WO2018207361A1 - 細胞画像取得装置 - Google Patents

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    • H04N23/50—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a cell image acquisition device.
  • a cell analysis method for analyzing the state of a cell from an image acquired by photographing the cell is known (for example, see Patent Document 1).
  • illumination light is irradiated from above a cell culture surface for culturing cells, and a line-shaped photosensor array for detecting light transmitted through the cells is arranged below the culture surface.
  • the image is acquired by sliding in one horizontal direction orthogonal to the axis.
  • the illumination light irradiated from above is caused by the meniscus of the culture solution surface due to the refractive index of the culture solution or the surface tension.
  • the cells are refracted unevenly and the cells may not be irradiated through a desired path. For example, if you want to acquire an image that emphasizes the outline of a cell using the difference in refractive index between the culture medium and the cell, the cell is transmitted when the refractive direction of the illumination light changes due to the curvature of the culture liquid surface.
  • the effect of enhancing the contour is diminished because the difference between the light that has been transmitted and the light that has not passed through the cells is reduced.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a cell image acquisition device capable of irradiating cells with illumination light through a desired path even when the refractive index of the culture solution or the curvature of the culture solution surface is generated.
  • the purpose is to provide.
  • One embodiment of the present invention is a stage that supports a container that accommodates cells together with a culture solution, a light source that emits illumination light, and an illumination light that is disposed below the stage and that emits the illumination light emitted from the light source.
  • a condensing lens that condenses the light that has passed through the container when incident from above the liquid surface, and a diaphragm that is arranged to shield part of the light collected by the condensing lens;
  • An image sensor that has a plurality of pixels arranged in a straight line to capture light that has passed through the diaphragm, and the light source, the condenser lens, the diaphragm, the image sensor, and the stage are arranged in the pixel arrangement direction.
  • a moving mechanism that relatively moves in a horizontal direction orthogonal to the illumination angle adjustment that adjusts an incident angle of the illumination light to the liquid surface of the culture solution around an axis parallel to the pixel arrangement direction of the image sensor Cell image comprising It is obtained apparatus.
  • the illumination light enters the culture liquid from above the liquid level of the culture liquid.
  • the light that has passed through the container is collected by a condenser lens, and the light that has passed through the aperture is photographed by the image sensor. Since the imaging element has a plurality of pixels arranged in a straight line, the two-dimensional surface of the bottom of the container can be moved by moving it relative to the stage in a direction perpendicular to the pixel arrangement direction by operating the moving mechanism. Images can be acquired.
  • the refraction generated by passing through the cell is used to block the light that has passed through the cell by passing light that does not pass through the cell.
  • the diaphragm By arranging the diaphragm so that the condition to do is satisfied, it is possible to acquire an image in which the cells are distinguished from other parts. In this case, even if the diaphragm is set at the position where the illumination light passes through the horizontal liquid level, the liquid level of the culture solution passes through a curved portion due to surface tension or the like. Does not hold the above condition because the illumination light is further refracted on the liquid surface.
  • the angle of incidence of the illumination light on the liquid surface of the culture solution is adjusted around the axis parallel to the arrangement direction of the pixels of the image sensor by the operation of the illumination angle adjustment unit.
  • the illumination light is irradiated to the cells in a desired path so as to satisfy the above condition, and a high-contrast image in which the cells are emphasized can be acquired.
  • the illumination angle adjustment unit may adjust the incident angle according to a relative movement position by the movement mechanism.
  • the said illumination angle adjustment part may change the angle of the said light source.
  • deviation member which deflects the illumination light inject
  • the said illumination angle adjustment part may change the angle of the said deflection
  • the said light source is provided with the point light source and the condensing lens for illumination which condenses the illumination light from this point light source, and the said illumination angle adjustment part is light of the said condensing lens for illumination.
  • the point light source may be moved in a direction intersecting the axis. By doing so, the angle of the light beam emitted from the condenser lens can be changed by moving the point light source with respect to the condenser lens in the direction intersecting the optical axis of the condenser lens, The incident angle of the illumination light to the liquid surface of the culture solution can be easily changed.
  • the image processing device includes a contrast calculation unit that calculates a contrast value from a pixel value output from each pixel of the image sensor, and the illumination angle adjustment unit has the contrast value calculated by the contrast calculation unit. You may adjust the said incident angle so that it may become the maximum. By doing so, the incident angle is adjusted so that the contrast value is maximized at each position of the light source, the condensing lens, the diaphragm, and the relative movement between the image sensor and the stage by the moving mechanism, and the entire structure has a high contrast. Images can be acquired.
