JP2023019084A - Microscope system, imaging method, and program - Google Patents

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Abstract

To enable a clear image of a sample free of partial luminance reduction in a visual field to be captured, without imposing limits to mechanism design and incurring a significant reduction in imaging speed, even when the sample surface is tilted.SOLUTION: A microscope system for acquiring an image of the sample to be observed, comprises: a light emitting device for irradiating illumination light; a microscope which has a confocal scanner which has a scanning unit to scan illumination light on the sample and an objective lens for projecting to the sample an image having been created by illumination light scanned by the confocal scanner; an imaging device for detecting light to be measured that comes from the sample irradiated with illumination light, with the imaging plane arranged to the scanning unit at a confocal position; and a processing device for controlling the operation of the microscope and the imaging device. The processing device transmits a control signal for capturing images by the imaging device to the microscope and the imaging device, while displacing the relative position of the focus of the objective lens to the sample in a direction parallel to the optical axis of illumination light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、顕微鏡システム、撮像方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to microscope systems, imaging methods, and programs.

特許文献1には、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像取り出しポートに接続される光学画像分離装置が記載されている。 Patent Document 1 describes an optical image separation device connected to a confocal image extraction port of a Nipkow disk type confocal scanner.

特許文献2には、径の異なる複数の種類のピンホールが配設され、何れかの径のピンホールのみに選択的に光を通過させることが可能なピンホ-ルディスクを回転して光スキャンを行う共焦点スキャナが記載されている。 In Patent Document 2, a plurality of types of pinholes with different diameters are arranged, and a pinhole disk capable of selectively allowing light to pass through only pinholes of any diameter is rotated and optically scanned. A confocal scanner that performs

特許文献3には、試料からの蛍光信号を蛍光画像として取得する手段と、試料からの蛍光信号を共焦点画像として取得する手段からなり、蛍光画像と共焦点画像のいずれかを得るための光路切替を行う創薬スクリーニング装置が記載されている。 Patent document 3 comprises means for acquiring a fluorescence signal from a sample as a fluorescence image and means for acquiring a fluorescence signal from the sample as a confocal image. A drug discovery screening device with switching is described.

特許文献4には、試料のスライス像を共焦点画像として取得する共焦点スキャナと、顕微鏡の対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動するアクチュエータを設け、対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動しながら撮像を行う顕微鏡システムが記載されている。 In Patent Document 4, a confocal scanner that acquires a slice image of a sample as a confocal image and an actuator that moves the focal position of an objective lens of a microscope in the optical axis direction are provided to move the focal position of the objective lens in the optical axis direction. A microscope system that performs imaging while moving is described.

特開2002-62480号公報JP-A-2002-62480 特開2011-90145号公報JP 2011-90145 A 特開2008-64671号公報JP-A-2008-64671 特開2005-70689号公報JP-A-2005-70689

顕微鏡下での細胞撮像時には、観察容器としてウェルプレートが使用されることが一般的である。ウェルプレートのフレーム及び底面は、成形時のひずみを原因としてたわむことがあり(フレームの成形時のひずみは数百μm程度、底面の成形時のひずみは数10μm程度)、その結果、顕微鏡の撮像平面に対して試料面が傾く場合がある。 A well plate is generally used as an observation container when imaging cells under a microscope. The frame and bottom of the well plate may bend due to distortion during molding (strain during molding of the frame is about several hundred μm, and distortion during molding of the bottom is about several tens of μm). The sample surface may be tilted with respect to the plane.

したがって、撮像平面に対して試料面が傾いている状態で、特許文献1の構成により共焦点撮像を行うと、その焦点深度の浅さから、視野の一部で著しく輝度が低下してしまう。特許文献2~特許文献4の構成を用いた撮像により視野の一部での輝度の低下を防ぐことができるが、機構設計上の制限、必要となる画像記憶容量の上昇、及び撮像時間の増大等の課題があった。 Therefore, if confocal imaging is performed with the structure of Patent Document 1 in a state in which the sample surface is tilted with respect to the imaging plane, the brightness is remarkably reduced in a part of the field of view due to the shallow depth of focus. Imaging using the configurations of Patent Documents 2 to 4 can prevent a decrease in luminance in a part of the field of view, but there are limitations in mechanical design, an increase in the required image storage capacity, and an increase in imaging time. There were issues such as

本開示の目的は、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な試料の画像を撮像することが可能な顕微鏡システム、撮像方法、及びプログラムを提供することである。 The purpose of the present disclosure is to obtain a clear specimen without partial brightness reduction in the field of view, without limitations in mechanical design, significant reduction in imaging speed, etc., even if the specimen surface is tilted. An object of the present invention is to provide a microscope system, an imaging method, and a program capable of capturing an image.

幾つかの実施形態に係る顕微鏡システムは、観察対象となる試料の像を取得する顕微鏡システムであって、照明光を照射する発光装置と、前記照明光を前記試料に対して走査する走査部を有する共焦点スキャナと、前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による像を前記試料に投影する対物レンズと、前記試料が載置される容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置を検出する位置センサと、を有する、顕微鏡と、前記照明光が照射された前記試料からの被測定光を検出する、撮像面が前記走査部に対して共役の位置に配置された、撮像装置と、前記顕微鏡及び前記撮像装置の動作を制御する処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置に基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記照明光の光軸に平行な方向に変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うための制御信号を、前記顕微鏡及び前記撮像装置へ送信する。このように、試料における対物レンズの焦点位置を照明光の光軸に平行な方向に変位させながら共焦点撮像を行うため、試料面が傾いている場合であっても、共焦点撮像により、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。顕微鏡システムは、複雑な構成を要しないため、機構設計上の制限を伴わない。顕微鏡システムは、一回の撮像により撮像画像を取得するため、撮像速度が著しく低下することもない。したがって、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。 A microscope system according to some embodiments is a microscope system that acquires an image of a sample to be observed, and includes a light emitting device that irradiates illumination light and a scanning unit that scans the sample with the illumination light. a confocal scanner, an objective lens that projects an image of the illumination light scanned by the confocal scanner onto the sample, and a position that detects the position of the container in which the sample is placed with respect to the focal position of the objective lens a microscope, comprising: a sensor; an imaging device that detects light to be measured from the sample irradiated with the illumination light, the imaging device having an imaging surface arranged at a conjugate position with respect to the scanning unit; and the microscope. and a processing device that controls the operation of the imaging device, wherein the processing device determines the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens. While being displaced in a direction parallel to the optical axis of the illumination light, a control signal for imaging by the imaging device is transmitted to the microscope and the imaging device. In this way, confocal imaging is performed while displacing the focal position of the objective lens on the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light. It is possible to pick up a clear image without partial brightness reduction inside. Since the microscope system does not require a complicated configuration, there are no restrictions on mechanical design. Since the microscope system obtains a captured image by one-time imaging, the imaging speed does not significantly decrease. Therefore, even if the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without any partial brightness reduction in the field of view without restrictions on mechanical design or significant reduction in imaging speed. is possible.

一実施形態において、前記共焦点スキャナは、前記走査部として、複数のピンホールが配設されたピンホールディスクを回転して、前記発光装置から照射された前記照明光を前記試料に対して走査し、前記対物レンズは、前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による前記複数のピンホールの像を前記試料に投影し、前記撮像装置は、前記撮像面が、前記複数のピンホールに対して共役の位置に配置されてもよい。このように、ピンホールディスクを高速で回転させて照明光を試料に対して走査するため、試料の共焦点画像を撮像装置の撮像面に短時間で形成することができる。したがって、高速に撮像することができる。 In one embodiment, the confocal scanner, as the scanning unit, rotates a pinhole disk provided with a plurality of pinholes to scan the sample with the illumination light emitted from the light emitting device. and the objective lens projects images of the plurality of pinholes by the illumination light scanned by the confocal scanner onto the sample, and the imaging device is configured such that the imaging surface is aligned with the plurality of pinholes. may be placed at conjugate positions. In this manner, since the pinhole disk is rotated at high speed to scan the sample with the illumination light, a confocal image of the sample can be formed on the imaging surface of the imaging device in a short period of time. Therefore, images can be captured at high speed.

一実施形態において、前記顕微鏡は、前記対物レンズを前記照明光の光軸に平行な方向に変位させることが可能な駆動装置を更に備え、前記処理装置は、前記駆動装置が前記対物レンズを変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御してもよい。 In one embodiment, the microscope further includes a driving device capable of displacing the objective lens in a direction parallel to the optical axis of the illumination light, and the processing device is configured such that the driving device displaces the objective lens. The microscope and the imaging device may be controlled so that the imaging device captures an image while the microscope and the imaging device are moving.

一実施形態において、前記処理装置は、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を等速度で変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御してもよい。このように、撮像中は、試料に対する対物レンズの焦点の相対位置を等速度で変位させるため、撮像中に対物レンズに対する試料の相対位置が照明光の光軸に直行する方向に移動して、撮像画像が乱れることを防ぐことができる。 In one embodiment, the processing device controls the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while changing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample at a constant speed. good. In this way, during imaging, the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample is displaced at a constant speed. It is possible to prevent the captured image from being disturbed.

一実施形態において、前記処理装置は、前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する前記位置に基づき、前記容器の局所的な傾きを検出し、検出した前記容器の局所的な傾きに基づいて、前記撮像装置による撮像を行う間における、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置の変位幅を決定し、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記決定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御してもよい。このように、容器の局所的な傾きに基づき、撮像を行う間における、試料に対する対物レンズの焦点の相対位置の変位幅を過不足なく決定するため、試料に対する対物レンズの焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 In one embodiment, the processing device detects a local tilt of the container based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens, and based on the detected local tilt of the container, the Determining a displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample during imaging by an imaging device, and displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the specimen by the determined displacement width , the microscope and the imaging device may be controlled so that the imaging device performs imaging. In this way, based on the local tilt of the container, the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample can be appropriately determined in order to determine the displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample during imaging. , and a clear image can be acquired.

一実施形態において、前記容器の局所的な傾きを検出し、当該局所的な傾きに基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置の変位幅を決定する処理と、前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記決定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する処理と、を交互に実行して、前記容器に載置された複数の前記試料の各々を撮像してもよい。このように、変位幅の決定と試料の撮影とを交互に行って複数の試料の各々を撮像することで、スキャンを1回行うだけで、容器の局所的な傾きに応じた過不足ない変位を伴う撮影を高速に行うことが可能である。 In one embodiment, a process of detecting a local tilt of the container and determining a displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample based on the local tilt; alternately performing a process of controlling the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while displacing the relative position of the by the determined displacement width, and placing it on the container Each of the plurality of samples obtained may be imaged. In this way, by alternately determining the displacement width and photographing the sample to image each of a plurality of samples, it is possible to obtain a sufficient amount of displacement according to the local tilt of the container by performing only one scan. It is possible to perform high-speed photography with

一実施形態において、前記処理装置は、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、ユーザにより指定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御してもよい。このように、試料に対する対物レンズの焦点の相対位置を、ユーザにより指定された変位幅だけ変位させながら撮像を行うため、試料に対する対物レンズの焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 In one embodiment, the processing device causes the microscope and the imaging device to perform imaging by the imaging device while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample by a displacement width specified by a user. may control the device. In this way, since an image is captured while the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample is displaced by the displacement width specified by the user, the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample is appropriately displaced to perform imaging, A clear image can be obtained.

幾つかの実施形態に係る顕微鏡システムの撮像方法は、観察対象となる試料の像を取得する、発光装置と、共焦点スキャナ、顕微鏡、撮像装置、及び処理装置を備えた顕微鏡システムの撮像方法であって、前記発光装置が照明光を照射し、前記共焦点スキャナの走査部が、前記照明光を前記試料に対して走査する工程と、前記顕微鏡の対物レンズが、前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による像を前記試料に投影する工程と、前記顕微鏡の位置センサが、前記試料が載置される容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置を検出する工程と、撮像面が前記走査部に対して共役の位置に配置された前記撮像装置が、前記照明光が照射された前記試料からの被測定光を検出する工程と、を有し、前記処理装置は、前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置に基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記照明光の光軸に平行な方向に変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うための制御信号を、前記顕微鏡及び前記撮像装置へ送信する。このように、試料における対物レンズの焦点位置を照明光の光軸に平行な方向に変位させながら共焦点撮像を行うため、試料面が傾いている場合であっても、共焦点撮像により、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。顕微鏡システムの撮像方法は、複雑な構成を要しないため、機構設計上の制限を伴わない。顕微鏡システムの撮像方法は、一回の撮像により撮像画像を取得するため、撮像速度が著しく低下することもない。したがって、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。 An imaging method for a microscope system according to some embodiments is an imaging method for a microscope system that acquires an image of a sample to be observed and includes a light emitting device, a confocal scanner, a microscope, an imaging device, and a processing device. a step in which the light emitting device irradiates illumination light and a scanning unit of the confocal scanner scans the sample with the illumination light; and an objective lens of the microscope is scanned by the confocal scanner. a step of projecting an image of the illumination light onto the sample; a step of detecting a position of a container in which the sample is placed with respect to the focal position of the objective lens by a position sensor of the microscope; the imaging device arranged at a conjugate position with respect to the unit detects light to be measured from the sample irradiated with the illumination light, and the processing device detects the objective light of the container. A control signal for performing imaging by the imaging device while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light based on the position of the lens with respect to the focal position. , to the microscope and the imaging device. In this way, confocal imaging is performed while displacing the focal position of the objective lens on the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light. It is possible to pick up a clear image without partial brightness reduction inside. Since the imaging method of the microscope system does not require a complicated configuration, there are no restrictions on mechanical design. Since the imaging method of the microscope system obtains the captured image by one imaging, the imaging speed does not significantly decrease. Therefore, even if the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without any partial brightness reduction in the field of view without restrictions on mechanical design or significant reduction in imaging speed. is possible.

幾つかの実施形態に係るプログラムは、コンピュータを上記顕微鏡システムが備える処理装置として動作させる。このように、試料における対物レンズの焦点位置を照明光の光軸に平行な方向に変位させながら共焦点撮像を行うため、試料面が傾いている場合であっても、共焦点撮像により、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。プログラムは、複雑な構成を要しないため、機構設計上の制限を伴わない。プログラムは、一回の撮像により撮像画像を取得するため、撮像速度が著しく低下することもない。したがって、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。 A program according to some embodiments causes a computer to operate as a processing device included in the microscope system. In this way, confocal imaging is performed while displacing the focal position of the objective lens on the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light. It is possible to pick up a clear image without partial brightness reduction inside. Since the program does not require a complicated configuration, there are no restrictions on mechanical design. Since the program acquires a captured image by one-time capturing, the capturing speed does not significantly decrease. Therefore, even if the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without any partial brightness reduction in the field of view without restrictions on mechanical design or significant reduction in imaging speed. is possible.

本開示の一実施形態によれば、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な試料の画像を撮像することが可能となる。 According to an embodiment of the present disclosure, even if the sample surface is tilted, there is no partial reduction in brightness within the field of view without limitations in mechanical design, significant reduction in imaging speed, etc. A clear sample image can be captured.

