JP6580242B2 - Imaging apparatus and method, and imaging control program - Google Patents

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Description

本発明は、移動ステージを移動させることによって細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、撮像対象範囲毎の画像を撮像する撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムに関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus and method and an imaging control program for moving an imaging target range within an imaging region including cells by moving a moving stage and capturing an image for each imaging target range.

従来、ES(Embryonic Stem)細胞およびiPS(Induced Pluripotent Stem)細胞などの多能性幹細胞や分化誘導された細胞などを顕微鏡などで撮像し、その画像の特徴を捉えることで細胞の分化状態などを判定する方法が提案されている。   Conventionally, pluripotent stem cells such as ES (Embryonic Stem) cells and iPS (Induced Pluripotent Stem) cells and differentiation-induced cells are imaged with a microscope, etc. A determination method has been proposed.

ES細胞およびiPS細胞などの多能性幹細胞は、種々の組織の細胞に分化する能力を備えたものであり、再生医療、薬の開発、病気の解明などにおいて応用が可能なものとして注目されている。   Pluripotent stem cells such as ES cells and iPS cells have the ability to differentiate into cells of various tissues, and are attracting attention as being applicable in regenerative medicine, drug development, disease elucidation, etc. Yes.

一方、上述したように細胞を顕微鏡で撮像する際、高倍率な広視野画像を取得するため、たとえばウェルなどの撮像領域を複数の撮像対象範囲に分割し、その撮像対象範囲をそれぞれ高倍率で撮像した後、撮像対象範囲毎の画像を結合する、いわゆるタイリング撮影を行うことが提案されている(特許文献1〜特許文献4参照)。   On the other hand, when a cell is imaged with a microscope as described above, in order to obtain a high-power wide-field image, for example, an imaging region such as a well is divided into a plurality of imaging target ranges, and each of the imaging target ranges is set at a high magnification. It has been proposed to perform so-called tiling photography that combines images for each imaging target range after imaging (see Patent Documents 1 to 4).

特開2014−89410号公報JP 2014-89410 A 特開2008−052227号公報JP 2008-052227 A 国際公開第2013/105373号パンフレットInternational Publication No. 2013/105373 Pamphlet 特表2005−514589号公報JP 2005-514589 A

ここで、上記のようなタイリング撮影の方法として、撮像領域内において撮像対象範囲を双方向走査する方法が提案されている。双方向走査とは、図13に示すように、撮像領域R内において、撮像対象範囲IRのX軸正方向(紙面右方向)への移動とX軸負方向(紙面左方向への移動)への移動とを交互に繰り返す走査方法である。   Here, as a method of tiling photography as described above, a method of bidirectional scanning of an imaging target range in an imaging region has been proposed. In the bidirectional scanning, as shown in FIG. 13, in the imaging region R, the imaging target range IR is moved in the positive X-axis direction (rightward on the paper surface) and in the negative X-axis direction (moving leftward on the paper surface). This is a scanning method that alternately repeats the movement of.

しかしながら、上記のような撮像対象範囲IRの移動は、ウェルなどが設置された移動ステージを移動させることによって行われるが、この移動ステージの移動によってウェル内に収容された培養液などの液体の液面に揺らぎが発生する。   However, the movement of the imaging target range IR as described above is performed by moving a moving stage on which a well or the like is installed. However, a liquid liquid such as a culture solution accommodated in the well by the movement of the moving stage. Fluctuation occurs on the surface.

近年、総撮影時間の短縮化が望まれており、1つの撮像対象範囲の撮像に要する時間が短縮化される傾向にある。したがって、ウェル内で発生した液面の揺らぎがおさまる前に移動ステージが移動し、移動ステージを移動するたびに液面の揺らぎが増長されるといった現象が起きている。   In recent years, it has been desired to reduce the total imaging time, and the time required for imaging one imaging target range tends to be shortened. Therefore, the moving stage moves before the liquid level fluctuation generated in the well is subsided, and the liquid level fluctuation increases every time the moving stage is moved.

一方、従来、時間の経過にともなう細胞の変化を観察するため、経時的に複数回にわたって細胞を撮影する、いわゆるタイムラプス撮影が行われている。このタイムラプス撮影では、時間の経過とともに死細胞が浮遊してくるが、この死細胞は、移動ステージの移動にともなう液面の揺らぎとともに移動する。そして、上述したような双方向走査を行った場合には、移動ステージの同一方向への移動が、たとえば15回程度連続して行われるため、ウェルWの側壁面において、図16の矢印で示す方向に波面が反射し、これにより波が打ち消しあうウェルWの中心部に死細胞が集まることが確認された。なお、図16に示す矢印の方向が波面の反射方向である。また、図17の左図は、タイリング撮影前の死細胞Dの分散状態を示す模式図であり、図17の右図が、双方向走査によるタイリング撮影後の死細胞Dの集合状態を示す模式図である。   On the other hand, so-called time-lapse imaging, in which cells are imaged multiple times over time, has been conventionally performed in order to observe changes in cells over time. In this time-lapse photography, dead cells float with the passage of time, but these dead cells move with the fluctuation of the liquid level accompanying the movement of the moving stage. When the above-described bidirectional scanning is performed, the movement stage is moved in the same direction continuously, for example, about 15 times, so that the side wall surface of the well W is indicated by the arrow in FIG. It was confirmed that dead cells gathered in the center of the well W where the wave front reflected in the direction, and the waves canceled each other. The direction of the arrow shown in FIG. 16 is the wavefront reflection direction. Moreover, the left figure of FIG. 17 is a schematic diagram showing the dispersion state of dead cells D before tiling photography, and the right figure of FIG. 17 shows the assembled state of dead cells D after tiling photography by bidirectional scanning. It is a schematic diagram shown.

図17の右図に示すようにウェルW(撮像領域)の中心部に死細胞Dが集まった場合、画像の見た目が損なわれ、さらに死細胞Dが集まった箇所の下にある細胞群Sが見えなくなるといった問題がある。この現象は、タイムラプス撮影期間が延びるほど顕著に現れる問題である。   As shown in the right diagram of FIG. 17, when dead cells D gather at the center of the well W (imaging region), the appearance of the image is impaired, and the cell group S below the location where dead cells D gather is formed. There is a problem of disappearing. This phenomenon is a problem that appears more prominently as the time-lapse shooting period is extended.

本発明は、上記の問題に鑑み、移動ステージの移動にともなって死細胞が撮像領域の中心部に集合するのを防止することができる撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and method, and an imaging control program that can prevent dead cells from gathering in the center of an imaging area as the moving stage moves. To do.

本発明の撮像装置は、細胞を撮像する撮像部と、細胞が収容された容器が設置される移動ステージと、移動ステージを移動させることによって、細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、撮像部を制御することによって、撮像対象範囲毎の画像を撮像する撮像制御部とを備え、撮像制御部が、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させないことを特徴とする。   An imaging apparatus according to the present invention moves an imaging target range within an imaging region including cells by moving an imaging unit that images cells, a moving stage on which a container containing cells is installed, and a moving stage. And an imaging control unit that captures an image for each imaging target range by controlling the imaging unit, and the imaging control unit does not continuously move the moving stage in the same direction three or more times.

また、本発明の撮像装置においては、移動ステージの制御切替条件を取得する制御切替条件取得部を備えることができ、撮像制御部は、制御切替条件に基づいて、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替えることができる。   In the imaging apparatus of the present invention, a control switching condition acquisition unit that acquires a control switching condition of the moving stage can be provided, and the imaging control unit moves the moving stage in the same direction based on the control switching condition. Can be switched between the first stage control that does not continue three times or more and the second stage control that allows the movement stage to move continuously in the same direction three or more times.

また、本発明の撮像装置において、制御切替条件は、移動ステージの移動回数に関連する条件、撮像対象範囲の撮像の間隔に関連する条件、容器に収容される液体の液面の搖動に関連する条件または細胞の培養期間とすることが好ましい。   In the imaging apparatus of the present invention, the control switching condition is related to a condition related to the number of movements of the moving stage, a condition related to the imaging interval of the imaging target range, and a perturbation of the liquid level of the liquid stored in the container. It is preferable to use conditions or cell culture periods.

また、本発明の撮像装置において、移動ステージの移動回数に関連する条件は、撮像の倍率、撮像領域の大きさ、撮像領域の撮像を複数回行う場合の撮像の回数、および撮像領域の撮像を複数回行う場合の撮像開始から終了までの期間の少なくとも1つを含むことが好ましい。   In the imaging apparatus of the present invention, the conditions related to the number of movements of the moving stage are the imaging magnification, the size of the imaging area, the number of times of imaging when the imaging area is imaged a plurality of times, and the imaging area. It is preferable to include at least one of the period from the start to the end of imaging in the case of performing multiple times.

また、本発明の撮像装置において、撮像対象範囲の撮像の間隔に関連する条件は、オートフォーカス方法および撮像対象範囲の露光時間の少なくとも1つを含むことが好ましい。   In the imaging apparatus of the present invention, it is preferable that the condition related to the imaging interval of the imaging target range includes at least one of an autofocus method and an exposure time of the imaging target range.

また、本発明の撮像装置において、容器に収容される液体の液面の搖動に関連する条件は、液体の種類、液体の量、液体の粘度および容器の大きさの少なくとも1つを含むことが好ましい。   In the imaging device of the present invention, the conditions related to the peristaltic movement of the liquid level in the container may include at least one of the type of liquid, the amount of liquid, the viscosity of the liquid, and the size of the container. preferable.

また、本発明の撮像装置においては、容器内の死細胞の数に関する情報を計測する死細胞計測部を備えることができ、撮像制御部は、死細胞の数に関する情報に基づいて、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替えることができる。   In the imaging apparatus of the present invention, a dead cell measuring unit that measures information related to the number of dead cells in the container can be provided, and the imaging control unit can control the movement stage based on the information related to the number of dead cells. It is possible to switch between the first stage control in which the movement in the same direction is not continued three times or more and the second stage control in which the movement of the moving stage can be continued in the same direction three or more times.

また、本発明の撮像装置において、撮像制御部は、容器内の撮像領域に対して撮像対象範囲を渦巻き状に移動させることができる。   In the imaging apparatus of the present invention, the imaging control unit can move the imaging target range spirally with respect to the imaging region in the container.

また、本発明の撮像装置において、撮像制御部は、移動ステージを駆動する駆動モータへの制御信号に基づいて、移動ステージの移動回数をカウントすることができる。   In the imaging apparatus of the present invention, the imaging control unit can count the number of movements of the moving stage based on a control signal to a drive motor that drives the moving stage.

