される位相差画像のコントラストが調整される。
【００６４】
第１の動作部１５Ａ及び第６の動作部１５Ｆは、例えば電圧可変回路を含む。第１の動作部１５Ａは、後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいて、結像レンズ１４ｄに印加する電圧を変更する。第６の動作部１５Ｆは、後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいて、対物レンズ１４ｂに印加する電圧を変更する。
【００６５】
第２の動作部１５Ｂ、第３の動作部１５Ｃ、第４の動作部１５Ｄ及び第５の動作部１５Ｅは、一例として圧電素子及び高電圧を印加させる駆動源を含み、後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいて駆動する。なお、動作部１５は、位相差レンズ１４ａ及び結像レンズ１４ｄを通過した位相差画像をそのまま通過させる構成となっている。また、第２の動作部１５Ｂ、第３の動作部１５Ｃ、第４の動作部１５Ｄ及び第５の動作部１５Ｅの構成は圧電素子に限定されず、結像レンズ１４ｄ、撮像部１６Ｂ、ステージ５１及び対物レンズ１４ｂ（位相差レンズ１４ａ）をＺ方向に移動可能なものであればよく、例えば各種モータやソレノイド等を含むものであってもよいし、その他の公知な構成を用いることができる。また、第２の動作部１５Ｂ、第３の動作部１５Ｃ、第４の動作部１５Ｄ及び第５の動作部１５Ｅを構成する圧電素子（ピエゾ素子ともいう）は、１つに限られず複数個であってもよい。
【００６６】
次に、顕微鏡装置本体１０を制御する顕微鏡制御装置２０の構成について説明する。一例として図４は、本実施形態の顕微鏡装置１の構成を示すブロック図である。なお、顕微鏡装置本体１０については、顕微鏡制御装置２０の各部により制御される一部の構成のブロック図を示している。
【００６７】
顕微鏡制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、一次記憶部２５Ａ、二次記憶部２５Ｂ及び外部Ｉ／Ｆ（Interface）２８Ａ等を備えている。ＣＰＵ２１は、制御部２２、取得部２３Ａ、処理部２３Ｂ及び焦点調節部２４を備え、顕微鏡装置１の全体を制御する。一次記憶部２５Ａは、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。一次記憶部２５Ａの一例としては、ＲＡＭ（Random Access Memory）が挙げられる。二次記憶部２５Ｂは、各種プログラム及び各種パラメータ等を予め記憶した不揮発性のメモリであり、本開示の技術に係る観察制御プログラム２６の一例がインストールされている。ＣＰＵ２１は、二次記憶部２５Ｂから観察制御プログラム２６を読み出し、読み出した観察制御プログラム２６を一次記憶部２５Ａに展開する。ＣＰＵ２１は、一次記憶部２５Ａに展開した観察制御プログラム２６を実行することで制御部２２、取得部２３Ａ、処理部２３Ｂ、及び焦点調節部２４として動作する。
【００６８】
また、二次記憶部２５Ｂは、後述する位置情報２７を記憶している。二次記憶部２５Ｂの一例としては、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）又はフラッシュメモリ等が挙げられる。外部Ｉ／Ｆ２８Ａは顕微鏡装置本体１０と顕微鏡制御装置２０との間の各種情報の送受信を司る。ＣＰＵ２１、一次記憶部２５Ａ、及び二次記憶部２５Ｂは、バスライン２８に接続されている。また、外部Ｉ／Ｆ２８Ａも、バスライン２８に接続されている。
【００６９】
観察制御プログラム２６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。又は、観察制御プログラム２６は、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置もしくはネットワークストレージに対して、外部からアクセス可能な状態で記憶され、外部からの要求に応じてコンピュータにダウンロードされた後に、インストールされるようにしてもよい。
【００７０】
位置情報２７は、取得部２３Ａによって取得された培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報である。
【００７１】
また、上記では、汎用コンピュータが顕微鏡制御装置２０として機能する場合について説明したが、専用コンピュータによって実施されてもよい。専用コンピュータは、内蔵されたＲＯＭ（Read-Only Memory）及びフラッシュメモリなど、不揮発メモリに記録されたプログラムを実行するファームウェアであってもよい。さらに、この顕微鏡制御装置２０の少なくとも一部の機能を実行するためのプログラムを永久的に記憶するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）やＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)などの専用回路を設けるようにしてもよい。あるいは、専用回路に記憶されたプログラム命令と、専用回路のプログラムを利用するようにプログラムされた汎用のＣＰＵによって実行されるプログラム命令と組み合わせるようにしてもよい。以上のように、コンピュータのハードウェア構成をどのように組み合わせてプログラム命令を実行してもよい。
【００７２】
取得部２３Ａは、培養容器５０の底面の位置を示す位置情報を取得する。具体的には、検出部１８によって検出された培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報を取得する。
【００７３】
処理部２３Ｂは、撮像部１６Ａ及び／又は撮像部１６Ｂによって取得された画像信号に対して、ガンマ補正、輝度・色差変換、及び圧縮処理等の各種処理を行う。また、処理部２３Ｂは、各種処理を行って得た画像信号を特定のフレームレートで１フレーム毎に後述する制御部２２に出力する。また、処理部２３Ｂは、顕微鏡装置本体１０によって撮影された各観察領域の位相差画像、すなわち撮像部１６Ａ及び／又は撮像部１６Ｂによって取得された撮影画像を結合することによって、１枚の合成位相差画像を生成する。なお、本実施形態の処理部２３Ｂは、本発明の画像処理部の一例である。