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。It is a figure which shows the structure of the microscope system which concerns on one Embodiment. 図1のウェルプレートの上面図である。2 is a top view of the well plate of FIG. 1; FIG. 図2Aのウェルプレートの断面図である。2B is a cross-sectional view of the well plate of FIG. 2A; FIG. 被撮像サンプルの側面図を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a side view of a sample to be imaged; 被撮像サンプルの側面図を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a side view of a sample to be imaged; 被撮像サンプルの側面図を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a side view of a sample to be imaged; 被撮像サンプルの奥行に応じた対物レンズの焦点位置の制御を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing control of the focal position of the objective lens according to the depth of the sample to be imaged; 顕微鏡システムが実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system; ウェルプレートの底面のたわみを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the deflection of the bottom surface of the well plate; 顕微鏡システムが実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system; 顕微鏡システムが実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system; 顕微鏡システムが実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system; 顕微鏡システムが実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system;

<比較例>
特許文献1には、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像取り出しポートに接続される光学画像分離装置が記載されている。特許文献1の構成は、共焦点スキャナの共焦点画像取り出しポートから射出された試料からの戻り光をダイクロイックミラーにより複数の波長領域の光に分離する。これにより、特許文献1の構成は、任意に分離した波長領域毎又は複数の同一波長領域部分毎の共焦点画像を高速に取得することができる。
<Comparative example>
Patent Document 1 describes an optical image separation device connected to a confocal image extraction port of a Nipkow disk type confocal scanner. In the configuration of Patent Document 1, return light from a sample emitted from a confocal image extraction port of a confocal scanner is separated by a dichroic mirror into light in a plurality of wavelength regions. As a result, the configuration of Patent Document 1 can acquire confocal images at high speed for each arbitrarily separated wavelength region or for each of a plurality of portions of the same wavelength region.

特許文献1の構成により共焦点撮像を行う場合、顕微鏡の撮像平面に対して試料面が合致している状態ならば、視野全体で一様な輝度の画像が得られる。しかしながら、顕微鏡の撮像平面に対して試料面が傾いている状態で共焦点撮像を行うと、その焦点深度の浅さから、視野の一部で撮像画像の輝度が著しく低下してしまう。 When confocal imaging is performed using the configuration of Patent Document 1, an image with uniform brightness over the entire field of view can be obtained if the sample surface is aligned with the imaging plane of the microscope. However, when confocal imaging is performed with the sample surface tilted with respect to the imaging plane of the microscope, the brightness of the captured image is significantly reduced in part of the field of view due to the shallow depth of focus.

撮像平面に対して試料面が傾いていても視野の一部での著しい輝度低下を防ぐために、特許文献2に記載の手法を用いて共焦点スキャナのピンホール径を拡大することで、試料面における焦点深度を拡大し、試料像の部分的な輝度低下を防ぐことが考えられる。しかしながら、この手法を用いる場合、ニポウディスクのピンホール列数が少なくなることによるスキャン速度の低下してしまう。また、ピンホール切替機構の追加により機構設計が制限され、機器コストが高くなってしまう。さらに、ピンホール径を拡大させることで、XYZ方向の分解能が低下する。XY方向は励起光束11の光軸に直行する平面における互いに直交する2つの方向であり、Z方向は励起光束11の光軸に平行な方向である。 In order to prevent a significant decrease in luminance in a part of the field of view even if the sample surface is tilted with respect to the imaging plane, the pinhole diameter of the confocal scanner is enlarged using the method described in Patent Document 2. It is conceivable to expand the depth of focus at , and prevent partial brightness reduction of the sample image. However, when this technique is used, the number of pinhole arrays on the Nipkow disk is reduced, resulting in a decrease in scanning speed. In addition, the addition of the pinhole switching mechanism restricts the design of the mechanism, resulting in an increase in equipment cost. Furthermore, increasing the pinhole diameter reduces the resolution in the XYZ directions. The XY directions are two directions orthogonal to each other on a plane perpendicular to the optical axis of the excitation light beam 11 , and the Z direction is a direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 .

また、特許文献3のように、試料からの蛍光信号を共焦点画像として取得する手段に加えて、試料からの蛍光信号を蛍光画像として取得する手段を切り替え可能に設け、撮像平面に対する試料面の傾きが著しい場合は、蛍光画像を取得することも考えられる。落射蛍光観察は、被写界深度が深いため、試料面が傾いていても、その深い被写界にて試料をとらえることができ、試料像の部分的な輝度低下を防ぐことができる。しかしながら、このような構成を採用すると、光路を切り替えるための機構を設けなければならず、機構設計が制限され、機器コストが高くなってしまう。また、共焦点光路と落射蛍光光路の軸ずれによる視野の不一致、及びその是正のための調整が必要となる。さらに、特許文献3の構成においては、共焦点光路におけるリレーレンズと落射蛍光光路におけるリレーレンズとの倍率の不一致による撮像倍率のずれ及びその是正のための画像処理が必要になる。 Further, as in Patent Document 3, in addition to means for acquiring the fluorescence signal from the sample as a confocal image, a means for acquiring the fluorescence signal from the sample as a fluorescence image is switchably provided, and the sample surface with respect to the imaging plane is provided. If the tilt is significant, it may be possible to acquire a fluorescence image. Epi-fluorescence observation has a deep depth of field, so even if the sample surface is tilted, the sample can be captured in the deep field, preventing partial reduction in brightness of the sample image. However, if such a configuration is adopted, it is necessary to provide a mechanism for switching the optical path, which limits the design of the mechanism and increases the equipment cost. In addition, the misalignment of the field of view due to axial misalignment between the confocal optical path and the incident fluorescence optical path, and adjustment for correcting the misalignment are required. Furthermore, in the configuration of Patent Document 3, image processing is required to correct a shift in imaging magnification due to a mismatch in magnification between the relay lens in the confocal optical path and the relay lens in the epi-fluorescence optical path.

また、特許文献4のように、試料のスライス像を共焦点画像として取得する共焦点スキャナと、顕微鏡の対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動するアクチュエータを備え、試料の深さ方向のスライス画像を取得することができるように構成することも考えられる。しかしながら、特許文献4の構成では、ビデオレートカメラから出力されるビデオ信号を基に、対物レンズの駆動波形を生成するので、ビデオ信号を出力できるカメラが別途必要である。また、特許文献4の構成は、ビデオ信号というアナログ信号基に、対物レンズ駆動波形を生成する。そのため、対物レンズの駆動をステッピングモータ等で行う場合は、ビデオ信号のAD(Analog-to-Digital)変換、対物レンズ駆動パターンの演算、及び対物レンズ駆動パターンのパルス波形への変換などが必要となり、タイムラグが発生するという欠点がある。 In addition, as in Patent Document 4, a confocal scanner that acquires a slice image of a sample as a confocal image and an actuator that moves the focal position of the objective lens of the microscope in the optical axis direction are provided to slice the sample in the depth direction. It is also conceivable to configure so that an image can be acquired. However, in the configuration of Patent Document 4, a drive waveform for the objective lens is generated based on the video signal output from the video rate camera, so a separate camera capable of outputting the video signal is required. Also, the configuration of Patent Document 4 generates an objective lens driving waveform based on an analog signal called a video signal. Therefore, when the objective lens is driven by a stepping motor or the like, AD (Analog-to-Digital) conversion of the video signal, calculation of the objective lens driving pattern, and conversion of the objective lens driving pattern into a pulse waveform are required. , there is a drawback that a time lag occurs.

<実施形態>
本開示の実施形態は、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能とする。
<Embodiment>
The embodiment of the present disclosure provides a clear image without partial brightness reduction in the field of view, without limitations in mechanical design, significant reduction in imaging speed, etc., even when the sample surface is tilted. It is possible to take an image of

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。 An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each drawing, parts having the same configuration or function are given the same reference numerals. In the description of the present embodiment, overlapping descriptions of the same parts may be appropriately omitted or simplified.

図1は、本開示の一実施形態に係る顕微鏡システム1の構成を示す模式図である。顕微鏡システム1は、発光装置10、顕微鏡20、共焦点スキャナ30、カメラ40、及び処理装置50を備える。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a microscope system 1 according to an embodiment of the present disclosure. A microscope system 1 includes a light emitting device 10 , a microscope 20 , a confocal scanner 30 , a camera 40 and a processing device 50 .

図1において、発光装置10は、照明光としての励起光束11をウェルプレート60に載置された試料(サンプル)6に向けて照射する。試料6には蛍光試薬が付加されており、励起光束11が照射されると、試料6は被測定光としての蛍光信号12を発する。 In FIG. 1 , the light-emitting device 10 irradiates a specimen (sample) 6 placed on a well plate 60 with an excitation light flux 11 as illumination light. A fluorescent reagent is added to the sample 6, and when irradiated with the excitation light flux 11, the sample 6 emits a fluorescence signal 12 as light to be measured.

顕微鏡20は、対物レンズ21、駆動装置22、リレーレンズ23、及び位置センサ24を備える。対物レンズ21及びリレーレンズ23は無限遠補正光学系を構成し、発光装置10から射出された励起光束11、及び試料6から発せられた蛍光信号12に対して光学的に作用する。駆動装置22は、処理装置50から送信される制御信号に基づき、対物レンズ21を励起光束11の光軸に対して平行な方向に変位させることが可能である。 Microscope 20 comprises objective lens 21 , drive device 22 , relay lens 23 and position sensor 24 . The objective lens 21 and the relay lens 23 constitute an infinity correction optical system and optically act on the excitation light beam 11 emitted from the light emitting device 10 and the fluorescence signal 12 emitted from the sample 6 . The driving device 22 can displace the objective lens 21 in a direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 based on a control signal transmitted from the processing device 50 .

位置センサ24は、例えば焦点検出方式により、試料6が載置されるウェルプレート(容器)60のZ方向の位置、例えば、ウェルプレート60の予め定められた複数の基準点のZ方向の位置を検出する。このような基準点には、ウェルプレート60の底面の位置が含まれてもよい。位置センサ24は、光源241、分光ミラー242,243、及び光センサ244を有する。位置センサ24が検焦光25を射出すると、検焦光25は、分光ミラー242,243で反射されて、対物レンズ21へ導かれる。分光ミラー242は、例えば、ハーフミラー又は偏光ビームスプリッタとしてもよい。分光ミラー243は、例えば、ダイクロイックミラーとしてもよい。検焦光25は、対物レンズ21によって集光され、ウェルプレート60の底面に照射される。ウェルプレート60の底面にて反射された検焦光25は、対物レンズ21を通って再び位置センサ24に戻る。反射された検焦光25は、位置センサ24内の分光ミラー243を反射し、分光ミラー242を通過して、光センサ244にて検出される。光センサ244が検出した検焦光25は、対物レンズ21の焦点位置からの誤差を反映した焦点誤差信号として処理装置50へ出力される。処理装置50は、焦点誤差信号に基づき、ウェルプレート60の基準点のZ方向の位置を検出する。このように、位置センサ24は、ウェルプレート60の基準点に対物レンズ21の焦点面が位置する対物レンズ21のZ方向の位置を検出し、その対物レンズ21のZ方向の位置に基づき基準点のZ方向の位置を検出してもよい。なお、位置センサ24は、非点収差方式の他、ナイフエッジ方式、共焦点方式、及び三角測量方式等の任意の焦点検出方式を用いて、ウェルプレート60のZ方向の位置を検出してもよい。 The position sensor 24 detects the Z-direction position of a well plate (container) 60 on which the sample 6 is placed, for example, the Z-direction positions of a plurality of predetermined reference points of the well plate 60 by, for example, a focus detection method. To detect. Such reference points may include the location of the bottom surface of well plate 60 . The position sensor 24 has a light source 241 , spectral mirrors 242 and 243 and an optical sensor 244 . When the position sensor 24 emits the focusing light 25 , the focusing light 25 is reflected by the spectral mirrors 242 and 243 and guided to the objective lens 21 . Spectral mirror 242 may be, for example, a half mirror or a polarizing beam splitter. Spectral mirror 243 may be, for example, a dichroic mirror. The focusing light 25 is collected by the objective lens 21 and applied to the bottom surface of the well plate 60 . The focusing light 25 reflected by the bottom surface of the well plate 60 passes through the objective lens 21 and returns to the position sensor 24 again. The reflected focusing light 25 is reflected by a spectroscopic mirror 243 in the position sensor 24 , passes through the spectroscopic mirror 242 , and is detected by an optical sensor 244 . The focusing light 25 detected by the optical sensor 244 is output to the processing device 50 as a focus error signal reflecting the error from the focus position of the objective lens 21 . The processing device 50 detects the position of the reference point of the well plate 60 in the Z direction based on the focus error signal. In this way, the position sensor 24 detects the Z-direction position of the objective lens 21 where the focal plane of the objective lens 21 is positioned at the reference point of the well plate 60, and detects the reference point based on the Z-direction position of the objective lens 21. may be detected in the Z direction. The position sensor 24 may detect the position of the well plate 60 in the Z direction using any focus detection method such as a knife edge method, a confocal method, and a triangulation method, in addition to the astigmatism method. good.

共焦点スキャナ30は、顕微鏡20及び発光装置10と光学的に接続される。例えば、共焦点スキャナ30は、顕微鏡20と発光装置10とに取り付けられる。共焦点スキャナ30は、ピンホールアレイディスク(以下「ニポウディスク」と称する。)31、部材32、マイクロレンズアレイディスク(以下「MLディスク」と称する。)33、ダイクロイックミラー(以下「DM」と称する。)34、リレーレンズ35、バンドパスフィルタ36、及びリレーレンズ37を備える。 A confocal scanner 30 is optically connected to the microscope 20 and the light emitting device 10 . For example, confocal scanner 30 is attached to microscope 20 and light emitting device 10 . The confocal scanner 30 includes a pinhole array disk (hereinafter referred to as "Nipkow disk") 31, a member 32, a microlens array disk (hereinafter referred to as "ML disk") 33, and a dichroic mirror (hereinafter referred to as "DM"). ) 34 , a relay lens 35 , a bandpass filter 36 and a relay lens 37 .