本発明の撮像方法は、細胞が収容された容器が設置された移動ステージを移動させることによって、細胞を含む撮像領域内の撮像対象範囲を移動させ、撮像対象範囲毎の画像を撮像する撮像方法であって、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させないことを特徴とする。   The imaging method of the present invention moves an imaging target range in an imaging region including cells by moving a moving stage on which a container in which cells are stored is installed, and captures an image for each imaging target range. And the movement of the moving stage in the same direction is not continued three times or more.

本発明の撮像制御プログラムは、細胞が収容された容器が設置された移動ステージを移動させることによって、細胞を含む撮像領域内の撮像対象範囲を移動させ、撮像部を制御することによって、撮像対象範囲毎の画像を撮像する撮像制御部としてコンピュータを機能させる撮像制御プログラムであって、撮像制御部が、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させないことを特徴とする。   The imaging control program of the present invention moves an imaging target range in an imaging area including cells by moving a moving stage on which a container containing cells is installed, and controls an imaging unit to thereby acquire an imaging target. An imaging control program for causing a computer to function as an imaging control unit that captures an image for each range, wherein the imaging control unit does not continuously move the moving stage in the same direction three or more times.

本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムは、細胞が収容された容器が設置された移動ステージを移動させることによって、細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、その撮像対象範囲毎の画像を撮像する。そして、この際、本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムは、移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させないようにしたので、上述した双方向走査の場合のように、移動ステージの移動にともなって死細胞が撮像領域の中心部に集合するのを防止することができる。   An imaging apparatus and method and an imaging control program according to the present invention move an imaging target range within an imaging area including cells by moving a moving stage on which a container in which cells are stored is installed. The image of is taken. At this time, since the imaging apparatus and method and the imaging control program of the present invention do not continuously move the moving stage in the same direction three or more times, the moving stage as in the case of the bidirectional scanning described above. With this movement, dead cells can be prevented from gathering at the center of the imaging region.

本発明の撮像装置の第1の実施形態を用いた顕微鏡観察システムの概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of a microscope observation system using a first embodiment of an imaging apparatus of the present invention. 図1に示す顕微鏡観察システムの顕微鏡装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the microscope apparatus of the microscope observation system shown in FIG. 細胞群を含む撮像領域およびその撮像領域内における撮像対象範囲の一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of an imaging region including a cell group and an imaging target range in the imaging region 移動ステージの移動による撮像領域内での撮像対象範囲の移動方向を示す図The figure which shows the moving direction of the imaging target range within the imaging region by the movement of the moving stage タイリング撮影前の死細胞の分散状態と、本発明の移動ステージの移動制御によるタイリング撮影後の死細胞の分散状態とを示す模式図Schematic diagram showing the dispersion state of dead cells before tiling photography and the dispersion state of dead cells after tiling photography by movement control of the movement stage of the present invention 本発明の移動ステージの移動制御によってタイムラプス撮影した場合の所定の時点の位相差画像を示す図The figure which shows the phase difference image of the predetermined time at the time of time-lapse imaging | photography by the movement control of the movement stage of this invention 双方向走査を行ってタイムラプス撮影した場合の所定の時点の位相差画像を示す図The figure which shows the phase-contrast image of the predetermined time at the time of carrying out the time-lapse imaging | photography by performing bidirectional scanning 移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない移動制御方法のその他の実施形態を示す図The figure which shows other embodiment of the movement control method which does not continue the movement to the same direction of a movement stage 3 times or more. 移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない移動制御方法のその他の実施形態を示す図The figure which shows other embodiment of the movement control method which does not continue the movement to the same direction of a movement stage 3 times or more. 本発明の撮像装置の第1の実施形態を用いた顕微鏡観察システムの作用を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the effect | action of the microscope observation system using 1st Embodiment of the imaging device of this invention. 本発明の撮像装置の第2の実施形態を用いた顕微鏡観察システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the microscope observation system using 2nd Embodiment of the imaging device of this invention. 移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない移動制御方法のその他の実施形態を示す図The figure which shows other embodiment of the movement control method which does not continue the movement to the same direction of a movement stage 3 times or more. 双方向走査を行う場合の撮像対象範囲の移動方向を示す図The figure which shows the movement direction of the imaging target range in the case of performing bidirectional scanning 撮像領域に対して撮像対象範囲を渦巻き状に移動させる場合のその移動方向を示す図The figure which shows the moving direction in the case of moving the imaging object range spirally with respect to an imaging region 本発明の撮像装置の第3の実施形態を用いた顕微鏡観察システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the microscope observation system using 3rd Embodiment of the imaging device of this invention. 双方向走査を行った場合の波面の反射方向を示す図Diagram showing wavefront reflection direction when bidirectional scanning is performed タイリング撮影前の死細胞の分散状態と、双方向走査によるタイリング撮影後の死細胞の集合状態とを示す模式図Schematic diagram showing the dispersal state of dead cells before tiling imaging and the aggregated state of dead cells after tiling imaging by bidirectional scanning

以下、本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムの第1の実施形態を用いた顕微鏡観察システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の顕微鏡観察システム1の概略構成を示すブロック図である。また、図2は、本実施形態の顕微鏡観察システム1の顕微鏡装置10の概略構成図である。なお、図1においては、顕微鏡装置10については制御装置20と関係がある構成のみを示している。   Hereinafter, a microscope observation system using a first embodiment of an imaging apparatus and method and an imaging control program of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a microscope observation system 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the microscope apparatus 10 of the microscope observation system 1 of the present embodiment. In FIG. 1, only the configuration related to the control device 20 is shown for the microscope device 10.

本実施形態の顕微鏡観察システム1は、図1に示すように、顕微鏡装置10と、制御装置20と、表示装置30と、入力装置40とを備えている。   As shown in FIG. 1, the microscope observation system 1 according to the present embodiment includes a microscope device 10, a control device 20, a display device 30, and an input device 40.

顕微鏡装置10は、培養された細胞の位相差画像を撮像するものである。また、顕微鏡装置10は、細胞を経時的に複数回撮像する、いわゆるタイムラプス撮影を行うものである。具体的には、顕微鏡装置10は、図2に示すように、白色光を出射する位相差計測用白色光源11と、リング形状のスリットを有し、位相差計測用白色光源11から出射された白色光が入射されてリング状の照明光L1を出射するスリット板12と、スリット板12から出射されたリング状の照明光L1が入射され、その入射されたリング状の照明光L1を細胞群(細胞コロニーともいう)Sに対して照射する第1の対物レンズ13とを備えている。   The microscope apparatus 10 captures a phase difference image of cultured cells. The microscope apparatus 10 performs so-called time-lapse imaging, in which cells are imaged multiple times over time. Specifically, as illustrated in FIG. 2, the microscope apparatus 10 includes a phase difference measurement white light source 11 that emits white light and a ring-shaped slit, and is emitted from the phase difference measurement white light source 11. A slit plate 12 that emits ring-shaped illumination light L1 when white light is incident thereon, and a ring-shaped illumination light L1 emitted from the slit plate 12 is incident, and the incident ring-shaped illumination light L1 is converted into a cell group. A first objective lens 13 that irradiates S (also referred to as a cell colony).

スリット板12は、位相差計測用白色光源11から出射された白色光を遮光する遮光板に対して白色光を透過するリング形状のスリットが設けられたものであり、白色光がスリットを通過することによってリング状の照明光L1が形成される。   The slit plate 12 is provided with a ring-shaped slit that transmits white light to a light shielding plate that blocks white light emitted from the white light source 11 for phase difference measurement, and the white light passes through the slit. As a result, ring-shaped illumination light L1 is formed.

また、顕微鏡装置10は、位相差レンズ14と、結像レンズ15と、撮像素子16とを備えている。   In addition, the microscope apparatus 10 includes a phase difference lens 14, an imaging lens 15, and an image sensor 16.

位相差レンズ14は、第2の対物レンズ14aおよび位相板14bを備えている。位相板14bは、照明光L1の波長に対して透明な透明板に対して位相リングを形成したものである。なお、上述したスリット板12のスリットの大きさは、位相板14bの位相リングと共役な関係にある。   The phase difference lens 14 includes a second objective lens 14a and a phase plate 14b. The phase plate 14b is obtained by forming a phase ring on a transparent plate that is transparent with respect to the wavelength of the illumination light L1. The slit size of the slit plate 12 described above is in a conjugate relationship with the phase ring of the phase plate 14b.

位相リングは、入射された光の位相を1/4波長ずらす位相膜と、入射された光を減光する減光フィルタとがリング状に形成されたものである。位相リングに入射された直接光は、位相リングを通過することによって位相が1/4波長ずれるとともに、その明るさが弱められる。一方、細胞群Sによって回折された回折光は大部分が位相板14bの透明板を通過し、その位相および明るさは変化しない。   In the phase ring, a phase film that shifts the phase of incident light by ¼ wavelength and a neutral density filter that attenuates incident light are formed in a ring shape. When the direct light incident on the phase ring passes through the phase ring, the phase is shifted by a quarter wavelength, and the brightness is weakened. On the other hand, most of the diffracted light diffracted by the cell group S passes through the transparent plate of the phase plate 14b, and its phase and brightness do not change.

位相差レンズ14は、光学系駆動部18(図1参照)によってZ方向(矢印A方向)に移動するものである。この位相差レンズ14のZ方向への移動によってオートフォーカス制御が行われ、撮像素子16によって撮像される位相差画像のコントラストが調整される。   The phase difference lens 14 is moved in the Z direction (arrow A direction) by an optical system driving unit 18 (see FIG. 1). The autofocus control is performed by the movement of the phase difference lens 14 in the Z direction, and the contrast of the phase difference image captured by the image sensor 16 is adjusted.

結像レンズ15は、位相差レンズ14を通過した位相差画像が入射され、これらを撮像素子16に結像するものである。   The imaging lens 15 receives a phase difference image that has passed through the phase difference lens 14 and forms an image on the imaging element 16.

撮像素子16は、結像レンズ15によって結像された位相差画像を撮像するものである。撮像素子16としては、CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどが用いられる。撮像素子としては、RGB(Red Green Blue)のカラーフィルタが設けられた撮像素子を用いてもよいし、モノクロの撮像素子を用いるようにしてもよい。   The image sensor 16 captures a phase difference image formed by the imaging lens 15. As the imaging element 16, a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, or the like is used. As the image sensor, an image sensor provided with an RGB (Red Green Blue) color filter may be used, or a monochrome image sensor may be used.