【００７４】
焦点調節部２４は、取得部２３Ａによって取得された培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報に基づいて、結像光学系１４の焦点位置を調節する。焦点調節部２４は、底面の位置情報に基づいて、第１の動作部１５Ａ、第２の動作部１５Ｂ、第４の動作部１５Ｄ、第５の動作部１５Ｅ、及び第６の動作部１５Ｆのそれぞれに対して移動量すなわちフォーカス制御量を取得し、制御部２２に各々のフォーカス制御量を出力する。具体的には、培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報と、結像レンズ１４ｄの焦点距離を変更するための結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂの焦点距離を変更するための対物レンズ１４ｂへの印加電圧との関係を示す一例であるテーブルを、予め二次記憶部２５Ｂに記憶しておく。
【００７５】
焦点調節部２４は、取得部２３Ａによって取得された培養容器５０のＺ方向の位置情報に基づいて、上記テーブルを参照して、結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂへの印加電圧をそれぞれ取得する。なお、以降の説明においては、結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂへの印加電圧をフォーカス制御量と称する。
【００７６】
なお、培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報と、結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂへの印加電圧の関係を示すものは、テーブルに限定されるものではなく、例えば式であってもよい。上記関係を示すものは、位置情報から結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂへの印加電圧を導出できれば何れの方法を使用してもよい。
【００７７】
制御部２２は、焦点調節部２４が取得した第１の動作部１５Ａ、第２の動作部１５Ｂ、第４の動作部１５Ｄ、第５の動作部１５Ｅ、及び第６の動作部１５Ｆのそれぞれフォーカス制御量に基づく制御信号を、第１の動作部１５Ａ、第２の動作部１５Ｂ、第４の動作部１５Ｄ、第５の動作部１５Ｅ、及び第６の動作部１５Ｆのそれぞれに対して出力する。これにより、第１の動作部１５Ａにより結像レンズ１４ｄの焦点距離が変更されて結像光学系１４の焦点距離が変更される。また、第２の動作部１５Ｂにより結像レンズ１４ｄが光軸方向に移動する。また、第４の動作部１５Ｄによりステージ５１が光軸方向に移動する。また、第５の動作部１５Ｅにより対物レンズ１４ｂが光軸方向に移動する。第６の動作部１５Ｆにより対物レンズ１４ｂの焦点距離が変更されて結像光学系１４の焦点距離が変更される。これらの５つの動作により、オートフォーカス制御が行われる。
【００７８】
また、制御部２２は、水平方向駆動部１７を駆動制御し、これによりステージ５１をＸ方向及びＹ方向に移動させて、培養容器５０をＸ方向及びＹ方向に移動させる。なお水平方向駆動部１７は、水平方向に移動させるための公知の移動機構と、例えばモータ等の駆動源とを含む。なお、水平方向駆動部１７は本発明の駆動部の一例である。本実施形態においては、制御部２２による制御によってステージ５１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、結像光学系１４を培養容器５０内において２次元状に走査し、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂが結像光学系１４による各観察位置の位相差画像を取得する。すなわち、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂは、それぞれ１つのウェル内で分割された複数の撮像領域（視野）毎の位相差画像を取得する。
【００７９】
また、制御部２２は、顕微鏡装置本体１０によって撮影された各観察領域の位相差画像を処理部２３Ｂが結合することによって生成された１枚の合成位相差画像を表示装置３０に表示させる表示制御部としても機能する。
【００８０】
また、制御部２２は、取得部２３Ａにより取得された培養容器５０の底面の位置を示す位置情報に基づいて、第３の動作部１５Ｃにより撮像部１６Ｂを光軸方向に移動させて、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂの各々に、焦点面が異なる光学像を結像させる制御を行なう。
【００８１】
ここで、図５に顕微鏡装置１におけるデフォーカス量の調整を説明する図を示す。一例として図５に示すように、撮像部１６Ａにおける焦点面を焦点面Ｆ１、撮像部１６Ｂにおける焦点面を焦点面Ｆ２とする。本実施形態において、焦点面は光学像の焦点があっている、すなわちピントが合っている面を意味する。本実施形態において、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂは、撮像部１６Ａの焦点面Ｆ１と撮像部１６Ｂの焦点面Ｆ２とを異ならせて配置される。
【００８２】
一般的に、顕微鏡装置１において、観察対象を観察又は撮影する場合、最も焦点が合っている位置つまり焦点面から、観察対象が光軸方向に離れた距離においても、焦点が合っていると見なせる範囲を被写界深度（D.O.F:Depth Of Field）という。撮像部１６Ａの焦点面Ｆ１及び撮像部１６Ｂの焦点面Ｆ２においても、それぞれ被写界深度ＤＯＦ１，ＤＯＦ２が存在する。被写界深度ＤＯＦ１及び被写界深度ＤＯＦ２は、撮像部１６Ａ，１６Ｂの開口数ＮＡ、対物レンズ１４ｂ及び結像レンズ１４ｄの倍率等の性能により異なる値であり、例えば予めユーザが入力装置４０を使用して二次記憶部２５Ｂに記憶しておく。なお、被写界深度の算出方法については特に限定されず、公知の技術を使用して算出することができる。
