KR20190008362A

KR20190008362A - 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램

Info

Publication number: KR20190008362A
Application number: KR1020187036726A
Authority: KR
Inventors: 다카시 와쿠이
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2019-01-23
Also published as: JP6675279B2; JP2018000102A; KR102135523B1; US20190121058A1; EP3480643A1; US10761295B2; WO2018003181A1; EP3480643A4

Abstract

촬영 시간을 단축할 수 있고, 또한 배양 용기의 스테이지에 대한 설치 상태에 관계없이, 적절한 포커싱 위치에서 각 관찰역의 화상을 촬상하는 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램을 제공한다. 관찰 대상을 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 제1 촬영 시에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기 내의 관찰역의 포커싱 위치를 검출하고, 그 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행한다. 이어서, 제1 촬영 이후의 제2 촬영 시에는, 오토 포커스 제어에 의하여 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정한다.

Description

촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램

본 발명은, 관찰 대상이 수용된 배양 용기가 설치된 스테이지와 관찰 대상의 상(像)을 결상시키는 결상 광학계를 상대적으로 이동시킴으로써, 관찰 대상 전체의 상을 관찰하는 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램에 관한 것이다.

종래, ES(Embryonic Stem) 세포 및 iPS(Induced Pluripotent Stem) 세포 등의 다능성 줄기 세포나 분화 유도된 세포 등을 현미경 등으로 촬상하여, 그 화상의 특징을 파악함으로써 세포의 분화 상태 등을 판정하는 방법이 제안되고 있다.

ES 세포 및 iPS 세포 등의 다능성 줄기 세포는, 다양한 조직의 세포에 분화하는 능력을 구비하고 있으며, 재생 의료, 약의 개발, 병의 해명 등에 있어서 응용이 가능한 것으로서 주목받고 있다.

한편 상술한 바와 같이 세포를 현미경으로 촬상할 때, 고배율인 광시야 화상을 취득하기 위하여, 예를 들면 웰 플레이트 등의 배양 용기의 범위 내를 결상 광학계의 관찰역에 의하여 주사하여, 관찰역마다의 화상을 촬상한 후, 그 관찰역마다의 화상을 결합하는, 이른바 타일링 촬영을 행하는 것이 제안되고 있다.

이와 같이 타일링 촬영을 행할 때, 배양 용기의 바닥면에 초점을 맞추어 각 관찰역의 촬상을 행하는 경우가 많지만, 배양 용기의 바닥부는 그 면내에 있어서 반드시 균일한 두께는 아니고, 관찰역마다 편차가 있다.

따라서, 관찰역마다 오토 포커스 제어를 행하는 것이 바람직하지만, 1개의 관찰역의 오토 포커스 제어에는 200ms~3s 정도를 필요로 한다. 그리고, 특히 타임 랩스 촬영을 행하는 경우에는, 촬영을 행할 때마다 모든 관찰역에 대하여 오토 포커스 제어를 행해서는, 촬영 시간이 길어져 버리는 문제가 있다.

따라서, 특허문헌 1 내지 특허문헌 7에 있어서는, 각 관찰역의 포커싱 위치를 미리 취득해 두고, 그 각 관찰역의 포커싱 위치를 복수의 촬영에 있어서 이용하는 것이 제안되고 있다. 예를 들면 타임 랩스 촬영 시에, 1회째의 촬영 시에 얻어진 포커싱 위치의 정보를 2회째 이후의 촬영에 있어서 사용하는 것이 제안되고 있다.

일본 공개특허공보 2013-020172호 일본 공개특허공보 2012-190028호 일본 공개특허공보 2009-025349호 일본 공개특허공보 2005-128493호 일본 공개특허공보 2007-108223호 일본 공개특허공보 2012-163767호 일본 공개특허공보 소63-167313호

그러나, 예를 들면 1회째의 촬영 후에 배양 용기를 스테이지로부터 일단 분리하고, 2회째 이후의 촬영에 있어서 배양 용기를 스테이지에 재설치한 경우에는, 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영에 있어서, 배양 용기의 스테이지에 대한 설치 상태가 다르기 때문에, 1회째의 촬영 시에 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 그대로 사용할 수 없다.

구체적으로는, 예를 들면 배양 용기의 변형 등에 기인하여, 도 14에 나타내는 바와 같이 2회째 이후의 촬영에 있어서 배양 용기(100)의 단부가 스테이지(150) 상에 접지되지 않고, 배양 용기(100)이 부분적으로 떠 있는 상태(예를 들면 θ는 1° 정도)가 되는 경우가 있다. 또, 스테이지 상에 있어서의 배양 용기의 수평 방향의 이동을 규제하기 위하여, 스테이지 상에 플레이트 홀더 등의 규제 부재가 마련되는 경우가 있지만, 이 규제 부재에 배양 용기를 끼워넣을 때에, 끼워넣는 방법이 충분하지 않기 때문에 배양 용기의 단부가 떠 버리는 경우가 있다.

즉, 배양 용기의 분리 및 재설치가 행해진 경우에는, 동일한 배양 용기이더라도 촬영할 때마다 설치 상태가 변화하여, 미리 취득된 포커싱 위치의 정보의 재이용을 할 수 없게 된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 문제에 감안하여, 촬영 시간을 단축할 수 있고, 또한 배양 용기의 스테이지에 대한 설치 상태에 관계없이, 적절한 포커싱 위치에서 각 관찰역의 화상을 촬상할 수 있는 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 촬영 장치는, 관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하여, 배양 용기 내의 각 관찰역의 촬상을 행하는 촬상부와, 오토 포커스 제어에 의하여 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 촬상부를 제어하여 상기 검출한 포커싱 위치에 근거하여 관찰역의 촬상을 제어하는 제어부를 구비하고, 촬상부에 의하여 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 제어부가, 촬상부에 의하여 제1 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기 내의 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행하고, 촬상부에 의하여 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여, 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행한다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서는, 복수의 배양 용기에 각각 수용된 관찰 대상을 각각 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 배양 용기의 식별 정보와, 식별 정보에 의하여 식별되는 배양 용기 내의 관찰 대상의 제1 촬영에 있어서 검출된 관찰역의 포커싱 위치와, 관찰 대상의 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치를 대응지어 기억하는 기준 포커싱 위치 기억부를 마련하고, 제어부는, 제2 촬영을 행할 때, 제2 촬영의 대상의 배양 용기의 식별 정보를 취득하며, 그 취득한 식별 정보에 대응지어 기억된 관찰역의 포커싱 위치 및 기준 위치의 포커싱 위치를 기준 포커싱 위치 기억부로부터 독출하여 취득하고, 그 취득한 기준 위치의 포커싱 위치와 오토 포커스 제어에 의하여 검출된 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서, 제어부는, 제2 촬영 이후의 제3 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치와, 제2 촬영에 있어서 이용한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제2 촬영에 있어서 보정에 의하여 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제3 촬영을 행할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서, 복수의 기준 위치는, 배양 용기 내의 일부의 영역마다 설정되고, 제어부는, 일부의 영역마다에 대하여, 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서는, 기준 위치를 검출하는 기준 위치 검출부를 마련하고, 제어부는, 기준 위치 검출부에 의하여 검출된 기준 위치를 취득하는 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서, 기준 위치 검출부는, 배양 용기의 단부 또는 배양 용기에 마련된 지표를 검출하고, 그 검출 결과에 근거하여, 기준 위치를 검출할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서는, 상기 지표로서, 배양 용기에 형성된 구멍부 또는 배양 용기에 부여된 마커를 이용할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서는, 기준 위치 검출부는, 배양 용기를 촬상한 화상에 근거하여 기준 위치를 검출할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서는, 기준 위치의 설정 입력을 받아들이는 기준 위치 접수부를 마련할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 촬영 장치에 있어서, 촬상부는, 위상차 현미경을 구비할 수 있다.