なお、本実施形態においては、上述した位相差計測用白色光源11、スリット板12、第1の対物レンズ13、位相差レンズ14、結像レンズ15および撮像素子16が、本発明の撮像部に相当するものである。また、この撮像部と後述する移動ステージ51および撮像制御部21とが、本発明の撮像装置に相当するものである。   In the present embodiment, the above-described white light source for phase difference measurement 11, the slit plate 12, the first objective lens 13, the phase difference lens 14, the imaging lens 15, and the imaging element 16 are included in the imaging unit of the present invention. It is equivalent. The imaging unit, the moving stage 51 and the imaging control unit 21, which will be described later, correspond to the imaging device of the present invention.

そして、上述した第1の対物レンズ13と位相差レンズ14の間には、細胞群Sが収容された培養容器50が設置される移動ステージ51が設けられている。   And between the 1st objective lens 13 and the phase difference lens 14 which were mentioned above, the moving stage 51 in which the culture container 50 in which the cell group S was accommodated is installed.

培養容器50としては、シャーレ、ディッシュまたはウェルプレートなどを用いることができる。また、培養容器50に収容される細胞群Sとしては、iPS細胞およびES細胞といった多能性幹細胞、幹細胞から分化誘導された神経、皮膚、心筋および肝臓の細胞、並びに人体から取り出された皮膚、網膜、心筋、血球、神経および臓器の細胞などがある。培養容器50内には、細胞群Sを培養するための培養液Cも収容される。   As the culture vessel 50, a petri dish, a dish, a well plate, or the like can be used. The cell group S accommodated in the culture vessel 50 includes pluripotent stem cells such as iPS cells and ES cells, nerves induced to differentiate from stem cells, skin, myocardium and liver cells, and skin taken from the human body, There are cells of the retina, heart muscle, blood cells, nerves and organs. In the culture vessel 50, a culture solution C for culturing the cell group S is also accommodated.

移動ステージ51は、ステージ駆動部19(図1参照)によって互いに直交するX方向およびY方向に移動するものである。なお、X方向およびY方向は、細胞群Sの設置面に平行な面上において互いに直交する方向である。   The moving stage 51 is moved in the X and Y directions orthogonal to each other by the stage driving unit 19 (see FIG. 1). The X direction and the Y direction are directions orthogonal to each other on a plane parallel to the installation surface of the cell group S.

ステージ駆動部19は、制御装置20の撮像制御部21からの制御信号に応じて移動ステージ51をX方向、Y方向および直交するX−Y方向の間の斜め方向に移動させるものであり、駆動モータ19aと駆動モータ19aによって駆動する移動機構(図示省略)とを備えている。   The stage drive unit 19 moves the moving stage 51 in an oblique direction between the X direction, the Y direction, and the orthogonal XY directions in response to a control signal from the imaging control unit 21 of the control device 20. A motor 19a and a moving mechanism (not shown) driven by the drive motor 19a are provided.

撮像制御部21は、移動ステージ51を移動させることによって、図3に示すように、細胞群Sを含む撮像領域R内において撮像対象範囲IRを移動させ、顕微鏡装置10を制御することによって、撮像対象範囲IR毎の位相差画像の撮像を行うものである。   The imaging control unit 21 moves the moving stage 51 to move the imaging target range IR within the imaging region R including the cell group S and controls the microscope apparatus 10 as shown in FIG. A phase difference image for each target range IR is captured.

移動ステージ51は、ステージ駆動部19によってX方向、Y方向および斜め方向に移動するものであり、その移動が繰り返されることによって、撮像領域R全体が走査される。   The moving stage 51 is moved in the X direction, the Y direction, and the oblique direction by the stage driving unit 19, and the entire imaging region R is scanned by repeating the movement.

ここで、上述したように移動ステージ51を移動させて従来のような双方向走査を行った場合には、死細胞が撮像領域Rの中心部に集合していまい、細胞群Sの位相差画像の撮像の邪魔となり、また、位相差画像の見た目も損なわれてしまう。   Here, as described above, when the movable stage 51 is moved and the conventional bidirectional scanning is performed, dead cells are gathered at the center of the imaging region R, and the phase difference image of the cell group S is obtained. And the appearance of the phase difference image is also impaired.

そこで、本実施形態の撮像制御部21は、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させないように制御するものである。図4に示す実線Lは、移動ステージ51の移動による撮像領域R内での撮像対象範囲IRの移動方向を示すものである。実線Lの端点S,Gおよび実線Lが折れ曲がっている点に撮像対象範囲IRが移動し、その点において位相差画像の撮像が行われる。なお、撮像対象範囲IRが、図4に示す点P1から点P2に移動する際には、点P1と点P2の間に存在する撮像対象範囲はまだ撮像が行われておらず、かつ点P1と点P2を結ぶ線分がその撮像対象範囲の中心を通過することになるので、この撮像対象範囲の位置で移動ステージ51が停止して撮像が行われる。撮像対象範囲IRは、端点Sの位置に最初に設定された後、実線Lに沿って撮像領域Rの外側から内側に向けて移動し、端点Gの位置まで移動する。すなわち、撮像対象範囲IRは、移動ステージ51の移動によって培養容器50内の撮像領域Rに対して渦巻き状に移動する。   Therefore, the imaging control unit 21 of the present embodiment performs control so that the movement of the moving stage 51 in the same direction is not continued three times or more. A solid line L shown in FIG. 4 indicates the moving direction of the imaging target range IR in the imaging region R due to the movement of the moving stage 51. The imaging target range IR moves to a point where the end points S and G of the solid line L and the solid line L are bent, and a phase difference image is captured at that point. Note that when the imaging target range IR moves from the point P1 to the point P2 shown in FIG. 4, the imaging target range existing between the points P1 and P2 has not yet been imaged, and the point P1. Since the line segment connecting the point P2 passes through the center of the imaging target range, the moving stage 51 stops at the position of the imaging target range and imaging is performed. The imaging target range IR is initially set at the position of the end point S, then moves along the solid line L from the outside to the inside of the imaging region R, and moves to the position of the end point G. That is, the imaging target range IR moves spirally with respect to the imaging region R in the culture vessel 50 by the movement of the moving stage 51.

なお、撮像制御部21は、ステージ駆動部19の駆動モータ19aへの制御信号に基づいて、移動ステージ51の移動の回数をカウントするものである。なお、移動ステージ51が移動を開始してからその移動を停止するまでを移動ステージ51の1回の移動としてカウントする。したがって、具体的には、撮像制御部21は、駆動モータ19aへの動作開始制御信号の出力と動作停止制御信号の出力の組み合わせをカウントすることによって、移動ステージ51の移動の回数をカウントする。   The imaging control unit 21 counts the number of movements of the moving stage 51 based on a control signal to the drive motor 19a of the stage driving unit 19. Note that the movement stage 51 is counted as one movement after the movement stage 51 starts to stop moving. Therefore, specifically, the imaging control unit 21 counts the number of movements of the moving stage 51 by counting the combination of the operation start control signal output and the operation stop control signal output to the drive motor 19a.

また、X方向およびY方向に平行でない斜め方向への撮像対象範囲IRの移動については、移動ステージ51のX方向への移動とY方向への移動との組み合わせによって実現するようにしてもよい。具体的には、たとえば図4に示す点P1から点P2への移動は、点P1からX軸正方向(紙面右方向)への2回の移動とY軸負方向(紙面下方向)への2回の移動との組み合わせによって行われる。また、図4に示す点P3から点P4への移動は、点P3からX軸負方向(紙面左方向)への1回の移動とY軸正方向(紙面上方向へ)の2回の移動との組み合わせによって行われる。   Further, the movement of the imaging target range IR in an oblique direction that is not parallel to the X direction and the Y direction may be realized by a combination of the movement of the moving stage 51 in the X direction and the movement in the Y direction. Specifically, for example, the movement from the point P1 to the point P2 shown in FIG. 4 includes two movements from the point P1 in the X axis positive direction (rightward on the paper surface) and Y axis negative direction (downward on the paper surface). This is done in combination with two movements. In addition, the movement from the point P3 to the point P4 shown in FIG. 4 is performed by moving once from the point P3 in the X axis negative direction (leftward on the paper surface) and twice in the Y axis positive direction (upward on the paper surface). It is done by the combination.

ただし、その場合、図4に示す点P1と点P2との間に存在する撮像対象範囲が撮像されないことになるので、図4に示す点Gまで移動した後、さらにY軸正方向へ1回移動して点P1と点P2との間に存在する撮像対象範囲を撮像するようにすればよい。   However, in that case, since the imaging target range existing between the points P1 and P2 shown in FIG. 4 is not picked up, after moving to the point G shown in FIG. It is only necessary to move so as to image the imaging target range existing between the points P1 and P2.

図4において実線Lで示される移動方向に撮像対象範囲IRを移動させることによって、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させないようにすることができ、かつ撮像領域Rのほぼ全体の位相差画像の撮像を行うことができる。   By moving the imaging target range IR in the movement direction indicated by the solid line L in FIG. 4, it is possible to prevent the movement stage 51 from moving continuously in the same direction three or more times, and almost the entire imaging region R. The phase difference image can be captured.

そして、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させないことによって、従来の双方向走査のように死細胞が撮像領域Rの中心部に集合してしまうのを防止することができる。すなわち、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させず、異なる方向へ移動ステージ51を移動させることによって、培養液Cの液面において互いに異なる方向に波を発生させることができるので、液面に浮かぶ死細胞を集合させることなく、分散させることができる。図5の左図は、移動ステージ51の移動前の死細胞Dの分散状態を模式的に示した図であり、図5の右図は、本実施形態の移動ステージ51の移動制御によって撮像対象範囲IRを移動させて位相差画像の撮像を行った後の死細胞Dの分散状態を模式的に示した図である。   Then, by not moving the moving stage 51 in the same direction three or more times, it is possible to prevent dead cells from gathering at the center of the imaging region R as in the conventional bidirectional scanning. That is, by moving the moving stage 51 in different directions without continuously moving the moving stage 51 in the same direction three or more times, waves can be generated in different directions on the liquid surface of the culture medium C. The dead cells floating on the liquid surface can be dispersed without collecting them. The left diagram of FIG. 5 is a diagram schematically showing the dispersion state of dead cells D before the movement stage 51 is moved, and the right diagram of FIG. 5 is an object to be imaged by movement control of the movement stage 51 of the present embodiment. It is the figure which showed typically the dispersion | distribution state of the dead cell D after moving the range IR and imaging the phase difference image.

