JP6698451B2 - 観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、観察装置に関する。

一般に、インキュベータ内に培養容器を静置し、当該培養容器内の培養細胞等の画像を得る装置が知られている。例えば特許文献１には、インキュベータ内で、撮像部であるカメラを移動させながら複数の撮影を行い、培養容器内の広い範囲に存在する細胞を撮影する装置に係る技術が開示されている。

特開２００５−２９５８１８号公報

上述のような装置において、撮像部の位置を変化させながら撮影を行うにあたっては、当該撮像部による撮影時に適切な照明が望まれる。例えば、特許文献１には、撮像部の周囲にリングライトを設けることが開示されているが、このようなライトを常時点灯すると消費電力が大きくなる。適切な照明による消費電力及び発熱の低減は、良好な観察環境の保持に寄与する。

本発明は、適切な照明制御を実施することができる観察装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、観察装置は、試料を撮像する撮像素子と撮像光学系とを含み、画像信号を出力する撮像部と、前記撮像光学系の光軸から外れた位置に配置され照明光を放射する複数の放射部を含み、前記試料を照明する照明部とを具備する撮像ユニットと、前記撮像部及び前記照明部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記撮像素子の前記試料に対する相対位置の変化に際し、前記画像信号に基づき複数の前記放射部のうち何れの放射部から照明光を放射するかを決定する。

本発明によれば、適切な照明制御を実施することができる観察装置を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る測定システムの外観の概略を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る測定システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係る試料周辺の構成例の概略を示す側面図である。 図４は、第１の実施形態に係る観察装置による画像取得について説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る撮像ユニットによる画像取得時の照明制御について説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る観察装置制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態に係るスキャン処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態に係る容器周縁部検出処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、第１の実施形態に係る撮像ユニットによる画像取得時の容器周縁部検出について説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態に係る測定システムで得られる測定結果のデータの構成例の概略を示す図である。 図１１Ａは、第１の実施形態に係るコントローラ制御処理の一例を示すフローチャートである。 図１１Ｂは、第１の実施形態に係るコントローラ制御処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第２の実施形態に係る撮像ユニットの構成例の概略を示す図である。 図１３は、第２の実施形態に係るスキャン処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、画像処理による容器周縁部検出の変形例について説明するための図である。 図１５は、撮像ユニットによる画像取得時の照明制御の変形例について説明するための図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る測定システムは、培養中の細胞、細胞群、組織等である試料を撮影し、細胞又は細胞群の個数、形態等を記録するためのシステムである。本実施形態に係る技術は、観察対象の容器周縁部等を検出し、これに基づいた適切な照明制御の下で撮影が可能な測定システムを実現する。なお、ここでの撮影は撮像でもよく、取得されるのは、静止画でも動画でもよい。

＜測定システムの構成＞
測定システム１の外観の概略を示す模式図を図１に示す。また、測定システム１の構成例を表すブロック図を図２に示す。測定システム１は、観察装置１００と、コントローラ２００とを備える。図１に示すように、観察装置１００は、おおよそ平板形状をしている。観察装置１００は、例えばインキュベータ内に設置され、観察装置１００の上面には、観察対象である試料３００が配置される。以降の説明のため、観察装置１００の試料３００が配置される面と平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、Ｘ軸及びＹ軸と直交するようにＺ軸を定義する。観察装置１００の上面には、透明板１０２が設けられており、観察装置１００の筐体１０１の内部には、撮像部１７０が設けられている。観察装置１００は、透明板１０２を介して試料３００を撮影し、試料３００の画像を取得する。一方、コントローラ２００は、例えばインキュベータの外部に設置される。観察装置１００とコントローラ２００とは、通信する。コントローラ２００は、観察装置１００の動作を制御する。

（試料について）
測定システム１の測定対象である試料３００は、例えば次のようなものである。容器３１０内に培地３２２が入れられ、培地３２２内で細胞３２４が培養されている。容器３１０は、例えばシャーレ、培養フラスコ、マルチウェルプレート等であり得る。このように、容器３１０は、例えば、生体試料を培養するための培養容器である。容器３１０の形状、大きさ等は限定されない。容器３１０は、例えば照明光に対して透明な面又は部分を有する透明容器である。培地３２２は、液体培地でも固体培地でもよい。測定対象は例えば細胞３２４であるが、これは、接着性の細胞でもよいし、浮遊性の細胞でもよい。また、細胞３２４は、スフェロイドや組織であってもよい。さらに、細胞３２４は、どのような生物に由来してもよく、菌等であってもよい。このように、試料３００は、生物又は生物に由来する試料である生体試料を含む。

（観察装置について）
図１に示すように、観察装置１００の筐体１０１の上面には、例えばガラス等で形成された透明板１０２が設けられている。試料３００は、この透明板１０２上に静置される。図１には、筐体１０１の上面の全体が透明な板で形成されている例が示されているが、観察装置１００は、筐体１０１の上面の一部に透明板が設けられ、上面のその他の部分が不透明であるように構成されてもよい。

また、透明板１０２上の試料３００が配置される位置を統一し、また試料３００を固定するために、透明板１０２の上には、固定枠４１０が乗せられてもよい。ここで、固定枠４１０は、例えば透明板１０２と同じ大きさ等、透明板１０２に対して特定の位置に配置されるように構成されている。また、固定枠４１０は、固定板４１２に孔４１４が設けられた構成を有する。ここで、孔４１４は、試料３００の容器３１０の外径よりもわずかに大きな直径を有する。したがって、透明板１０２上に固定枠４１０が乗せられた状態においては、容器３１０は、孔４１４内に固定され得る。固定枠４１０は、試料３００の容器３１０の種類に応じて複数種類用意される。固定枠４１０は、用いられてもよいし、用いられなくてもよい。

筐体１０１の内部には、観察装置１００の各構成要素が設けられている。インキュベータ内は例えば温度３７℃、湿度９５％といった高温多湿の環境である。観察装置１００はこのような高温多湿の環境で用いられるため、筐体１０１及び透明板１０２は気密性が保たれている。また、多湿の環境から観察装置１００の内部を保護するため、筐体１０１及び透明板１０２で囲まれた内部は、その外部と比較して高圧であってもよい。

筐体１０１の内部には、撮像ユニット１２０が設けられている。図１及び図２に示すように、撮像ユニット１２０は、支持部１６８と、撮像部１７０と、照明部１８０とを有する。撮像部１７０は、撮像光学系１７２と撮像素子１７４とを備える。撮像部１７０は、試料３００の方向を撮像し、試料３００の画像を取得する。撮像部１７０は、撮像光学系１７２を介して撮像素子１７４の撮像面に結像した像に基づいて、画像データを生成する。撮像光学系１７２は、焦点距離を変更できるズーム光学系であることが好ましい。

図１に示すように、支持部１６８の撮像部１７０の近傍又は周囲には、撮像部１７０を挟むように照明部１８０が設けられている。照明部１８０は、透明板１０２がある方向、すなわち、試料３００が置かれている方向に照明光を放射する。照明部１８０が複数の光源又は照明光学系を有する場合、複数の光源又は照明光学系は、撮像部１７０の有する撮像素子１７４に対して点対称の位置に配置されることが好ましいが、これに限定されない。ここで、複数の光源は、複数の発光素子と言い換えてもよい。本実施形態では、照明部１８０は、第１の照明部１８０ａと第２の照明部１８０ｂとを含む。図２に示すように、照明部１８０は、照明光学系１８２と光源１８４とを備える。照明光学系１８２は、第１の照明光学系１８２ａと第２の照明光学系１８２ｂとを有する。光源１８４は、第１の光源１８４ａと第２の光源１８４ｂとを有する。第１の光源１８４ａから放射された照明光は、第１の照明光学系１８２ａを介して試料３００を照明し、同様に、第２の光源１８４ｂから放射された照明光は、第２の照明光学系１８２ｂを介して試料３００を照明する。

このように、照明部１８０は、撮像部１７０の周囲に配置され、照明光を放射する複数の放射部を備える。例えば、第１の照明部１８０ａは第１の放射部１８３ａから、第２の照明部１８０ｂは第２の放射部１８３ｂから、それぞれ照明光を放射する。上述のように照明光を放射する箇所である放射部は、例えば照明光を放射する光源であったり、例えば照明光を放射する照明光学系であったりする。また、例えば第１の照明光学系１８２ａが照明光を放射している状態から第２の照明光学系１８２ｂが照明光を放射する状態に切り替わることは、照明光を放射する放射部が第１の照明光学系１８２ａから第２の照明光学系１８２ｂへと切り替わることと表現できる。これは、さらに第１の放射部１８３ａが照明光を放射している状態から第２の放射部１８３ｂが照明光を放射している状態に切り替わることとも表現できる。

本実施形態では、照明部１８０が２つの照明光学系と２つの光源を有する場合を説明するが、これに限定されない。例えば、照明部１８０の有する照明光学系と光源とは、２つ以上の複数であってもよく、さらに照明光学系の数と光源の数とは異なっていてもよい。なお、照明部１８０は支持部１６８に配置されていると述べたが、各々の照明光学系の照明光を放射する放射部が支持部１６８に配置されていればよく、例えば各々の光源は、観察装置１００の何れの場所に配置されていてもよい。このとき、共通の光源を有する複数の照明光学系が支持部１６８に配置されていてもよい。この場合、照明光を放射する照明光学系を切り替えるための光学系が設けられる。すなわち、撮像ユニット１２０は、少なくとも撮像光学系１７２と照明光学系１８２とを有していればよく、撮像素子１７４及び光源１８４を有していなくてもよい。

