JP6534294B2 - Imaging apparatus and method, and imaging control program - Google Patents

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Description

本発明は、細胞群を経時的に複数回撮像する撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムに関するものである。   The present invention relates to an imaging device and method for imaging a cell group multiple times over time and an imaging control program.

近年、幹細胞などの培養された透明な細胞を非染色のまま観察する方法として位相差計測が広く使われ始めている。そして、このような位相差計測を行うものとして、CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの撮像素子を用いた位相差顕微鏡が使用されている。位相差顕微鏡は、細胞によって生じる回折光と直接光の位相差を検出することによって細胞の画像を生成するものである。   In recent years, phase difference measurement has begun to be widely used as a method of observing cultured transparent cells such as stem cells without staining. And, as a device for performing such phase difference measurement, a phase contrast microscope using an imaging element such as a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor is used. A phase contrast microscope produces an image of a cell by detecting the phase difference between diffracted light and direct light produced by the cell.

特開2014−76000号公報JP, 2014-76000, A 特開2009−036808号公報JP, 2009-036808, A 特開2000−13690号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-13690 特表2010−500573号公報Japanese Patent Publication No. 2010-500573

ここで、細胞の増殖が進むと細胞群(細胞コロニーとも言う)を形成する。そして、この細胞群の増殖が進むと単層の状態から細胞が複数層に重なり合って積層化する。このように細胞群が積層化された場合、細胞によって発生した回折光が細胞群の中で多重散乱を起こし、直接光と同じ光路を伝搬してしまう。その結果、積層化した細胞群から発せられる光の強度が大きくなり、単層の細胞群から発せられる光の強度とは大きく違ってくる。   Here, when cell proliferation progresses, a cell group (also referred to as cell colony) is formed. Then, when the proliferation of this cell group progresses, the cells overlap and stack in a plurality of layers from the state of a monolayer. When the cell group is thus laminated, diffracted light generated by the cell causes multiple scattering in the cell group and propagates in the same optical path as the direct light. As a result, the intensity of light emitted from the layered cell group is increased, which is largely different from the intensity of light emitted from the cell group of a single layer.

したがって、単層の細胞群と積層化された細胞群との両方が撮像領域に含まれている場合に、これらを同じ露光条件で撮像した場合、たとえば単層の細胞群については、適切な露光条件で撮像されているが、積層化された細胞群については、細胞群から発せられる光の強度が撮像素子の検出限界上限レベル以上となり、撮像素子が飽和して適切な細胞群の画像を取得することができない問題が生じる。   Therefore, when both monolayer cell groups and layered cell groups are included in the imaging region, if they are imaged under the same exposure conditions, for example, appropriate exposure is performed for monolayer cell groups. The image is taken under the conditions, but for the stacked cell group, the intensity of the light emitted from the cell group becomes equal to or higher than the detection upper limit level of the imaging device, and the imaging device is saturated to obtain an image of the appropriate cell group There is a problem that can not be done.

また、従来、本撮影の前に、複数の露光条件で細胞を撮像して複数の細胞画像を取得し、その複数の細胞画像に基づいて、適切な露光条件を設定する自動露光制御が行われているが、この自動露光制御を行った場合、適切な露光条件を探索するため、少なくとも3回以上の撮像が必要であり、本撮影を終了するまでの時間が長くなってしまう問題がある。   Also, conventionally, before main imaging, automatic exposure control is performed in which cells are captured under a plurality of exposure conditions to obtain a plurality of cell images, and appropriate exposure conditions are set based on the plurality of cell images. However, when this automatic exposure control is performed, in order to search for appropriate exposure conditions, at least three or more imagings are required, and there is a problem that the time until the main photographing is finished becomes long.

特許文献1においては、心筋の運動をより明確に観察するために、複数の露光条件によって心筋の細胞群を撮像し、その中から動き領域の面積が最も大きくなる露光条件を最適な露光条件として決定することが開示されているが、上述したように積層化された細胞群を適切に撮像することできる露光条件を決定する方法については何も提案されていない。   In Patent Document 1, in order to observe the movement of the myocardium more clearly, the cell group of the myocardium is imaged under a plurality of exposure conditions, and among them, the exposure condition which makes the area of the movement region the largest Although disclosed to be determined, nothing is proposed as to a method of determining an exposure condition capable of appropriately imaging stacked cell groups as described above.

また、特許文献2においては、培地のpH(potential hydrogen)値と培地の添加物の吸収特性に基づいて、最適な露光条件を決定することが開示されているが、上述したように積層化された細胞群を適切に撮像することできる露光条件を決定する方法については何も提案されていない。   Further, Patent Document 2 discloses that the optimal exposure conditions are determined based on the pH (potential hydrogen) value of the culture medium and the absorption characteristics of the culture medium additive, but as described above, it is laminated. There is no suggestion of a method of determining an exposure condition that can appropriately image such cell groups.

また、特許文献3および特許文献4には、部分領域毎の明るさに応じて露光条件を最適化することが開示されているが、やはり積層化された細胞群を適切に撮像することできる露光条件を決定する方法については何も提案されていない。   Further, Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose that the exposure condition is optimized according to the brightness of each partial region, but also the exposure capable of appropriately imaging the laminated cell group Nothing has been proposed as to how to determine the conditions.

本発明は、上記の問題に鑑み、上述したように積層化されて光の強度が大きくなった細胞群についても、飽和することなく適切な露光条件で撮像することができる撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention is an imaging device and method capable of imaging under appropriate exposure conditions without saturation even with respect to a cell group which is laminated as described above and the light intensity is increased. The purpose is to provide a control program.

本発明の撮像装置は、複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定し、その特定した細胞または細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第1の露光条件を決定する露光条件決定部とを備え、撮像部が、第1の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行い、露光条件決定部が、第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、その特定した細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第2の露光条件を決定し、撮像部が、第2の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする。   The imaging device of the present invention is detected within the detection limit range of the imaging device among an imaging unit that images a plurality of cells by the imaging device, and a cell or a cell group included in a cell image imaged by the imaging unit. And an exposure condition determining unit that determines a first exposure condition of the imaging device based on an image of the identified cell or cell group, and the imaging unit determines the first exposure condition. Based on the imaging of a plurality of cells, the exposure condition determination unit determines a region exceeding the detection limit range of the imaging element in the cell group included in the cell image imaged based on the first exposure condition. The cell group to be included is specified, the second exposure condition of the imaging device is determined based on the image of the specified cell group, and the imaging unit performs imaging of a plurality of cells based on the second exposure condition It is characterized by

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、単層の細胞群を特定し、その特定した単層の細胞群の画像に基づいて、第1の露光条件を決定することができる。   Further, in the imaging device of the present invention, the exposure condition determination unit can identify the cell group of the monolayer, and determine the first exposure condition based on the image of the cell group of the identified monolayer. .

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群の画像に基づいて、検出限界範囲を超えている領域の画像信号の大きさを推定し、その推定した画像信号の大きさに基づいて、第2の露光条件を決定することができる。   Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the exposure condition determination unit determines the size of the image signal of the area exceeding the detection limit range based on the image of the cell group including the area exceeding the detection limit range of the imaging device. The second exposure condition can be determined based on the estimated magnitude of the image signal.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、検出限界範囲を超えている領域の画像信号の大きさを、ガウス分布を用いて推定することができる。   Further, in the imaging apparatus of the present invention, the exposure condition determination unit can estimate the size of the image signal of the region exceeding the detection limit range using a Gaussian distribution.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、検出限界範囲を超えている領域の画像信号の大きさを、直線近似を用いて推定することができる。   Further, in the imaging device of the present invention, the exposure condition determination unit can estimate the size of the image signal of the region exceeding the detection limit range using linear approximation.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群の画像の画像信号のうちの検出限界範囲内の画像信号と上記推定した画像信号との画像信号の平均値、分散値および最大値を取得し、平均値に分散値を加算した値と最大値との差が予め設定された範囲内である場合には、最大値に基づいて、第2の露光条件を決定し、上記差が予め設定された範囲外である場合には、平均値に分散値を加算した値に基づいて、第2の露光条件を決定することができる。   In the image pickup apparatus according to the present invention, the exposure condition determination unit estimates the image signal within the detection limit range among the image signals of the image of the cell group including the region exceeding the detection limit range of the image pickup element. Acquire the average value, the variance value, and the maximum value of the image signal with the image signal, and if the difference between the value obtained by adding the variance value to the average value and the maximum value is within the preset range, And determining the second exposure condition based on a value obtained by adding the dispersion value to the average value if the second exposure condition is determined and the difference is out of a preset range. it can.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を横切る線分を設定し、その線分上の画像信号に基づいて、第2の露光条件を決定することができる。   Further, in the above-described imaging apparatus of the present invention, the exposure condition determination unit sets a line segment crossing the cell group including the region exceeding the detection limit range, and based on the image signal on the line segment, the second. Exposure conditions can be determined.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群の長径を上記線分として設定することができる。   Further, in the imaging device of the present invention, the exposure condition determination unit can set, as the line segment, the major diameter of the cell group including the region exceeding the detection limit range.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、検出限界範囲を超えている領域を検出し、その検出した一つの領域の重心を通過する線分を設定することができる。   Further, in the imaging device of the present invention, the exposure condition determination unit can detect a region exceeding the detection limit range, and set a line segment passing the center of gravity of the detected one region.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域が1つの細胞群に複数含まれる場合、その各領域について推定された画像信号に基づいて、撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、その決定した複数の露光条件候補に基づいて、第2の露光条件を決定することができる。   Further, in the above-described imaging apparatus of the present invention, when a plurality of regions exceeding the detection limit range of the imaging device are included in one cell group, the exposure condition determination unit determines the image signal based on the respective regions. A plurality of exposure condition candidates of the imaging device can be determined, and a second exposure condition can be determined based on the determined plurality of exposure condition candidates.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、複数の露光条件候補の平均値を第2の露光条件として決定することができる。   Further, in the imaging apparatus of the present invention, the exposure condition determination unit can determine an average value of the plurality of exposure condition candidates as the second exposure condition.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、複数の露光条件候補のうち、上記推定された画像信号が最も大きい領域の画像信号に基づいて決定された露光条件候補を第2の露光条件として決定することができる。   Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the exposure condition determination unit determines, of the plurality of exposure condition candidates, the second exposure condition candidate determined based on the image signal of the region where the estimated image signal is largest. It can be determined as the exposure condition.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を複数特定した場合、その特定した各細胞群の画像に基づいて、撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、その決定した複数の露光条件候補に基づいて、第2の露光条件を決定することができる。   Further, in the imaging device according to the present invention, when a plurality of cell groups including a region exceeding the detection limit range of the imaging device is specified, the exposure condition determination unit picks up an image based on the image of each specified cell group A plurality of exposure condition candidates of the element can be determined, and a second exposure condition can be determined based on the determined plurality of exposure condition candidates.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、複数の露光条件候補の平均値を第2の露光条件として決定することができる。   Further, in the imaging apparatus of the present invention, the exposure condition determination unit can determine an average value of the plurality of exposure condition candidates as the second exposure condition.