また、図6は、本実施形態の移動ステージ51の移動制御によって撮像対象範囲IRを移動させ、1時間毎に撮像領域R全体をタイムラプス撮影した場合の所定の時点の位相差画像を示したものである。図6に示すように、この場合、特に死細胞の集合状態は確認されない。一方、図7は、従来の双方向走査によって撮像対象範囲IRを移動させ、1時間毎に撮像領域R全体をタイムラプス撮影した場合の所定の時点の位相差画像を示したものである。図7において楕円で示されるように、撮像領域Rの中央部分に死細胞が集合しているのが分かる。   FIG. 6 shows a phase difference image at a predetermined time when the imaging target range IR is moved by the movement control of the moving stage 51 of the present embodiment and the entire imaging region R is time-lapse shot every hour. It is. As shown in FIG. 6, in this case, the assembled state of dead cells is not particularly confirmed. On the other hand, FIG. 7 shows a phase difference image at a predetermined time when the imaging target range IR is moved by conventional bidirectional scanning and the entire imaging region R is time-lapse shot every hour. As shown by an ellipse in FIG. 7, it can be seen that dead cells are gathered in the central portion of the imaging region R.

なお、移動ステージ51の移動制御方法については、図4に示す例に限らず、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させない移動方法でればその他の移動制御方法を採用するようにしてもよい。   Note that the movement control method for the moving stage 51 is not limited to the example shown in FIG. 4, and other movement control methods may be adopted as long as the moving stage 51 is not moved continuously in the same direction three or more times. It may be.

具体的には、図8および図9に示される実線Lに沿って撮像対象範囲IRが移動するように移動ステージ51を移動させるようにしてもよい。図8および図9に示す例の場合も、撮像対象範囲IRは、端点Sの位置に最初に設定された後、実線Lに沿って移動し、端点Gの位置まで移動する。図8および図9に示す例では、実線Lの端点S,Gおよび実線Lが折れ曲がっている点で位相差画像の撮像が行われ、さらに、ある点から次の点までに移動する間に、撮像対象範囲IRが存在し、その撮像対象範囲IRがまだ撮像されておらず、かつその撮像対象範囲IRの中心を実線Lが通過する場合には、その撮像対象範囲IRについても撮像を行う。   Specifically, the moving stage 51 may be moved so that the imaging target range IR moves along the solid line L shown in FIGS. 8 and 9, the imaging target range IR is first set at the position of the end point S, and then moves along the solid line L and then moves to the position of the end point G. In the example shown in FIGS. 8 and 9, the phase difference image is picked up at the point where the end points S and G of the solid line L and the solid line L are bent, and further, while moving from one point to the next point, When the imaging target range IR exists, the imaging target range IR has not been captured yet, and the solid line L passes through the center of the imaging target range IR, the imaging target range IR is also imaged.

次に、本実施形態の顕微鏡装置10は、上述したように位相差レンズ14をZ方向に移動させることによってオートフォーカス制御を行うものであるが、2種類のオートフォーカス制御を行うことができるものである。一つのオートフォーカス制御方法は、位相差レンズ14をZ方向に移動させ、位相差レンズ14の位置毎の複数の位相差画像を撮像素子16によって撮像し、その複数の位相差画像のコントラストが最大となる位置に位相差レンズ14を移動させる、いわゆるコントラストオートフォーカス制御である。   Next, as described above, the microscope apparatus 10 according to the present embodiment performs autofocus control by moving the phase difference lens 14 in the Z direction, but can perform two types of autofocus control. It is. In one autofocus control method, the phase difference lens 14 is moved in the Z direction, and a plurality of phase difference images for each position of the phase difference lens 14 are picked up by the image sensor 16, and the contrast of the plurality of phase difference images is maximized. This is so-called contrast autofocus control in which the phase difference lens 14 is moved to a position where

そして、もう一つのオートフォーカス制御方法は、パターン照明光の照射によるパターン照明光オートフォーカス制御である。なお、パターン照明光オートフォーカス制御については、後で詳述する。   Another autofocus control method is pattern illumination light autofocus control by irradiation of pattern illumination light. The pattern illumination light autofocus control will be described in detail later.

コントラストオートフォーカス制御とパターン照明光オートフォーカス制御は、ユーザによって必要に応じて切り替えられる。一般的に、コントラストオートフォーカス制御の場合には、よりコントラストが明瞭な位相差画像を撮像することができ、パターン照明光オートフォーカス制御の場合には、コントラストオートフォーカス制御のように複数回の位相差画像の撮像を行う必要がないので、より高速にオートフォーカス制御を行うことができる。ユーザは、入力装置40からの指示入力によって、これらのオートフォーカス制御を切り替える。   Contrast autofocus control and pattern illumination light autofocus control are switched by the user as needed. In general, in contrast autofocus control, a phase contrast image with clearer contrast can be captured. In pattern illumination light autofocus control, multiple times such as contrast autofocus control can be obtained. Since there is no need to capture a phase difference image, autofocus control can be performed at higher speed. The user switches these autofocus controls according to an instruction input from the input device 40.

そして、本実施形態の顕微鏡装置10は、図2に示すように、パターン照明光オートフォーカス制御を行うための構成として、パターン照明光照射部55とオートフォーカス光検出部60とを備えている。   And the microscope apparatus 10 of this embodiment is provided with the pattern illumination light irradiation part 55 and the autofocus light detection part 60 as a structure for performing pattern illumination light autofocus control, as shown in FIG.

パターン照明光照射部55は、細胞群Sを含む撮像領域Rに対して、パターン照明光L2を照射するものである。本実施形態のパターン照明光照射部55は、パターン照明光L2として、縞状のパターンを有する照明光を照射するものである。具体的には、パターン照明光照射部55は、白色光を出射するオートフォーカス用白色光源56と、オートフォーカス用白色光源56から出射された白色光を透過する線状部分と遮光する線状部分とから構成されるグリッド57と、グリッド57から出射された縞状の明暗のパターンを有するパターン照明光L2を反射するミラー58と、ミラー58を反射したパターン照明光L2を撮像領域Rに向けて反射する第1のハーフミラー59とを備えている。   The pattern illumination light irradiating unit 55 irradiates the imaging region R including the cell group S with the pattern illumination light L2. The pattern illumination light irradiation part 55 of this embodiment irradiates the illumination light which has a striped pattern as the pattern illumination light L2. Specifically, the pattern illumination light irradiation unit 55 includes an autofocus white light source 56 that emits white light, a linear portion that transmits white light emitted from the autofocus white light source 56, and a linear portion that blocks light. , A mirror 58 that reflects the pattern illumination light L2 having a striped bright and dark pattern emitted from the grid 57, and the pattern illumination light L2 that reflects the mirror 58 is directed toward the imaging region R. And a first half mirror 59 for reflection.

第1のハーフミラー59は、細胞群Sの位相差画像と後述するオートフォーカス用の縞画像とを透過し、かつパターン照明光L2を撮像領域Rの方向に反射する光学特性を有するものである。   The first half mirror 59 has an optical characteristic of transmitting a phase difference image of the cell group S and a stripe image for autofocus described later and reflecting the pattern illumination light L2 in the direction of the imaging region R. .

オートフォーカス光検出部60は、第2のハーフミラー61と、光路差プリズム62と、ラインセンサ63とを備えている。   The autofocus light detection unit 60 includes a second half mirror 61, an optical path difference prism 62, and a line sensor 63.

第2のハーフミラー61は、パターン照明光L2の培養容器50への照射によって培養容器50の底面から反射されたオートフォーカス用の縞画像を光路差プリズム62の方向に反射し、かつ細胞群Sの位相差画像を透過するものである。   The second half mirror 61 reflects the autofocus fringe image reflected from the bottom surface of the culture vessel 50 by irradiating the culture vessel 50 with the pattern illumination light L2 in the direction of the optical path difference prism 62, and the cell group S. The phase difference image is transmitted.

光路差プリズム62は、入射された縞画像を2つの光路に分け、ラインセンサ63の異なる2箇所に結像するものである。ラインセンサ63は、2箇所で撮像された第1の縞画像の画像信号と第2の縞画像の画像信号とを撮像制御部21に出力するものである。撮像制御部21は、第1の縞画像の画像信号と第2の縞画像の画像信号とに基づいて、位相差レンズ14をZ方向に移動させてオートフォーカス制御を行うものである。具体的には、第1の縞画像のコントラスト(波形パターン)と第2の縞画像のコントラスト(波形パターン)が最も近似する位置に位相差レンズ14を移動させる。   The optical path difference prism 62 divides the incident fringe image into two optical paths and forms images at two different locations of the line sensor 63. The line sensor 63 outputs the image signal of the first fringe image and the image signal of the second fringe image captured at two locations to the imaging control unit 21. The imaging control unit 21 performs autofocus control by moving the phase difference lens 14 in the Z direction based on the image signal of the first fringe image and the image signal of the second fringe image. Specifically, the phase difference lens 14 is moved to a position where the contrast (waveform pattern) of the first fringe image and the contrast (waveform pattern) of the second fringe image are closest.

図1に戻り、制御装置20は、撮像制御部21および表示制御部22を備えている。制御装置20は、コンピュータに対して本発明の撮像制御プログラムの一実施形態がインストールされたものである。   Returning to FIG. 1, the control device 20 includes an imaging control unit 21 and a display control unit 22. The control device 20 is obtained by installing an embodiment of an imaging control program of the present invention on a computer.

制御装置20は、中央処理装置、半導体メモリおよびハードディスクなどを備えており、ハードディスクに本発明の撮像制御プログラムの一実施形態がインストールされている。そして、このプログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図1に示す撮像制御部21および表示制御部22が動作する。   The control device 20 includes a central processing unit, a semiconductor memory, a hard disk, and the like, and an embodiment of the imaging control program of the present invention is installed on the hard disk. Then, when this program is executed by the central processing unit, the imaging control unit 21 and the display control unit 22 shown in FIG. 1 operate.

