JP2010072230A - Microscope system, and method of observing observation object - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡システム、観察体の観察方法に関するものである。 The present invention relates to a microscope system and an observation method of an observation body.
顕微鏡を使用して長時間観察を行う場合、時間とともに標本に対するピントがずれてしまうことを防ぐ目的でオートフォーカス装置を搭載することがあった。 When observing for a long time using a microscope, an autofocus device may be mounted for the purpose of preventing the specimen from being out of focus with time.
オートフォーカスの精度を上げる目的で、標本や容器からなる観察試料ではなく顕微鏡本体側に赤外線反射膜や高コントラストのマーキングを施すことがある。例えば、観察試料を保持するトレーに高コントラストのマーキングを施し、公知の山登り方式などによってオートフォーカスの精度を上げる方法が開示されている(特許文献1を参照)。
例えば4連ディッシュのように広い範囲を移動する場合はオフセットが大きくなり、周囲温度が変化することで生じる誤差も大きくなるため、ピントずれが発生しやすくなる問題がある。 For example, when moving over a wide range such as a quadruple dish, the offset increases, and the error caused by the change in the ambient temperature also increases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、より良好なオートフォーカスを実現する顕微鏡システム、観察体の観察方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a microscope system and a method for observing an observation body that realize better autofocus.
上記課題を解決するために、本発明の顕微鏡システムは、対物レンズと、ステージと、前記ステージ上に設置された保持部と、前記保持部に保持され、観察体を載せる載置面を底部に有する容器状の観察試料と、前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を前記対物レンズの光軸方向に駆動する焦準駆動部と、前記焦準駆動部を制御する制御部と、前記観察試料の底部の載置面近傍に設けられ、前記対物レンズの光軸方向で前記載置面と対峙する位置にオートフォーカス用の参照マークが施された参照部材とを有し、前記制御部は、前記焦準駆動部を制御し、前記参照マークに対してオートフォーカスを行って前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を基準位置に移動した後、前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を予め設定したオフセット量だけ移動することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a microscope system of the present invention includes an objective lens, a stage, a holding unit installed on the stage, and a holding surface that is held by the holding unit and on which an observation object is placed. A container-like observation sample, a focusing drive unit that drives at least one of the objective lens and the holding unit in an optical axis direction of the objective lens, a control unit that controls the focusing drive unit, and the observation A reference member provided in the vicinity of the mounting surface at the bottom of the sample and provided with a reference mark for autofocus at a position facing the mounting surface in the optical axis direction of the objective lens, and the control unit Controlling the focusing drive unit, performing autofocus on the reference mark and moving at least one of the objective lens and the holding unit to a reference position, and then at least the objective lens and the holding unit on the other hand Characterized in that it moves by a preset offset amount.
また、本発明の観察体の観察方法は、前記顕微鏡システムによる観察体の観察方法において、前記参照マークに対してオートフォーカスを行う度に前記基準位置を更新し、更新した基準位置から前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を予め設定したオフセット量だけ移動することにより1つ以上の観察点での観察を行うことを特徴とする。 The observation object observation method of the present invention is the observation object observation method using the microscope system, wherein the reference position is updated every time auto-focusing is performed on the reference mark, and the objective lens is updated from the updated reference position. And observation at one or more observation points by moving at least one of the holding unit and a predetermined offset amount.
本発明によれば、より良好なオートフォーカスを実現する顕微鏡システム、観察体の観察方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microscope system and the observation method of an observation body which implement | achieve more favorable autofocus are provided.
以下、本願の一実施形態に係る顕微鏡システム及び観察体の観察方法について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a microscope system and an observation method of an observation body according to an embodiment of the present application will be described with reference to the drawings.
図1は、本願の一実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a microscope system according to an embodiment of the present application.
図2は、図1の顕微鏡システムの一部を拡大して示す図である。 FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the microscope system of FIG.