また、上記本発明の撮像装置において、露光条件決定部は、複数の露光条件候補のうち、上記推定された画像信号が最も大きい細胞群の画像に基づいて決定された露光条件候補を第2の露光条件として決定することができる。   Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the exposure condition determination unit determines, of the plurality of exposure condition candidates, the second exposure condition candidate determined based on the image of the cell group having the largest estimated image signal. It can be determined as the exposure condition.

また、上記本発明の撮像装置において、第1および第2の露光条件は、撮像素子の露光時間および入射光量のうちの少なくとも1つであることが望ましい。   Further, in the image pickup apparatus of the present invention, it is desirable that the first and second exposure conditions be at least one of an exposure time of the image pickup element and an incident light amount.

本発明の撮像方法は、複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像方法であって、複数の細胞を撮像した細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定し、その特定した細胞または細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第1の露光条件を決定し、第1の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行い、その第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、その特定した細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第2の露光条件を決定し、その第2の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする。   The imaging method of the present invention is an imaging method for imaging a plurality of cells by an imaging device, and is detected within the detection limit range of the imaging device among cells or cell groups included in a cell image obtained by imaging a plurality of cells. The first exposure condition of the imaging device is determined based on an image of the identified cell or cell group, and imaging of a plurality of cells is performed based on the first exposure condition. And identifying a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device among the cell groups included in the cell image imaged based on the first exposure condition, and an image of the specified cell group The second exposure condition of the imaging device is determined based on the above, and imaging of a plurality of cells is performed based on the second exposure condition.

本発明の撮像制御プログラムは、複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像部を制御する撮像制御部と、撮像素子の露光条件を決定する露光条件決定部としてコンピュータを機能させる撮像制御プログラムであって、露光条件決定部が、撮像部によって撮像された細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定し、その特定した細胞または細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第1の露光条件を決定し、撮像制御部が、撮像部を制御することによって、第1の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行い、露光条件決定部が、第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、その特定した細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第2の露光条件を決定し、撮像制御部が、撮像部を制御することによって、第2の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする。   The imaging control program of the present invention is an imaging control program that causes a computer to function as an imaging control unit that controls an imaging unit that images a plurality of cells with an imaging device, and an exposure condition determination unit that determines an exposure condition of the imaging device. The exposure condition determination unit identifies the cells or cell groups detected within the detection limit range of the imaging device among the cells or cell groups included in the cell image captured by the imaging unit, and the identified cells or cells The first exposure condition of the imaging device is determined based on the image of the cell group, and the imaging control unit controls the imaging unit to perform imaging of a plurality of cells based on the first exposure condition, The exposure condition determination unit specifies a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device among the cell groups included in the cell image captured based on the first exposure condition, and The second exposure condition of the imaging device is determined based on the image of the identified cell group, and the imaging control unit controls the imaging unit to image a plurality of cells based on the second exposure condition. It is characterized by doing.

本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムによれば、複数の細胞を撮像した細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定し、その特定した細胞または細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第1の露光条件を決定する。次に、その第1の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行い、第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、その特定した細胞群の画像に基づいて、撮像素子の第2の露光条件を決定し、第2の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行う。したがって、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群に適した第2の露光条件を設定することができるので、上述したような積層化された細胞群についても、飽和することなく適切な細胞画像を撮像することができる。   According to the imaging device and method of the present invention and the imaging control program, among the cells or cell groups included in the cell image obtained by imaging a plurality of cells, the cells or cell groups detected within the detection limit range of the imaging device The first exposure condition of the imaging device is determined based on the identification and the image of the identified cell or cell group. Next, imaging of a plurality of cells is performed based on the first exposure condition, and the detection limit range of the imaging device is exceeded among the cell groups included in the cell image imaged based on the first exposure condition. The cell group including the area to be photographed is specified, the second exposure condition of the imaging device is determined based on the image of the specified cell group, and the plurality of cells are imaged based on the second exposure condition . Therefore, since it is possible to set the second exposure condition suitable for the cell group including the region exceeding the detection limit range of the imaging device, the above-described stacked cell group is also not saturated. Appropriate cell images can be taken.

また、従来の自動露出制御のように、本撮影前に少なくとも3回の撮像を行う必要がないので、最終的な観察用の位相差画像を撮像して表示するまでの時間を短縮することができる。   In addition, unlike the conventional automatic exposure control, since it is not necessary to perform imaging at least three times before main photographing, it is possible to shorten the time until the final observation phase difference image is imaged and displayed. it can.

本発明の撮像装置の一実施形態を用いた細胞観察システムの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the cell observation system using one Embodiment of the imaging device of this invention 図1に示す細胞観察システムの撮像部の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the imaging part of the cell observation system shown in FIG. 複数の細胞群が含まれている第1の位相差画像の一例を示す図A diagram showing an example of a first phase difference image including a plurality of cell groups 図3に示す細胞群S1と細胞群S2の拡大図Enlarged view of cell group S1 and cell group S2 shown in FIG. 3 細胞群を横切る線分の設定方法を説明するための図Diagram for explaining how to set line segments that cross cell groups 撮像素子の検出限界範囲を超えている領域の画像信号を、ガウス分布を用いて推定する方法を説明するための図Diagram for explaining a method of estimating an image signal of a region exceeding the detection limit range of the imaging device using a Gaussian distribution 撮像素子の検出限界範囲を超えている領域の画像信号を、直線近似を用いて推定する方法を説明するための図The figure for demonstrating the method to estimate the image signal of the area | region which exceeds the detection limit range of an image pick-up element using linear approximation. 細胞群の画像内に孤立点が存在する場合の画像信号値の分布の一例を示す図A diagram showing an example of the distribution of image signal values when there are isolated points in an image of a cell group 本発明の撮像装置の一実施形態を用いた細胞観察システムの作用を説明するためのフローチャートFlow chart for explaining the operation of a cell observation system using an embodiment of the imaging device of the present invention 1つの細胞群内に、検出限界範囲を超えている領域が複数ある場合を説明する図Diagram to explain the case where there are multiple regions exceeding the detection limit in one cell group 1つの細胞群内に、検出限界範囲を超えている領域が複数ある場合の第2の露光条件の決定方法を説明するための図The figure for demonstrating the determination method of the 2nd exposure condition in case there exist multiple area | regions which exceed the detection limit range in one cell group.

以下、本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムの一実施形態を用いた細胞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、細胞観察システム1の概略構成を示すブロック図である。   Hereinafter, a cell observation system using one embodiment of the imaging device and method of the present invention and an imaging control program will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a cell observation system 1.

本実施形態の細胞観察システム1は、図1に示すように、撮像部10と、撮像制御装置20と、表示装置30と、入力装置40とを備えている。   As shown in FIG. 1, the cell observation system 1 according to the present embodiment includes an imaging unit 10, an imaging control device 20, a display device 30, and an input device 40.

撮像部10は、培養された細胞群の位相差画像を撮像するものである。また、撮像部10は、細胞群を経時的に複数回撮像する、いわゆるタイムラプス撮影を行うものである。撮像対象の細胞としては、具体的には、iPS(induced pluripotent stem)細胞およびES(embryonic stem)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。   The imaging unit 10 captures a phase difference image of the cultured cell group. In addition, the imaging unit 10 performs so-called time-lapse imaging in which a cell group is imaged a plurality of times over time. Specifically, the cells to be imaged include pluripotent stem cells such as iPS (induced pluripotent stem) cells and ES (embryonic stem) cells, nerves derived from stem cells, cells of skin, heart muscle and liver, and human body And skin of the retina, myocardium, blood cells, nerves and organs.

図2は、撮像部10の概略構成を示す図である。撮像部10は、図2に示すように、白色光を出射する白色光源11と、リング形状のスリットを有し、白色光源11から出射された白色光が入射されて、いわゆる位相差計測のためのリング状の照明光L1を出射するスリット板12と、スリット板12から出射されたリング状の照明光L1が入射され、その入射されたリング状の照明光L1を、細胞群Sを含む撮像領域に対して照射する対物レンズ13とを備えている。   FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of the imaging unit 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the imaging unit 10 has a white light source 11 that emits white light, and a ring-shaped slit, and the white light emitted from the white light source 11 is incident to perform so-called phase difference measurement. Slit plate 12 for emitting ring-shaped illumination light L1 and ring-shaped illumination light L1 emitted from slit plate 12 are incident, and the incident ring-shaped illumination light L1 is imaged including cell group S And an objective lens 13 for irradiating the region.

