JP5399580B2 - Microscope system, observation method and observation program - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡を用いて観察体である標本を観察する顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムに関し、特に、所定時間間隔毎に観察および観察画像の記録を行う、いわゆるタイムラプス観察に利用される顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムに関するものである。 The present invention relates to a microscope system, an observation method, and an observation program for observing a specimen that is an observation body using a microscope, and in particular, a microscope used for so-called time-lapse observation that performs observation and recording of an observation image at predetermined time intervals. The present invention relates to a system, an observation method, and an observation program.
従来、顕微鏡を用いて観察体である標本を観察する方法として、一定時刻ごとに顕微鏡画像の観察及び撮影を行い、時間的な標本の形態変化を観察する方法がある。このような観察方法の場合、一般的にまずは標本近傍に合焦を行い、標本の移動を含めた標本の変化を観察するために、光軸方向に対し座標を一定間隔で変化させながら複数枚の画像の撮影を行っている。このような方法は、特定の標本、例えば生きた細胞の時間的変化を観察する方法として極めて有効とされている。 Conventionally, as a method of observing a specimen which is an observation body using a microscope, there is a method of observing and photographing a microscopic image at regular time intervals to observe temporal changes in the form of the specimen. In the case of such an observation method, in general, in order to focus on the vicinity of the sample first and observe the change of the sample including the movement of the sample, a plurality of images are obtained while changing the coordinates at regular intervals with respect to the optical axis direction. The image of is taken. Such a method is extremely effective as a method of observing a temporal change of a specific specimen, for example, a living cell.
しかしながら、標本観察時に、標本に対して対物レンズの焦点合わせを行っても、例えば、気温変化や空調設備などの作動による周囲温度の変化により各機械部品の寸法が変化し、対物レンズと標本間の距離が大きく変化するため焦点がずれてしまうという問題が発生している。そこで、これらの焦点ずれを補正するため各種の合焦装置が考えられている。ところが、一般的に標本はスライドガラスに載置あるいはスライドガラスとカバーガラスに封入されており、合焦装置はさまざまなスライドガラスやカバーガラスの厚みに対応するために、大きな駆動距離が必要となってくる。一方、光軸方向に対し距離を変化させながら複数毎の画像の撮影を行う場合は、特に蛍光標本の場合、励起光を標本に照射する時間を短くするために、極めて迅速な駆動動作をすることが望ましい。しかしながら、駆動距離が大きいものは駆動速度を速くする事が困難であり、また、駆動速度を速くしたものは駆動距離を大きくとることが困難であるという問題が発生する。 However, even if the objective lens is focused on the specimen during specimen observation, for example, the dimensions of each machine part change due to changes in ambient temperature due to changes in temperature or the operation of air conditioning equipment, etc. There is a problem that the focal point shifts due to the large change in the distance. In view of this, various focusing devices have been considered to correct these defocuses. However, the specimen is generally placed on a slide glass or enclosed in a slide glass and a cover glass, and the focusing device requires a large driving distance in order to cope with various slide glass and cover glass thicknesses. Come. On the other hand, when shooting multiple images while changing the distance with respect to the optical axis direction, particularly in the case of fluorescent specimens, a very rapid drive operation is performed to shorten the time for irradiating the specimen with excitation light. It is desirable. However, it is difficult to increase the driving speed if the driving distance is large, and it is difficult to increase the driving distance if the driving speed is high.
この問題を解決する技術として、粗動駆動手段と微動駆動手段を有し、粗動駆動手段で合焦を行った後、微動駆動手段で合焦を追い込むという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。 As a technique for solving this problem, a technique is disclosed in which coarse driving means and fine driving means are provided, and after focusing is performed by the coarse driving means, focusing is performed by the fine driving means (for example, (See Patent Document 1).
