KR20200019239A

KR20200019239A - 관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램

Info

Publication number: KR20200019239A
Application number: KR1020207002506A
Authority: KR
Inventors: 야스시 시라이시
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2020-02-21
Also published as: EP3677942A4; JPWO2019044080A1; EP3677942B1; KR102318185B1; US11480777B2; EP3677942A1; US20200158999A1; WO2019044080A1; JP6812562B2

Abstract

관찰 영역마다의 오토 포커스 제어를 고속화하여, 관찰 영역에 의한 주사 시간을 단축 가능한 관찰 장치 및 방법과 관찰 제어 프로그램을 제공한다. 배양 용기(50) 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계(14)와, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈(14d)를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 용기를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 동작부(15)와, 배양 용기(50)의 연직 방향의 위치를 검출하는 검출부(18)와, 배양 용기(50)의 연직 방향의 위치에 근거하여, 동작부(15)를 동작 제어부(21)를 구비한다. 검출부(18)가, 배양 용기(50)에 대한 결상 광학계(14)의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서 배양 용기(50)의 연직 방향의 위치를 검출하고, 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라 사용하는 변위 센서를 전환한다.

Description

관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램

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

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

ES 세포 및 iPS 세포 등의 다능성 줄기세포는, 다양한 조직의 세포로 분화하는 능력을 구비하며, 재생 의료, 약의 개발, 및 병의 해명 등에 있어서 응용이 가능한 것으로서 주목받고 있다.

한편, 상술한 바와 같이 세포를 현미경을 이용하여 촬상할 때, 고배율인 광시야 화상을 취득하기 위하여, 예를 들면 웰 플레이트 등의 배양 용기의 범위 내를 결상 광학계의 관찰 영역에 의하여 주사하여, 관찰 영역마다의 화상을 촬상한 후, 그 관찰 영역마다의 화상을 결합하는, 이른바 타일링 촬영을 행하는 것이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-081211호

여기에서, 상술한 바와 같은 관찰 영역마다의 화상을 촬상할 때, 배양 용기의 바닥면에 결상 광학계의 초점 위치를 맞추는 경우가 많다. 그러나, 배양 용기의 바닥부의 두께에는, 밀리오더의 제조 공차가 있기 때문에, 고배율인 촬영을 행하는 경우에는, 관찰 영역마다 초점 위치를 맞출 필요가 있다. 한편, 세포의 촬영 시간은 짧은 것이 바람직하여, 고속 촬영 가능한 장치가 요망되고 있다.

그러나, 종래의 오토 포커스 제어 방법에서는, 관찰 영역마다 2초 정도의 시간을 필요로 하고, 예를 들면 관찰 영역의 수가 300인 경우에는, 오토 포커스 제어에 필요로 하는 시간에만 10분이 걸리게 되어, 고속으로 촬영하는 것이 곤란했다.

특허문헌 1에 있어서는, 촬영 시간을 단축하기 위하여, 어느 관찰 영역의 화상을 촬상하고 있는 시점에 있어서, 그 관찰 영역에 인접하는 영역에 있어서 초점 위치를 선행하여 계측해 두고, 그 미리 계측된 초점 위치를 이용하여 포커스 제어를 행하여 화상의 촬상을 행하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 초점 위치를 계측할 때, 역시 종래의 오토 포커스 제어의 경우와 마찬가지로, 상기 관찰 영역에 인접하는 영역의 화상을 촬상하고, 그 화상의 콘트라스트에 근거하여 초점 위치를 계측하고 있기 때문에, 연산 처리에 시간이 걸리게 된다. 따라서, 스테이지를 고속으로 이동시킨 경우에는, 관찰 영역이 계측 위치에 도달한 시점에 있어서 연산 처리 및 그 연산 처리 결과에 근거하는 오토 포커스 제어가 늦을 가능성이 있다.

또, 특허문헌 1에서는, 관찰 영역을 일방향으로만 이동시키는 방법밖에 제안되어 있지 않아, 이와 같이 일방향으로만의 이동에서는, 관찰 영역에 의한 주사 시간이 매우 길어진다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 관찰 영역마다의 오토 포커스 제어를 고속화할 수 있으며, 이로써 모든 범위의 관찰 영역에 의한 주사 시간을 단축할 수 있는 관찰 장치 및 방법과 관찰 제어 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 제1 관찰 장치는, 관찰 대상이 수용된 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계와,

결상 광학계에 의하여 결상된 관찰 대상의 화상을 촬상하는 촬상 소자를 갖는 촬상계와,

결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 촬상 소자를 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 동작부와,

수용체의 연직 방향의 위치를 검출하는 적어도 하나의 변위 센서를 갖는 검출부와,

검출부에 의하여 검출된 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 동작부를 제어하는 동작 제어부와,

수용체 및 결상 광학계 중 적어도 한쪽을, 수평면 내에 있어서 이동시키는 수평 방향 구동부와,

수평 방향 구동부를 제어하여, 결상 광학계의 관찰 영역을 이동함으로써 수용체를 주사하는 주사 제어부를 구비하고,

검출부가, 수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측(前側)의 위치에 있어서 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하고, 또한 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환한다.

또한, 본 발명에 의한 제1 관찰 장치에 있어서는, 동작부는, 제1 동작, 제2 동작, 제3 동작 및 제4 동작 중 복수의 동작을 행해도 된다.

본 발명에 의한 제2 관찰 장치는, 관찰 대상이 수용된 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계와,

결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 동작부와,

검출부가, 수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하고, 또한 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환한다.

또한, 본 발명에 의한 제2 관찰 장치에 있어서는, 동작부는, 제1 동작, 제2 동작 및 제4 동작 중 복수의 동작을 행해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 결상 광학계는, 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 대물 렌즈를 더 갖고,

제1 동작은, 결상 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작 및 대물 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 초점 거리 변경 광학계를 더 구비하고,

결상 광학계는, 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 대물 렌즈를 더 가지며,

제1 동작은, 결상 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작, 대물 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작, 및 초점 거리 변경 광학계에 의하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 동작 중 적어도 하나를 포함해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 동작부는, 추가로 대물 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행해도 된다.

제1 동작은, 초점 거리 변경 광학계에 의하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 동작을 포함해도 된다.

동작부는, 추가로 대물 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 검출부가, 결상 광학계를 사이에 두고 관찰 영역의 이동 방향에 대하여 나란히 마련된 적어도 2개의 변위 센서를 갖고, 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 사용하는 변위 센서를 전환해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 검출부가, 결상 광학계를 사이에 두고 관찰 영역의 이동 방향에 대하여 일방 측과 타방 측으로 변위 센서를 이동 가능한 변위 센서 이동 기구를 갖고, 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치를 일방 측으로부터 타방 측으로 이동해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 변위 센서 이동 기구가, 변위 센서를 일방 측으로부터 타방 측까지 안내하는 가이드 기구를 구비해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 동작 제어부가, 검출부에 의하여 수용체의 연직 방향의 위치가 검출된 후, 미리 설정된 시간이 경과한 시점에 있어서 동작부를 제어해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 동작 제어부가, 검출부에 의하여 수용체의 연직 방향의 위치가 검출된 후, 검출된 위치에 결상 광학계의 관찰 영역이 도달한 시점 또는 검출된 위치에 결상 광학계의 관찰 영역이 도달하기 직전에 있어서 동작부를 제어해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 동작 제어부가, 주사 제어부에 의하여 수용체 및 결상 광학계 중 적어도 한쪽의 이동 속도가 변경된 경우, 변경된 후의 이동 속도에 따라, 미리 설정된 시간을 변경해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 수평 방향 구동부가, 수용체 및 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 왕복 이동시키는 경우에 있어서, 수용체의 범위의 왕복 이동의 방향의 양측에, 수용체 및 결상 광학계 중 적어도 한쪽의 왕복 이동의 가감속 영역이 설정되어 있고, 가감속 영역의 왕복 이동의 방향의 폭이, 결상 광학계 및 변위 센서의 왕복 이동의 방향의 간격과 동일해도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 변위 센서가, 레이저 변위 센서여도 된다.

또, 본 발명에 의한 제1 및 제2 관찰 장치에 있어서는, 결상 광학계, 동작부 및 변위 센서를 일체적으로 연직 방향으로 이동시키는 연직 방향 이동 기구를 구비해도 된다.

본 발명에 의한 제1 관찰 방법은, 관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키고, 결상 광학계에 의하여 결상된 관찰 대상의 화상을 촬상 소자에 의하여 촬상하는 관찰 방법으로서,

수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 단계와,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 촬상 소자를 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 단계와,

관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환하는 단계를 갖는다.

본 발명에 의한 제2 관찰 방법은, 관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키는 관찰 방법으로서,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 단계와,

본 발명에 의한 제1 관찰 장치 제어 프로그램은, 관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키고, 결상 광학계에 의하여 결상된 관찰 대상의 화상을 촬상 소자에 의하여 촬상하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램으로서,

수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 수순과,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 촬상 소자를 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 수순과,

관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환하는 수순을 컴퓨터에 실행시킨다.