スリット板12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L1が形成される。   The slit plate 12 is provided with a ring-shaped slit for transmitting white light to a light shielding plate for shielding white light emitted from the white light source 11, and the white light passes through the slit to form a ring shape. Illumination light L1 is formed.

また、撮像部10は、位相差レンズ14と、結像レンズ15と、撮像素子16とを備えている。   The imaging unit 10 further includes a phase difference lens 14, an imaging lens 15, and an imaging element 16.

位相差レンズ14は、対物レンズ14aおよび位相板14bを備えている。位相板14bは、照明光L1の波長に対して透明な透明板に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12のスリットの大きさは、この位相リングと共役な関係にある。   The phase difference lens 14 includes an objective lens 14 a and a phase plate 14 b. The phase plate 14 b is formed by forming a phase ring on a transparent plate transparent to the wavelength of the illumination light L 1. The size of the slit of the slit plate 12 described above is in a conjugate relationship with this phase ring.

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波長ずれるとともに、その明るさが弱められる。一方、細胞群によって回折された回折光は大部分が位相板14bの透明板を通過し、その位相および明るさは変化しない。   In the phase ring, a phase film that shifts the phase of the incident light by 1⁄4 wavelength and a light reduction filter that attenuates the incident light are formed in a ring shape. The direct light incident on the phase ring has its phase shifted by 1⁄4 wavelength by passing through the phase ring, and its brightness is weakened. On the other hand, most of the diffracted light diffracted by the cell group passes through the transparent plate of the phase plate 14b, and its phase and brightness do not change.

位相差レンズ14は、図示省略した光学系駆動部によってZ方向(矢印A方向)に移動するものである。この位相差レンズ14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、撮像素子16によって撮像される画像のコントラストが調整される。   The phase difference lens 14 is moved in the Z direction (the direction of arrow A) by an optical system driving unit (not shown). The autofocus control is performed by the movement of the phase difference lens 14 in the Z direction, and the contrast of the image captured by the imaging element 16 is adjusted.

結像レンズ15は、位相差レンズ14を通過した回折光および直接光が入射され、これらを撮像素子16に結像するものである。   The imaging lens 15 receives the diffracted light and the direct light that have passed through the phase difference lens 14 and forms an image on the imaging element 16.

撮像素子16は、結像レンズ15によって結像された回折光および直接光を検出して位相差画像を撮像するものである。撮像素子16としては、CCDイメージセンサやCMOS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。なお、本実施形態においては、位相差画像が、本発明の細胞画像に相当するものである。   The imaging element 16 detects the diffracted light and the direct light imaged by the imaging lens 15 and captures a phase difference image. As the imaging device 16, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like is used. As an imaging device, an imaging device provided with a RGB (Red Green Blue) color filter may be used, or a monochrome imaging device may be used. In the present embodiment, the phase difference image corresponds to the cell image of the present invention.

対物レンズ13と位相差レンズ14との間には、ステージ51が設けられている。そして、このステージ51上に、細胞群Sおよび培養液Cが収容された培養容器50が設置される。ステージ51は、図示省略したステージ駆動部によって互いに直交するX方向およびY方向に移動するものである。培養容器50としては、シャーレ、ディッシュまたはウェルプレートなどを用いることができる。   A stage 51 is provided between the objective lens 13 and the phase difference lens 14. Then, on this stage 51, the culture vessel 50 containing the cell group S and the culture solution C is placed. The stage 51 is moved in the X direction and the Y direction orthogonal to each other by a stage driving unit (not shown). A petri dish, a dish, a well plate or the like can be used as the culture vessel 50.

図1に戻り、撮像制御装置20は、細胞画像取得部21と、露光条件決定部22と、撮像制御部23と、表示制御部24とを備えている。   Returning to FIG. 1, the imaging control device 20 includes a cell image acquisition unit 21, an exposure condition determination unit 22, an imaging control unit 23, and a display control unit 24.

撮像制御装置20は、コンピュータに対して本発明の撮像制御プログラムの一実施形態がインストールされたものである。   The imaging control apparatus 20 is one in which an imaging control program according to an embodiment of the present invention is installed in a computer.

撮像制御装置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ており、ハードディスクに本発明の撮像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、このプログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図1に示すような細胞画像取得部21、露光条件決定部22、撮像制御部23および表示制御部24が動作する。   The imaging control device 20 includes a central processing unit, a semiconductor memory, a hard disk, and the like, and one embodiment of the imaging control program of the present invention is installed in the hard disk. Then, the program is executed by the central processing unit to operate the cell image acquisition unit 21, the exposure condition determination unit 22, the imaging control unit 23, and the display control unit 24 as shown in FIG.

細胞画像取得部21は、撮像部10において経時的に複数回撮像された位相差画像を取得して記憶するものである。   The cell image acquisition unit 21 acquires and stores phase difference images captured a plurality of times with time in the imaging unit 10.

露光条件決定部22は、撮像部10において各位相差画像を撮像する際の露光条件を決定するものである。本実施形態の露光条件決定部22は、露光条件として、撮像素子16の露光時間および入射光量のうちの少なくとも1つを決定するものである。   The exposure condition determination unit 22 determines an exposure condition when imaging each phase difference image in the imaging unit 10. The exposure condition determination unit 22 of the present embodiment determines at least one of the exposure time of the imaging device 16 and the amount of incident light as the exposure condition.

具体的には、露光条件決定部22に予め記憶された初期露光条件に基づいて、撮像制御部23によって撮像部10が制御されて第1の位相差画像が撮像され、細胞画像取得部21によって取得される。   Specifically, based on the initial exposure condition stored in advance in the exposure condition determination unit 22, the imaging control unit 23 controls the imaging unit 10 to capture a first phase difference image, and the cell image acquisition unit 21 It is acquired.

細胞画像取得部21によって取得された第1の位相差画像は、露光条件決定部22に入力され、露光条件決定部22は、第1の位相差画像に含まれる細胞または細胞群を特定する。細胞または細胞群の特定方法としては、たとえば位相差画像を2値化画像に変換した後、テンプレートマッチングなどによって細胞または細胞群を自動的に検出するようにすればよい。また、細胞または細胞群の特定方法については、上述した方法に限らず、その他の公知な方法を用いるようにしてもよい。   The first phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21 is input to the exposure condition determination unit 22, and the exposure condition determination unit 22 identifies the cells or cell groups included in the first phase difference image. As a method of identifying a cell or a cell group, for example, after converting a phase difference image into a binarized image, a cell or a cell group may be automatically detected by template matching or the like. Further, the method of identifying cells or cell groups is not limited to the method described above, and other known methods may be used.

次に、露光条件決定部22は、第1の位相差画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子16の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定する。なお、検出限界範囲の上限は、撮像素子16の飽和レベルと同様である。   Next, the exposure condition determination unit 22 specifies the cells or cell groups detected within the detection limit range of the imaging element 16 among the cells or cell groups included in the first phase difference image. The upper limit of the detection limit range is the same as the saturation level of the imaging device 16.

図3は、第1の位相差画像の一例を示すものであり、複数の細胞および細胞群が含まれている。図3に示す第1の位相差画像に含まれる細胞群のうち、輝度が飽和して白くなっている領域を含まない細胞群が、撮像素子16の検出限界範囲内で検出されている細胞群であって、たとえば細胞群S1が該当する。一方、輝度が飽和して白くなっている細胞の領域を含む細胞群が、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域(飽和領域)を含む細胞群であって、たとえば細胞群S2が該当する。図4Iは、図3に示す細胞群S1の拡大図であり、図4IIは、図3に示す細胞群S2の拡大図である。   FIG. 3 shows an example of the first phase contrast image, which includes a plurality of cells and cell groups. Among the cell groups included in the first phase difference image shown in FIG. 3, the cell group in which the cell group not including the area where the brightness is saturated and white is detected within the detection limit range of the imaging element 16 For example, cell group S1 corresponds. On the other hand, a cell group including a region of cells in which the brightness is saturated and white is a cell group including a region (saturation region) exceeding the detection limit range of the imaging element 16, and for example, cell group S2 is applicable. Do. 4I is an enlarged view of cell group S1 shown in FIG. 3, and FIG. 4II is an enlarged view of cell group S2 shown in FIG.

撮像素子16の検出限界範囲内で検出されている細胞群を特定する方法としては、たとえば、各細胞群の第1の位相差画像内において、予め設定された閾値以上の画像信号の領域を検出し、その領域の面積が予め設定された閾値以上である領域を飽和領域として検出し、飽和領域を含まない細胞群を、検出限界範囲内で検出されている細胞群として特定するようにすればよい。なお、ここでいう飽和領域を含まないとは、必ずしも飽和している画像信号がゼロでなくてもよく、たとえば輝度が飽和している孤立点およびハロなどの発生によって輝度が飽和している白スジなどは含んでいてもよく、すなわち細胞以外の部分に輝度が飽和している部分が含まれていてもよい。   As a method of identifying the cell group detected within the detection limit range of the imaging device 16, for example, a region of an image signal equal to or more than a preset threshold value is detected in the first phase difference image of each cell group If a region where the area of the region is equal to or greater than a preset threshold is detected as a saturated region, and a cell group not including the saturated region is specified as a cell group detected within the detection limit range. Good. It should be noted that not including the saturated region here does not necessarily mean that the saturated image signal is not zero. For example, the isolated point where the brightness is saturated and white where the brightness is saturated due to the occurrence of halo and the like. A streak or the like may be included, that is, the part other than the cell may include a part saturated in luminance.

