JP6993423B2 - 撮影制御装置、撮影制御装置の作動方法、及び撮影制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像部に容器内に収容された観察対象を撮像させる撮像制御装置及び撮像制御装置の作動方法並びに撮影制御プログラムに関するものである。

ＥＳ（Embryonic Stem）細胞及びｉＰＳ（Induced Pluripotent Stem）細胞等の多能性幹細胞は、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、及び病気の解明等において応用が可能なものとして注目されている。

そして、ＥＳ細胞及びｉＰＳ細胞等の多能性幹細胞、又は分化誘導された細胞等を顕微鏡装置等で撮像し、その画像の特徴を捉えることで細胞の分化状態等を評価する方法が提案されている。

一般的に、顕微鏡装置を用いて上記細胞を撮影する場合には、予め撮影条件を設定しておき、設定された撮影条件で撮影を行う。しかしながら培養された多能性幹細胞が収容された容器において、容器の曇りすなわち容器に付着した液滴、蒸発等に起因する培養液の量や濃度の変化、容器の種類の間違い、人為的ミス等の様々な要因により上記設定された撮影条件が撮影時において必ずしも最適な条件ではない場合がある。

そこで特許文献１には、事前撮影を行って事前撮像画像を取得し、事前撮像画像において輝度が低かった部分ほど入射光量が多くなるように照射光の光量分布を設定して再度撮影（本撮影）を行うことにより、照射光に起因する画像の濃度ムラを軽減する技術が開示されている。

特開２０１３－２２８３６１号公報

通常、ＥＳ細胞及びｉＰＳ細胞などの多能性幹細胞は、ウェルプレートなどの培養容器内に収容され、インキュベータ内において、環境温度及び環境湿度が管理された状態で培養される。そして、培養された多能性幹細胞を撮像する際に、培養容器がインキュベータから顕微鏡装置に移動される。

しかしながら、顕微鏡観察において用いられる培養容器においては、培養容器の種類、例えば製造メーカの違い等によって培養容器内面の表面処理や容器の材質等が異なることがある。この表面処理や容器の材質等が異なると、培養容器内に収容された観察対象の培養状態や、液体の表面に形成されるメニスカス等の形状が異なってしまい、光学的な条件等、撮影条件が変わってしまう場合がある。また、一般的に、上記培養容器は使い捨てタイプのものが多く、製造精度があまり良くない。培養容器の底面に形成されるたわみ（凹凸）についても、例えば製造メーカの違い等、培養容器の種類によって異なり、製造誤差の範囲も異なる場合がある。

一方、上述したように細胞を顕微鏡装置で撮影する際、高倍率な広視野画像を取得するため、いわゆるタイリング撮影を行うことが提案されている。具体的には、上記培養容器が設置されたステージを、結像光学系に対して相対的に移動させることによって培養容器内の各観察位置を走査し、観察位置毎の画像を撮像した後、その観察位置毎の画像を結合する方法が提案されている。

ここで、培養容器の底面にはたわみがあるため、培養容器の底面のたわみ情報に基づいて、駆動部が観察位置毎に対物レンズを光軸方向に移動させることによりオートフォーカス制御を行って焦点位置を合わせる必要がある。しかしながら、培養容器の底面に形成されるたわみは、例えば製造メーカの違い等、培養容器の種類によって異なっている。従って顕微鏡装置に設置する予め定められた種類の培養容器、すなわちユーザが意図する培養容器で顕微鏡装置の撮影条件が設定されている場合に、ユーザが意図する培養容器以外の培養容器が顕微鏡装置に設置された場合には、駆動部が対物レンズを光軸方向に移動させる移動可能な範囲（以下、駆動部による駆動可能レンジという）よりも培養容器の底面のたわみ、すなわち培養容器の底面の高低差が大きくなってしまう場合があり、これにより、駆動部による駆動可能レンジを超えてしまうことによって焦点位置が合わずに撮影画像がボケた画像になってしまう場合がある。撮影画像がボケた画像になってしまった場合には、培養容器をユーザが意図する培養容器に変えて、観察対象すなわち細胞の培養からやり直す必要がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、容器の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる撮影制御装置及び撮影制御装置の作動方法並びに撮影制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の撮影制御装置は、観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、異なっていることを報知部に報知させるか、又は予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させる制御部を備える。

なお、本発明において、「容器の底面」は観察対象を収容する容器内の底面であり、観察対象の設置面を意味する。

また、本発明において、「報知部」はメッセージ等を可視表示させるディスプレイ、音声が出力されることにより可聴表示させる音声再生装置、用紙等の記録媒体に記録して永久可視表示させるプリンタ、メールや電話等の通信手段及び表示灯等を意味し、上記ディスプレイ、上記音声再生装置、上記プリンタ、上記通信手段及び上記表示光のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせてもよい。

また、本発明において「容器の底面の形状情報」は、容器の底面の高さ、容器の底部の厚さ及び容器の底面の曲率のうちの少なくとも１つ以上を含むものとする。

なお、本発明において「容器の底面の高さ」は、予め定められた基準面から容器の底面までの距離を意味する。ここで上記基準面は、容器の底部の下面としてもよいし、測定部の光の照射口を含み、かつ容器の鉛直方向に直交する面としてもよいし適宜定めることができる。基準面を容器の底部の下面とする場合には、「容器の底面の高さ」は「容器の底部の厚さ」と一致する。

また、本発明において「容器」は、蓋が被せられている場合には、蓋も含めて容器と総称する。

また、本発明の撮影制御装置は、制御部が、撮像部による本撮影の前に、観察対象が収容された容器の底面の形状を測定するプレ測定を測定部に対して行わせることにより観察対象が収容された容器の底面の形状情報を取得してもよい。

なお、本発明において「本撮影」は、ユーザが所望する撮影画像を取得する際に行われる撮影を意味し、「プレ測定」は上記本撮影が行われる前に行われる事前測定を意味する。

また、本発明の撮影制御装置は、制御部が、観察対象が収容された容器の底面に対して測定部に光を照射させ、底面で反射した反射光に基づいて形状情報として容器の底面の高さを取得してもよい。

この場合、測定部が、レーザ変位センサであってもよい。

また、本発明の撮影制御装置は、測定部が、撮像部を有し、
制御部が、撮像部に容器に収容された観察対象を撮像させて取得した撮影画像に基づいて形状情報として容器の底面の曲率を取得してもよい。

また、本発明の撮影制御装置は、容器内の観察対象の像を結像させる結像光学系に対して、観察対象が収容された容器を結像光学系の光軸方向に相対的に移動させる光軸方向駆動部が結像光学系又は容器を光軸方向に相対移動させる移動可能な範囲の大きさよりも観察対象が収容された容器の底面の高低差が大きい場合に、制御部が容器の底面の高さに応じて光軸方向駆動部に対して上記範囲の位置を変えさせて、撮像部に撮影させてもよい。

なお、本発明において、「光軸方向駆動部が結像光学系又は容器を光軸方向に相対移動させる移動可能な範囲」は、光軸方向駆動部による光軸方向において駆動可能な範囲を意味する。また「容器の底面の高低差」は、容器の底面全体において最も低いところと最も高いところの差を意味する。