본 발명의 촬영 방법은, 관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하여, 오토 포커스 제어에 의하여 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치에 근거하여 관찰역의 촬상을 행하는 촬영 방법으로서, 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 제1 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기 내의 관찰역의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행하며, 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여, 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행한다.

본 발명의 촬영 제어 프로그램은, 관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하는 절차와, 오토 포커스 제어에 의하여 관찰역의 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치에 근거하여 관찰역의 촬상을 행하는 절차를 컴퓨터에 실행시키는 촬영 제어 프로그램으로서, 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 제1 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기 내의 관찰역의 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행하는 절차를 실행시키고, 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여, 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하는 절차와, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하는 절차를 실행시킨다.

본 발명의 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램에 의하면, 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서, 제1 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기 내의 관찰역의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행한다. 이어서, 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여, 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행한다.

즉, 제2 촬영에 있어서는, 관찰역의 오토 포커스 제어를 행하지 않기 때문에 촬영 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 또한 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치와, 제2 촬영에 있어서 검출한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하도록 했으므로, 배양 용기의 스테이지에 대한 설치 상태에 관계없이, 적절한 포커싱 위치에서 각 관찰역의 화상을 촬상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 촬영 장치의 일 실시형태를 이용한 현미경 촬영 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 결상 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 스테이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 배양 용기에 설정된 기준 위치의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 배양 용기에 마련된 지표의 일례를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 촬영 장치의 일 실시형태를 이용한 현미경 촬영 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 배양 용기 내에 있어서의 관찰역의 주사 위치를 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명의 촬영 장치의 일 실시형태를 이용한 현미경 촬영 시스템의 작용을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 9는 1회째의 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치(FP1)과, 2회째의 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치(FP2)의 3차원적인 위치 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 배양 용기에 설정된 기준 위치의 그 외의 예를 나타내는 도이다.
도 11은 본 발명의 촬영 장치의 그 외의 실시형태를 이용한 현미경 촬영 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 2개의 기준점을 설정한 경우에 있어서의 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 13은 3개의 기준점을 설정한 경우에 있어서의 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 14는 배양 용기의 설치 상태의 차이를 설명하기 위한 도이다.

이하, 본 발명의 촬영 장치 및 방법과 촬영 제어 프로그램의 일 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 있어서의 현미경 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.

현미경 장치(10)은, 관찰 대상인 배양된 세포의 위상차 화상을 촬상하는 것이다. 구체적으로는, 현미경 장치(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 백색광을 출사하는 백색 광원(11)과, 콘덴서 렌즈(12)와, 슬릿판(13)과, 결상 광학계(14)와, 결상 광학계 구동부(15)와, 촬상 소자(16)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 현미경 장치(10)이, 본 발명의 촬상부에 상당한다.

슬릿판(13)은, 백색 광원(11)로부터 출사된 백색광을 차광하는 차광판에 대하여 백색광을 투과하는 링 형상의 슬릿이 마련된 것이며, 백색광이 슬릿을 통과함으로써 링 형상의 조명광(L)이 형성된다.

도 2는, 결상 광학계(14)의 상세한 구성을 나타내는 도이다. 결상 광학계(14)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 위상차 렌즈(14a) 및 결상 렌즈(14d)를 구비하고 있다. 그리고, 위상차 렌즈(14a)는, 대물 렌즈(14b) 및 위상판(14c)를 구비하고 있다. 위상판(14c)는, 조명광(L)의 파장에 대하여 투명한 투명판에 위상 링을 형성한 것이다. 또한, 상술한 슬릿판(13)의 슬릿의 크기는, 위상판(14c)의 위상 링과 공액의 관계에 있다.

위상 링은, 입사된 광의 위상을 1/4 파장 어긋나게 하는 위상막과, 입사된 광을 감광하는 감광 필터가 링 형상으로 형성된 것이다. 위상 링에 입사된 직접광은, 위상 링을 통과함으로써 위상이 1/4 파장 어긋나고, 또한 그 밝기가 약해진다. 한편, 관찰 대상에 의하여 회절된 회절광은 대부분이 위상판(14c)의 투명판을 통과하며, 그 위상 및 밝기는 변화하지 않는다.

결상 광학계(14)는, 도 1에 나타내는 결상 광학계 구동부(15)에 의하여 대물 렌즈(14b)의 광축 방향으로 이동한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향과 Z방향(연직 방향)은 동일한 방향이다. 결상 광학계(14)의 Z방향으로의 이동에 의하여 오토 포커스 제어가 행해져, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

또, 위상차 렌즈(14a)의 배율을 변경 가능한 구성으로 해도 된다. 구체적으로는, 다른 배율을 갖는 위상차 렌즈(14a) 또는 결상 광학계(14)를 교환 가능하게 구성하도록 해도 된다. 위상차 렌즈(14a) 또는 결상 광학계(14)의 교환은, 자동적으로 행하도록 해도 되고, 유저가 수동으로 행하도록 해도 된다.