본 발명에 의한 제2 관찰 장치 제어 프로그램은, 관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램으로서,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 수순과,

본 발명에 의한 제3 관찰 장치는, 컴퓨터에 실행시키기 위한 명령을 기억하는 메모리, 및

기억된 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 구비하고, 프로세서는,

관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키고, 결상 광학계에 의하여 결상된 관찰 대상의 화상을 촬상 소자에 의하여 촬상하는 처리로서,

수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하고,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 촬상 소자를 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하며,

관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환하는 처리를 실행한다.

본 발명에 의한 제4 관찰 장치는, 컴퓨터에 실행시키기 위한 명령을 기억하는 메모리, 및

관찰 대상이 수용된 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키는 처리로서,

검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하며,

본 발명의 관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램에 의하면, 수용체 및 수용체 내의 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시킨다. 이와 같이, 수용체 또는 결상 광학계를 수평면 내에 있어서 이동시켜 결상 광학계의 관찰 영역을 이동함으로써, 상술한 특허문헌 1과 같은 일방향으로만 수용체를 이동시켜 관찰 영역을 이동하는 경우와 비교하면, 관찰 영역에 의한 주사 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램에서는, 수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하고, 그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 촬상 소자를 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행함으로써 오토 포커스 제어를 행하도록 했다. 또, 본 발명의 제2 관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램에서는, 수용체에 대한 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하고, 그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행함으로써 오토 포커스 제어를 행하도록 했다. 이 때문에, 특허문헌 1과 같이 촬상된 화상의 콘트라스트에 근거하여 오토 포커스 제어를 행하는 경우와 비교하면, 고속으로 오토 포커스 제어를 행할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 변위 센서의 위치 또는 사용하는 변위 센서를 전환하도록 했으므로, 항상, 화상의 촬상에 선행하여 수용체의 위치의 검출을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 결상 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 스테이지의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 초점 거리 변경 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 배양 용기 내에 있어서의 관찰 영역의 주사 위치를 나타내는 도이다.
도 7은 배양 용기 내의 임의의 위치에 관찰 영역이 있는 경우에 있어서의 결상 광학계, 제1 변위 센서 및 제2 변위 센서와 배양 용기와의 위치 관계를 나타내는 도이다.
도 8은 제1 변위 센서와 제2 변위 센서의 전환을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 오토 포커스 제어의 타이밍의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템의 작용을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 11은 본 발명의 관찰 장치의 제2 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 관찰 장치의 제2 실시형태의 검출부의 구성을 나타내는 도이다.
도 13은 본 발명의 관찰 장치의 제2 실시형태의 검출부에 있어서의 변위 센서의 위치의 전환을 설명하기 위한 도이다.
도 14는 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템의 변형예의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 15는 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템에 대하여 연직 방향 이동 기구를 마련한 예를 나타내는 도이다.
도 16은 본 발명의 관찰 장치의 제2 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템에 대하여 연직 방향 이동 기구를 마련한 예를 나타내는 도이다.
도 17은 본 발명의 관찰 장치의 제1 실시형태에 있어서, 4개의 변위 센서를 마련한 변형예를 나타내는 도이다.
도 18은 배양 용기 내에 있어서의 관찰 영역에 의한 주사 위치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 19는 본 발명의 관찰 장치의 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 변위 센서의 위치의 전환을 설명하기 위한 도이다.

이하, 본 발명의 관찰 장치 및 방법과 관찰 장치 제어 프로그램의 제1 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)는, 관찰 대상인 배양된 세포의 위상차 화상을 촬상한다. 구체적으로는, 현미경 장치(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 백색광을 출사하는 백색광원(11), 콘덴서 렌즈(12), 슬릿판(13), 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 및 검출부(18)를 구비한다. 또, 현미경 장치(10)는, 초점 거리 변경 광학계(70)를 구비한다.

동작부(15)는, 제1 동작부(15A), 제2 동작부(15B), 제3 동작부(15C), 제4 동작부(15D), 제5 동작부(15E), 제6 동작부(15F) 및 제7 동작부(15G)를 구비한다. 제1~제7 동작부(15A~15G)의 동작은 후술한다.

슬릿판(13)에는, 백색광원(11)으로부터 출사된 백색광을 차광하는 차광판에 대하여 백색광을 투과하는 링 형상의 슬릿이 마련된다. 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 구비한다. 그리고, 위상차 렌즈(14a)는, 대물 렌즈(14b) 및 위상판(14c)을 구비한다. 위상판(14c)에는, 조명광(L)의 파장에 대하여 투명한 투명판에 대하여 위상 링이 형성된다. 또한, 상술한 슬릿판(13)의 슬릿의 크기는, 위상판(14c)의 위상 링과 공액 관계에 있다.

위상 링에는, 입사된 광의 위상을 1/4 파장 어긋나게 하는 위상 막과, 입사된 광을 감광하는 감광 필터가 링 형상으로 형성된다. 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 통과하고, 그 위상 및 밝기는 변화하지 않는다.

대물 렌즈(14b)를 갖는 위상차 렌즈(14a)는, 도 1에 나타내는 동작부(15)의 제5 동작부(15E)에 의하여, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향으로 이동된다. 본 실시형태에 있어서는, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향과 Z 방향(연직 방향)은 동일한 방향이다. 대물 렌즈(14b)의 Z 방향으로의 이동에 의하여 오토 포커스 제어가 행해지고, 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.

또, 대물 렌즈(14b)는, 초점 거리를 변경 가능한 액체 렌즈로 이루어진다. 또한, 초점 거리를 변경 가능하면, 액체 렌즈에 한정되지 않으며, 액정 렌즈 및 형상 변형 렌즈 등, 임의의 렌즈를 이용할 수 있다. 대물 렌즈(14b)는, 도 1에 나타내는 동작부(15)에 있어서의 제6 동작부(15F)에 의하여, 인가되는 전압이 변경되어, 초점 거리가 변경된다. 이로써, 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 대물 렌즈(14b)의 초점 거리의 변경에 의해서도 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

결상 렌즈(14d)는, 위상차 렌즈(14a)를 통과한 위상차 화상이 입사되고, 이것을 촬상 소자(16)에 결상한다. 본 실시형태에 있어서, 결상 렌즈(14d)는, 초점 거리를 변경 가능한 액체 렌즈로 이루어진다. 또한, 초점 거리를 변경 가능하면, 액체 렌즈에 한정되지 않으며, 액정 렌즈 및 형상 변형 렌즈 등, 임의의 렌즈를 이용할 수 있다. 결상 렌즈(14d)는, 도 1에 나타내는 동작부(15)에 있어서의 제1 동작부(15A)에 의하여, 인가하는 전압이 변경되어, 초점 거리가 변경된다. 이로써, 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 결상 렌즈(14d)의 초점 거리의 변경에 의하여 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

또, 결상 렌즈(14d)는, 도 1에 나타내는 동작부(15)에 있어서의 제2 동작부(15B)에 의하여 결상 렌즈(14d)의 광축 방향으로 이동된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 결상 렌즈(14d)의 광축 방향과 Z 방향(연직 방향)은 동일한 방향이다. 결상 렌즈(14d)의 Z 방향으로의 이동에 의하여 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

촬상 소자(16)는, 결상 렌즈(14d)에 의하여 결상된 위상차 화상을 촬상한다. 촬상 소자(16)로서는, 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.

또, 촬상 소자(16)는, 도 1에 나타내는 동작부(15)에 있어서의 제3 동작부(15C)에 의하여 Z 방향으로 이동된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 촬상 소자(16)의 촬상면에 수직인 방향과 Z 방향은 동일한 방향이다. 촬상 소자(16)의 Z 방향으로의 이동에 의하여 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

검출부(18)는, 스테이지(51)에 설치된 배양 용기(50)의 Z 방향(연직 방향)의 위치를 검출한다. 검출부(18)는, 구체적으로는, 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 구비한다. 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)는, 위상차 렌즈(14a)를 사이에 두고, 도 1에 나타내는 X 방향으로 나란히 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)는 레이저 변위계이며, 배양 용기(50)에 레이저광을 조사하고, 그 반사광을 검출함으로써, 배양 용기(50)의 바닥면의 Z 방향의 위치를 검출한다. 또한, 배양 용기(50)의 바닥면이란, 배양 용기(50)의 바닥부와 관찰 대상인 세포와의 경계면, 즉 관찰 대상 설치면이다.

검출부(18)에 의하여 검출된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보는, 동작 제어부(21)에 출력된다. 동작 제어부(21)는, 입력된 위치 정보에 근거하여 동작부(15)를 제어하고, 오토 포커스 제어를 행한다. 또한, 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)에 의한 배양 용기(50)의 위치의 검출 및 동작 제어부(21)에 의한 오토 포커스 제어에 대해서는, 다음에 상세하게 서술한다.

슬릿판(13)과 위상차 렌즈(14a) 및 검출부(18)와의 사이에는, 스테이지(51)가 마련되어 있다. 스테이지(51) 상에는, 관찰 대상인 세포가 수용된 배양 용기(50)가 설치된다.