DM34は、励起光束11は透過し、所望の蛍光信号12は反射するように設計されている。MLディスク33には、複数の集光光学素子(マイクロレンズ)が、例えば、らせん状に配設されている。ニポウディスク31は、MLディスク33の複数の集光光学素子による励起光束11の集光位置にそれぞれ配設された複数のピンホールを有する。共焦点スキャナ30は、処理装置50から送信される制御信号に基づき、モータ等により、ニポウディスク31及びMLディスク33を、互いに部材32により機械的に連結された状態で、回転中心軸39を中心に高速に回転させることができる。ここで、ニポウディスク31上に形成された個々のピンホールが試料6の表面を掃引するように、個々のマイクロレンズとピンホールは配置されている。したがって、ニポウディスク31は、照明光(励起光束11)を試料6に対して走査する走査部として機能する。ニポウディスク31は、複数のピンホールを、励起光束11の光軸に対し略垂直の平面内で回転させる。なお、撮像動作中、MLディスク33とニポウディスク31は常に回転している。 The DM 34 is designed to transmit the excitation beam 11 and reflect the desired fluorescence signal 12 . A plurality of condensing optical elements (microlenses) are arranged, for example, in a spiral shape on the ML disc 33 . The Nipkow disk 31 has a plurality of pinholes arranged at positions where the excitation light beams 11 are condensed by the plurality of condensing optical elements of the ML disk 33 . The confocal scanner 30 rotates the Nipkow disk 31 and the ML disk 33 about a rotation center axis 39 in a state in which they are mechanically connected to each other by a member 32 by a motor or the like based on a control signal transmitted from the processing device 50 . It can rotate at high speed. Here, the individual microlenses and pinholes are arranged such that the individual pinholes formed on the Nipkow disk 31 sweep the surface of the sample 6 . Therefore, the Nipkow disk 31 functions as a scanning unit that scans the sample 6 with the illumination light (the excitation light beam 11). The Nipkow disk 31 rotates a plurality of pinholes within a plane substantially perpendicular to the optical axis of the excitation light beam 11 . Note that the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 are constantly rotating during the imaging operation.

MLディスク33を通過した励起光束11の大部分がニポウディスク31を通過する。そのため、共焦点スキャナ30は、ニポウディスク31を単独で使用する場合と比べて、MLディスク33及びニポウディスク31を組み合わせて使用することにより、試料6への励起光束11の照射強度が増大する。さらに、ニポウディスク31におけるピンホール以外の部分での励起光束11の反射が抑制される。したがって、試料6の像のSN比(Signal-to-Noise Ratio)が増大する。 Most of the excitation light flux 11 that has passed through the ML disk 33 passes through the Nipkow disk 31 . Therefore, in the confocal scanner 30, by using the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 in combination, the irradiation intensity of the excitation light beam 11 to the sample 6 is increased compared to the case of using the Nipkow disk 31 alone. Furthermore, the reflection of the excitation light flux 11 on the portion of the Nipkow disk 31 other than the pinhole is suppressed. Therefore, the SN ratio (Signal-to-Noise Ratio) of the image of the sample 6 increases.

励起光束11は、MLディスク33により個別の光束に集光され、DM34を透過後、ニポウディスク31の個々のピンホールを通過する。励起光束11は、顕微鏡20のリレーレンズ23を通過後、対物レンズ21により、ウェルプレート60のウェル(穴)に載置された試料6に集光される。 The excitation light beam 11 is focused into individual light beams by the ML disk 33 , passes through the individual pinholes of the Nipkow disk 31 after passing through the DM 34 . After passing through the relay lens 23 of the microscope 20 , the excitation light beam 11 is condensed by the objective lens 21 onto the sample 6 placed in the well (hole) of the well plate 60 .

前述のように、ウェルプレート60の試料6の各々には蛍光試薬が付加されている。試料6の各々の蛍光試薬が発した蛍光信号12は再び対物レンズ21及びリレーレンズ23を通過し、ニポウディスク31の個々のピンホール上に集光される。 As described above, each of the samples 6 in the well plate 60 has a fluorescent reagent added thereto. The fluorescence signal 12 emitted by each fluorescent reagent of the sample 6 passes through the objective lens 21 and the relay lens 23 again and is focused on the individual pinholes of the Nipkow disk 31 .

ニポウディスク31のピンホールを通過した蛍光信号12はDM34で反射される。共焦点スキャナ30は、DM34で反射した蛍光信号12を、撮像装置としてのカメラ40の2次元センサ(撮像素子)41に結像させる無限遠補正光学系のリレーレンズ35及びリレーレンズ37を有する。また、共焦点スキャナ30は、リレーレンズ35及びリレーレンズ37の間に、バンドパスフィルタ36を有する。バンドパスフィルタ36は、蛍光信号12に含まれる蛍光を選択的に透過させるバリアフィルタ(吸収フィルタ)により実現してもよい。 Fluorescence signal 12 that has passed through the pinhole of Nipkow disk 31 is reflected by DM 34 . The confocal scanner 30 has a relay lens 35 and a relay lens 37 of an infinity correction optical system for forming an image of the fluorescence signal 12 reflected by the DM 34 on a two-dimensional sensor (image pickup device) 41 of a camera 40 as an imaging device. The confocal scanner 30 also has a bandpass filter 36 between the relay lenses 35 and 37 . The bandpass filter 36 may be implemented by a barrier filter (absorption filter) that selectively allows fluorescence contained in the fluorescence signal 12 to pass therethrough.

ニポウディスク31のピンホールが並んでいる平面と、試料6の表面と、カメラ40の2次元センサ41の受光面とは互いに光学的に共役な関係に配置されている。そのため、カメラ40の2次元センサ41上には試料6の光学的断面像、すなわち共焦点画像が結像される。また、前述のように、対物レンズ21の駆動装置22は、処理装置50からの制御信号に基づき駆動して、対物レンズ21を励起光束11の光軸に平行な方向に変位させることができる。対物レンズ21はリレーレンズ23と無限遠補正光学系を構成するため、ニポウディスク31及び2次元センサ41の受光面との間で光学的に共役な関係を維持しながら、対物レンズ21の変位により、試料6における対物レンズ21の焦点面を変位させることができる。対物レンズ21の焦点面は、顕微鏡20の撮像平面を構成する。カメラ40は処理装置50からの露光信号に基づき、その2次元センサ41の受光面に投影された像を指定の時間露光し、デジタル画像データに変換する。すなわち、カメラ40は、処理装置50からONの露光信号を受信している間、露光を行って、2次元センサ41に画像を形成する。デジタル画像データは処理装置50へ転送され、処理装置50の記憶部52に保存される。 The plane on which the pinholes of the Nipkow disk 31 are arranged, the surface of the sample 6, and the light receiving surface of the two-dimensional sensor 41 of the camera 40 are arranged in an optically conjugate relationship with each other. Therefore, an optical cross-sectional image of the sample 6, that is, a confocal image is formed on the two-dimensional sensor 41 of the camera 40. FIG. Further, as described above, the driving device 22 of the objective lens 21 can be driven based on the control signal from the processing device 50 to displace the objective lens 21 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 . Since the objective lens 21 and the relay lens 23 constitute an infinity correction optical system, while maintaining an optically conjugate relationship with the Nipkow disk 31 and the light receiving surface of the two-dimensional sensor 41, displacement of the objective lens 21 causes The focal plane of the objective lens 21 on the sample 6 can be displaced. The focal plane of objective lens 21 constitutes the imaging plane of microscope 20 . Based on the exposure signal from the processing device 50, the camera 40 exposes the image projected on the light receiving surface of the two-dimensional sensor 41 for a specified time and converts it into digital image data. That is, the camera 40 performs exposure while receiving an ON exposure signal from the processing device 50 to form an image on the two-dimensional sensor 41 . The digital image data is transferred to the processing device 50 and stored in the storage unit 52 of the processing device 50 .

処理装置50は、顕微鏡システム1に含まれる各構成部と接続され、各構成部へ制御信号を送信することで顕微鏡システム1全体の動作を制御する。ただし、処理装置50は、カメラ40に対しては、露光信号を送信して、撮像時における露光を制御する。処理装置50は、ユーザが顕微鏡システム1を操作して観察を行うためのユーザインタフェースも提供する。処理装置50は、例えば、コンピュータ装置であり、PC(Personal Computer)、タブレットPC、スマートフォン及びフィーチャーフォン等の携帯電話機、並びに携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等の任意の装置を含む。 The processing device 50 is connected to each component included in the microscope system 1 and controls the operation of the entire microscope system 1 by transmitting control signals to each component. However, the processing device 50 transmits an exposure signal to the camera 40 to control exposure during imaging. The processing device 50 also provides a user interface for the user to operate the microscope system 1 for observation. The processing device 50 is, for example, a computer device, and includes arbitrary devices such as a PC (Personal Computer), a tablet PC, a mobile phone such as a smart phone and a feature phone, and a personal digital assistant (PDA: Personal Digital Assistant).

処理装置50は、制御部51、記憶部52、及び入出力部53を備える。制御部51は、1つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部51は、処理装置50を構成する各構成部と通信可能に接続され、処理装置50全体の動作を制御する。 The processing device 50 includes a control section 51 , a storage section 52 and an input/output section 53 . Control unit 51 includes one or more processors. In one embodiment, a "processor" is a general-purpose processor or a dedicated processor specialized for a particular process, but is not limited to these. The control unit 51 is communicably connected to each component constituting the processing device 50 and controls the operation of the processing device 50 as a whole.

記憶部52は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、ROM(Read-Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)を含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部52は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、及びキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部52は、処理装置50の動作に用いられる又は処理装置50の動作の結果得られた任意の情報を記憶する。例えば、記憶部52は、処理装置50を動作させるためのシステムプログラム、及びアプリケーションプログラム等のプログラム、並びに、カメラ40が撮像した撮像画像の画像データ等を記憶する。 The storage unit 52 includes arbitrary storage modules including HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), ROM (Read-Only Memory), and RAM (Random Access Memory). The storage unit 52 may function, for example, as a main storage device, an auxiliary storage device, and a cache memory. The storage unit 52 stores any information used in the operation of the processing device 50 or obtained as a result of the operation of the processing device 50 . For example, the storage unit 52 stores programs such as a system program and an application program for operating the processing device 50, image data of captured images captured by the camera 40, and the like.

処理装置50の機能は、本実施形態に係る顕微鏡システム1を機能させるために用いられうるプログラム(コンピュータプログラム)を、制御部51に含まれるプロセッサで実行することにより実現され得る。すなわち、処理装置50の機能は、ソフトウェアにより実現されうる。プログラムは、処理装置50の動作に含まれるステップの処理をコンピュータに実行させることで、各ステップの処理に対応する機能をコンピュータに実現させる。すなわち、プログラムは、コンピュータを本実施形態に係る処理装置50として機能させるためのプログラムである。 The functions of the processing device 50 can be realized by causing a processor included in the control unit 51 to execute a program (computer program) that can be used to cause the microscope system 1 according to this embodiment to function. That is, the functions of the processing device 50 can be realized by software. The program causes the computer to execute the processing of steps included in the operation of the processing device 50, thereby causing the computer to implement functions corresponding to the processing of each step. That is, the program is a program for causing a computer to function as the processing device 50 according to this embodiment.

プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又は半導体メモリである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記録したDVD(Digital Versatile Disc)又はCD-ROM(Compact Disc ROM)などの可搬型記録媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行うことができる。プログラムをサーバのストレージに格納しておき、ネットワークを介して、サーバから他のコンピュータにプログラムを転送することにより、プログラムは流通されてもよい。プログラムはプログラムプロダクトとして提供されてもよい。 The program can be recorded in a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium is, for example, a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory. The program can be distributed by selling, assigning, or lending a portable recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or CD-ROM (Compact Disc ROM) on which the program is recorded. The program may be distributed by storing the program in the storage of the server and transferring the program from the server to another computer via the network. A program may be provided as a program product.

コンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから転送されたプログラムを、一旦、主記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、主記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、コンピュータにサーバからプログラムが転送される度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。このような処理は、サーバからコンピュータへのプログラムの転送を行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって実行されてもよい。プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものが含まれる。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。 A computer temporarily stores, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server in a main storage device. Then, the computer reads the program stored in the main storage device with the processor, and executes processing according to the read program with the processor. The computer may read the program directly from the portable recording medium and execute processing according to the program. The computer may execute processing according to the received program every time the program is transferred from the server to the computer. Such processing may be executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service that implements functions only by executing instructions and obtaining results without transferring a program from a server to a computer. The program includes information that is used for processing by a computer and that conforms to the program. For example, data that is not a direct instruction to a computer but that has the property of prescribing the processing of the computer corresponds to "things equivalent to a program."

処理装置50の一部又は全ての機能が、制御部51に含まれる専用回路により実現されてもよい。すなわち、処理装置50の一部又は全ての機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。また、処理装置50は単一の情報処理装置により実現されてもよいし、複数の情報処理装置の協働により実現されてもよい。 A part or all of the functions of the processing device 50 may be implemented by a dedicated circuit included in the control section 51 . That is, part or all of the functions of the processing device 50 may be realized by hardware. Further, the processing device 50 may be realized by a single information processing device, or may be realized by cooperation of a plurality of information processing devices.

入出力部53は、ユーザの操作を受け付けて操作に基づく情報を入力する入力部、並びに、処理装置50の演算結果及びカメラ40が撮像した撮像画像等を出力する出力部を備える。入力部は、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングディバイス、出力部のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、又は音声入力を受け付けるマイク等である。出力部は、例えば、情報を画像で出力するディスプレイ、又は情報を音声で出力するスピーカ等である。 The input/output unit 53 includes an input unit that receives a user's operation and inputs information based on the operation, and an output unit that outputs the calculation result of the processing device 50, the captured image captured by the camera 40, and the like. The input unit is, for example, a physical key, a capacitive key, a pointing device, a touch screen provided integrally with the display of the output unit, or a microphone that receives voice input. The output unit is, for example, a display that outputs information as an image, a speaker that outputs information as sound, or the like.

上記のような構成を有する顕微鏡システム1は、対物レンズ21の焦点面を試料6に対して励起光束11の光軸に平行な方向に変位させながら撮像を行うことで、試料6に傾きがある場合であっても視野全体でピントが合った画像を撮像することを可能にする。 The microscope system 1 having the configuration described above performs imaging while displacing the focal plane of the objective lens 21 with respect to the sample 6 in a direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11, so that the sample 6 is tilted. To pick up an image that is in focus in the entire field of view even in a case.

図2Aは、微鏡下での細胞撮像時に、試料6が載置される容器としてのウェルプレート60の上面図である。図2Aに示すように、ウェルプレート60には、試料6を載置するための多数のウェル68が設けられている。 FIG. 2A is a top view of a well plate 60 as a container in which a sample 6 is placed when imaging cells under a microscope. As shown in FIG. 2A, well plate 60 is provided with a large number of wells 68 for placing samples 6 thereon.

図2Bは、図2Aのウェルプレート60を面AAにより切断したウェルプレート60の断面図である。図2Bに示すように、ウェルプレート60は、フレーム61及び底面62を備える。 FIG. 2B is a cross-sectional view of well plate 60 taken along plane AA of well plate 60 of FIG. 2A. As shown in FIG. 2B, well plate 60 includes frame 61 and bottom surface 62 .