결상 광학계 구동부(15)는, 예를 들면 압전 소자와 같은 액추에이터를 구비하고, 후술하는 촬상 제어부(21)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여 구동한다. 또한, 결상 광학계 구동부(15)는, 위상차 렌즈(14a)를 통과한 위상차 화상을 그대로 통과시키는 구성으로 되어 있다. 또, 결상 광학계 구동부(15)의 구성은 압전 소자에 한정하지 않고, 결상 광학계(14)를 Z방향으로 이동 가능한 것이면 되고, 그 외의 공지인 구성을 이용할 수 있다.

결상 렌즈(14d)는, 위상차 렌즈(14a)를 통과한 위상차 화상이 입사되어, 이것을 촬상 소자(16)에 결상한다.

촬상 소자(16)은, 결상 렌즈(14d)에 의하여 결상된 위상차 화상을 촬상한다. 촬상 소자(16)으로서는, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등이 이용된다. 촬상 소자로서는, RGB(Red Green Blue)의 컬러 필터가 마련된 촬상 소자를 이용해도 되고, 모노크로의 촬상 소자를 이용하도록 해도 된다.

슬릿판(13)과 위상차 렌즈(14a)의 사이에는, 스테이지(51)이 마련되어 있다. 스테이지(51) 상에는, 관찰 대상인 세포가 수용된 배양 용기(50)이 설치된다.

배양 용기(50)으로서는, 샬레, 디시 또는 웰 플레이트 등을 이용할 수 있다. 또, 배양 용기(50)에 수용되는 세포로서는, iPS 세포 및 ES 세포와 같은 다능성 줄기 세포, 줄기 세포로부터 분화 유도된 신경, 피부, 심근 및 간장의 세포와 인체로부터 추출된 피부, 망막, 심근, 혈구, 신경 및 장기의 세포 등이 있다.

스테이지(51)은, 후술하는 수평 방향 구동부(17)(도 6 참조)에 의하여 서로 직교하는 X방향 및 Y방향으로 이동한다. X방향 및 Y방향은, Z방향에 직교하는 방향이며, 수평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향이다. 본 실시형태에 있어서는, X방향을 주주사 방향으로 하고, Y방향을 부주사 방향으로 한다.

도 3은, 스테이지(51)의 일례를 나타내는 도이다. 스테이지(51)의 중앙에는, 직사각형의 개구(51a)가 형성되어 있다. 이 개구(51a)를 형성하는 부재 위에 배양 용기(50)이 설치되고, 배양 용기(50) 내의 세포의 위상차 화상이 개구(51a)를 통과하도록 구성되어 있다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 현미경 장치(10)은, 기준 위치 검출부(18)을 구비하고 있다. 기준 위치 검출부(18)은, 슬릿판(13)의 근방에 마련되며, 배양 용기(50)에 설정된 기준 위치를 검출한다. 기준 위치 검출부(18)은, 예를 들면 매크로 카메라 등으로 구성되며, 배양 용기(50)을 비스듬하게 상방으로부터 촬영하여 화상을 취득하고, 그 화상에 근거하여, 기준 위치를 검출한다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 배양 용기(50)을 비스듬하게 상방으로부터 촬영하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 기준 위치 검출부(18)의 촬상면을 바로 아래를 향하게 하고, 배양 용기(50)을 바로 위 방향으로부터 촬영하도록 해도 된다. 그 경우에는, 배양 용기(50)을 촬영할 때, 스테이지(51)을 이동시킴으로써 기준 위치 검출부(18)의 바로 아래에 배양 용기(50)을 배치하도록 하면 된다.

또, 기준 위치 검출부(18)은, 스테이지(15)의 하방향으로부터 배양 용기(50) 자체 또는 배양 용기(50)에 마련된 후술하는 지표를 촬영 가능한 경우에는, 스테이지(15)의 하방에 배치하도록 해도 된다.

구체적으로는, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)으로서, 도 4에 나타내는 바와 같은 6개의 웰(W)를 갖는 웰 플레이트를 사용하여, 각 웰(W)의 중심 위치가 기준 위치(CP)로서 미리 설정되어 있다.

기준 위치 검출부(18)은, 예를 들면 배양 용기(50)을 촬영한 화상에 대하여 에지 검출 등의 화상 처리를 실시하여 배양 용기(50)의 단부(ED)를 검출하고, 이 단부(ED)의 위치에 근거하여, 기준 위치(CP)를 검출한다. 구체적으로는, 배양 용기(50)의 단부(ED)와 각 기준 위치(CP)의 위치 관계를 미리 설정해 두고, 그 위치 관계와 화상으로부터 검출된 단부(ED)에 근거하여, 각 기준 위치(CP)를 검출한다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)을 촬상한 화상으로부터 배양 용기(50)의 단부(ED)를 검출하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 배양 용기(50) 내의 각 웰(W)의 형상을 검출하도록 해도 된다. 또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 배양 용기(50)의 네 모서리에 구멍부(MK)를 지표로서 마련하고, 이 구멍부(MK)를 화상 처리에 의하여 화상으로부터 검출하며, 그 구멍부(MK)의 위치에 근거하여, 기준 위치(CP)를 검출하도록 해도 된다. 배양 용기(50)에 마련하는 지표로서는, 구멍부에 한정하지 않고, 색이 있는 마커여도 되고, 돌기와 같은 것이어도 되며, 화상으로부터 검출할 수 있는 것이면 어느 것이어도 된다.

다음으로, 현미경 장치(10)을 제어하는 현미경 제어 장치(20)의 구성에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 현미경 장치(10)에 대해서는, 현미경 제어 장치(20)의 각부에 의하여 제어되는 일부의 구성의 블록도를 나타내고 있다.

현미경 제어 장치(20)은, 현미경 장치(10) 전체를 제어하는 것이며, 특히, 촬상 제어부(21) 및 표시 제어부(22)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 촬상 제어부(21)이, 본 발명의 제어부에 상당한다.

현미경 제어 장치(20)은, 중앙 처리 장치, 반도체 메모리 및 하드 디스크 등을 구비한 컴퓨터로 구성되며, 하드 디스크에 본 발명의 촬영 제어 프로그램의 일 실시형태가 인스톨되고 있다. 그리고, 이 촬영 제어 프로그램이 중앙 처리 장치에 의하여 실행됨으로써, 도 6에 나타내는 촬상 제어부(21) 및 표시 제어부(22)가 기능한다.