本実施形態では、光源１８４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であるとして説明をするが、これに限定されない。例えば、光源１８４は蛍光灯や水銀灯であってもよい。すなわち、光源１８４の放射する照明光の波長は問わない。例えば、観察対象及びインキュベータ内の環境によって紫外、可視、赤外の何れの波長領域にしてもよい。さらに、各々の光源は冷却機構を備えていてもよい。以下、照明光とのみ記載する場合は、何れの照明光学系、何れの光源、何れの照明光学系と何れの光源とを組み合わせたものによって放射される照明光であるかを問わない場合とする。また、以下、放射部とのみ記載する場合は、複数の放射部のうち、何れの放射部であるかを問わない場合とする。

図１に戻って説明を続ける。撮像ユニット１２０は、移動機構１６０によって移動させられる。移動機構１６０は、撮像ユニット１２０をＸ軸方向に移動させるためのＸ送りねじ１６１とＸアクチュエータ１６２とを備える。また、移動機構１６０は、撮像ユニット１２０をＹ軸方向に移動させるためのＹ送りねじ１６３とＹアクチュエータ１６４とを備える。撮像部１７０は、透明板１０２上の試料３００の画像を一部ずつしか取得できないが、移動機構１６０によって撮像ユニット１２０が移動させられることで、撮像部１７０は、広い範囲の画像を取得することができる。

Ｚ軸方向の撮影位置は、撮像光学系１７２の合焦位置が光軸方向に変更されることで変更される。すなわち、撮像光学系１７２は、合焦用レンズを光軸方向に移動させるための合焦調整機構を備えている。なお、合焦調整機構に代えて、又はこれと共に、移動機構１６０は撮像ユニット１２０をＺ軸方向に移動させるためのＺ送りねじ及びＺアクチュエータ等を備えてもよい。

本実施形態では、観察装置１００の試料３００が配置される面と平行な面内にＸ−Ｙ平面があると定義する旨を上述したが、以降の説明のため、さらにＸ軸方向の正の向きをＸ＋方向と称し、これをＸアクチュエータ１６２からＸ送りねじ１６１の長手方向に沿って離れる方向であると定義する。同様に、Ｙ軸方向の正の向きをＹ＋方向と称し、これをＹアクチュエータ１６４からＹ送りねじ１６３の長手方向に沿って離れる方向であると定義する。Ｚ軸方向の正の向きをＺ＋方向と称し、これを撮像ユニット１２０から試料３００に向かう方向と定義する。また、Ｘ軸方向の負の向きをＸ−方向と、Ｙ軸方向の負の向きをＹ−方向と、Ｚ軸方向の負の向きをＺ−方向と称する。

なお、本実施形態では、撮像光学系１７２と放射部とは、撮像ユニット１２０の試料３００へ対向する側、すなわちＺ＋方向側の面に配置されるものとして説明をするが、これに限定されない。例えば、試料３００のＺ−方向側の位置に撮像光学系１７２が、Ｚ＋方向側の位置に複数の放射部が配置されている等、撮像光学系１７２と放射部とが試料３００をＺ方向に挟むように配置されていてもよい。このような配置が採用されても、後述する本実施形態の効果は得られる。また、本実施形態では、撮像ユニット１２０におけるＸ−側に第１の放射部１８３ａが、Ｘ＋側に第２の放射部１８３ｂが設けられているものとする。

筐体１０１の内部には、移動機構１６０、撮像部１７０及び照明部１８０の各々の動作を制御するための回路群１０５が設けられている。回路群１０５には、第１の通信装置１９２が設けられている。第１の通信装置１９２は、例えば無線でコントローラ２００と通信を行うための装置である。この通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を利用した無線通信が利用される。また、観察装置１００とコントローラ２００とは、有線によって接続されて有線による通信が行われてもよい。このように、筐体１０１の内部に、透明板１０２を介した撮影によって画像データを生成する撮像部１７０と、撮像部１７０を移動させる移動機構１６０とを設けることによって、信頼性が高く、取り扱いや洗浄が容易であり、コンタミネーション等を防止できる構造にすることが可能である。

図２に示すように、観察装置１００は、上述の移動機構１６０、撮像ユニット１２０及び第１の通信装置１９２に加えて、第１の制御部１１０と、第１の記録部１３０と、画像処理回路１４０とを備える。第１の制御部１１０、第１の記録部１３０、画像処理回路１４０及び第１の通信装置１９２は、例えば上述の回路群１０５に配置されている。

第１の制御部１１０は、観察装置１００の各部の動作を制御する。第１の制御部１１０は、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び演算部１１７としての機能を備える。位置制御部１１１は、移動機構１６０の動作を制御し、撮像ユニット１２０の位置を制御する。また、位置制御部１１１は、移動機構１６０によって移動させられる撮像ユニット１２０の位置を取得する。撮像制御部１１２は、撮像部１７０の動作を制御し、撮像部１７０に試料３００等の画像を取得させる。照明制御部１１３は、照明部１８０の動作を制御する。通信制御部１１４は、第１の通信装置１９２を介したコントローラ２００との通信を管理する。記録制御部１１５は、観察装置１００で得られたデータの記録について制御する。測定制御部１１６は、測定を行うタイミングや回数等、測定全体を制御する。演算部１１７は、撮像部１７０の取得する画像及び輝度値等に基づく各種解析を行う。

第１の記録部１３０は、例えば第１の制御部１１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第１の記録部１３０は、観察装置１００で得られたデータ等を記録する。

画像処理回路１４０は、撮像部１７０の生成した画像データに対して、各種画像処理を施す。画像処理回路１４０による画像処理後のデータは、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。また、第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づく各種解析を行ってもよい。例えば第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づいて、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の画像を抽出したり、細胞又は細胞群の数、形状又は大きさを算出したりする。このようにして得られた解析結果も、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。これら画像処理回路１４０の行う処理は、演算部１１７によって行われてもよい。

図３に試料３００及び撮像ユニット１２０を側面から見た模式図を示す。図３に示すように、試料３００の上面には容器上面３６０が配置される。この容器上面３６０は、照明光の一部を反射する。図３中に実線矢印で示すように、例えば、照明部１８０の有する第１の放射部１８３ａから放射された照明光は、容器上面３６０を照射し、また、容器上面３６０によって照明光の一部が反射され、照明光の一部が容器上面３６０を透過する。反射光の一部は、細胞３２４を照明して撮像部１７０の有する撮像光学系１７２へ入射する。すなわち、撮像光学系１７２へ入射する反射光は、細胞３２４を透過した透過光を含む。図３に破線矢印で示す第２の放射部１８３ｂから放射された照明光も、上述の場合と同様にして細胞３２４を照明し、撮像光学系１７２へ入射する。図３に示すように本実施形態では、放射部は、撮像光学系１７２の光軸から外れた位置に配置されている。

撮像部１７０は、上述のように、撮像光学系１７２へ入射した光を取得し、これを撮像する。撮像部１７０による画像取得について、図４に示す模式図を参照して説明する。観察装置１００は、例えば第１の面内において、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、複数の画像を取得する。画像処理回路１４０は、これらの画像を合成して、第１の面に係る１つの第１の画像６１１を作成する。ここで、第１の面は、例えば撮像部１７０の光軸に垂直な面、すなわち、透明板１０２と平行な面である。さらに、観察装置１００は、厚さ方向に撮影位置を第２の面、第３の面と変化させながら、同様に、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、それらを合成して、第２の画像６１２及び第３の画像６１３を取得する。ここで、厚さ方向とは、撮像部１７０の光軸方向であるＺ軸方向であり、透明板１０２に対して垂直な方向である。このようにして、３次元の各部における画像が取得される。

ここでは、Ｚ方向に撮影面を変化させながら撮影を繰り返す例を示したが、Ｚ方向には複数の画像を得ることなく、Ｘ方向及びＹ方向にのみ位置を変更させながら繰り返し撮影が行われてもよい。この場合、１つの平面の合成画像が得られる。なお、第１の画像６１１、第２の画像６１２、第３の画像６１３等の取得方法については、Ｚ軸方向の位置を固定してＸ方向及びＹ方向にスキャンし、その後、Ｚ軸方向の位置を変更して再びＸ方向及びＹ方向にスキャンしてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向の１つの位置につきＺ軸方向の位置を変更しながら複数回の撮影が行われ、この複数回の撮影がＸ方向及びＹ方向にスキャンしながら行われてもよい。なお、スキャンと走査は同じ意味を示すものとする。

なお、測定に係る撮影では、試料３００に照明光を照射し続ける必要がなく、撮影を行う瞬間のみ試料３００に照明光を照射すればよい。このように、照射時間を短時間にすることで細胞３２４へのダメージを低減できる。このため、十分に強い強度を有する照明光が撮影のタイミングに合わせて試料３００に照射され得る。このことは、良質な画像を得ることに貢献する。

以上のように、撮像部１７０はＸ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、複数の画像を取得する。このときの照明制御の一例について図５に示す模式図を参照して説明する。ここでは、例えば撮像ユニット１２０がＸ−方向に移動させられながら繰り返し撮影を行っていく場合を説明する。撮像ユニット１２０の試料３００に対する相対位置は、撮像ユニット１２０が移動機構１６０によって移動させられることによって変化し得る。なお、ここでは第１の放射部１８３ａが、すなわち１つの放射部が照明光を放射する場合について説明するが、本実施形態に係る技術は、これに限定されない。例えば、第１の放射部１８３ａが照明光を放射するとき、第２の放射部１８３ｂは補助的に照明光を放射するものであってもよい。