배양 용기(50)는 본 발명의 수용체에 대응한다. 배양 용기(50)로서는, 샬레, 디쉬, 플라스크 또는 웰 플레이트 등을 이용할 수 있다. 또, 이들 외에, 수용체로서는, 슬라이드 글라스 또는 미세한 유로가 가공되어 이루어지는 마이크로 유로 디바이스 등을 이용할 수 있다. 또, 배양 용기(50)에 수용되는 세포로서는, iPS 세포 및 ES 세포와 같은 다능성 줄기세포, 줄기세포로부터 분화 유도된 신경, 피부, 심근 및 간의 세포, 그리고 인체로부터 취출된 피부, 망막, 심근, 혈구, 신경 및 장기의 세포 등이 있다.

스테이지(51)는, 후술하는 수평 방향 구동부(17)(도 5 참조)에 의하여 서로 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 이동한다. X 방향 및 Y 방향은, Z 방향에 직교하는 방향이며, 수평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향이다. 본 실시형태에 있어서는, X 방향을 주(主)주사 방향으로 하고, Y 방향을 부(副)주사 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 상에 배양 용기(50)가 설치되며, 배양 용기(50) 내의 세포를 투과한 광 및 세포에 의하여 회절한 광이 개구(51a)를 통과하도록 구성되어 있다.

또, 스테이지(51)는, 제4 동작부(15D)에 의하여 Z 방향으로 이동되고, 이로써, 배양 용기(50)가 Z 방향으로 이동된다. 제4 동작부(15D)는, 예를 들면 압전 소자 등의 액추에이터를 구비한다. 본 실시형태에 있어서는, 스테이지(51)에 있어서의 배양 용기(50)가 설치되는 면에 수직인 방향과 Z 방향은 동일한 방향이다. 스테이지(51)의 Z 방향으로의 이동에 의해서도 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

제1 동작부(15A) 및 제6 동작부(15F)는, 예를 들면 전압 가변 회로를 구비한다. 제1 동작부(15A)는, 후술하는 동작 제어부(21)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여, 결상 렌즈(14d)에 인가하는 전압을 변경한다. 제6 동작부(15F)는, 후술하는 동작 제어부(21)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여, 대물 렌즈(14b)에 인가하는 전압을 변경한다.

제2 동작부(15B), 제3 동작부(15C), 제4 동작부(15D) 및 제5 동작부(15E)는, 예를 들면 압전 소자와 같은 액추에이터를 구비하고, 후술하는 동작 제어부(21)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여 구동한다. 또한, 동작부(15)는, 위상차 렌즈(14a) 및 결상 렌즈(14d)를 통과한 위상차 화상을 그대로 통과시키는 구성으로 되어 있다. 또, 제2 동작부(15B), 제3 동작부(15C), 제4 동작부(15D) 및 제5 동작부(15E)의 구성은 압전 소자에 한정되지 않으며, 결상 렌즈(14d), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 대물 렌즈(14b)(위상차 렌즈(14a))를 Z 방향으로 이동 가능하면 되고, 그 외의 공지인 구성을 이용할 수 있다.

도 4는 초점 거리 변경 광학계(70)의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 초점 거리 변경 광학계(70)는, 원형의 제1 웨지 프리즘(71) 및 원형의 제2 웨지 프리즘(72)을 구비한다. 제7 동작부(15G)는, 제1 웨지 프리즘(71) 및 제2 웨지 프리즘(72)을, 서로 반대 방향으로 동기시켜 이동시킨다. 이로써, 결상 광학계(14)의 초점 위치가 변경된다. 초점 위치가 변경되는 것은, 초점 거리가 길어지거나 짧아지거나 하는 것과 동일한 의미이다. 이 때문에, 결상 광학계(14)의 초점 위치가 변경됨으로써, 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 본 실시형태에 있어서는, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경하는 것은, 제1 동작부(15A)에 의하여 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경하는 것, 및 제6 동작부(15F)에 의하여 대물 렌즈(14b)의 초점 거리를 변경하는 것뿐만 아니라, 제7 동작부(15G)에 의하여 결상 광학계(14)의 초점 위치를 변경함으로써, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경하는 것도 포함한다.

제1 및 제2 웨지 프리즘(71 및 72)은, 광의 입사면 및 출사면이 될 수 있는 2개의 면이 평행이 아닌, 즉 한쪽의 면에 대하여 다른쪽의 면이 경사져 있는 프리즘이다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 광축에 대하여 수직으로 배치되는 면을 직각면, 광축에 대하여 경사져 배치되는 면을 웨지면이라고 칭한다. 웨지 프리즘(71 및 72)은, 직각면에 수직으로 입사한 광을 편향시키는 프리즘이다. 제7 동작부(15G)는, 예를 들면 압전 소자 등의 액추에이터를 구비하며, 후술하는 동작 제어부(21)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여, 제1 웨지 프리즘(71) 및 제2 웨지 프리즘(72)을, 직각면을 평행으로 유지하면서, 서로 반대 방향으로 동기시켜 이동시킨다. 즉, 제1 웨지 프리즘(71)을 도 4에 있어서의 우방향으로 이동시키는 경우에는, 제2 웨지 프리즘(72)을 좌방향으로 이동시킨다. 반대로, 제1 웨지 프리즘(71)을 도 4에 있어서의 좌방향으로 이동시키는 경우에는, 제2 웨지 프리즘(72)을 우방향으로 이동시킨다. 이와 같이, 제1 및 제2 웨지 프리즘(71 및 72)을 이동시킴으로써, 결상 광학계(14)로부터 출사된 광의 광로길이가 변경되고, 이로써, 결상 광학계(14)의 초점 위치를 변경하여 초점 거리를 변경할 수 있다. 이로써, 오토 포커스 제어가 행해지고, 촬상 소자(16)에 의하여 촬상되는 위상차 화상의 콘트라스트가 조정된다.

다음으로, 현미경 장치(10)를 제어하는 현미경 제어 장치(20)의 구성에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 현미경 장치(10)에 대해서는, 현미경 제어 장치(20)의 각 부에 의하여 제어되는 일부의 구성의 블록도를 나타내고 있다.

현미경 제어 장치(20)는, 현미경 장치(10) 전체를 제어하며, 특히 동작 제어부(21), 주사 제어부(22) 및 표시 제어부(23)를 구비한다.

현미경 제어 장치(20)는, 중앙 처리 장치, 반도체 메모리 및 하드 디스크 등을 구비한 컴퓨터로 구성되고, 하드 디스크에 본 발명의 관찰 장치 제어 프로그램의 일 실시형태가 인스톨되어 있다. 그리고, 이 관찰 장치 제어 프로그램이 중앙 처리 장치에 의하여 실행됨으로써, 도 5에 나타내는 동작 제어부(21), 주사 제어부(22) 및 표시 제어부(23)가 기능한다.

동작 제어부(21)는, 상술한 바와 같이 검출부(18)에 의하여 검출된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보에 근거하여, 동작부(15)를 동작시켜 오토 포커스 제어를 행한다. 구체적으로는, 위치 정보에 근거하여, 제1 동작부(15A)~제7 동작부(15G)의 각각에 대하여 제어 신호를 출력한다. 이로써, 제1 동작부(15A)에 의하여 결상 렌즈(14d)의 초점 거리가 변경되어 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 또, 제2 동작부(15B)에 의하여 결상 렌즈(14d)가 광축 방향으로 이동한다. 또, 제3 동작부(15C)에 의하여 촬상 소자(16)가 광축 방향으로 이동한다. 또, 제4 동작부(15D)에 의하여 스테이지(51)가 광축 방향으로 이동한다. 또, 제5 동작부(15E)에 의하여 대물 렌즈(14b)가 광축 방향으로 이동한다. 제6 동작부(15F)에 의하여 대물 렌즈(14b)의 초점 거리가 변경되어 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 또한, 제7 동작부(15G)에 의하여 결상 광학계(14)의 초점 위치가 변경되어, 결상 광학계(14)의 초점 거리가 변경된다. 이들 7가지 동작에 의하여, 오토 포커스 제어가 행해진다.

또한, 제1 동작부(15A)에 의한 결상 렌즈(14d)의 초점 거리의 변경, 제6 동작부(15F)에 의한 대물 렌즈(14b)의 초점 거리의 변경, 및 제7 동작부(15G)에 의한 초점 거리 변경 광학계(70)에 의한 초점 거리의 변경이, 제1 동작에 대응한다. 또, 제2 동작부(15B)에 의한 결상 렌즈(14d)의 광축 방향으로의 이동이 제2 동작에 대응한다. 또, 제3 동작부(15C)에 의한 촬상 소자(16)의 광축 방향으로의 이동이 제3 동작에 대응한다. 또, 제4 동작부(15D)에 의한 스테이지(51)의 광축 방향으로의 이동이 제4 동작에 대응한다. 또, 제5 동작부(15E)에 의한 대물 렌즈(14b)의 광축 방향으로의 이동이 제5 동작에 대응한다.

주사 제어부(22)는, 수평 방향 구동부(17)를 구동 제어하고, 이로써 스테이지(51)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시켜, 배양 용기(50)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시킨다. 수평 방향 구동부(17)는, 압전 소자 등의 액추에이터로 구성된다.