촬상 제어부(21)은, 결상 광학계 구동부(15), 촬상 소자(16) 및 수평 방향 구동부(17)을 제어함으로써, 현미경 장치(10)에 의한 관찰 대상의 촬영을 제어한다.

구체적으로는, 촬상 제어부(21)은, 결상 광학계 구동부(15)의 구동에 의하여 결상 광학계(14)를 Z방향(광축 방향)으로 이동시켜 오토 포커스 제어를 행한다. 본 실시형태에 있어서는, 결상 광학계(14)를 Z방향으로 이동시키면서 각 위치에 있어서의 위상차 화상을 촬상 소자(16)에 의하여 촬상하고, 위상차 화상의 콘트라스트가 가장 높아지는 위치를 포커싱 위치로서 검출함으로써 오토 포커스 제어를 행한다.

또, 촬상 제어부(21)은, 수평 방향 구동부(17)을 구동 제어하고, 이로써 스테이지(51)을 X방향 및 Y방향으로 이동시킨다. 수평 방향 구동부(17)은, 압전 소자 등을 갖는 액추에이터로 구성되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 촬상 제어부(21)에 의한 제어에 의하여 스테이지(51)을 X방향 및 Y방향으로 이동시키고, 결상 광학계(14)의 관찰역을 배양 용기(50) 내에 있어서 2차원 형상으로 주사하여, 각 관찰역의 위상차 화상을 촬상한다. 도 7은, 배양 용기(50) 내에 있어서의 관찰역의 주사 위치를 실선(M)으로 나타낸 도이다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)으로서 6개의 웰(W)를 갖는 웰 플레이트를 이용한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 결상 광학계(14)의 관찰역은, 주사 개시점(S)로부터 주사 종료점(E)까지 실선(M)을 따라 이동한다. 즉, 관찰역은, X방향의 정방향(도 5의 우방향)으로 주사된 후, Y방향(도 5의 하방향)으로 이동하여, X방향의 부방향(도 5의 좌방향)으로 주사된다. 이어서, 관찰역은, 다시 Y방향으로 이동하여, 다시 X방향의 정방향으로 주사된다. 이와 같이, 관찰역은, X방향에 대한 왕복 이동과 Y방향으로의 이동을 반복하여 행함으로써, 배양 용기(50) 내를 2차원 형상으로 주사된다.

또한, 상술한 바와 같이 스테이지(51)을 X방향으로 이동시킴으로써 배양 용기(50)의 범위 내에 있어서 관찰역을 주사하는 경우, 배양 용기(50)의 범위에 있어서의 관찰역의 이동 속도는 일정한 것이 바람직하다. 따라서, 스테이지(51)의 X방향으로의 이동 개시 시에는 스테이지(51)이 일정한 속도가 될 때까지 가속할 필요가 있고, 스테이지(51)의 X방향으로의 이동 종료 시에는, 스테이지(51)을 일정한 속도로부터 감속하여 정지시킬 필요가 있다.

또, 스테이지(51)의 X방향으로의 이동 속도를 일정한 속도로 하는 경우, 가속역을 거의 갖게 하지 않고 급속히 일정한 속도로 제어하는 것은 가능하지만, 이와 같은 제어를 행한 경우, 배양 용기(50)에 세포와 함께 수용된 배양액 등의 액면이 요동하게 되어, 위상차 화상의 화질의 저하를 초래할 가능성이 있다. 또, 스테이지(51)을 정지할 때에도 동일한 문제가 발생할 가능성이 있다.

따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 5에 나타내는 범위(R1) 및 범위(R2)를 스테이지(51)의 X방향으로의 이동의 가감속역으로 설정한다. 이와 같이 배양 용기(50)의 범위의 X방향의 양측으로 가감속역을 설정함으로써, 배양 용기(50)의 범위에 있어서 관찰역을 일정한 속도로 주사할 수 있고, 또한 배양액의 액면의 요동도 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 결상 광학계(14)의 관찰역이 X방향 및 Y방향으로 주사되고, 각 관찰역이 촬상되어 위상차 화상이 취득되지만, 이때, 상술한 바와 같이 배양 용기(50)의 바닥부는 그 면내에 있어서 반드시 균일한 두께는 아니고, 관찰역마다 편차가 있다.

따라서, 관찰역마다 오토 포커스 제어를 행하는 것이 바람직하지만, 배양 용기(50) 내의 관찰 대상의 타임 랩스 촬영을 행하는 경우에는, 촬영을 행할 때마다 모든 관찰역에 대하여 오토 포커스 제어를 행해서는, 촬영 시간이 길어져 버리는 문제가 있다.

따라서, 1회째의 촬영에 있어서 오토 포커스 제어를 행함으로써 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 2회째 이후의 촬영에 있어서 이용하는 것도 생각할 수 있지만, 배양 용기(50)의 변형 등에 의한 배양 용기(50)의 설치 상태의 차이가 문제가 된다. 즉, 1회째의 촬영 후에 배양 용기(50)을 스테이지(51)로부터 일단 분리하고, 2회째 이후의 촬영에 있어서 배양 용기(50)을 스테이지(51)에 재설치한 경우에는, 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영에 있어서, 배양 용기(50)의 스테이지(51)에 대한 설치 상태가 다르기 때문에, 1회째의 촬영 시에 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 그대로 사용할 수 없는 경우가 있다.

이하, 촬영 시간을 단축할 수 있고, 또한 배양 용기(50)의 스테이지(51)에 대한 설치 상태에 관계없이, 적절한 포커싱 위치에서 각 관찰역의 위상차 화상을 촬상하는 방법에 대하여, 도 8에 나타내는 플로차트를 참조하면서 설명한다.

먼저, 1회째의 촬영(제1 촬영)을 행하는 경우에는(S10), 배양 용기(50)이 스테이지(51) 상에 설치되어, 기준 위치 검출부(18)에 의하여 배양 용기(50) 내에 설정된 기준 위치가 검출된다(S12). 구체적으로는, 상술한 바와 같이 6개의 웰(W)의 각 중심 위치가 기준 위치(CP)로서 검출되어, 그 위치 정보가 메모리 등의 기억 매체에 기억된다.

다음으로, 촬상 제어부(21)은, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기(50) 내의 모든 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 결상 광학계 구동부(15)를 제어하여 각 관찰역의 위상차 화상을 촬상한다(S14). 또한, 이때, 각 관찰역의 포커싱 위치는 메모리 등의 기억 매체에 기억된다.