本願の一実施形態に係る顕微鏡システムは、実質的に、顕微鏡と、培養細胞等の標本を培養するための培養装置とを組み合わせて構成されている。図1に示すように、顕微鏡システム100は、培養チャンバ1を載置して固定するステージ27と、培養チャンバ1の内部にあり水平方向の1方向に移動できる移動ブロック9と、移動ブロック9に搭載された4連ディッシュ19と、標本を保持する4連ディッシュ19に対峙するように下方に配置される対物レンズ29を備えている。
A microscope system according to an embodiment of the present application is substantially configured by combining a microscope and a culture apparatus for culturing specimens such as cultured cells. As shown in FIG. 1, the
顕微鏡システム100は、培養チャンバ1内に調整空気を送り込む加湿装置101、顕微鏡システム100と外気を遮断する筐体103内の温度を制御するための温度制御装置105、撮像装置107を備える。
The
加湿装置101は、ヒータ109と温度センサ111とを備え、これらにより培養に適した温度(例えば37℃)に保たれる蒸留水の満たされた容器113に、CO25%空気をチューブ115から減菌フィルタを通して導入し、バブリングによって95%程度の高湿度のCO25%空気を得る。高湿度のCO25%空気は、給気チューブ117によって培養チャンバ1内に供給され、排気チューブ119によって外部に排出される。このようにして、標本の培養条件に合わせた環境を培養チャンバ1内に実現することができる。
The
温度制御装置105は、筐体103内の温度調整用のヒータ121、送風用のファン123、不図示の温度センサを備える。ファン123によって、ダクト125を通して温風を顕微鏡システム1の上部へ送り、筐体103内で温風を循環させる。また、不図示の温度センサにより、筐体103内の温度を検出して、一定の温度、例えば37℃を保つようにヒータ121を制御する。このようにして、筐体103内の温度を調整することができる。
The
撮像装置107は、断熱部材127を介して筐体103と連結されており、対物レンズ29、ミラー129、結像レンズ131等を介して、標本の画像データを取得する。
The
顕微鏡システム100は、透過照明装置133と落射照明装置135を備えている。培養チャンバ1の上方に設けられた透過照明装置133の光源137は、筐体103内の温度が上昇し難いLED光源とすることが好ましい。一部を図示する落射照明装置135の照明光は、筐体103の外部から光ファイバ139によって導入され、フィルタブロック141、対物レンズ29等からなる光学系を介して、標本に照射される。また、顕微鏡システム100は、電源装置143、湿度制御装置145も備えている。
The
顕微鏡システム100は、対物レンズ29のXY方向の位置を制御する図示しないXY駆動部と、対物レンズ29のZ方向の位置を制御するZ駆動部147とからなる焦準駆動部149を備えている。制御部である駆動系制御装置151により焦準駆動部149を制御することで、対物レンズ29のZ方向の位置を焦準のために電動制御することが可能である。
The
図2に示すように、チャンバ蓋3、シールドガラス5、7等を有する培養チャンバ1内部に設けられた移動ブロック9は、図示しないガイド機構、ボールねじ11、モータ13等の移動手段により、培養チャンバ1内でステージ27に添った1方向に移動可能である。駆動系制御装置151により移動手段を制御することで、移動ブロック9の一方向の位置を電動制御することが可能である。移動ブロック9を移動させ、移動ブロック9に保持されている4連ディッシュ19中の任意のディッシュを対物レンズ29に対峙する位置に移動することで、観察するディッシュを切り替えることができる。また、移動ブロック9の底部には、底部に形成された開口を塞ぐ形で、オートフォーカスの精度を上げる目的で4つの参照マーク17が施された参照ガラス15が固定されている。
As shown in FIG. 2, the moving
観察試料は、4連ディッシュ19と、4連ディッシュ19の底部に固定されたカバーガラス21と、それらにより形成された箱状部の底面22(以下載置面と呼ぶ)に配置された観察体25と、4連ディッシュ19の上部を覆うディッシュ蓋23とからなる。載置面22に載せられる観察体25は、例えば標本と培養液からなる。従って、観察体25はカバーガラス21の上方に位置し、対物レンズ29はカバーガラス21の下方に位置している。
The observation sample is a four-
4連ディッシュ19の4つのディッシュにそれぞれ対応する4つの載置面22に観察体25を載せることができる。また、参照ガラス15上の4つの参照マーク17は、対物レンズ29の光軸方向で4つの載置面22とそれぞれ対峙する位置に施されている。
The
顕微鏡システム100の駆動系制御装置151は、公知のパッシブ型のオートフォーカスユニットを含んでおり、Z駆動部147を制御する。つまり、オートフォーカスユニットは、公知の技術により、観察光学系のピント位置を、対物レンズ29および撮像装置107から光学的に検出し、その情報をZ駆動部147に送る。Z駆動部147はオートフォーカスユニットからの情報に従い、対物レンズ29を観察試料のピント位置へ移動させる。
The drive