また、本発明の撮影制御装置は、容器の形状情報を記憶する形状情報記憶部を備え、
形状情報記憶部が、観察対象が収容された容器の識別情報と、容器の底面の形状情報とを対応付けたテーブルを記憶していてもよい。

また、本発明の撮影制御装置は、容器が、ディッシュ、ウェルプレートまたはフラスコであってもよい。

本発明の撮影制御装置の作動方法は、制御部を備える撮影制御装置の作動方法であって、
制御部が、観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、異なっていることを報知部に報知させるか、又は予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させる。

なお、本発明による撮影制御装置の作動方法をコンピュータに実行させるプログラムとして提供してもよい。

本発明による他の撮影制御装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、異なっていることを報知部に報知させるか、又は予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から前記観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させる処理を実行する。

本発明によれば、観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、異なっていることを報知部に報知させるか、又は予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させるので、異なっていることを報知部に報知させる場合には、撮影しようとしている観察対象が収容された容器がユーザの所望する、つまり予め定められた容器ではないことをユーザが知ることができるので、撮影対象を例えば予め定められた容器に収容された観察対象に取り換えたり、予め定められた容器で観察対象を培養し直したり等、対策を講じることができる。従って、制御部が撮像部に画質の低下した撮影画像を撮影させるのを防止することができるので、容器の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。また、観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させる場合には、撮像部は観察対象が収容された容器の底面の形状に適した撮影条件で撮影を行うことができ、容器の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

本実施形態の顕微鏡観察システムにおける第１の実施形態の顕微鏡装置の概略構成を示す図 結像光学系の構成を示す模式図 結像光学系駆動部の構成を示す模式図 ステージの構成を示す斜視図 本実施形態の顕微鏡観察システムの構成を示すブロック図 観察対象が収容された培養容器を示す模式図 培養容器の底面の形状情報を説明するための図 第１の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第１の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる撮影条件変更処理のフローチャート 第２の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第２の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる撮影条件変更処理のフローチャート 第３の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第４の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第５の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第６の実施形態の顕微鏡観察システムにおいて行われる一連の処理のフローチャート 第７の実施形態の顕微鏡観察システムの構成を示すブロック図 第１～第３実施形態に係る撮影制御プログラムが記憶された記憶媒体から撮影制御プログラムが顕微鏡制御装置にインストールされる態様の一例を示す概念図

以下、本発明の撮影制御装置の第１の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の顕微鏡観察システム１における顕微鏡装置１０の概略構成を示す図である。なお本実施形態では、顕微鏡観察システム１は顕微鏡装置１０と後述する顕微鏡制御装置２０とから構成されており、顕微鏡制御装置２０が本発明の撮影制御装置の一例である。

顕微鏡装置１０は、観察対象である培養された細胞の位相差画像を撮像するものである。具体的には、顕微鏡装置１０は、図１に示すように、白色光を出射する白色光源１１、コンデンサレンズ１２、スリット板１３、結像光学系１４、結像光学系駆動部１５、撮像部１６、検出部１８及びステージ５１を備える。

スリット板１３は、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Ｌが形成される。

図２は、結像光学系１４の詳細な構成を示す図である。結像光学系１４は、図２に示すように、位相差レンズ１４ａ及び結像レンズ１４ｄを備える。位相差レンズ１４ａは、対物レンズ１４ｂ及び位相板１４ｃを備える。位相板１４ｃは、照明光Ｌ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１３のスリットの大きさは、位相板１４ｃの位相リングと共役な関係にある。

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、かつ明るさが弱められる。一方、観察対象によって回折された回折光は大部分が位相板１４ｃの透明板を通過し、その位相及び明るさは変化しない。

対物レンズ１４ｂは、後述する結像光学系駆動部１５によって対物レンズ１４ｂの光軸方向に移動する。なお、本実施形態においては、対物レンズ１４ｂの光軸方向とＺ方向（鉛直方向）とは同じ方向である。対物レンズ１４ｂ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、撮像部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。

また、位相差レンズ１４ａの倍率を変更可能な構成としてもよい。具体的には、異なる倍率を有する位相差レンズ１４ａ又は結像光学系１４を交換可能に構成するようにしてもよい。位相差レンズ１４ａ又は結像光学系１４の交換は、自動的に行うようにしてもよいし、ユーザが手動で行うようにしてもよい。

ここで図３に結像光学系駆動部１５の構成を示す模式図を示す。結像光学系駆動部１５は、培養容器５０内の観察対象Ｓの像を結像させる結像光学系１４に対して、観察対象Ｓが収容された培養容器５０を結像光学系１４の光軸方向に相対的に移動させるものであり、本発明の光軸方向駆動部の一例である。

本実施形態の結像光学系駆動部１５は、図３に示すように、アクチュエータ１５Ｂとアクチュエータ１５Ｂの鉛直方向の上側に配置された圧電素子１５Ａを備える。アクチュエータ１５Ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）に移動する移動部材とこの移動部材へ動力を伝達するパルスモータとを備え、後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいて駆動する。アクチュエータ１５Ｂは、移動部材の移動によって圧電素子１５Ａを鉛直方向に移動させる。

圧電素子１５Ａは、後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいて駆動するものであり、対物レンズ１４ｂを鉛直方向に移動させる。なお、結像光学系駆動部１５は、位相差レンズ１４ａを通過した位相差画像をそのまま通過させる構成となっている。

本実施形態において、圧電素子１５Ａは、アクチュエータ１５Ｂに比べて高速で結像光学系１４をＺ方向に移動させることが可能である。一方で、圧電素子１５Ａは、アクチュエータ１５Ｂに比べて鉛直方向における駆動可能な範囲が小さい。具体的には圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲が例えば６４０μｍであるのに対してアクチュエータＢの駆動可能な範囲は例えば５ｍｍである。ここで圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲の値は、予め後述する二次記憶部２５に記憶しておく。なお圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲の値が二次記憶部２５に記憶されていない場合には、ユーザが入力装置４０によって上記範囲の値を入力することができる。

本実施形態の結像光学系駆動部１５においては、オートフォーカス制御を行う場合の対物レンズ１４ｂのＺ方向への移動は圧電素子１５Ａを使用し、対物レンズ１４ｂのＺ方向への移動が圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲から外れた場合に、アクチュエータ１５Ｂによって圧電素子１５ＡをＺ方向へ移動させることにより、圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲の位置を変えて、圧電素子１５Ａによって対物レンズ１４ｂのＺ方向への移動を可能にする。なお圧電素子１５Ａ及びアクチュエータ１５Ｂの駆動方法については後で詳細に説明する。

なお、本実施形態の結像光学系駆動部１５は、圧電素子１５Ａ及びアクチュエータ１５Ｂで構成されるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、対物レンズ１４ｂをＺ方向に移動可能なものであればよく、その他の公知な構成を用いることができる。また本実施形態のアクチュエータ１５Ｂはパルスモータを有するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電素子１５ＡをＺ方向に移動可能なものであればよく、その他の公知な構成を用いることができる。