フレーム61は樹脂製であり、試料面となる底面62は薄板の樹脂製又は薄板のガラス製であるのが一般的である。そのため、フレーム61成形時のひずみ(数100μm程度)を原因としたフレーム61のたわみにより、ウェルプレート60が顕微鏡20の試料台に対して水平に設置されず、その結果、顕微鏡20の焦点面に対して試料面が傾く場合がある。また、底面62成形時のひずみ(数10μm程度)を原因として、底面62がたわむことにより、顕微鏡20の焦点面に対して試料面が傾く場合もある。 The frame 61 is made of resin, and the bottom surface 62, which serves as the sample surface, is generally made of thin resin or thin glass. As a result, the well plate 60 is not placed horizontally with respect to the sample stage of the microscope 20 due to the deflection of the frame 61 caused by the strain (about several hundred μm) during molding of the frame 61, and as a result, the focal plane of the microscope 20 becomes In some cases, the sample surface is tilted. Moreover, the sample surface may be tilted with respect to the focal plane of the microscope 20 due to the bending of the bottom surface 62 due to distortion (about several tens of μm) during molding of the bottom surface 62 .

図3~図5は、被撮像サンプル63の側面図を模式的に示す図である。図3では、細胞の培養面64が水平に設けられており、被撮像サンプル63の培養面64と顕微鏡20の対物レンズ21の焦点面65が適合している。したがって、このような状態で撮像を行うと、カメラ40は、視野全体でピントが合った画像を取得する。 3 to 5 are diagrams schematically showing side views of the sample 63 to be imaged. In FIG. 3, the cell culture plane 64 is provided horizontally, and the culture plane 64 of the sample 63 to be imaged and the focal plane 65 of the objective lens 21 of the microscope 20 are matched. Therefore, when imaging is performed in such a state, the camera 40 acquires an image in which the entire field of view is in focus.

図4では、対物レンズ21の焦点面65に対して細胞の培養面64が傾いている。そのため、このままの状態で撮像を行うと、視野の一部の輝度が著しく低下した画像が取得される。図5では、多数の被撮像サンプル63が集まって、厚みを持った塊66を形成している。そのため、顕微鏡20の焦点面65が塊66の中心を通過する状態で共焦点顕微鏡により撮像を行うと、厚みを持った塊66の一部分しか撮像画像に反映することができないことになる。 In FIG. 4 , the cell culture plane 64 is tilted with respect to the focal plane 65 of the objective lens 21 . Therefore, if an image is captured in this state, an image in which the brightness of a part of the field of view is remarkably lowered is obtained. In FIG. 5, a large number of samples 63 to be imaged form a thick mass 66 . Therefore, if an image is taken with a confocal microscope while the focal plane 65 of the microscope 20 passes through the center of the mass 66, only a part of the thick mass 66 can be reflected in the captured image.

図6は、本実施形態に係る顕微鏡システム1が実行する、被撮像サンプル63の奥行に応じた対物レンズ21の焦点位置の制御を模式的に示す図である。図6において、被撮像サンプル63の培養面64は焦点面に対して傾いている。そこで、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、励起光束11の光軸に平行な方向に変位させながら、カメラ40による撮像を行うように制御する。具体的には、本実施形態では、処理装置50は、試料6を動かさずに、駆動装置22が対物レンズ21を変位させながら、カメラ40による撮像を行うように制御する。対物レンズ21の変位幅71は、励起光束11の光軸に平行な方向における、ウェルプレート60において試料6が分布する範囲の幅としてもよい。図6の右に示すように、処理装置50は、時間tの経過に伴い、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を等速度で変位させている間に、カメラ40へ露光信号を送信して露光させてもよい。これにより、試料6が分布する奥行方向の範囲をカバーした画像を撮像することができ、明瞭な撮像画像を取得することが可能である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing control of the focal position of the objective lens 21 according to the depth of the sample 63 to be imaged, which is executed by the microscope system 1 according to this embodiment. In FIG. 6, the culture plane 64 of the imaged sample 63 is tilted with respect to the focal plane. Therefore, the processing device 50 controls the camera 40 to perform imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light flux 11 . Specifically, in this embodiment, the processing device 50 controls the camera 40 to perform imaging while the driving device 22 displaces the objective lens 21 without moving the sample 6 . The displacement width 71 of the objective lens 21 may be the width of the range in which the sample 6 is distributed in the well plate 60 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 . As shown on the right side of FIG. 6, the processing device 50 transmits an exposure signal to the camera 40 while changing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 at a constant speed as time t elapses. may be exposed. As a result, an image covering the range in the depth direction in which the sample 6 is distributed can be captured, and a clear captured image can be obtained.

(実施例1)
次に、図7及び図8を参照して、顕微鏡システム1の動作の実施例1を説明する。図7は、顕微鏡システム1が実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。図8は、ウェルプレート60の底面62のたわみを模式的に示す図である。図7及び図8を参照して説明する顕微鏡システム1の動作は実施例1に係る撮像方法の一つに相当する。図7の各ステップの動作は、処理装置50の制御部51の制御に基づき実行される。本実施形態に係る撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、図7に示す各ステップを含む。以下の処理の前提として、試料6を載置するウェルプレート60が測定を行うための測定位置に設定されている。
(Example 1)
Next, Example 1 of the operation of the microscope system 1 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 is a flow chart showing the operation of imaging processing executed by the microscope system 1 . FIG. 8 is a diagram schematically showing deflection of the bottom surface 62 of the well plate 60. As shown in FIG. The operation of the microscope system 1 described with reference to FIGS. 7 and 8 corresponds to one imaging method according to the first embodiment. The operation of each step in FIG. 7 is executed under the control of the control section 51 of the processing device 50 . A program for causing a computer to execute the imaging method according to this embodiment includes steps shown in FIG. As a premise for the following processing, the well plate 60 on which the sample 6 is placed is set at the measurement position for measurement.

ステップS001において、制御部51は、顕微鏡システム1による撮像に関する測定条件の設定をユーザから受け付ける。このような測定条件としては、例えば、以下のものが挙げられる。
・試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅Δza(対物レンズ21の焦点位置の移動範囲)
・露光時間Texp
・撮像を実行するウェルプレート60上のXY位置のリスト
ここで、変位幅Δzaは、例えば10μm~数100μmであり、試料6の厚み並びにウェルプレート60の傾き及びたわみを加味した試料6が存在するZ方向(励起光束11の光軸に平行な方向)の範囲を示す値である。露光時間Texpは50ms~1s程度の値としてもよい。また、制御部51は、ウェルプレート60の寸法情報の入力を受け付けてもよい。
In step S<b>001 , the control unit 51 receives from the user the setting of measurement conditions for imaging by the microscope system 1 . Examples of such measurement conditions include the following.
・Displacement width Δz a of the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 (moving range of the focal position of the objective lens 21)
・Exposure time T exp
A list of XY positions on the well plate 60 where imaging is performed Here, the displacement width Δz a is, for example, 10 μm to several 100 μm, and the thickness of the sample 6 and the tilt and deflection of the well plate 60 are considered. This value indicates the range in the Z direction (direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11). The exposure time T exp may be a value of approximately 50 ms to 1 s. Also, the control unit 51 may receive input of dimension information of the well plate 60 .

XY位置は、ウェルプレート60における位置である。図8のように、XY位置は、例えば、iを1以上m以下の整数、jを1以上n以下の整数として、(xi,yj)と表すことができる。xi,yjの各々は、例えば、図2Aに示すように、ウェル68を特定するA、B、C、・・・、及び、1、2、3、・・・に対応付けてもよい。ウェルプレート60に傾き及びゆがみが生じていない場合、XY位置(xi,yj)の各々についてのウェルプレート60の底面62のZ方向の位置は同一であるが、傾き又はゆがみが生じた場合、XY位置(xi,yj)の各々についてのウェルプレート60の底面62のZ方向の位置は同一でなくなる。図8のように、XY位置(xi,yj)におけるウェルプレート60の底面62のZ方向の位置をzi,jと表す。 The XY position is the position in well plate 60 . As shown in FIG. 8, the XY position can be expressed as (x i , y j ), where i is an integer of 1 or more and m or less, and j is an integer of 1 or more and n or less. Each of x i , y j may correspond to A, B, C, . . . , and 1, 2, 3, . . When the well plate 60 is not tilted or warped, the Z-direction position of the bottom surface 62 of the well plate 60 for each of the XY positions (x i , y j ) is the same, but when tilted or warped, , XY positions (x i , y j ), the Z-direction position of the bottom surface 62 of the well plate 60 will not be the same. As shown in FIG. 8, the Z-direction position of the bottom surface 62 of the well plate 60 at the XY position (x i , y j ) is represented by z i,j .

ステップS002において、制御部51は、顕微鏡システム1の各構成要素を制御して、各構成要素の位置合わせを行い、最初の撮像を実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させる。以下、制御部51は、ステップS001で設定を受け付けたリストに含まれるXY位置の各々について、ステップS003~S009の処理を実行する。以下、処理対象のXY位置を(xi,yj)と表す。 In step S<b>002 , the control unit 51 controls each component of the microscope system 1 to perform alignment of each component, and the sample 6 at the XY position where the first imaging is performed is positioned within the imaging range of the excitation light flux 11 . The well plate 60 is moved in the XY direction so as to After that, the control unit 51 executes the processing of steps S003 to S009 for each of the XY positions included in the list whose settings are accepted in step S001. Hereinafter, the XY position to be processed is expressed as (x i , y j ).

ステップS003において、制御部51は、駆動装置22を制御し、対物レンズ21をZ方向に移動させながら、位置センサ24の信号を読み取り、対物レンズ21の焦点が、ウェルプレート60の底面62に一致する対物レンズ21の位置z0(i,j)を検索する。 In step S003, the control unit 51 controls the driving device 22 to read the signal of the position sensor 24 while moving the objective lens 21 in the Z direction so that the focal point of the objective lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well plate 60. The position z 0 (i, j) of the objective lens 21 that

ステップS004において、制御部51は、駆動装置22を制御し、ステップS003で検索した位置z0(i,j)に対物レンズ21を移動させる。 In step S004, the control unit 51 controls the driving device 22 to move the objective lens 21 to the position z0(i,j) retrieved in step S003.

ステップS005において、制御部51は、発光装置10から励起光束11を射出しながらMLディスク33及びニポウディスク31を回転するように、共焦点スキャナ30及び発光装置10を制御する。これにより、励起光束11は、MLディスク33により個別の光束に集光され、DM34を透過後、ニポウディスク31の個々のピンホールを通過し、顕微鏡20の対物レンズ21により、ウェルプレート60のウェル68に載置された試料6に集光される。励起光束11により試料6の蛍光試薬が発した蛍光信号12は、再び対物レンズ21を通り、ニポウディスク31の個々のピンホール上に集光される。個々のピンホールを通過した蛍光信号12はDM34で反射され、リレーレンズ35,37を通り、バンドパスフィルタ36を介してカメラ40に結像されるよう共焦点スキャナ30の開口部(共焦点画像取り出しポート)から射出される。一方で、制御部51は、対物レンズ21をz0(i,j)からz0(i,j)+Δzaへ、例えば等速度で移動させながら、カメラ40にて露光時間Texpだけ露光し、画像を取得する。具体的には、制御部51は、駆動装置22へ制御信号を送信することで駆動装置22に対物レンズ21を変位させながら、カメラ40へ露光信号を送信して2次元センサ41に露光させて撮像を行わせる。 In step S<b>005 , the controller 51 controls the confocal scanner 30 and the light emitting device 10 such that the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 are rotated while the excitation light flux 11 is emitted from the light emitting device 10 . As a result, the excitation light beam 11 is focused into individual light beams by the ML disk 33 , passes through the DM 34 , passes through individual pinholes of the Nipkow disk 31 , and passes through the wells 68 of the well plate 60 with the objective lens 21 of the microscope 20 . The light is condensed on the sample 6 placed on the . Fluorescence signals 12 emitted by the fluorescent reagents of the sample 6 by the excitation light beam 11 pass through the objective lens 21 again and are focused on the individual pinholes of the Nipkow disk 31 . Fluorescence signals 12 passing through individual pinholes are reflected by DM 34, pass through relay lenses 35 and 37, pass through bandpass filter 36, and pass through the aperture of confocal scanner 30 to be imaged on camera 40 (confocal image ejection port). On the other hand, the control unit 51 exposes the camera 40 for the exposure time T exp while moving the objective lens 21 from z 0 (i, j) to z 0 (i, j) + Δz a , for example, at a constant speed. , to get the image. Specifically, the control unit 51 transmits a control signal to the driving device 22 to cause the driving device 22 to displace the objective lens 21, while transmitting an exposure signal to the camera 40 to cause the two-dimensional sensor 41 to be exposed. Take an image.

上記の対物レンズ21の駆動とカメラ40の露光が終了したら、ステップS006において、制御部51は発光装置10からの励起光束11の射出を終了する。 After the driving of the objective lens 21 and the exposure of the camera 40 are completed, the control section 51 terminates the emission of the excitation light flux 11 from the light emitting device 10 in step S006.

ステップS007において、制御部51は、カメラ40にて取得された画像データを、処理装置50の記憶部52に転送する。 In step S<b>007 , the control unit 51 transfers the image data acquired by the camera 40 to the storage unit 52 of the processing device 50 .

ステップS008において、制御部51は、ステップS001でユーザによって指定された撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了したか否かを判断する。撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了していない場合、すなわち、ユーザによって指定されたXY位置のうち撮像済みでないものが存在する場合(ステップS008でNO)、制御部51は、ステップS009へ進む。撮像を実行するすべてのXY位置において撮像が終了した場合(ステップS008でYES)、制御部51は、一連の動作を終了する。 In step S008, the control unit 51 determines whether or not imaging has been completed for all the XY positions designated by the user in step S001. If imaging has not been completed for all XY positions to be imaged, that is, if there are XY positions specified by the user that have not been imaged (NO in step S008), control unit 51 performs step S009. proceed to When imaging is completed at all XY positions where imaging is performed (YES in step S008), the control unit 51 terminates a series of operations.

ステップS009において、制御部51は、次の撮像を実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させ、ステップS003戻る。 In step S009, the control unit 51 moves the well plate 60 in the XY direction so that the sample 6 at the XY position where the next imaging is performed is positioned within the imaging range of the excitation light beam 11, and returns to step S003.

以上のように、実施例1において、制御部51は、撮影を実行するXY位置(xi,yj)におけるウェルプレート60の底面62に対応する対物レンズ21の位置z0(i,j)を検出する。そして、制御部51は、その位置z0(i,j)からユーザにより設定されたZ方向の変位幅Δzaだけ対物レンズ21をz方向に移動しながら試料6を撮影する。このように、実施例1においては、試料6における対物レンズ21の焦点位置を励起光束11の光軸に平行な方向に変位させながら共焦点撮像を行う。このため、試料面が傾いている場合であっても、共焦点撮像により、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。また、顕微鏡システム1は、複雑な構成を要しないため、機構設計上の制限を伴わない。顕微鏡システム1は、一回の撮像により撮像画像を取得するため、撮像速度が著しく低下することもない。したがって、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。 As described above, in the first embodiment, the control unit 51 controls the position z 0 ( i, j) of the objective lens 21 corresponding to the bottom surface 62 of the well plate 60 at the XY position (x i , y j ) where imaging is performed. to detect Then, the control unit 51 photographs the sample 6 while moving the objective lens 21 in the z-direction from the position z 0 (i, j) by a displacement width Δza in the Z-direction set by the user. Thus, in Example 1, confocal imaging is performed while displacing the focal position of the objective lens 21 on the sample 6 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 . Therefore, even when the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without partial brightness reduction in the field of view by confocal imaging. Moreover, since the microscope system 1 does not require a complicated configuration, there are no restrictions on mechanical design. Since the microscope system 1 acquires a captured image by one-time imaging, the imaging speed does not significantly decrease. Therefore, even if the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without any partial brightness reduction in the field of view without restrictions on mechanical design or significant reduction in imaging speed. is possible.