また、さらに微動駆動手段にピエゾ素子を採用した技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかしながら、従来の技術は、光軸方向の合焦動作に関する技術であり、具体的にスライドガラスに載置あるいはスライドガラスとカバーガラスとに封入された標本に対する合焦動作の改善までには至っておらず、個々のスライドガラスに載置された標本に対しての迅速かつ適切な合焦動作、あるいはスライドガラスとカバーガラスとに封入された標本に対しての迅速かつ適切な合焦動作を行うのが困難であるという問題点があった。 However, the conventional technology is a technology related to the focusing operation in the optical axis direction, and has not yet reached the improvement of the focusing operation for the specimen placed on the slide glass or enclosed in the slide glass and the cover glass. First, quick and appropriate focusing operation for specimens placed on individual slide glasses, or quick and appropriate focusing operation for specimens enclosed in slide glass and cover glass. There was a problem that it was difficult.
また、Ｘ−Ｙ方向の複数点の繰り返し合焦動作や対物レンズ、励起光の変更に伴う合焦位置の変更についても迅速かつ適切に行うのが困難であるという問題点があった。
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、様々な厚さのスライドガラスに載置あるいはスライドガラスとカバーガラスに封入された標本に対しても、高い合焦速
度を維持しつつ、迅速な合焦動作を可能とした顕微鏡システム、観察方法および観察プログラムを提供することを目的とする。
In addition, there is a problem that it is difficult to quickly and appropriately perform the focusing operation at a plurality of points in the XY directions and the change of the focusing position accompanying the change of the objective lens and the excitation light.
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and maintains a high focusing speed even for specimens placed on slide glasses of various thicknesses or encapsulated in slide glasses and cover glasses. An object of the present invention is to provide a microscope system, an observation method, and an observation program that enable quick focusing operation.
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の顕微鏡システムは、被検物を保持するための透明部材を載置するステージと、前記透明部材に保持された被検物を観察するための対物レンズと、前記被検物を撮影する撮影手段とを備え、所定の撮影間隔時間毎に前記被検物を所定の撮影ピッチで繰り返し撮影をし、時間的な標本の形態変化を観察するタイムラプス観察を行う顕微鏡システムにおいて、前記ステージと前記対物レンズのうち少なくとも一方を前記対物レンズと前記ステージを光軸方向に相対的に駆動させる第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段とは異なる方法で前記対物レンズと前記ステージのうち少なくとも一方を光軸方向に相対的に駆動させる前記第１の駆動手段よりも駆動速度が高速である圧電素子であるピエゾ素子と、前記ピエゾ素子を駆動するためのピエゾ素子駆動回路とを備える第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、オートフォーカス用の測定光源と、前記透明部材で反射した前記測定光に基づいて、前記透明部材に合焦するための評価信号を生成するオートフォーカス手段と、前記透明部材の合焦位置に基づいて前記被検物の光軸方向における撮影開始位置を設定する撮影条件設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記オートフォーカス手段による前記評価信号に基づいて前記透明部材に対し自動合焦動作を行い、合焦動作終了後、前記第２の駆動手段を制御して前記透明部材の合焦位置に基づいた撮影開始位置から前記光軸方向に所定の撮影ピッチ毎に合焦位置を移動させながら前記撮影手段によって前記被検物を複数撮影することを、タイムラプス観察における前記所定の撮影間隔時間毎におこなうことを特徴とする。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to one aspect of the present invention, the microscope system of the present invention is a stage for placing a transparent member for holding a test object, and for observing the test object held by the transparent member. A time lapse comprising an objective lens and an imaging means for imaging the test object, wherein the test object is repeatedly imaged at a predetermined imaging pitch at a predetermined imaging interval time, and a temporal change in the shape of the specimen is observed. In the microscope system that performs observation, at least one of the stage and the objective lens is different from the first drive means and the first drive means for relatively driving the objective lens and the stage in the optical axis direction. A piezoelectric element that is a piezoelectric element having a driving speed higher than that of the first driving means for driving at least one of the objective lens and the stage relative to each other in the optical axis direction by a method; A second driving means comprising a piezo element driving circuit for driving the piezo element; a control means for controlling the driving of the first driving means and the second driving means; and a measurement light source for autofocusing And autofocus means for generating an evaluation signal for focusing on the transparent member based on the measurement light reflected by the transparent member, and light of the test object based on the focus position of the transparent member Photographing condition setting means for setting a photographing start position in the axial direction, and the control means performs an automatic focusing operation on the transparent member based on the evaluation signal from the autofocus means, and the focusing operation ends. Thereafter, the second driving means is controlled to move the focus position from the shooting start position based on the focus position of the transparent member in the optical axis direction at every predetermined shooting pitch. To multiple photographs the test object by the step, and performing every predetermined shooting interval time in the time lapse observation.
