JP2013050667A - 顕微鏡制御装置、画像処理装置、顕微鏡装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 被検物間の位置関係や被検物の移動状態を把握しやすい画像表示を実現する手段を提供する。
【解決手段】 顕微鏡制御装置の追尾処理部は、同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、撮像部の撮像範囲を被検物の移動方向に追尾させる。情報取得部は、被検物を撮像したときの対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、画像に対応付けて取得する。表示制御部は、表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って画像のみを表示させるとともに、表示領域内で撮像座標が写像される位置に画像のみを表示させる。そして、追尾処理部は、被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする。なお、追尾処理部は、画像の撮像範囲を超えて被検物が拡張するときに、被検物が拡張する方向に画像の撮像ポイントを追加してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡制御装置、画像処理装置、顕微鏡装置およびプログラムに関する。

従来から、被検物（例えば細胞）の多点タイムラプス観察を行うときに、顕微鏡で撮像された複数の画像を１画面内に格子状に配列して一括表示することが行われている。

特開２００６−２２０９０４号公報

従来の技術では、各々の画像が培養容器のどの部分の細胞を撮像したものかをユーザが直感的に把握することが困難であった。また、従来の技術では、培養容器内で細胞がどのように移動したかを把握できない点で改善の余地があった。

上記事情に鑑み、被検物間の位置関係や被検物の移動状態を把握しやすい画像表示を実現する手段を提供する。

本発明の一態様である顕微鏡制御装置は、撮像部と、位置調整部と、追尾処理部と、情報取得部と、表示制御部とを備える。撮像部は、顕微鏡の対物レンズによって結像された被検物の画像を撮像する。位置調整部は、顕微鏡の対物レンズと被検物との相対位置を、対物レンズの光軸と交差する方向に調整する。追尾処理部は、同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、撮像部の撮像範囲を被検物の移動方向に追尾させる。情報取得部は、被検物を撮像したときの対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、画像に対応付けて取得する。表示制御部は、表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って画像のみを表示させるとともに、表示領域内で撮像座標が写像される位置に画像のみを表示させる。そして、追尾処理部は、被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする。なお、追尾処理部は、画像の撮像範囲を超えて被検物が拡張するときに、被検物が拡張する方向に画像の撮像ポイントを追加してもよい。

本発明の他の態様である画像処理装置は、取得部と、表示制御部とを備える。取得部は、上記の顕微鏡制御装置から、時系列に撮像された複数の画像を各々の撮像座標の情報とともに取得する。表示制御部は、表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って画像のみを表示させるとともに、表示領域内で撮像座標が写像される位置に画像のみを表示させる。

本発明の他の態様である顕微鏡装置は、対物レンズと、移動ステージと、移動ステージを移動させるステージ駆動手段と、ステージ位置検出手段と、追尾処理手段と、表示制御装置とを備える。移動ステージは、被検物を載置し、対物レンズの光軸に対して垂直方向に移動可能である。ステージ位置検出手段は、被検物を撮像する撮像位置である、対物レンズの光軸に対する垂直方向の移動ステージの位置を検出する。追尾処理手段は、同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、撮像部の撮像範囲を被検物の移動方向に追尾させる。表示制御装置は、撮像装置で撮像された画像を撮像された時系列に従って表示装置に表示する際、ステージ位置検出手段で検出された撮像位置情報に基づき、撮像した画像のみを表示装置の表示領域に表示する。そして、追尾処理手段は、被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする。なお、追尾処理手段は、画像の撮像範囲を超えて被検物が拡張するときに、被検物が拡張する方向に画像の撮像ポイントを追加してもよい。

なお、コンピュータを上記の顕微鏡制御装置または上記の画像処理装置として動作させるプログラムや、当該プログラムを記憶した記憶媒体や、上記の顕微鏡制御装置または上記の画像処理装置の動作を方法のカテゴリで表現したものは、いずれも本発明の具体的態様として有効である。

表示装置の表示領域に画像を動画表示させるときに、表示領域内で撮像座標が写像される位置に画像を表示させることで、被検物間の位置関係や被検物の移動状態を把握しやすい画像表示を実現する。