撮像条件を設定する手順は、まず、移動ブロック9を移動して、4連ディッシュ19を第1番目のディッシュを観察する位置に切り替える。切り替えた後、対物レンズ29のXY移動範囲内に、参照ガラス15上に施された参照マーク17があり、参照マーク17に対物レンズ29の光軸を一致させ、参照マーク17に対してオートフォーカスを行う。この参照マーク17に対してピントが合った対物レンズ29の位置が基準位置になる。オートフォーカスを行うたびに、基準位置のZ座標は更新される。
The procedure for setting the imaging conditions is as follows. First, the moving
次に、観察者は所望の標本にピントを合わせるため、駆動系制御装置151により、まず対物レンズ29をYX方向に移動させて、観察位置を決定し、次に対物レンズ29をZ方向に移動し、観察位置にピントを合わせる。標本にピントを合わせた後、この対物レンズ29のZ方向の位置を登録する。前記基準位置とこの登録位置の距離がオフセットとなる。同一のディッシュ内では基準は1つであり、複数の観察点に対しても共通の基準となる。このようにして、第1番目のディッシュにおける、1つまたは複数の観察点に対するオフセットが設定される。
Next, in order to focus the desired specimen, the observer first moves the
なお、特にZ方向のオフセットは変化しないことが重要であるが、上述のように、本実施形態では、4連ディッシュ19の各ディッシュの載置面22に対峙する部分に参照マーク17があるため、オフセットの値を小さくすることができる。その上で、4連ディッシュ19を移動ブロック9へ適切な方法で固定することにより、温度変化や時間経過に対してオフセットが変化しないようにすることは、容易に可能である。
Although it is important that the offset in the Z direction does not change in particular, as described above, in the present embodiment, the
次に、移動ブロック9を第2番目のディッシュの位置に切り替える。切り替えた後、対物レンズ29のXY移動範囲内に、参照ガラス15上に施された参照マーク17があり、参照マーク17に対物レンズ29の光軸を一致させ、参照マーク17に対してオートフォーカスを行う。以下、第1番目のディッシュと同様である。また、第3番目、第4番目のディッシュに対しても同様である。
Next, the moving
例えば、第1番目のディッシュで1つ目の観察点を登録した後、他のディッシュへ移動し、再び第1番目のディッシュへ戻って2つ目の観察点を登録する場合は、第1番目のディッシュに移動した直後に参照マーク17をオートフォーカスして、基準位置を更新する。つまり、ディッシュを移動した後は、観察点を登録する前に、参照マーク17に対してオートフォーカスを行う必要がある。
For example, if you register the first observation point in the first dish, move to another dish, go back to the first dish again, and register the second observation point, Immediately after moving to the dish, the
タイムラプス観察を行う時は、まず移動ブロック9が、第1番目のディッシュが対物レンズ29に対応するように移動する。対物レンズ29は基準位置へ移動してオートフォーカスを行った後、予め設定したオフセット量だけ、観察点まで移動して撮影する。第1番目のディッシュ内に他の観察点がある場合は、同様にオフセット分だけ移動して撮影する。
When performing time-lapse observation, first, the moving
次に、移動ブロック9が、第2番目のディッシュが対物レンズ29に対応するように移動する。同様にオートフォーカスを行い、各観察点まで予め設定したオフセット量だけ移動して撮影する。第3番目、第4番目のディッシュに対しても同様である。このようにして、移動ブロック9が移動したときに生じる位置決め再現性の誤差を打ち消すことが可能である。
Next, the moving
移動ブロック9を可動とし、参照マーク17を4連ディッシュ19の各ディッシュの載置面22に対峙する位置に施しているため、参照マーク17と観察体25との距離を小さくすることができる。従って、オフセット駆動の際に対物レンズ29の移動範囲は必要最小限になり、例えば周囲温度が変化した場合のオフセットの変化への影響を小さくすることができる。
Since the
さらに、対物レンズ29の移動範囲が小さいことは、移動時間が短いことになり、タイムラプス時におけるスループットを向上させることができる。
Furthermore, if the movement range of the
次に、本実施形態に係る顕微鏡システムの変形例について説明する。 Next, a modification of the microscope system according to this embodiment will be described.
図3は、本実施形態に係る顕微鏡システムの変形例の一部を拡大して示す図である。 FIG. 3 is an enlarged view showing a part of a modification of the microscope system according to the present embodiment.