(実施例2)
次に、図8、図9A、及び図9Bを参照して、顕微鏡システム1の動作の実施例2を説明する。実施例1では、ウェルプレート60における各XY位置について、ウェルプレート60の底面62の位置を検出し、その底面62の位置からユーザが設定した変位幅Δzaだけ変位させながら撮像を行う例を説明した。本実施例では、各XY位置におけるウェルプレート60の局所的な傾きに応じた試料6が存在する範囲の変位幅Δzc(i,j)を検出し、それを反映した撮像範囲において撮像を行う例を説明する。図9A及び図9Bは、顕微鏡システム1が実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。図9A及び図9Bを参照して説明する顕微鏡システム1の動作は実施例2に係る撮像方法の一つに相当する。図9A及び図9Bの各ステップの動作は、処理装置50の制御部51の制御に基づき実行される。本実施形態に係る撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、図9A及び図9Bに示す各ステップを含む。以下の処理の前提として、試料6を載置するウェルプレート60が測定を行うための測定位置に設定されている。
(Example 2)
Next, Example 2 of the operation of the microscope system 1 will be described with reference to FIGS. 8, 9A, and 9B. In the first embodiment, for each XY position on the well plate 60, the position of the bottom surface 62 of the well plate 60 is detected, and an image is captured while the position of the bottom surface 62 is displaced by a displacement width Δza set by the user. bottom. In this embodiment, the displacement width Δz c (i, j) of the range in which the sample 6 exists is detected according to the local tilt of the well plate 60 at each XY position, and imaging is performed in the imaging range reflecting it. An example is given. 9A and 9B are flowcharts showing the operation of imaging processing executed by the microscope system 1. FIG. The operation of the microscope system 1 described with reference to FIGS. 9A and 9B corresponds to one imaging method according to the second embodiment. The operation of each step in FIGS. 9A and 9B is executed under the control of the control section 51 of the processing device 50. FIG. A program for causing a computer to execute the imaging method according to this embodiment includes steps shown in FIGS. 9A and 9B. As a premise for the following processing, the well plate 60 on which the sample 6 is placed is set at the measurement position for measurement.

ステップS101において、制御部51は、顕微鏡システム1による撮像に関する測定条件の設定をユーザから受け付ける。このような測定条件としては、例えば、以下のものが挙げられる。
・試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅Δzb(対物レンズ21の焦点位置の移動範囲)
・露光時間Texp
・撮像を実行するウェルプレート60上のXY位置のリスト
ここで、変位幅Δzbは、例えば10μm~数100μmであり、試料6の厚みに基づいてユーザが入力するZ方向の幅を示す値である。露光時間Texpは50ms~1s程度の値としてもよい。また、制御部51は、ウェルプレート60の寸法情報の入力を受け付けてもよい。
In step S<b>101 , the control unit 51 receives from the user the setting of measurement conditions for imaging by the microscope system 1 . Examples of such measurement conditions include the following.
・Displacement width Δz b of the focal position of the objective lens 21 relative to the sample 6 (moving range of the focal position of the objective lens 21)
・Exposure time T exp
A list of XY positions on the well plate 60 where imaging is performed Here, the displacement width Δz b is, for example, 10 μm to several hundred μm, and is a value indicating the width in the Z direction input by the user based on the thickness of the sample 6 be. The exposure time T exp may be a value of approximately 50 ms to 1 s. Also, the control unit 51 may receive input of dimension information of the well plate 60 .

ステップS102において、制御部51は、撮像を実行するウェルプレート60のXY位置のリストに基づき、プレスキャンを実行するXY位置(x1,y1)~(xm,yn)を設定する。 In step S102, the control unit 51 sets XY positions (x 1 , y 1 ) to (x m , y n ) at which prescanning is performed based on the list of XY positions of the well plate 60 at which imaging is performed.

ステップS103において、制御部51は、顕微鏡システム1の各構成要素を制御して、各構成要素の位置合わせを行い、最初のプレスキャンを実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させる。プレスキャンとは、各XY位置(xi,yj)において、対物レンズ21の焦点がウェルプレート60の底面62に一致するZ方向の位置z0(i,j)を検索する動作である。以下、制御部51は、ステップS102で設定したXY位置の各々について、ステップS104~S106の処理を実行する。以下、処理対象のXY位置を(xi,yj)と表す。 In step S<b>103 , the control unit 51 controls each component of the microscope system 1 to perform alignment of each component, and the sample 6 at the XY position where the first prescan is performed is within the imaging range of the excitation light beam 11 . The well plate 60 is moved in the XY directions so that the well plate 60 is positioned. Prescanning is an operation of searching for a position z 0 ( i , j ) in the Z direction where the focal point of the objective lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well plate 60 at each XY position (x i , y j ). Thereafter, the control unit 51 executes the processes of steps S104 to S106 for each of the XY positions set in step S102. Hereinafter, the XY position to be processed is expressed as (x i , y j ).

ステップS104において、制御部51は、駆動装置22を制御し、対物レンズ21をZ方向に移動させながら、位置センサ24の信号を読み取り、対物レンズ21の焦点が、ウェルプレート60の底面62に一致する対物レンズ21のZ方向の位置z0(i,j)を検索する。ここで、位置z0(i,j)は、XY位置(xi,yj)に対する対物レンズ21のZ方向の位置である。 In step S104, the control unit 51 controls the driving device 22 to read the signal of the position sensor 24 while moving the objective lens 21 in the Z direction so that the focal point of the objective lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well plate 60. The position z 0 (i, j) of the objective lens 21 in the Z direction is retrieved. Here, the position z 0 (i, j) is the Z-direction position of the objective lens 21 with respect to the XY position (x i , y j ).

ステップS105において、制御部51は、プレスキャンを実行するすべてのXY位置(xi,yj)においてz0(i,j)の検索が終了したかを判断する。プレスキャンを実行するすべてのXY位置に対するプレスキャンが終了していない場合、すなわち、ユーザによって指定されたXY位置のうちプレスキャンが終了していないものが存在する場合(ステップS105でNO)、制御部51は、ステップS106へ進む。プレスキャンを実行するすべてのXY位置においてプレスキャンが終了した場合(ステップS105でYES)、制御部51は、ステップ107に進む。 In step S105, the control unit 51 determines whether or not the search for z0(i,j) has been completed at all XY positions ( xi , yj) where prescanning is performed. If prescanning has not been completed for all XY positions to be prescanned, that is, if there are XY positions specified by the user for which prescanning has not been completed (NO in step S105), control The unit 51 proceeds to step S106. If prescanning has been completed at all XY positions where prescanning is to be performed (YES in step S105), control unit 51 proceeds to step S107.

ステップS106において、制御部51は、次のプレスキャンを実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させ、ステップS104に戻る。 In step S106, the control unit 51 moves the well plate 60 in the XY directions so that the sample 6 at the XY position where the next prescan is to be performed is positioned within the imaging range of the excitation light flux 11, and the process returns to step S104.

ステップS107において、制御部51は、プレスキャン結果(x1,y1,z0(1,1))~(xm,yn,z0(m,n))を元に、撮像を実行する各XY位置(xi,yj)におけるウェルプレート60の底面62の傾きgrad(zi,j)を算出する。傾きgrad(zi,j)はX方向の傾きを示すgrad(zi,jxとY方向の傾きを示すgrad(zi,jyとを有するベクトル量となる。grad(zi,jx及びgrad(zi,jyは例えば次の式1により算出されてもよい。
[式1]
grad(zi,jx=(zi+1,j-zi-1,j)/(xi+1-xi-1
grad(zi,jy=(zi,j+1-zi,j-1)/(yj+1-yj-1
In step S107, the control unit 51 performs imaging based on the prescan results (x 1 , y 1 , z 0(1,1) ) to (x m , y n , z 0(m,n) ). The inclination grad(z i , j ) of the bottom surface 62 of the well plate 60 at each XY position (x i , y j ) is calculated. The gradient grad(z i,j ) is a vector quantity having grad(zi ,j ) x indicating the gradient in the X direction and grad(zi ,j ) y indicating the gradient in the Y direction. grad(z i,j ) x and grad(z i,j ) y may be calculated by, for example, Equation 1 below.
[Formula 1]
grad(z i,j ) x =(z i+1,j −z i-1,j )/(x i+1 −x i-1 )
grad(z i,j ) y =(z i,j+1 −z i,j−1 )/(y j+1 −y j−1 )

ステップS108において、制御部51は、撮像を実行するXY位置におけるウェルプレート60の底面62の傾きgrad(zi,j)とカメラ40の2次元センサ41のサイズを元に撮像を実行する各XY位置における撮像Z範囲Δzc(i,j)を算出する。ここで、Δzc(i,j)はウェルプレート60の傾きによる試料6が存在するZ方向の範囲である。例えば、2次元センサ41が長方形を有し、X方向の撮影範囲に対応する長さがL1、Y方向の撮影範囲に対応する長さがL2であるとする。この場合、X方向の傾きによるZ方向の変位量は、L1×grad(zi,jxとなる。Y方向の傾きによるZ方向の変位量は、L2×grad(zi,jyとなる。したがって、制御部51は、例えば、次の式2により撮像Z範囲Δzc(i,j)を算出してもよい。
[式2]
Δzc(i,j)=L1×grad(zi,jx+L2×grad(zi,jy
In step S108, the control unit 51 performs each XY imaging based on the inclination grad(z i,j ) of the bottom surface 62 of the well plate 60 at the XY position where imaging is performed and the size of the two-dimensional sensor 41 of the camera 40. An imaging Z range Δz c(i,j) at the position is calculated. Here, Δz c (i, j) is the range in the Z direction where the sample 6 exists due to the inclination of the well plate 60 . For example, assume that the two-dimensional sensor 41 has a rectangular shape, the length corresponding to the imaging range in the X direction is L 1 , and the length corresponding to the imaging range in the Y direction is L 2 . In this case, the amount of displacement in the Z direction due to the tilt in the X direction is L 1 ×grad(z i,j ) x . The amount of displacement in the Z direction due to the tilt in the Y direction is L 2 ×grad(z i,j ) y . Therefore, the control unit 51 may calculate the imaging Z range Δz c(i,j) by, for example, Equation 2 below.
[Formula 2]
Δzc(i,j) = L1 ×grad( zi,j ) x + L2 ×grad( zi,j ) y

ステップS109において、制御部51は、顕微鏡システム1の各構成要素を制御して、各構成要素の位置合わせを行い、最初の撮像を実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させる。以下、制御部51は、ステップS001で設定を受け付けたリストに含まれるXY位置の各々について、ステップS110~S116の処理を実行する。以下、処理対象のXY位置を(xi,yj)と表す。 In step S<b>109 , the control unit 51 controls each component of the microscope system 1 to perform alignment of each component, and the sample 6 at the XY position where the first imaging is performed is positioned within the imaging range of the excitation light flux 11 . The well plate 60 is moved in the XY direction so as to After that, the control unit 51 executes the processes of steps S110 to S116 for each of the XY positions included in the list whose settings are accepted in step S001. Hereinafter, the XY position to be processed is expressed as (x i , y j ).

ステップS110において、制御部51は、駆動装置22を制御し、対物レンズ21をZ方向に移動させながら、位置センサ24の信号を読み取り、対物レンズ21の焦点が、ウェルプレート60の底面62に一致する位置z0(i,j)を検索する。 In step S110, the control unit 51 controls the driving device 22 to read the signal of the position sensor 24 while moving the objective lens 21 in the Z direction, so that the focal point of the objective lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well plate 60. Find the position z 0(i,j) where

ステップS111において、制御部51は、駆動装置22を制御し、ステップS110で検索した位置z0(i,j)に対物レンズ21を移動させる。 In step S111, the controller 51 controls the driving device 22 to move the objective lens 21 to the position z0 (i,j) retrieved in step S110.

ステップS112において、制御部51は、発光装置10から励起光束11を射出しながらMLディスク33及びニポウディスク31を回転するように、共焦点スキャナ30及び発光装置10を制御する。これにより、励起光束11は、MLディスク33により個別の光束に集光され、DM34を透過後、ニポウディスク31の個々のピンホールを通過し、顕微鏡20の対物レンズ21により、ウェルプレート60のウェル68に載置された試料6に集光される。励起光束11により試料6の蛍光試薬が発した蛍光信号12は、再び対物レンズ21を通り、ニポウディスク31の個々のピンホール上に集光される。個々のピンホールを通過した蛍光信号12はDM34で反射され、リレーレンズ35,37を通り、バンドパスフィルタ36を介してカメラ40に結像されるよう共焦点スキャナ30の開口部(共焦点画像取り出しポート)から射出される。一方で、制御部51は、対物レンズ21をz0(i,j)からz0(i,j)+Δzb+Δzc(i,j)へ、例えば等速度で移動させながら、カメラ40にて露光時間Texpだけ露光し、画像を取得する。具体的には、制御部51は、駆動装置22へ制御信号を送信することで駆動装置22に対物レンズ21を変位させながら、カメラ40へ露光信号を送信して2次元センサ41に露光させて撮像を行わせる。 In step S<b>112 , the control unit 51 controls the confocal scanner 30 and the light emitting device 10 such that the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 are rotated while the excitation light flux 11 is emitted from the light emitting device 10 . As a result, the excitation light beam 11 is focused into individual light beams by the ML disk 33 , passes through the DM 34 , passes through individual pinholes of the Nipkow disk 31 , and passes through the wells 68 of the well plate 60 with the objective lens 21 of the microscope 20 . The light is condensed on the sample 6 placed on the . Fluorescence signals 12 emitted by the fluorescent reagents of the sample 6 by the excitation light beam 11 pass through the objective lens 21 again and are focused on the individual pinholes of the Nipkow disk 31 . Fluorescence signals 12 passing through individual pinholes are reflected by DM 34, pass through relay lenses 35 and 37, pass through bandpass filter 36, and pass through the aperture of confocal scanner 30 to be imaged on camera 40 (confocal image ejection port). On the other hand, the control unit 51 moves the objective lens 21 from z 0 (i, j) to z 0 (i, j) + Δz b + Δz c (i, j) at a constant speed, for example, while the camera 40 Exposure is performed for the exposure time T exp to obtain an image. Specifically, the control unit 51 transmits a control signal to the driving device 22 to cause the driving device 22 to displace the objective lens 21, while transmitting an exposure signal to the camera 40 to cause the two-dimensional sensor 41 to be exposed. Take an image.