また、単層からなる細胞群は、細胞領域が検出限界範囲を超えることはないので、単層の細胞群を特定することによって、検出限界範囲内で検出されている細胞群を特定するようにしてもよい。単層の細胞群を特定する方法としては、たとえば単層の細胞群の位相差画像においては核小体が比較的鮮明に現れるが、積層化された細胞群の位相差画像においては核小体が不鮮明になる。そこで、第1の位相差画像の各細胞群に含まれる核小体を検出し、その核小体の画像の鮮鋭度を算出し、鮮鋭度が予め設定された閾値以上である場合に、単層の細胞群として特定するようにしてもよい。   Also, in the cell group consisting of monolayers, the cell area does not exceed the detection limit range, so by identifying the cell groups in the monolayer, the cell groups being detected within the detection limit range should be specified. May be As a method of identifying cell groups in a monolayer, for example, nucleoli appear relatively clearly in phase contrast images of cell populations in monolayer, but in phase contrast images of layered cell populations, nucleoli appear Becomes unclear. Therefore, the nucleoli contained in each cell group of the first phase difference image is detected, the sharpness of the image of the nucleolus is calculated, and the sharpness is equal to or greater than a preset threshold value. It may be specified as a cell group of layers.

また、単層の細胞群は、上述した白スジを含み、積層化された細胞群は、積層化によって単層の細胞群に含まれるような白スジは相対的に少なくなる。そこで、各細胞群に含まれる白スジを検出し、その白スジの面積や密度などが予め設定された閾値以上である細胞群を単層の細胞群として特定するようにしてもよい。   In addition, the cell group of the monolayer includes the above-described white streaks, and the stacked cell group has a relatively small number of white streaks which are included in the cell group of the monolayer due to the lamination. Therefore, white stripes included in each cell group may be detected, and a cell group having an area or density of the white stripes equal to or more than a preset threshold value may be specified as a cell group of a single layer.

また、上記説明では、各細胞群の第1の位相差画像の特徴に基づいて、単層の細胞群を特定するようにしたが、これに限らず、図3に示すような第1の位相差画像を表示制御部24が表示装置30に表示させ、表示装置30に表示された第1の位相差画像上において、ユーザが、入力装置40を用いて単層の細胞群を特定するようにしてもよい。   Further, in the above description, the cell group of the monolayer is specified based on the features of the first phase difference image of each cell group, but the present invention is not limited to this, and the first position as shown in FIG. The display control unit 24 causes the display control unit 24 to display the phase difference image, and the user specifies the cell group of the single layer using the input device 40 on the first phase difference image displayed on the display unit 30. May be

なお、本実施形態における露光条件決定部22は、撮像素子16の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群として、単層の細胞群を特定するものとする。   Note that the exposure condition determination unit 22 in the present embodiment specifies a cell group of a single layer as a cell or a cell group detected within the detection limit range of the imaging device 16.

露光条件決定部22は、上記のようにして単層の細胞群を特定した後、その特定した単層の細胞群の第1の位相差画像に基づいて、第1の露光条件を決定する。第1の露光条件は、単層の細胞群をより適切に撮像することができる露光条件である。第1の露光条件の決定方法としては、たとえば単層の細胞群の第1の位相差画像の画像信号の最大値が、撮像素子16の検出限界範囲の上限値の90%〜95%となる露光条件を第1の露光条件として決定するようにしてもよいし、単層の細胞群の第1の位相差画像の画像信号の平均値が、撮像素子16の検出限界範囲の上限値の40%〜60%となる露光条件を第1の露光条件として決定するようにしてもよい。   After identifying the cell group of the monolayer as described above, the exposure condition determination unit 22 determines the first exposure condition based on the first phase difference image of the cell group of the identified monolayer. The first exposure condition is an exposure condition capable of imaging a monolayer cell group more appropriately. As a method of determining the first exposure condition, for example, the maximum value of the image signal of the first phase difference image of the monolayer cell group is 90% to 95% of the upper limit value of the detection limit range of the imaging element 16 The exposure condition may be determined as the first exposure condition, and the average value of the image signals of the first phase difference image of the cell group of the single layer is 40 of the upper limit value of the detection limit range of the imaging device 16. The exposure condition of% to 60% may be determined as the first exposure condition.

また、上記のように単層の細胞群の画像信号の最大値に基づいて、第1の露光条件を決定するようにした場合、単層の細胞群の中に周囲と比較すると明らかに輝度が高くなっている孤立点が存在する場合がある。このような場合に、上述したように単層の細胞群の画像信号の最大値に基づいて、第1の露光条件を決定した場合、孤立点の画像信号値に基づいて第1の露光条件が決定される場合があり、適切な露光条件が設定されない可能性がある。   In addition, when the first exposure condition is determined based on the maximum value of the image signal of the monolayer cell group as described above, the luminance is obviously higher than that in the monolayer cell group as compared with the surroundings. There may be isolated points that are elevated. In such a case, when the first exposure condition is determined based on the maximum value of the image signal of the monolayer cell group as described above, the first exposure condition is determined based on the image signal value of the isolated point. It may be determined, and appropriate exposure conditions may not be set.

そこで、単層の細胞群の画像信号の平均値、分散値および最大値をそれぞれ求め、最大値と平均値に分散値を加算した値との差が予め設定された範囲内である場合には、すなわちこれらの値の差が小さい場合には、画像信号値の最大値を用いて第1の露光条件を決定するようにし、最大値と平均値に分散値を加算した値との差が予め設定された範囲外である場合には、すなわちこれらの値の差が大きく、最大値が明らかに孤立点の画像信号値であると認められる場合には、平均値に分散値を加算した値を用いて第1の露光条件を決定するようにすればよい。なお、ここでいう平均値に加算される分散値とは、プラス側の分散値である。   Therefore, when the average value, the dispersion value and the maximum value of the image signals of the cell group in a single layer are obtained, and the difference between the maximum value and the value obtained by adding the dispersion value to the average value is within a preset range. That is, when the difference between these values is small, the first exposure condition is determined using the maximum value of the image signal value, and the difference between the maximum value and the value obtained by adding the dispersion value to the average value is previously determined. If it is out of the set range, that is, if it is recognized that the difference between these values is large and the maximum value is clearly the image signal value of the isolated point, the value obtained by adding the variance value to the average value It may be used to determine the first exposure condition. Note that the variance value added to the average value here is the variance value on the positive side.

次いで、露光条件決定部22によって決定された第1の露光条件に基づいて、撮像制御部23によって撮像部10が制御されて第2の位相差画像が撮像され、細胞画像取得部21によって取得される。   Then, based on the first exposure condition determined by the exposure condition determination unit 22, the imaging control unit 23 controls the imaging unit 10 to capture a second phase difference image, which is acquired by the cell image acquisition unit 21. Ru.

細胞画像取得部21によって取得された第2の位相差画像は、露光条件決定部22に入力され、露光条件決定部22は、第2の位相差画像に含まれる細胞群を特定する。細胞群の特定方法は、上述したとおりである。   The second phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21 is input to the exposure condition determination unit 22, and the exposure condition determination unit 22 specifies a cell group included in the second phase difference image. The method of identifying the cell group is as described above.

次に、露光条件決定部22は、第2の位相差画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定する。すなわち、撮像素子16の飽和レベルを超えている領域を含む細胞群を特定する。撮像素子16の検出限界範囲を超えている細胞群を特定する方法としては、たとえば、上記と同様に、各細胞群の第2の位相差画像内において飽和領域を検出し、その飽和領域を含む細胞群を、検出限界範囲を超えている細胞群として特定するようにすればよい。   Next, the exposure condition determination unit 22 specifies a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging element 16 among the cell groups included in the second phase difference image. That is, a cell group including a region exceeding the saturation level of the imaging device 16 is identified. As a method of identifying a cell group exceeding the detection limit range of the imaging device 16, for example, as in the above, a saturated region is detected in the second phase difference image of each cell group, and the saturated region is included. A group of cells may be identified as a group of cells exceeding the detection limit range.

そして、露光条件決定部22は、上記のようにして検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定した後、その特定した細胞群の第2の位相差画像に基づいて、第2の露光条件を決定する。第2の露光条件は、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域の画像信号値が、検出限界範囲の上限値未満となる露光条件である。以下、第2の露光条件の決定方法について詳細に説明する。   Then, after the exposure condition determination unit 22 identifies the cell group including the region exceeding the detection limit range as described above, a second phase difference image of the identified cell group is used. Determine the exposure conditions. The second exposure condition is an exposure condition in which the image signal value of the region exceeding the detection limit range of the image sensor 16 is less than the upper limit value of the detection limit range. Hereinafter, the method of determining the second exposure condition will be described in detail.

露光条件決定部22は、まず、図5に示すように、検出限界範囲を超えている領域SRを含む細胞群S3の重心Gを求め、その重心Gを含み細胞群S3を横切る線分Lを設定する。線分Lは、細胞群S3の長径であることが望ましい。なお、長径とは、細胞群S3を横切る線分のうち、細胞群S3の輪郭と線分との交点の間の距離が最も長い線分のことである。このように長径を設定することによって、後述する飽和領域の画像信号の推定の精度を向上させることができる。   First, as shown in FIG. 5, the exposure condition determination unit 22 obtains the center of gravity G of the cell group S3 including the region SR exceeding the detection limit range, and includes a line segment L including the center of gravity G and crossing the cell group S3. Set The line segment L is preferably the major axis of the cell group S3. The major axis is a line segment having the longest distance between the intersections of the contour of the cell group S3 and the line segment among the line segments crossing the cell group S3. By setting the major axis in this manner, it is possible to improve the accuracy of estimation of the image signal in the saturation region described later.

そして、露光条件決定部22は、図6の上図に示すように、線分L上の画像信号の値をプロットする。図6の上図の縦軸は画像信号値の大きさであり、横軸は線分L上における画素の位置である。また、図6に示すLVが、撮像素子16の検出限界範囲の上限値である。図6の上図に示すように、図5に示す領域SRの画像信号は全て飽和し、上限値LVと同じ値となる。   Then, the exposure condition determination unit 22 plots the value of the image signal on the line segment L, as shown in the upper part of FIG. The vertical axis in the upper part of FIG. 6 is the magnitude of the image signal value, and the horizontal axis is the position of the pixel on the line segment L. Further, LV shown in FIG. 6 is the upper limit value of the detection limit range of the imaging device 16. As shown in the upper part of FIG. 6, all the image signals in the region SR shown in FIG. 5 are saturated and have the same value as the upper limit value LV.