第１実施形態の顕微鏡システムの構成例を示す図 第１実施形態の顕微鏡システムにおけるタイムラプス観察での動作例を示す流れ図 （ａ），（ｂ）：図２の＃１０６での処理の概要図 図２の＃１０８での処理の概要図 図２の＃１０９、＃１１０での処理の概要図 画像の再生表示例を示す図 画像の再生表示例を示す図 画像の再生表示例を示す図 第２実施形態の画像処理装置の構成例を示す図 培養装置を有する顕微鏡の構成例を示す図

＜第１実施形態の説明＞
図１は、顕微鏡装置および顕微鏡制御装置の一例である第１実施形態の顕微鏡システムの構成例を示す図である。

顕微鏡システムは、標本１が載置される移動ステージ１１と、顕微鏡装置１２と、コンピュータ１３と、画像を表示する表示装置１４と、画像等を記憶する記憶装置１５と、ユーザの入力を受け付ける入力装置１６とを有する。移動ステージ１１、顕微鏡装置１２、表示装置１４、記憶装置１５、入力装置１６は、それぞれコンピュータ１３に接続されている。また、一例として、第１実施形態での標本１は、観察対象の被検物（複数の細胞）が培地とともに収納された培養容器である。

移動ステージ１１は、顕微鏡の対物レンズ３１の光学系の光軸ＡＸに対して垂直な方向（図１に示すＸ方向およびＹ方向）へそれぞれ移動可能である。この移動により、標本１に対する顕微鏡の視野（観察領域）の位置調節や焦点調節が行われる。移動ステージ１１のＸＹ方向への駆動は、コンピュータ１３に接続されたモータユニット２１（位置調整手段、ステージ駆動手段）によって行われる。また、移動ステージ１１には、ステージのＸＹ方向位置を検出するエンコーダ２２（ステージ位置検出手段）が設けられており、このステージのＸＹ方向の位置情報はコンピュータ１３に入力される。

顕微鏡装置１２は、対物レンズ３１、焦点調節機構３２、励起光照明装置３３、蛍光フィルタブロック３４、第２対物レンズ３５、光路切替器３６、撮像部の一例としての撮像装置３７、透過照明装置４０、コンデンサレンズ４３を有している。このうち、透過照明装置４０およびコンデンサレンズ４３は、図１において培養容器の上方に配置され、それ以外の要素は図１において培養容器の下方に配置される。また、蛍光フィルタブロック３４には、ダイクロイックミラー、励起フィルタ、蛍光フィルタなどが装着されている。また、光路切替器３６は光路に対して挿脱可能なミラー３６ａを備えている。

対物レンズ３１は、焦点調節機構３２により光軸ＡＸの方向（図１に示すＺ方向）に移動可能である。このＺ方向への移動により、培養容器の細胞に対する対物レンズ３１の焦点調節が行われる。

透過照明装置４０は、光源４１およびコリメータレンズ４２を備え、明視野観察用の照明光束を出射する。なお、透過照明装置４０は、明視野観察時にオンされ、蛍光観察時にオフされる。また、励起光照明装置３３は、蛍光観察用の励起光束を出射する。励起光照明装置３３は、蛍光観察時にオンされ、明視野観察時にオフされる。

ここで、明視野観察時には、透過照明装置４０から射出した照明光束は、コンデンサレンズ４３を通り、標本１の観察領域を照明する。標本１を透過した光束は、対物レンズ３１に入射する。対物レンズ３１に入射した光束は、蛍光フィルタブロック３４、第２対物レンズ３５を通り、光路切替器３６へ入射する。光路切替器３６のミラー３６ａが光路に挿入されている場合、上記の光束はミラー３６ａで反射して不図示の接眼レンズへ導かれる。一方、光路切替器３６のミラー３６ａが光路から離脱されている場合、上記の光束は光路切替器３６を通過して撮像装置３７へ入射する。撮像装置３７へ入射した光束は、撮像装置３７内の撮像素子３７ａに観察領域の明視野像を形成する。撮像素子３７ａは、上記の明視野像を撮像して、画像のデータ（以下、「明視野画像」と称する）を取得する。