이하, 주사 제어부(22)에 의한 스테이지(51)의 이동 제어 및 동작 제어부(21)에 의한 오토 포커스 제어에 대하여, 상세하게 설명한다.

본 실시형태에 있어서는, 주사 제어부(22)에 의한 제어에 의하여 스테이지(51)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키고, 결상 광학계(14)의 관찰 영역을 배양 용기(50) 내에 있어서 2차원상으로 이동시켜 배양 용기(50)를 주사하여, 각 관찰 영역의 위상차 화상을 촬상한다. 도 6은, 배양 용기(50) 내에 있어서의 관찰 영역에 의한 주사 위치를 실선(M)으로 나타낸 도이다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)로서 6개의 웰(W)을 갖는 웰 플레이트를 이용한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 결상 광학계(14)의 관찰 영역은, 주사 개시점(S)으로부터 주사 종료점(E)까지 실선(M)을 따라 이동한다. 즉, 관찰 영역은, X 방향의 정방향(도 6의 우방향)으로 이동된 후, Y 방향(도 6의 하방향)으로 이동하고, 반대인 부방향(도 6의 좌방향)으로 이동된다. 이어서, 관찰 영역은, 다시 Y 방향으로 이동하고, 다시 정방향으로 이동된다. 이와 같이, 관찰 영역의 X 방향에 대한 왕복 이동과 Y 방향으로의 이동을 반복하여 행함으로써, 배양 용기(50)는 2차원상으로 주사된다.

도 7 및 도 8은, 배양 용기(50) 내의 임의의 위치에 관찰 영역(R)이 있는 경우에 있어서의 결상 광학계(14), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)와, 배양 용기(50)와의 위치 관계를 나타낸 도이다.

본 실시형태에 있어서는, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 변위 센서(18a)와 제2 변위 센서(18b)가 결상 광학계(14)를 사이에 두고 X 방향으로 나란히 마련되어 있다. 그리고, 결상 광학계(14)의 관찰 영역(R)은, 상술한 바와 같이 배양 용기(50) 내에서 2차원상으로 이동되지만, 이때, 배양 용기(50)에 대한 결상 광학계(14)의 관찰 영역(R)의 위치보다 관찰 영역(R)의 이동 방향 전측의 위치에 있어서 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출된다. 구체적으로는, 관찰 영역(R)이, 도 7에 나타내는 화살표 방향(도 7의 우방향)으로 이동하고 있는 경우에는, 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b) 중, 관찰 영역(R)의 이동 방향 전측의 제1 변위 센서(18a)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출된다. 그리고, 관찰 영역(R)이, 도 7에 나타내는 위치로부터 제1 변위 센서(18a)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출된 위치까지 이동한 경우에, 미리 검출된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보가 이용되어 오토 포커스 제어가 행해지고, 위상차 화상의 촬상이 행해진다.

한편, 관찰 영역(R)이, 도 8의 화살표 방향(도 8의 좌방향)으로 이동하고 있는 경우에는, 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b) 중, 관찰 영역(R)의 이동 방향 전측의 제2 변위 센서(18b)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출된다. 그리고, 관찰 영역(R)이, 도 8에 나타내는 위치로부터 제2 변위 센서(18b)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출된 위치까지 이동한 경우에, 미리 검출된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보가 이용되어 오토 포커스 제어가 행해지고, 위상차 화상의 촬상이 행해진다.

이와 같이 제1 변위 센서(18a)를 이용한 배양 용기(50)의 검출과 제2 변위 센서(18b)를 이용한 배양 용기(50)의 검출을 관찰 영역(R)의 이동 방향에 따라 전환함으로써, 항상, 관찰 영역(R)의 위상차 화상의 촬상에 선행하여, 그 관찰 영역(R)의 위치에 있어서의 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.

그리고, 동작 제어부(21)는, 상술한 바와 같이 선행하여 검출된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보에 근거하여, 동작부(15)를 구동 제어함으로써, 오토 포커스 제어를 행한다. 구체적으로는, 동작 제어부(21)에는, 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보와, 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경하기 위한 결상 렌즈(14d)로의 인가 전압, 결상 렌즈(14d)의 광축 방향의 이동량, 촬상 소자(16)의 광축 방향의 이동량, 스테이지(51)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 초점 거리를 변경하기 위한 대물 렌즈(14b)로의 인가 전압, 및 초점 거리 변경 광학계(70)의 이동량과의 관계가, 미리 테이블로서 기억되어 있다. 이 테이블을 제1 테이블이라고 칭한다.

동작 제어부(21)는, 입력된 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보에 근거하여, 제1 테이블을 참조하여, 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경하기 위한 결상 렌즈(14d)로의 인가 전압, 결상 렌즈(14d)의 광축 방향의 이동량, 촬상 소자(16)의 광축 방향의 이동량, 스테이지(51)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 초점 거리를 변경하기 위한 대물 렌즈(14b)로의 인가 전압, 및 초점 거리 변경 광학계(70)의 이동량을 각각 구한다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경하기 위한 결상 렌즈(14d)로의 인가 전압, 결상 렌즈(14d)의 광축 방향의 이동량, 촬상 소자(16)의 광축 방향의 이동량, 스테이지(51)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 광축 방향의 이동량, 대물 렌즈(14b)의 초점 거리를 변경하기 위한 대물 렌즈(14b)로의 인가 전압, 및 초점 거리 변경 광학계(70)의 이동량을 포커스 제어량이라고 칭한다.

그리고, 동작 제어부(21)는, 동작부(15)를 제어하기 위하여, 포커스 제어량에 따른 제어 신호를, 제1 동작부(15A)~제7 동작부(15G)에 출력한다. 구체적으로는, 스테이지(51)의 위치 정보에 근거하여 제1 테이블이 참조되어, 포커스 제어량이 취득되고, 제1 동작부(15A)~제7 동작부(15G)에 출력된다.

동작부(15), 즉 제1 동작부(15A)~제7 동작부(15G)는, 입력된 제어 신호에 근거하여 구동한다. 이로써, 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치에 따른 포커스 제어가 행해진다.

본 실시형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 각 관찰 영역(R)에 대하여 각각 미리 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출되기 때문에, 각 관찰 영역(R)의 배양 용기(50)의 위치의 검출 타이밍과, 위상차 화상의 촬상 타이밍이 시간적으로 어긋난다. 따라서, 오토 포커스 제어는, 제1 변위 센서(18a) 또는 제2 변위 센서(18b)에 의하여 배양 용기(50)의 위치의 검출이 행해진 후, 그 검출 위치에 관찰 영역(R)이 도달할 때까지의 사이에 행해진다.

여기에서, 오토 포커스 제어의 타이밍이 지나치게 빠른 경우에는, 오토 포커스 제어 후, 관찰 영역(R)이 검출 위치에 도달할 때까지의 사이에, 어떠한 요인에 의하여, 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 어긋나 포커스 위치가 어긋날 가능성이 있다.

따라서, 오토 포커스 제어의 타이밍은, 관찰 영역(R)이 검출 위치에 도달하기 직전이며, 또한 그 검출 위치에 있어서의 위상차 화상의 촬상이 시간에 맞는 타이밍인 것이 바람직하다. 또한, 관찰 영역(R)이 검출 위치에 도달하기 직전이란, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 관찰 영역(R)이 X 방향으로 차례로 이동하고, 검출부(18)에 의한 검출 위치가, 사선으로 나타내는 Pd의 위치인 경우에는, 관찰 영역(R)이, 검출 위치(Pd)에 인접하는 관찰 영역(R)의 위치(Pr)를 통과한 시점으로부터 검출 위치(Pd)에 도달할 때까지의 사이인 것이 바람직하다. 또한, 관찰 영역(R)이 검출 위치(Pd)에 도달한 시점에 있어서 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다.

본 실시형태에 있어서는, 오토 포커스 제어의 타이밍이, 상술한 바람직한 타이밍이 되도록, 제1 변위 센서(18a) 또는 제2 변위 센서(18b)에 의한 검출 타이밍으로부터 그 검출 위치의 위치 정보를 이용한 오토 포커스 제어의 타이밍까지의 시간이 미리 설정되어 있다.

또한, 예를 들면 위상차 렌즈(14a)의 배율의 변경 등에 의하여 스테이지(51)의 이동 속도가 변경된 경우에는, 그 스테이지(51)의 이동 속도의 변경에 따라 상기의 미리 설정된 시간을 변경해도 된다. 또는, 상기 시간을 변경하는 대신에, 스테이지(51)의 이동 속도가 변경된 경우에, 제1 변위 센서(18a) 또는 제2 변위 센서(18b)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 제1 변위 센서(18a) 또는 제2 변위 센서(18b)와 결상 광학계(14)와의 거리를 변경해도 된다.