また、本実施形態の結像光学系駆動部１５は、対物レンズ１４ｂのみをＺ方向に移動させるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、位相差レンズ１４ａをＺ方向に移動させる構成としてもよい。

結像レンズ１４ｄは、位相差レンズ１４ａ及び結像光学系駆動部１５を通過した位相差画像が入射され、これを撮像部１６に結像する。

撮像部１６は、結像レンズ１４ｄによって結像された観察対象Ｓの像を受光し、観察対象Ｓを撮像して位相差画像を観察画像として出力する撮像素子を備える。撮像素子としては、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、及びＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いることができる。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てもよい。

検出部１８は、ステージ５１に設置された培養容器５０の底面５０ａのＺ方向（鉛直方向）の位置を検出する。検出部１８は、具体的には、第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂを備える。第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂは、位相差レンズ１４ａを挟んで、図１に示すＸ方向に並べて設けられている。本実施形態における第１の変位センサ１８ａ及び第２の変位センサ１８ｂはレーザ変位計（レーザ変位センサ）であり、培養容器５０にレーザ光を照射し、その反射光を検出することによって、培養容器５０の底面５０ａのＺ方向の位置を検出する。ここで、図６に観察対象が収容された培養容器５０を示す模式図を示す。培養容器５０の底面５０ａは、観察対象Ｓを収容する培養容器５０内の底面５０ａであり、観察対象Ｓの設置面である。なおこの設置面は、培養容器５０の底部と観察対象である細胞との境界面である。また培養容器５０の底部の下面を下面５０ｂとする。

本実施形態においては検出部１８がプレ測定を行う本発明の測定部の一例である。検出部１８は後述する制御部２２から出力された制御信号に基づいてプレ測定を行う。具体的には培養容器５０の底面５０ａに対してレーザ光を照射し、培養容器５０の底面５０ａで反射した反射光を検出することによって、培養容器５０の底面５０ａの形状情報として培養容器５０の底面５０ａの高さを検出する。本実施形態において培養容器５０の底面５０ａの高さは、検出部１８を基準面とし、検出部１８が検出した反射光の信号の値を培養容器５０の底面５０ａの高さを表す値とする。なお検出部１８は、培養容器５０の底面５０ａの高さとして、Ｘ－Ｙ方向に１０μｍ×１０μｍの空間分解能で底面５０ａ全体の高さを測定する。なお空間分解能については、後述する二次記憶部２５に記憶された形状情報２９の計測時に使用された空間分解能を使用することが好ましい。

なお、本実施形態において培養容器５０の底面５０ａの高さの値は、検出部１８が検出した反射光の信号の値としたが、本発明はこれに限られるものではなく、上記反射光の信号の値を距離に換算した値すなわち検出部１８から培養容器５０の底面５０ａまでの距離を培養容器５０の底面５０ａの高さとしてもよい。また検出部１８が培養容器５０の底部の下面５０ｂ（図６参照）で反射した反射光をさらに検出することによって、培養容器５０の底面５０ａで反射した反射光の信号の値から培養容器５０の底部の下面５０ｂで反射した反射光の値を減算して培養容器５０の底部の厚さを表す値を算出し、この値を培養容器５０の底面５０ａの高さを表す値としてもよい。またこの高さを表す値を実際の距離の値に換算して使用してもよい。

なお、本実施形態の測定部は検出部１８を使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば検出部１８とは別にレーザ変位センサを顕微鏡装置１０に設けても良い。レーザ変位センサは、正反射光学系計測器を使用することができる。なお本発明はレーザ変位センサに限られず、例えば共焦点式センサを使用することもできる。

検出部１８によって検出された培養容器５０の底面５０ａのＺ方向の位置を表す位置情報は、制御部２２に出力され、制御部２２は、入力された位置情報に基づいて、結像光学系駆動部１５を制御し、オートフォーカス制御を行う。

スリット板１３と位相差レンズ１４ａ及び検出部１８との間には、ステージ５１が設けられている。ステージ５１上には、観察対象である細胞が収容された培養容器５０が設置される。

培養容器５０としては、シャーレ、ディッシュ又は複数のウェルが配列されたウェルプレート等を用いることができる。なお、本実施形態においては、複数のウェルが配列されたウェルプレートを培養容器として用いる。ただし本実施形態において上述した培養容器５０はウェルプレートにおける１つのウェルの一例であるが、以下、ウェルプレートを培養容器５０と総称して説明する。また、培養容器５０に収容される細胞としては、ｉＰＳ細胞及び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、心筋及び肝臓の細胞、並びに人体から取り出された皮膚、網膜、心筋、血球、神経及び臓器の細胞等がある。

ステージ５１は、後述する水平方向駆動部１７（図５参照）によって互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動する。Ｘ方向及びＹ方向は、観察対象設置面Ｐ１に平行な面上において互いに直交する方向であり、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。

図４は、ステージ５１の一例を示す図である。ステージ５１の中央には、矩形の開口５
１ａが形成されている。開口５１ａを形成する部材の上に培養容器５０が設置され、培養容器５０内の細胞の位相差画像が開口５１ａを通過するように構成されている。

次に、顕微鏡装置１０を制御する顕微鏡制御装置２０の構成について説明する。図５は、第１の実施形態の顕微鏡制御装置２０の構成を示すブロック図である。なお、顕微鏡装置１０については、顕微鏡制御装置２０の各部により制御される一部の構成のブロック図を示している。

顕微鏡制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、一次記憶部２４、
二次記憶部２５及び外部Ｉ／Ｆ（Interface）２７等を備えたコンピュータから構成される。ＣＰＵ２１は、制御部２２及び処理部２３を備え、顕微鏡観察システム１の全体を制御する。一次記憶部２４は、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。一次記憶部２４の一例としては、ＲＡＭ（Random Access Memory）が挙げられる。二次記憶部２５は、各種プログラム及び各種パラメータ等を予め記憶した不揮発性のメモリであり、本発明の撮影制御プログラム２６の一実施形態がインストールされている。この撮影制御プログラム２６がＣＰＵ２１によって実行されることによって制御部２２及び処理部２３が機能する。また二次記憶部２５は、後述する形状情報２９が記憶されている。二次記憶部２５の一例としては、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）又はフラッシュメモリ等が挙げられる。外部Ｉ／Ｆ２７は顕微鏡装置１０と顕微鏡制御装置２０との間の各種情報の送受信を司る。ＣＰＵ２１、一次記憶部２４、及び二次記憶部２５は、バスライン２８に接続されている。また、外部Ｉ／Ｆ２７も、バスライン２８に接続されている。

撮影制御プログラム２６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。又は、撮影制御プログラム２６は、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置もしくはネットワークストレージに対して、外部からアクセス可能な状態で記憶され、外部からの要求に応じてコンピュータにダウンロードされた後に、インストールされるようにしてもよい。