【００８３】
本実施形態においては、撮像部１６Ａの焦点面Ｆ１と撮像部１６Ｂの焦点面Ｆ２とを異ならせて配置しているので、被写界深度ＤＯＦ１と被写界深度ＤＯＦ２を少なくとも一部重ねて設定することができる。これにより、撮像部が１つの場合と比較して顕微鏡装置１における被写界深度ＤＯＦを拡張することができる。なお、被写界深度ＤＯＦ１と被写界深度ＤＯＦ２を重ねることなく連続して設定することにより、撮像部が１つの場合よりも最大で２倍、被写界深度ＤＯＦを拡張することができる。
【００８４】
ここで、本実施形態において特徴的なのは、制御部２２が、取得部２３Ａによって取得された培養容器５０のＺ方向の位置情報に基づいて、撮像部１６ＢのＺ方向の位置を変更する制御を行うことである。撮像部１６ＢのＺ方向の位置を変更することにより、撮像部１６Ｂの焦点面Ｆ２の位置をＺ方向に移動させて、被写界深度ＤＯＦ２をＺ方向に移動させる。つまり、制御部２２は、被写界深度ＤＯＦ２をＺ方向に移動させることにより、被写界深度ＤＯＦ１と被写界深度ＤＯＦ２との重複領域を変更し、顕微鏡装置１における被写界深度ＤＯＦを変更する制御を行う。
【００８５】
なお、本実施形態において、撮像部１６Ａの被写界深度ＤＯＦ１及び撮像部１６Ｂの被写界深度ＤＯＦ２は、それぞれ±６μｍすなわち１２μｍの範囲とする。また、本実施形態において、撮像部１６Ａの焦点面Ｆ１と撮像部１６Ｂの焦点面Ｆ２とがＺ方向におけるずれ量をデフォーカス量という。例えば撮像部１６Ａの被写界深度ＤＯＦ１と撮像部１６Ｂの被写界深度ＤＯＦ２とが完全に一致している場合には、Ｚ方向におけるずれはないのでデフォーカス量は０となる。また、被写界深度ＤＯＦ１及び被写界深度ＤＯＦ２が重ならずに連続して設定されている場合には、Ｚ方向におけるずれ量は１２（＝（６−０）＋６）μｍなので、デフォーカス量は１２μｍとなる。また、被写界深度ＤＯＦ１及び被写界深度ＤＯＦ２が４μｍ重なって設定されている場合には、Ｚ方向におけるずれ量は８（＝（６−４）＋６）μｍなので、デフォーカス量は８μｍとなる。なお、図５において、距離ｄは、対物レンズ１４の横倍率が１０倍とすると、縦倍率は１０２倍となるので、距離ｄ＝デフォーカス量×１０２となる。顕微鏡装置１におけるデフォーカス量を変更する制御については、後で詳細に説明する。
【００８６】
また、顕微鏡制御装置２０には、入力装置４０と表示装置３０とがバスライン２８によって接続されている。
【００８７】
表示装置３０は、上述したように制御部２２によって生成された合成位相差画像を表示するものであり、一例として例えば液晶ディスプレイ等を備える。また、表示装置３０をタッチパネルによって構成し、入力装置４０と兼用してもよい。
【００８８】
入力装置４０は、一例としてマウス及びキーボード等を備えたものであり、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、例えば位相差レンズ１４ａの倍率の変更指示及びステージの移動速度の変更指示等の設定入力を受け付ける。
【００８９】
次に、顕微鏡装置１の本開示の技術に係る部分の作用について説明する。図６は第１実施形態に係る顕微鏡装置の作用の一例を示すフローチャート、図７は第１実施形態に係る顕微鏡装置の培養容器内における観察領域の走査位置の一例を示す図、図８は第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置の一例を説明するための図、図９は第１実施形態に係る顕微鏡装置のデフォーカス量調整処理の一例を示すフローチャート、図１０は第１実施形態に係る顕微鏡装置における底面の高低差の取得の一例を説明するための図である。
【００９０】
一例として図６に示すように、先ず、ステップＳ１で、制御部２２は、水平方向駆動部１７を駆動して、観察対象である細胞が収容された培養容器５０が載置されたステージ５１を移動させることにより、結像光学系１４の観察領域を、一例として図７に示す走査開始点Ｓに位置させて、観察領域による培養容器５０の走査を開始させる。
【００９１】
本実施形態においては、制御部２２による制御によってステージ５１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、結像光学系１４の観察領域を培養容器５０内において２次元状に移動させて培養容器５０を走査し、各観察領域の位相差画像を取得する。なお図７において、実線Ｍは、培養容器５０内における観察領域による走査位置を示している。
【００９２】
図７に示すように、結像光学系１４の観察領域は、ステージ５１の上記移動によって走査開始点Ｓから走査終了点Ｅまで実線Ｍに沿って移動する。すなわち、観察領域は、Ｘ方向の正方向（図７の右方向）に移動された後、Ｙ方向（図７の下方向）に移動し、逆の負方向（図７の左方向）に移動される。次いで、観察領域は、再びＹ方向に移動し、再び正方向に移動される。このように、観察領域の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、培養容器５０は２次元状に走査される。
【００９３】
次のステップＳ２で、制御部２２は、検出部１８に培養容器５０の底面の位置情報を検出させて、取得部２３Ａは、検出部１８により検出された位置情報を取得する。本実施形態においては、一例として図８に示すように、第１の変位センサ１８ａと第２の変位センサ１８ｂとが結像光学系１４を挟んでＸ方向に並べて設けられている。そして、結像光学系１４の観察領域Ｒは、上述したように培養容器５０内を２次元状に移動されるが、この際、制御部２２は、培養容器５０と結像光学系１４との相対的移動に応じて観察領域Ｒが移動する方向に沿って、かつ結像光学系１４よりも先行する位置に対応する培養容器５０の底面の位置を示す位置情報を検出部１８に取得させる制御を行う。