次いで、露光条件決定部22は、線分L上の画像信号値に基づいて、図6の下図に示すように、領域SR内の線分L上の本来の画像信号値SVを推定する。画像信号値SVは、
撮像素子16の検出限界範囲の上限がないと考えた場合に、領域SRから発せられた光を検出した場合に取得されると推定される画像信号値である。画像信号値SVは、たとえば線分L上の画像信号の値の分布がガウス分布となるように推定される。領域SR内の線分L上の画像信号値SVの推定方法としては、ガウス分布を用いる方法に限らず、たとえば図7に示すように、領域SR以外の画像信号の値の分布に基づいて、領域SRの画像信号の値を直線近似によって推定するようにしてもよい。このようにガウス分布や直線近似を用いることによって、簡易な処理で画像信号の推定を行うことができる。
Next, the exposure condition determination unit 22 estimates the original image signal value SV on the line segment L in the region SR based on the image signal value on the line segment L, as shown in the lower part of FIG. The image signal value SV is
It is an image signal value estimated to be acquired when light emitted from the region SR is detected when it is considered that there is no upper limit of the detection limit range of the imaging device 16. The image signal value SV is estimated, for example, such that the distribution of the value of the image signal on the line segment L becomes a Gaussian distribution. The method of estimating the image signal value SV on the line segment L in the region SR is not limited to the method using a Gaussian distribution, but, for example, as shown in FIG. 7, based on the distribution of values of image signals other than the region SR. The value of the image signal of the region SR may be estimated by linear approximation. As described above, by using the Gaussian distribution or the linear approximation, the image signal can be estimated by a simple process.

そして、露光条件決定部22は、上述したようにして領域SR内の推定された画像信号値SVを用いて、第2の露光条件を決定する。具体的には、たとえば領域SR内の推定された画像信号値SVおよび領域SR以外の線分L上の画像信号値の最大値が、撮像素子16の検出限界範囲の上限値LVの90%〜95%となる露光条件を第2の露光条件として決定する。これにより領域SRの画像信号が飽和するのを抑制することができる。また、領域SR内の推定された画像信号値SVと領域SR以外の線分L上の画像信号値との平均値が、検出限界範囲の上限値LVの40%〜60%となる露光条件を第2の露光条件として決定するようにしてもよい。   Then, the exposure condition determination unit 22 determines the second exposure condition using the image signal value SV estimated in the region SR as described above. Specifically, for example, the maximum value of the estimated image signal value SV in the region SR and the image signal value on the line segment L other than the region SR is 90% to 90% of the upper limit value LV of the detection limit range of the imaging device 16 An exposure condition which is 95% is determined as a second exposure condition. This can suppress saturation of the image signal of the region SR. In addition, the exposure condition in which the average value of the estimated image signal value SV in the region SR and the image signal value on the line segment L other than the region SR is 40% to 60% of the upper limit LV of the detection limit range. It may be determined as the second exposure condition.

上記のように細胞群に設定された線分L上の画像信号値に基づいて、第2の露光条件を決定するようにしたので、簡易な演算処理によって第2の露光条件を決定することができる。   Since the second exposure condition is determined based on the image signal value on the line segment L set to the cell group as described above, the second exposure condition may be determined by a simple calculation process. it can.

また、上記のように、領域SR内の推定された画像信号値SVおよび領域SR以外の線分L上の画像信号値の最大値に基づいて、第2の露光条件または露光条件候補を決定するようにした場合、その線分上に、周囲と比較すると明らかに輝度が高くなっている孤立点が存在する場合がある。たとえば細胞群内に死細胞などが存在する場合に、このような孤立点が現れる。この孤立点の画像信号値IPは、図8に示すようにデルタ関数的な分布となると考えられる。このような場合、孤立点の画像信号値IPについても、上限値LVを超える画像信号値の推定を行うと、その推定した画像信号値は無限大に発散する可能性がある。したがって、上述したように画像信号値の最大値に基づいて、第2の露光条件または露光条件候補を決定した場合、孤立点について推定された画像信号値の影響を受けて、適切な条件が設定されない可能性がある。   Further, as described above, the second exposure condition or exposure condition candidate is determined based on the estimated image signal value SV in the region SR and the maximum value of the image signal value on the line segment L other than the region SR. In such a case, there may be an isolated point on the line segment whose luminance is obviously higher than that of the surroundings. Such an isolated point appears when, for example, dead cells exist in the cell group. The image signal value IP at this isolated point is considered to have a delta function distribution as shown in FIG. In such a case, when the image signal value IP exceeding the upper limit LV is estimated also for the image signal value IP of the isolated point, the estimated image signal value may diverge to infinity. Therefore, when the second exposure condition or exposure condition candidate is determined based on the maximum value of the image signal value as described above, an appropriate condition is set under the influence of the image signal value estimated for the isolated point. It may not be.

そこで、孤立点について推定された画像信号値、領域SR内の推定された画像信号値SVおよび孤立点と領域SR以外の線分L上の画像信号値の平均値、分散値および最大値をそれぞれ求め、最大値と平均値に分散値を加算した値との差が予め設定された範囲内である場合には、すなわちこれらの値の差が小さい場合には、画像信号値の最大値を用いて第2の露光条件または露光条件候補を決定するようにし、最大値と平均値に分散値を加算した値との差が予め設定された範囲外である場合には、すなわちこれらの値の差が大きく、最大値が明らかに孤立点の画像信号値であると認められる場合には、平均値に分散値を加算した値を用いて第2の露光条件または露光条件候補を決定するようにすればよい。なお、ここでいう平均値に加算される分散値とは、プラス側の分散値である。   Therefore, the average value, the variance value and the maximum value of the image signal value estimated for the isolated point, the estimated image signal value SV in the region SR, and the image signal value on the segment L other than the isolated point and the region SR are respectively If the difference between the maximum value and the value obtained by adding the variance value to the average value is within a preset range, that is, if the difference between these values is small, the maximum value of the image signal value is used. Second exposure condition or exposure condition candidate is determined, and if the difference between the maximum value and the value obtained by adding the variance value to the average value is out of the preset range, that is, the difference between these values If it is recognized that the maximum value is clearly an image signal value of an isolated point, the second exposure condition or exposure condition candidate is determined using a value obtained by adding the variance value to the average value. Just do it. Note that the variance value added to the average value here is the variance value on the positive side.

撮像制御部23は、撮像部10の撮像動作を制御するものである。具体的には、撮像制御部23は、白色光源11から出射光量、ステージ51のX−Y方向への移動、位相差レンズのZ方向への移動および撮像素子16の露光動作を制御するものである。特に、撮像制御部23は、予め設定された露光条件、露光条件決定部22によって決定された第1の露光条件および第2の露光条件に基づいて、白色光源11からの出射光量および撮像素子16の露光時間を制御するものである。   The imaging control unit 23 controls the imaging operation of the imaging unit 10. Specifically, the imaging control unit 23 controls the amount of light emitted from the white light source 11, the movement of the stage 51 in the XY direction, the movement of the phase difference lens in the Z direction, and the exposure operation of the imaging element 16. is there. In particular, the imaging control unit 23 determines the amount of light emitted from the white light source 11 and the image pickup device 16 based on the preset exposure condition, the first exposure condition and the second exposure condition determined by the exposure condition determination unit 22. Control the exposure time of the

露光条件としては、上述したように撮像素子16の露光時間および撮像素子16への入射光量とがあるが、本実施形態においては、上述したように白色光源11からの出射光量を制御することによって撮像素子16への入射光量を制御する。なお、撮像素子16への入射光量への制御は、白色光源11から出射光量の制御に限らず、たとえば、撮像部10が、白色光源11から出射された白色光の光量を制限する絞りなどの光量制限部を備えたものである場合には、その光量制限部を制御することによって撮像素子16への入射光量を制御するようにしてもよい。撮像素子16の露光時間および撮像素子16への入射光量との両方を制御するようにしてもよい。   The exposure conditions include the exposure time of the imaging device 16 and the incident light amount to the imaging device 16 as described above, but in the present embodiment, the emission light amount from the white light source 11 is controlled as described above. The amount of light incident on the imaging device 16 is controlled. The control of the amount of light incident on the imaging device 16 is not limited to the control of the amount of emitted light from the white light source 11. For example, the imaging unit 10 may be a stop for limiting the amount of white light emitted from the white light source 11. When the light amount limiting unit is provided, the light amount limiting unit may be controlled to control the amount of light incident on the imaging device 16. Both the exposure time of the imaging device 16 and the amount of light incident on the imaging device 16 may be controlled.

そして、本実施形態の撮像制御部23は、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が検出されるまでの間は、第1の露光条件に基づく第2の位相差画像の撮像までを行い、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が検出された場合には、第2の露光条件に基づいて第3の位相差画像を撮像する。第3の位相差画像は、積層化された細胞群についても飽和領域を含まないようにすることができ、細胞群の各細胞を適切に観察することができる。   Then, the imaging control unit 23 according to the present embodiment controls the second phase difference image based on the first exposure condition until the cell group including the area exceeding the detection limit range of the imaging element 16 is detected. When a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device 16 is detected, the third phase difference image is captured based on the second exposure condition. The third phase-contrast image can be made free of the saturated region also for the layered cell group, and each cell of the cell group can be appropriately observed.