  • the average value calculation part which calculates the average value of the pixel value output from each said pixel of the said image pick-up element is provided, and the said illumination angle adjustment part calculates the said average value by the change of the said incident angle
  • the incident angle may be adjusted in a range in which the average value calculated by the unit changes. In this way, even if the liquid level of the culture vessel changes, a part of the light beam that has passed through the vessel can pass through the diaphragm, and the rest can be kept shielded from light by the diaphragm, thereby making the cells stand out. High contrast images can be obtained.
  • the present invention it is possible to irradiate cells with illumination light through a desired route even when the refractive index of the culture solution or the curvature of the culture solution surface is generated.
  • the cell image acquisition apparatus 1 includes a stage 3 that horizontally supports a container 2 that accommodates cells X together with a culture solution Y, and is disposed below the stage 3. And a scanner 4 provided so as to be movable in the horizontal direction with respect to the stage 3.
  • the stage 3 has a transparent portion capable of transmitting light at least partially.
  • the scanner 4 includes a light source 5 that emits illumination light obliquely upward from below the stage 3, a condenser lens 6 that collects light emitted obliquely from above through the transparent portion of the stage 3, An image sensor 7 that detects light collected by the condenser lens 6, a diaphragm 8 that is disposed between the condenser lens 6 and the image sensor 7, the light source 5, the condenser lens 6, the diaphragm 8, and an image sensor. And a moving mechanism 9 for moving the element 7 in one horizontal direction. As shown in FIG. 2, the moving mechanism 9 includes a guide rail 10 that guides horizontal movement, a motor 11, and a ball screw 12. In the figure, reference numeral 12a denotes a screw shaft, and reference numeral 12b denotes a nut. In addition, the scanner 4 includes an illumination angle adjustment unit 13 that moves the light source 5.
  • the image sensor 7 is a line sensor including a plurality of pixels arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the moving mechanism 9 as shown in FIG.
  • the condenser lens 6 is a lens array including a plurality of lenses arranged in the pixel arrangement direction corresponding to each pixel of the image sensor 7.
  • the light source 5 has an elongated shape that extends in the arrangement direction of the pixels of the image sensor 7 and is disposed obliquely upward below the stage 3.
  • the illumination light emitted from the light source 5 passes through the transparent portion of the stage 3, the bottom surface of the container 2, and the culture solution Y obliquely upward, and is reflected by the lower surface of the top plate 2 a of the container 2.
  • the light can enter the liquid surface of the culture solution Y again from obliquely above.
  • the diaphragm 8 passes through the container 2 without passing through the cell X among the illumination light incident obliquely downward from above the culture solution Y, and is collected by the condenser lens 6.
  • the emitted light is allowed to pass through and passes through the cell X, so that the light condensed by the condenser lens 6 after being refracted by the cell X is disposed at a position where it is blocked.
  • the diaphragm 8 when the illumination light is substantially parallel light, the diaphragm 8 is disposed in the vicinity of the focal plane of the condenser lens 6 and enters the condenser lens 6 as substantially parallel light without passing through the cell X.
  • the light is allowed to pass through a through hole 8a provided at the center of the diaphragm 8, and the light refracted by the cell X is blocked by being removed from the through hole 8a.
  • the illumination light usually has a certain spread angle, it is not condensed at one point even on the focal plane of the condenser lens 6 and is condensed with a certain spread. It is desirable that the diaphragm 8 be disposed at a position where about half of the light having a certain spread is blocked. As a result, the light that does not pass through the cell X (background light) has a brightness that is blocked by about half, and the light that passes through the cell X enters the condenser lens 6 at an angle different from that of the background light. It is brighter or darker than the background light.
  • the illumination angle adjusting unit 13 translates the light source 5 in a direction along the moving direction by the moving mechanism 9, and about an axis orthogonal to the moving direction by the moving mechanism 9.
  • a rocking mechanism 15 that rocks the light source 5 is provided.
  • the illumination angle adjuster 13 is a contrast value formed by a difference between a maximum value and a minimum value of pixel values output from a plurality of pixels of the image sensor 7.
  • a control unit 17 that controls the translation mechanism 14 and the swing mechanism 15 so that the contrast value calculated by the contrast calculation unit 16 is maximized.