【００９４】
すなわち、培養容器５０に対する結像光学系１４の観察領域Ｒの位置よりも観察領域Ｒの移動方向前側の位置において培養容器５０のＺ方向の位置が検出される。具体的には、観察領域Ｒが、図８に示す矢印方向（図８の右方向）に移動している場合には、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂのうち、観察領域Ｒの移動方向前側の第１の変位センサ１８ａによって培養容器５０のＺ方向の位置が検出される。
【００９５】
一方、観察領域Ｒが、図８の矢印方向とは逆方向（図８の左方向）に移動している場合には、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂのうち、観察領域Ｒの移動方向前側の第２の変位センサ１８ｂによって培養容器５０のＺ方向の位置が検出される。
【００９６】
このように、制御部２２は、第１の変位センサ１８ａを用いた検出と第２の変位センサ１８ｂを用いた検出とを観察領域Ｒの移動方向に応じて切り替える。
【００９７】
次にステップＳ３で、制御部２２が、取得部２３Ａによって取得された位置情報に基づいて、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂとの間のデフォーカス量を調整する制御を行う。
【００９８】
ここで本開示の技術に係るデフォーカス量を調整する制御処理の一例を説明する。図９は第１実施形態に係る顕微鏡装置のデフォーカス量調整処理の一例を示すフローチャート、図１０は第１実施形態に係る顕微鏡装置における底面の高低差の取得の一例を説明するための図である。一例として図９に示すように、ステップＳ２１で、取得部２３Ａが取得した底面の位置情報に基づいて、制御部２２が底面の高低差を取得する。なお、培養容器５０の底面のＺ方向の位置は、Ｘ方向及び／又はＹ方向において、検出部１８によって時系列に取得されている。
【００９９】
例えば図８に示すように、第１の変位センサ１８ａと第２の変位センサ１８ｂとが結像光学系１４を挟んでＸ方向に並べて設けられている場合には、図１０に示すように、観察領域が移動するライン、すなわち現在の観察領域の移動ラインであるＭ１及び１つ前の観察領域の移動ラインであるＭ２等の各ラインに沿って底面の位置情報が検出される。
【０１００】
従って、例えば観察領域Ｒが、一例として図８に示す位置から第１の変位センサ１８ａによって培養容器５０のＺ方向の位置が検出された位置まで移動した場合に、図８に示す第１の変位センサ１８ａの位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置と、図８に示す観察領域Ｒの位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置とから高低差を取得する。これにより培養容器５０のＸ方向における底面の高低差を取得することができる。
【０１０１】
なお、本実施形態においては、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂは結像光学系１４を挟んでＸ方向に並べて設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。ここで、図１１に第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置の他の一例を説明するための図、図１２に第１実施形態に係る顕微鏡装置における変位センサの配置のさらに他の一例を説明するための図、図１３に第１実施形態に係る顕微鏡装置における底面の高低差の取得に他の一例を説明するための図をそれぞれ示す。
【０１０２】
他の一例として図１１に示すように、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂは、図８の実施形態と比較して結像光学系１４からＹ方向にずらした位置に設けられている。この場合、図１０に示すように、観察領域が移動するラインＬ、すなわち現在の観察領域の移動ラインであるＬ１及び１つ前の観察領域の移動ラインであるＬ２等の各ラインに沿って底面の位置情報が検出される。
【０１０３】
従って、例えばＸ方向において観察領域Ｒが、図１１に示す位置から第１の変位センサ１８ａによって培養容器５０のＺ方向の位置が検出された位置まで移動した場合に、図１１に示す第１の変位センサ１８ａの位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置と、図１１に示す観察領域Ｒの位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置とからＸ方向における高低差を取得する。これにより培養容器５０のＸ方向における底面の高低差を取得することができる。
【０１０４】
さらに、例えばＸ方向において観察領域Ｒが、図１１に示す位置から第１の変位センサ１８ａによって培養容器５０のＺ方向の位置が検出された位置まで移動した場合に、図１１に示す第１の変位センサ１８ａの位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置と、Ｙ方向において１つ前の観察領域の移動ラインにおいて、つまり図１１の第１の変位センサ１８ａ−０の位置において前もって検出された培養容器５０のＺ方向の位置とからＹ方向における高低差を取得する。これにより培養容器５０のＹ方向における底面の高低差を取得することができる。
【０１０５】
Ｙ方向における培養容器５０の底面の高低差を取得する場合には、図８に示す態様よりも、図１１に示すように第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂを結像光学系１４からＹ方向にずらした位置に設けることにより、図１０に示すように、１つの観察領域内において、より観察領域に近い位置で取得されたＺ方向の位置を使用することができるので、Ｙ方向における培養容器５０の底面の高低差の精度を向上させることができる。