蛍光観察時には、励起光照明装置３３から射出した励起光束は、調光フィルタ３３ａ、蛍光フィルタブロック３４を通り、像側から対物レンズ３１へ入射すると、対物レンズ３１を介して標本１の観察領域を照射する。上記の励起光束に応じて標本１で発生した蛍光は、物体側から対物レンズ３１へ入射し、蛍光フィルタブロック３４、第２対物レンズ３５を通り、光路切替器３６へ入射する。光路切替器３６のミラー３６ａが光路に挿入されている場合、上記の光束はミラー３６ａで反射して不図示の接眼レンズへ導かれる。一方、光路切替器３６のミラー３６ａが光路から離脱されている場合、上記の光束は光路切替器３６を通過して撮像装置３７へ入射する。撮像装置３７へ入射した光束は、撮像装置３７内の撮像素子３７ａに観察領域の蛍光像を形成する。撮像素子３７ａは、上記の蛍光像を撮像して、画像のデータ（以下、「蛍光画像」と称する）を取得する。

本実施形態で説明する顕微鏡は倒立顕微鏡であるが、正立顕微鏡でもよい。

また、対物レンズ３１から撮像装置３７を結ぶ光路、及び対物レンズ３１から接眼レンズ（不図示）を結ぶ光路は観察光路と称する。この観察光路は、励起光照明装置３３と蛍光フィルタブロック３４と対物レンズ３１を結ぶ励起光照明光路と称する光路と一部共通する部分を有する。

蛍光フィルタブロック３４、第２対物レンズ３５及び光路切替器３６は、観察光路上に配置される。

また、透過照明装置と標本１までの光路は透過照明光路と称し、透過照明光路にはコリメータレンズが配置される。

コンピュータ１３は、顕微鏡システムの動作を統括的に制御するＣＰＵ１３ａと、不揮発性のメモリ１３ｂとを備えたモジュールである。ここで、第１実施形態でのコンピュータ１３は、顕微鏡装置１２を制御して、指定された撮像座標における細胞の明視野画像や蛍光画像を撮像する。このとき、コンピュータ１３は、一定時間おきに同じ細胞を継続的に撮像するタイムラプス観察を行うこともできる。コンピュータ１３は、複数の細胞について上記のタイムラプス観察を並行して行うことも可能である（多点タイムラプス観察）。

ＣＰＵ１３ａは、プログラムの実行により、位置調整部５１と、情報取得部５２と、追尾処理部５３と、表示制御部５４としてそれぞれ機能する。なお、上記のプログラムは、例えばメモリ１３ｂに記憶される。

位置調整部５１は、モータユニット２１を制御するドライバであって、顕微鏡の対物レンズの光学系と被検物（細胞）との相対位置を、光軸ＡＸと交差するＸＹ方向に調整する。このＸＹ方向の調整によりＸＹ方向の観察位置の移動が行われる。本実施形態では、移動ステージ１１のＸＹ方向の位置を調整するが、対物レンズ３１のＸＹ方向の位置調整を行うものでもよく、また、移動ステージ１１と対物レンズ３１の両者を移動させる構成とし、両者の位置調整を行うようにしてもよい。

情報取得部５２は、被検物（細胞）を撮像したときの撮像座標（移動ステージ１１のＸＹ座標）の情報と、撮像時刻の情報とを取得する。撮像座標および撮像時刻の各情報は、情報取得部５２により、各々の画像に対応付けされた状態で記録される。

追尾処理部５３は、細胞のタイムラプス観察を行うときに、撮像装置３７の撮像範囲を細胞のＸＹ方向の移動方向に追尾させる処理を行う。

表示制御部５４は、表示装置１４への画像の表示を制御する。なお、表示制御部５４の動作については後述する。

以下、第１実施形態の顕微鏡システムでの動作例を、タイムラプス観察での動作と、タイムラプス観察で取得した画像の再生動作とに分けてそれぞれ説明する。

（タイムラプス観察での動作）
図２は、第１実施形態の顕微鏡システムにおけるタイムラプス観察での動作例を示す流れ図である。

ステップ＃１０１：コンピュータ１３のＣＰＵ１３ａは、細胞の観察スケジュールを初期設定する。観察スケジュールは、タイムラプス観察の観察回数および観察のインターバルと、各観察時刻での撮像ポイント等とを示す情報である。