図５（ａ）において、試料３００は、撮像ユニット１２０の進行方向側に配置された第１の放射部１８３ａの放射した照明光によって照明されている。すなわち、上述したように、第１の放射部１８３ａの放射する照明光は、容器上面３６０によって反射され、細胞３２４を照明する。撮像部１７０は、細胞３２４を照明した照明光を取得し、これを撮像する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態から撮像ユニット１２０がＸ−方向に移動させられた状態を示している。このとき、撮像ユニット１２０は依然として試料３００の下方にあり、撮像部１７０は、図５（ａ）の場合と同様に容器上面３６０を介して第１の放射部１８３ａの放射した照明光を取得可能である。

図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示した状態から撮像ユニット１２０がさらにＸ−方向に移動させられた状態を示している。このとき、第１の放射部１８３ａの放射した照明光は、図５（ｃ）中に破線矢印で示すように、容器上面３６０に入射する前に、例えば光路上にある容器３１０の容器周縁部において、そのほとんどが散乱する。したがって、撮像部１７０は当該照明光を十分に取得できないことになる。このようなとき、撮像部１７０の取得する光量は減少する。第１の制御部１１０は、上述のような容器周縁部における照明光の散乱に伴って発生する輝度値又は光強度の変化を検知したとき、撮像ユニット１２０が容器３１０の容器周縁部に到達したと判定する。このとき照明制御部１１３は、照明光を放射する放射部を、第１の放射部１８３ａから第２の放射部１８３ｂへと切り替える。切り替え後において第２の放射部１８３ｂの放射する照明光は、図５（ｃ）中に実線矢印で示すように容器上面３６０へ入射でき、また、反射光及び反射光のうち細胞３２４を透過した透過光は、撮像光学系１７２へ入射できる。本実施形態では、撮像ユニット１２０の有する放射部は、撮像光学系１７２の光軸から外れた位置に配置されている。容器周縁部又はその近傍の位置において、放射部から放射された照明光が容器周縁部において散乱すると、撮像素子１７４の受光する光量が不足し、適切な画像取得が困難となる。このようなとき、第１の制御部１１０は、照明光を放射する放射部を切り替えることで、適切な照明環境を再構築する。さらに、放射部の切り替えによって適切な照明環境を構築することは、同時に無駄な照明光の放射を低減できるということであり、本実施形態に係る技術は、観察装置１００の使用に要するエネルギーの省エネルギー化、及び発熱量の低減にも貢献する。以上のように、撮像部１７０は適切な照明の下で画像を取得できることになる。撮像ユニット１２０における撮像時の照明制御の一例について説明したが、何れの領域から何れの方向へ移動した場合においても、同様にして、容器周縁部において照明光が散乱したことを検知すると第１の制御部１１０は、照明光を放射する放射部を切り替える。

（コントローラについて）
コントローラ２００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型の情報端末等である。図１には、タブレット型の情報端末を図示している。

コントローラ２００には、例えば液晶ディスプレイといった表示装置２７２とタッチパネルといった入力装置２７４とを備える入出力装置２７０が設けられている。入力装置２７４は、タッチパネルの他に、スイッチ、ダイヤル、キーボード、マウス等を含んでいてもよい。

また、コントローラ２００には、第２の通信装置２９２が設けられている。第２の通信装置２９２は、第１の通信装置１９２と通信を行うための装置である。第１の通信装置１９２及び第２の通信装置２９２を介して、観察装置１００とコントローラ２００とは通信を行う。

また、コントローラ２００は、第２の制御部２１０と、第２の記録部２３０とを備える。第２の制御部２１０は、コントローラ２００の各部の動作を制御する。第２の記録部２３０は、例えば第２の制御部２１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第２の記録部２３０は、観察装置１００で得られ、観察装置１００から受信したデータを記録する。

第２の制御部２１０は、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４としての機能を有する。システム制御部２１１は、試料３００の測定のための制御に係る各種演算を行う。表示制御部２１２は、表示装置２７２の動作を制御する。表示制御部２１２は、表示装置２７２に必要な情報等を表示させる。記録制御部２１３は、第２の記録部２３０への情報の記録を制御する。通信制御部２１４は、第２の通信装置２９２を介した観察装置１００との通信を制御する。

第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、又はGraphics Processing Unit（ＧＰＵ）等の集積回路等を含む。第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、第１の制御部１１０及び画像処理回路１４０は、１つの集積回路等で構成されてもよい。また、第１の制御部１１０の位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び演算部１１７は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び演算部１１７のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。同様に、第２の制御部２１０のシステム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。これら集積回路の動作は、例えば第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０や集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。

＜測定システムの動作＞
測定システム１の動作について説明する。まず、観察装置１００の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。図６に示すフローチャートは、観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わり、測定の準備が完了した後に開始する。

ステップＳ１０１において、第１の制御部１１０は、電源をオンにするか否かを判定する。第１の制御部１１０は、例えば予め決められた時間毎に電源をオンにすると設定されており、電源をオンにする時間になったとき、電源をオンにすると判定される。あるいは、観察装置１００は、例えばBluetooth Low Energyといった低消費電力で動作する通信手段を用いてコントローラ２００と常時通信しており、コントローラ２００から当該通信手段を用いて電源をオンにする指示を受けたとき、電源をオンにすると判定される。電源をオンにしないとき、観察装置制御処理はステップＳ１０１を繰り返して待機する。一方、電源をオンにすると判定されたとき、観察装置制御処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、第１の制御部１１０は、電源をオンに切り替えて、観察装置１００の各部に電力を投入する。試料３００の測定を実際に行うときのみ等、必要なときにのみ電源を投入することで、省電力が実現される。特に、観察装置１００の電源がバッテリーであるとき、観察装置１００の駆動時間が長くなる等の効果が得られる。一方で、撮影間隔が短く設定されている場合等、電源のオン及びオフに係る動作によって消費される電力が待機電力よりも大きくなる場合には、第１の制御部１１０は、これを判定して、全体としての消費電力が抑えられるようにしてもよい。

ステップＳ１０３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００との通信を確立する。ここで用いられる通信手段は、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）といった、高速の通信手段である。

ステップＳ１０４において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から確立した通信を介して情報を取得するか否かを判定する。例えばコントローラ２００から情報が送信されているとき、情報を取得すると判定される。情報を取得しないとき、観察装置制御処理はステップＳ１０６に進む。一方、情報を取得するとき、観察装置制御処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から送信された情報を取得する。ここで取得される情報には、例えば撮影条件、撮影間隔、その他パラメータ等を含む測定の条件、測定結果の記録の方法、測定結果の送信条件等の条件情報が含まれる。その後、観察装置制御処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、第１の制御部１１０は、スキャンを行うか否かを判定する。ステップＳ１０６において、スキャンを行わないと判定されたとき、観察装置制御処理はステップＳ１０８に進む。一方、スキャンを行うと判定されたとき、観察装置制御処理はステップＳ１０７に進む。なお、ステップＳ１０６において、スキャンを行うと判定されるのは、例えば、測定システムによる測定が開始された初めのときであったり、ユーザがスキャンを行うことを指示した場合であったり、繰り返し行われる測定の直前であったり、ユーザが設定した時間間隔に基づく場合であったり等、種々の条件があり得る。種々の条件は、例えば、試料３００の全域に渡って広範囲に測定したい場合であったり、容器３１０の容器周縁部の位置が不明である場合であったり、容器３１０の容器周縁部にかかる位置の測定である場合であったり等、容器周縁部近傍における撮影であって照明制御が要求される場合をさらに含む。

ステップＳ１０７において、第１の制御部１１０は、スキャン処理を行う。スキャン処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。本スキャン処理では、測定システム１が適切な照明制御の下で撮影できるようにするために、主に上述の第１の制御部による容器３１０の容器周縁部検出に係る処理と照明制御に係る処理とを行う。

ステップＳ２０１において、第１の制御部１１０は、撮像部１７０の位置を初期位置に移動させるように移動機構１６０の動作を制御する。このとき、初期位置は容器３１０の中心位置と一致しているものとして以下説明をするが、初期位置は容器３１０の中心位置に限定されない。例えば、第１の制御部１１０は、最初に撮像ユニット１２０を移動させて容器３１０の容器周縁部を検出するまで走査し、容器周縁部を初期位置とするようにしてもよい。なお、初期位置は、容器種の設定及び容器設置場所の指定によって容器３１０の位置を特定することによって設定してもよいし、ユーザによる座標データの入力によって設定してもよいし、予め走査して画像を取得し、当該画像の解析に基づいて設定してもよい。また、第１の制御部１１０は、走査時のＸ及びＹ方向の移動量を、ユーザの入力に基づくコントローラ２００の出力又は事前設定されて第１の記録部１３０に記録された値に基づき取得する。これら初期設定の終了後、スキャン処理はステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２において、第１の制御部１１０は、Ｘ＋方向にある第２の光源１８４ｂを点灯させる。ここでは、第２の光源１８４ｂが照明として選択される。例えば、撮像ユニット１２０が、初期位置からＸ＋方向へ走査を開始することに応じて、第２の光源１８４ｂを選択し、つまり、点灯させる照明は、設定する走査方向に基づいて走査方向と同じ方向に位置する照明を選択してもよい。第２の光源１８４ｂの点灯後、スキャン処理はステップＳ２０３へ進む。なお、上述のように、Ｘ＋方向にある第２の光源１８４ｂを点灯させることは、Ｘ＋方向にある第２の放射部１８３ｂから照明光を放射させることとしてもよい。また、ステップＳ２０２において、Ｘ−方向にある第１の光源１８４ａを点灯させてもよい。つまり、走査方向に基づき、走査方向と反対側に位置する照明を選択してもよい。