  • the control unit 17 and the contrast calculation unit 16 are configured by a processor.
  • the illumination light emitted upward from the light source 5 is used to remove the transparent portion of the stage 3, the bottom surface of the container 2, and the culture solution Y.
  • the light passes through and is reflected by the top plate 2a of the container 2 disposed above the culture medium Y, is incident obliquely on the liquid surface of the culture medium Y, and the culture medium Y, the bottom surface of the container 2, and the transparent portion of the stage 3
  • the light source 5 is arranged at a position and an angle at which about half of the light beam transmitted through the condenser lens 6 is shielded by the diaphragm 8 and the moving mechanism 9 is operated to acquire an image. To do.
  • the light passing through the cell X and the background light not passing through the cell X are incident on the condenser lens 6 at different angles, and the focal planes have different positions.
  • the image of the cell X can be brightened or darkened to obtain an image that is highlighted from the background light.
  • the illumination angle adjusting unit 13 is operated, and the incident position and the incident angle of the illumination light on the liquid surface of the culture medium Y are set as shown by the solid line in FIG.
  • the top plate 2a of the container 2 is inclined, or the height of the liquid surface of the culture medium Y is fluctuated, while maintaining the condition that a part of the light condensed by the condenser lens 6 is removed by the diaphragm, it is possible to acquire a high-contrast image in which the cells X are distinguished from the background.
  • the light source 5 is disposed below the stage 3, and illumination light is emitted obliquely upward and reflected by the top plate 2 a of the container 2. Thereby, the height dimension of the cell image acquisition apparatus 1 can be restrained low.
  • the light source 5 may be disposed at a position where the container 2 is sandwiched between the stage 3 and the illumination light may be incident obliquely from above.
  • the light source 5 includes a point light source 18 and a condensing lens (condensing lens for illumination) 19 that condenses light from the point light source 18, preferably a collimating lens.
  • the angle of the illumination light emitted from the condenser lens 19 may be changed by moving the point light source 18 relative to the condenser lens 19 in the horizontal direction.
  • the condensing lens 19 can suppress the spread angle of the illumination light and can adjust the angle of the illumination light.
  • a light source 5 that includes a point light source 18 and a mirror (deflection member) 20 that deflects light from the point light source 18 is adopted to swing the deflection member 20.
  • the angle of the illumination light may be changed.
  • the contrast calculation unit 16 that calculates the contrast value from the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel values acquired by the plurality of pixels of the image sensor 7 is employed.
  • An average value calculation unit that calculates an average value of pixel values acquired by a plurality of pixels of the element 7 is adopted, and the illumination angle adjustment unit 13 is operated so that the average value is arranged in a range A shown in FIG. You may decide to make it.
  • the range A in FIG. 8 is a range in which the average value changes when the incident angle of the illumination light is changed, and as shown in FIG. 9, the light flux condensed by the condenser lens 6 ( (Indicated by hatching) indicates that the diaphragm 8 is partially cut off.
  • the adjustment can be performed even in the absence of the cell X, as compared with the case where the adjustment is performed so that the contrast value is maximized.
  • the incident angle of the illumination light to the culture medium Y is adjusted in real time. Instead of this, the incident angle is measured at a plurality of positions in the moving direction by the moving mechanism 9 prior to observation. It is also possible to obtain an optimum angle by changing the above and interpolate the obtained incident angles before and after the obtained angle in advance.