이어서, S12에 있어서 검출된 기준 위치의 포커싱 위치를 취득한다(S16). 기준 위치의 포커싱 위치의 취득에 대해서는, 예를 들면 기준 위치(CP)에 있어서 오토 포커스 제어를 행하여 포커싱 위치를 검출함으로써 취득하도록 해도 되고, 또는 S14에 있어서 각 관찰역의 위상차 화상을 촬상할 때에 검출된 포커싱 위치를 이용하도록 해도 된다. S14에 있어서 검출된 포커싱 위치를 이용하는 경우에는, 각 기준 위치(CP)에 가장 가까운 관찰역의 포커싱 위치를 취득하도록 하면 된다. 또, 기준 위치(CP)에 있어서 오토 포커스 제어를 행하여 포커싱 위치를 취득하는 경우에는, S12의 기준 위치의 검출 시에 포커싱 위치의 취득까지 행하도록 해도 된다. S16에 있어서 취득된 기준 위치의 포커싱 위치는 메모리 등의 기억 매체에 기억되어, 배양 용기(50)이 스테이지(51) 상으로부터 분리된다.

이어서, 2회째 이후의 촬영(제2 촬영)을 행하는 경우에는(S18), 먼저, 배양 용기(50)이 스테이지(51) 상에 재설치되어, 1회째의 촬영과 마찬가지로, 기준 위치 검출부(18)에 의하여 배양 용기(50) 내에 설정된 기준 위치가 검출된다(S20).

그리고, 촬상 제어부(21)은, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기(50) 내의 기준 위치(CP)의 포커싱 위치를 검출한다(S22).

이어서, S16에 있어서 취득된 1회째의 촬영에 있어서의 기준 위치(CP)의 포커싱 위치가 독출되고, 이 기준 위치(CP)의 포커싱 위치와 S22에 있어서 검출된 2회째 이후의 촬영에 있어서의 기준 위치(CP)의 포커싱 위치에 근거하여, 사영 행렬이 산출된다(S24).

도 9는, 1회째의 촬영에 있어서의 기준 위치(CP)의 포커싱 위치(FP1)과, 2회째의 촬영에 있어서의 기준 위치(CP)의 포커싱 위치(FP2)의 3차원적인 위치 관계의 일례를 나타내는 것이다. 촬상 제어부(21)은, 도 9에 있어서 화살표를 이용하여 나타내는 바와 같이, 1회째의 촬영에 있어서의 각 포커싱 위치(FP1)과 2회째의 촬영에 있어서의 각 포커싱 위치(FP2)를 대응지어, 이들 대응 관계로부터 사영 행렬을 구한다. 또한, 사영 행렬을 구하기 위해서는, 적어도 4개의 기준 위치의 포커싱 위치를 취득하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는, 6개의 웰(W)의 각 기준 위치의 포커싱 위치를 취득하고 있으므로, 6개의 기준 위치의 포커싱 위치의 대응 관계로부터 사영 행렬을 산출한다. 단, 반드시 6개의 포커싱 위치를 이용하지 않아도 되고, 6개의 포커싱 위치 중 인접하는 4개의 포커싱 위치를 특정하여, 그 4개의 포커싱 위치로부터 사영 행렬을 산출함으로써, 배양 용기(50) 내의 일부의 영역마다 사영 행렬을 산출하도록 해도 된다. 또한, 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 웰(W)에 대하여 4개의 기준 위치가 설정되도록 기준 위치(CP1~CP12)를 설정함으로써, 웰(W)마다 사영 행렬을 산출하도록 해도 된다.

구체적으로는, 예를 들면 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영에 있어서 기준 위치(CP1, CP2, CP5, 및 CP6)의 포커싱 위치를 각각 취득하고, 1회째의 촬영의 포커싱 위치와 2회째 이후의 촬영의 포커싱 위치의 대응 관계에 근거하여, 도 10에 나타내는 좌상 측 첫번째 웰(W)의 사영 행렬을 산출하고, 또한 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영에 있어서 기준 위치(CP5, CP6, CP9, 및 CP10)의 포커싱 위치를 각각 취득하여, 1회째의 촬영의 포커싱 위치와 2회째 이후의 촬영의 포커싱 위치의 대응 관계에 근거하여, 도 10에 나타내는 좌하 측 첫번째 웰(W)의 사영 행렬을 산출함으로써, 웰(W)마다의 사영 행렬을 산출하도록 해도 된다.

다음으로, 촬상 제어부(21)은, S14에 있어서 취득된 1회째의 촬영의 각 관찰역의 포커싱 위치를 독출하여, 상술한 바와 같이 하여 산출된 사영 행렬을 이용하여 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정한다(S26).

구체적으로는, 1회째의 각 관찰역의 포커싱 위치를 P1(x1, y1, z1)로 하고, 사영 행렬을 H로 하며, 보정 후의 포커싱 위치를 P2(x1, y1, z1)로 한 경우, P2=H×P1을 산출함으로써 보정 후의 포커싱 위치(P2)를 산출한다. 또한, 배양 용기(50) 전체가 아닌, 배양 용기(50) 내의 일부의 영역마다 사영 행렬을 산출한 경우에는, 각 관찰역이 속하는 영역에 대하여 산출된 사영 행렬을 이용하여, 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하도록 하면 된다.

그리고, 촬상 제어부(21)은, 각 관찰역의 보정 후의 포커싱 위치(P2)를 이용하여 결상 광학계 구동부(15)를 제어하고 각 관찰역의 위상차 화상의 촬상을 행한다(S28). 위상차 화상의 촬상이 종료된 후, 배양 용기(50)은 스테이지(51)로부터 분리된다.

또한, 상기 S24에서는, 1회째의 촬영에 있어서의 각 기준 위치의 포커싱 위치(FP1)과 2회째의 촬영에 있어서의 각 기준 위치의 포커싱 위치(FP2)를 대응지어, 이들 대응 관계로부터 사영 행렬을 구하도록 하고 있지만, 예를 들면 화상 처리에 의하여 기준 위치를 검출하는 경우에는, 기준 위치를 명확하게 검출할 수 없어, 각 기준 위치의 포커싱 위치(FP1)과 2회째의 촬영에 있어서의 각 기준 위치의 포커싱 위치(FP2)를 대응지을 수 없는 경우를 생각할 수 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 예를 들면 RANSAC(Random Sample Consensus)를 이용하여 기준 위치의 이상값을 추정함으로써, 각 기준 위치의 포커싱 위치의 대응 관계를 구하도록 하면 된다.