ステップＳ２０３において、第１の制御部１１０は、撮像部１７０に撮影をさせる。この際、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０の位置を取得する。また、第１の制御部１１０は、撮像光学系１７２を所定の設定とする。撮影をした後に、スキャン処理はステップＳ２０４へ進む。また、スキャン処理においては、画質を多少犠牲にしても概要が把握されやすいように、測定の場合と比較して以下のように設定されてもよい。

測定における画像取得では、照明光として一般照明である偏射照明が用いられるが、位相差コントラスト照明が用いられてもよい。偏射照明が用いられることで、撮影時の焦点が多少ずれていても概要が把握されやすい画像が取得され得る。また、位相差コントラスト照明が用いられるとき、デフォーカス時に複数の像が重なったような画像が取得され得る。これは、シェーディングのむらを低減させるために発光ダイオード（ＬＥＤ）が複数設けられていることにより生じる。本実施形態では、スキャン時は、複数のＬＥＤのうち、一部が照明として点灯しているため、撮影時の焦点が多少ずれていても概要が把握されやすい画像が取得され得る。

例えば、撮像光学系１７２がズーム光学系であるとき、撮像光学系１７２の設定を広角側、すなわち、焦点距離が短くなるように設定する。また、第１の制御部１１０は、撮像光学系１７２の絞りの開口径を小さくさせ、被写界深度を深くさせる。このとき、第１の制御部１１０は、絞りの開口径を小さくした分だけ、照明部１８０に照明光の強度を上げさせてもよい。また、第１の制御部１１０は、撮像素子１７４の感度を増加させてもよい。例えば、撮像素子１７４の複数の画素で得られた輝度値を加算する画素加算によっても、増感が実現され得る。

ステップＳ２０４において、第１の制御部１１０は、容器３１０の容器周縁部検出処理及び撮像ユニット１２０の照明制御を行う。容器周縁部検出処理について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ３０１において、第１の制御部１１０は、現在、撮像ユニット１２０が移動機構１６０によってＸ方向、Ｙ方向の何れの方向に移動させられているのかに係る情報を取得する。なお、本ステップを通過するのが繰り返し処理の初回である場合には、例えば、第１の制御部１１０の取得する撮像ユニット１２０の現在の移動方向はＸ方向であるとする。その後、容器周縁部検出処理はステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２において、第１の制御部１１０は、ステップＳ３０１で認識した現在の撮像ユニット１２０の移動方向に容器３１０の容器周縁部を検出したか否かを判定する。容器周縁部の検出について図５を参照して上述したが、ここで、図９を参照してより詳細に説明する。図９は、ＡＶ値、すなわち絞り値と、ＴＶ値、すなわちシャッタ速値とを固定とした場合の撮像ユニット１２０の位置と、撮像部１７０の取得した画像信号に含まれる輝度値との関係を示している。この場合、画像信号に含まれる輝度情報又は画像信号から検出される輝度値の変化は、被写体の輝度の変化に従う。したがって、この場合輝度値は、撮像部１７０の受光する光束の量、すなわち光量によって変化する。図９に示す撮像ユニット１２０の位置と輝度値との関係は、撮像ユニット１２０がＸ方向に移動させられる際の照明制御の一例を説明するためのものであり、第１の照明部１８０ａと第２の照明部１８０ｂとの間における照明の切り替え制御に係るものである。なお、容器３１０のＸ方向における端、すなわち容器周縁部の位置はＸ１及びＸ２である。図９において、破線は、第１の制御部１１０が第２の照明部１８０ｂを点灯させ、撮像ユニット１２０をＸ＋方向へ移動させている場合を示し、実線は、第１の制御部１１０が第１の照明部１８０ａを点灯させ、撮像ユニット１２０をＸ−方向へ移動させている場合を示す。ここで、容器３１０内の配置された細胞３２４は、一般にほぼ均一な成分であるため、撮像範囲内の位置に応じた輝度（透過度）の変化量は比較的小さいものとなる。したがって、細胞３２４の位置に応じた輝度の変化量は、容器３１０の容器周縁部での照明光の散乱による輝度の変化量に比較して十分小さいものとなる。

上述した通り、容器３１０の容器周縁部において照明光が散乱すると、撮像部１７０の取得する光量は減少し、輝度値も減少する。まず、撮像ユニット１２０が容器３１０のＸ−方向の端の位置、すなわちＸ方向の位置Ｘ１から、Ｘ＋方向に進んでいるときについて説明する。このとき、第２の放射部１８３ｂが照明光を放射する。ただし、このときの撮像ユニット１２０の初期位置は、第２の放射部１８３ｂの放射する照明光が容器３１０の有する容器上面３６０へ入射でき、かつ、撮像部１７０が当該反射光を取得できる位置であるとする。

このようなとき、図９中に破線で示すように、撮像部１７０の検知する輝度値は、Ｘ１からしばらくＸ＋方向へ進んでも大きな変化せず、撮影に適切な照明は保たれる。一方で、さらにＸ＋方向へ進み、撮像ユニット１２０が容器３１０のＸ＋方向の端の位置、すなわちＸ方向の位置Ｘ２に到達したとき、第２の放射部１８３ｂの放射する照明光のうち、容器３１０の容器周縁部で散乱する照明光の割合が急激に増加する。すなわち、図９中に破線で示すように、露出変化領域Ｒ２において、撮像部１７０の取得できる反射光の光量は急激に減少し、輝度値も急激に低下する。

第１の制御部１１０は、この露出変化領域Ｒ２の検知に基づいて容器周縁部を検出する。第１の放射部１８３ａが照明光を放射して、容器３１０のＸ＋方向の端の位置からＸ−方向へ進む場合も上述の場合と同様であり、また、その際の輝度値の変化は図９中に実線で示す通りである。この場合では、第１の制御部１１０は、露出変化領域Ｒ１の検知に基づいて容器周縁部を検出する。以上のように、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０を移動させながら撮影を行う際、その進行方向に配置されている放射部から照明光を放射させ、画像信号、例えば画像信号が含む輝度値、が変化したときに照明光を放射する放射部を切り替える。第１の制御部１１０が容器３１０の縁、すなわち容器周縁部を検出した場合、容器周縁部検出処理はステップＳ３０３へ進み、検出しなかった場合、容器周縁部検出処理は終了し、スキャン処理におけるステップＳ２０５へ進む。また、第１の制御部１１０は、容器周縁部を検出したときの撮像ユニット１２０の位置情報を取得し、これを第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０へ記録する。なお、照明光が散乱する原因として、容器３１０の容器周縁部の他に、細胞等の観察対象も考えられる。ただし、容器周縁部における照明光の散乱と細胞等の観察対象における散乱とは、上記のように例えば、その強度又は程度が互いに異なるために区別可能である。

ステップＳ３０３において、第１の制御部１１０は、照明を切り替える。本実施形態において第１の制御部１１０は、その時点での照明が第１の放射部１８３ａの放射する照明光であった場合は、照明光を放射する放射部を、第１の放射部１８３ａから第２の放射部１８３ｂへと切り替える。その時点での照明光を放射する放射部が第２の放射部１８３ｂであった場合は、第１の制御部１１０は、照明光を放射する放射部を第１の放射部１８３ａへと切り替える。照明を切り替えた後、容器周縁部検出処理はステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４において、第１の制御部１１０は、当該位置において試料３００の撮影を行う。第１の制御部１１０による撮影の動作は、ステップＳ２０３において述べた動作と同様である。撮影をした後に、容器周縁部検出処理はステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５において、第１の制御部１１０は、ステップＳ３０４において撮影して取得した画像が適性であるか否かを判定する。ここで、取得した画像が適正である場合は、例えば、撮像光学系１７２が、照明光学系１８２の放射した照明光のうち容器上面３６０によって反射された照明光、すなわち反射光を十分に取得できた場合である。撮影した画像データから輝度値を算出し、算出した輝度値が所定値よりも大きいことを判定すればよい。また、算出する輝度値は、取得した画像データの全体の輝度値（平均輝度値）を採用すればよい。また、画像データの一部の部分領域の輝度値や部分領域の輝度値のピーク値やボトム値を採用してよい。撮影して取得した画像が適正であると判定された場合、容器周縁部検出処理はステップＳ３０６へ進み、適正ではないと判定された場合、容器周縁部検出処理はステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０６において、第１の制御部１１０は、ステップＳ３０４で取得した画像が適正であるため、これをステップＳ２０３において撮影して取得した画像と置き換える。すなわち、第１の制御部１１０は、本ステップで取得した画像を、記録する画像として選択する。このとき、第１の制御部１１０は、照明について変更をしない。また、本ステップでは、照明を切り替えた後に撮影した結果が適正であるという状態のため、第１の制御部１１０は、ここで、ステップＳ３０２で記録した容器周縁部に係る位置情報について真に容器周縁部であったと判定する。その後、容器周縁部検出処理は終了し、スキャン処理におけるステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ３０７において、第１の制御部１１０は、照明をステップＳ３０３において切り替える前のものに戻し、ステップＳ３０４で取得した画像は破棄する。すなわち、ステップＳ２０３で取得した画像を記録する画像として記録する。また、照明を切り替える前後ともに撮影した結果が適正ではない状態のため、第１の制御部１１０は、ここで、ステップＳ３０２で記録した容器周縁部に係る位置情報のうち、当該位置に関する情報を破棄する。その後、容器周縁部検出処理はステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０８において、第１の制御部１１０は、現在の撮像ユニット１２０の位置、点灯していた照明光学系の情報等を、エラー情報として登録する。その後、容器周縁部検出処理は終了し、スキャン処理におけるステップＳ２０５へ進む。なお、エラー登録した後にステップＳ２０３へ戻って再度撮影を行うようにしてもよい。なお、上述のステップＳ３０２乃至ステップＳ３０５及びステップＳ３０７の処理において、照明光は容器３１０の容器周縁部ではなく、細胞３２４等の観察物によって散乱していたと判定されることもある。第１の制御部１１０は、このような細胞３２４等が存在する位置の位置情報を、重点的にデータを取るべき領域の周縁部であるとして記録してもよい。また、細胞３２４等の観察物によって照明光が散乱していた場合、その近傍でも同様に適正画像が取得できない可能性がある。そのため、これらエラー登録された撮影箇所又はその近傍の位置情報及び画像に基づいて、細胞３２４等の観察物の有無を判定できるようにしてもよい。