【０１０６】
また、さらに他の一例として図１２に示すように、図１１に示す位置に設けられた第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂの他に、さらにＹ方向において、結像光学系１４を挟んで反対側に第３の変位センサ１８ｃ及び第４の変位センサ１８ｄを設けていてもよい。この場合、図１３に示すように、観察領域の移動ラインに沿って異なるＹ方向の位置での底面の位置情報が同時に検出される。
【０１０７】
Ｙ方向における培養容器５０の底面の高低差を取得する場合には、図１１に示す態様よりも、図１２に示すように第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂに加えてさらに第３の変位センサ１８ｃ及び第４の変位センサ１８ｄを設けることにより、１つの観察領域内において、Ｙ方向の異なる位置で同時に取得されたＺ方向の位置を使用することができるので、Ｙ方向における培養容器５０の底面の高低差の精度をさらに向上させることができる。
【０１０８】
図９に戻り、ステップＳ２２で、制御部２２は、取得した培養容器５０の底面の高低差を二次記憶部２５Ｂに記憶させる。
【０１０９】
次に、ステップＳ２３で、制御部２２は、二次記憶部２５Ｂに記憶された培養容器５０の底面の高低差に基づいて、撮像部１６ＢのＺ方向の位置を移動させる制御を行う。なお、本実施形態においては、デフォーカス量が０となる撮像部１６ＢのＺ方向の位置をデフォルトとする。
【０１１０】
そして、取得部２３Ａが取得した培養容器５０の底面の高低差が、撮像部１６Ａの被写界深度ＤＯＦ１及び撮像部１６Ｂの被写界深度ＤＯＦ２である１２μｍよりも小さい値の場合には、デフォーカス量が０、すなわち撮像部１６Ｂの位置はデフォルトの位置のままであっても、観察面は被写界深度内に位置できるので、制御部２２は、撮像部１６Ｂを移動させない。
【０１１１】
一方、取得部２３Ａが取得した培養容器５０の底面の高低差が、撮像部１６Ａの被写界深度ＤＯＦ１及び撮像部１６Ｂの被写界深度ＤＯＦ２である１２μｍ以上の値の場合には、制御部２２は第３の動作部１５Ｃによって撮像部１６ＢをＺ方向に移動させる。培養容器５０の底面の高低差が１４μｍの場合には、顕微鏡装置１の被写界深度ＤＯＦが１４μｍよりも大きい値となればよい。従って、デフォーカス量を２μｍよりも大きい値にすべく、制御部２２は２μｍよりも長い距離、撮像部１６ＢをＺ方向に移動させる。
【０１１２】
同様にして、培養容器５０の底面の高低差が２４μｍの場合には、顕微鏡装置１の被写界深度ＤＯＦが２４μｍよりも大きい値となればよいので、デフォーカス量を１２μｍにすべく、制御部２２は１２μｍ撮像部１６ＢをＺ方向に移動させる。つまり、制御部２２は、撮像部１６Ａの被写界深度ＤＯＦ１と撮像部１６Ｂの被写界深度ＤＯＦ２を重ならせずに連続させる。
【０１１３】
以上のように、培養容器５０の底面の高低差に基づいて、制御部２２が撮像部１６ＢをＺ方向に移動させることにより、観察面を被写界深度内に位置させることができるので、観察面が被写界深度の範囲から外れることにより、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になるのを防止することができる。また、培養容器５０の底面の高低差が比較的小さい場合には、デフォーカス量を少なくすることによって撮像された画像の画質を維持することができる。また、培養容器５０の底面の高低差が比較的大きい場合には、デフォーカス量を多くすることによって撮像された画像の画質の低下を抑制することができる。なお、底面の高低差に基づいたデフォーカス量の調整方法を説明したが、その他の測長機や機械的な誤差要因などを加味して、デフォーカス量を調整してもよい。
【０１１４】
そして、ステップＳ２３にて、制御部２２が撮像部１６Ｂを移動させると、図６に戻り、制御部２２が、ステップＳ４以降の処理を引き続き行う。
【０１１５】
ステップＳ４で、焦点調節部２４は、ステップＳ２において取得部２３Ａによって取得された位置情報に基づいてフォーカス制御量を取得する。焦点調節部２４は、上述したように、二次記憶部２５Ｂに記憶されたテーブルを参照して、結像レンズ１４ｄへの印加電圧、結像レンズ１４ｄの光軸方向の移動量、ステージ５１の光軸方向の移動量、対物レンズ１４ｂの光軸方向の移動量、及び対物レンズ１４ｂへの印加電圧をフォーカス制御量としてそれぞれ取得する。
【０１１６】
ここで、検出部１８が、図１１及び図１２の構成である場合には、図１１においては、第１の変位センサ１８ａが検出した、図１１の第１の変位センサ１８ａ−０と第１の変位センサ１８ａの位置において検出された位置情報を、取得部２３Ａが公知の技術により補間することにより結像光学系１４のＹ方向における位置と同じ位置の位置情報を取得する。また、図１２においても同様にして、第１の変位センサ１８ａと第３の変位センサ１８ｃで同時に検出された位置情報を、取得部２３Ａが公知の技術により補間することにより結像光学系１４のＹ方向における位置と同じ位置の位置情報を取得する。
【０１１７】
次にステップＳ５で、制御部２２が、ステップＳ３において焦点調節部２４が取得したフォーカス制御量を培養容器５０の底面の位置情報の検出位置のＸ−Ｙ座標上の位置と対応づけて二次記憶部２５Ｂに記憶させる。
【０１１８】
なお、ステップＳ４，Ｓ５のフォーカス制御量の取得及び記憶処理は、制御部２２によるステップＳ３のデフォーカス量を調整する制御処理と並行して行うことができる。
【０１１９】
次に図６に戻り、ステップＳ６で、制御部２２は水平方向駆動部１７を駆動させて、第１の変位センサ１８ａによって培養容器５０の位置検出が行われた位置に向かって観察領域Ｒが移動する。
【０１２０】
そして、ステップＳ７で、制御部２２は、培養容器５０の位置検出が行われた位置に観察領域Ｒが到達する直前において二次記憶部２５Ｂに記憶されたフォーカス制御量を取得する。
【０１２１】