表示制御部24は、細胞画像取得部21によって取得された位相差画像を表示装置30に表示させるものである。また、露光条件決定部22において決定された第1および第2の露光条件および図6および図7に示した推定された画像信号値SVなどを表示装置30に表示させるようにしてもよい。また、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が検出されたことをユーザに知らせる警告メッセージなどを表示装置30に表示させるようにしてもよい。   The display control unit 24 causes the display device 30 to display the phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21. In addition, the first and second exposure conditions determined in the exposure condition determining unit 22 and the estimated image signal value SV shown in FIGS. 6 and 7 may be displayed on the display device 30. In addition, a warning message or the like may be displayed on the display device 30 to notify the user that a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device 16 has been detected.

表示装置30は、細胞画像取得部21によって取得された位相差画像などを表示するものであり、たとえば液晶ディスプレイなどを備えたものである。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と兼用するようにしてもよい。   The display device 30 displays the phase difference image and the like acquired by the cell image acquisition unit 21, and includes, for example, a liquid crystal display. Further, the display device 30 may be configured by a touch panel and used as the input device 40.

入力装置40は、マウスやキーボードなど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ものである。本実施形態の入力装置40は、たとえば上述した初期露光条件の設定入力を受け付けるものである。   The input device 40 includes a mouse, a keyboard, and the like, and receives various setting inputs from the user. The input device 40 of the present embodiment receives, for example, the setting input of the above-described initial exposure condition.

次に、本実施形態の細胞観察システム1の作用について、図9に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the cell observation system 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ユーザによって入力装置40を用いて初期露光条件が設定される(S10)。撮像制御部23は、初期露光条件に基づいて撮像部10を制御し、撮像部10によって撮像された第1の位相差画像が細胞画像取得部21によって取得される(S12)。   First, initial exposure conditions are set by the user using the input device 40 (S10). The imaging control unit 23 controls the imaging unit 10 based on the initial exposure condition, and the first phase difference image imaged by the imaging unit 10 is acquired by the cell image acquisition unit 21 (S12).

細胞画像取得部21によって取得された第1の位相差画像は露光条件決定部22によって取得され、露光条件決定部22は、第1の位相差画像に含まれる単層の細胞群を特定する(S14)。そして、露光条件決定部22は、単層の細胞群の第1の位相差画像に基づいて、単層の細胞群をより適切に撮像することができる第1の露光条件を決定する(S16)。   The first phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21 is acquired by the exposure condition determination unit 22, and the exposure condition determination unit 22 specifies the cell group of the monolayer included in the first phase difference image (FIG. S14). Then, the exposure condition determination unit 22 determines, based on the first phase difference image of the monolayer cell group, the first exposure condition capable of imaging the monolayer cell group more appropriately (S16). .

露光条件決定部22によって決定された第1の露光条件は撮像制御部23によって取得され、撮像制御部23は、第1の露光条件に基づいて撮像部10を制御し、撮像部10によって第2の位相差画像が撮像され、第2の位相差画像は細胞画像取得部21によって取得される(S18)。   The first exposure condition determined by the exposure condition determination unit 22 is acquired by the imaging control unit 23, and the imaging control unit 23 controls the imaging unit 10 based on the first exposure condition, and the second imaging condition is determined by the imaging unit 10. The second phase difference image is acquired by the cell image acquisition unit 21 (S18).

細胞画像取得部21によって取得された第2の位相差画像は、露光条件決定部22に入力され、露光条件決定部22は、第2の位相差画像に含まれる細胞群を特定し、その特定した細胞群のうち、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定する。   The second phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21 is input to the exposure condition determination unit 22, and the exposure condition determination unit 22 identifies a cell group included in the second phase difference image, and identifies the cell group. Among the group of cells, a group of cells including a region exceeding the detection limit of the imaging device 16 is specified.

そして、露光条件決定部22は、第2の位相差画像内に、検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が含まれている場合には、その細胞群の画像信号値に基づいて、第2の露光条件を決定する(S20,YES)。   Then, when the second phase difference image includes a cell group including a region exceeding the detection limit range, the exposure condition determination unit 22 determines the image signal value of the cell group based on the image signal value of the cell group. A second exposure condition is determined (S20, YES).

具体的には、露光条件決定部22は、特定した細胞群の重心を通る長径を設定し、その長径上の画像信号値をプロットし、そのプロットした画像信号値に基づいて、上述したようにして飽和領域の画像信号値を推定し(S22)、その推定した飽和領域内の画像信号値を用いて、第2の露光条件を決定する(S24)。   Specifically, the exposure condition determination unit 22 sets the major axis passing through the center of gravity of the identified cell group, plots the image signal value on the major axis, and makes the above description based on the plotted image signal value. Then, the image signal value in the saturated region is estimated (S22), and the second exposure condition is determined using the image signal value in the estimated saturated region (S24).

露光条件決定部22によって決定された第2の露光条件は撮像制御部23によって取得され、撮像制御部23は、第2の露光条件に基づいて撮像部10を制御し、撮像部10によって第3の位相差画像が撮像され、第3の位相差画像は細胞画像取得部21によって取得される(S26)。細胞画像取得部21によって取得された第3の位相差画像は表示制御部24に出力され、表示制御部24は、第3の位相差画像を表示装置30に表示させる(S28)。   The second exposure condition determined by the exposure condition determination unit 22 is acquired by the imaging control unit 23. The imaging control unit 23 controls the imaging unit 10 based on the second exposure condition, and the imaging unit 10 performs a third operation. The third phase difference image is acquired by the cell image acquisition unit 21 (S26). The third phase difference image acquired by the cell image acquisition unit 21 is output to the display control unit 24, and the display control unit 24 causes the display device 30 to display the third phase difference image (S28).

なお、第1の露光条件に基づいて撮像部10によって撮像された第2の位相差画像内に、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が含まれていない場合には(S20,NO)、第2の位相差画像が表示制御部24に出力され、表示制御部24は、第2の位相差画像を表示装置30に表示させる(S30)。   When the second phase difference image captured by the imaging unit 10 based on the first exposure condition does not include a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging element 16. (S20, NO), the second phase difference image is output to the display control unit 24, and the display control unit 24 causes the display device 30 to display the second phase difference image (S30).

上記実施形態の細胞観察システム1によれば、複数の細胞を撮像した細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、撮像素子16の検出限界範囲内で検出されている細胞または細胞群を特定し、その特定した細胞または細胞群の画像に基づいて、撮像素子16の第1の露光条件を決定する。次に、その第1の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行い、第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、撮像素子16の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、その特定した細胞群の画像に基づいて、撮像素子16の第2の露光条件を決定し、第2の露光条件に基づいて、複数の細胞の撮像を行う。したがって、撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群に適した第2の露光条件を設定することができるので、積層化された細胞群についても、飽和することなく適切な細胞画像を撮像することができる。   According to the cell observation system 1 of the above embodiment, among the cells or cell groups included in the cell image obtained by imaging a plurality of cells, the cells or cell groups detected within the detection limit range of the imaging device 16 are specified Based on the image of the specified cell or cell group, the first exposure condition of the imaging device 16 is determined. Next, imaging of a plurality of cells is performed based on the first exposure condition, and the detection limit range of the imaging element 16 in the cell group included in the cell image imaged based on the first exposure condition is A cell group including a region that exceeds the area is identified, a second exposure condition of the imaging device 16 is determined based on the image of the identified cell group, and imaging of a plurality of cells is performed based on the second exposure condition. I do. Therefore, since the second exposure condition suitable for the cell group including the region exceeding the detection limit range of the imaging device can be set, an appropriate cell image can be obtained without saturation even for the laminated cell group. Can be taken.

また、従来の自動露光制御のように、本撮影の前に、少なくとも3回の撮像を行う必要がないので、最終的な観察用の位相差画像を表示するまでの時間を短縮することができる。   Further, unlike the conventional automatic exposure control, since it is not necessary to perform imaging at least three times before main imaging, the time until the final phase difference image for observation can be displayed can be shortened. .

なお、上記実施形態の細胞観察システム1において、第2の位相差画像において特定された細胞群内に、検出限界範囲を超えている領域が複数含まれる場合もある。具体的には、図10に示すように細胞群S4内に、検出限界範囲を超えている領域SR1と領域SR2とが含まれる場合がある。図11は、細胞群S4に設定された線分L上の画像信号値をプロットした図である。この場合には、露光条件決定部22は、上記と同様にガウス分布などを用いて領域SR1の画像信号値SV1と領域SR2の画像信号値SV2とをそれぞれ推定し、これらの推定された画像信号値SV1,SV2とに基づいて第2の露光条件を決定するようにすればよい。具体的には、たとえば画像信号値SV1および画像信号値SV2の両方の画像信号値の中の最大値が、撮像素子16の検出限界範囲の上限値LVの90%〜95%となる露光条件を第2の露光条件として決定するようにすればよい。また、領域SR1の画像信号値SV2、領域SR2の画像信号値SV2、および領域SR1と領域SR2以外の線分L上の画像信号の平均値が、検出限界範囲の上限値LVの40%〜60%となる露光条件を第2の露光条件として決定するようにしてもよい。   In the cell observation system 1 of the above-described embodiment, a plurality of regions exceeding the detection limit range may be included in the cell group identified in the second phase contrast image. Specifically, as shown in FIG. 10, there may be a case where a region SR1 and a region SR2 exceeding the detection limit range are included in the cell group S4. FIG. 11 is a diagram in which image signal values on the line segment L set to the cell group S4 are plotted. In this case, the exposure condition determination unit 22 estimates the image signal value SV1 of the region SR1 and the image signal value SV2 of the region SR2 using the Gaussian distribution or the like as described above, and these estimated image signals The second exposure condition may be determined based on the values SV1 and SV2. Specifically, for example, an exposure condition in which the maximum value among the image signal values of both the image signal value SV1 and the image signal value SV2 is 90% to 95% of the upper limit value LV of the detection limit range of the imaging device 16 It may be determined as the second exposure condition. The average value of the image signal value SV2 of the region SR1, the image signal value SV2 of the region SR2, and the image signals on the line segment L other than the region SR1 and the region SR2 is 40% to 60% of the upper limit LV of the detection limit range. The exposure condition of% may be determined as the second exposure condition.