撮像制御部21は、顕微鏡装置10における位相差画像の撮像制御を行うものである。具体的には、撮像制御部21は、位相差計測用白色光源11からの白色光の出射および撮像素子16の動作を制御することによって位相差画像の撮像を制御するものである。また、撮像制御部21は、上述したようにステージ駆動部19を制御することによって移動ステージ51の移動を制御し、これにより撮像領域R内における撮像対象範囲IRの移動を制御するものである。   The imaging control unit 21 performs imaging control of the phase difference image in the microscope apparatus 10. Specifically, the imaging control unit 21 controls the imaging of the phase difference image by controlling the emission of white light from the phase difference measuring white light source 11 and the operation of the imaging element 16. The imaging control unit 21 controls the movement of the moving stage 51 by controlling the stage driving unit 19 as described above, and thereby controls the movement of the imaging target range IR in the imaging region R.

さらに、撮像制御部21は、各撮像対象範囲IRの位相差画像の撮像の前に、光学系駆動部18を制御することによって位相差レンズ14のZ方向への移動を制御し、これによりオートフォーカス制御を行うものである。オートフォーカス制御としては、上述したようにコントラストオートフォーカス制御またはパターン照明光オートフォーカス制御とが可能であり、ユーザによって指定されたオートフォーカス制御が行われる。   Further, the imaging control unit 21 controls the movement of the phase difference lens 14 in the Z direction by controlling the optical system driving unit 18 before imaging of the phase difference image of each imaging target range IR, thereby auto- Focus control is performed. As described above, contrast autofocus control or pattern illumination light autofocus control is possible as autofocus control, and autofocus control designated by the user is performed.

表示制御部22は、顕微鏡装置10によって撮像された撮像対象範囲IR毎の位相差画像を結合することによって、撮像領域R全体の1枚の位相差画像を生成し、その位相差画像を表示装置30に表示させるものである。   The display control unit 22 generates a single phase difference image of the entire imaging region R by combining the phase difference images for each imaging target range IR captured by the microscope apparatus 10, and displays the phase difference image on the display device. 30 is displayed.

表示装置30は、上述したように表示制御部22によって生成された位相差画像を表示するものであり、たとえば液晶ディスプレイなどを備えたものである。また、表示装置30をタッチパネルによって構成し、入力装置40と兼用するようにしてもよい。   The display device 30 displays the phase difference image generated by the display control unit 22 as described above, and includes a liquid crystal display, for example. Further, the display device 30 may be configured by a touch panel and may also be used as the input device 40.

入力装置40は、マウスやキーボードなどを備えたものであり、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものである。本実施形態の入力装置40は、たとえば上述したオートフォーカス制御の種類の指定を受け付けるものである。   The input device 40 includes a mouse, a keyboard, and the like, and accepts various setting inputs by the user. The input device 40 of the present embodiment receives, for example, the designation of the type of autofocus control described above.

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム1の作用について、図10に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the microscope observation system 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、細胞群Sおよび培養液Cが収容された培養容器50が、移動ステージ51上に設置される(S10)。   First, the culture vessel 50 in which the cell group S and the culture medium C are accommodated is placed on the moving stage 51 (S10).

次に、撮像領域R内の最初の撮像対象範囲IRが撮像される位置まで移動ステージ51が移動する(S12)。そして、撮像対象範囲IRに対して、オートフォーカス制御が行われる(S14)。   Next, the moving stage 51 moves to a position where the first imaging target range IR in the imaging region R is imaged (S12). Then, autofocus control is performed on the imaging target range IR (S14).

オートフォーカス制御が行われた後、撮像対象範囲IRに対してリング状の照明光L1が照射されることによって、撮像対象範囲IRの位相差画像が撮像素子16によって撮像される(S16)。   After the autofocus control is performed, the phase-difference image of the imaging target range IR is captured by the imaging element 16 by irradiating the imaging target range IR with the ring-shaped illumination light L1 (S16).

次いで、全ての撮像対象範囲IRの位相差画像の撮像が終了していない場合には(S18,NO)、次の撮像対象範囲IRが撮像される位置まで移動ステージ51が移動する(S20)。そして、次の撮像対象範囲IRについて、オートフォーカス制御が行われた後(S14)、位相差画像の撮像が行われる(S16)。   Next, when the imaging of the phase difference images of all the imaging target ranges IR is not completed (S18, NO), the moving stage 51 moves to the position where the next imaging target range IR is imaged (S20). Then, after auto focus control is performed for the next imaging target range IR (S14), a phase difference image is captured (S16).

全ての撮像対象範囲IRの位相差画像の撮像が終了するまで撮像対象範囲IRの移動とオートフォーカス制御および位相差画像の撮像とが繰り返して行われ、撮像対象範囲IR毎の位相差画像が表示制御部22に順次記憶される。   The movement of the imaging target range IR, the auto focus control, and the imaging of the phase difference image are repeatedly performed until the imaging of the phase difference images of all the imaging target ranges IR is completed, and the phase difference image for each imaging target range IR is displayed. The information is sequentially stored in the control unit 22.

そして、全ての撮像対象範囲IRの位相差画像の撮像が終了した時点において(S18,YES)、表示制御部22は、撮像対象範囲毎の位相差画像を結合し、撮像領域全体の1枚の位相差画像を生成し(S22)、その生成した位相差画像を表示装置30に表示させる(S24)。   Then, when the imaging of the phase difference images of all the imaging target ranges IR is completed (S18, YES), the display control unit 22 combines the phase difference images for each imaging target range, A phase difference image is generated (S22), and the generated phase difference image is displayed on the display device 30 (S24).

次に、本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムの第2の実施形態を用いた顕微鏡観察システムについて説明する。図11は、本実施形態の顕微鏡観察システム2の概略構成を示すブロック図である。なお、顕微鏡装置10の構成については、第1の実施形態の顕微鏡観察システム1と同様である。   Next, a microscope observation system using a second embodiment of the imaging apparatus and method and the imaging control program of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the microscope observation system 2 of the present embodiment. In addition, about the structure of the microscope apparatus 10, it is the same as that of the microscope observation system 1 of 1st Embodiment.

第1の実施形態の顕微鏡観察システム1においては、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させないように制御を行うようにしたが、条件によっては、必ずしもこのような移動ステージ51の移動制御を行わなくても死細胞が撮像領域Rの中心部に集合するような問題が発生しない場合もある。このような場合には、移動ステージ51を同一方向へ3回以上連続させて移動させた方が、撮像領域全体の撮像時間が短縮されて好ましい場合がある。すなわち、たとえば図12に示すような実線Lに沿って端点Sから端点Gまで撮像対象範囲IRを移動させた場合、同一方向への移動が3回以上連続しないようにするために斜め方向への移動が多くなったり、または図8に示す例のように同じ位置に戻ってくるような移動をする必要が生じたりし、単純な双方向走査と比較するとトータルの移動距離が延びることになる。したがって、移動ステージ51の移動速度が同じである場合には、同一方向への移動が3回以上連続しない移動制御よりも双方向走査の方が、撮影時間が短縮されて好ましい場合がある。   In the microscope observation system 1 according to the first embodiment, control is performed so that the movement of the moving stage 51 in the same direction is not continued three times or more. Even if movement control is not performed, there may be no problem that dead cells gather in the center of the imaging region R. In such a case, it may be preferable to move the moving stage 51 continuously three times or more in the same direction because the imaging time of the entire imaging region is shortened. That is, for example, when the imaging target range IR is moved along the solid line L as shown in FIG. 12 from the end point S to the end point G, in order to prevent the movement in the same direction from continuing three times or more, As the movement increases, it becomes necessary to move back to the same position as in the example shown in FIG. 8, and the total movement distance is extended as compared with simple bidirectional scanning. Therefore, when the moving speed of the moving stage 51 is the same, the bidirectional scanning may be preferable to the moving control in which the movement in the same direction does not continue three times or more because the photographing time is shortened.

そこで、第2の実施形態の顕微鏡観察システム2は、条件に応じて、移動ステージ51の移動制御方法を切り替えるようにしたものである。具体的には、第2の実施形態の顕微鏡観察システム2は、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、移動ステージ51の同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替え可能に構成したものである。   Therefore, the microscope observation system 2 of the second embodiment is configured to switch the movement control method of the moving stage 51 according to conditions. Specifically, in the microscope observation system 2 of the second embodiment, the first stage control that does not continuously move the moving stage 51 in the same direction three times or more and the movement of the moving stage 51 in the same direction 3 The second stage control that can be continuously performed more than once can be switched.

第2の実施形態の顕微鏡観察システム2の制御装置20は、上述した第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替える制御切替条件を取得する制御切替条件取得部23をさらに備え、撮像制御部21が、制御切替条件取得部23によって取得された制御切替条件に基づいて、第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替える。   The control device 20 of the microscope observation system 2 of the second embodiment further includes a control switching condition acquisition unit 23 that acquires a control switching condition for switching between the first stage control and the second stage control described above, and imaging control. The unit 21 switches between the first stage control and the second stage control based on the control switching condition acquired by the control switching condition acquisition unit 23.

なお、本実施形態においては、第2のステージ制御として、従来のようなX方向の双方向に移動ステージ51を移動させる双方向走査を行う。図13は、第2のステージ制御の場合の撮像対象範囲IRの移動方向を実線Mで示したものである。撮像対象範囲IRは、端点Sから端点Gまで移動し、実線M上の撮像対象範囲IRにおいてそれぞれ位相差画像の撮像が行われる。ただし、これに限らず、第1のステージ制御と同様に、撮像領域に対して撮像対象範囲を渦巻き状に移動させるが、図14に実線Nで示すように、撮像対象範囲を同一方向へ3回以上連続させて渦巻き状に移動させるように移動ステージ51を制御するようにしてもよい。   In the present embodiment, as the second stage control, bidirectional scanning is performed in which the moving stage 51 is moved in both directions in the X direction as in the conventional case. FIG. 13 shows the moving direction of the imaging target range IR in the case of the second stage control by a solid line M. The imaging target range IR moves from the end point S to the end point G, and a phase difference image is captured in the imaging target range IR on the solid line M. However, the present invention is not limited to this, and the imaging target range is spirally moved with respect to the imaging area as in the first stage control. However, as indicated by the solid line N in FIG. You may make it control the movement stage 51 so that it may make it move spirally more than once.

制御切替条件としては、移動ステージ51の移動回数に関連する条件、撮像対象範囲の撮像の間隔に関連する条件、培養容器50に収容される培養液Cの液面の搖動に関連する条件、および細胞の培養期間などがある。   As the control switching condition, a condition related to the number of movements of the moving stage 51, a condition related to the imaging interval of the imaging target range, a condition related to the peristalsis of the liquid level of the culture medium C stored in the culture vessel 50, and There are cell culture periods.