또, 본 실시형태와 같이, 결상 광학계(14)를 사이에 두고 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 X 방향으로 나란히 마련하고, 위상차 화상의 촬상에 선행하여 배양 용기(50)의 위치를 검출하는 경우, 배양 용기(50)의 범위의 전역에 있어서 배양 용기(50)의 위치 검출 및 위상차 화상의 촬상을 행하려면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 배양 용기(50)의 범위보다 X 방향에 대하여 외측의 범위(R1 및 R2)까지 결상 광학계(14), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 상대적으로 이동시킬 필요가 있다. 그리고, 범위(R1)의 X 방향의 폭으로서, 적어도 제1 변위 센서(18a)와 결상 광학계(14)와의 X 방향의 간격을 확보할 필요가 있고, 범위(R2)의 X 방향의 폭으로서, 적어도 제2 변위 센서(18b)와 결상 광학계(14)와의 X 방향의 간격을 확보할 필요가 있다. 그리고, 관찰 영역(R)의 이동 시간을 가능한 한 단축하려면, 관찰 영역(R)의 이동 범위를 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 범위(R1)의 X 방향의 폭은, 제1 변위 센서(18a)와 결상 광학계(14)와의 X 방향의 간격으로 하는 것이 바람직하고, 범위(R2)의 X 방향의 폭은, 제2 변위 센서(18b)와 결상 광학계(14)와의 X 방향의 간격으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 스테이지(51)을 X 방향으로 이동시킴으로써 관찰 영역(R)을 배양 용기(50)의 범위 내에 있어서 이동하는 경우, 배양 용기(50)의 범위에 있어서의 관찰 영역(R)의 이동 속도는 일정한 것이 바람직하다. 따라서, 스테이지(51)의 X 방향으로의 이동 개시 시에는 스테이지(51)가 일정한 속도가 될 때까지 가속할 필요가 있고, 스테이지(51)의 X 방향으로의 이동 종료 시에는, 스테이지(51)를 일정한 속도로부터 감속하여 정지시킬 필요가 있다.

또, 스테이지(51)의 X 방향으로의 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 흔들려, 위상차 화상의 화질의 저하를 초래할 가능성이 있다. 또, 스테이지(51)를 정지시킬 때에도 동일한 문제가 발생할 가능성이 있다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 범위(R1) 및 범위(R2)를 스테이지(51)의 X 방향으로의 이동의 가감속 영역으로 설정한다. 이와 같이 배양 용기(50)의 범위의 X 방향의 양측에 가감속 영역을 설정함으로써, 관찰 영역(R)에 의한 주사 범위를 불필요하게 넓히지 않고, 또한 배양 용기(50)의 범위에 있어서 관찰 영역(R)을 일정한 속도로 이동할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 배양액의 액면의 흔들림도 억제할 수 있다.

다음으로, 도 5로 돌아와, 표시 제어부(23)는, 현미경 장치(10)에 의하여 촬상된 각 관찰 영역(R)의 위상차 화상을 결합함으로써, 1매의 합성 위상차 화상을 생성하고, 그 합성 위상차 화상을 표시 장치(30)에 표시시킨다.

표시 장치(30)는, 상술한 바와 같이 표시 제어부(23)에 의하여 생성된 합성 위상차 화상을 표시하고, 예를 들면 액정 디스플레이 등을 구비한다. 또, 표시 장치(30)를 터치 패널에 의하여 구성하며, 입력 장치(40)와 겸용하도록 해도 된다.

입력 장치(40)는, 마우스 및 키보드 등을 구비하여, 유저에 의한 다양한 설정 입력을 받아들인다. 본 실시형태의 입력 장치(40)는, 예를 들면 위상차 렌즈(14a)의 배율의 변경 지시 및 스테이지(51)의 이동 속도의 변경 지시 등의 설정 입력을 받아들인다.

다음으로, 본 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 작용에 대하여, 도 10에 나타내는 플로차트를 참조하면서 설명한다. 먼저, 관찰 대상인 세포가 수용된 배양 용기(50)가, 스테이지(51) 상에 설치된다(단계 ST10). 다음으로, 스테이지(51)가 이동하여 결상 광학계(14)의 관찰 영역(R)이, 도 6에 나타내는 주사 개시점(S)의 위치에 설정되어, 관찰 영역(R)에 의한 주사가 개시된다(단계 ST12).

여기에서, 본 실시형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 각 관찰 영역(R)에 대하여, 선행하여 배양 용기(50)의 위치 검출이 행해지고, 그 검출 위치까지 관찰 영역(R)이 도달한 시점에 있어서, 위상차 화상의 촬상이 행해진다. 그리고, 이 배양 용기(50)의 위치 검출과 위상차 화상의 촬상은, 관찰 영역(R)을 이동하면서 행해지며, 어느 위치의 관찰 영역(R)의 위상차 화상의 촬상과, 그 위치보다 이동 방향에 대하여 전측의 위치에 있어서의 배양 용기(50)의 위치 검출이 병행하여 행해진다.

구체적으로는, 도 7의 화살표 방향으로 관찰 영역(R)이 이동하고 있는 경우에는, 제1 변위 센서(18a)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치가 검출되고(단계 ST14), 그 검출된 위치 정보가, 동작 제어부(21)에 의하여 취득된다. 동작 제어부(21)는, 취득한 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치 정보에 근거하여, 포커스 제어량을 산출하고(단계 ST16), 포커스 제어량을 배양 용기(50)의 검출 위치의 X-Y 좌표 상의 위치와 대응시켜 기억한다(단계 ST18).

이어서, 단계 ST14에 있어서 제1 변위 센서(18a)에 의하여 배양 용기(50)의 위치 검출이 행해진 위치를 향하여 관찰 영역(R)이 이동한다(단계 ST20). 그리고, 동작 제어부(21)는, 배양 용기(50)의 위치 검출이 행해진 위치에 관찰 영역(R)이 도달하기 직전에 있어서 포커스 제어량을 취득하고(단계 ST22), 포커스 제어량에 근거하여 오토 포커스 제어를 행한다(단계 ST24). 즉, 동작 제어부(21)는, 미리 기억된 이동량에 근거하여 동작부(15)를 구동 제어하고, 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경하여, 결상 렌즈(14d), 촬상 소자(16) 및 대물 렌즈(14b)를 Z 방향으로 이동시킨다. 그리고, 오토 포커스 제어 후, 배양 용기(50)의 위치 검출이 행해진 위치에 관찰 영역(R)이 도달한 시점에 있어서, 위상차 화상의 촬상을 행한다(단계 ST26). 관찰 영역(R)의 위상차 화상은, 촬상 소자(16)로부터 표시 제어부(23)에 출력되어 기억된다. 또한, 상술한 바와 같이, 단계 ST26에 있어서의 관찰 영역(R)의 위상차 화상의 촬상이 행해지고 있는 동안, 상기 관찰 영역(R)보다 이동 방향에 대하여 전측의 위치에 있어서 배양 용기(50)의 위치 검출이 병행하여 행해진다.

그리고, 관찰 영역(R)이, 도 6에 나타내는 가감속 영역의 범위(R2)까지 이동하고, Y 방향으로 이동한 후, X 방향에 대하여 반대방향으로 이동되는 경우에는(단계 ST28; YES), 즉, 관찰 영역(R)의 이동 방향이, 도 7의 화살표 방향으로부터 도 8의 화살표 방향으로 변경된 경우에는, 사용하는 변위 센서를 제1 변위 센서(18a)로부터 제2 변위 센서(18b)로 전환한다(단계 ST30).

그리고, 모든 주사가 종료되지 않은 경우에는(단계 ST32; NO), 다시, 관찰 영역(R)이 X 방향으로 이동하고, 상술한 배양 용기(50)의 위치 검출과 위상차 화상의 촬상이 차례로 행해진다(단계 ST14~단계 ST30).

관찰 영역(R)이, 가감속 영역의 범위(R1 또는 R2)까지 이동할 때마다 사용하는 변위 센서가 전환되어, 모든 주사가 종료될 때까지 단계 ST14~단계 ST30까지의 처리가 반복하여 행해진다. 그리고, 관찰 영역(R)이, 도 6에 나타내는 주사 종료점(E)의 위치에 도달한 시점에 있어서 모든 주사가 종료된다(단계 ST32; YES).

모든 주사가 종료된 후, 표시 제어부(23)는, 각 관찰 영역(R)의 위상차 화상을 결합하여 합성 위상차 화상을 생성하고(단계 ST34), 그 생성한 합성 위상차 화상을 표시 장치(30)에 표시시킨다(단계 ST36).

이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)가 설치되는 스테이지(51) 및 결상 광학계(14) 중 적어도 한쪽을 주주사 방향 및 부주사 방향으로 이동시키고, 또한 상기 적어도 한쪽을 주주사 방향에 대하여 왕복 이동시킨다. 이로써, 상술한 특허문헌 1과 같은 일방향으로만 스테이지(51)를 이동시켜 관찰 영역(R)에 의한 주사를 행하는 경우와 비교하면, 관찰 영역(R)에 의한 주사 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 배양 용기(50)에 대한 결상 광학계(14)의 관찰 영역의 위치보다 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 배양 용기(50)의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서(18a 및 18b)를 이용하여 검출하고, 검출한 배양 용기(50)의 연직 방향의 위치에 근거하여, 제1 내지 제7 동작부(15A~15G)에 의하여 오토 포커스 제어를 행하도록 했다. 이 때문에, 특허문헌 1과 같이 촬상된 화상의 콘트라스트에 근거하여 오토 포커스 제어를 행하는 경우와 비교하면, 고속으로 오토 포커스 제어를 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 관찰 영역(R)의 이동 방향의 변경에 따라, 사용하는 변위 센서를 전환하도록 했으므로, 관찰 영역을 왕복 이동시키는 경우에 있어서도, 항상, 화상의 촬상에 선행하여 배양 용기(50)의 위치의 검출을 행할 수 있다.