例えば、ＣＰＵ１３ａは、培養容器の観察スケジュールの項目として、以下の（１）〜（４）の入力を入力装置１６から受け付ける。
（１）培養容器上での撮像座標（Ｘ方向、Ｙ方向）
（２）観察方法（明視野／蛍光）
（３）対物レンズの倍率（２倍，４倍，１０倍，２０倍等）
（４）タイムラプス観察の時間間隔および観察回数
なお、上記（１）の撮像座標は、培養容器上で複数指定することができる。そして、ＣＰＵ１３ａは、上記の入力に基づいて観察スケジュールを設定する。観察スケジュールのデータは、ＣＰＵ１３ａの制御によってメモリ１３ｂに記憶される。

ステップ＃１０２：ＣＰＵ１３ａは、観察スケジュールと現在時刻とを比較して、培養容器の観察時刻が到来したか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０３に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）、ＣＰＵ１３ａは次の観察時期まで待機する。

ステップ＃１０３：ＣＰＵ１３ａは、顕微鏡装置１２に対して細胞の撮像を指示する。このとき、位置調整部５１は、顕微鏡の対物レンズの光軸ＡＸの位置が撮像座標と合致するように、移動ステージ１１をＸＹ方向に移動させる。そして、撮像装置３７は、観察スケジュールの設定に基づいて、撮像座標の細胞の画像（明視野画像や蛍光画像）を撮像する。なお、撮像装置３７は、同じ撮像座標で明視野画像と蛍光画像とを撮像してもよい。また、撮像座標が複数設定されている場合、撮像装置３７は、各撮像座標に対応する細胞の画像をそれぞれ撮像する。

ステップ＃１０４：情報取得部５２は、＃１０３で撮像された細胞の画像のデータに、撮像条件を示す付帯情報を対応付けて記憶装置１５に記録する。上記の付帯情報は、観察時刻の情報、撮像座標の情報、画像の種別情報（明視野画像／蛍光画像）、観察対象の識別情報を含む。なお、観察対象の識別情報は細胞の同一性を示す識別符号であって、タイムラプス観察で同じ細胞を時系列に撮像したときには各画像間で同じ符号が付与される。

ステップ＃１０５：ＣＰＵ１３ａは、前回のタイムラプス観察で取得した画像が存在するか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０６に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（初回観察の場合：ＮＯ側）には＃１０９に処理が移行する。

ステップ＃１０６：追尾処理部５３は、識別情報が共通で観察時刻が前後する２つの画像（今回および前回の観察で取得された画像）を比較して、細胞のＸＹ方向の移動量を求める。そして、追尾処理部５３は、細胞の移動量に応じて、次回観察での撮像装置３７の撮像範囲（観察視野）を変更する。なお、追尾処理部５３は、観察対象の識別情報ごとに、＃１０６の処理を実行するものとする。

一例として、＃１０６での追尾処理部５３は、上記の２つの画像でそれぞれ細胞の重心位置を求め、両者の重心位置のズレを算出する。そして、追尾処理部５３は、上記の重心位置のズレ（細胞の移動量）が相殺されるように、次回観察で適用される撮像座標を移動させる（図３（ａ）参照）。なお、２つの画像間で撮像座標が相違する場合（後述する細胞の追尾が行われている場合）、追尾処理部５３は、撮像座標を用いて２つの画像の相対位置を補正した状態で、上記の重心位置のズレ（細胞の移動量）を算出すればよい（図３（ｂ）参照）。

その後、追尾処理部５３は、細胞の識別情報に対応する観察スケジュールを参照し、次回観察で適用される撮像座標の情報を更新する。なお、次回観察時には更新後の撮像座標を基準として画像が撮像されるので、＃１０６での追尾処理部５３の処理により、撮像装置３７の撮像範囲は細胞を追尾するように移動することとなる。

ステップ＃１０７：追尾処理部５３は、識別情報が共通で観察時刻が前後する２つの画像を用いて、細胞の分裂が検出できたか否かを判定する。例えば、追尾処理部５３は、前回取得した画像では観察対象が楕円状の１つの連結細胞であって、今回取得した画像では観察対象が２つの細胞となっているときに、細胞が分裂したと判定すればよい。

上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０８に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１０９に処理が移行する。