また、撮像ユニット１２０の１回の移動あたりの移動量が適切ではない場合にも、照明の切り替えの前後ともに適正画像が取得できない可能性がある。このような場合、第１の制御部１１０は、移動量の再設定を行うようにしてもよいし、後のステップの説明の際に後述するように撮像ユニット１２０の移動方向の設定を反転させた後、再度、容器３１０の容器周縁部を検出するまで移動を続けるようにしてもよい。上述のように、第１の制御部１１０は、撮影して新たに取得した画像又は画像信号に含まれる輝度情報が、それ以前に取得した画像又は画像信号に含まれる輝度情報から変化したこと、すなわち画像信号に含まれる輝度情報の変化又は時間的変化に基づいて容器周縁部を検出し、また、照明制御を行う。

ステップＳ２０５において、第１の制御部１１０は、Ｘ方向のスキャンを終了するか否かを判定する。例えば、第１の制御部は、容器周縁部検出処理におけるステップＳ３０４において適正画像が取得されたと判定された場合等、当該撮像ユニット１２０の位置に容器３１０の容器周縁部があると検出したときにＸ方向のスキャンを終了すると判定する。また、終了と判定される場合には、当該スキャン処理が初回ではない場合等、容器周縁部の位置が既知であり、かつ、既知の位置情報に基づいて当該位置が容器周縁部であると判定される場合も含まれる。Ｘ方向のスキャンを終了すると判定したときは、スキャン処理はステップＳ２０７へ進み、終了しないと判定したときは、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６において、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に撮像ユニット１２０をＸ方向へ所定量移動させる。その後、スキャン処理はステップＳ２０３へ戻る。

ステップＳ２０７において、第１の制御部１１０は、スキャン処理を終了するか否かを判定する。第１の制御部１１０がスキャン処理を終了すると判定するのは、例えば、所定範囲のスキャンが終了したときである。所定範囲は、例えば事前設定に基づいた範囲である。終了するときは、スキャン処理は観察装置制御処理におけるステップＳ１０８へ進み、終了しないときは、スキャン処理はステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０８において、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に撮像ユニット１２０をＹ方向へ所定量移動させる。また、第１の制御部１１０は、Ｘ方向の移動方向の設定を反転させる。すなわち、例えば、本ステップ直前での撮像ユニット１２０の移動において、その移動方向がＸ＋方向であった場合は、第１の制御部１１０は、ここで移動方向をＸ−方向へ切り替える。その後、スキャン処理はステップＳ２０３へ戻る。

なお、例えば、第１の制御部１１０が撮像ユニット１２０をＹ方向へ所定量移動させた直後の、ステップＳ２０３乃至Ｓ２０６における繰り返し処理において、例えば、Ｘ方向及びＹ方向ともに容器周縁部を所定回数連続して検出した場合には、当該位置は、Ｘ方向及びＹ方向ともに容器周縁部であると判定される。上述の場合に限定されないが、第１の制御部１１０は、Ｘ方向及びＹ方向ともに容器周縁部であると判定されたとき、当該位置においてスキャン処理を完了すると判定できる。スキャンの初期位置を容器３１０の中心としていたため、ここまでにスキャンが終了した領域は、初期位置に対してＹ＋方向の領域のみである。そのため、初期位置に対してＹ−方向の領域もスキャンするために、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０をスキャン処理の初期位置まで移動させた後に、Ｙ方向の移動方向の設定を反転させ、対向の容器周縁部に至るまで上述のスキャン処理を再度実行してもよい。また、Ｙ方向の移動量の設定において、Ｙ＋方向とＹ−方向へ交互に移動させるようにして、試料３００の全領域をスキャンするようにしてもよい。

スキャン処理が終了した後の観察装置制御処理について、図６を再び参照して説明する。スキャン処理の後、観察装置制御処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、第１の制御部１１０は、マニュアルによる位置指定があったか否かを判定する。すなわち、コントローラ２００から撮影位置を指定しての撮影の指示があったか否かを判定する。例えば、ユーザは、スキャン処理で得られた試料３００全体の画像、エラー登録された位置の情報等に基づいて、位置を指定することができる。また、スキャン処理で得られた画像に限らず、過去に測定に係る撮影で得られた画像に基づいても、ユーザは撮影位置を指定することができる。撮影位置を指定しての撮影の指示がないとき、観察装置制御処理はステップＳ１１０に進む。一方、撮影の指示があるとき、観察装置制御処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、第１の制御部１１０は、移動機構１６０を動作させて、指示された位置に撮像部１７０を移動させ、撮像部１７０に当該位置における画像の取得を行わせる。第１の制御部は、得られた画像を第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００へと送信する。その後、観察装置制御処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、第１の制御部１１０は、測定を開始するタイミングであるか否かを判定する。測定を開始するタイミングでないとき、処理はステップＳ１１２に進む。一方、測定を開始するタイミングであるとき、処理はステップＳ１１１に進む。測定を開始するタイミングは、例えば１時間毎等と予め定められていてもよい。また、測定が開始される条件は、時間によらず、例えば細胞３２４又は培地３２２の状態に応じてもよい。本実施形態においては、測定を開始するタイミングになるごとに、繰り返し測定が行われる。

ステップＳ１１１において、第１の制御部１１０は、測定処理を行う。すなわち、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に指令して撮像部１７０の位置を変えながら、撮像部１７０に撮影を繰り返し行わせる。第１の制御部１１０は、得られた画像に対して、所定の処理を行い、要求されている結果を第１の記録部１３０に記録する。その後、処理はステップＳ１１２に進む。

測定処理における移動機構１６０による撮像部１７０の移動範囲は、例えば、第１の制御部１１０がスキャン処理で取得して、第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０へ記録した容器３１０の容器周縁部の位置情報に基づいて決められる。この移動範囲は、ユーザによって別途設定されてもよい。

測定処理で撮影される範囲は、例えば次のような範囲である。例えば、測定処理で撮影される範囲は、スキャン処理によって得られた容器３１０の容器周縁部の位置情報に基づいて、試料３００が配置されていると特定された領域である。あるいは、測定処理で撮影される範囲は、測定の開始当初に例えば細胞のコロニー等、注目する細胞があると特定された領域である。あるいは、測定処理で撮影される範囲は、複数回の撮影で、細胞等に注目すべき変化が生じている領域である。細胞のコロニー等、注目する細胞があるか否か、細胞等に注目すべき変化が生じている領域があるか否かの判定は、スキャン処理の際に容器３１０の容器周縁部と判定された位置以外の照明光が散乱させられた位置の情報に基づいて行ってもよい。

なお、上述の説明では、スキャン処理においては静止画撮影が行われるものとしたが、これに限らない。スキャン処理においても、測定処理においても、ここで説明したように、撮像部１７０の位置座標ごとに静止画を撮影し、得られた静止画に基づく解析が行われてもよく、動画撮影が行われてもよい。

以上述べたように、本実施形態に係る技術は、容器周縁部の位置を輝度値の変化に基づいて取得し、また容器周縁部の検出又は取得した容器周縁部の位置情報に基づいて照明制御を行う。すなわち、第１の制御部１１０は、画像信号に基づいて容器周縁部の位置を検出し、検出した容器周縁部の位置情報に基づいて照明部の有する照明光を放射する放射部のうち、何れの放射部に照明光を放射させるか決定し、これに応じて必要であれば照明光を放射する放射部を切り替える。また、画像信号に基づく容器周縁部の位置の検出は、当該画像信号に含まれる輝度値の変化、特に輝度値の低下に基づく。

この照明制御によって、容器周縁部の位置が不明であるときでも、容器周縁部の近傍を撮影するときでも、過不足のない適切な照明環境の下で撮影及び測定を行うことができる。したがって、本実施形態に係る技術の利用によって測定システム１及び観察装置１００は、省エネルギーで動作でき、かつ良好な画像を取得できる。

測定処理で行われる画像取得について図４を参照して上述したが、このように得られた、第１の記録部１３０に記録される測定結果のデータの構成の一例を図１０に示す。図１０に示すように、測定結果７００には、１回目の測定で得られた第１のデータ７０１、２回目の測定で得られた第２のデータ７０２等が含まれる。これらのデータの数は、測定の回数に応じて増減する。

例えば第１のデータ７０１に注目すると、第１のデータ７０１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１のデータ７０１には、開始条件７１０が含まれる。この開始条件７１０は、ステップＳ１１０で測定開始と判定された条件を含んでいる。例えば測定開始時刻等が予め決められており、当該決められた測定開始時刻で測定が開始されたとき、測定開始時刻が開始条件７１０として記録される。