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Abstract

培養液の屈折率や培養液面の湾曲が発生しても所望の経路で照明光を細胞に照射することを目的として、本発明に係る細胞画像取得装置（１）は、細胞（Ｘ）を培養液（Ｙ）とともに収容する容器（２）を支持するステージ（３）と、照明光を射出する光源（５）と、ステージの下方に配置され、光源から射出された照明光を培養液の液面の上方から入射させたときに、容器を透過した光を集光する集光レンズ（６）と、集光された光の一部を遮光するように配置された絞り（８）と、絞りを通過した光を撮影する、直線状に配列された複数の画素を有する撮像素子（７）と、光源、集光レンズ、絞りおよび撮像素子とステージとを、画素の配列方向に直交する水平方向に相対的に移動させる移動機構（９）と、照明光の培養液の液面への入射角度を撮像素子の画素の配列方向に平行な軸線回りに調節する照明角度調節部とを備える。

Description

細胞画像取得装置
　本発明は、細胞画像取得装置に関するものである。
　細胞を撮影して取得された画像から細胞の状態を解析する細胞解析方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の細胞解析方法は、細胞を培養する細胞培養面の上方から照明光を照射し、細胞を透過した光を検出するライン状のフォトセンサアレイを培養面の下方においてフォトセンサアレイの長手軸に直交する水平一方向にスライドさせて画像を取得している。
特開２０１５－１５４７２８号公報
　しかしながら、細胞は培養容器内に貯留された培養液内において培養されているため、培養液の屈折率や表面張力による培養液面のメニスカスなどにより、上方から照射される照明光が培養液面において不均一に屈折させられてしまい、所望の経路で細胞に照射されないことがあるという不都合がある。例えば、培養液と細胞の屈折率の差を利用して細胞の輪郭を強調した画像を取得したい場合に、培養液面が湾曲していることによって照明光の屈折方向が変化すると、細胞を透過した光と細胞を透過していない光との差が小さくなって輪郭の強調効果が減殺されてしまうという不都合がある。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、培養液の屈折率や培養液面の湾曲が発生しても所望の経路で照明光を細胞に照射することができる細胞画像取得装置を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、細胞を培養液とともに収容する容器を支持するステージと、照明光を射出する光源と、前記ステージの下方に配置され、前記光源から射出された照明光を前記培養液の液面の上方から入射させたときに、前記容器を透過した光を集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された光の一部を遮光するように配置された絞りと、該絞りを通過した光を撮影する、直線状に配列された複数の画素を有する撮像素子と、前記光源、前記集光レンズ、前記絞りおよび前記撮像素子と前記ステージとを、前記画素の配列方向に直交する水平方向に相対的に移動させる移動機構と、前記照明光の前記培養液の液面への入射角度を前記撮像素子の前記画素の配列方向に平行な軸線回りに調節する照明角度調節部とを備える細胞画像取得装置である。
　本態様によれば、細胞を培養液とともに収容した容器をステージに支持させて、光源から照明光を射出させると、照明光が培養液の液面の上方から培養液内に入射される。容器を透過した光は集光レンズによって集光され絞りを通過した光が撮像素子によって撮影される。撮像素子は直線状に配列された複数の画素を有するので、移動機構の作動により画素の配列方向に直交する方向にステージとの間で水平方向に相対移動させることにより、容器の底面の２次元的な画像を取得することができる。
　この場合に、培養液と培養液内の細胞とは屈折率が相違するため、細胞を通過することにより発生する屈折を利用して、細胞を通過しない光を通過させ細胞を通過した光を遮断する条件が成立するように絞りを配置しておくことにより、細胞を他の部分から際立たせた画像を取得することができる。そして、この場合において、照明光が水平な液面を通過する位置で上記のような絞りの設定を行っても、培養液の液面が表面張力等によって湾曲している部分を通過する場合には、照明光が液面においてさらに屈折するために上記条件が成立しないようになる。
　本態様によれば、このような場合にも、照明角度調節部の作動により、照明光の培養液の液面への入射角度を撮像素子の画素の配列方向に平行な軸線回りに調節することにより、上記条件を満たすように、すなわち、所望の経路で照明光が細胞に照射されるように調節することができ、細胞を際立たせた高コントラストの画像を取得することができる。