具体的には、移動ステージ51の移動回数に関連する条件としては、撮像の倍率、撮像領域Rの大きさ、撮像領域Rの撮像を複数回行う場合の撮像の回数、および撮像領域Rの撮像を複数回行う場合の撮像開始から終了までの期間などある。   Specifically, the conditions relating to the number of movements of the moving stage 51 include imaging magnification, the size of the imaging region R, the number of times of imaging when imaging of the imaging region R is performed a plurality of times, and imaging of the imaging region R. There is a period from the start to the end of imaging in the case of performing multiple times.

たとえば撮像の倍率が高い方が低い場合よりも視野が狭くなるため、撮像対象範囲IRの大きさが小さくなり、同じ大きさの撮像領域Rを撮像する場合、撮像対象範囲IRの撮像回数が多くなる。すなわち、撮像の倍率が高い方が移動ステージ51の移動回数が多くなり、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすくなる。   For example, since the field of view is narrower when the magnification of imaging is higher than when the imaging magnification is low, the size of the imaging target range IR is small, and when imaging the imaging region R of the same size, the number of times of imaging of the imaging target range IR is large. Become. That is, as the imaging magnification is higher, the number of movements of the moving stage 51 increases, and dead cells tend to gather in the center of the imaging region R.

したがって、撮像の倍率が相対的に高い場合に第1のステージ制御を行い、相対的に低い場合に第2のステージ制御を行うようにすればよい。撮像の倍率の条件は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力されるものとする。なお、撮像の倍率は、顕微鏡装置10の位相差レンズ14を交換することによって行われ、自動的に交換するようにしてもよいし、ユーザが手動で交換するようにしてもよい。   Therefore, the first stage control may be performed when the imaging magnification is relatively high, and the second stage control may be performed when the imaging magnification is relatively low. The imaging magnification condition is set and input by the user using the input device 40. Note that the imaging magnification is performed by exchanging the phase difference lens 14 of the microscope apparatus 10 and may be automatically exchanged, or may be manually exchanged by the user.

次に、撮像領域Rの大きさについては、撮像領域Rが大きい方が小さい場合よりも撮像回数が多くなる。すなわち、撮像領域Rが大きい方が移動ステージ51の移動回数が多くなり、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすくなる。   Next, regarding the size of the imaging region R, the number of times of imaging is larger than when the imaging region R is larger than the smaller one. That is, as the imaging region R is larger, the number of movements of the moving stage 51 increases, and dead cells tend to gather at the center of the imaging region R.

したがって、撮像領域Rが相対的に大きい場合に第1のステージ制御を行い、相対的に小さい場合に第2のステージ制御を行うようにすればよい。撮像領域の大きさは、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力され、撮像制御部21は、その情報に応じて移動ステージ51を移動させるものとする。   Therefore, the first stage control may be performed when the imaging region R is relatively large, and the second stage control may be performed when the imaging region R is relatively small. The size of the imaging region is set and input by the user using the input device 40, and the imaging control unit 21 moves the moving stage 51 according to the information.

次に、撮像領域Rの撮像を複数回行う場合、すなわち本実施形態のようにタイムラプス撮影を行う場合、そのタイムラプス撮影の撮像の回数によって第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるようにしてもよい。タイムラプス撮影の撮像回数が少ない場合には、移動ステージ51の移動回数も少ないため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しにくく、タイムラプス撮影の撮像回数が多い場合には、移動ステージ51の移動回数が多くなるため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすくなる。   Next, when imaging of the imaging region R is performed a plurality of times, that is, when time-lapse imaging is performed as in the present embodiment, the first stage control and the second stage control are switched according to the number of imaging of the time-lapse imaging. It may be. When the number of times of time lapse imaging is small, the number of times of movement of the moving stage 51 is small. Therefore, it is difficult for dead cells to collect in the center of the imaging region R. Since the number of times of movement increases, it becomes easy for dead cells to gather at the center of the imaging region R.

したがって、タイプラプス撮影開始からタイムラプス撮影終了までの撮像回数が多い場合には第1のステージ制御を行い、少ない場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。タイプラプス撮影開始からタイムラプス撮影終了までの撮像回数は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力される。または、タイプラプス撮影開始からの撮像回数を制御切替条件取得部23がカウントし、その撮像回数が予め設定された閾値未満である場合には第2のステージ制御を行い、閾値以上の回数となった場合に第1のステージ制御に切り替えるようにしてもよい。   Therefore, the first stage control may be performed when the number of times of imaging from the start of the type lapse shooting to the end of the time lapse shooting is large, and the second stage control may be performed when the number of times is small. The number of times of imaging from the start of the type-lapse shooting to the end of the time-lapse shooting is set and input by the user using the input device 40. Alternatively, the control switching condition acquisition unit 23 counts the number of times of imaging from the start of the type-lapse shooting, and when the number of times of imaging is less than a preset threshold value, the second stage control is performed and the number of times is equal to or greater than the threshold value. In this case, it may be switched to the first stage control.

または、タイムラプス撮影開始から終了までの期間に応じて、第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるようにしてもよい。すなわち、タイムラプス撮影開始から終了までの期間が短い場合には、移動ステージ51の移動回数も少ないため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しにくく、タイムラプス撮影開始から終了までの期間が長い場合には、移動ステージ51の移動回数が多くなるため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすくなる。   Alternatively, the first stage control and the second stage control may be switched according to the period from the start to the end of time-lapse shooting. That is, when the period from the start of the time lapse imaging to the end is short, the number of times of movement of the moving stage 51 is small. In this case, since the number of times of movement of the moving stage 51 is increased, dead cells are likely to gather at the center of the imaging region R.

したがって、タイプラプス撮影開始から終了までの期間が長い場合には第1のステージ制御を行い、短い場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。タイプラプス撮影開始から終了までの期間は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力される。または、タイプラプス撮影開始からの期間を制御切替条件取得部23がタイマなどで計測し、その期間が予め設定された閾値未満である場合には第2のステージ制御を行い、閾値以上となった場合に第1のステージ制御に切り替えるようにしてもよい。   Therefore, the first stage control may be performed when the period from the start to the end of the type-lapse shooting is long, and the second stage control may be performed when the period is short. A period from the start to the end of the type-lapse shooting is set and input by the user using the input device 40. Alternatively, the control switching condition acquisition unit 23 measures the period from the start of the type-lapse shooting with a timer or the like, and if the period is less than a preset threshold, the second stage control is performed and the threshold is exceeded. In some cases, the first stage control may be switched.

次に、撮像対象範囲IRの撮像の間隔に関連する条件としては、オートフォーカス方法および撮像対象範囲IR毎の露光時間がある。   Next, conditions relating to the imaging interval of the imaging target range IR include an autofocus method and an exposure time for each imaging target range IR.

上述したように本実施形態の顕微鏡観察システム2の顕微鏡装置10は、コントラストオートフォーカス制御とパターン照明光オートフォーカス制御とを切り替え可能であるが、上述したようにコントラストオートフォーカス制御よりもパターン照明光オートフォーカス制御の方が高速に行うことができる。したがって、パターン照明光オートフォーカス制御を行った場合の方が撮像対象範囲毎の位相差画像の撮像を高速に行うことができ、すなわち撮像対象範囲IRの撮像の間隔は、コントラストオートフォーカス制御を行う場合よりも短くなる。   As described above, the microscope apparatus 10 of the microscope observation system 2 of the present embodiment can switch between the contrast autofocus control and the pattern illumination light autofocus control, but as described above, the pattern illumination light is more effective than the contrast autofocus control. Autofocus control can be performed faster. Therefore, when the pattern illumination light autofocus control is performed, the phase difference image for each imaging target range can be captured at high speed, that is, the imaging interval of the imaging target range IR is controlled by contrast autofocus control. Shorter than the case.

撮像対象範囲IRの撮像の間隔が長い場合には、現在の撮像対象範囲IRへ移動した時点から次の撮像対象範囲IRへ移動する時点までの時間が長くなることから、移動ステージ51の移動によって培養液Cの液面に発生した波がおさまるまでの時間を確保することができ、すなわち死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しにくいことになる。一方、撮像対象範囲IRの撮像の間隔が短い場合には、逆に、培養液Cの液面に発生した波がおさまるまでの時間を確保することができないため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすいことになる。   When the imaging interval of the imaging target range IR is long, the time from the time of moving to the current imaging target range IR to the time of moving to the next imaging target range IR becomes long. It is possible to secure a time until the wave generated on the liquid surface of the culture solution C is settled, that is, dead cells are unlikely to collect at the center of the imaging region R. On the other hand, when the imaging interval of the imaging target range IR is short, it is not possible to secure a time until the wave generated on the liquid surface of the culture medium C is stopped. It will be easy to gather in the department.

したがって、撮像対象範囲IRの撮像の間隔が長くなるコントラストオートフォーカス制御を行う場合には第2のステージ制御を行い、撮像対象範囲IRの撮像の間隔が短くなるパターン照明光オートフォーカス制御を行う場合には第1のステージ制御を行うようにしてもよい。   Therefore, when performing contrast autofocus control in which the imaging interval in the imaging target range IR is increased, the second stage control is performed, and pattern illumination light autofocus control in which the imaging interval in the imaging target range IR is reduced is performed. Alternatively, the first stage control may be performed.

また、撮像対象範囲IR毎の露光時間についても、上記と同様に、撮像対象範囲IR毎の露光時間が長い場合には、培養液Cの液面に発生した波がおさまるまでの時間を確保することができ、すなわち死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しにくいことになる。一方、撮像対象範囲IR毎の露光時間が短い場合には、逆に、培養液Cの液面に発生した波がおさまるまでの時間を確保することができないため、死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすいことになる。   Further, as for the exposure time for each imaging target range IR, as described above, when the exposure time for each imaging target range IR is long, the time until the wave generated on the liquid surface of the culture medium C is secured is secured. In other words, it is difficult for dead cells to collect at the center of the imaging region R. On the other hand, when the exposure time for each imaging target range IR is short, it is not possible to secure the time until the wave generated on the liquid surface of the culture medium C is stopped. It will be easy to gather in the department.

したがって、撮像対象範囲IR毎の露光時間が相対的に長い場合には第2のステージ制御を行い、撮像対象範囲IR毎の露光時間が相対的に短い場合には第1のステージ制御を行うようにしてもよい。撮像対象範囲IR毎の露光時間は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力される。   Accordingly, the second stage control is performed when the exposure time for each imaging target range IR is relatively long, and the first stage control is performed when the exposure time for each imaging target range IR is relatively short. It may be. The exposure time for each imaging target range IR is set and input by the user using the input device 40.