도 6로 되돌아가, 표시 제어부(22)는, 현미경 장치(10)에 의하여 촬상된 각 관찰역의 위상차 화상을 결합함으로써, 1매의 합성 위상차 화상을 생성하여, 그 합성 위상차 화상을 표시 장치(30)에 표시시킨다.

표시 장치(30)은, 표시 제어부(22)에 의하여 생성된 합성 위상차 화상을 표시하며, 예를 들면 액정 디스플레이 등을 구비하고 있다. 또, 표시 장치(30)을 터치 패널에 의하여 구성하여, 입력 장치(40)과 겸용하도록 해도 된다.

입력 장치(40)은, 마우스나 키보드 등을 구비하고, 유저에 의한 다양한 설정 입력을 받아들인다. 본 실시형태의 입력 장치(40)은, 예를 들면 위상차 렌즈(14a)의 배율의 변경 지시 등의 설정 입력을 받아들인다.

상기 실시형태의 현미경 촬영 시스템에 의하면, 타임 랩스 촬영을 행하는 경우에 있어서, 제1 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기(50) 내의 모든 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 제1 촬영을 행하고, 또한 배양 용기(50) 내에 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 취득한다. 그리고, 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는, 오토 포커스 제어에 의하여 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서 취득한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행한다.

즉, 제2 촬영에 있어서는, 모든 관찰역의 오토 포커스 제어를 행하지 않기 때문에 촬영 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 또한 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치와, 제2 촬영에 있어서 검출한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하도록 했으므로, 배양 용기(50)의 스테이지(51)에 대한 설치 상태에 관계없이, 적절한 포커싱 위치에서 각 관찰역의 화상을 촬상할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 1회째의 촬영을 제1 촬영으로 하고, 2회째의 촬영을 제2 촬영으로 했지만, 제1 촬영과 제2 촬영은, 반드시 1회째와 2회째의 촬영에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 2회째의 촬영을 제1 촬영으로 하고, 4회째의 촬영을 제2 촬영으로 해도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하도록 했지만, 추가로 제2 촬영 후의 제3 촬영을 행하는 경우에는, 다시 오토 포커스 제어에 의하여 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치와, 제2 촬영에 있어서 이용한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 제2 촬영에 있어서 보정에 의하여 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 추가로 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제3 촬영을 행하도록 하면 된다. 또, 제3 촬영에 있어서 이용하는 기준 위치의 포커싱 위치를, 제1 촬영에 있어서 이용한 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여 보정하여 취득해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 제1 촬영에 있어서, 배양 용기(50) 내의 모든 관찰역의 포커싱 위치를 검출했지만, 포커싱 위치를 검출하지 않는 관찰역이 있어도 된다. 이와 같은 경우는, 예를 들면 포커싱 위치를 검출하지 않았던 관찰역의 주변의 관찰역에 있어서 검출된 포커싱 위치를, 포커싱 위치를 검출하지 않았던 관찰역의 포커싱 위치로서 이용하면 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 제1 촬영에 있어서, 배양 용기(50)을 스테이지(51) 상에 설치한 후, 배양 용기(50) 내에 설정된 기준 위치의 검출, 오토 포커스 제어에 의한 관찰역의 포커싱 위치의 검출, 검출한 포커싱 위치를 이용한 각 관찰역의 위상차 화상의 촬상, 기준 위치의 포커싱 위치의 취득을 행하고, 배양 용기(50)을 스테이지(51) 상으로부터 분리한다는 일련의 동작을 행하고 있지만, 이와 같은 처리의 흐름에 한정되지 않는다. 예를 들면, 배양 용기(50) 내에 설정된 기준 위치의 검출, 오토 포커스 제어에 의한 관찰역의 포커싱 위치의 검출, 기준 위치의 포커싱 위치의 취득을 행한 후, 일단 배양 용기(50)을 스테이지(51) 상으로부터 분리하고, 그 후, 배양 용기(50)을 스테이지(51) 상에 다시 설치한 다음, 이미 취득되어 있는 포커싱 위치를 이용하여 각 관찰역의 위상차 화상의 촬상을 행하도록 해도 된다.

즉, 각 관찰역의 포커싱 위치를 검출하는 동작과, 각 관찰역의 위상차 화상을 촬영하는 동작의 사이에 배양 용기(50)을 스테이지(51)로부터 분리하는 동작을 행해도 된다. 이 경우, 검출된 기준 위치의 포커싱 위치의 취득은, 배양 용기(50)을 스테이지(51) 상으로부터 분리하기 전이어도 되고 후여도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 1개의 배양 용기(50)에 수용된 관찰 대상을 타임 랩스 촬영하는 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 단일의 세포주를 2 이상의 배양 용기(50)에 분할하여 배양하고, 배양 용기(50)을 교환하면서 각 배양 용기(50) 내의 세포를 타임 랩스 촬영하는 경우도 있다. 이와 같은 경우, 배양 용기(50) 사이에서 바닥부의 두께의 편차 정도가 다르기 때문에, 배양 용기(50)마다, 1회째의 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치와 각 관찰역의 포커싱 위치를 관리하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 현미경 제어 장치(20)에 대하여, 도 11에 나타내는 바와 같이, 추가로 기준 포커싱 위치 기억부(23)을 마련하도록 해도 된다.

기준 포커싱 위치 기억부(23)은, 배양 용기(50)의 식별 정보와, 그 식별 정보에 의하여 식별되는 배양 용기(50) 내의 관찰 대상의 제1 촬영에 있어서 검출된 모든 관찰역의 포커싱 위치와, 제1 촬영에 있어서 취득된 기준 위치의 포커싱 위치를 대응지어 기억한다.

그리고, 촬상 제어부(21)은, 제2 촬영을 행할 때, 제2 촬영의 대상의 배양 용기(50)의 식별 정보를 취득한다. 그리고, 촬상 제어부(21)은, 취득한 식별 정보에 대응지어 기억된 모든 관찰역의 포커싱 위치 및 기준 위치의 포커싱 위치를 기준 포커싱 위치 기억부(23)으로부터 독출하여 취득한다. 이어서, 촬상 제어부(21)은, 기준 포커싱 위치 기억부(23)으로부터 독출하여 취득한 기준 위치의 포커싱 위치와, 오토 포커스 제어에 의하여 검출된 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 모든 관찰역의 포커싱 위치를 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행한다.