形状情報２９は、ユーザによって予め定められた培養容器５０Ｓの底面すなわち設置面の形状情報である。培養容器５０Ｓの底面の形状情報は、たとえばレーザ変位計などを用いて予め計測される。図７は培養容器５０Ｓの底面の形状情報を説明するための図である。本実施形態の形状情報は、図７に示すように培養容器５０Ｓの底面５０ａをＸ－Ｙ方向に１０μｍ×１０μｍの空間分解能で計測された情報とする。なお、形状情報の空間分解能はこれに限られるものではない。また、培養容器５０Ｓの底面５０ａの形状情報の計測方法としては、レーザ変位計による計測に限らず、１０μｍオーダーで計測できる方式であれば、共焦点方式および分光干渉方式などその他の方式を用いて計測するようにしてもよい。

また、培養容器５０Ｓの底面５０ａの形状情報は、ステージ５１上にユーザによって予め定められた培養容器５０Ｓを設置して、顕微鏡装置１０に設けられた検出部１８によって計測するようにしてもよいし、培養容器５０Ｓの識別情報と予め計測された形状情報とを対応づけたテーブルを二次記憶部２５に記憶しておいてもよい。そして、ユーザが、入力装置４０を用いてユーザによって予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報を設定入力し、その識別情報を有する培養容器５０Ｓの形状情報を二次記憶部２５から読み出すようにしてもよい。また、培養容器５０Ｓの識別情報については、ユーザが設定入力するのではなく、培養容器５０ＳにバーコードやＱＲ（Quick Response）コード（登録商標）などを付与し、そのバーコードやＱＲコード（登録商標）を読み取ることによって識別情報を取得するようにしてもよい。なお培養容器５０Ｓの識別情報は、例えば製造メーカの型式番号であってもよいし、製造番号であってもよい。なお必ずしも上記テーブルを二次記憶部２５に記憶しておかなくても、ＣＰＵ２１によって培養容器５０Ｓの識別情報から予め計測された形状情報を導出させてもよい。

また、上記では、汎用コンピュータが顕微鏡制御装置２０として機能する場合について説明したが、専用コンピュータによって実施されてもよい。専用コンピュータは、内蔵されたＲＯＭ(Read Only Memory)やフラッシュメモリなど、不揮発メモリに記録されたプログラムを実行するファームウェアであってもよい。さらに、この顕微鏡制御装置２０の少なくとも一部の機能を実行するためのプログラムを永久的に記憶するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ：特定用途向け集積回路）やＦＰＧＡ（field programmable gate arrays）などの専用回路を設けるようにしてもよい。あるいは、専用回路に記憶されたプログラム命令と、専用回路のプログラムを利用するようにプログラムされた汎用のＣＰＵによって実行されるプログラム命令と組み合わせるようにしてもよい。以上のように、コンピュータのハードウェア構成をどのように組み合わせてプログラム命令を実行してもよい。

制御部２２は、上述したように検出部１８によって検出された培養容器５０の底面のＺ方向の位置情報に基づいて、結像光学系駆動部１５を制御する。そして、結像光学系駆動部１５の駆動によって結像光学系１４の対物レンズ１４ｂが光軸方向に移動し、オートフォーカス制御が行われる。また制御部２２は、水平方向駆動部１７を駆動制御し、これによりステージ５１をＸ方向及びＹ方向に移動させる。水平方向駆動部１７は、圧電素子等を有するアクチュエータから構成される。

本実施形態においては、制御部２２による制御によってステージ５１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、結像光学系１４を培養容器５０内において２次元状に走査し、結像光学系１４による各観察位置の位相差画像を撮像する。すなわち１つのウェル内で分割された複数の撮像領域（視野）毎の位相差画像が撮像される。

また、制御部２２は、顕微鏡装置１０によって撮影された各観察位置の位相差画像を結合することによって生成された１枚の合成位相差画像を表示装置３０に表示させる表示制御部としても機能する。

ここで、顕微鏡観察において用いられる培養容器５０においては、培養容器５０の種類、例えば製造メーカの違い等によって培養容器５０内面の表面処理や容器の材質等が異なることがある。この表面処理や容器の材質等が異なると、培養容器５０内に収容された観察対象の培養状態や、液体の表面に形成されるメニスカス等の形状が異なってしまい、光学的な条件等、撮影条件が変わってしまう場合がある。また、一般的に、培養容器５０は使い捨てタイプのものが多く、製造精度があまり良くない。培養容器５０の底面５０ａに形成されるたわみ（凹凸）についても、例えば製造メーカの違い等、培養容器５０の種類によって異なり、製造誤差の範囲も異なる場合がある。

一方、培養容器５０の底面５０ａにはたわみがあるため、培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいて、結像光学系駆動部１５が観察位置毎に対物レンズ１４ｂを光軸方向に移動させることによりオートフォーカス制御を行って焦点位置を合わせる必要がある。しかしながら、培養容器５０の底面５０ａに形成されるたわみは、例えば製造メーカの違い等、培養容器５０の種類によって異なっている。従って、予め定められた顕微鏡装置１０に設置すべき種類の培養容器５０Ｓ、すなわちユーザが意図する培養容器５０Ｓで顕微鏡装置１０の撮影条件が設定されている場合に、ユーザが意図する培養容器５０Ｓ以外の培養容器５０が顕微鏡装置１０に設置された場合には、設定されている撮影条件が顕微鏡装置１０に設置された培養容器５０に対して好適なものではない可能性がある。

例えば、圧電素子１５Ａが対物レンズ１４ｂをＺ方向に移動させる移動可能な範囲よりも培養容器５０の底面５０ａのたわみ、すなわち培養容器５０の底面５０ａの高低差が大きい場合には、圧電素子１５Ａによりフォーカス制御を行う際に上記移動可能な範囲を超えてしまうことによって焦点位置が合わずに撮像部１６により撮影された撮影画像がボケた画像になってしまう場合がある。撮影画像がボケた画像になってしまった場合には、培養容器５０をユーザが意図する培養容器５０Ｓに変えて、観察対象すなわち細胞の培養からやり直す必要がある。なお上記ユーザが意図する培養容器５０Ｓの底面５０ａの高低差は、圧電素子１５Ａによりフォーカス制御を行う際に上記移動可能な範囲を超えないものとなっている。すなわち、培養容器５０Ｓの底面５０ａの高低差が上記移動可能な範囲を超えないものについては、対物レンズ１４ｂのＺ方向への移動が圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲から外れないように、予めアクチュエータ１５Ｂによって圧電素子１５ＡをＺ方向へ移動させることにより、圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲の位置が調整されている。

本実施形態の制御部２２は、観察対象が収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０Ｓの底面の形状情報と異なる場合に、予め定められた培養容器５０Ｓの底面の形状情報に基づいた撮影条件から観察対象が収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部１６に撮影させる。

本実施形態の一例としての制御部２２は、撮像部１６による本撮影の前に、観察対象が収容された培養容器５０の底面５０ａの形状を測定するプレ測定を検出部１８に対して行わせることにより観察対象が収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報として、培養容器５０の底面５０ａの高さを取得する。なお検出部１８によるプレ測定については上記に説明した通りである。