次に、培養容器50に収容される培養液Cの液面の搖動に関連する条件としては、培養液Cの種類、培養液Cの量、培養液Cの粘度および培養容器50の大きさなどがある。   Next, conditions relating to the peristalsis of the liquid level of the culture solution C accommodated in the culture vessel 50 include the type of the culture solution C, the amount of the culture solution C, the viscosity of the culture solution C, the size of the culture vessel 50, and the like. There is.

培養液Cの種類によってはその粘度などが異なり、液面に波が発生しにくい培養液Cや逆に、液面に波が発生しやすい培養液Cがある。   Depending on the type of the culture solution C, there are a culture solution C in which the viscosity and the like are different and a wave is hardly generated on the liquid surface, and conversely, a culture solution C in which a wave is easily generated on the liquid surface.

したがって、波を発生しやすい培養液Cである場合には第1のステージ制御を行い、波を発生しにくい培養液Cである場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。培養液Cの種類とステージ制御方法との関係は予めテーブルとして記憶されており、ユーザが入力装置40を用いて培養液Cの種類を設定入力することによって第1のステージ制御と第2のステージ制御とが切り替えられる。なお、培養液Cの粘度とステージ制御方法との関係を予めテーブルとして記憶しておき、ユーザが入力装置40を用いて培養液Cの粘度を設定入力することによって第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるようにしてもよい。   Accordingly, the first stage control may be performed when the culture medium C is likely to generate waves, and the second stage control may be performed when the culture medium C is unlikely to generate waves. The relationship between the type of the culture medium C and the stage control method is stored in advance as a table. When the user sets and inputs the type of the culture medium C using the input device 40, the first stage control and the second stage are performed. Control can be switched. The relationship between the viscosity of the culture medium C and the stage control method is stored in advance as a table, and the user sets and inputs the viscosity of the culture medium C using the input device 40, so that the first stage control and the second stage control method are performed. The stage control may be switched.

また、同じ培養容器50に同じ種類の培養液Cを収容した場合、培養液Cの量が多いほど液面に波が発生しやすく、逆に、量が少ないほど液面に波が発生しにくい。   Further, when the same type of culture solution C is stored in the same culture vessel 50, the larger the amount of the culture solution C, the easier the wave is generated on the liquid surface, and conversely, the smaller the amount, the less the wave is generated on the liquid surface. .

したがって、培養液Cの量が相対的に多い場合には第1のステージ制御を行い、培養液Cの量が相対的に少ない場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。培養液Cの量は、ユーザが入力装置40を用いて設定入力してもよいし、移動ステージ51に重量センサなどを設けて自動的に計測してもよい。   Therefore, the first stage control may be performed when the amount of the culture medium C is relatively large, and the second stage control may be performed when the amount of the culture medium C is relatively small. The amount of the culture medium C may be set and input by the user using the input device 40, or may be automatically measured by providing a weight sensor or the like on the moving stage 51.

また、異なる大きさの培養容器50を使用する場合、具体的には、たとえばウェルの大きさが異なるウェルプレートを使用する場合、ウェルの開口が大きいほど液面に波が発生しやすく、逆に、ウェルの開口が小さいほど表面張力が強くなるので、液面に波が発生しにくい。   In addition, when using culture vessels 50 having different sizes, specifically, for example, when using well plates having different well sizes, the larger the well opening, the easier the wave is generated on the liquid surface. The smaller the well opening, the stronger the surface tension, so that waves are less likely to be generated on the liquid surface.

したがって、ウェルが相対的に大きい場合には第1のステージ制御を行い、ウェルが相対的に小さい場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。ウェルの大きさの情報は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力される。   Therefore, the first stage control may be performed when the well is relatively large, and the second stage control may be performed when the well is relatively small. Information on the size of the well is set and input by the user using the input device 40.

次に、細胞の培養期間に基づいて、第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるようにしてもよい。細胞の培養期間が長いほど死細胞が発生しやすく、移動ステージ51の移動によって死細胞が撮像領域Rの中央部に集合しやすくなる。   Next, the first stage control and the second stage control may be switched based on the cell culture period. As the cell culture period is longer, dead cells are more likely to be generated, and dead cells are more likely to gather at the center of the imaging region R due to movement of the moving stage 51.

したがって、細胞の培養期間が相対的に長い場合には第1のステージ制御を行い、細胞の培養期間が相対的に短い場合には、第2のステージ制御を行うようにしてもよい。なお細胞の培養期間は、ユーザによって入力装置40を用いて設定入力される。   Therefore, the first stage control may be performed when the cell culture period is relatively long, and the second stage control may be performed when the cell culture period is relatively short. The cell culture period is set and input by the user using the input device 40.

次に、本発明の撮像装置および方法並びに撮像制御プログラムの第3の実施形態を用いた顕微鏡観察システムについて説明する。図15は、本実施形態の顕微鏡観察システム3の概略構成を示すブロック図である。なお、顕微鏡装置10の構成については、第1の実施形態の顕微鏡観察システム1と同様である。   Next, a microscope observation system using a third embodiment of the imaging apparatus and method and imaging control program of the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of the microscope observation system 3 of the present embodiment. In addition, about the structure of the microscope apparatus 10, it is the same as that of the microscope observation system 1 of 1st Embodiment.

第2の実施形態の顕微鏡観察システム2においては、制御切替条件取得部23によって取得された制御切替条件に基づいて、第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるようにしたが、第3の実施形態の顕微鏡観察システム3は、タイムラプス撮影によって撮像された各時点の位相差画像に基づいて、撮像領域R内に存在する死細胞の数を実際に計測し、その数に応じて第1のステージ制御と第2のステージ制御とを切り替えるものである。   In the microscope observation system 2 of the second embodiment, the first stage control and the second stage control are switched based on the control switching condition acquired by the control switching condition acquisition unit 23. The microscope observation system 3 according to the third embodiment actually measures the number of dead cells existing in the imaging region R based on the phase difference image captured at each time point by time-lapse imaging, and performs the first measurement according to the number. The first stage control and the second stage control are switched.

具体的には、第3の実施形態の顕微鏡観察システム3は、図15に示すように、死細胞計測部24を備える。第3の実施形態の顕微鏡観察システム3においては、上記実施形態と同様にタイムラプス撮影が行われるが、各撮影時点において、位相差画像の撮像の前に、死細胞計測用の位相差画像を撮像するためのプレ撮影が行われる。   Specifically, the microscope observation system 3 of the third embodiment includes a dead cell measurement unit 24 as shown in FIG. In the microscope observation system 3 of the third embodiment, time-lapse imaging is performed in the same manner as in the above-described embodiment, but at each imaging time point, a phase difference image for dead cell measurement is captured before the phase difference image is captured. Pre-photographing is performed.

プレ撮影は、本撮影の場合よりも低解像度な撮影とすることが好ましく、具体的には、プレ撮影においては、本撮影の場合よりも顕微鏡装置10の倍率を低くして撮影を行うようにすればよい。倍率の変更は、位相差レンズ14の第2の対物レンズ14aの倍率を変更するようにすればよい。位相差レンズ14の倍率の変更については、自動で行うようにしてもよいし、手動で行うようにしてもよい。また、プレ撮影の場合の倍率については、たとえば1回の撮影で撮像領域R全体を撮影できる倍率とすることが望ましい。ただし、これに限らず、本撮影よりも少ない回数で撮像対象範囲毎の位相差画像を撮像するようにしてもよい。この場合の移動ステージ51の移動制御については、従来のような双方向走査としてもよいし、同一方向への移動を3回以上連続させないようにしてもよい。   The pre-photographing is preferably performed at a lower resolution than in the case of the main photographing. Specifically, in the pre-photographing, the magnification of the microscope apparatus 10 is set to be lower than that in the case of the main photographing. do it. The magnification can be changed by changing the magnification of the second objective lens 14a of the phase difference lens 14. The change of the magnification of the phase difference lens 14 may be performed automatically or manually. In addition, the magnification in the case of pre-photographing is desirably set to a magnification that can photograph the entire imaging region R by one photographing, for example. However, the present invention is not limited to this, and a phase difference image for each imaging target range may be captured with a smaller number of times than the actual capturing. In this case, the movement control of the moving stage 51 may be bidirectional scanning as in the past, or the movement in the same direction may not be continued three times or more.

そして、プレ撮影によって撮像された死細胞計測用の位相差画像が死細胞計測部24に入力され、死細胞計測部24は、入力された死細胞計測用の位相差画像に基づいて、その位相差画像内に含まれる死細胞の数を計測する。   Then, the dead cell measurement phase difference image captured by the pre-photographing is input to the dead cell measurement unit 24, and the dead cell measurement unit 24 determines the position based on the input dead cell measurement phase difference image. The number of dead cells included in the phase difference image is counted.

死細胞は、一般的に白い略円形の塊として撮像される。したがって、死細胞計測部24は、輝度が高い円形のパターンを位相差画像から検出することによって死細胞を検出する。具体的には、一般化ハフ変換によって円形パターンを検出してもよいし、または予め設定された輝度閾値以上の輝度を有する領域を検出し、その領域の円形度を算出し、予め設定された円形度閾値以上の円形度を有する領域を死細胞の領域として検出するようにしてもよい。   Dead cells are generally imaged as white, generally circular masses. Therefore, the dead cell measurement unit 24 detects dead cells by detecting a circular pattern with high luminance from the phase difference image. Specifically, a circular pattern may be detected by generalized Hough transform, or an area having a luminance equal to or higher than a preset luminance threshold is detected, and the circularity of the area is calculated and set in advance. You may make it detect the area | region which has circularity more than a circularity threshold value as a dead cell area | region.

また、上述したように画像処理によって円形パターンを1つ1つ検出した場合、死細胞の数がある程度多くなるとその処理時間が長くなる可能性がある。そこで、より簡略化した方法を採用するようにしてもよい。具体的には、培養容器50を急に動かした場合、死細胞が移動する。そこで、培養容器50をその設置面方向に動かす操作を自動または手動で行い、その操作の前後においてそれぞれプレ撮影を行い、その2回のプレ撮影によって撮像された位相差画像の差分を算出し、2枚の位相差画像間で変化した部分の面積の半分を予め設定された基準死細胞面積で除算することによって、死細胞の数を計測するようにしてもよい。   Further, as described above, when each circular pattern is detected by image processing, if the number of dead cells increases to some extent, the processing time may become longer. Therefore, a more simplified method may be adopted. Specifically, when the culture vessel 50 is suddenly moved, dead cells move. Therefore, the operation of moving the culture container 50 in the direction of the installation surface is performed automatically or manually, pre-photographing is performed before and after the operation, and the difference between the phase difference images captured by the two pre-photographing is calculated, You may make it measure the number of dead cells by dividing the half of the area of the part changed between two phase difference images by the reference dead cell area set beforehand.