また、本発明の顕微鏡システムは、前記第１の駆動手段は、ステッピングモータと、前記ステッピングモータを駆動するためのステッピングモータ駆動回路とを備えることが望ましい。 In the microscope system of the present invention, it is preferable that the first driving means includes a stepping motor and a stepping motor driving circuit for driving the stepping motor.
また、本発明の顕微鏡システムは、前記被検物を照明するための励起光を照射する励起光光源と、前記励起光光源から照射される励起光を遮光するための励起光遮光手段と、前記第２の駆動手段が駆動する際に、前記被検物に励起光が照射されるように前記励起光遮光手段を制御する励起光遮光手段制御手段と、をさらに備えること望ましい。 Further, the microscope system of the present invention includes an excitation light source that irradiates excitation light for illuminating the test object, excitation light shielding means for shielding excitation light emitted from the excitation light source, and It is desirable to further include excitation light shielding means control means for controlling the excitation light shielding means so that the test object is irradiated with excitation light when the second driving means is driven.
また、本発明の顕微鏡システムは、前記ステージが、電動でＸ方向またはＹ方向に移動可能なＸ−Ｙステージであり、前記顕微鏡システムは、前記Ｘ−Ｙステージで予め位置決めされたＸ−Ｙ座標に対しての駆動量を設定する手段をさらに備え、前記制御手段は、前記第１の駆動手段によって前記透明部材に対する合焦を行った後、前記第２の駆動手段によって前記Ｘ−Ｙステージで位置決めされた座標に対して予め定められた駆動制御を行なうことが望ましい。 Moreover, the microscope system of the present invention is an XY stage in which the stage is electrically movable in the X direction or the Y direction, and the microscope system has XY coordinates pre-positioned on the XY stage. Means for setting a driving amount for the transparent member, and the control means performs focusing on the transparent member by the first driving means and then moves the second driving means on the XY stage. It is desirable to perform predetermined drive control on the positioned coordinates.
また、本発明の顕微鏡システムは、光路中に複数の前記対物レンズを切換え配置することが可能な電動レボルバと、前記光路中に配置された前記対物レンズの種別を判別する対物判別手段と、前記複数の対物レンズ毎に駆動量を設定する手段とをさらに備え、前記制御手段は、選択された前記対物レンズの種別に応じた駆動量に基づいて前記第２の駆動手段の駆動制御を行うことが望ましい。 Further, the microscope system of the present invention includes an electric revolver capable of switching and arranging a plurality of objective lenses in an optical path, objective discriminating means for discriminating the type of the objective lens arranged in the optical path, and Means for setting a drive amount for each of the plurality of objective lenses, and the control means controls the drive of the second drive means based on the drive amount according to the type of the selected objective lens. Is desirable.
また、本発明の顕微鏡システムは、上記被検物に照射する励起光を切換えるための励起光選択手段と、上記励起光毎に駆動量を設定する手段とさらに備え、上記第２の駆動手段が、選択された上記励起光毎に予め定められた駆動制御を行うことが望ましい。 The microscope system of the present invention further includes excitation light selection means for switching excitation light to be irradiated on the test object, means for setting a driving amount for each excitation light, and the second driving means includes It is desirable to perform drive control predetermined for each of the selected excitation lights.
また、本発明の顕微鏡システムは、前記透明部材の合焦位置は、前記透明部材と前記被検物との境界面であることが望ましい。 In the microscope system of the present invention, it is preferable that the in-focus position of the transparent member is a boundary surface between the transparent member and the test object.