また、制御部２２は取得した培養容器５０の底面５０ａの高さの値から、培養容器５０の底面５０ａの高低差を取得し、この高低差が、圧電素子１５Ａが対物レンズ１４ｂを光軸方向に移動させる移動可能な範囲の大きさよりも大きい場合に、制御部２２が培養容器５０の底面５０ａの高さに応じてアクチュエータ１５Ｂを駆動させることで圧電素子１５ＡをＺ方向へ移動させることにより、圧電素子１５Ａの駆動可能な範囲のＺ方向での位置を変えさせて、撮像部１６に本撮影を行わせる。具体的には、培養容器５０の底面５０ａの高さに基づく対物レンズ１４ｂのフォーカス位置が、圧電素子１５Ａの上記移動可能な範囲から外れている場合に、アクチュエータ１５Ｂを駆動させる。これにより培養容器５０の底面５０ａの高さの形状に合わせたフォーカス制御を自動的に行うことができるので、培養容器５０を予め定められたすなわちユーザが意図する培養容器５０Ｓに変える手間や、再度細胞の培養をやり直すために要する時間を削減することができ、かつ容器の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

次に、図５に戻り、処理部２３は、撮像部１６によって取得された画像信号に対して、ガンマ補正、輝度・色差変換、及び圧縮処理等の各種処理を行う。また、処理部２３は、各種処理を行って得た画像信号を特定のフレームレートで１フレーム毎に制御部２２に出力する。また、処理部２３は、顕微鏡装置１０によって撮影された各観察位置Ｒの位相差画像を結合することによって、１枚の合成位相差画像を生成する。

また顕微鏡制御装置２０には、入力装置４０と表示装置３０とがバスライン２８によって接続されている。

表示装置３０は、上述したように制御部２２によって生成された合成位相差画像を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイ等を備える。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と兼用してもよい。

入力装置４０は、マウス及びキーボード等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。本実施形態の入力装置４０は、例えば位相差レンズ１４ａの倍率の変更指示及びステージの移動速度の変更指示等の設定入力を受け付ける。またユーザによって予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報の設定入力を受け付ける。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１が行う処理について説明する。図８は、本実施形態の顕微鏡観察システム１において行われる処理のフローチャートである。

まず制御部２２が、図８に示すように、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａに対して検出部１８に光を照射させ（ステップＳＴ１）、検出部１８が培養容器５０の底面５０ａで反射した反射光を検出する（ステップＳＴ２）。次に制御部２２が、検出部１８が検出した反射光に基づいて、培養容器５０の底面５０ａの高さを取得する（ステップＳＴ３）。

次に、制御部２２が取得した高さが、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの高さ、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの底面の高さと異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、制御部２２がＣＰＵ２１に撮影条件の変更処理を行わせる（ステップＳＴ５）。

ここで、図９に本実施形態の顕微鏡観察システム１において行われる撮影条件変更処理のフローチャートを示す。

図９に示すように、まず制御部２２がＣＰＵ２１を駆動させることにより、図８のステップＳＴ３の処理で取得した培養容器５０の底面５０ａの高さからこの底面５０ａの高低差を取得する（ステップＳＴ１１）。

次に制御部２２が二次記憶部２５に記憶された圧電素子１５Ａの移動可能な範囲の大きさを取得する（ステップＳＴ１２）。制御部２２が上記移動可能な範囲の大きさよりも上記高低差の方が大きいと判定した場合（ステップＳＴ１３；ＹＥＳ）、制御部２２はアクチュエータ１５Ｂに対して培養容器５０の底面５０ａの高さに応じて圧電素子１５Ａの移動可能な範囲の位置を変えさせる（ステップＳＴ１４）。具体的には培養容器５０の底面５０ａの高さに基づく対物レンズ１４ｂのフォーカス位置が、圧電素子１５Ａの上記移動可能な範囲から外れている場合に、アクチュエータ１５Ｂを駆動させることにより対物レンズ１４ｂが上記フォーカス位置に移動できるように制御部２２が圧電素子１５Ａの上記移動可能な範囲の位置を変えさせることで撮影条件を変更する。

次に図８に戻って、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ６へ移行して、制御部２２は変更後の撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ６）。

一方、ステップＳＴ４にて制御部２２が取得した高さが、予め定められた培養容器５０Ｓの底面の高さと異なっていないと判定した場合に（ステップＳＴ４；ＮＯ）、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ６へ移行して、制御部２２が予め設定された撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ６）。

以上のようにして顕微鏡観察システム１による撮影が行われる。撮影された観察対象Ｓの各観察位置Ｒの位相差画像は、処理部２３によって結合されて１枚の合成位相差画像が生成され、生成された合成位相差画像は制御部２２によって表示装置３０に表示される。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件から観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部１６に撮影させるので、撮像部１６は観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状に適した撮影条件で撮影を行うことができ、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

次に本発明の撮影制御装置の第２の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－２について説明する。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－２は、図１～図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成と本発明の測定部に対応する構成のみが異なる。このため測定部についてのみ以下説明して、その他の構成についての説明は省略する。

上記実施形態においては検出部１８がプレ測定を行う本発明の測定部の一例であったのに対して、本実施形態の顕微鏡観察システム１－２において、プレ測定を行う本発明の測定部は、一例として撮像部１６を有している。本実施形態の測定部は、撮像部１６による本撮影の前に、撮像部１６に培養容器５０に収容された観察対象Ｓを事前撮影する、プレ測定を行う。

制御部２２は、撮像部１６にプレ測定を行わせることにより、撮影画像を取得し、取得した撮影画像に基づいて、培養容器５０の底面５０ａの形状情報として、培養容器５０の底面５０ａの曲率を取得する。具体的には、取得した撮影画像の画素値を取得し、取得した画素値に基づいて曲率を算出する。

具体的には、培養容器５０として細胞が培養されている９６個のウェルを有するウェルプレートを使用する場合には、デフォルトのフォーカスのＺ方向の位置の値、例えばユーザが予め手動で観察して合わせたＺ方向の位置の値を０として、Ｚ方向の－１５０μｍ～＋１５０μｍの範囲において１０μｍの間隔でプレスキャンを行い、合計３１回分のプレスキャンの測定データを取得する。３１回分の測定データについては、処理速度を早くするために、それぞれ１回の測定でウェルプレートの奇数行である４８個の視野のみを撮影し、撮影して取得した各視野の画像内のコントラストの平均値をそれぞれ求める。なお４８個の視野においては、それぞれ１個のウェルが撮像される。そして４８個の視野の各々において、最もコントラストの平均値の値が大きいＺ方向の位置の値を求め、この４８個の視野のＸ－Ｙ方向の座標位置すなわち計測位置とこの計測位置における上記Ｚ方向の位置の値とから曲率を求める。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１－２が行う処理について説明する。図１０は、本実施形態の顕微鏡観察システム１－２において行われる処理のフローチャートである。

まず制御部２２が、図１０に示すように、培養容器５０に収容された観察対象Ｓを撮像部１６に撮影させて（ステップＳＴ２１）、撮影画像を取得する（ステップＳＴ２２）。次に制御部２２が、取得した撮影画像に基づいて、培養容器５０の底面５０ａの曲率を取得する（ステップＳＴ３３）。

次に、制御部２２が取得した曲率が、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの底面の曲率、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの底面の曲率と異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ２４；ＹＥＳ）、制御部２２がＣＰＵ２１に撮影条件の変更処理を行わせる（ステップＳＴ２５）。