また、上記実施形態の細胞観察システム1において、第2の位相差画像内に、検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群が複数含まれる場合もある。このような場合には、露光条件決定部22は、特定した各細胞群の位相差画像に基づいて、各細胞群に対応する露光条件候補をそれぞれ決定し、その決定した複数の露光条件候補に基づいて、第2の露光条件を決定するようにすればよい。   Moreover, in the cell observation system 1 of the said embodiment, two or more cell groups including the area | region which exceeds the detection limit range may be contained in a 2nd phase contrast image. In such a case, the exposure condition determination unit 22 determines exposure condition candidates corresponding to each cell group based on the phase difference image of each identified cell group, and sets the determined multiple exposure condition candidates. Based on the above, the second exposure condition may be determined.

より具体的には、露光条件決定部22は、各細胞群の画像信号値に基づいて、それぞれ飽和領域の画像信号値を推定し、その推定した画像信号値に基づいて、各細胞群について露光条件候補を決定する。そして、たとえば、その決定した複数の露光条件候補の平均値を第2の露光条件として決定するようにすればよい。また、複数の露光条件候補の平均値ではなく、最小値を用いるようにしてもよい。もしくは、複数の露光条件候補のうち、推定された飽和領域の画像信号値の最大値が最も大きい細胞群の画像に基づいて決定された露光条件候補を第2の露光条件として決定するようにしてもよい。   More specifically, the exposure condition determination unit 22 estimates the image signal value of the saturated region based on the image signal value of each cell group, and exposes each cell group based on the estimated image signal value. Determine condition candidates. Then, for example, the average value of the plurality of exposure condition candidates determined may be determined as the second exposure condition. Further, the minimum value may be used instead of the average value of the plurality of exposure condition candidates. Alternatively, the exposure condition candidate determined based on the image of the cell group having the largest maximum value of the image signal value of the estimated saturated region among the plurality of exposure condition candidates is determined as the second exposure condition. It is also good.

また、上記実施形態の細胞観察システム1においては、第2の露光条件を決定する場合、検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を横切る線分として、細胞群の重心を通る長径を設定するようにしたが、これに限らず、たとえば検出限界範囲を超えている領域を検出し、その検出限界範囲の重心を通る線分を設定するようにしてもよい。なお、検出限界範囲を検出する方法としては、画像信号値が飽和レベルに達している領域を検出するようにすればよい。また、この場合も、検出限界範囲の重心を通る長径を設定することが好ましい。また、1つの細胞群の中に、検出限界範囲を超えている領域が複数存在する場合には、検出限界範囲の面積が最も大きい領域の重心を通る線分を設定することが好ましい。   Further, in the cell observation system 1 of the above embodiment, when the second exposure condition is determined, the major axis passing through the center of gravity of the cell group is set as a line segment crossing the cell group including the region exceeding the detection limit range. However, the present invention is not limited to this. For example, a region exceeding the detection limit range may be detected, and a line segment passing the center of gravity of the detection limit range may be set. As a method of detecting the detection limit range, a region where the image signal value has reached the saturation level may be detected. Also in this case, it is preferable to set the major axis passing through the center of gravity of the detection limit range. In addition, when there are a plurality of regions exceeding the detection limit range in one cell group, it is preferable to set a line segment passing the center of gravity of the region having the largest area of the detection limit range.

また、上記実施形態の細胞観察システム1においては、第2の露光条件を決定する場合、1つの細胞群に対して一本の線分を設定するようにしたが、1本に限らず、複数本の線分を設定するようにしてもよい。その場合、各線分上の画像信号値をそれぞれプロットして、上記実施形態と同様に、各線分上の画像信号値に基づいて、それぞれ検出限界範囲を超えている領域の画像信号値を推定するようにすればよい。そして、上記実施形態と同様にして、各線分上の飽和領域を除く画像信号値および推定された画像信号値のうちの最大値または平均値に基づいて、第2の露光条件を決定するようにすればよい。   Further, in the cell observation system 1 of the above embodiment, when determining the second exposure condition, one line segment is set for one cell group, but the number is not limited to one, and a plurality of line segments are used. A line segment of a book may be set. In that case, the image signal values on the respective line segments are plotted, and the image signal values in the region exceeding the detection limit range are estimated based on the image signal values on the respective line segments as in the above embodiment. Just do it. Then, as in the above embodiment, the second exposure condition is determined based on the maximum value or the average value of the image signal values excluding the saturated region on each line segment and the estimated image signal values. do it.

また、上記実施形態の細胞観察システム1においては、第2の露光条件を決定する場合、検出限界範囲を超えている領域について推定された画像信号値の最大値が、検出限界範囲の上限値の90%〜95%となる露光条件を第2の露光条件として決定するようにしたが、この上限値に対する比率については、検出限界範囲を超えている領域の面積に応じて変更するようにしてもよい。すなわち、検出限界範囲を超えている領域の面積が小さいほど推定された画像信号値の推定精度が高くなるので、検出限界範囲を超えている領域の面積が小さいほど上限値に対する比率を大きくするようにしてもよい。具体的には、たとえば検出限界範囲を超えている領域の面積が予め設定された閾値以下である場合には、推定された画像信号値の最大値が、検出限界範囲の上限値の95%となる露光条件を第2の露光条件として決定し、検出限界範囲を超えている領域の面積が閾値未満である場合には、推定された画像信号値の最大値が、検出限界範囲の上限値の90%となる露光条件を第2の露光条件として決定するようにしてもよい。   Further, in the cell observation system 1 of the above embodiment, when the second exposure condition is determined, the maximum value of the image signal value estimated for the region exceeding the detection limit range is the upper limit value of the detection limit range. Although the exposure condition of 90% to 95% is determined as the second exposure condition, the ratio to the upper limit value may be changed according to the area of the region exceeding the detection limit range. Good. That is, since the estimation accuracy of the estimated image signal value increases as the area of the area exceeding the detection limit decreases, the ratio to the upper limit value increases as the area of the area exceeding the detection limit decreases. You may Specifically, for example, when the area of the region exceeding the detection limit range is equal to or less than a preset threshold value, the maximum value of the estimated image signal value is 95% of the upper limit value of the detection limit range. If the area of the region exceeding the detection limit range is less than the threshold, the maximum value of the estimated image signal value is the upper limit value of the detection limit range. The exposure condition which becomes 90% may be determined as the second exposure condition.

また、上記実施形態の細胞観察システム1においては、第2の露光条件に基づく撮像を1回だけ行うようにしたが、第2の露光条件に基づく撮像を複数回行って、その複数回の撮像によって取得された複数の第3の位相差画像を加算して表示させるようにしてもよい。これにより検出限界範囲を超えている領域以外の領域についても暗くなることなく明確に観察することができる。   Further, in the cell observation system 1 of the above embodiment, the imaging based on the second exposure condition is performed only once, but the imaging based on the second exposure condition is performed multiple times, and the imaging is performed multiple times. The plurality of third phase difference images acquired by the above may be added and displayed. As a result, the regions other than the region exceeding the detection limit range can be clearly observed without becoming dark.

また、上記実施形態の細胞観察システム1においては、撮像部10によって位相差画像を撮像するようにしたが、位相差画像に限らず、たとえば明視野画像、微分干渉画像または蛍光画像を細胞画像として撮像するものとしてもよい。   Further, in the cell observation system 1 according to the above embodiment, the imaging unit 10 captures a phase difference image, but not limited to the phase difference image, for example, a bright field image, a differential interference image or a fluorescence image as a cell image The image may be taken.

1 細胞観察システム
10 撮像部
11 白色光源
12 スリット板
13 対物レンズ
14 位相差レンズ
14a 対物レンズ
14b 位相板
15 結像レンズ
16 撮像素子
20 撮像制御装置
21 細胞画像取得部
22 露光条件決定部
23 撮像制御部
24 表示制御部
30 表示装置
40 入力装置
50 培養容器
51 ステージ
Reference Signs List 1 cell observation system 10 imaging unit 11 white light source 12 slit plate 13 objective lens 14 phase difference lens 14a objective lens 14b phase plate 15 imaging lens 16 imaging element 20 imaging control device 21 cell image acquisition unit 22 exposure condition determination unit 23 imaging control Unit 24 Display control unit 30 Display device 40 Input device 50 Culture vessel 51 Stage

Claims (12)