次に、ステップＳ８で、制御部２２は、取得したフォーカス制御量に基づいてオートフォーカス制御を行う。すなわち、制御部２２は、取得したフォーカス制御量に基づいて第１の動作部１５Ａ〜第６の動作部１５Ｆを制御することにより、結像レンズ１４ｄ、及び対物レンズ１４ｂの焦点距離が変更し、結像レンズ１４ｄ、撮像部１６、ステージ５１、及び対物レンズ１４ｂをＺ方向に移動させる。
【０１２２】
そして、オートフォーカス制御後、ステップＳ９で、培養容器５０の位置検出が行われた位置に観察領域Ｒが到達した時点において、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂが位相差画像の撮像を行う。観察領域Ｒの位相差画像は、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂから制御部２２に出力されて記憶される。なお、本実施形態においては、上述したように各観察領域Ｒについて、先行して培養容器５０の位置検出が行われ、その検出位置まで観察領域Ｒが到達した時点において、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによる撮像が行われる。そして、この培養容器５０の位置検出と撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによる撮像は、観察領域Ｒを移動しながら行われ、ある位置の観察領域Ｒの撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによる撮像と、その位置よりも移動方向について前側の位置における培養容器５０の位置検出とが並行して行われる。
【０１２３】
すなわち、ステップＳ７〜Ｓ９にてフォーカス制御及び観察領域Ｒの撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによる撮像が行われている間、上記観察領域Ｒよりも移動方向について前側の位置において検出部１８による培養容器５０の位置検出、焦点調節部２４によるフォーカス制御量の取得及び記憶、及び制御部２２によるデフォーカス量制御処理のうち培養容器５０の底面の高低差の取得が並行して行われる。なお制御部２２によりデフォーカス量制御処理のうちうち培養容器５０の底面の高低差に応じた撮像部１６Ｂの移動については、ステップＳ９の撮像部１６Ｂによる撮像が行われた後で行う。
【０１２４】
そして、ステップＳ１０で、制御部２２が、水平方向駆動部１７を駆動させることにより観察領域Ｒを図７に示す加減速域の範囲Ｒ２まで移動させていない場合には、判定が否定されて、図６に示すステップＳ２へ移行する。
【０１２５】
一方、ステップＳ１０で、制御部２２が、水平方向駆動部１７を駆動させることにより観察領域Ｒを図７に示す加減速域の範囲Ｒ２まで移動させ、Ｙ方向に移動させた後、Ｘ方向について逆方向に移動させる場合には、すなわち、制御部２２により観察領域Ｒの移動方向が、図８の矢印方向から矢印方向の反対方向に変更された場合には、判定が肯定されて、図６に示すステップＳ１１へ移行する。
【０１２６】
ステップＳ１１で、制御部２２は使用する変位センサを第１の変位センサ１８ａから第２の変位センサ１８ｂに切り替える。
【０１２７】
本実施形態においては、上述したように各観察領域Ｒについてそれぞれ前もって培養容器５０のＺ方向の位置が検出されるため、各観察領域Ｒの培養容器５０の位置の検出タイミングと、位相差画像の撮像タイミングとが時間的にずれる。したがって、オートフォーカス制御は、第１の変位センサ１８ａ又は第２の変位センサ１８ｂによって培養容器５０の位置の検出が行われた後、その検出位置に観察領域Ｒが到達するまでの間に行われる。
【０１２８】
そして、ステップＳ１２で、処理部２３Ｂが、全ての走査が終了したか否かを判定する。ステップＳ１２において、全ての走査が終了していない場合には、判定が否定されて、図６に示すステップＳ２へ移行する。そして制御部２２が観察領域Ｒを加減速域の範囲Ｒ１，Ｒ２まで移動させる度に、制御部２２は使用する変位センサを切り替えて、全ての走査が終了するまでステップＳ２〜ステップＳ１１までの処理が繰り返して行われる。
【０１２９】
そして、ステップＳ１２において、全ての走査が終了した場合には、すなわち制御部２２が観察領域Ｒを図７に示す走査終了点Ｅの位置に到達させた場合には、判定が肯定されて制御部２２は全ての走査を終了させる。
【０１３０】
制御部２２が全ての走査が終了させた後、ステップＳ１３で、処理部２３Ｂは、各観察領域Ｒの位相差画像を結合して合成位相差画像を生成する。本実施形態においては、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂにより同一の観察領域Ｒの位相差画像が取得される。例えば１枚の位相差画像が、５１２０×５１２０ピクセルで表示される場合には、処理部２３Ｂは、６４×６４ピクセル毎に位相差画像を分割し、各分割領域毎に画質のより良い方を選択して合成する。このとき、例えば画像中のコントラストが高い方を画質の良い画像として選択することができる。また、より高精細な画像を合成するために、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂの相対位置を公知のカメラキャリブレーション技術を用いて補正してもよい。
【０１３１】
次に、ステップＳ１４で、制御部２２は、処理部２３Ｂが生成した合成位相差画像を表示装置３０に表示させて、顕微鏡装置１による一連の処理が終了する。
【０１３２】
このように、本実施形態においては、制御部２２が、取得部２３Ａにより取得された位置情報に基づいて撮像部１６Ｂの位置を変更させて、撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂの各々に、焦点面が異なる光学像を結像させることにより位相差画像を取得させるので、培養容器５０の底面の形状に応じてデフォーカス量を変更することができる。これにより、観察面を被写界深度内に位置させることができるので、観察面が被写界深度の範囲から外れることによって、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になるのを防止することができる。