本発明によれば、観察対象物（被検物）の長時間観察解析を行う際、迅速な合焦動作が可能となり、励起光照射時間の短縮がはかれるとともに、良好な合焦動作観察が可能となる。 According to the present invention, when performing long-term observation analysis of an observation object (test object), it is possible to perform a quick focusing operation, shorten the excitation light irradiation time, and enable a good focusing operation observation. It becomes.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第１の実施の形態の構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment to which a microscope system according to the present invention is applied.
本第１の実施の形態における技術的特徴は、準焦部モータ２２とモータ制御部２４が本発明にかかる第１の駆動手段として機能し、ピエゾ素子２１とピエゾ制御部２５が本発明にかかる第２の駆動手段として機能している点である。 The technical feature of the first embodiment is that the semi-focusing section motor 22 and the motor control section 24 function as the first driving means according to the present invention, and the piezo element 21 and the piezo control section 25 according to the present invention. It functions as the second drive means.
図１において、本発明にかかる顕微鏡システムの１例としての倒立顕微鏡システム１Ａでは、被検物である標本２がスライドガラス３に載置され、さらに標本２を載置したスライドガラス３が電動ステージ４に固定されている。電動ステージ４は、光軸に対して直交方向であるＸ−Ｙ方向に電動制御が可能となっており、その制御はステージ制御部５によって行われる。 In FIG. 1, in an inverted microscope system 1A as an example of a microscope system according to the present invention, a specimen 2 as a test object is placed on a slide glass 3, and the slide glass 3 on which the specimen 2 is further placed is an electric stage. 4 is fixed. The electric stage 4 can be electrically controlled in the XY direction orthogonal to the optical axis, and the control is performed by the stage controller 5.
蛍光光源６は、標本２に対して蛍光照明を行うための光源である。蛍光光源６から出射された励起光はコレクタレンズ７で集光され、励起フィルタ８、ダイクロックミラー９、および対物レンズ１０ａを介して、電動ステージ４上に固定された標本２へ照射されることにより標本２を照明する。励起光に照明されたことによって標本２が発する蛍光は、ダイクロックミラー９および吸収フィルタ１１を通過し、光路切換え部１２によって接眼レンズ１３またはＣＣＤカメラユニット１４へ導かれる。そして、ＣＣＤカメラユニット１４によって撮像された標本２の画像は、ビデオキャプチャボード１５によりホストＰＣ１６に取得される。ホストＰＣ１６は、取得した画像を図示しない画像メモリ上に保存する。この画像メモリは通常複数の画像を保存することが可能となっている。また、電動シャッタ１７は、蛍光光源６から照射される励起光を遮光するためのシャッタで、コントロール部１８によって励起光の遮光を制御できるものとなっている。 The fluorescent light source 6 is a light source for performing fluorescent illumination on the specimen 2. The excitation light emitted from the fluorescent light source 6 is collected by the collector lens 7 and irradiated to the specimen 2 fixed on the electric stage 4 through the excitation filter 8, the dichroic mirror 9, and the objective lens 10a. The specimen 2 is illuminated by The fluorescence emitted from the specimen 2 by being illuminated with the excitation light passes through the dichroic mirror 9 and the absorption filter 11, and is guided to the eyepiece 13 or the CCD camera unit 14 by the optical path switching unit 12. The image of the specimen 2 captured by the CCD camera unit 14 is acquired by the host PC 16 by the video capture board 15. The host PC 16 stores the acquired image on an image memory (not shown). This image memory is usually capable of storing a plurality of images. The electric shutter 17 is a shutter for shielding the excitation light emitted from the fluorescent light source 6, and the control unit 18 can control the shielding of the excitation light.