ステップ＃１０８：追尾処理部５３は、分裂した２つの細胞をそれぞれ追尾対象に設定する。

例えば、追尾処理部５３は、分裂した各々の細胞に新たな識別情報を付与し、観察スケジュールにこれらの細胞の撮像座標をそれぞれ新規に登録する（図４参照）。これにより、分裂後の各細胞の観察スケジュールが設定される。なお、＃１０８の処理において、情報取得部５２は、分裂前後の細胞の対応関係を示す情報を付帯情報に含めるものとする。

ステップ＃１０９：追尾処理部５３は、観察対象の細胞が画像の撮像範囲を超えて拡張しているか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１１０に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１１１に処理が移行する。

例えば、＃１０９での追尾処理部５３は、画像の外周部分に細胞が到達しているときに、上記要件を満たすと判定すればよい（図５参照）。具体的には、観察対象が神経細胞であって、神経突起が画像の撮像範囲を超えて拡張しているケースや、観察対象が細胞のコロニーであって、コロニーが画像の撮像範囲よりも大きく成長したケースなどが、＃１０９のＹＥＳ側に該当する。

ステップ＃１１０：追尾処理部５３は、今回の観察において、細胞が拡張する方向に画像の撮像ポイントを追加する。具体的には、追尾処理部５３は、撮像範囲が一部重複するように細胞の拡張方向に撮像座標を新規に追加し、撮像装置３７にさらに画像を撮像させる（図５参照）。

また、＃１１０の処理において、情報取得部５２は、拡張して撮像された同じ細胞の画像には共通の識別情報を付与する。また、追尾処理部５３は、追加された撮像ポイントの情報（撮像座標）を観察スケジュールに登録する。これにより、次回の観察で１つの細胞を撮像する場合、細胞の拡張方向に連続するように撮像装置３７が複数の画像を撮像することとなる。なお、１つの細胞が複数の方向に拡張する場合、追尾処理部５３は各々の拡張方向で上記の処理を実行する。

ステップ＃１１１：ＣＰＵ１３ａは、観察スケジュールを参照して、タイムラプス観察が終了したか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には図２の流れ図の処理が終了する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１０２に戻って上記の処理が繰り返される。

上記の＃１０２から＃１１１のループにより、撮像座標に対応する細胞について、細胞の動きを追尾しながらタイムラプス観察を行うことができる（＃１０６）。また、細胞が分裂した場合には、分裂した各細胞をそれぞれ観察対象として多点タイムラプス観察が継続して行われる（＃１０８）。また、細胞が拡張する場合には、１つの被検物について細胞の拡張方向に連続するよう複数の画像が撮像される（＃１１０）。

（画像再生動作）
図６〜図８は、第１実施形態の顕微鏡システムにおける画像の再生表示例を示している。

第１実施形態の顕微鏡システムにおいて、上記のタイムラプス観察で取得した画像を再生するとき、表示制御部５４は、表示装置１４の表示領域（例えば表示画面上の１ウインドウ）に同時期に撮像された細胞の画像のみを表示させる。なお、表示領域に表示される画像は、明視野画像または蛍光画像のいずれでもよい。また、明視野画像と蛍光画像とを重畳させて表示領域に表示してもよい。表示画像を除く領域（表示画像のバックグラウンド）には、標本画像は表示しない。例えば、標本とは無関係な単色画像を表示したり、標本とは無関係な模様を表示する。つまり、表示領域には撮影した画像が撮像位置を加味し表示される。

このとき、表示制御部５４は、表示領域内で撮像座標が写像される位置に各々の画像を表示させる。つまり、表示領域内での細胞の画像の表示位置は、タイムラプス観察時における培養容器内での細胞の相対的な位置関係がそのまま反映される。通常、表示領域での画像の配置は、表示領域内で画像がランダムに分散したレイアウトになる。

例えば、ある観察時期の培養容器を平面視したときに、細胞Ａに対して斜め左下の近傍に細胞Ｂが位置し、細胞Ａに対して斜め右下の遠方に細胞Ｃが位置する状態で、各細胞が撮像された場合を考える。上記の観察時期に対応する画像が表示領域に表示されるとき、細胞Ｂの画像は細胞Ａの画像の斜め左下に一部が重なるように表示され、細胞Ｃの画像は細胞Ａの画像の斜め右下に離れて表示される（図６参照）。