また、培養容器５０の底面の高低差が比較的小さい場合には、デフォーカス量を少なくすることによって撮像された画像の画質を維持することができる。また、培養容器５０の底面の高低差が比較的大きい場合には、デフォーカス量を多くすることによって撮像された画像の画質の低下を抑制することができる。
【０１３３】
なお、本実施形態においては、ステップＳ１３にて、処理部２３Ｂが上述したようにして、合成位相差画像を生成したが、本発明はこれに限られない。ここで、図１４に第２実施形態に係る顕微鏡装置の構成の一例を示すブロック図を示す。なお、図１４は、図４の上記実施形態の顕微鏡装置１にさらに選択部２３Ｃを備えた装置であり、その他の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略し、異なる箇所についてのみ詳細に説明する。
【０１３４】
本実施形態の顕微鏡装置は、図１４に示すように、選択部２３Ｃを備えている。選択部２３Ｃは、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによって取得した２枚の画像から、適切な画像を選択する。すなわち、より焦点のあった方の画像を選択する。具体的には、画像中のコントラストが高い方の画像を選択してもよいし、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂの画像を取得した際の合焦位置を取得して比較することにより、より焦点のあった方の画像を選択してもよい。
【０１３５】
本実施形態においては、処理部２３ＢがステップＳ１３にて合成位相差画像を生成する際に、観察領域毎に選択部２３Ｃにより選択された画像を採用する。
【０１３６】
また、上述した実施形態においては、第３の動作部１５Ｃは、撮像部１６ＢをＺ方向に移動させるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、培養容器５０の底面の傾きに合わせて撮像部１６Ｂの姿勢を変更させてもよい。ここで、図１５に第３実施形態に係る顕微鏡装置におけるデフォーカス量の調整を説明する図を示す。
【０１３７】
図１５に示すように、第３の動作部１５Ｃは、一例として２つの圧電素子及び高電圧を印加させる駆動源を含み、制御部２２から出力された制御信号に基づいて駆動する。２つの圧電素子は、撮像部１６Ｂの底面に各々距離を有して配設される。培養容器５０の底面の傾きに合わせて、少なくとも一方の圧電素子が制御部２２により駆動されることにより、撮像部１６Ｂの姿勢が変更される。撮像部１６Ｂの姿勢を変更するためには、２つの圧電素子を相対的に駆動すればよい。なお、第３の動作部１５Ｃを構成する圧電素子は、２つに限られず２つ以上個であってもよい。
【０１３８】
なお、高低差と底面の傾きとの関係を示すテーブルを予め二次記憶部２５Ｂに記憶しておき、制御部２２は、このテーブルを参照して培養容器５０の底面の傾きを取得する。
【０１３９】
ここで、高低差と底面の傾きとの関係を示すものは、テーブルに限定されるものではなく、例えば式であってもよい。上記関係を示すものは、高低差から底面の傾きを導出できれば何れの方法を使用してもよい。
【０１４０】
本実施形態においては、上述した実施形態の図９に示すフローチャートにおいて、培養容器５０の底面の高低差のかわりに、底面の傾きを取得及び記憶する。また、制御部２２は、培養容器５０の底面の高低差ではなく培養容器５０の底面の傾きに合わせて撮像部１６Ｂを傾ける。
【０１４１】
本実施形態においては、制御部２２が培養容器５０の底面の傾きに合わせて撮像部１６Ｂを傾けることにより、培養容器５０の底面の傾きと撮像部１６Ｂの傾きとを一致させる制御を行う。これにより、培養容器５０の底面の傾きに焦点面の傾きを合わせることができるので、観察面を被写界深度内に位置させることができる。従って、観察面が被写界深度の範囲から外れることによって、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になるのを防止することができる。
【０１４２】
なお、本実施形態の第３の動作部１５Ｃは、培養容器５０の底面の傾きに合わせて撮像部１６Ｂの姿勢を変更させるものとしたが、本発明はこれに限られず、さらに、撮像部１６ＢをＺ方向に移動させる機能を備えてもよい。すなわち、培養容器５０の底面の傾き等の形状に合わせて撮像部１６Ｂの姿勢及びＺ方向の位置を変更させてもよい。なお、本実施形態においては、撮像部の姿勢を変更させることにより撮像部の受光面の傾きを変更しているが、撮像部の姿勢を変更させることなく、撮像部の受光面の傾きのみを変更させる構成であっても構わない。
【０１４３】
この場合、上記実施形態の構成において、制御部２２が、２つの圧電素子を同じ駆動量で駆動させることにより、撮像部１６ＢをＺ方向に移動させることができる。なお、２つの圧電素子とは別に、撮像部１６ＢをＺ方向に移動させるための１つ以上の圧電素子をさらに設けてもよい。
【０１４４】
本実施形態のように、制御部２２が撮像部１６ＢのＺ方向の位置と姿勢とを変更させることにより、上述した実施形態と比較して培養容器５０の底面の形状にあったより細かい制御を行うことができるので、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂが取得した画像の画質の低下をより抑制することができる。
【０１４５】
なお、上述した実施形態において、取得部２３Ａが取得した培養容器５０の底面の高低差及び／又は傾きが予め定められた閾値よりも大きい場合に、制御部２２は撮像部１６ＢのＺ方向位置及び撮像部１６Ｂ姿勢の少なくとも一方を変更する制御を行う。
【０１４６】