対物レンズ１０ａは、電動レボルバ１９に装着されており、電動レボルバ１９はコントロール部１８からの信号により任意の対物レンズ１０ａまたは対物レンズ１０ｂを光路内に挿入する機能を有している。また、この電動レボルバ１９はピエゾ素子２１を介して焦準用モータ２２よって駆動させる架台２３に固定させており、コントロール部１８からの制御されるモータ制御部２４によって光軸方向（Ｚ方向）に移動させることで、標本２と対物レンズ１０ａの距離を相対的に駆動することが可能になっている。 The objective lens 10a is attached to the electric revolver 19, and the electric revolver 19 has a function of inserting an arbitrary objective lens 10a or objective lens 10b into the optical path by a signal from the control unit 18. The electric revolver 19 is fixed to a pedestal 23 driven by a focusing motor 22 via a piezo element 21 and is moved in the optical axis direction (Z direction) by a motor control unit 24 controlled from the control unit 18. By doing so, it is possible to relatively drive the distance between the sample 2 and the objective lens 10a.
一方、ピエゾ素子２１は、電動レボルバ１９と架台２３との間に配置させており、コントロール部１８から制御されるピエゾ駆動部２５によって電気的にピエゾ素子２１の光軸方向の厚みを変えることで、連動レボルバ１９に装着された対物レンズ１０ａの位置を光軸方向に移動させる構造のもので、同じく標本２と対物レンズ１０ａとの距離を相対的に駆動することが可能になっている。ピエゾ素子２１は、焦準用モータ２２よりも駆動範囲は短くなっている反面、高速、高分解能という特徴を持っている素子である。 On the other hand, the piezo element 21 is disposed between the electric revolver 19 and the gantry 23, and the thickness of the piezo element 21 in the optical axis direction is electrically changed by a piezo drive unit 25 controlled by the control unit 18. The structure is such that the position of the objective lens 10a attached to the interlocking revolver 19 is moved in the direction of the optical axis. Similarly, the distance between the specimen 2 and the objective lens 10a can be relatively driven. The piezo element 21 is an element having characteristics of high speed and high resolution, although the driving range is shorter than the focusing motor 22.
図２は、電動レボルバ１９とピエゾ素子２１による駆動位置関係を示すである。
図２に示すように、電動レボルバ１９は、準焦用モータ２２によって「電レボUpper Limit」から「電レボLower Limit」の間の駆動距離Ｌの範囲が駆動可能となっており、さらにその範囲内において、ピエゾ素子２１による「ピエゾUpper Limit」から「ピエゾLower
Limit」の間のＬ-ｐの範囲を、高速、高分解能駆動が可能となっている。なお、図２に
おいて、「ピエゾCenter」はピエゾ素子２１による駆動範囲Ｌ＿ｐの中心座標を示している。
FIG. 2 shows a driving position relationship between the electric revolver 19 and the piezo element 21.
As shown in FIG. 2, the electric revolver 19 can be driven by a semi-focusing motor 22 within a driving distance L between “electric revo Upper Limit” and “electric revo Lower Limit”, and further within that range. Inside, the "Piezo Upper Limit" from the Piezo element 21 to "Piezo Lower"
High-speed, high-resolution drive is possible within the range of Lp between “Limit”. In FIG. 2, “Piezo Center” indicates the center coordinates of the drive range L_p by the piezo element 21.
図１の説明に戻る。
コントロール部１８はホストＰＣ１６に接続させており、倒立顕微鏡システム１Ａの各種制御を行うものである。また、電動レボルバ１９の駆動をユーザーが指示入力するためのジョグエンコーダ３８、パルスカウンタ３９、およびその他の各種指示を入力するための操作部４０が接続されている。
Returning to the description of FIG.
The control unit 18 is connected to the host PC 16 and performs various controls of the inverted microscope system 1A. Further, a jog encoder 38 for a user to input an instruction to drive the electric revolver 19, a pulse counter 39, and an operation unit 40 for inputting various other instructions are connected.
一方、合焦を行うための測定光源は可視外波長領域である赤外光半導体レーザー２６が対応しており、コントロール部１８に接続させたレーザー制御部２７によって制御されている。 On the other hand, an infrared semiconductor laser 26 that is an invisible wavelength region corresponds to a measurement light source for performing focusing, and is controlled by a laser control unit 27 connected to the control unit 18.