そして、撮像制御部21は、死細胞計測部24によって計測された死細胞の数が、予め設定された閾値以上である場合には第1のステージ制御を行い、閾値未満である場合には第2のステージ制御を行う。   The imaging control unit 21 performs the first stage control when the number of dead cells measured by the dead cell measurement unit 24 is equal to or larger than a preset threshold value, and when the number is smaller than the threshold value, the first control is performed. 2 stage control is performed.

また、本実施形態においては、上述したように死細胞の数を計測するようにしたが、必ずしも死細胞の数を直接カウントしなくてもよく、たとえば位相差画像内において死細胞が占める面積を計測し、死細胞の面積が、予め設定された閾値以上である場合には第1のステージ制御を行い、閾値未満である場合には第2のステージ制御を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the number of dead cells is measured as described above. However, the number of dead cells may not necessarily be counted directly. For example, the area occupied by dead cells in a phase difference image is calculated. The first stage control may be performed when the measured area of the dead cell is equal to or larger than a preset threshold value, and the second stage control may be performed when the area is less than the threshold value.

なお、上記第1〜第3の実施形態の顕微鏡観察システム1〜3においては、顕微鏡装置10によって位相差画像を撮像するようにしたが、位相差画像に限らず、たとえば明視野画像、微分干渉画像または蛍光画像を細胞画像として撮像するものとしてもよい。   In the microscope observation systems 1 to 3 of the first to third embodiments, the phase difference image is picked up by the microscope apparatus 10, but not limited to the phase difference image, for example, a bright field image, differential interference, and the like. An image or a fluorescence image may be taken as a cell image.

1−3 顕微鏡観察システム
10 顕微鏡装置
11 位相差計測用白色光源
12 スリット板
13 対物レンズ
14 位相差レンズ
14a 対物レンズ
14b 位相板
15 結像レンズ
16 撮像素子
18 光学系駆動部
19 ステージ駆動部
19a 駆動モータ
20 制御装置
21 撮像制御部
22 表示制御部
23 制御切替条件取得部
24 死細胞計測部
30 表示装置
40 入力装置
50 培養容器
51 移動ステージ
55 パターン照明光照射部
56 オートフォーカス用白色光源
57 グリッド
58 ミラー
59 ハーフミラー
60 オートフォーカス光検出部
61 ハーフミラー
62 光路差プリズム
63 ラインセンサ
1-3 Microscope observation system 10 Microscope device 11 White light source for phase difference measurement 12 Slit plate 13 Objective lens 14 Phase difference lens 14a Objective lens 14b Phase plate 15 Imaging lens 16 Imaging element 18 Optical system drive unit 19 Stage drive unit 19a Drive Motor 20 Control device 21 Imaging control unit 22 Display control unit 23 Control switching condition acquisition unit 24 Dead cell measurement unit 30 Display device 40 Input device 50 Culture vessel 51 Moving stage 55 Pattern illumination light irradiation unit 56 White light source for autofocus 57 Grid 58 Mirror 59 Half mirror 60 Autofocus light detector 61 Half mirror 62 Optical path difference prism 63 Line sensor

Claims (8)

細胞を撮像する撮像部と、
前記細胞が収容された容器が設置される移動ステージと、
前記移動ステージを移動させることによって、前記細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、前記撮像部を制御することによって、前記撮像対象範囲毎の画像を撮像し、かつ、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替える撮像制御部と、を備え、
前記撮像制御部は、
前記移動ステージの移動回数が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記移動回数が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
撮像対象範囲の撮像の間隔が短い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記撮像の間隔が長い場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
前記容器に収容される液体の液面の揺動が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記液面の揺動が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、及び、
前記細胞の培養期間が長い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記培養期間が短い場合には前記第2のステージ制御に切り替える撮像装置。
An imaging unit for imaging cells;
A moving stage on which a container containing the cells is installed;
By moving the moving stage, the imaging target range is moved within the imaging region including the cells, and by controlling the imaging unit, an image for each imaging target range is captured, and the moving stage An imaging control unit that switches between a first stage control that does not continue the movement in the same direction three or more times and a second stage control that enables the movement stage to move in the same direction three or more times. ,
The imaging control unit
Switch to the first stage control when the number of movements of the moving stage is large, switch to the second stage control when the number of movements is small,
When the imaging interval of the imaging target range is short, switch to the first stage control, and when the imaging interval is long, switch to the second stage control,
Switch to the first stage control when the liquid level of the liquid stored in the container is high, switch to the second stage control when the liquid level is low, and
An imaging apparatus that switches to the first stage control when the culture period of the cells is long, and switches to the second stage control when the culture period is short.
前記移動ステージの移動回数が多い場合は、前記撮像の倍率が相対的に高い場合、前記撮像領域の大きさが相対的に大きい場合、前記撮像領域の撮像を複数回行う場合の撮像の回数が予め設定された閾値以上である場合、および前記撮像領域の撮像を複数回行う場合の撮像開始から終了までの期間が予め設定された閾値以上である場合の少なくとも1つの場合である請求項1に記載の撮像装置。   When the number of times of movement of the moving stage is large, when the magnification of the imaging is relatively high, when the size of the imaging area is relatively large, the number of times of imaging when imaging of the imaging area is performed a plurality of times The case of being at least one of a case where the threshold is equal to or greater than a preset threshold and a case where the period from imaging start to end when imaging of the imaging region is performed a plurality of times is equal to or greater than a preset threshold. The imaging device described. 前記撮像対象範囲の撮像の間隔が短い場合は、パターン照明光オートフォーカス制御を行なう場合及び撮影対象範囲の露光時間が相対的に短い場合の少なくとも1つの場合である請求項1又は2に記載の撮像装置。   The case where the imaging interval of the imaging target range is short is at least one of a case where pattern illumination light autofocus control is performed and an exposure time of the imaging target range is relatively short. Imaging device. 前記容器に収容される液体の液面の揺動が多い場合は、波を発生しやすい液体である場合、液体の粘度に基づいて予め設定されている場合、液体の量が相対的に多い場合、及び容器の大きさが相対的に大きい場合の少なくとも1つの場合である請求項1から3の何れか1項に記載の撮像装置。   When the liquid level of the liquid stored in the container is large, when the liquid is liable to generate a wave, when preset based on the viscosity of the liquid, when the amount of liquid is relatively large The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging device is at least one of cases where the size of the container is relatively large. 前記撮像制御部が、前記容器内の前記撮像領域に対して前記撮像対象範囲を渦巻き状に移動させる請求項1から4の何れか1項に記載の撮像装置。   The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging control unit moves the imaging target range in a spiral shape with respect to the imaging region in the container. 前記撮像制御部が、前記移動ステージを駆動する駆動モータへの制御信号に基づいて、前記移動ステージの移動回数をカウントする請求項1から5の何れか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the imaging control unit counts the number of movements of the movable stage based on a control signal to a drive motor that drives the movable stage. 細胞が収容された容器が設置される移動ステージを移動させることによって、前記細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、前記撮像対象範囲毎の画像を撮像し、かつ、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替える撮像方法であって、
前記移動ステージの移動回数が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記移動回数が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
撮像対象範囲の撮像の間隔が短い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記撮像の間隔が長い場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
前記容器に収容される液体の液面の揺動が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記液面の揺動が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、及び、
前記細胞の培養期間が長い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記培養期間が短い場合には前記第2のステージ制御に切り替える撮像方法。
By moving a moving stage on which a container containing cells is moved, an imaging target range is moved within an imaging region including the cells, an image for each imaging target range is captured, and the moving stage An imaging method for switching between a first stage control that does not continuously move in the same direction three or more times and a second stage control that allows the movement stage to move in the same direction three or more times,
Switch to the first stage control when the number of movements of the moving stage is large, switch to the second stage control when the number of movements is small,
When the imaging interval of the imaging target range is short, switch to the first stage control, and when the imaging interval is long, switch to the second stage control,
Switch to the first stage control when the liquid level of the liquid stored in the container is high, switch to the second stage control when the liquid level is low, and
An imaging method for switching to the first stage control when the culture period of the cells is long and switching to the second stage control when the culture period is short.
細胞が収容された容器が設置された移動ステージを移動させることによって、前記細胞を含む撮像領域内で撮像対象範囲を移動させ、撮像部を制御することによって、前記撮像対象範囲毎の画像を撮像し、かつ、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続させない第1のステージ制御と、前記移動ステージの同一方向への移動を3回以上連続可能とする第2のステージ制御とを切り替える撮像制御部としてコンピュータを機能させる撮像制御プログラムであって、
前記撮像制御部が、前記移動ステージの移動回数が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記移動回数が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
撮像対象範囲の撮像の間隔が短い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記撮像の間隔が長い場合には前記第2のステージ制御に切り替え、
前記容器に収容される液体の液面の揺動が多い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記液面の揺動が少ない場合には前記第2のステージ制御に切り替え、及び、
前記細胞の培養期間が長い場合には前記第1のステージ制御に切り替え、前記培養期間が短い場合には前記第2のステージ制御に切り替える撮像制御プログラム。
By moving a moving stage in which a container containing cells is moved, the imaging target range is moved within the imaging region including the cells, and an image is captured for each imaging target range by controlling the imaging unit. And a first stage control that does not continuously move the moving stage in the same direction three or more times, and a second stage control that enables the moving stage to move in the same direction three or more times. An imaging control program for causing a computer to function as an imaging control unit for switching,
The imaging control unit switches to the first stage control when the number of movements of the moving stage is large, and switches to the second stage control when the number of movements is small.
When the imaging interval of the imaging target range is short, switch to the first stage control, and when the imaging interval is long, switch to the second stage control,
Switch to the first stage control when the liquid level of the liquid stored in the container is high, switch to the second stage control when the liquid level is low, and
An imaging control program that switches to the first stage control when the culture period of the cells is long and switches to the second stage control when the culture period is short.
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