かかる表示により、ユーザは、表示領域の画像から個々の細胞の状態を把握でき、同時に表示領域内での表示位置から細胞の相対位置を把握できる。

また、タイムラプス観察時に細胞を追尾させているため、表示制御部５４は、上記の表示領域での画像表示を観察時期に応じて時系列に切り替えることで、培養容器内での細胞の動きを動画表示することもできる。なお、細胞が移動している場合、表示領域での画像の表示位置は経時的に変化する。かかる表示により、ユーザはタイムラプス観察中での細胞の移動状態を把握できる。

ここで、表示制御部５４は、個々の細胞の識別を容易にするため、上記の動画表示を行うときに時間軸方向での細胞の共通性を示す識別表示を表示領域に表示させてもよい。一例として、表示制御部５４は、識別情報が共通する画像の外周を同色で強調表示してもよく、あるいは画像の周囲に識別情報に応じた文字やマークを表示してもよい。図６〜図８の例では、上記の識別情報として文字（「ＣＥＬＬ＿Ａ」等）を表示した状態を示している。

また、表示制御部５４は、細胞の移動状態をより把握しやすくするために、上記の動画表示を行うときに、同じ細胞の経時的な位置変化を示す移動表示を表示領域に表示させてもよい。一例として、表示制御部５４は、時間Ｔ２での画像を表示するときに時間Ｔ１での画像の外縁を表示領域に重畳表示させる。そして、表示制御部５４は、時間Ｔ３での画像を表示するときに時間Ｔ１、Ｔ２での画像の外縁を表示領域に重畳表示させる（図７参照）。他の例として、表示制御部５４は、細胞の移動軌跡を示す線を表示領域に表示させてもよい（この場合の図示は省略する）。

また、図７は、タイムラプス観察中に細胞が分裂する場合の動画表示例を示している。第１実施形態において細胞が分裂する場合には、上記のように分裂した２つの細胞がそれぞれ追尾対象となる。そのため、表示制御部５４が上記の画像を時系列に表示すると、細胞の分裂および移動の様子が表示領域上で再現される。

また、図８は、タイムラプス観察中に細胞が拡張してゆく場合の動画表示例を示している。第１実施形態において細胞が拡張する場合には、上記のように細胞が拡張する方向に画像の撮像ポイントが追加され、１つの被検物について細胞の拡張方向に連続するよう複数の画像が撮像される。そのため、表示制御部５４が上記の画像を時系列に表示すると、細胞の拡張する様子が表示領域上で再現される。

＜第２実施形態の説明＞
第２実施形態では、第１実施形態の顕微鏡システムで撮像された細胞の画像を外部から読み込んで、図６〜図８に示すような画像再生表示を行う例を説明する。

図９は、第２実施形態の画像処理装置の構成例を示す図である。図９に示す画像処理装置は、画像処理プログラムがインストールされたパーソナルコンピュータである。

図９の画像処理装置（コンピュータ）６１は、データ読込部６２、記憶装置６３、ＣＰＵ６４、メモリ６５および入出力Ｉ／Ｆ６６、バス６７を有している。データ読込部６２、記憶装置６３、ＣＰＵ６４、メモリ６５および入出力Ｉ／Ｆ６６は、バス６７を介して相互に接続されている。さらに、コンピュータ６１には、入出力Ｉ／Ｆ６６を介して、入力デバイス６８（キーボード、ポインティングデバイスなど）と、表示装置の一例であるモニタ６９とがそれぞれ接続されている。なお、入出力Ｉ／Ｆ６６は、入力デバイス６８からの各種入力を受け付けるとともに、モニタ６９に対して表示用のデータを出力する。

データ読込部６２は、画像のデータや、プログラムを外部から読み込むときに用いられる。例えば、データ読込部６２は、着脱可能な記憶媒体からデータを取得する読込デバイス（光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスクの読込装置など）や、公知の通信規格に準拠して外部の装置と通信を行う通信デバイス（ＵＳＢインターフェース、ＬＡＮモジュール、無線ＬＡＮモジュールなど）である。なお、第２実施形態でのデータ読込部６２は、第１実施形態の顕微鏡システムから、画像のデータを付帯情報とともに取得する取得部として機能する。