또, 제1 동작, 제2 동작, 제3 동작 및 제4 동작 중 복수의 동작을 행함으로써, 1개의 동작만으로 오토 포커스 제어를 행하는 경우보다, 고속으로 오토 포커스를 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 대물 렌즈(14b)를 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행하고 있기 때문에, 1개의 동작만으로 오토 포커스 제어를 행하는 경우보다, 고속으로 오토 포커스를 행할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태를 이용한 현미경 관찰 시스템에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 11은, 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다. 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템은, 제1 실시형태의 현미경 관찰 시스템과는, 검출부의 구성이 다르다. 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템은, 그 외의 구성은, 제1 실시형태와 동일하므로, 이하, 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 검출부의 구성을 중심으로 설명한다.

제1 실시형태의 검출부(18)는, 2개의 변위 센서(18a 및 18b)를 구비하며, 관찰 영역(R)의 이동 방향의 변경에 따라 사용하는 변위 센서(18a 및 18b)를 전환하도록 했지만, 제2 실시형태의 검출부(19)는, 1개의 변위 센서(19a)를 갖고, 관찰 영역(R)의 이동 방향의 변경에 따라, 그 변위 센서(19a)의 위치를 전환한다.

도 12 및 도 13은, 검출부(19)의 구체적인 구성을 나타내는 도이다. 검출부(19)는, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 변위 센서(19a), 및 변위 센서(19a)를 안내하여 그 위치를 이동시키는 가이드 기구(19b)를 구비하고 있다.

변위 센서(19a)는, 제1 실시형태의 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)와 마찬가지로, 레이저 변위 센서로 구성된다.

가이드 기구(19b)는, 반원호상의 가이드 부재를 구비하며, 이 가이드 부재를 따라 변위 센서(19a)를 이동시킨다. 가이드 부재는, 결상 광학계(14)를 사이에 두고 X 방향에 대하여 일방 측으로부터 타방 측으로 변위 센서(19a)를 이동시킨다.

도 12는, 관찰 영역(R)의 이동 방향이, 도 12의 화살표 방향(도 12의 우방향)인 경우에 있어서의 변위 센서(19a)의 위치를 나타내는 도이다. 한편, 도 13은, 관찰 영역(R)의 이동 방향이, 도 13의 화살표 방향(도 13의 좌방향)인 경우에 있어서의 변위 센서(19a)의 위치를 나타내는 도이다. 관찰 영역(R)의 이동 방향이 도 12의 화살표 방향으로부터 도 13에 화살표 방향으로 변경된 경우에는, 변위 센서(19a)는 도 12에 나타내는 위치로부터 가이드 기구(19b)의 가이드 부재를 따라 이동하여, 도 13에 나타내는 위치로 전환된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 변위 센서(19a)의 위치를 이동시키는 변위 센서 이동 기구로서 상술한 가이드 기구(19b)를 마련하도록 했지만, 변위 센서 이동 기구의 구성으로서는 이에 한정하지 않으며, 변위 센서(19a)의 위치와 동일하게 변경 가능한 구성이면, 그 외의 구성을 이용해도 된다.

제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 그 외의 구성 및 작용에 대해서는, 제1 실시형태의 현미경 관찰 시스템과 동일하다.

또한, 상기 제 1 및 제2 실시형태에 있어서는, 동작부(15)가 제1~제7 동작부(15A~15G)에 의하여 오토 포커스 제어를 행하고 있지만, 제1~제4 동작부(15A~15D) 및 제6~제7 동작부(15F~15G)만을 구비해도 된다. 또, 제1~제4 동작부(15A~15D) 및 제6~제7 동작부(15F~15G) 중 어느 하나만 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다. 이 경우, 추가로 제5 동작부(15E)를 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다. 또, 제1~제4 동작부(15A~15D) 및 제6~제7 동작부(15F~15G) 중 어느 하나만 구비해도 된다. 이 경우에 있어서도, 추가로 제5 동작부(15E)를 구비하고, 제5 동작부(15E)를 추가로 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다. 또, 제1~제4 동작부(15A~15D) 및 제6~제7 동작부(15F~15G) 중, 복수의 동작부를 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다. 이 경우도, 추가로 제5 동작부(15E)를 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다.

또, 상기 제 1 및 제2 실시형태에 있어서는, 초점 거리 변경 광학계(70)를, 결상 광학계(14)와 촬상 소자(16)의 사이에 배치하고 있지만, 결상 광학계(14)와 스테이지(51)의 사이에 배치해도 된다.

또, 상기 제 1 및 제2 실시형태에 있어서는, 제1 동작부(15A), 제6 동작부(15F) 및 제7 동작부(15G)에 의하여, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경하고 있지만, 제1 동작부(15A), 제6 동작부(15F) 및 제7 동작부(15G) 중 어느 하나 또는 어느 2개에 의해서만, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경해도 된다.

또, 상기 제 1 및 제2 실시형태에 있어서는, 제4 동작부(15D)에 의하여 스테이지(51)를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 배양 용기(50)를 광축 방향으로 이동시키고 있다. 그러나, 스테이지(51)를 광축 방향으로 이동시키는 것 대신에, 배양 용기(50)를 광축 방향으로 이동시키는 기구를 마련하여, 배양 용기(50)만을 광축 방향으로 이동시키도록 해도 된다.

또, 상기 제 1 및 제2 실시형태에 있어서는, 결상 광학계(14)의 초점 거리를 변경하기 위한 초점 거리 변경 광학계(70)로서, 제1 및 제2 웨지 프리즘(71 및 72)을 이동시키는 광학계를 이용하고 있다. 그러나, 액체 렌즈, 액정 렌즈 및 형상 변형 렌즈 등의 초점 거리를 변경 가능한 광학 소자를, 초점 거리 변경 광학계로서 이용해도 된다. 예를 들면, 제1 및 제2 웨지 프리즘(71 및 72)을 이동시키는 초점 거리 변경 광학계(70) 대신에, 도 14에 나타내는 바와 같이, 결상 광학계(14)와 촬상 소자(16)의 사이에, 초점 거리를 변경 가능한 광학 소자로 이루어지는 초점 거리 변경 광학계(75)를 배치해도 된다. 이 경우, 초점 거리 변경 광학계(75)는, 제8 동작부(15H)에 의하여, 인가되는 전압이 변경되어, 초점 거리가 변경되게 된다. 또한, 초점 거리 변경 광학계(75)는, 결상 광학계(14)와 스테이지(51)의 사이에 배치해도 된다. 또, 초점 거리 변경 광학계(75)는, 초점 거리 변경 광학계(70)에 더하여 배치해도 된다.

다음으로, 상술한 제1 및 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 변형예에 대하여 설명한다. 상기 제 1 및 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 있어서는, 검출부(18 또는 19)에 의하여 배양 용기(50)의 Z 방향의 위치를 검출하고, 그 검출 정보를 이용하여 오토 포커스 제어를 행하도록 했지만, 예를 들면 배양 용기(50)의 바닥부가 스테이지(51)의 설치면으로부터 부상하여 설치되어 있는 경우 또는 배양 용기(50)의 바닥부가 두꺼운 경우 등에는, 결상 광학계(14)와 배양 용기(50)의 바닥면과의 거리가 커진다. 이 때문에, 동작부(15)에 의하여 대물 렌즈(14b) 및 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 최대한으로 조정하여, 결상 렌즈(14d), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 대물 렌즈(14b)를 Z 방향으로 최대한으로 이동시켰다고 해도, 결상 광학계(14)의 피사계 심도의 범위 내에 배양 용기(50)의 바닥면의 위치가 포함되지 않는 경우가 있다.

그래서, 상술한 오토 포커스 제어에 의하여 배양 용기(50)의 바닥면의 위치가, 결상 광학계(14)의 피사계 심도의 범위 내에 반드시 포함되도록, 미리 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들면 제1 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 있어서, 결상 광학계(14), 동작부(15)(즉, 제1~제7 동작부(15A~15G)), 촬상 소자(16), 스테이지(51), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 일체적으로 Z 방향으로 이동시키는 연직 방향 이동 기구를 마련하는 것이 바람직하다. 도 15는, 제1 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 대하여 연직 방향 이동 기구를 마련한 예를 나타내는 도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 연직 방향 이동 기구(60)는, 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 스테이지(51), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 일체적으로 지지하는 지지부(60a)와, 지지부(60a)를 Z 방향으로 이동시키는 Z 방향 구동부(60b)를 구비한다.

지지부(60a)는, 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 스테이지(51), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)의 상대적인 위치 관계를 유지한 상태로 이들을 지지한다. Z 방향 구동부(60b)는, 예를 들면 압전 소자 등의 액추에이터를 구비한다. 또한, 연직 방향 이동 기구(60)는, 결상 광학계(14)에 의하여 결상된 위상차 화상을 그대로 통과시키는 구성으로 되어 있다.