本変形例は、オフセット駆動に関する上記特徴的構成を、培養チャンバや移動ブロックを備えていない一般型の顕微鏡に適用した例である。上述の実施形態と同様の部材は同一符号で示し、重複する説明は省略する。上述の実施形態は、ステージ27、培養チャンバ1、移動ブロック9、移動手段などからなる保持部に観察試料が保持されている構成であるが、本変形例では、プレート押さえ31を用いて、4連のウェルプレート33をステージ27に直接保持している。
This modification is an example in which the above-described characteristic configuration relating to offset driving is applied to a general-purpose microscope that does not include a culture chamber or a moving block. The same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the above-described embodiment, the observation sample is held in the holding unit including the
観察試料は、ウェルプレート33と、ウェルプレート33の底部に固定されたカバーガラス21と、それらにより形成された載置面22に配置された観察体25と、ウェルプレート33の上部を覆うウェルプレート蓋35とからなる。また、4つの参照マーク17が施された参照ガラス15は、ステージ27に形成された開口を塞ぐ形で、ステージ27に固定されている。その他の構成は、上述の実施形態と同様であり、観察体の観察方法も同様である。
The observation sample includes a
本変形例によっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Also by this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment can be acquired.
以上のように、本実施形態によれば、オートフォーカスの精度を高め、長時間観察において、高いスループットを保ちながら、例えば周囲温度の変化によるピントずれを抑えて標本の状態を鮮明な画像で得ることが可能な顕微鏡システム100、及び顕微鏡システム100による観察体の観察方法を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the accuracy of autofocus is improved, and, for long-time observation, while maintaining a high throughput, for example, a focus state due to a change in ambient temperature is suppressed, and a sample state is obtained with a clear image. It is possible to provide a
なお、本実施形態の顕微鏡システム100は、対物レンズ29をXYZ方向に移動させる構成となっているが、ステージ27を移動させる構成であってもよく、或いは両方を移動させる構成であってもよい。いずれの場合でも同様の効果を得ることが可能である。
The
さらにまた、この実施形態は例に過ぎず、この構成や形状に限定されるものではない。本発明の範囲内において適時修正、変更が可能である。例えば、観察試料は観察体を載せる載置面を底部に有する容器状であれば、形状や載置面の数は上記の形態に限定されない。例えば8連ディッシュも可能であり、この場合、移動ブロックをXYの2方向に移動できる構成とすることが可能である。また、参照マークを1つのディッシュに対して複数にしてもよい。 Furthermore, this embodiment is only an example and is not limited to this configuration or shape. Modifications and changes can be made in a timely manner within the scope of the present invention. For example, the shape and the number of mounting surfaces are not limited to the above-described form as long as the observation sample has a container shape having a mounting surface on which the observation body is placed at the bottom. For example, an eight-dish is also possible, and in this case, the moving block can be configured to move in two directions of XY. A plurality of reference marks may be provided for one dish.