ここで、図１１に本実施形態の顕微鏡観察システム１－２において行われる撮影条件変更処理のフローチャートを示す。

まず制御部２２が、図１１に示すように、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａに対して検出部１８に光を照射させ（ステップＳＴ３１）、検出部１８が培養容器５０の底面５０ａで反射した反射光を検出する（ステップＳＴ３２）。次に制御部２２が、検出部１８が検出した反射光に基づいて、培養容器５０の底面５０ａの高さを取得する（ステップＳＴ３３）。

次に、制御部２２がＣＰＵ２１を駆動させることにより、図１１のステップＳＴ３３の処理で取得した培養容器５０の底面５０ａの高さからこの底面５０ａの高低差を取得する（ステップＳＴ３４）。

次に制御部２２が二次記憶部２５に記憶された圧電素子１５Ａの移動可能な範囲の大きさを取得する（ステップＳＴ３５）。制御部２２が上記移動可能な範囲の大きさよりも上記高低差の方が大きいと判定した場合（ステップＳＴ３６；ＹＥＳ）、制御部２２はアクチュエータ１５Ｂに対して培養容器５０の底面５０ａの高さに応じて圧電素子１５Ａの移動可能な範囲の位置を変えさせる（ステップＳＴ３７）。具体的には培養容器５０の底面５０ａの高さに基づく対物レンズ１４ｂのフォーカス位置が、圧電素子１５Ａの上記移動可能な範囲から外れている場合に、アクチュエータ１５Ｂを駆動させることにより対物レンズ１４ｂが上記フォーカス位置に移動できるように制御部２２が圧電素子１５Ａの上記移動可能な範囲の位置を変えさせることで撮影条件を変更する。

次に図１０に戻って、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ２６へ移行して、制御部２２は変更後の撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ２６）。

一方、ステップＳＴ２４にて制御部２２が取得した曲率が、予め定められた培養容器５０Ｓの底面の曲率と異なっていないと判定した場合に（ステップＳＴ２４；ＮＯ）、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ２６へ移行して、制御部２２が予め設定された撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ２６）。

以上のようにして顕微鏡観察システム１－２による撮影が行われる。撮影された観察対象Ｓの各観察位置Ｒの位相差画像は、処理部２３によって結合されて１枚の合成位相差画像が生成され、生成された合成位相差画像は制御部２２によって表示装置３０に表示される。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１－２によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件から観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部１６に撮影させるので、撮像部１６は観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状に適した撮影条件で撮影を行うことができ、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

次に本発明の撮影制御装置の第３の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－３について説明する。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－３は、図１～図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成に本発明の報知部を備えている。このため報知部についてのみ以下説明して、その他の構成についての説明は省略する。

本発明の報知部は、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、制御部２２からの指令によって異なっていることを報知する。本実施形態の顕微鏡観察システム１－３において、本発明の報知部は、一例として表示装置３０で構成されている。報知部としての表示装置３０は、ディスプレイで構成されており、制御部２２からの指令によって、画面上に例えば「培養容器が異なっています」と表示する。

なお上記実施形態の表示装置３０では、制御部２２が、ディスプレイに対して、培養容器が異なっていることを示すメッセージ等を可視表示させることで、培養容器が異なっていることをユーザに警告する場合を例示したが、本発明の技術はこれに限定されるものではない。例えば、音声再生装置により音声が出力されることによる可聴表示、又は、プリンタを用いて用紙等の記録媒体に記録する永久可視表示であってもよい。また、ディスプレイによる可視表示、音声再生装置により音声が出力されることによる可聴表示、及びプリンタを用いて用紙等の記録媒体に記録する永久可視表示のうちの少なくとも２つ以上の組み合わせによる表示であってもよい。また、メールや電話等の通信手段によって培養容器が異なっていることを連絡してもよいし、表示灯を点灯や点滅させることにより培養容器が異なっていることを報知してもよい。上記の報知方法を少なくとも２つ以上組み合わせて培養容器が異なっていることを報知してもよい。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１－３が行う処理について説明する。図１２は、本実施形態の顕微鏡観察システム１－３において行われる処理のフローチャートである。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－３において行われるステップＳＴ４１からステップＳＴ４４の処理は、第１の実施形態の顕微鏡観察システム１において行われる処理の図８に示すフローチャートのステップＳＴ１からステップＳＴ４の処理と同じであるため、ここでの説明は省略し、異なる箇所についてのみ説明する。

図１２に示すように、制御部２２が取得した高さが、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの高さ、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの底面の高さと異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ４４；ＹＥＳ）、制御部２２は表示装置３０に対して、上述のようにして、異なっていることを報知（表示）させて（ステップＳＴ４５）、一連の処理が終了する。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１－３によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、異なっていることを表示装置３０に表示させるので、撮影しようとしている観察対象Ｓが収容された培養容器５０がユーザの所望する、つまり予め定められた培養容器５０Ｓではないことをユーザが知ることができるので、撮影対象を例えば上記予め定められた培養容器５０Ｓに収容された観察対象に取り換えたり、予め定められた培養容器５０Ｓで観察対象を培養し直したり等、対策を講じることができる。従って、制御部２２が撮像部１６に画質の低下した撮影画像を撮影させるのを防止することができるので、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

なお上記実施形態の顕微鏡観察システム１－３において、結像光学系駆動部１５は圧電素子１５Ａとアクチュエータ１５Ｂを備えたものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電素子１５Ａのみを備えたものであってもよい。

次に本発明の撮影制御装置の第４の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－４について説明する。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－４は、図１～図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成に本発明の報知部を備えている。なお報知部は上記第３の実施形態の顕微鏡観察システム１－３が備える報知部と同様のものを使用できるため、ここでの説明は省略する。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１－４が行う処理について説明する。図１３は、本実施形態の顕微鏡観察システム１－４において行われる処理のフローチャートである。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－４において行われるステップＳＴ５１からステップＳＴ５４の処理は、第２の実施形態の顕微鏡観察システム１－２において行われる処理の図１０に示すフローチャートのステップＳＴ２１からステップＳＴ２４の処理と同じであるため、ここでの説明は省略し、異なる箇所についてのみ説明する。

図１３に示すように、制御部２２が取得した曲率が、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの曲率、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの底面の曲率と異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ５４；ＹＥＳ）、制御部２２は表示装置３０に対して、異なっていることを報知（表示）させて（ステップＳＴ５５）、一連の処理が終了する。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１－４によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、異なっていることを表示装置３０に表示させるので、撮影しようとしている観察対象Ｓが収容された培養容器５０がユーザの所望する、つまり予め定められた培養容器５０Ｓではないことをユーザが知ることができるので、撮影対象を例えば上記予め定められた培養容器５０Ｓに収容された観察対象に取り換えたり、予め定められた培養容器５０Ｓで観察対象を培養し直したり等、対策を講じることができる。従って、制御部２２が撮像部１６に画質の低下した撮影画像を撮影させるのを防止することができるので、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