상술한 바와 같이 배양 용기(50)마다 식별 정보를 부여하여, 기준 포커싱 위치 기억부(23)에 기억된 개개의 배양 용기(50)의 1회째의 촬영의 포커싱 위치의 정보에 근거하여, 개개의 배양 용기(50)에 대하여, 2회째 이후의 촬영의 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정을 행함으로써, 보다 적절한 포커싱 위치의 제어를 행할 수 있다.

또한, 배양 용기(50)의 식별 정보에 대해서는, 예를 들면 유저가 입력 장치(40)을 이용하여 설정 입력하도록 해도 되고, 배양 용기(50)에 대하여 바코드 또는 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등의 식별 정보를 기억하는 기억 매체를 마련하여, 촬상 제어부(21)이, 기억 매체로부터 독출된 식별 정보를 취득하도록 해도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 기준 위치 검출부(18)이 배양 용기(50)의 화상을 촬상하고, 그 화상에 근거하여 기준 위치를 검출하도록 했지만, 반드시 기준 위치 검출부(18)을 마련하지 않아도 된다. 예를 들면 배양 용기(50)을 상방으로부터 촬영한 화상을 표시 장치(30)에 표시시키고, 그 표시된 화상 상에 있어서 유저가 기준 위치를 지정하도록 해도 된다. 기준 위치는, 예를 들면 입력 장치(40)을 이용하여 설정 입력된다. 입력 장치(40)은, 본 발명의 기준 위치 접수부에 상당한다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영으로 배양 용기(50) 내의 기준 위치가 X-Y면 내에 있어서 어긋나는 것을 전제로 하여, 각 촬영에 있어서 기준 위치를 검출하도록 했지만, 예를 들면 스테이지(51) 상에 배양 용기(50)의 X-Y방향의 이동을 규제하는 규제 부재가 마련되어 있는 경우에는, 1회째의 촬영과 2회째의 촬영에서 기준 위치가 어긋나는 경우는 없다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 기준 위치 검출부(18)을 마련할 필요가 없고, 메모리 등의 기억 매체에 미리 기준 위치를 기억해 두면 된다. 그리고, 1회째의 촬영과 2회째 이후의 촬영에 있어서, 기억 매체에 미리 기억된 기준 위치를 독출하여, 그 기준 위치의 포커싱 위치를 취득하도록 하면 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 2회째 이후의 촬영에 있어서는, 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여 각 관찰역의 포커싱 위치를 추정하고 있기 때문에, 포커싱 위치의 보정이 부족하여, 위상차 화상에 흐려짐이 발생할 가능성도 있다. 그와 같은 경우에는, 기준 위치의 수를 증가시키도록 하면 된다. 구체적으로는, 예를 들면 기준 위치 검출부(18)에 의하여 검출된 기준 위치 또는 유저에 의하여 지정된 기준 위치에 대하여 보간 연산을 실시함으로써, 새로운 기준 위치를 설정하도록 하면 된다. 또는, 유저가 입력 장치(40)을 이용하여 새로운 기준 위치를 설정 입력하도록 해도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 4개의 기준 위치를 설정하여, 1회째의 촬영의 각 기준 위치의 포커싱 위치와 2회째의 촬영의 각 기준 위치의 대응 관계로부터 사영 행렬을 구하고, 그 사영 행렬을 이용하여 1회째의 촬영의 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하도록 했지만, 기준 위치의 수는 반드시 4개가 아니어도 되고, 2개 또는 3개여도 된다.

도 12는, 2개의 기준점 1 및 기준점 2를 설정한 경우에 있어서의 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정 방법을 설명하기 위한 도이다. 구체적으로는, n회째(예를 들면 1회째)의 촬영에 있어서 검출된 기준점 1의 포커싱 위치가 Zn, 1이며, 기준점 2의 포커싱 위치가 Zn, 2인 경우, 이 2개의 포커싱 위치를 연결하는 선분을 구한다. 그리고, n회째의 촬영에 있어서 취득된 각 관찰역(위치 x)의 포커싱 위치에 대하여, 상기 선분으로부터의 Z변위량 dn, x를 구한다. 이어서, n+1회째(예를 들면 2회째)의 촬영 시에, 기준점 1의 포커싱 위치가 Zn+1, 1이며, 기준점 2의 포커싱 위치가 Zn+1, 2인 경우에는, n회째의 촬영과 마찬가지로, 이 2개의 포커싱 위치를 연결하는 선분을 구한다. 그리고, 상기 선분으로부터 각 관찰역(위치 x)에 있어서의 포커싱 위치를 선형으로 추정하여, 이 추정값에 Z변위량 dn, x를 가산함으로써 보정 후의 포커싱 위치 Zn+1, x를 취득한다.

도 13은, 3개의 기준점 1, 기준점 2 및 기준점 3을 설정한 경우에 있어서의 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정 방법을 설명하기 위한 도이다. 구체적으로는, n회째(예를 들면 1회째)의 촬영에 있어서 검출된 기준점 1의 포커싱 위치가 Zn, 1이고, 기준점 2의 포커싱 위치가 Zn, 2이며, 기준점 3의 포커싱 위치가 Zn, 3인 경우, 이 3개의 포커싱 위치를 통과하는 평면을 구한다. 그리고, n회째의 촬영에 있어서 취득된 각 관찰역(위치 x)의 포커싱 위치에 대하여, 상기 평면으로부터의 Z변위량 dn, x를 구한다. 이어서, n+1회째(예를 들면 2회째)의 촬영 시에, 기준점 1의 포커싱 위치가 Zn+1, 1이고, 기준점 2의 포커싱 위치가 Zn+1, 2이며, 기준점 3의 포커싱 위치가 Zn+1, 3인 경우에는, n회째의 촬영과 마찬가지로, 이 3개의 포커싱 위치를 통과하는 평면을 구한다. 그리고, 상기 평면으로부터 각 관찰역(위치 x)에 있어서의 포커싱 위치를 선형으로 추정하여, 이 추정값에 Z변위량 dn, x를 가산함으로써 보정 후의 포커싱 위치 Zn+1, x를 취득한다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 스테이지(51)을 이동시킴으로써 관찰역을 주사하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 스테이지(51)을 고정으로 하여, 결상 광학계(14) 및 그 외의 위상차 화상의 촬상에 관한 구성을 이동시킴으로써 관찰역을 주사하도록 해도 되며, 스테이지(51)과 결상 광학계(14) 및 그 외의 위상차 화상의 촬상에 관한 구성의 쌍방을 이동시킴으로써 관찰역을 주사하도록 해도 된다.