半導体レーザー２６から出射されたレーザー光は、平行光を保つ為のコリメートレンズ２８を通り、光束径の半分を投光側ストッパ２９によりカットされる。その後、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ：Polarization Beam Splitter）３０でＰ偏光成分のみが反射され、標本２側に導かれる。そして、集光レンズ群３１により一旦集光された光束は、色収差補正レンズ群３２を通過する。色収差補正レンズ群３２を通過した光は、λ／４板３３で４５°偏光され、ダイクロイックミラー３４に入射する。ここで、ダイクロイックミラー３４では、赤外域のみ反射される為、反射された光束は、対物レンズ１０ａによりスライドガラス３の表面にスポット形状の像を形成する。 Laser light emitted from the semiconductor laser 26 passes through a collimating lens 28 for maintaining parallel light, and half of the beam diameter is cut by the light projecting side stopper 29. Thereafter, only the P-polarized light component is reflected by a PBS (Polarization Beam Splitter) 30 and guided to the sample 2 side. The light beam once condensed by the condenser lens group 31 passes through the chromatic aberration correction lens group 32. The light that has passed through the chromatic aberration correction lens group 32 is polarized by 45 ° by the λ / 4 plate 33 and enters the dichroic mirror 34. Here, since only the infrared region is reflected by the dichroic mirror 34, the reflected light beam forms a spot-shaped image on the surface of the slide glass 3 by the objective lens 10a.
そして、スライドガラス３により反射された光束は、今度は逆に対物レンズ１０ａ、ダイクロイックミラー３４を介し、λ／４板３３にてさらに４５°偏光され、Ｓ偏光成分に切り換わる。さらに、色収差補正レンズ群３２および集光レンズ群３１を戻り、ＰＢＳ３０へ入射される。すると、光束はＳ偏光成分になっているのでそのままＰＢＳ３０を透過し、集光レンズ群３５を通過した後に受光センサ３６に結像される。 The light beam reflected by the slide glass 3 is then further polarized by 45 ° by the λ / 4 plate 33 via the objective lens 10a and the dichroic mirror 34, and switched to the S polarization component. Further, the light returns from the chromatic aberration correction lens group 32 and the condenser lens group 31 and enters the PBS 30. Then, since the light flux is an S-polarized component, it passes through the PBS 30 as it is, and passes through the condenser lens group 35 and is imaged on the light receiving sensor 36.
受光センサ３６は、光軸を中心に設置された２分割（Ａ領域とＢ領域）のフォトダイオードとなっている。そして、標本２がピント位置にある場合は、図３に示す様に受光センサ３６に結像されたスポットが狭く強度の高い信号となっており、標本２がピント位置からＺ方向の上側（後ピン位置）にある場合は、図４に示す様にＢ領域の範囲に偏った信号強度分布となっており、標本２がピント位置からＺ方向の下側（前ピン位置）にある場合は、図５に示す様にＡ領域の範囲に偏った信号強度分布となっており、それぞれセンサ信号に変換される。 The light receiving sensor 36 is a two-divided photodiode (A region and B region) arranged around the optical axis. When the sample 2 is in the focus position, as shown in FIG. 3, the spot imaged on the light receiving sensor 36 is a narrow and high-intensity signal, and the sample 2 is above the focus position in the Z direction (rear side). 4, the signal intensity distribution is biased toward the range of the B region as shown in FIG. 4, and when the sample 2 is below the focus position in the Z direction (front pin position), As shown in FIG. 5, the signal intensity distribution is biased toward the range of the A region, and each is converted into a sensor signal.