なお上記実施形態の顕微鏡観察システム１－４において、結像光学系駆動部１５は圧電素子１５Ａとアクチュエータ１５Ｂを備えたものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電素子１５Ａのみを備えたものであってもよい。

次に本発明の撮影制御装置の第５の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－５について説明する。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－５は、図１～図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成と同様のものを使用できるため、ここでの説明は省略する。

本実施形態の顕微鏡観察システム１－５は、二次記憶部２５に形状情報２９としてユーザによって予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報が記憶されている。また観察対象Ｓが収容された培養容器５０には予めこの培養容器５０の識別情報に関連付いたバーコードやＱＲコード（登録商標）などを付与しておき、そのバーコードやＱＲコード（登録商標）を入力装置４０を使用して読み取ることによって識別情報を取得する。なお培養容器５０の識別情報は、例えば製造メーカの型式番号であってもよいし、製造番号であってもよい。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１－５が行う処理について説明する。図１４は、本実施形態の顕微鏡観察システム１－５において行われる処理のフローチャートである。

図５に示すように、まず制御部２２は、ユーザにより入力装置４０を用いて入力された観察対象Ｓが収容された培養容器５０の識別情報を受け付け（ステップＳ６１）、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の識別情報を取得する（ステップＳＴ６２）。次に制御部２２が、取得した識別情報が、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの識別情報、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報と異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ６３；ＹＥＳ）、制御部２２がＣＰＵ２１に撮影条件の変更処理を行わせる（ステップＳＴ６４）。なお撮影条件の変更処理は、上述した第２の実施形態の顕微鏡観察システム１－２において行われる図１１の撮影条件変更処理と同じであるため、ここでの説明は省略する。

次に、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ６５へ移行して、制御部２２は変更後の撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ６５）。

一方、ステップＳＴ６３にて制御部２２が取得した識別情報が、予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報と異なっていないと判定した場合に（ステップＳＴ６３；ＮＯ）、ＣＰＵ２１が処理をステップＳＴ６５へ移行して、制御部２２が予め設定された撮影条件を使用して撮像部１６に本撮影を行わせる（ステップＳＴ６５）。

以上のようにして顕微鏡観察システム１－５による撮影が行われる。撮影された観察対象Ｓの各観察位置Ｒの位相差画像は、処理部２３によって結合されて１枚の合成位相差画像が生成され、生成された合成位相差画像は制御部２２によって表示装置３０に表示される。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１－５によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件から観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部１６に撮影させるので、撮像部１６は観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状に適した撮影条件で撮影を行うことができ、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

次に本発明の撮影制御装置の第６の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－６について説明する。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－６は、図１～図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成に本発明の報知部を備えている。なお報知部は上記第３の実施形態の顕微鏡観察システム１－３が備える報知部と同様のものを使用できるため、ここでの説明は省略する。

次に、本実施形態の顕微鏡観察システム１－６が行う処理について説明する。図１５は、本実施形態の顕微鏡観察システム１－６において行われる処理のフローチャートである。なお本実施形態の顕微鏡観察システム１－６において行われるステップＳＴ７１からステップＳＴ７３の処理は、第５の実施形態の顕微鏡観察システム１－５において行われる処理の図１４に示すフローチャートのステップＳＴ６１からステップＳＴ６３の処理と同じであるため、ここでの説明は省略し、異なる箇所についてのみ説明する。

図１５に示すように、制御部２２が取得した識別情報が、二次記憶部２５に形状情報２９として記憶された培養容器５０Ｓの識別情報、すなわち予め定められた培養容器５０Ｓの識別情報と異なっていると判定した場合に（ステップＳＴ７３；ＹＥＳ）、制御部２２は表示装置３０に対して、異なっていることを報知（表示）させて（ステップＳＴ７４）、一連の処理が終了する。

上記実施形態の顕微鏡観察システム１－６によれば、制御部２２が、観察対象Ｓが収容された培養容器５０の底面５０ａの形状情報が、予め定められた培養容器５０の底面５０ａの形状情報と異なる場合に、異なっていることを表示装置３０に表示させるので、撮影しようとしている観察対象Ｓが収容された培養容器５０がユーザの所望する、つまり予め定められた培養容器５０Ｓではないことをユーザが知ることができるので、撮影対象を例えば上記予め定められた培養容器５０Ｓに収容された観察対象に取り換えたり、予め定められた培養容器５０Ｓで観察対象を培養し直したり等、対策を講じることができる。従って、制御部２２が撮像部１６に画質の低下した撮影画像を撮影させるのを防止することができるので、培養容器５０の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

なお上記実施形態の顕微鏡観察システム１－６において、結像光学系駆動部１５は圧電素子１５Ａとアクチュエータ１５Ｂを備えたものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電素子１５Ａのみを備えたものであってもよい。

次に本発明の撮影制御装置の第７の実施形態を用いた顕微鏡観察システム１－７について説明する。図１６に本実施形態の顕微鏡観察システム１－７の構成を示すブロック図を示す。なお図１６に示すように、本実施形態の顕微鏡観察システム１－７は、図５に示して説明した上記第１の実施形態の顕微鏡観察システム１の構成に鉛直方向駆動部１９を備えている。また本実施形態において、結像光学系駆動部１５はアクチュエータ１５Ｂを備えていなくてもよい。

鉛直方向駆動部１９は、パルスモータ等を有するアクチュエータから構成される。鉛直方向駆動部１９は、制御部２２によって駆動制御され、ステージ５１をＺ方向すなわち光軸方向に移動させる。なお鉛直方向駆動部１９は、本発明の光軸方向駆動部の一例である。

上述した第１～６の実施形態の顕微鏡観察システム１～１－６においては、結像光学系１４に対して観察対象Ｓが収容された培養容器５０を相対的に移動させるために、制御部２２がアクチュエータ１５Ｂを駆動させることにより対物レンズ１４ｂつまり結像光学系１４をＺ方向に移動させる。これに対して本実施形態の顕微鏡観察システム１－７においては、結像光学系１４に対して観察対象Ｓが収容された培養容器５０を相対的に移動させるために、制御部２２が鉛直方向駆動部１９を駆動させることによりステージ５１をＺ方向に移動させる。

なお、本実施形態の顕微鏡観察システム１－７の構成において、結像光学系駆動部１５はアクチュエータ１５Ｂを備えていてもよい。この場合には、結像光学系１４に対して観察対象Ｓが収容された培養容器５０を相対的に移動させるために、制御部２２がアクチュエータ１５Ｂと鉛直方向駆動部１９の少なくとも一方を駆動させることによりステージ５１をＺ方向に移動させる。

なお、上記実施形態は、本発明を位相差顕微鏡に適用したものであるが、本発明は、位相差顕微鏡に限らず、微分干渉顕微鏡及び明視野顕微鏡等のその他の顕微鏡に適用することができる。

また、上記各実施形態では、撮影制御プログラム２６を二次記憶部２５から読み出す場合を例示したが、必ずしも最初から二次記憶部２５に記憶させておく必要はない。例えば、図１７に示すように、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、又はＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ
ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の任意の可搬型の記憶媒体２５０に先ずは撮影制御プログラム２６を記憶させておいてもよい。この場合、記憶媒体２５０の撮影制御プログラム２６が顕微鏡観察システム１にインストールされ、インストールされた撮影制御プログラム２６がＣＰＵ２１によって実行される。