また、第１のデータ７０１には、第１の画像情報７２１、第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等が記録されている。これらのデータは、それぞれ１回の撮影において取得されたデータの集合である。第１の画像情報７２１に注目すると、第１の画像情報７２１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１の画像情報７２１には、順番７３１と、位置７３２と、Ｚ位置７３３と、撮影条件７３４と、画像７３５とが含まれる。順番７３１は、位置を変更しながら撮影を繰り返す際の撮影毎の通し番号である。位置７３２は、撮影位置のＸ座標及びＹ座標を含む。Ｘ座標及びＹ座標は、移動機構１６０の制御で用いられる値であり、例えば位置制御部１１１から取得され得る。Ｚ位置７３３は、撮影位置のＺ座標を含む。Ｚ座標は、撮像光学系１７２の制御に用いられる値であり、例えば撮像制御部１１２から取得され得る。撮影条件７３４は、シャッタースピードや絞り等の露出条件その他の撮影条件を含む。ここでいう撮影条件は、撮影毎に異なっていてもよいし、第１のデータ７０１内に含まれる各撮影では共通であってもよいし、測定結果７００に含まれる全ての撮影で共通であってもよい。画像７３５は、撮影により得られた画像データである。第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等も、それぞれ同様に、順番、位置、Ｚ位置、撮影条件、及び画像の情報を含む。なお、Ｚ方向に撮影面を変更しない場合には、Ｚ位置の情報は省略されてもよい。

また、第１のデータ７０１には、解析結果７４０が含まれる。解析結果７４０は、例えば画像処理回路１４０を用いて測定された細胞又は細胞群の数を表す細胞数７４１等を含む。また、解析結果７４０には、Ｚ位置が共通の画像を合成することで作成された平面の画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、全ての画像７３５を合成することで作成された３次元画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、深度合成画像が含まれてもよい。

第２のデータ７０２にも、第１のデータ７０１と同様に、開始条件、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ等、及び解析結果等が含まれ得る。

さらに、測定結果７００には、第１のデータ、第２のデータ等に基づいて得られた、測定全体の解析結果７０９も含まれ得る。測定結果７００の全てが１つのファイルとして記録されてもよいし、測定結果７００の一部が１つのファイルとして記録されてもよい。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１１２において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から情報の要求があるか否かを判定する。コントローラ２００からは、例えばステップＳ１１１の測定で得られたデータが要求される。情報の要求が無いとき、処理はステップＳ１１４に進む。一方、情報の要求があるとき、処理はステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から要求された情報を第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信する。その後、処理はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、第１の制御部１１０は、観察装置制御処理を終了するか否かを判定する。観察装置制御処理を終了するとき、当該処理は終了する。例えば、一連の測定が終了し、観察装置１００がインキュベータから取り出されるような状況において、観察装置制御処理は終了する。一方、終了しないとき、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、第１の制御部１１０は、電源をオフにするか否かを判定する。例えば、ステップＳ１１１で行われた測定から、次に行われる測定までの待機時間が長いとき、電力の消費を抑制するために、電源をオフにすると判定する。電源をオフにしないとき、処理はステップＳ１０４に戻る。一方、電源をオフにすると判定されたとき、処理はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６において、第１の制御部１１０は、観察装置１００の各部の電源をオフにする。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。以上のようにして、観察装置１００は、繰り返し測定を行う。

次に、コントローラ２００の動作について、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂのフローチャートに示す処理は、例えば観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わった後に開始する。

ステップＳ４０１において、第２の制御部２１０は、本実施形態に係る測定プログラムが起動されたか否かを判定する。測定プログラムが起動していないとき、処理はステップＳ４０１を繰り返す。コントローラ２００は、本実施形態に係る測定システムのコントローラとしての機能に限らず、種々の機能を果たし得る。したがって、測定プログラムが起動していないとき、コントローラ２００は、測定システム１以外として動作をしてもよい。測定プログラムが起動したと判定されたとき、処理はステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２において、第２の制御部２１０は、観察装置１００との通信を確立させる。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０３と対になっており、観察装置１００及びコントローラ２００による動作によって、観察装置１００とコントローラ２００との間の通信が確立される。その後、コントローラ制御処理はステップＳ４０３へ進む。また、ここで確立される通信は、観察装置制御のステップＳ１０３と無関係な、例えば後述の観察装置１００の電源をオンにするための指示を送信するための低消費電力な通信でもよい。

ステップＳ４０３において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオンにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオンにすることが要求されていると判定される。電源をオンにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ４０５に進む。一方、電源をオンにすることが要求されているとき、処理はステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４０５に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０１と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオンにすべき旨の命令を受信した観察装置１００では、ステップＳ１０２の処理により電源がオンに切り替えられる。なお、ここで用いられる通信手段は、例えばBluetooth Low Energy等の低消費電力な通信方法によってもよい。

ステップＳ４０５において、第２の制御部２１０は、観察装置１００に向けて情報を送信することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報送信に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報送信が要求されていると判定される。ここで送信の要求がなされる情報は、測定の条件等である。情報送信が要求されていないとき、処理はステップＳ４０７に進む。一方、情報送信が要求されているとき、処理はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６において、第２の制御部２１０は、入力装置２７４を介して入力された情報を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４０７に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０４と対になっており、観察装置１００は、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報をステップＳ１０５の処理により取得する。

ステップＳ４０７において、第２の制御部２１０は、観察装置１００がスキャン処理を行うことをユーザが要求しているか否かを判定する。例えばスキャン処理実行に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、スキャン処理が要求されていると判定される。スキャン処理が要求されていないとき、処理はステップＳ４０９に進む。一方、スキャン処理が要求されているとき、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、第２の制御部２１０は、スキャン処理を開始する旨の指示を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４０９に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０６と対になっており、観察装置１００は、コントローラ２００から観察装置１００へと送信されたスキャン処理開始指示に基づいて、ステップＳ１０７でスキャン処理を実行する。

ステップＳ４０９において、第２の制御部２１０は、観察装置１００による撮影について、撮影すべき位置がユーザによって手動で指定されたか否かを判定する。例えば撮影位置が入力装置２７４を介して入力されたとき、撮影位置が指定されていると判定される。撮影位置が指定されていないとき、処理はステップＳ４１１に進む。一方、撮影位置が指定されているとき、処理はステップＳ４１０に進む。ステップＳ４１０において、第２の制御部２１０は、入力装置２７４を介して入力された撮影位置を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４１１に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０８と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された撮影位置に応じて、ステップＳ１０９の処理で位置合わせが行われ、当該位置における画像が取得されて送信される。

ステップＳ４１１において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の測定の開始をユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００に測定を開始させる命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、測定開始が要求されていると判定される。測定開始が要求されていないとき、処理はステップＳ４１３に進む。一方、測定開始が要求されているとき、処理はステップＳ４１２に進む。ステップＳ４１２において、第２の制御部２１０は、測定を開始すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４１３に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１０と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された命令に応じて、ステップＳ１１１の処理で測定が行われる。

ステップＳ４１３において、第２の制御部２１０は、観察装置１００から情報を取得することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報要求に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報要求されていると判定される。要求される情報は、例えば観察装置１００によって得られた試料３００に関する情報である。この情報は、例えば、試料３００に係る画像データや、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の数等、図９を参照して説明した測定結果７００に含まれる情報であり得る。情報要求がされていないとき、処理はステップＳ４１５に進む。一方、情報要求がされているとき、処理はステップＳ４１４に進む。ステップＳ４１４において、第２の制御部２１０は、ユーザが要求している情報を送信すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４１５に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１２と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報要求に応じて、ステップＳ１１３の処理で要求された情報が観察装置１００からコントローラ２００へと送信される。

ステップＳ４１５において、第２の制御部２１０は、ステップＳ４１４で要求した情報を受信したか否かを判定する。情報を受信していないとき、処理はステップＳ４１７に進む。一方、情報を受信したとき、処理はステップＳ４１６に進む。ステップＳ４１６において、第２の制御部２１０は、受信した情報を表示装置２７２に表示させたり、第２の記録部２３０に記録したりする。その後、処理はステップＳ４１７に進む。

ステップＳ４１７において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオフにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオフにすることが要求されていると判定される。電源をオフにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ４１９に進む。一方、電源をオフにすることが要求されているとき、処理はステップＳ４１８に進む。ステップＳ４１８において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ４１９に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１５と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオフにすべき命令に応じて、ステップＳ１１６の処理で電源がオフにされる。

ステップＳ４１９において、第２の制御部２１０は、測定プログラムが終了したか否かを判定する。測定プログラムが終了しているとき、処理はステップＳ４０１に戻る。一方、測定プログラムが終了していないとき、処理はステップＳ４０３に戻る。すなわち、上述の動作は、繰り返し実行される。

以上のように、測定システム１による測定は、予め設定されたタイミングで、予め設定された条件で繰り返し行われ得る。測定のタイミングや条件の設定は、コントローラ２００を用いてユーザによって入力され、観察装置１００に設定されてもよい。また、測定システム１による測定は、ユーザがコントローラ２００を用いて観察装置１００に指示をすることで、ユーザによる指示の都度に手動で行われることもある。

＜測定システムの利点＞
本実施形態に係る測定システム１によれば、インキュベータ内に試料３００が静置されたままの状態で、広い範囲の細胞の画像を得ることができる。ここで、画像は、時間経過に従って繰り返し得られる。したがって、ユーザは、例えば細胞が経時的に変化していく様子を知ることができ、それを解析することができる。本実施形態では、スキャン処理が行われる。スキャン処理では、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０が取得した画像信号に基づいて、複数の放射部のうち何れの放射部から照明光を放射するかを制御する。すなわち、このスキャン処理によって、ユーザは、試料３００の容器周縁部の近傍においても、適切な照明制御の下、画像及び測定データの取得が可能である。また、スキャン処理によって得られた画像に基づけば、その後の測定において重点的にデータを取るべき領域に係る情報を取得することができる。さらに、本実施形態に係る技術は、細胞３２４等の観察物の位置も輝度値の変化に基づいて取得することができる。そのため、上述の重点的にデータを取るべき領域の取得には、当該領域の発生、消滅、変形等に係る情報も含まれる。このように、本実施形態に係る技術は、スキャン処理において画像信号の変化、例えば撮像ユニット１２０の移動に伴う輝度値の低下、に基づいて容器周縁部を検出する。また、本実施形態に係る技術は、得られた容器周縁部の位置情報に基づき照明光を放射する放射部を決定し、必要に応じて切り替え、過不足ない照明環境の下で、省エネルギーで動作し、かつ、良好な画像を取得できる。