上記の対物レンズ21の駆動とカメラ40の露光が終了したら、ステップS113において、制御部51は発光装置10からの励起光束11の射出を終了する。 After the driving of the objective lens 21 and the exposure of the camera 40 are completed, the control section 51 terminates the emission of the excitation light flux 11 from the light emitting device 10 in step S113.

ステップS114において、制御部51は、カメラ40にて取得された画像データを、処理装置50の記憶部52に転送する。 In step S<b>114 , the control unit 51 transfers the image data acquired by the camera 40 to the storage unit 52 of the processing device 50 .

ステップS115において、制御部51は、ステップS101でユーザによって指定された撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了したか否かを判断する。撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了していない場合、すなわち、ユーザによって指定されたXY位置のうち撮像済でないものが存在する場合(ステップS115でNO)、制御部51は、ステップS116へ進む。撮像を実行するすべてのXY位置において撮像が終了した場合(ステップS115でYES)、制御部51は、一連の動作を終了する。 In step S115, the control unit 51 determines whether imaging has been completed for all the XY positions designated by the user in step S101. If imaging has not been completed for all XY positions where imaging is to be performed, that is, if there are XY positions designated by the user that have not been imaged (NO in step S115), the control unit 51 performs step S116. proceed to When imaging is completed at all XY positions where imaging is performed (YES in step S115), the control unit 51 terminates a series of operations.

ステップS116において、制御部51は、次の撮像を実行するXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させ、ステップS113に戻る。 In step S116, the control unit 51 moves the well plate 60 in the XY directions so that the sample 6 at the XY position where the next imaging is performed is positioned within the imaging range of the excitation light flux 11, and the process returns to step S113.

以上のように、実施例2に係る顕微鏡システム1は、実施例1の処理に加え、プレスキャンを行って、各XY位置におけるウェルプレート60の局所的な傾きを検出する。そして、顕微鏡システム1は、ウェルプレート60の局所的な傾きに応じた試料6が存在する範囲の変位幅Δzc(i,j)を検出し、それを反映した撮像範囲において撮像を行う。したがって、本実施例によれば、撮像を実施するXY位置におけるウェルプレート60の傾きとそれによる試料6が存在するZ方向の範囲を予測することができるため、過不足のない撮像Z範囲を設定して撮像を行うことが可能となる。 As described above, the microscope system 1 according to the second embodiment performs pre-scanning in addition to the processing of the first embodiment to detect the local tilt of the well plate 60 at each XY position. Then, the microscope system 1 detects the displacement width Δz c(i,j) of the range in which the sample 6 exists according to the local tilt of the well plate 60, and performs imaging in the imaging range reflecting it. Therefore, according to the present embodiment, since it is possible to predict the tilt of the well plate 60 at the XY position where imaging is performed and the range in the Z direction where the sample 6 exists accordingly, the imaging Z range is set just right. Then, it becomes possible to perform imaging.

(実施例3)
次に、図8、図10A、及び図10Bを参照して、顕微鏡システム1の動作の実施例3を説明する。実施例2では、プレスキャンを行ってウェルプレート60における各XY位置について、ウェルプレート60の局所的な傾きに応じた変位幅Δzc(i,j)を検出し、次に、再度、各XY位置のスキャンを行って、各XY位置における試料6の撮像を行う例を説明した。本実施例では、1回のスキャンの中で、各XY位置におけるウェルプレート60の局所的な傾きに応じた変位幅Δzc(i,j)の検出と、試料6の撮像とを実行する例を説明する。図10A及び図10Bは、顕微鏡システム1が実行する撮像処理の動作を示すフローチャートである。図10A及び図10Bを参照して説明する顕微鏡システム1の動作は実施例3に係る撮像方法の一つに相当する。図10A及び図10Bの各ステップの動作は、処理装置50の制御部51の制御に基づき実行される。本実施形態に係る撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、図10A及び図10Bに示す各ステップを含む。以下の処理の前提として、試料6を載置するウェルプレート60が測定を行うための測定位置に設定されている。
(Example 3)
Next, Example 3 of the operation of the microscope system 1 will be described with reference to FIGS. 8, 10A, and 10B. In the second embodiment, pre-scanning is performed to detect the displacement width Δz c (i, j) corresponding to the local tilt of the well plate 60 for each XY position on the well plate 60, and then each XY An example has been described in which position scanning is performed and the sample 6 is imaged at each XY position. In this embodiment, detection of the displacement width Δz c(i,j) according to the local tilt of the well plate 60 at each XY position and imaging of the sample 6 are performed in one scan. explain. 10A and 10B are flowcharts showing the operation of imaging processing executed by the microscope system 1. FIG. The operation of the microscope system 1 described with reference to FIGS. 10A and 10B corresponds to one imaging method according to the third embodiment. 10A and 10B are executed under the control of the control unit 51 of the processing device 50. FIG. A program for causing a computer to execute the imaging method according to this embodiment includes steps shown in FIGS. 10A and 10B. As a premise for the following processing, the well plate 60 on which the sample 6 is placed is set at the measurement position for measurement.

ステップS201において、制御部51は、顕微鏡システム1による撮像に関する測定条件の設定をユーザから受け付ける。このような測定条件としては、例えば、以下のものが挙げられる。
・試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅Δzb、Δzd(対物レンズ21の焦点位置の移動範囲)
・露光時間Texp
・撮像を実行するウェルプレート60上のXY位置のリスト(x1,y1)~(xm,yn
ここで、変位幅Δzbは例えば10μm~数100μmであり、試料6の厚みに基づいてユーザが入力するZ方向の幅を示す値である。変位幅Δzdは例えば数μm~数10μmであり、撮像を実施するXY位置におけるウェルプレート60の傾きによる試料6が存在するZ方向の範囲をユーザが予想して入力する値である。露光時間Texpは50ms~1s程度の値としてもよい。また、制御部51は、ウェルプレート60の寸法情報の入力を受け付けてもよい。
In step S<b>201 , the control unit 51 receives from the user the setting of measurement conditions for imaging by the microscope system 1 . Examples of such measurement conditions include the following.
・Displacement widths Δz b , Δz d of the focal position of the objective lens 21 relative to the sample 6 (moving range of the focal position of the objective lens 21)
・Exposure time T exp
・List of XY positions on well plate 60 where imaging is performed (x 1 , y 1 ) to (x m , y n )
Here, the displacement width Δz b is, for example, 10 μm to several hundred μm, and is a value indicating the width in the Z direction that is input by the user based on the thickness of the sample 6 . The displacement width Δz d is, for example, several micrometers to several tens of micrometers, and is a value input by the user by predicting the range in the Z direction where the sample 6 exists due to the tilt of the well plate 60 at the XY position where imaging is performed. The exposure time T exp may be a value of approximately 50 ms to 1 s. Also, the control unit 51 may receive input of dimension information of the well plate 60 .

ステップS202において、制御部51は、撮像を実行する最初のXY位置の試料6が励起光束11による撮像範囲に位置するようにウェルプレート60をXY方向に移動させる。以下、制御部51は、ステップS201で設定を受け付けたXY位置の各々について、ステップS203~S213の処理を実行する。以下、処理対象のXY位置を(xi,yj)と表す。以下、制御部51は、(x1,y1)、(x2,y1)、・・・、(xm,y1)、(x1,y2)、(x2,y2)、・・・、(xm,y2)、・・・、(x1,yn)、(x2,yn)、・・・、(xm,yn)の順に処理を実行する例を説明するが、これ以外の順に処理を実行してもよい。 In step S<b>202 , the control unit 51 moves the well plate 60 in the XY directions so that the sample 6 at the first XY position to be imaged is located within the imaging range of the excitation light flux 11 . Thereafter, the control unit 51 executes the processes of steps S203 to S213 for each of the XY positions set in step S201. Hereinafter, the XY position to be processed is expressed as (x i , y j ). , (xm, y1) , ( x1 , y2 ), ( x2 , y2 ), ( x1 , y1 ), ( x2 , y1 ), . , ..., ( xm , y2 ), ..., ( x1 , yn ), ( x2 , yn ), ..., ( xm , yn ) Although an example will be described, the processes may be executed in an order other than this.

ステップS203において、制御部51は、駆動装置22を制御し、対物レンズ21をZ方向に移動させながら、位置センサ24の信号を読み取り、対物レンズ21の焦点が、ウェルプレート60の底面62に一致する対物レンズ21のZ方向の位置z0(i,j)を検索する。ここで、位置z0(i,j)は、XY位置(xi,yj)に対する対物レンズ21のZ方向の位置である。 In step S203, the control unit 51 controls the driving device 22 to read the signal of the position sensor 24 while moving the objective lens 21 in the Z direction so that the focal point of the objective lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well plate 60. The position z 0 (i, j) of the objective lens 21 in the Z direction is retrieved. Here, the position z 0 (i, j) is the Z-direction position of the objective lens 21 with respect to the XY position (x i , y j ).

ステップS204において、制御部51は、現在のXY位置(xi,yj)に対して、近傍のXY位置(xi-1,yj)、(xi,yj-1)における、対物レンズ21の焦点がウェル68の底面62に一致する対物レンズ21の位置z0(i-1,j)及びz0(i,j-1)が既知であるかを判断する。例えば、(x1,y1)、(x2,y1)、・・・、(xm,y1)、(x1,y2)、(x2,y2)、・・・、(xm,y2)、・・・、(x1,yn)、(x2,yn)、・・・、(xm,yn)の順に処理を実行する場合、i>1かつj>1の場合、(xi-1,yj)及び(xi,yj-1)における処理は終了しているため、z0(i-1,j)及びz0(i,j-1)は既知である。既知である場合(ステップS204でYES)、制御部51はステップS206に進む。既知でない場合(ステップS204でNO)、制御部51はステップS205に進む。 In step S204 , the control unit 51 controls the current XY position (x i , y j ) to obtain object Determine if the positions z0(i-1,j) and z0(i,j-1) of the objective lens 21 where the focal point of the lens 21 coincides with the bottom surface 62 of the well 68 are known. For example, ( x1 , y1 ), ( x2 , y1 ), ..., ( xm , y1 ), ( x1 , y2 ), ( x2 , y2 ), ..., ( xm , y2 ), ..., ( x1 , yn ) , ( x2 , yn ), ..., ( xm , yn ) , i>1 And when j>1, since the processing in (x i-1 , y j ) and (x i , y j-1 ) has ended, z 0(i-1, j) and z 0(i, j-1) is known. If it is already known (YES in step S204), the controller 51 proceeds to step S206. If not known (NO in step S204), the control unit 51 proceeds to step S205.

ステップS205において、制御部51は、撮像時のZスキャン範囲の要素のうち、撮像を実施するXY位置(xi,yj)におけるウェルプレート60の傾きとそれによる試料6が存在するZ方向の範囲であるΔzc(i,j)として、ステップS201でユーザが指定したΔzdと決定する。そして、制御部51は、ステップS208へ進む。 In step S205, the control unit 51 determines the tilt of the well plate 60 at the XY position (x i , y j ) where imaging is performed among the elements of the Z scan range at the time of imaging and the Z direction where the sample 6 exists due to the tilt. Δz d specified by the user in step S201 is determined as the range Δz c (i, j) . Then, the controller 51 proceeds to step S208.

ステップS206において、制御部51は、現在のXY位置(xi,yj)のウェルプレート60の底面62の傾きgrad(zi,j)を算出する。制御部51は、例えば、次の式3により、grad(zi,jx及びgrad(zi,jyを算出してもよい。
[式3]
grad(zi,jx=(zi,j-zi-1,j)/(xi-xi-1
grad(zi,jy=(zi,j-zi,j-1)/(yj-yj-1
In step S206, the controller 51 calculates the inclination grad (z i, j ) of the bottom surface 62 of the well plate 60 at the current XY position (x i , y j ). The control unit 51 may calculate grad(z i,j ) x and grad(z i,j ) y by, for example, Equation 3 below.
[Formula 3]
grad(z i,j ) x =(z i,j -z i-1,j )/(x i -x i-1 )
grad(z i,j ) y =(z i,j −z i,j−1 )/(y j −y j−1 )

ステップS207において、制御部51は、grad(zi,j)とカメラ40の2次元センサ41のサイズをもとに、XY位置(xi,yj)における撮像Z範囲Δzc(i,j)を算出する。例えば、2次元センサ41が、X方向の撮影範囲に対応する長さL1、Y方向の撮影範囲に対応する長さL2を有する長方形である場合、図9AのS108と同様に、制御部51は、次の式4により撮像Z範囲Δzc(i,j)を算出してもよい。
[式4]
1×grad(zi,jx+L2×grad(zi,jy
そして、制御部51は、ステップS208へ進む。
In step S207, based on grad (z i, j ) and the size of the two-dimensional sensor 41 of the camera 40, the control unit 51 determines the imaging Z range Δz c (i , j) at the XY position (x i , y j ). ) . For example, if the two-dimensional sensor 41 is a rectangle having a length L 1 corresponding to the imaging range in the X direction and a length L 2 corresponding to the imaging range in the Y direction, the control unit 51 may calculate the imaging Z range Δz c (i, j) by the following equation 4.
[Formula 4]
L1 ×grad(zi ,j ) x + L2 ×grad( zi,j ) y
Then, the controller 51 proceeds to step S208.

ステップS208において、制御部51は、駆動装置22を制御し、ステップS203で検索した位置z0(i,j)に対物レンズ21を移動させる。 In step S208, the control unit 51 controls the driving device 22 to move the objective lens 21 to the position z0(i,j) retrieved in step S203.