　上記態様においては、前記照明角度調節部が、前記移動機構による相対移動位置に応じて前記入射角度を調節してもよい。
　このようにすることで、移動機構により光源、集光レンズ、絞りおよび撮像素子とステージとが相対移動させられると、照明光は培養液の液面の異なる位置を通過させられることになるので、相対移動位置に応じて照明角度調節部により、液面への入射角度を調節することによって、全ての相対移動位置において上記条件が満たされた高コントラストの画像を取得することができる。
　また、上記態様においては、前記照明角度調節部が、前記光源の角度を変更してもよい。
　このようにすることで、光源自体の角度を変更して、培養液の液面への照明光の入射角度を容易に変更することができる。
　また、上記態様においては、前記光源から射出された照明光を偏向する偏向部材を備え、前記照明角度調節部が、前記偏向部材の角度を変更してもよい。
　このようにすることで、光源を固定して偏向部材の角度を変更することにより、培養液の液面への照明光の入射角度を容易に変更することができる。
　また、上記態様においては、前記光源が、点光源と、該点光源からの照明光を集光する照明用集光レンズとを備え、前記照明角度調節部が、前記照明用集光レンズの光軸に交差する方向に前記点光源を移動させてもよい。
　このようにすることで、集光レンズに対して点光源を、集光レンズの光軸に交差する方向に移動することにより、集光レンズから射出される光束の角度を変化させることができ、培養液の液面への照明光の入射角度を容易に変更することができる。
　また、上記態様においては、前記撮像素子の各前記画素から出力される画素値からコントラスト値を算出するコントラスト算出部を備え、前記照明角度調節部が、前記コントラスト算出部により算出されたコントラスト値が最大となるように前記入射角度を調節してもよい。
　このようにすることで、移動機構による光源、集光レンズ、絞りおよび撮像素子とステージとの相対移動の各位置において、コントラスト値が最大となるように入射角度が調節され、全体にわたって高コントラストの画像を取得することができる。
　また、上記態様においては、前記撮像素子の各前記画素から出力される画素値の平均値を算出する平均値算出部を備え、前記照明角度調節部が、前記入射角度の変化により前記平均値算出部により算出される平均値が変化する範囲に前記入射角度を調節してもよい。
　このようにすることで、培養容器の液面が変化しても、容器を通過した光束の一部分が絞りを通過し、残りが絞りによって遮光される状態に維持することができ、細胞を際立たせた高コントラストの画像を取得することができる。
　本発明によれば、培養液の屈折率や培養液面の湾曲が発生しても所望の経路で照明光を細胞に照射することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る細胞画像取得装置を示す全体構成図である。 図１の細胞画像取得装置を示す平面図である。 図１の細胞画像取得装置による細胞の画像取得を説明する図である。 図１の細胞画像取得装置の照明角度調節部を説明する図である。 図１の細胞画像取得装置において、細胞が収容された容器内の培養液の液面が湾曲している場合について説明する図である。 図４の照明角度調節部の第１の変形例を示す図である。 図４の照明角度調節部の第２の変形例を示す図である。 図４の照明角度調節部の第３の変形例を説明する図である。 図８の変形例において絞りに対して調節される照明光の光束の位置を示す平面図である。
　本発明の一実施形態に係る細胞画像取得装置１について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る細胞画像取得装置１は、図１に示されるように、細胞Ｘを培養液Ｙとともに収容する容器２を搭載して水平に支持するステージ３と、該ステージ３の下方に配置されステージ３に対して水平方向に移動可能に設けられたスキャナ４とを備えている。
　ステージ３は、少なくとも一部に光を透過可能な透明部分を有している。
　スキャナ４は、ステージ３の下方から斜め上方に向けて照明光を射出する光源５と、ステージ３の透明部分を介して斜め上方から射出されてくる光を集光する集光レンズ６と、該集光レンズ６により集光された光を検出する撮像素子７と、集光レンズ６と撮像素子７との間に配置された絞り８と、これら光源５、集光レンズ６、絞り８および撮像素子７を水平方向一方向に移動させる移動機構９とを備えている。移動機構９は、図２に示されるように、水平方向の移動を案内するガイドレール１０と、モータ１１およびボールネジ１２とを備えている。図中、符号１２ａはねじ軸、符号１２ｂはナットを示す。
　また、スキャナ４は、光源５を移動させる照明角度調節部１３を備えている。
　撮像素子７は、図２に示されるように、移動機構９による移動方向に直交する方向に配列された複数の画素を備えるラインセンサである。集光レンズ６は、撮像素子７の各画素に対応して、画素の配列方向に配列された複数のレンズを備えるレンズアレイである。