具体的には、例えば顕微鏡装置１の最大の被写界深度である２４μｍよりも大きい値の場合には、撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂによる１回の撮影では観察面を被写界深度内に位置させることができないので、例えば制御部２２は、１つの観察領域Ｒを観察面が被写界深度内に収まる複数の観察領域に分けて、かつ撮影間隔を上記実施形態よりも短くして撮像部１６Ａ及び撮像部１６Ｂに複数回の撮像を行わせる制御を行う。
【０１４７】
これにより、観察面を被写界深度内に位置させることができるので、観察面が被写界深度の範囲から外れることにより、焦点が合わずに撮像画像がボケた画像になるのを防止することができる。
【０１４８】
なお、上述した実施形態においては、制御部２２は、撮像部１６ＢのみのＺ方向の位置及び／又は姿勢を変更する制御を行ったが、本発明はこれに限られず、撮像部１６Ａのみ、もしくは撮像部１６Ａと撮像部１６Ｂの両方の移動を制御してもよい。撮像部１６Ａの位置を変更する場合には、新たにＸ軸方向、つまり光路分割部１９で反射した後の光の光軸方向に撮像部１６Ａを移動させる動作部を設ける。また、撮像部１６Ａの姿勢を変更する場合には、新たに撮像部１６Ａの例えば図１５中左側の側面に２つの圧電素子を、撮像部１６ＡがＸ方向に移動可能に設ける。なお、この動作部は、第３の動作部１６Ｃと同様の構成にすることができる。
【０１４９】
また、上述した実施形態の顕微鏡装置は、撮像部を２つ備えているが、本発明はこれに限られず、例えば３つ以上の複数の撮像部を備えていてもよい。例えば、顕微鏡装置が３つの撮像部を備える場合には、光路分割部１９として２つのビームスプリッタを使用すればよい。
【０１５０】
なお、上記実施形態は、本発明を位相差顕微鏡に適用したものであるが、本発明は、位相差顕微鏡に限らず、微分干渉顕微鏡及び明視野顕微鏡等のその他の顕微鏡の観察に適用することができる。
【０１５１】
また、上記各実施形態では、観察制御プログラム２６を二次記憶部２５Ｂから読み出す場合を例示したが、必ずしも最初から二次記憶部２５Ｂに記憶させておく必要はない。例えば、図１６に示すように、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリ、又はＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の任意の可搬型の記憶媒体２５０に先ずは観察制御プログラム２６を記憶させておいてもよい。この場合、記憶媒体２５０の観察制御プログラム２６が顕微鏡制御装置２０にインストールされ、インストールされた観察制御プログラム２６がＣＰＵ２１によって実行される。
【０１５２】
また、通信網（図示省略）を介して顕微鏡装置１に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部に観察制御プログラム２６を記憶させておき、観察制御プログラム２６が顕微鏡装置本体１０の要求に応じてダウンロードされるようにしてもよい。この場合、ダウンロードされた観察制御プログラム２６はＣＰＵ２１によって実行される。
【０１５３】
また、上記各実施形態で説明した観察制御処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
【０１５４】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【０１５５】
１      顕微鏡装置
１０    顕微鏡装置本体
１１    白色光源
１２    コンデンサレンズ
１３    スリット板
１４    結像光学系
１４ａ  位相差レンズ
１４ｂ  対物レンズ
１４ｃ  位相板
１４ｄ  結像レンズ
１５    動作部
１５Ａ  第１の動作部
１５Ｂ  第２の動作部
１５Ｃ  第３の動作部
１５Ｄ  第４の動作部
１５Ｅ  第５の動作部
１５Ｆ  第６の動作部
１６Ａ，１６Ｂ    撮像部
１７    水平方向駆動部
１８    検出部
１８ａ  第１の変位センサ
１８ｂ  第２の変位センサ
１８ｃ  第３の変位センサ
１８ｄ  第４の変位センサ
１９    光路分割部
２０    顕微鏡制御装置
２２    制御部
２３Ａ  取得部
２３Ｂ  処理部
２３Ｃ  選択部
２４    焦点調節部
２５Ａ  一次記憶部
２５Ｂ  二次記憶部
２５０  記憶媒体
２６    観察制御プログラム
２７    位置情報
２８    バスライン
２８Ａ  外部Ｉ／Ｆ３０    表示装置
４０    入力装置
５０    培養容器
５１    ステージ
５１ａ  開口
ｄ      距離
Ｓ      走査開始点
Ｅ      走査終了点
Ｌ      照明光
Ｍ      実線
Ｒ      観察領域
【図１】
2019202979.tif 000003
【図２】
2019202979.tif 000004
【図３】
2019202979.tif 000005
【図４】
2019202979.tif 000006
【図５】
2019202979.tif 000007
【図６】
2019202979.tif 000008
【図７】
2019202979.tif 000009
【図８】
2019202979.tif 000010
【図９】
2019202979.tif 000011
【図１０】
2019202979.tif 000012
【図１１】
2019202979.tif 000013
【図１２】
2019202979.tif 000014
【図１３】
2019202979.tif 000015
【図１４】
2019202979.tif 000016
【図１５】
2019202979.tif 000017
【図１６】
2019202979.tif 000018
【図１７】
2019202979.tif 000019
【図１８】
2019202979.tif 000020
【国際調査報告】
2019202979.tif 000021
2019202979.tif 000022
2019202979.tif 000023
2019202979.tif 000024