또, 상기 실시형태는, 본 발명을 위상차 현미경에 적용한 것이지만, 본 발명은, 위상차 현미경에 한정하지 않고, 미분 간섭 현미경 및 명시야 현미경 등의 그 외의 현미경에 적용하도록 해도 된다.

10 현미경 장치
11 백색 광원
12 콘덴서 렌즈
13 슬릿판
14 결상 광학계
14a 위상차 렌즈
14b 대물 렌즈
14c 위상판
14d 결상 렌즈
15 결상 광학계 구동부
16 촬상 소자
17 수평 방향 구동부
18 기준 위치 검출부
20 현미경 제어 장치
21 촬상 제어부
22 표시 제어부
23 기준 포커싱 위치 기억부
30 표시 장치
40 입력 장치
50 배양 용기
51 스테이지
51a 개구
100 배양 용기
150 스테이지
CP 기준 위치
CP1-CP12 기준 위치
E 주사 종료점
ED 단부
FP1, FP2 포커싱 위치
L 조명광
M 관찰역의 주사 위치
MK 구멍부
R1, R2 가감속역의 범위
S 주사 개시점
W 웰

Claims

관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하여, 상기 배양 용기 내의 각 관찰역의 촬상을 행하는 촬상부와,
오토 포커스 제어에 의하여 상기 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 상기 촬상부를 제어하여 상기 검출한 포커싱 위치에 근거하여 상기 관찰역의 촬상을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 촬상부에 의하여 상기 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서,
상기 제어부가,
상기 촬상부에 의하여 제1 촬영을 행하는 경우에는, 상기 오토 포커스 제어에 의하여 상기 배양 용기 내의 관찰역의 상기 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 상기 각 관찰역의 제1 촬영을 행하고,
상기 촬상부에 의하여 상기 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는,
상기 오토 포커스 제어에 의하여, 상기 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치와, 상기 제1 촬영에 있어서의 상기 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 상기 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하고, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 배양 용기에 각각 수용된 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서,
상기 배양 용기의 식별 정보와, 그 식별 정보에 의하여 식별되는 배양 용기 내의 관찰 대상의 상기 제1 촬영에 있어서 검출된 관찰역의 포커싱 위치와, 상기 관찰 대상의 상기 제1 촬영에 있어서의 기준 위치의 포커싱 위치를 대응지어 기억하는 기준 포커싱 위치 기억부를 구비하고,
상기 제어부가, 상기 제2 촬영을 행할 때, 그 제2 촬영의 대상의 상기 배양 용기의 식별 정보를 취득하며, 그 취득한 식별 정보에 대응지어 기억된 상기 관찰역의 포커싱 위치 및 상기 기준 위치의 포커싱 위치를 상기 기준 포커싱 위치 기억부로부터 독출하여 취득하고, 그 취득한 상기 기준 위치의 포커싱 위치와 상기 오토 포커스 제어에 의하여 검출된 상기 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 상기 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하는 촬영 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제어부가, 상기 제2 촬영 이후의 제3 촬영을 행하는 경우에는,
상기 오토 포커스 제어에 의하여 상기 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치와, 상기 제2 촬영에 있어서 이용한 상기 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 상기 제2 촬영에 있어서 보정에 의하여 취득된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제3 촬영을 행하는 촬영 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 기준 위치가, 상기 배양 용기 내의 일부의 영역마다 설정되고,
상기 제어부가, 상기 일부의 영역마다에 대하여, 상기 각 관찰역의 포커싱 위치의 보정을 행하는 촬영 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 위치를 검출하는 기준 위치 검출부를 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기준 위치 검출부에 의하여 검출된 기준 위치를 취득하는 촬영 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 기준 위치 검출부가, 상기 배양 용기의 단부 또는 상기 배양 용기에 마련된 지표를 검출하고, 그 검출 결과에 근거하여, 상기 기준 위치를 검출하는 촬영 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 지표가, 상기 배양 용기에 형성된 구멍부 또는 상기 배양 용기에 부여된 마커인 촬영 장치.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 위치 검출부가, 상기 배양 용기를 촬상한 화상에 근거하여 상기 기준 위치를 검출하는 촬영 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 위치의 설정 입력을 받아들이는 기준 위치 접수부를 구비한 촬영 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촬상부가, 위상차 현미경을 구비한 촬영 장치.
관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하여, 오토 포커스 제어에 의하여 상기 관찰역의 포커싱 위치를 검출하며, 그 검출한 포커싱 위치에 근거하여 상기 관찰역의 촬상을 행하는 촬영 방법으로서,
상기 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서,
제1 촬영을 행하는 경우에는, 상기 오토 포커스 제어에 의하여 상기 배양 용기 내의 관찰역의 상기 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 상기 각 관찰역의 제1 촬영을 행하며,
상기 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는,
상기 오토 포커스 제어에 의하여, 상기 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하고, 그 검출한 포커싱 위치와, 상기 제1 촬영에 있어서의 상기 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 상기 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하며, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
관찰 대상이 수용되고, 스테이지 상에 설치된 배양 용기 내에 있어서 관찰역을 주사하는 절차와, 오토 포커스 제어에 의하여 상기 관찰역의 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치에 근거하여 상기 관찰역의 촬상을 행하는 절차를 컴퓨터에 실행시키는 촬영 제어 프로그램으로서,
상기 관찰 대상을 경시적으로 복수 회 촬영하는 경우에 있어서,
제1 촬영을 행하는 경우에는, 상기 오토 포커스 제어에 의하여 상기 배양 용기 내의 관찰역의 상기 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치를 이용하여 상기 각 관찰역의 제1 촬영을 행하는 절차를 실행시키고,
상기 제1 촬영 이후의 제2 촬영을 행하는 경우에는,
상기 오토 포커스 제어에 의하여, 상기 배양 용기 내에 미리 설정된 복수의 기준 위치의 포커싱 위치를 검출하는 절차와, 그 검출한 포커싱 위치와, 상기 제1 촬영에 있어서의 상기 기준 위치의 포커싱 위치에 근거하여, 상기 제1 촬영에 있어서 검출된 각 관찰역의 포커싱 위치를 보정하는 절차와, 그 보정한 각 관찰역의 포커싱 위치를 이용하여 제2 촬영을 행하는 절차를 실행시키는 것을 특징으로 하는 촬영 제어 프로그램.