記憶装置６３は、例えば、ハードディスクや、不揮発性の半導体メモリなどの記憶媒体で構成される。この記憶装置６３には、画像処理プログラムが記録される。なお、記憶装置６３には、データ読込部６２から読み込んだ画像のデータを記憶しておくこともできる。

ＣＰＵ６４は、コンピュータの各部を統括的に制御するプロセッサである。このＣＰＵ６４は、画像処理プログラムの実行によって、第１実施形態の表示制御部５４として動作する。

メモリ６５は、画像処理プログラムでの各種演算結果を一時的に記憶する。このメモリ６５は、例えば揮発性のＳＤＲＡＭである。

かかる第２実施形態の画像再生動作においても、上記の第１実施形態の画像の再生動作とほぼ同様の効果を得ることができる。

＜実施形態の補足事項＞
（補足１）上記実施形態での明視野画像は、位相差観察法、微分干渉観察法、偏光観察法などで撮像された画像であってもよい。また、上記実施形態において、観察対象となる被検物は細胞に限定されない。

（補足２）本発明の顕微鏡は、少なくとも観察標本を設置する領域の環境（温度、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度等）が一定の環境となるチャンバーを備え、培養中の生きた標本を観察可能な培養装置を備えた顕微鏡でもよい。

図１０に、培養装置を有する顕微鏡の構成例を示す。なお、図１０において、図１と共通の要素には同一符号を付して重複説明は省略する。図１０では、顕微鏡装置１２がチャンバー７０に収容される。チャンバー７０の内部雰囲気は、コンピュータ１３に制御された環境制御装置７１によって、細胞の培養に適した環境条件（例えば、温度３７℃、湿度９０％、ＣＯ₂濃度５％）に維持される。

（補足３）上記実施形態では、位置調整部５１、情報取得部５２、追尾処理部５３、表示制御部５４の各機能をプログラムによってソフトウエア的に実現する例を説明した。しかし、本発明において、位置調整部５１、情報取得部５２、追尾処理部５３、表示制御部５４の機能をＡＳＩＣでハードウエア的に実現しても勿論かまわない。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１…標本、１１…移動ステージ、１２…顕微鏡装置、１３…コンピュータ、１３ａ…ＣＰＵ、１３ｂ…メモリ、１４…表示装置、１５…記憶装置、１６…入力装置、２１…モータユニット、２２…エンコーダ、３１…対物レンズ、３２…焦点調節機構、３３…励起光照明装置、３３ａ…調光フィルタ、３４…蛍光フィルタブロック、３５…第２対物レンズ、３６…光路切替器、３６ａ…ミラー、３７…撮像装置、３７ａ…撮像素子、４０…透過照明装置、４１…光源、４２…コリメータレンズ、４３…コンデンサレンズ、５１…位置調整部、５２…情報取得部、５３…追尾処理部、５４…表示制御部、６１…コンピュータ、６２…データ読込部、６３…記憶装置、６４…ＣＰＵ、６５…メモリ、６６…入出力Ｉ／Ｆ、６７…バス、６８…入力デバイス、６９…モニタ、７０…チャンバー、７１…環境制御装置

Claims (10)