また、通信網（図示省略）を介して顕微鏡装置１０に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部に撮影制御プログラム２６を記憶させておき、撮影制御プログラム
２６が顕微鏡装置１０の要求に応じてダウンロードされるようにしてもよい。この場合、ダウンロードされた撮影制御プログラム２６はＣＰＵ２１によって実行される。

また、上記各実施形態で説明した撮影制御処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記各実施形態では、コンピュータを利用したソフトウェア構成により撮影制御処理が実現される場合を例示したが、本開示の技術はこれに限定されるものではない。例えば、コンピュータを利用したソフトウェア構成に代えて、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア構成のみによって、撮影制御処理が実行されるようにしてもよい。撮影制御処理がソフトウェア構成とハードウェア構成との組み合わせた構成によって実行されるようにしてもよい。

本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、異なっていることを報知部に報知させるか、又は予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させるので、容器の間違いに起因する撮影画像の画質の低下を抑制できる。

１ 顕微鏡観察システム
１０ 顕微鏡装置
１１ 白色光源
１２ コンデンサレンズ
１３ スリット板
１４ 結像光学系
１４ａ 位相差レンズ
１４ｂ 対物レンズ
１４ｃ 位相板
１４ｄ 結像レンズ
１５ 結像光学系駆動部
１６ 撮像部
１７ 水平方向駆動部
１８ 検出部
１９ 鉛直方向駆動部
２０ 顕微鏡制御装置
２１ ＣＰＵ
２２ 制御部
２３ 処理部
２４ 一次記憶部
２５ 二次記憶部
２６ 撮影制御プログラム
２７ 外部Ｉ／Ｆ
２８ バスライン
２９ 形状情報
３０ 表示装置
４０ 入力装置
５０ 培養容器
５０Ｓ 予め定められた培養容器
５０ａ 底面
５０ｂ 下面
５１ ステージ
５１ａ 開口
Ｌ 照明光
Ｃ 培養液
Ｓ 観察対象

Claims (7)

1. 観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から前記観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させる制御部と、
   前記容器内の前記観察対象の像を結像させる結像光学系に対して、前記観察対象が収容された容器を前記結像光学系の光軸方向に相対的に移動させる光軸方向駆動部と、を備え、
   前記光軸方向駆動部は、アクチュエータと、前記アクチュエータの上側に配置され、かつ、前記アクチュエータによる前記光軸方向の移動より高速に前記光軸方向の移動を行うことが可能な圧電素子とで構成され、
   前記制御部は、前記撮像部による本撮影の前に、観察対象が収容された容器の底面の形状を測定するプレ測定を測定部に対して行わせ、前記容器の底面に対して前記測定部に光を照射させ、前記底面で反射した反射光に基づいて前記形状情報として前記容器の底面の高さを取得し、
   前記光軸方向駆動部の前記圧電素子が移動可能な範囲の大きさよりも前記容器の底面の高さに応じて前記光軸方向駆動部が移動させる移動量が大きい場合に、前記撮像部による前記本撮影の前に、前記圧電素子が移動可能な範囲に前記容器の底面の高低差が入るように前記アクチュエータにより前記圧電素子の位置を前記光軸方向に移動させて、前記撮像部に本撮影を行わせる撮影制御装置。
2. 前記測定部は、前記撮像部を有し、
   前記制御部は、前記容器に収容された前記観察対象を前記撮像部に撮像させて取得した撮影画像に基づいて前記形状情報として前記容器の底面の曲率を取得する請求項１記載の撮影制御装置。
3. 前記測定部は、レーザ変位センサである請求項１または２記載の撮影制御装置。
4. 前記容器の形状情報を記憶する形状情報記憶部を備え、
   該形状情報記憶部が、前記観察対象が収容された容器の識別情報と、該容器の底面の形状情報とを対応付けたテーブルを記憶している請求項１記載の撮影制御装置。
5. 前記容器が、ディッシュ、ウェルプレートまたはフラスコである請求項１～４いずれか１項記載の撮影制御装置。
6. 制御部と光軸方向駆動部とを備える撮影制御装置の作動方法であって、
   前記制御部が、観察対象が収容された容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から前記観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して撮像部に撮影させ、
   前記光軸方向駆動部が、前記容器内の前記観察対象の像を結像させる結像光学系に対して、前記観察対象が収容された容器を前記結像光学系の光軸方向に相対的に移動させ、
   前記光軸方向駆動部は、アクチュエータと、前記アクチュエータの上側に配置され、かつ、前記アクチュエータによる前記光軸方向の移動より高速に前記光軸方向の移動を行うことが可能な圧電素子とで構成され、
   前記制御部は、前記撮像部による本撮影の前に、観察対象が収容された容器の底面の形状を測定するプレ測定を測定部に対して行わせ、前記容器の底面に対して前記測定部に光を照射させ、前記底面で反射した反射光に基づいて前記形状情報として前記容器の底面の高さを取得し、
   前記光軸方向駆動部の前記圧電素子が移動可能な範囲の大きさよりも前記容器の底面の高さに応じて前記光軸方向駆動部が移動させる移動量が大きい場合に、前記撮像部による前記本撮影の前に、前記圧電素子が移動可能な範囲に前記容器の底面の高低差が入るように前記アクチュエータにより前記圧電素子の位置を前記光軸方向に移動させて、前記撮像部に本撮影を行わせる撮影制御装置の作動方法。
7. 撮像部と、
   測定部と、
   観察対象が収容された容器内の前記観察対象の像を結像させる結像光学系と、
   アクチュエータと、前記アクチュエータの上側に配置され、かつ、前記アクチュエータによる前記結像光学系の光軸方向の移動より高速に前記光軸方向の移動を行うことが可能な圧電素子とで構成され、前記結像光学系に対して、前記観察対象が収容された容器を前記結像光学系の光軸方向に相対的に移動させる光軸方向駆動部と
   を備えた撮影制御装置のコンピュータを、
   前記容器の底面の形状情報が、予め定められた容器の底面の形状情報と異なる場合に、予め定められた容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件から前記観察対象が収容された容器の底面の形状情報に基づいた撮影条件に変更して前記撮像部に撮影させ、
   前記撮像部による本撮影の前に、前記容器の底面の形状を測定するプレ測定を前記測定部に対して行わせ、前記容器の底面に対して前記測定部に光を照射させ、前記底面で反射した反射光に基づいて前記形状情報として前記容器の底面の高さを取得し、
   前記光軸方向駆動部の前記圧電素子が移動可能な範囲の大きさよりも前記容器の底面の高さに応じて前記光軸方向駆動部が移動させる移動量が大きい場合に、前記撮像部による前記本撮影の前に、前記圧電素子が移動可能な範囲に前記容器の底面の高低差が入るように前記アクチュエータにより前記圧電素子の位置を前記光軸方向に移動させて、前記撮像部に本撮影を行わせる制御部として機能させるための撮影制御プログラム。
   

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