그리고, 상술한 위상차 화상의 촬상 전에, 연직 방향 이동 기구(60)를 이용하여, 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 스테이지(51), 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 일체적으로 Z 방향으로 이동시킴으로써, 오토 포커스 제어의 캘리브레이션이 행해진다.

캘리브레이션은, 구체적으로는, 먼저, 동작부(15)를 구동함으로써, 대물 렌즈(14b) 및 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 기준 초점 거리로 설정하고, 결상 렌즈(14d), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 대물 렌즈(14b)의 Z 방향의 위치를 기준 위치로 설정한다. 기준 초점 거리란, 상술한 오토 포커스 제어에 있어서 기준이 되는 초점 거리이며, 대물 렌즈(14b) 및 결상 렌즈(14d)의 최대 초점 거리와 최소 초점 거리와의 중앙값이 되는 초점 거리이다. 또, Z 방향의 기준 위치란, 상술한 오토 포커스 제어에 있어서 기준이 되는 위치이며, 결상 렌즈(14d), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 대물 렌즈(14b)의 Z 방향의 이동 범위의 중심 위치이다. 또한, 캘리브레이션 시에는, 초점 거리 변경 광학계(70)의 Z 방향에 직교하는 방향의 위치를 기준 위치로 설정해 둔다. Z 방향에 직교하는 방향의 기준 위치란, 초점 거리 변경 광학계(70)를 구성하는 제1 및 제2 웨지 프리즘(71 및 72)의 Z 방향에 직교하는 방향의 이동 범위의 중심 위치이다.

이어서, Z 방향 구동부(60b)에 의하여 지지부(60a)를 Z 방향으로 단계적으로 미리 정해진 간격으로 이동시키면서, 이동의 각 위치에 있어서 결상 광학계(14)에 의하여 결상된 상을 촬상 소자(16)에 의하여 검출하고, 각 위치의 위상차 화상을 취득한다. 그리고, 위상차 화상의 콘트라스트가 최대가 되는 위치를 검출한다. 위상차 화상의 콘트라스트가 최대가 되는 위치에 대해서는, 예를 들면 지지부(60a)를 연직 방향 상방으로 차례로 이동시킨 경우에 위상차 화상의 포커스가 맞지 않게 된 위치와, 지지부(60a)를 연직 방향 하방으로 차례로 이동시킨 경우에 위상차 화상의 포커스가 맞지 않게 된 위치를 검출하고, 이들 검출 위치의 중심 위치를 위상차 화상의 콘트라스트가 최대가 되는 위치로서 검출하도록 하면 된다. 또한, 이때, 대물 렌즈(14b) 및 결상 렌즈(14d)의 초점 거리를 변경해도 되지만, 본 실시형태에 있어서는, 대물 렌즈(14b) 및 결상 렌즈(14d)의 초점 거리는 기준 초점 거리에 고정한 상태로 캘리브레이션을 행한다.

그리고, 위상차 화상의 콘트라스트가 최대가 되는 위치를 연직 방향 이동 기구(60)의 기준 위치로서 설정하여 캘리브레이션을 종료한다. 캘리브레이션은, 예를 들면 배양 용기(50)의 바닥부의 무게중심 위치에 있어서 행하도록 하면 되지만, 배양 용기(50)의 바닥부의 복수 개소에 있어서 행하도록 해도 된다. 그 경우, 그 복수 개소에 있어서 각각 검출된 기준 위치의 평균을 최종적인 기준 위치로서 설정하면 된다.

도 16은, 제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 대하여 연직 방향 이동 기구를 마련한 예를 나타내는 도이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 연직 방향 이동 기구(61)는, 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 검출부(19)를 일체적으로 지지하는 지지부(61a)와, 지지부(61a)를 Z 방향으로 이동시키는 Z 방향 구동부(61b)를 구비한다.

지지부(61a)는, 결상 광학계(14), 동작부(15), 촬상 소자(16), 스테이지(51) 및 검출부(19)의 변위 센서(19a)의 상대적인 위치 관계를 유지한 상태로 이들을 지지한다. Z 방향 구동부(61b)는, 상술한 Z 방향 구동부(60b)와 동일하게, 예를 들면 압전 소자 등의 액추에이터를 구비한다.

제2 실시형태의 현미경 관찰 시스템에 있어서의 캘리브레이션의 방법에 대해서는, 상술한 제1 실시형태의 현미경 관찰 시스템의 경우와 동일하므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

또, 상기 제1 실시형태에 있어서는, 제1 변위 센서(18a) 및 제2 변위 센서(18b)를 위상차 렌즈(14a)를 사이에 두고 X 방향으로 나란히 마련하고 있지만, 추가로 도 17에 나타내는 바와 같이, 제3 변위 센서(18c) 및 제4 변위 센서(18d)를, 위상차 렌즈(14a)를 사이에 두고 Y 방향으로 나란히 마련하도록 해도 된다.

이로써, 관찰 영역(R)을 왕복 이동할 뿐만 아니라, 도 18에 나타내는 바와 같이 이동할 수 있다. 즉, 도 18에 있어서는, 관찰 영역(R)은 주사 개시점(S)으로부터 X 방향의 정방향(도 18의 우방향)으로 이동된 후, Y 방향의 정방향(도 18의 하방향)으로 이동되고, 이어서, X 방향의 부방향(도 18의 좌방향)으로 이동되고, 추가로 Y 방향의 부방향(도 18의 상방향)으로 이동된다. 이와 같이, 관찰 영역(R)의 X 방향 및 Y 방향의 이동을 반복하여 행함으로써도, 배양 용기(50) 내를 2차원상으로 주사할 수 있다.

또, 도 19에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 있어서의 검출부(19)의 가이드 기구(19b)를 원형상으로 형성하고, 원형상의 가이드 기구(19b)를 따라 변위 센서(19a)를 이동시키도록 해도 된다. 이로써, 제2 실시형태에 있어서도, 도 18에 나타내는 바와 같이, 관찰 영역(R)을 2차원상으로 이동할 수 있다. 이 경우에 있어서, 관찰 영역(R)이 X 방향의 정방향으로 이동되는 경우는, 변위 센서(19a)는 도 12에 나타내는 위치로 이동되고, 관찰 영역(R)이 Y 방향의 정방향으로 이동되는 경우는, 변위 센서(19a)는 도 19의 실선으로 나타내는 위치로 이동된다. 또, 관찰 영역(R)이 X 방향의 부방향으로 이동되는 경우는, 변위 센서(19a)는 도 13에 나타내는 위치로 이동되고, 관찰 영역(R)이 Y 방향의 부방향으로 이동되는 경우는, 변위 센서(19a)는 도 19의 파선으로 나타내는 위치로 이동된다.

또한, 제2 실시형태에 있어서는, 검출부(19)는, 1개의 변위 센서(19a)를 구비한다고 했지만, 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 변위 센서(19a)를 구비해도 된다. 예를 들면, 검출부(19)가 도 19에 나타내는 바와 같은 원형상의 가이드 기구(19b)와, 2개의 변위 센서(19a)를 구비하고 있으며, 관찰 영역(R)의 이동 방향에 따라, 한쪽의 변위 센서(19a)가 도 12에 나타내는 위치와 도 19의 실선으로 나타내는 위치를 이동하고, 다른쪽의 변위 센서(19a)가 도 13에 나타내는 위치와 도 19의 파선으로 나타내는 위치를 이동하도록 해도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서는, 스테이지(51)를 이동시킴으로써 관찰 영역(R)을 이동하도록 했지만, 이에 한정되지 않고, 스테이지(51)를 고정으로 하고, 결상 광학계(14) 및 그 외의 위상차 화상의 촬상에 관한 구성을 이동시킴으로써 관찰 영역(R)을 이동시켜, 배양 용기(50)의 관찰 영역(R)에 의한 주사를 행하도록 해도 되고, 스테이지(51)와 결상 광학계(14) 및 그 외의 위상차 화상의 촬상에 관한 구성의 쌍방을 이동시킴으로써 관찰 영역(R)에 의한 주사를 행하도록 해도 된다.

또, 상기 각 실시형태는, 본 발명을 위상차 현미경에 적용했지만, 본 발명은, 위상차 현미경에 한정되지 않고, 미분 간섭 현미경 및 명시야 현미경 등의 그 외의 현미경에 적용해도 된다.

또, 상기 각 실시형태에 있어서는, 결상 광학계(14)에 의하여 결상된 위상차 화상을 촬상 소자(16)에 의하여 촬상하도록 했지만, 촬상 소자를 마련하지 않고, 결상 광학계(14)에 의하여 결상된 관찰 대상의 위상차 상을 유저가 직접 관찰할 수 있도록 관찰 광학계 등을 마련하도록 해도 된다. 이 경우, 관찰 장치에는, 제1 동작부(15A), 제2 동작부(15B), 제4 동작부(15D), 및 제6~제7 동작부(15F~15G) 중 적어도 하나를 마련하여 오토 포커스 제어를 행하면 된다. 또, 이 경우, 추가로 제5 동작부(15E)를 마련하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다. 또, 초점 거리 변경 광학계(70) 및 제7 동작부(15G) 대신에, 초점 거리 변경 광학계(75) 및 제8 동작부(15H)를 마련하여 오토 포커스 제어를 행하도록 해도 된다.