　光源５は、図２に示されるように、撮像素子７の画素の配列方向に延びて配置される細長い形状を有し、ステージ３の下方に斜め上向きに配置されている。図３に示されるように、光源５から射出された照明光は、斜め上向きに、ステージ３の透明部分、容器２の底面および培養液Ｙを透過し、容器２の天板２ａの下面によって反射されて、斜め上方から培養液Ｙの液面に再度入射させられるようになっている。
　絞り８は、図３に示されるように、培養液Ｙの上方から斜め下方に向かって入射された照明光の内、細胞Ｘを通過することなく容器２を透過し、集光レンズ６によって集光された光については通過させ、細胞Ｘを通過することにより、細胞Ｘによって屈折された後に集光レンズ６によって集光された光については遮断する位置に配置されている。
　例えば、照明光が略平行光である場合には、絞り８は集光レンズ６の焦点面近傍に配置されており、細胞Ｘを通過することなく略平行光のまま集光レンズ６に入射した光については絞り８の中央に備えられた透孔８ａを通過させ、細胞Ｘによって屈折された光については、透孔８ａから外れることで遮断されるようになっている。
　照明光は、通常、ある程度の広がり角を有するので、集光レンズ６の焦点面でも１点に集光することはなく、一定の広がりをもって集光する。絞り８は一定の広がりを持つ光を約半分ほど遮光する位置に配置されることが望ましい。これにより、細胞Ｘを通過しない光（背景光）は半分ほど遮光された明るさとなり、細胞Ｘを通過した光は背景光とは異なる角度で集光レンズ６に入射するため、その角度により、背景光より明るくまたは暗くなるようになっている。
　照明角度調節部１３は、図３および図４に示す例では、光源５を移動機構９による移動方向に沿う方向に並進移動させる並進機構１４と、移動機構９による移動方向に直交する軸線回りに光源５を揺動させる揺動機構１５とを備えている。これにより、照明角度調節部１３を作動させると、並進機構１４による光源５の並進移動と、揺動機構１５による光源５の揺動との組合せにより、照明光の照明角度が調節されるようになっている。
　さらに具体的には、照明角度調節部１３は、図３および図４に示されるように、撮像素子７の複数の画素から出力される画素値の最大値と最小値との差分からなるコントラスト値を算出するコントラスト算出部１６と、該コントラスト算出部１６により算出されたコントラスト値が最も大きくなるように並進機構１４および揺動機構１５を制御する制御部１７とを備えている。制御部１７およびコントラスト算出部１６はプロセッサにより構成されている。
　このように構成された本実施形態に係る細胞画像取得装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る細胞画像取得装置１を用いて細胞Ｘの画像を取得するには、光源５から上向きに射出された照明光が、ステージ３の透明部分、容器２の底面および培養液Ｙを透過して培養液Ｙの上方に配置されている容器２の天板２ａにより反射され、培養液Ｙの液面に斜め上方から入射され、培養液Ｙ、容器２の底面およびステージ３の透明部分を透過して集光レンズ６により集光された光束の半分ほどが絞り８により遮光される位置および角度に光源５を配置して、移動機構９を作動させることにより撮像素子７により画像を取得する。
　上述したように、細胞Ｘと培養液Ｙとの屈折率差により、細胞Ｘを通過する光と細胞Ｘを通過しない背景光とが異なる角度で集光レンズ６に入射され、焦点面の異なる位置に集光されることを利用して、細胞Ｘの画像を明るくまたは暗くすることにより背景光から際立たせた画像を取得することができる。
　この場合において、図５に示されるように、培養液Ｙの液面に表面張力等によってメニスカスが発生したり、容器２の天板２ａが傾斜したり、培養液Ｙの液面の高さが変動したりすることにより、照明光の入射角度を一定に保ったまま撮影したのでは、図５に鎖線で示されるように、集光レンズ６への光の入射角度が変化して、絞り８によりけられていた細胞Ｘを通過した光が透孔８ａを通過してしまい、細胞Ｘのコントラストが低下することが発生する。あるいは、集光レンズ６への光の入射角度が変化する結果、背景光が絞り８によってけられると背景が暗くなって視認性が低下することがある。
　本実施形態によれば、このような場合に、照明角度調節部１３を作動させて、図５に実線で示されるように、培養液Ｙの液面への照明光の入射位置および入射角度を調節することにより、培養液Ｙの液面に表面張力等によってメニスカスが発生したり、容器２の天板２ａが傾斜したり、培養液Ｙの液面の高さが変動したりしても、集光レンズ６により集光された光の一部が絞りによりけられる条件を維持して、細胞Ｘを背景から際立たせたコントラストの高い画像を取得することができる。
　なお、本実施形態においては、光源５をステージ３の下方に配置し、斜め上方に照明光を射出して容器２の天板２ａによって反射させることとした。これにより、細胞画像取得装置１の高さ寸法を低く抑えることができる。これに代えて、ステージ３の上方にスペースがある場合には、ステージ３との間に容器２を挟む位置に光源５を配置し、斜め上方から照明光を入射させることにしてもよい。