［第２の実施形態］
本発明における第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、第１の制御部１１０は、２つの照明光学系の有する放射部のうち何れが照明光を放射するかを切り替えていた。これに対して、本実施形態では図１２に示すように撮像ユニット１２０は、第３の放射部１８３ｃと第４の放射部１８３ｄとをさらに有する。第１の制御部１１０は、４つの放射部のうち何れが照明光を放射するかを切り替える。また、撮像ユニット１２０は、第３の照明光学系と第４の照明光学系とをさらに有していてもよいし、光源１８４は、第３の光源と第４の光源とをさらに有していてもよい。この場合、放射部は、上述した第１の実施形態の場合と同様に、第３の照明光学系と第３の光源、第４の照明光学系と第４の光源の各々の何れに含まれるものであってもよい。また、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０を移動機構１６０によってＸ方向に加えてＹ方向にも移動させる。

図１２を参照して、本実施形態における撮像ユニット１２０の構成の一例について、詳細に説明する。各々の放射部は、撮像部１７０又は撮像光学系１７２に対して概ね点対称の位置に配置されており、撮像部１７０又は撮像光学系１７２は、複数の放射部に挟まれるように配置されている。すなわち、第３の放射部１８３ｃと第４の放射部１８３ｄとは、撮像光学系１７２に対して概ね対称の位置に配置されている。また、第３の放射部１８３ｃの位置と第４の放射部１８３ｄの位置とを結ぶ線分は、第１の放射部１８３ａの位置と第２の放射部１８３ｂの位置とを結ぶ線分に概ね直交している。例えば、第１の放射部１８３ａは撮像光学系１７２に対してＸ−方向に、第２の放射部１８３ｂは撮像光学系１７２に対してＹ−方向に、第３の放射部１８３ｃは撮像光学系１７２に対してＸ＋方向に、第４の放射部１８３ｄは撮像光学系１７２に対してＹ＋方向に、それぞれ配置されている。上述の撮像ユニット１２０の構成は一例であり、これに限定されない。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれに基づいて撮像ユニット１２０における各々の要素の配置を説明したが、これも上述の配置に限定するものではない。例えば、Ｘ軸方向に第２の放射部１８３ｂと第４の放射部１８３ｄとが位置する配置でもよいし、図１２に示す構成例が同一平面上で回転したような配置でもよい。

本実施形態におけるスキャン処理について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態におけるスキャン処理は、第１の実施形態におけるスキャン処理に、Ｙ方向の容器周縁部検出及び照明制御が加わったものである。

ステップＳ５０１において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０１と同様にして、撮像ユニット１２０の初期位置及び移動量の設定を行う。その後、処理はステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０２と同様にして、初回の移動方向に合わせて照明を点灯させてもよい。例えば、初回の移動方向の設定がＸ＋方向であるときには、撮像ユニット１２０の進行方向に位置する第２の照明光学系１８２ｂを、照明光を放射する放射部とする。その際、照明光を放射する放射部には、第３の照明光学系、第４の照明光学系の何れか一方又は両方がさらに含まれていてもよい。さらに、第３の照明光学系、第４の照明光学系の点灯に際しては、例えば、Ｙ方向の初回の移動方向の設定がＹ＋方向であれば、第４の照明光学系を選択する等、その移動方向の設定に合わせればよい。その後、処理はステップＳ５０３へ進む。ステップＳ５０３において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０３と同様にして、撮影を行う。その後、処理はステップＳ５０４へ進む。なお、ステップＳ５０２において、初回の移動方向の設定がＸ＋方向であるときに、撮像ユニット１２０の進行方向と反対に位置する第１の照明光学系１８２ａを、照明光を放射する放射部としてもよい。

ステップＳ５０４において、第１の制御部１１０は、ステップＳ５０３における撮影の前に、すなわち、直前の繰り返し処理における後述するステップＳ５０８において、撮像ユニット１２０がＹ方向へ移動させられているか否かを判定する。ステップＳ５０３における撮影が撮像ユニット１２０のＹ方向への移動後であったと判定された場合、スキャン処理はステップＳ６０１へ進み、Ｙ方向への移動後の撮影ではなかったと判定された場合、スキャン処理はステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５において、第１の制御部１１０は、図８に示す容器周縁部検出処理を行う。容器周縁部検出処理におけるステップＳ３０１では、このとき移動方向はＸ方向であり、このＸ方向に容器３１０の容器周縁部が検出されるか否かを判定する。第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０を移動させ、容器周縁部の検出に伴うＬＥＤ切替等の照明制御を行いながら撮影を繰り返す。容器周縁部検出処理の終了後、スキャン処理はステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０６において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０５と同様にして、Ｘ方向のスキャンを終了するか否かの判定を行う。Ｘ方向のスキャンを終了すると判定された場合、スキャン処理はステップＳ５０７へ進み、終了しないと判定された場合、スキャン処理はステップＳ５０９へ進む。ステップＳ５０７において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０７と同様にして、スキャン処理を終了するか否かの判定を行う。スキャン処理を終了すると判定された場合、観察装置制御処理におけるステップＳ１０８へ進み、終了しないと判定された場合、スキャン処理はステップＳ５０８へ進む。

ステップＳ５０８において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０８と同様にして、撮像ユニット１２０をＹ方向へ所定量移動させる。一方で、Ｙ方向移動後は、ステップＳ２０８とは異なり、Ｘ方向の移動方向の設定を反転させない。その後、スキャン処理はステップＳ５０３へ戻る。

ステップＳ５０９において、第１の制御部１１０は、図７に示すスキャン処理におけるステップＳ２０６と同様にして、移動機構１６０に撮像ユニット１２０をＸ方向へ所定量移動させる。その後、スキャン処理はステップＳ５０３へ戻る。

ステップＳ６０１において、第１の制御部１１０は、図８に示す容器周縁部検出処理を行う。容器周縁部検出処理におけるステップＳ３０１では、このとき移動方向はＹ方向であり、このＹ方向に容器３１０の容器周縁部が検出されるか否かを判定する。第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０を移動させ、容器周縁部の検出に伴うＬＥＤ切替等の照明制御を行いながら撮影を繰り返す。容器周縁部検出処理の終了後、スキャン処理はステップＳ６０２へ進む。

ステップＳ６０２において、第１の制御部１１０は、Ｘ方向の移動方向の設定を反転させる。Ｘ方向における移動方向の設定の反転後、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に撮像ユニット１２０をＸ方向へ所定量移動させる。その後、スキャン処理はステップＳ５０３へ戻る。以上のようにして、本実施形態では、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に撮像ユニット１２０をＸ方向とＹ方向とを移動させ、容器３１０の容器周縁部を検知した際に照明制御を行いながら撮影を行う。なお、ここではＸ方向のスキャンが終了したときにＹ方向へ所定量移動する場合を説明したが、これと同様に、Ｙ方向のスキャンを行い、これが終了したときにＸ方向へ所定量移動するようにしてもよい。

＜第２の実施形態の利点＞
本実施形態では、第１の制御部１１０は、照明光を放射する放射部を４つの照明光学系から容器周縁部検出処理において選択する等、試料３００の容器周縁部の近傍においても、適切な照明制御の下、画像及び測定データの取得が可能である。さらに、第１の実施形態と比較して、Ｙ方向における容器周縁部の検出に基づく照明制御を含み、また、補助的に使用できる放射部が多いため、より適切な照明制御の実現が可能である。本実施形態に係る技術は、撮像ユニット１２０と観察物との相対位置の関係に基づいて照明制御を行い、適宜、照明光を放射する放射部を切り替えることで、撮像ユニット１２０の備える全ての光源１８４を常に使用する必要がなく、測定システム１の動作に係るエネルギー消費量を低減できる。また、本実施形態に係る技術は、容器周縁部の検出に基づき適切な照明制御を実施できるため、スキャンの方式を制限しない。例えば、上述のようにＸ方向又はＹ方向のスキャン終了時にＹ方向又はＸ方向へ所定量移動するようにしてもよいし、Ｘ方向のスキャンとＹ方向のスキャンとを交互に行うようにしてもよい。

＜変形例＞
ここまで、照明光学系１８２の放射する照明光に基づく撮像部１７０の取得する光量の変化に伴う輝度値の変化を以って、第１の制御部１１０が容器周縁部を検知する実施形態を説明してきたが、容器周縁部の位置情報の取得は、撮影した画像に基づいて行ってもよい。図１４に画像処理による容器周縁部検出の変形例について説明するための図を示す。図１４中に示すように、撮像部１７０の取得した画像Ｉ１には、規則的な特徴、例えば輪郭又は形状等を有する被写体Ｏ１と不規則的な特徴を有する被写体Ｏ２とが含まれているとする。このようなとき、第１の制御部１１０は、当該画像の解析によって規則的な特徴を抽出し、これを容器周縁部である又は容器周縁部である可能性がある被写体と判定する。規則的な特徴として、使用可能性のある種々の容器の画像データを、第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０に予め記録させてもよい。第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０から読み出した容器の画像データと、撮影した画像データを比較することによって容器周縁部の判定を行ってもよい。