이하, 본 실시형태의 작용 효과에 대하여 설명한다.

제1 동작, 제2 동작, 제3 동작 및 제4 동작 중 복수의 동작을 행함으로써, 하나의 동작만으로 오토 포커스 제어를 행하는 경우보다, 고속으로 오토 포커스를 행할 수 있다.

대물 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행함으로써, 하나의 동작만으로 오토 포커스 제어를 행하는 경우보다, 고속으로 오토 포커스를 행할 수 있다.

10 현미경 장치
11 백색광원
12 콘덴서 렌즈
13 슬릿판
14 결상 광학계
14a 위상차 렌즈
14b 대물 렌즈
14c 위상판
14d 결상 렌즈
15 동작부
15A 제1 동작부
15B 제2 동작부
15C 제3 동작부
15D 제4 동작부
15E 제5 동작부
15F 제6 동작부
15G 제7 동작부
15H 제8 동작부
16 촬상 소자
17 수평 방향 구동부
18 검출부
18a 제1 변위 센서
18b 제2 변위 센서
18c 제3 변위 센서
18d 제4 변위 센서
19 검출부
19a 변위 센서
19b 가이드 기구
20 현미경 제어 장치
21 동작 제어부
22 주사 제어부
23 표시 제어부
30 표시 장치
40 입력 장치
50 배양 용기
51 스테이지
51a 개구
60, 61 연직 방향 이동 기구
60a, 61a 지지부
60b, 61b Z 방향 구동부
70, 75 초점 거리 변경 광학계
71 제1 웨지 프리즘
72 제2 웨지 프리즘
S 주사 개시점
E 주사 종료점
L 조명광
M 관찰 영역에 의한 주사 위치를 나타내는 실선
Pd 검출 위치
Pr 검출 위치(Pd)에 인접하는 관찰 영역(R)의 위치
R 관찰 영역
R1, R2 가감속의 범위
W 웰

Claims

관찰 대상이 수용된 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계와,
상기 결상 광학계에 의하여 결상된 상기 관찰 대상의 화상을 촬상하는 촬상 소자를 갖는 촬상계와,
상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 상기 결상 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 상기 촬상 소자를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 동작부와,
상기 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하는 적어도 하나의 변위 센서를 갖는 검출부와,
그 검출부에 의하여 검출된 상기 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 동작부를 제어하는 동작 제어부와,
상기 수용체 및 상기 결상 광학계 중 적어도 한쪽을, 수평면 내에 있어서 이동시키는 수평 방향 구동부와,
그 수평 방향 구동부를 제어하여, 상기 결상 광학계의 관찰 영역을 이동함으로써 상기 수용체를 주사하는 주사 제어부를 구비하고,
상기 검출부가, 상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서 상기 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하고, 또한 상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 관찰 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 동작부는, 상기 제1 동작, 상기 제2 동작, 상기 제3 동작 및 상기 제4 동작 중 복수의 동작을 행하는 관찰 장치.
관찰 대상이 수용된 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계와,
상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 동작부와,
상기 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하는 적어도 하나의 변위 센서를 갖는 검출부와,
그 검출부에 의하여 검출된 상기 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 동작부를 제어하는 동작 제어부와,
상기 수용체 및 상기 결상 광학계 중 적어도 한쪽을, 수평면 내에 있어서 이동시키는 수평 방향 구동부와,
그 수평 방향 구동부를 제어하여, 상기 결상 광학계의 관찰 영역을 이동함으로써 상기 수용체를 주사하는 주사 제어부를 구비하고,
상기 검출부가, 상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서 상기 수용체의 연직 방향의 위치를 검출하고, 또한 상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 관찰 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 동작부는, 상기 제1 동작, 상기 제2 동작 및 상기 제4 동작 중 복수의 동작을 행하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결상 광학계는, 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 대물 렌즈를 더 갖고,
상기 제1 동작은, 상기 결상 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작 및 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작 중 적어도 한쪽을 포함하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 초점 거리 변경 광학계를 더 구비하고,
상기 결상 광학계는, 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 대물 렌즈를 더 가지며,
상기 제1 동작은, 상기 결상 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 변경하는 동작, 및 상기 초점 거리 변경 광학계에 의하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 동작 중 적어도 하나를 포함하는 관찰 장치.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 동작부는, 추가로 상기 대물 렌즈를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 초점 거리 변경 광학계를 더 구비하고,
상기 제1 동작은, 상기 초점 거리 변경 광학계에 의하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 동작을 포함하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 및 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결상 광학계는, 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 대물 렌즈를 더 갖고,
상기 동작부는, 추가로 상기 대물 렌즈를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제5 동작을 행하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부가, 상기 결상 광학계를 사이에 두고 상기 관찰 영역의 이동 방향에 대하여 나란히 마련된 적어도 2개의 상기 변위 센서를 갖고, 상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부가, 상기 결상 광학계를 사이에 두고 상기 관찰 영역의 이동 방향에 대하여 일방 측과 타방 측으로 상기 변위 센서를 이동 가능한 변위 센서 이동 기구를 갖고, 상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치를 상기 일방 측으로부터 상기 타방 측으로 이동하는 관찰 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 변위 센서 이동 기구가, 상기 변위 센서를 상기 일방 측으로부터 상기 타방 측까지 안내하는 가이드 기구를 구비한 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작 제어부가, 상기 검출부에 의하여 상기 수용체의 연직 방향의 위치가 검출된 후, 미리 설정된 시간이 경과한 시점에 있어서 상기 동작부를 제어하는 관찰 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 동작 제어부가, 상기 검출부에 의하여 상기 수용체의 연직 방향의 위치가 검출된 후, 그 검출된 위치에 상기 결상 광학계의 관찰 영역이 도달한 시점 또는 상기 검출된 위치에 상기 결상 광학계의 관찰 영역이 도달하기 직전에 있어서 상기 동작부를 제어하는 관찰 장치.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 동작 제어부가, 상기 주사 제어부에 의하여 상기 수용체 및 상기 결상 광학계 중 적어도 한쪽의 이동 속도가 변경된 경우, 그 변경된 후의 이동 속도에 따라, 상기 미리 설정된 시간을 변경하는 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수평 방향 구동부가, 상기 수용체 및 상기 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 왕복 이동시키는 경우에 있어서, 상기 수용체의 범위의 상기 왕복 이동의 방향의 양측에, 상기 수용체 및 상기 결상 광학계 중 적어도 한쪽의 상기 왕복 이동의 가감속 영역이 설정되어 있고, 그 가감속 영역의 상기 왕복 이동의 방향의 폭이, 상기 결상 광학계 및 상기 변위 센서의 상기 왕복 이동의 방향의 간격과 동일한 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변위 센서가, 레이저 변위 센서인 관찰 장치.
청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결상 광학계, 상기 동작부 및 상기 변위 센서를 일체적으로 연직 방향으로 이동시키는 연직 방향 이동 기구를 구비한 관찰 장치.
관찰 대상이 수용된 수용체 및 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키고, 상기 결상 광학계에 의하여 결상된 상기 관찰 대상의 화상을 촬상 소자에 의하여 촬상하는 관찰 방법으로서,
상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 상기 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 단계와,
그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 상기 촬상 소자를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 단계와,
상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 단계를 갖는 관찰 방법.
관찰 대상이 수용된 수용체 및 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키고, 상기 결상 광학계에 의하여 결상된 상기 관찰 대상의 화상을 촬상 소자에 의하여 촬상하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램으로서,
상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 상기 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 수순과,
그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 상기 촬상 소자를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제3 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 수순과,
상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램.
관찰 대상이 수용된 수용체 및 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키는 관찰 방법으로서,
상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 상기 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 단계와,
그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 단계와,
상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 단계를 갖는 관찰 방법.
관찰 대상이 수용된 수용체 및 상기 수용체 내의 상기 관찰 대상의 상을 결상시키는 결상 렌즈를 갖는 결상 광학계 중 적어도 한쪽을 수평면 내에 있어서 이동시키는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램으로서,
상기 수용체에 대한 상기 결상 광학계의 관찰 영역의 위치보다 그 관찰 영역의 이동 방향 전측의 위치에 있어서의 상기 수용체의 연직 방향의 위치를, 적어도 하나의 변위 센서를 이용하여 검출하는 수순과,
그 검출한 수용체의 연직 방향의 위치에 근거하여, 상기 결상 광학계의 초점 거리를 변경하는 제1 동작, 상기 결상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 제2 동작, 및 상기 수용체를 광축 방향으로 이동시키는 제4 동작 중 적어도 하나를 행하는 수순과,
상기 관찰 영역의 이동 방향의 변경에 따라, 상기 변위 센서의 위치 또는 사용하는 상기 변위 센서를 전환하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 관찰 장치 제어 프로그램.