1. 顕微鏡の対物レンズによって結像された被検物の画像を撮像する撮像部と、
   前記顕微鏡の対物レンズと前記被検物との相対位置を、前記対物レンズの光軸と交差する方向に調整する位置調整部と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、前記撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる追尾処理部と、
   前記被検物を撮像したときの前記対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、前記画像に対応付けて取得する情報取得部と、
   表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる表示制御部と、を備え、
   前記追尾処理部は、被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする顕微鏡制御装置。
2. 顕微鏡の対物レンズによって結像された被検物の画像を撮像する撮像部と、
   前記顕微鏡の対物レンズと前記被検物との相対位置を、前記対物レンズの光軸と交差する方向に調整する位置調整部と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、前記撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる追尾処理部と、
   前記被検物を撮像したときの前記対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、前記画像に対応付けて取得する情報取得部と、
   表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる表示制御部と、を備え、
   前記追尾処理部は、前記画像の撮像範囲を超えて前記被検物が拡張するときに、前記被検物が拡張する方向に前記画像の撮像ポイントを追加する顕微鏡制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の顕微鏡制御装置から、時系列に撮像された複数の画像を各々の撮像座標の情報とともに取得する取得部と、
   表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる表示制御部と、
   を備える画像処理装置。
4. 対物レンズと、
   被検物を載置し、前記対物レンズの光軸に対して垂直方向に移動可能な移動ステージと、
   前記移動ステージを移動させるステージ駆動手段と、
   前記被検物を撮像する撮像位置である、前記対物レンズの光軸に対する垂直方向の前記移動ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、前記撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる追尾処理手段と、
   撮像装置で撮像された画像を撮像された時系列に従って表示装置に表示する際、前記ステージ位置検出手段で検出された撮像位置情報に基づき、撮像した前記画像のみを前記表示装置の表示領域に表示する表示制御装置と、を備え、
   前記追尾処理手段は、被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする顕微鏡装置。
5. 対物レンズと、
   被検物を載置し、前記対物レンズの光軸に対して垂直方向に移動可能な移動ステージと、
   前記移動ステージを移動させるステージ駆動手段と、
   前記被検物を撮像する撮像位置である、前記対物レンズの光軸に対する垂直方向の前記移動ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、前記撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる追尾処理手段と、
   撮像装置で撮像された画像を撮像された時系列に従って表示装置に表示する際、前記ステージ位置検出手段で検出された撮像位置情報に基づき、撮像した前記画像のみを前記表示装置の表示領域に表示する表示制御装置と、を備え、
   前記追尾処理手段は、前記画像の撮像範囲を超えて前記被検物が拡張するときに、前記被検物が拡張する方向に前記画像の撮像ポイントを追加する顕微鏡制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の顕微鏡装置において、
   前記顕微鏡装置は、
   前記被検物に対して蛍光観察のための励起光を照射する励起光照明装置と、
   前記被検物に対して明視野観察のための透過照明光を照射する透過照明装置と、をさらに備え、
   前記励起光により励起された蛍光画像と前記透過照明光の照射により照明された明視野観察とが同じ撮像位置で撮像され、
   前記表示制御装置は、各々の画像を前記撮像位置情報に基づき、撮像した前記画像のみを前記表示装置の表示領域に表示する顕微鏡装置。
7. 請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
   前記被検物を収納し、前記被検物の観察環境を一定の環境に保持するチャンバーを備えた培養装置を有する顕微鏡装置。
8. 顕微鏡の対物レンズによって結像された被検物の画像を撮像する処理と、
   前記顕微鏡の対物レンズと前記被検物との相対位置を、前記対物レンズの光軸と交差する方向に調整する処理と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる処理と、
   前記被検物の分裂を検出したときに、分裂した被検物をそれぞれ追尾対象とする処理と、
   前記被検物を撮像したときの前記対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、前記画像に対応付けて取得する処理と、
   表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる処理と、
   を顕微鏡を制御するコンピュータに実行させるプログラム。
9. 顕微鏡の対物レンズによって結像された被検物の画像を撮像する処理と、
   前記顕微鏡の対物レンズと前記被検物との相対位置を、前記対物レンズの光軸と交差する方向に調整する処理と、
   同じ被検物について撮像時刻が異なる複数の画像を撮像するときに、撮像部の撮像範囲を前記被検物の移動方向に追尾させる処理と、
   前記画像の撮像範囲を超えて前記被検物が拡張するときに、前記被検物が拡張する方向に前記画像の撮像ポイントを追加する処理と、
   前記被検物を撮像したときの前記対物レンズの光軸と交差する方向の撮像座標の情報を、前記画像に対応付けて取得する処理と、
   表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる処理と、
   を顕微鏡を制御するコンピュータに実行させるプログラム。
10. 請求項１または請求項２に記載の顕微鏡制御装置から、時系列に撮像された複数の画像を各々の撮像座標の情報とともに取得する処理と、
    表示装置の表示領域に撮像された時系列に従って前記画像のみを表示させるとともに、前記表示領域内で前記撮像座標が写像される位置に前記画像のみを表示させる処理と、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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