ステップS209において、制御部51は、発光装置10から励起光束11を射出しながらMLディスク33及びニポウディスク31を回転するように、共焦点スキャナ30及び発光装置10を制御する。これにより、励起光束11は、MLディスク33により個別の光束に集光され、DM34を透過後、ニポウディスク31の個々のピンホールを通過し、顕微鏡20の対物レンズ21により、ウェルプレート60のウェル68に載置された試料6に集光される。励起光束11により試料6の蛍光試薬が発した蛍光信号12は、再び対物レンズ21を通り、ニポウディスク31の個々のピンホール上に集光される。個々のピンホールを通過した蛍光信号12はDM34で反射され、リレーレンズ35,37を通り、バンドパスフィルタ36を介してカメラ40に結像されるよう共焦点スキャナ30の開口部(共焦点画像取り出しポート)から射出される。一方で、制御部51は、対物レンズ21をz0(i,j)からz0(i,j)+Δzb+Δzc(i,j)へ、例えば等速度で移動させながら、カメラ40にて露光時間Texpだけ露光し、画像を取得する。具体的には、制御部51は、駆動装置22へ制御信号を送信することで駆動装置22に対物レンズ21を変位させながら、カメラ40へ露光信号を送信して2次元センサ41に露光させて撮像を行わせる。 In step S<b>209 , the control unit 51 controls the confocal scanner 30 and the light emitting device 10 such that the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 are rotated while the excitation light flux 11 is emitted from the light emitting device 10 . As a result, the excitation light beam 11 is focused into individual light beams by the ML disk 33 , passes through the DM 34 , passes through individual pinholes of the Nipkow disk 31 , and passes through the wells 68 of the well plate 60 with the objective lens 21 of the microscope 20 . The light is condensed on the sample 6 placed on the . Fluorescence signals 12 emitted by the fluorescent reagents of the sample 6 by the excitation light beam 11 pass through the objective lens 21 again and are focused on the individual pinholes of the Nipkow disk 31 . Fluorescence signals 12 passing through individual pinholes are reflected by DM 34, pass through relay lenses 35 and 37, pass through bandpass filter 36, and pass through the aperture of confocal scanner 30 to be imaged on camera 40 (confocal image ejection port). On the other hand, the control unit 51 moves the objective lens 21 from z 0 (i, j) to z 0 (i, j) + Δz b + Δz c (i, j) at a constant speed, for example, while the camera 40 Exposure is performed for the exposure time T exp to obtain an image. Specifically, the control unit 51 transmits a control signal to the driving device 22 to cause the driving device 22 to displace the objective lens 21, while transmitting an exposure signal to the camera 40 to cause the two-dimensional sensor 41 to be exposed. Take an image.

上記の対物レンズ21の駆動とカメラ40の露光が終了したら、ステップS210において、制御部51は発光装置10からの励起光束11の射出を終了する。 After the driving of the objective lens 21 and the exposure of the camera 40 are completed, the control section 51 terminates the emission of the excitation light flux 11 from the light emitting device 10 in step S210.

ステップS211において、制御部51は、カメラ40にて取得された画像データを、処理装置50の記憶部52に転送する。 In step S<b>211 , the control unit 51 transfers the image data acquired by the camera 40 to the storage unit 52 of the processing device 50 .

ステップS212において、制御部51は、ステップS201でユーザによって指定された撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了したか否かを判断する。撮像を実行するすべてのXY位置に対する撮像が終了していない場合、すなわち、ユーザによって指定されたXY位置のうち撮像が終了していないものが存在する場合(ステップS212でNO)、制御部51は、ステップS213へ進む。撮像を実行するすべてのXY位置において撮像が終了した場合(ステップS212でYES)、制御部51は、一連の動作を終了する。 In step S212, the control unit 51 determines whether imaging has been completed for all the XY positions designated by the user in step S201. If imaging has not been completed for all XY positions where imaging is to be performed, that is, if imaging has not been completed for some of the XY positions designated by the user (NO in step S212), the control unit 51 , the process proceeds to step S213. When imaging is completed at all XY positions where imaging is performed (YES in step S212), the control unit 51 terminates a series of operations.

ステップS213において、制御部51は、次の撮像を実行するXY位置の試料6が励起光束11によるXY方向の撮像範囲に位置するようにウェルプレート60を移動させ、ステップS203戻る。 In step S213, the control unit 51 moves the well plate 60 so that the sample 6 at the XY position where the next imaging is performed is positioned within the imaging range in the XY direction by the excitation light flux 11, and returns to step S203.

以上のように、実施例3に係る顕微鏡システム1は、プレスキャンを行わずに、撮像動作を実行しながら、撮像を実施するXY位置におけるウェルプレート60の局所的な傾きを反映した試料6が存在するZ方向の変位幅Δzc(i,j)を算出する。したがって、実施例3によれば、過不足のない撮像Z範囲を設定して、その撮像Z範囲における撮像を高速に行うことが可能である。 As described above, the microscope system 1 according to the third embodiment performs the imaging operation without pre-scanning, and the sample 6 reflects the local tilt of the well plate 60 at the XY position where the imaging is performed. An existing displacement width Δz c (i, j) in the Z direction is calculated. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to set an appropriate imaging Z range and perform imaging in the imaging Z range at high speed.

また、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、ユーザが指定する速度にて、等速度で変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御してもよい。このように、撮像中は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を等速度で変位させるため、撮像中に対物レンズ21に対する試料6の相対位置が励起光束11の光軸に直行する方向(XY方向)に移動して、撮像画像が乱れることを防ぐことができる。 Further, the processing device 50 controls the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 at a constant speed specified by the user. may be controlled. Thus, during imaging, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 is displaced at a constant speed, so that the relative position of the sample 6 with respect to the objective lens 21 during imaging is in the direction perpendicular to the optical axis of the excitation light beam 11. It is possible to prevent the captured image from being disturbed by movement in the (XY directions).

また、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を変位させる速度は、ユーザが指定する露光時間Texpと相対位置の変位幅Δzaを元に決定してもよい。 Further, the processor 50 may determine the speed at which the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 is displaced based on the exposure time T exp specified by the user and the displacement width Δza of the relative position.

以上のように、本実施形態において、観察対象となる試料6の像を取得する顕微鏡システム1は、発光装置10、顕微鏡20、共焦点スキャナ30、カメラ40、及び処理装置50を備える。発光装置10は、励起光束11を照射する。共焦点スキャナ30は、励起光束11を試料6に対して走査する走査部を有する。顕微鏡20は、共焦点スキャナ30により走査された励起光束11による像を試料6に投影する対物レンズ21、及び、試料6が載置されるウェルプレート60の対物レンズ21の焦点位置に対する位置を検出する位置センサ24を有する。カメラ40は、撮像面が走査部に対して共役の位置に配置され、励起光束11が照射された試料6からの蛍光信号12を検出する。処理装置50は、顕微鏡20及びカメラ40の動作を制御する。ここで、処理装置50は、ウェルプレート60の対物レンズ21の焦点位置に対する位置に基づいて、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、励起光束11の光軸に平行な方向に変位させながら、カメラ40による撮像を行うための制御信号を、顕微鏡20及びカメラ40へ送信する。このように、本実施形態に係る顕微鏡システム1は、試料6における対物レンズ21の焦点位置を励起光束11の光軸に平行な方向に変位させながら共焦点撮像を行う。そのため、顕微鏡システム1は、試料面が傾いている場合であっても、共焦点撮像により、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。また、顕微鏡システム1は、複雑な構成を要しないため、機構設計上の制限を伴わない。さらに、顕微鏡システム1は、一回の撮像により撮像画像を取得するため、演算及び記憶に関して大きな負荷を必要としたり、撮像速度を著しく低下させたりすることもない。したがって、試料面が傾いている場合であっても、機構設計上の制限、及び撮像速度の著しい低下等を伴わずに、視野内の部分的な輝度低下のない明瞭な画像の撮像をすることが可能である。 As described above, in this embodiment, the microscope system 1 that acquires an image of the sample 6 to be observed includes the light emitting device 10, the microscope 20, the confocal scanner 30, the camera 40, and the processing device 50. The light emitting device 10 emits an excitation light flux 11 . The confocal scanner 30 has a scanning section that scans the sample 6 with the excitation light beam 11 . The microscope 20 detects the position of the objective lens 21 that projects the image of the excitation light beam 11 scanned by the confocal scanner 30 onto the sample 6 and the well plate 60 on which the sample 6 is placed with respect to the focal position of the objective lens 21. It has a position sensor 24 that The camera 40 has an imaging surface arranged at a conjugate position with respect to the scanning unit, and detects the fluorescence signal 12 from the sample 6 irradiated with the excitation light flux 11 . A processor 50 controls the operation of the microscope 20 and camera 40 . Here, the processing device 50 displaces the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 based on the position of the well plate 60 with respect to the focal position of the objective lens 21 . while transmitting a control signal for imaging by the camera 40 to the microscope 20 and the camera 40 . As described above, the microscope system 1 according to the present embodiment performs confocal imaging while displacing the focal position of the objective lens 21 on the sample 6 in the direction parallel to the optical axis of the excitation light flux 11 . Therefore, even when the sample surface is tilted, the microscope system 1 can capture a clear image without partial brightness reduction in the field of view by confocal imaging. Moreover, since the microscope system 1 does not require a complicated configuration, there are no restrictions on mechanical design. Furthermore, since the microscope system 1 acquires a captured image by taking a single image, it does not require a large load in terms of computation and storage, nor does it significantly reduce the imaging speed. Therefore, even if the sample surface is tilted, it is possible to capture a clear image without any partial brightness reduction in the field of view without restrictions on mechanical design or significant reduction in imaging speed. is possible.

また、共焦点スキャナ30は、走査部として、複数のピンホールが配設されたピンホールディスクを回転して、発光装置10から照射された励起光束11を試料6に対して走査する。対物レンズ21は、共焦点スキャナ30により走査された励起光束11による複数のピンホールの像を試料6に投影する。カメラ40は、撮像面が、複数のピンホールに対して共役の位置に配置される。このように、顕微鏡システム1は、MLディスク33とニポウディスク31を高速で回転させることにより、試料6の共焦点画像をカメラ40の2次元センサ41の受光面上に短時間で形成することができる。したがって、多数の被検査試料をマトリックス状に並べたウェルプレート60を、顕微鏡20と共焦点スキャナ30に対して、励起光束11の光軸に垂直な方向に相対的に変位させながら試料全数の共焦点画像を高速に取り込むことが可能である。 The confocal scanner 30 serves as a scanning unit to rotate a pinhole disk provided with a plurality of pinholes and scan the sample 6 with the excitation light beam 11 emitted from the light emitting device 10 . The objective lens 21 projects images of a plurality of pinholes formed by the excitation light flux 11 scanned by the confocal scanner 30 onto the sample 6 . The imaging surface of the camera 40 is arranged at a conjugate position with respect to the plurality of pinholes. Thus, the microscope system 1 can form a confocal image of the sample 6 on the light receiving surface of the two-dimensional sensor 41 of the camera 40 in a short time by rotating the ML disk 33 and the Nipkow disk 31 at high speed. . Therefore, the well plate 60, in which a large number of samples to be inspected are arranged in a matrix, is displaced relative to the microscope 20 and the confocal scanner 30 in the direction perpendicular to the optical axis of the excitation light beam 11. Focus images can be captured at high speed.

また、顕微鏡20は、対物レンズ21を励起光束11の光軸に平行な方向に変位させることが可能な駆動装置22を備える。処理装置50は、駆動装置22が対物レンズ21を変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御する。 The microscope 20 also includes a driving device 22 capable of displacing the objective lens 21 in a direction parallel to the optical axis of the excitation light beam 11 . The processing device 50 controls the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 takes an image while the driving device 22 displaces the objective lens 21 .

また、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を等速度で変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御してもよい。このように、撮像中は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を等速度で変位させるため、撮像中に対物レンズ21に対する試料6の相対位置が励起光束11の光軸に直行する方向に移動して、撮像画像が乱れることを防ぐことができる。 Further, the processing device 50 may control the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 takes an image while changing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 at a constant speed. Thus, during imaging, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 is displaced at a constant speed, so that the relative position of the sample 6 with respect to the objective lens 21 during imaging is in the direction perpendicular to the optical axis of the excitation light beam 11. to prevent the captured image from being disturbed.

また、処理装置50は、容器の対物レンズ21の焦点位置に対する位置に基づき、カメラ40による撮像を行う間における、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅を決定する。処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、決定された変位幅だけ変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御する。このように、処理装置50は、容器の顕微鏡20の対物レンズ21に対する位置に基づき、撮像を行う間における、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅を決定する。したがって、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 Further, the processing device 50 determines the displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 during imaging by the camera 40 based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens 21 . The processing device 50 controls the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 by the determined displacement width. Thus, the processor 50 determines the amount of displacement of the focal point of the objective lens 21 relative to the sample 6 during imaging based on the position of the container relative to the objective lens 21 of the microscope 20 . Therefore, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 can be appropriately displaced for imaging, and a clear image can be obtained.

ここで、実施例2、3のように、処理装置50は、容器の対物レンズ21の焦点位置に対する位置に基づき、容器の例えば底面62の局所的な傾きを検出してもよい。さらに、処理装置50は、検出した容器の局所的な傾きに基づいて、カメラ40による撮像を行う間における、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅を決定してもよい。このように容器の局所的な傾きを利用することで、過不足なく変位幅を決定して、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を変位させて撮像を行うことが可能である。 Here, as in the second and third embodiments, the processing device 50 may detect the local tilt of, for example, the bottom surface 62 of the container based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens 21 . Further, the processing device 50 may determine the displacement width of the focal point of the objective lens 21 relative to the sample 6 during imaging by the camera 40 based on the detected local tilt of the container. By using the local inclination of the container in this way, it is possible to determine the displacement width just enough to change the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 and perform imaging.

また、実施例3のように、処理装置50は、容器の例えば底面62の局所的な傾きを検出してそれに応じた変位幅を決定する処理と、局所的な傾きを検出した位置における試料6を撮影する処理とを交互に行って、容器に載置された複数の試料の各々を撮像してもよい。このように、変位幅の決定と試料6の撮影とを交互に行って複数の試料の各々を撮像することで、撮影を行う各XY位置における変位幅を決定するためのプレスキャンを行うことなく、スキャンを1回行うだけで、容器の局所的な傾きに応じた過不足ない変位を伴う撮影を高速に行うことが可能である。 Further, as in the third embodiment, the processing device 50 detects a local inclination of, for example, the bottom surface 62 of the container, determines a displacement width corresponding to the detected local inclination, and processes the sample 6 at the position where the local inclination is detected. may be alternately performed to image each of the plurality of samples placed in the container. In this way, by alternately determining the displacement width and photographing the specimen 6 to image each of the plurality of specimens, prescanning for determining the displacement width at each XY position to be photographed can be avoided. , it is possible to perform high-speed imaging with just the right amount of displacement according to the local inclination of the container by performing only one scan.

また、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、ユーザにより指定された変位幅だけ変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御してもよい。このように、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、ユーザにより指定された変位幅だけ変位させながら撮像を行う。したがって、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 In addition, the processing device 50 controls the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 by the displacement width specified by the user. good too. In this manner, the processing device 50 performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 by the displacement width designated by the user. Therefore, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 can be appropriately displaced for imaging, and a clear image can be obtained.

また、処理装置50は、容器の対物レンズ21の焦点位置に対する位置に基づき、カメラ40による撮像を行う間における、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅である第1の変位幅を決定してもよい。さらに、処理装置50は、ユーザにより指定された、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置の変位幅である第2の変位幅を取得してもよい。その上で、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を、第1の変位幅及び第2の変位幅のいずれか小さい変位幅だけ変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御してもよい。このように、処理装置50は、容器の顕微鏡20の対物レンズ21に対する位置に基づき決定された変位幅、及び、ユーザにより指定された変位幅のいずれか小さい変位幅だけ、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を変位させながら撮像を行ってもよい。したがって、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 Further, the processing device 50 calculates a first displacement width which is a displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 while the camera 40 performs imaging based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens 21. may be determined. Furthermore, the processing device 50 may acquire a second displacement width, which is the displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 specified by the user. Then, the processing device 50 performs imaging by the camera 40 while displacing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 by the smaller displacement width of the first displacement width and the second displacement width. As such, microscope 20 and camera 40 may be controlled. In this way, the processing device 50 moves the objective lens 21 relative to the sample 6 by the displacement width determined based on the position of the container relative to the objective lens 21 of the microscope 20 or the displacement width specified by the user, whichever is smaller. The imaging may be performed while changing the relative positions of the focal points of the . Therefore, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 can be appropriately displaced for imaging, and a clear image can be obtained.