1 培養チャンバ
3 チャンバ蓋
5 シールドガラス
7 シールドガラス
9 移動ブロック
11 ボールねじ
13 モータ
15 参照ガラス
17 参照マーク
19 4連ディッシュ
21 カバーガラス
22 載置面
23 ディッシュ蓋
25 観察体
27 ステージ
29 対物レンズ
100 顕微鏡システム
151 駆動系制御装置(AF含む)
107 撮像装置
147 Z駆動部
149 焦準駆動部
DESCRIPTION OF
107 Imaging Device 147
Claims (3)
前記保持部に保持され、観察体を載せる載置面を底部に有する容器状の観察試料と、
前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を前記対物レンズの光軸方向に駆動する焦準駆動部と、
前記焦準駆動部を制御する制御部と、
前記観察試料の底部の載置面近傍に設けられ、前記対物レンズの光軸方向で前記載置面と対峙する位置にオートフォーカス用の参照マークが施された参照部材とを有し、
前記制御部は、前記焦準駆動部を制御し、前記参照マークに対してオートフォーカスを行って前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を基準位置に移動した後、前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を予め設定したオフセット量だけ移動することを特徴とする顕微鏡システム。 An objective lens, a stage, and a holding unit installed on the stage;
A container-like observation sample held on the holding part and having a mounting surface on the bottom for placing an observation body;
A focusing drive unit that drives at least one of the objective lens and the holding unit in an optical axis direction of the objective lens;
A control unit for controlling the focusing drive unit;
A reference member provided near the placement surface at the bottom of the observation sample, and provided with a reference mark for autofocus at a position facing the placement surface in the optical axis direction of the objective lens;
The control unit controls the focusing drive unit, performs auto focus on the reference mark, moves at least one of the objective lens and the holding unit to a reference position, and then holds the objective lens and the holding unit. A microscope system, wherein at least one of the first and second units is moved by a preset offset amount.
前記観察試料は、複数のディッシュと、それぞれのディッシュごとの前記載置面とを有し、前記移動ブロックに保持され、
前記参照マークは、前記対物レンズの光軸方向でそれぞれのディッシュごとの前記載置面と対峙する位置に施されており、
前記制御部は、前記移動手段を制御して前記移動ブロックを水平方向に移動させ、観察するディッシュを切り替えることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。 The holding unit includes a culture chamber fixed on the stage, a moving block provided in the culture chamber, to which the reference member is fixed, and a moving unit that horizontally moves the moving block in the culture chamber. Including
The observation sample has a plurality of dishes and the placement surface described above for each dish, and is held by the moving block,
The reference mark is provided at a position facing the mounting surface described above for each dish in the optical axis direction of the objective lens,
2. The microscope system according to claim 1, wherein the control unit controls the moving unit to move the moving block in a horizontal direction to switch a dish to be observed.
前記参照マークに対してオートフォーカスを行う度に前記基準位置を更新し、更新した基準位置から前記対物レンズと前記保持部との少なくとも一方を予め設定したオフセット量だけ移動することにより1つ以上の観察点での観察を行うことを特徴とする観察体の観察方法。 In the observation method of the observation body by the microscope system according to claim 1 or 2,
The reference position is updated each time auto-focusing is performed on the reference mark, and at least one of the objective lens and the holding unit is moved from the updated reference position by a preset offset amount. An observation method of an observation body characterized by performing observation at an observation point.
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JP2013254108A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Canon Inc | Defocus amount estimating method, imaging device, and translucent member |
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2008
- 2008-09-17 JP JP2008238351A patent/JP2010072230A/en not_active Withdrawn
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