複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像部と、
該撮像部によって撮像された細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、単層の細胞または細胞群を特定し、該特定した単層の細胞または細胞群の画像の画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第1の露光条件を決定する露光条件決定部とを備え、
前記撮像部が、前記第1の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行い、
前記露光条件決定部が、前記第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、該特定した細胞群の画像に基づいて、前記検出限界範囲を超えている領域を横切る線分上の画像信号の大きさを、ガウス分布及び直線近似の何れか一方を用いて推定し、該推定した画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第2の露光条件を決定し、
前記撮像部が、前記第2の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
An imaging unit for imaging a plurality of cells by an imaging device;
Among the cells or cell groups included in the cell image captured by the imaging unit, a monolayer cell or cell group is identified, and the maximum value of the image signal of the identified monolayer cell or cell group image , An exposure condition determination unit that determines a first exposure condition in which at least one of the average values falls within the detection limit range of the image sensor ;
The imaging unit performs imaging of the plurality of cells based on the first exposure condition;
The exposure condition determination unit identifies a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging element among the cell groups included in the cell image captured based on the first exposure condition, and Based on the image of the identified cell group, the magnitude of the image signal on the line segment crossing the region exceeding the detection limit range is estimated using either Gaussian distribution or linear approximation, Determining a second exposure condition in which at least one of the maximum value of the image signal and the average value falls within the detection limit range of the image sensor ;
An imaging apparatus, wherein the imaging unit performs imaging of the plurality of cells based on the second exposure condition.
前記露光条件決定部が、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群の画像の画像信号のうちの前記検出限界範囲内の画像信号と前記推定した画像信号との平均値、分散値および最大値を取得し、前記平均値に前記分散値を加算した値と前記最大値との差が予め設定された範囲内である場合には、前記最大値に基づいて、前記第2の露光条件を決定し、前記差が前記予め設定された範囲外である場合には、前記平均値に分散値を加算した値に基づいて、前記第2の露光条件を決定する請求項記載の撮像装置。 An average value of an image signal within the detection limit range and the estimated image signal among image signals of images of a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device, the exposure condition determination unit; When the dispersion value and the maximum value are acquired, and the difference between the value obtained by adding the dispersion value to the average value and the maximum value is within a preset range, the second value is calculated based on the maximum value. of determining the exposure conditions, if the difference is outside the range of the preset based on the value obtained by adding the variance value to the average value, according to claim 1, wherein determining the second exposure condition Imaging device. 前記露光条件決定部が、前記検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を横切る線分を設定し、該線分上の画像信号に基づいて、前記第2の露光条件を決定する請求項1または2記載の撮像装置。 The exposure condition determination unit sets a line segment crossing a cell group including a region exceeding the detection limit range, and determines the second exposure condition based on an image signal on the line segment. The imaging device according to 1 or 2 . 前記露光条件決定部が、前記検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群の長径を前記線分として設定する請求項記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 3, wherein the exposure condition determination unit sets a major axis of a cell group including a region exceeding the detection limit range as the line segment. 前記露光条件決定部が、前記検出限界範囲を超えている領域を検出し、該検出した一つの領域の重心を通過する前記線分を設定するまたは記載の撮像装置。 The imaging device according to 3 or 4, wherein the exposure condition determination unit detects an area exceeding the detection limit range, and sets the line segment passing the center of gravity of the detected one area. 前記露光条件決定部が、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域が1つの細胞群に複数含まれる場合、該各領域について推定された画像信号に基づいて、前記撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、該決定した複数の露光条件候補の平均値及び最小値の何れか一方を前記第2の露光条件として決定する請求項からいずれか1項記載の撮像装置。 When a plurality of areas exceeding the detection limit range of the imaging device are included in one cell group, the exposure condition determining unit performs a plurality of exposures of the imaging device based on the image signal estimated for each of the areas. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein a condition candidate is determined, and one of an average value and a minimum value of the plurality of determined exposure condition candidates is determined as the second exposure condition. 前記露光条件決定部が、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域が1つの細胞群に複数含まれる場合、該各領域について推定された画像信号に基づいて、前記撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、該決定した複数の露光条件候補のうち、前記推定された画像信号が最も大きい領域の画像信号に基づいて決定された露光条件候補を前記第2の露光条件として決定する請求項からいずれか1項記載の撮像装置。 When a plurality of areas exceeding the detection limit range of the imaging device are included in one cell group, the exposure condition determining unit performs a plurality of exposures of the imaging device based on the image signal estimated for each of the areas. determining the candidate conditions, among the plurality of exposure conditions candidates the determined billing for determining the exposure condition candidate which is determined based on the image signal of the estimated image signal is the largest area as the second exposure condition The imaging device according to any one of Items 1 to 5 . 前記露光条件決定部が、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を複数特定した場合、該特定した各細胞群の画像に基づいて、前記撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、該決定した複数の露光条件候補の平均値及び最小値の何れか一方を前記第2の露光条件として決定する請求項からいずれか1項記載の撮像装置。 When the exposure condition determination unit identifies a plurality of cell groups including a region exceeding the detection limit range of the imaging element, a plurality of exposure condition candidates of the imaging element are determined based on the images of the identified cell groups The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein one of the average value and the minimum value of the plurality of exposure condition candidates determined is determined as the second exposure condition. 前記露光条件決定部が、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を複数特定した場合、該特定した各細胞群の画像に基づいて、前記撮像素子の複数の露光条件候補を決定し、該決定した複数の露光条件候補のうち、前記推定された画像信号が最も大きい細胞群の画像に基づいて決定された露光条件候補を前記第2の露光条件として決定する請求項からいずれか1項記載の撮像装置。 When the exposure condition determination unit identifies a plurality of cell groups including a region exceeding the detection limit range of the imaging element, a plurality of exposure condition candidates of the imaging element are determined based on the images of the identified cell groups determining the among the plurality of exposure conditions candidates said determined claims to determine the exposure condition candidates determined based on the image of the estimated image signal is the largest group of cells as the second exposure condition 1 5. An imaging device according to any one of 5 ). 前記第1および第2の露光条件が、前記撮像素子の露光時間および入射光量のうちの少なくとも1つのである請求項1からいずれか1項記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the first and second exposure conditions are at least one of an exposure time and an incident light amount of the imaging element. 複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像方法であって、
前記複数の細胞を撮像した細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、単層の細胞または細胞群を特定し、
該特定した単層の細胞または細胞群の画像の画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第1の露光条件を決定し、
該第1の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行い、
前記第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、
該特定した細胞群の画像に基づいて、前記検出限界範囲を超えている領域を横切る線分上の画像信号の大きさを、ガウス分布及び直線近似の何れか一方を用いて推定し、該推定した画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第2の露光条件を決定し、
該第2の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする撮像方法。
An imaging method for imaging a plurality of cells by an imaging device, comprising:
Among the cells or cell groups included in the cell image obtained by imaging the plurality of cells, a monolayer cell or cell group is identified,
Determining a first exposure condition in which at least one of the maximum value and the average value of the image signal of the image of the cell or cell group of the specified monolayer is within the detection limit of the imaging device ;
Imaging the plurality of cells based on the first exposure condition;
Among the cell groups included in the cell image imaged based on the first exposure condition, a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging device is specified,
Based on the image of the identified cell group, the magnitude of the image signal on the line segment crossing the region exceeding the detection limit range is estimated using either Gaussian distribution or linear approximation, and the estimation is performed. Determining a second exposure condition in which at least one of the maximum value of the image signal and the average value falls within the detection limit range of the image sensor ;
An imaging method comprising: imaging the plurality of cells based on the second exposure condition.
複数の細胞を撮像素子によって撮像する撮像部を制御する撮像制御部と、前記撮像素子の露光条件を決定する露光条件決定部としてコンピュータを機能させる撮像制御プログラムであって、
前記露光条件決定部が、前記撮像部によって撮像された細胞画像に含まれる細胞または細胞群のうち、単層の細胞または細胞群を特定し、該特定した単層の細胞または細胞群の画像の画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第1の露光条件を決定し、
前記撮像制御部が、前記撮像部を制御することによって、前記第1の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行い、
前記露光条件決定部が、前記第1の露光条件に基づいて撮像された細胞画像に含まれる細胞群のうち、前記撮像素子の検出限界範囲を超えている領域を含む細胞群を特定し、該特定した細胞群の画像に基づいて、前記検出限界範囲を超えている領域を横切る線分上の画像信号の大きさを、ガウス分布及び直線近似の何れか一方を用いて推定し、該推定した画像信号の最大値、及び平均値の少なくとも一方が前記撮像素子の検出限界範囲内となる第2の露光条件を決定し、
前記撮像制御部が、前記撮像部を制御することによって、前記第2の露光条件に基づいて、前記複数の細胞の撮像を行うことを特徴とする撮像制御プログラム。
An imaging control program that causes a computer to function as an imaging control unit that controls an imaging unit that images a plurality of cells by an imaging device, and an exposure condition determination unit that determines an exposure condition of the imaging device,
The exposure condition determining unit, of the cell or cells included in the captured cell image by the imaging unit, the monolayer cells or to identify groups of cells, of the specific monolayer of cells or cell populations image Determining a first exposure condition in which at least one of the maximum value of the image signal and the average value falls within the detection limit range of the image sensor ;
The imaging control unit performs imaging of the plurality of cells based on the first exposure condition by controlling the imaging unit.
The exposure condition determination unit identifies a cell group including a region exceeding the detection limit range of the imaging element among the cell groups included in the cell image captured based on the first exposure condition, and Based on the image of the identified cell group, the magnitude of the image signal on the line segment crossing the region exceeding the detection limit range is estimated using either Gaussian distribution or linear approximation, Determining a second exposure condition in which at least one of the maximum value of the image signal and the average value falls within the detection limit range of the image sensor ;
An imaging control program, wherein the imaging control unit performs imaging of the plurality of cells based on the second exposure condition by controlling the imaging unit.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803673B2 (en) * 2004-02-02 2006-08-02 オリンパス株式会社 Measuring method and measuring device
JP2006023491A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Olympus Corp Microscopic imaging apparatus and biological material observation system
JP5509411B2 (en) * 2005-02-21 2014-06-04 三菱鉛筆株式会社 Cell culture observation method, carbon substrate for cell culture observation, and production method thereof
JP5239128B2 (en) * 2006-05-22 2013-07-17 株式会社ニコン Observation device
JP5188101B2 (en) * 2007-06-01 2013-04-24 株式会社キーエンス Magnification observation apparatus, magnified image photographing method, magnified image photographing program, and computer-readable recording medium
JP5014966B2 (en) * 2007-11-30 2012-08-29 パナソニック電工Sunx株式会社 Magnifying observation device
JP5338439B2 (en) * 2009-04-06 2013-11-13 富士通株式会社 Microinjection device
JP5745919B2 (en) * 2011-04-28 2015-07-08 浜松ホトニクス株式会社 Cell analysis method, cell analysis apparatus, and cell analysis program
JP5714997B2 (en) * 2011-07-14 2015-05-07 オリンパス株式会社 Fluorescence microscope device
JP5690359B2 (en) * 2012-03-30 2015-03-25 株式会社Screenホールディングス Imaging apparatus and imaging method

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