なお、処理装置50は、試料6が載置されるウェルプレート60の寸法情報に基づいて、試料6の撮像の開始時及び終了時における、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置である開始位置及び終了位置を決定してもよい。さらに、処理装置50は、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を開始位置から終了位置まで変位させながら、カメラ40による撮像を行うように、顕微鏡20及びカメラ40を制御してもよい。このように、処理装置50は、試料6が載置される容器の寸法情報に基づいて、撮像を行う際の、試料6に対する対物レンズ21の焦点の開始位置及び終了位置を決定する。したがって、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を適切に変位させて撮像を行い、明瞭な画像を取得することができる。 Note that the processing unit 50 determines the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 at the start and end of imaging of the sample 6 based on the dimensional information of the well plate 60 on which the sample 6 is placed. A position and an end position may be determined. Furthermore, the processing device 50 may control the microscope 20 and the camera 40 so that the camera 40 performs imaging while changing the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 from the start position to the end position. In this way, the processing device 50 determines the start position and end position of the focus of the objective lens 21 with respect to the sample 6 when imaging, based on the dimensional information of the container in which the sample 6 is placed. Therefore, the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the sample 6 can be appropriately displaced for imaging, and a clear image can be obtained.

また、図7では、ステップS5で、制御部51は、ステップS4で算出された移動範囲の長さと、ステップS1でユーザにより設定された移動範囲の長さとを比較し、いずれか短い方の移動範囲を選択する例を説明したが、このような構成に限られない。例えば、制御部51は、ステップS4で算出された移動範囲と、ステップS1でユーザにより設定された移動範囲との両方に含まれる範囲、あるいは、少なくともいずれかに含まれる範囲を選択してもよい。 In FIG. 7, at step S5, the control unit 51 compares the length of the movement range calculated at step S4 with the length of the movement range set by the user at step S1, and determines whichever is shorter. Although an example of selecting a range has been described, the configuration is not limited to this. For example, the control unit 51 may select a range included in both the movement range calculated in step S4 and the movement range set by the user in step S1, or a range included in at least one of them. .

なお、上記実施形態では、ニポウディスク31に、部材32によりMLディスク33が機械的に接続されている場合の例を説明したが、MLディスク33及び部材32は設けなくてもよい。また、上記実施形態では、顕微鏡システム1には撮像系としては共焦点撮像系が存在し、撮像のためのカメラ40は1つ存在する構成を説明したが、このような構成に限られない。例えば、顕微鏡システム1は、落射照明光学系を有していてもよいし、複数のカメラ40で同時に複数の蛍光波長を撮像できるようにしてもよい。 In the above embodiment, the ML disk 33 is mechanically connected to the Nipkow disk 31 by the member 32, but the ML disk 33 and the member 32 may not be provided. In the above embodiment, the microscope system 1 has a confocal imaging system as an imaging system, and a single camera 40 for imaging has been described. However, the configuration is not limited to this. For example, the microscope system 1 may have an epi-illumination optical system, or a plurality of cameras 40 may simultaneously image a plurality of fluorescence wavelengths.

また、上記実施形態では、試料6に対する対物レンズ21の焦点の相対位置を変位させるために、試料6は変位せずに、駆動装置22により対物レンズ21を変位させる例を説明したが、このような構成に限られない。例えば、ウェルプレート60、あるいは、対物レンズ21及びウェルプレート60の両方を励起光束11の光軸に平行な方向に移動させてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the drive device 22 displaces the objective lens 21 without displacing the specimen 6 in order to displace the relative position of the focal point of the objective lens 21 with respect to the specimen 6 . configuration. For example, the well plate 60 or both the objective lens 21 and the well plate 60 may be moved in a direction parallel to the optical axis of the excitation light flux 11 .

また、上記実施形態では、試料6が載置される容器としてウェルプレート60を用いる例を説明したが、これに代えて、例えば、ペトリディッシュ、細胞培養フラスコ、スライドガラス、又はカバーガラスチャンバ―等の他の試料容器が用いられてもよい。また、試料6の撮像が行われている間に、対物レンズ21の焦点面の駆動装置22の駆動状態は等速となるように駆動パターンが設定されることが好ましいが、そうでなくてもよい。また、試料6の撮像が行われている間の、対物レンズ21の焦点面の変位の方向は、試料6と対物レンズ21との距離が小さくなる方向と大きくなる方向とのいずれでもよい。 Further, in the above embodiment, an example of using the well plate 60 as a container in which the sample 6 is placed has been described, but instead of this, for example, a Petri dish, a cell culture flask, a slide glass, a cover glass chamber, etc. Other sample containers may be used. In addition, it is preferable that the driving pattern is set so that the driving state of the driving device 22 of the focal plane of the objective lens 21 becomes constant speed while the sample 6 is being imaged. good. Further, the direction of displacement of the focal plane of the objective lens 21 while the image of the sample 6 is being performed may be either the direction in which the distance between the sample 6 and the objective lens 21 becomes smaller or the direction in which the distance between the sample 6 and the objective lens 21 becomes larger.

また、図6を参照した説明では、試料6の撮像が行われている間の、対物レンズ21の焦点面の変位は一方向に一回のみ行う場合の例を説明したが、これに限られない。例えば、焦点面は、往復して変位したり、複数回変位したりしてもよい。また、図1は、顕微鏡20が、倒立顕微鏡である場合の例を示しているが、顕微鏡20は正立顕微鏡等の他の構成でもよい。 Further, in the description with reference to FIG. 6, an example in which the focal plane of the objective lens 21 is displaced only once in one direction while the sample 6 is being imaged has been described, but the present invention is not limited to this. do not have. For example, the focal plane may be displaced back and forth, or displaced multiple times. Moreover, although FIG. 1 shows an example in which the microscope 20 is an inverted microscope, the microscope 20 may be of another configuration such as an upright microscope.

また、処理装置50は、対物レンズ21の変位の下端の位置を、ウェルプレート60の設計情報に基づいて決定してもよい。あるいは、処理装置50は、位置センサ24にて、ウェルプレート60の底面62の位置を検出して決定してもよい。 The processor 50 may also determine the position of the lower end of displacement of the objective lens 21 based on the design information of the well plate 60 . Alternatively, the processing device 50 may detect and determine the position of the bottom surface 62 of the well plate 60 with the position sensor 24 .

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックは統合されてもよいし、又は1つのブロックは分割されてもよい。フローチャートに記載の複数のステップは、記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 The disclosure is not limited to the embodiments described above. For example, multiple blocks shown in the block diagrams may be combined, or a single block may be divided. Instead of being performed in chronological order according to the description, multiple steps described in the flowcharts may be performed in parallel or in different orders, depending on the processing power of the device performing each step or as required. . Other modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure.

1 顕微鏡システム
6 試料
10 発光装置
11 励起光束
12 蛍光信号
20 顕微鏡
21 対物レンズ
22 駆動装置
23 リレーレンズ
24 位置センサ
241 光源
242 分光ミラー
243 分光ミラー
244 光センサ
30 共焦点スキャナ
31 ピンホールアレイディスク(ニポウディスク)
32 部材
33 マイクロレンズアレイディスク
34 ダイクロイックミラー
35 リレーレンズ
36 バンドパスフィルタ
37 リレーレンズ
39 回転中心軸
40 カメラ
41 2次元センサ
50 処理装置
51 制御部
52 記憶部
53 入出力部
60 ウェルプレート
61 フレーム
62 底面
63 被撮像サンプル
64 細胞培養面
65 撮像平面
66 被撮像サンプル
68 ウェル
71 撮像Z幅
1 microscope system 6 sample 10 light emitting device 11 excitation light beam 12 fluorescence signal 20 microscope 21 objective lens 22 drive device 23 relay lens 24 position sensor 241 light source 242 spectroscopic mirror 243 spectroscopic mirror 244 optical sensor 30 confocal scanner 31 pinhole array disk (Nipkow disk )
32 member 33 microlens array disk 34 dichroic mirror 35 relay lens 36 bandpass filter 37 relay lens 39 rotation center axis 40 camera 41 two-dimensional sensor 50 processor 51 control unit 52 storage unit 53 input/output unit 60 well plate 61 frame 62 bottom 63 Imaging sample 64 Cell culture surface 65 Imaging plane 66 Imaging sample 68 Well 71 Imaging Z width

Claims (9)

観察対象となる試料の像を取得する顕微鏡システムであって、
照明光を照射する発光装置と、
前記照明光を前記試料に対して走査する走査部を有する共焦点スキャナと、
前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による像を前記試料に投影する対物レンズと、前記試料が載置される容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置を検出する位置センサと、を有する、顕微鏡と、
前記照明光が照射された前記試料からの被測定光を検出する、撮像面が前記走査部に対して共役の位置に配置された、撮像装置と、
前記顕微鏡及び前記撮像装置の動作を制御する処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置に基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記照明光の光軸に平行な方向に変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うための制御信号を、前記顕微鏡及び前記撮像装置へ送信する、
顕微鏡システム。
A microscope system for acquiring an image of a sample to be observed,
a light-emitting device that emits illumination light;
a confocal scanner having a scanning unit that scans the sample with the illumination light;
An objective lens that projects an image of the illumination light scanned by the confocal scanner onto the sample, and a position sensor that detects the position of the container in which the sample is placed with respect to the focal position of the objective lens, a microscope;
an imaging device that detects light to be measured from the sample irradiated with the illumination light, and has an imaging surface arranged at a conjugate position with respect to the scanning unit;
a processing device that controls operations of the microscope and the imaging device;
with
The processing device performs the imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens. Sending a control signal for imaging by the device to the microscope and the imaging device;
microscope system.
前記共焦点スキャナは、前記走査部として、複数のピンホールが配設されたピンホールディスクを回転して、前記発光装置から照射された前記照明光を前記試料に対して走査し、
前記対物レンズは、前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による前記複数のピンホールの像を前記試料に投影し、
前記撮像装置は、前記撮像面が、前記複数のピンホールに対して共役の位置に配置される、
請求項1に記載の顕微鏡システム。
The confocal scanner, as the scanning unit, rotates a pinhole disk provided with a plurality of pinholes to scan the sample with the illumination light emitted from the light emitting device,
The objective lens projects images of the plurality of pinholes by the illumination light scanned by the confocal scanner onto the sample,
In the imaging device, the imaging surface is arranged at a conjugate position with respect to the plurality of pinholes.
A microscope system according to claim 1 .
前記顕微鏡は、前記対物レンズを前記照明光の光軸に平行な方向に変位させることが可能な駆動装置を更に備え、
前記処理装置は、前記駆動装置が前記対物レンズを変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する、
請求項1又は2に記載の顕微鏡システム。
The microscope further comprises a driving device capable of displacing the objective lens in a direction parallel to the optical axis of the illumination light,
The processing device controls the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while the driving device displaces the objective lens.
3. Microscope system according to claim 1 or 2.
前記処理装置は、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を等速度で変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する、請求項1から3のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing device controls the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while changing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample at a constant speed. A microscope system according to any one of the preceding clauses. 前記処理装置は、
前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する前記位置に基づき、前記容器の局所的な傾きを検出し、
検出した前記容器の局所的な傾きに基づいて、前記撮像装置による撮像を行う間における、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置の変位幅を決定し、
前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記決定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。
The processing device is
detecting a local tilt of the container based on the position of the container relative to the focal position of the objective lens;
Based on the detected local tilt of the container, determining a displacement width of the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample during imaging by the imaging device;
controlling the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample by the determined displacement width;
Microscope system according to any one of claims 1 to 4.
前記処理装置は、前記容器の局所的な傾きを検出し、当該局所的な傾きに基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置の変位幅を決定する処理と、前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記決定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する処理と、を交互に実行して、前記容器に載置された複数の前記試料の各々を撮像する、請求項5に記載の顕微鏡システム。 The processing device detects a local tilt of the container, and based on the local tilt, determines a displacement width of a relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample; alternately performing a process of controlling the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while displacing the relative position of the by the determined displacement width, and placing it on the container 6. The microscopy system of claim 5, wherein each of the plurality of specimens taken is imaged. 前記処理装置は、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、ユーザにより指定された変位幅だけ変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うように、前記顕微鏡及び前記撮像装置を制御する、請求項1から4のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。 The processing device controls the microscope and the imaging device so that the imaging device performs imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample by a displacement width specified by a user. Microscope system according to any one of claims 1 to 4. 観察対象となる試料の像を取得する、発光装置と、共焦点スキャナ、顕微鏡、撮像装置、及び処理装置を備えた顕微鏡システムの撮像方法であって、
前記発光装置が照明光を照射し、
前記共焦点スキャナの走査部が、前記照明光を前記試料に対して走査する工程と、
前記顕微鏡の対物レンズが、前記共焦点スキャナにより走査された前記照明光による像を前記試料に投影する工程と、
前記顕微鏡の位置センサが、前記試料が載置される容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置を検出する工程と、
撮像面が前記走査部に対して共役の位置に配置された前記撮像装置が、前記照明光が照射された前記試料からの被測定光を検出する工程と、
を有し、
前記処理装置は、前記容器の前記対物レンズの焦点位置に対する位置に基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの焦点の相対位置を、前記照明光の光軸に平行な方向に変位させながら、前記撮像装置による撮像を行うための制御信号を、前記顕微鏡及び前記撮像装置へ送信する、
顕微鏡システムの撮像方法。
An imaging method for a microscope system that acquires an image of a sample to be observed and includes a light emitting device, a confocal scanner, a microscope, an imaging device, and a processing device,
The light emitting device emits illumination light,
a scanning unit of the confocal scanner scanning the sample with the illumination light;
a step of projecting an image of the illumination light scanned by the confocal scanner with the objective lens of the microscope onto the sample;
the position sensor of the microscope detecting the position of the container in which the sample is placed relative to the focal position of the objective lens;
a step of detecting light to be measured from the sample irradiated with the illumination light by the imaging device having an imaging surface arranged at a conjugate position with respect to the scanning unit;
has
The processing device performs the imaging while displacing the relative position of the focal point of the objective lens with respect to the sample in a direction parallel to the optical axis of the illumination light based on the position of the container with respect to the focal position of the objective lens. Sending a control signal for imaging by the device to the microscope and the imaging device;
An imaging method for a microscope system.
コンピュータを請求項1から7のいずれか一項に記載の顕微鏡システムが備える処理装置として動作させるプログラム。

A program that causes a computer to operate as a processing device included in the microscope system according to any one of claims 1 to 7.

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