なお、第１の制御部１１０は、画像に応じて、その画像と隣接する領域を撮影した画像とを共に解析し、当該被写体が容器周縁部であるか否かを総合的に判定してもよい。また、第１の制御部１１０は、撮影した画像に応じて、その場で照明制御を行って照明を切り替えた後に再度撮影を行い、新たに取得した画像に基づいて容器周縁部であるか否かを判定してもよい。さらに、第１の制御部１１０は、当該画像解析の結果から当該被写体が容器周縁部か否かの判定を確定できないとき、複数の照明制御によって複数の照明環境で撮影を行い、後に隣接する領域で撮影した画像と共に解析するようにしてもよい。また、第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０を移動させながら取得した広範囲の画像を合成して観察又は測定結果を示すようにしてもよいし、合成した広範囲を表す画像に基づいて上述のような解析を行うようにしてもよい。上述のように、第１の制御部１１０は、撮影して新たに取得した画像又は画像信号に含まれる被写体が、それ以前に取得した画像又は画像信号に含まれる被写体から変化したこと、すなわち画像信号が表す画像に特徴が現れる変化に基づいて容器周縁部を検出し、また、照明制御を行う。このとき、当該特徴は、例えば画像に含まれる規則的な形状である。

ここまで、第１の制御部１１０が上述した輝度値の変化に基づく照明制御を行う実施形態を説明してきたが、容器３１０の容器周縁部に係る位置情報を取得した後では、第１の制御部１１０は、以下のように位置情報に基づく照明制御を行うようにしてもよい。図１５に撮像ユニットによる画像取得時の照明制御の変形例について説明するための図を示す。この際、撮像ユニット１２０の構成及び各々の放射部等の配置は、図１２に示したものと同様とする。例えば、図１５中に示すように、観測対象範囲Ｒ０を容器３１０の位置情報に基づき決定する。その後、観測対象範囲Ｒ０を、例えば、第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３、及び第４の領域Ｒ４の４つの領域に分割する。第１の制御部１１０は、撮像ユニット１２０の現在位置を取得し、これと容器３１０の位置情報とに基づいて現在の撮影範囲が何れの領域に属するかを判定する。

第１の制御部１１０は、位置情報に基づく照明制御を以下のように行ってもよい。例えば、撮像ユニット１２０が第１の領域Ｒ１に含まれる位置を撮影するとき、第２の放射部１８３ｂ又は第３の放射部１８３ｃの放射する照明光を主たる照明とする。同様に、第１の制御部１１０は、例えば、第２の領域Ｒ２では第２の放射部１８３ｂ又は第４の放射部１８３ｄ、第３の領域Ｒ３では第１の放射部１８３ａ又は第４の放射部１８３ｄ、第４の領域Ｒ４では第１の放射部１８３ａ又は第３の放射部１８３ｃの放射する照明光を主たる照明とする。このとき第１の制御部１１０は、例えば、第１の領域Ｒ１では第１の放射部１８３ａ又は第４の放射部１８３ｄ、第２の領域Ｒ２では第１の放射部１８３ａ又は第３の放射部１８３ｃ、第３の領域Ｒ３では第２の放射部１８３ｂ又は第３の放射部１８３ｃ、第４の領域Ｒ４では第２の放射部１８３ｂ又は第４の放射部１８３ｄの放射する照明光を補助照明としてもよい。

また、上述の変形例を実施するとき、固定枠４１０を用いてもよい。使用する固定枠４１０の種類に応じた容器位置を予め、例えば第１の記録部１３０、第２の記録部２３０等に記録しておいてもよい。第１の制御部１１０は、記録された容器３１０の位置情報に基づいて上述の照明制御を行ってもよい。

上述の照明制御の規則は、例えば第１の記録部１３０、第２の記録部２３０等に記録されている。なお、観測対象範囲Ｒ０を４つの領域に分割して照明制御を行うと上述したが、これに限定されない。分割数は、例えば２つ、８つ等の複数であればよく、また、照明光学系１８２又は放射部の数と異なっていてもよい。また、分割数は、容器や観察対象の種類に応じて適宜変更してもよい。さらに、上述のような分割した領域に基づく照明制御の他に、観測対象範囲Ｒ０に含まれる座標又は撮像ユニット１２０の可動範囲に含まれる座標そのものに基づいて照明制御を行ってもよい。

上述の実施形態では、撮像部１７０で得られた画像の処理、測定結果の解析等が、観察装置１００で行われる例を示したが、これに限らない。処理前のデータが観察装置１００からコントローラ２００へと送信されることで、これらの処理のうち１つ以上が、コントローラ２００の第２の制御部２１０で行われてもよい。すなわち、装置としてのこの発明は、複数の装置で連携して上述の機能を満足させる等、様々な変形が可能である。

また、上述の実施形態では、観察装置１００の筐体１０１の上面が透明板１０２で覆われており、試料３００が筐体１０１の上面に配置される例を示したが、これに限らない。もちろん、観察対象の大きさや筐体の形状等によっては透明板がなく、中空でもよい。試料３００の形状、観察したい方向等に応じて、観察装置１００の形状は適宜に変更され得る。

また、上述の実施形態では、試料３００の有する容器３１０が、照明光に対して透明な部分を含む透明容器であり、この透明容器に観察対象が配置される例を示したが、これに限らない。例えば、観察対象によっては透明容器を用いなくても、第１の制御部１１０は、観察対象そのものによる照明光の散乱に基づいて観察対象の周縁部を検出し、照明制御を行ってもよい。観察対象は細胞に限らず、例えば、素材表面の検査のような場合であっても、観察対象が照明光を散乱又は反射するものに対して、本実施形態に係る技術は適用できる。

なお、フローチャートで示した各々の処理、及び各々の処理内の各ステップは、その順序を変更可能であり、また、追加及び削除も可能である。これら各々の処理は、第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０に記録された各々のプログラムによって実行される。各々のプログラムは、予め測定システム１の内部に記録されていても、別の記録媒体に記録されていてもよい。これら測定システム１又は別の記録媒体への記録の方法は様々であり、製品出荷時に記録されるものでもよく、配布された記録媒体が利用されて記録されるものでもよく、インターネット等通信回線が利用されて記録されるものでもよい。

１…測定システム、１００…観察装置、１０１…筐体、１０２…透明板、１０５…回路群、１１０…第１の制御部、１１１…位置制御部、１１２…撮像制御部、１１３…照明制御部、１１４…通信制御部、１１５…記録制御部、１１６…測定制御部、１１７…演算部、１３０…第１の記録部、１４０…画像処理回路、１６０…移動機構、１６１…Ｘ送りねじ、１６２…Ｘアクチュエータ、１６３…Ｙ送りねじ、１６４…Ｙアクチュエータ、１６８…支持部、１７０…撮像部、１７２…撮像光学系、１７４…撮像素子、１８０…照明部、１８０ａ…第１の照明部、１８０ｂ…第２の照明部、１８２…照明光学系、１８２ａ…第１の照明光学系、１８２ｂ…第２の照明光学系、１８３ａ…第１の放射部、１８３ｂ…第２の放射部、１８３ｃ…第３の放射部、１８３ｄ…第４の放射部、１８４…光源、１８４ａ…第１の光源、１８４ｂ…第２の光源、１９２…第１の通信装置、２００…コントローラ、２１０…第２の制御部、２１１…システム制御部、２１２…表示制御部、２１３…記録制御部、２１４…通信制御部、２３０…第２の記録部、２７０…入出力装置、２７２…表示装置、２７４…入力装置、２９２…第２の通信装置、３００…試料、３１０…容器、３２２…培地、３２４…細胞、３６０…容器上面、４１０…固定枠、４１２…固定板、４１４…孔。

Claims (8)

1. 試料を撮像する撮像素子と撮像光学系とを含み、画像信号を出力する撮像部と、
   前記撮像光学系の光軸から外れた位置に配置され照明光を放射する複数の放射部を含み、前記試料を照明する照明部と
   を具備する撮像ユニットと、
   前記撮像部及び前記照明部の動作を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記撮像素子の前記試料に対する相対位置の変化に際し、前記画像信号に基づき複数の前記放射部のうち何れの放射部から照明光を放射するかを決定する、
   観察装置。
2. 前記撮像光学系と複数の前記放射部とは、前記撮像ユニットの前記試料と対向する面に前記撮像光学系が複数の前記放射部に挟まれるように配置されている、請求項１に記載の観察装置。
3. 前記制御部は、前記相対位置の変化に伴う前記画像信号に含まれる輝度値の変化に基づいて、何れの前記放射部から照明光を放射するかを決定する、請求項１に記載の観察装置。
4. 前記制御部は、前記相対位置の変化に伴い前記輝度値の低下を検出したとき、照明光を放射する前記放射部を切り替える、請求項３に記載の観察装置。
5. 前記制御部は、前記相対位置の変化に伴う前記画像信号が表す画像に特徴が現れる変化に基づいて、何れの前記放射部から照明光を放射するかを決定する、請求項１に記載の観察装置。
6. 前記制御部は、前記相対位置の変化に伴い前記画像信号に含まれる規則的な形状を検出したとき、照明光を放射する前記放射部を切り替える、請求項５に記載の観察装置。
7. 前記制御部は、前記画像信号の変化により前記試料の容器周縁部を検出する、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の観察装置。
8. 複数の前記放射部は、前記撮像素子に対して点対称の位置に配置されている、
   請求項１に記載の観察装置。