　また、図６に示されるように、光源５として、点光源１８と、該点光源１８からの光を集光する集光レンズ（照明用集光レンズ）１９、好ましくは、コリメートレンズとを備えるものを採用し、集光レンズ１９に対して点光源１８を水平方向に相対移動させることにより、集光レンズ１９から射出される照明光の角度を変更することにしてもよい。集光レンズ１９により、照明光の広がり角度を抑制することができるとともに、照明光の角度を調整することができる。
　また、図７に示されるように、光源５として、点光源１８と該点光源１８からの光を偏向するミラー（偏向部材）２０とを備えるものを採用し、偏向部材２０を揺動させることにより、照明光の角度を変更することにしてもよい。
　また、本実施形態においては、撮像素子７の複数画素により取得された画素値の最大値と最小値との差分からコントラスト値を算出するコントラスト算出部１６を採用したが、これに代えて、撮像素子７の複数画素により取得された画素値の平均値を算出する平均値算出部を採用し、該平均値が図８に示される範囲Ａに配置されるように、照明角度調節部１３を作動させることにしてもよい。
　すなわち、図８の範囲Ａは、照明光の入射角度を変化させたときに平均値が変化する範囲であり、図９に示すように、集光レンズ６によって集光された光束（図中、ハッチングで示す。）が絞り８によって部分的にけられている状態にあることを示している。これにより、細胞Ｘを背景から際立たせたコントラストの高い画像を取得することができる。また、この方法によれば、コントラスト値が最大となるように調整する場合と比較して、細胞Ｘが存在しない状態でも調整することができるという利点がある。
　また、本実施形態においては、培養液Ｙへの照明光の入射角度をリアルタイムに調節することとしたが、これに代えて、観察に先立ち、移動機構９による移動方向の複数の位置において入射角度を変更して最適な角度を求めておき、間の位置においては、求められた前後の入射角度を補間して入射角度を予め決定しておくことにしてもよい。
　１　細胞画像取得装置
　２　容器
　３　ステージ
　５　光源
　６　集光レンズ
　７　撮像素子
　８　絞り
　９　移動機構
　１３　照明角度調節部
　１６　コントラスト算出部
　１８　点光源
　１９　集光レンズ（照明用集光レンズ）
　２０　ミラー（偏向部材）
　Ｘ　細胞
　Ｙ　培養液

Claims (7)

  1. 　細胞を培養液とともに収容する容器を支持するステージと、
    　照明光を射出する光源と、
    　前記ステージの下方に配置され、前記光源から射出された照明光を前記培養液の液面の上方から入射させたときに、前記容器を透過した光を集光する集光レンズと、
    　該集光レンズにより集光された光の一部を遮光するように配置された絞りと、
    　該絞りを通過した光を撮影する、直線状に配列された複数の画素を有する撮像素子と、
    　前記光源、前記集光レンズ、前記絞りおよび前記撮像素子と前記ステージとを、前記画素の配列方向に直交する水平方向に相対的に移動させる移動機構と、
    　前記照明光の前記培養液の液面への入射角度を前記撮像素子の前記画素の配列方向に平行な軸線回りに調節する照明角度調節部とを備える細胞画像取得装置。
  2. 　前記照明角度調節部が、前記移動機構による相対移動位置に応じて前記入射角度を調節する請求項１に記載の細胞画像取得装置。
  3. 　前記照明角度調節部が、前記光源の角度を変更する請求項１または請求項２に記載の細胞画像取得装置。
  4. 　前記光源から射出された照明光を偏向する偏向部材を備え、
    　前記照明角度調節部が、前記偏向部材の角度を変更する請求項１または請求項２に記載の細胞画像取得装置。
  5. 　前記光源が、点光源と、該点光源からの照明光を集光する照明用集光レンズとを備え、
    　前記照明角度調節部が、前記照明用集光レンズの光軸に交差する方向に前記点光源を移動させる請求項１または請求項２に記載の細胞画像取得装置。
  6. 　前記撮像素子の各前記画素から出力される画素値からコントラスト値を算出するコントラスト算出部を備え、
    　前記照明角度調節部が、前記コントラスト算出部により算出されたコントラスト値が最大となるように前記入射角度を調節する請求項１または請求項２に記載の細胞画像取得装置。
  7. 　前記撮像素子の各前記画素から出力される画素値の平均値を算出する平均値算出部を備え、
    　前記照明角度調節部が、前記入射角度の変化により前記平均値算出部により算出される平均値が変化する範囲に前記入射角度を調節する請求項１または請求項２に記載の細胞画像取得装置。
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