そして、Ａ領域とＢ領域の範囲に分割、変換された検出信号は、合焦判別部３７で、それぞれの範囲における強度の総和を算出される。すなわち、図６に示す様に、横軸を電動レボルバ１９のＺ方向、縦軸をそれぞれの受光センサ３６に入射する光強度とすると、ピント位置を挟んで左右対称なＡ範囲信号およびＢ範囲信号の２つのカーブが検出できる。次に、このＡ範囲信号およびＢ範囲信号から、図７に示すようなＡ＋Ｂの算出、および図８に示すような（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋ Ｂ）の算出を行う。特に図８のような特性はＳ字カ
ーブと呼ばれ、その値は評価関数値（以下、Ｅｆ値と略す）と呼ばれる。
Then, the detection signal divided and converted into the ranges of the A region and the B region is calculated by the focus determination unit 37 in the sum of the intensities in the respective ranges. That is, as shown in FIG. 6, when the horizontal axis is the Z direction of the electric revolver 19 and the vertical axis is the light intensity incident on each light receiving sensor 36, the A range signal and the B range signal that are symmetric with respect to the focus position. These two curves can be detected. Next, A + B as shown in FIG. 7 and (A−B) / (A + B) as shown in FIG. 8 are calculated from the A range signal and B range signal. In particular, the characteristics as shown in FIG. 8 are called S-shaped curves, and the values are called evaluation function values (hereinafter abbreviated as Ef values).
コントロール部１８は合焦判別部３７よりのＥｆ値の符号により合焦位置方向を判定し
、例えば図８中「１」の位置からＡＦを開始した場合には、Ｅｆ値の符号が負のため、電動レボルバ１９を上昇させる制御を行い、図８中「２」の位置からＡＦを開始した場合には、Ｅｆ値の符号が正のため電動レボルバ１９を下降させる制御を行い、最終的にＥｆ値が０となるように、モータ制御部２４にて対物レンズ１０ａとスライドガラス３の表面の距離を光軸方向に相対的に駆動させて合焦動作を行なっている。なお、スライドガラス３のように表面と背面２つの反射面をもつ場合のものは、２つの座標位置関係から自動的にスライドガラス３の表面に合焦を合わせる機能も有している。
The control unit 18 determines the in-focus position direction based on the sign of the Ef value from the focus determination unit 37. For example, when AF is started from the position “1” in FIG. 8, the sign of the Ef value is negative. When the AF is started from the position “2” in FIG. 8, the control of lowering the electric revolver 19 is performed because the sign of the Ef value is positive. The motor control unit 24 drives the distance between the objective lens 10a and the surface of the slide glass 3 relatively in the optical axis direction so that the value becomes 0, and the focusing operation is performed. In addition, the thing in the case of having two front and rear reflecting surfaces like the slide glass 3 also has a function of automatically focusing on the surface of the slide glass 3 from the relationship between the two coordinate positions.
続いて、本第１の実施の形態の動作について説明する。
本第１の実施の形態では、図９に示すように、標本２はスライドガラス３上の培養液内に存在する培養標本である場合について説明する。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, as shown in FIG. 9, the case where the specimen 2 is a culture specimen existing in the culture solution on the slide glass 3 will be described.
図９において、「Center」で示した座標が標本２の観察開始時のＺ方向における観察中心座標である。「Pitch」はＺ方向に対して撮影を行う間隔である。撮影枚数を中心から
の撮影枚数を３枚と設定した場合は、撮影枚数ｎは７枚となり、（１）〜（７）で示した各座標で７枚の画像の撮影を行う事を示している。図９中の「Lower Limit」はこのとき
の撮影開始座標であり、同じく図９中の「Upper Limit」が撮影終了座標となる。標本２
はＡの位置からＢの位置に移動しているものとする。
In FIG. 9, the coordinates indicated by “Center” are the observation center coordinates in the Z direction when the observation of the specimen 2 is started. “Pitch” is an interval at which shooting is performed in the Z direction. When the number of shots from the center is set to 3, the number of shots n is 7, and 7 images are taken at the coordinates shown in (1) to (7). Yes. “Lower Limit” in FIG. 9 is a shooting start coordinate at this time, and “Upper Limit” in FIG. 9 is also a shooting end coordinate. Specimen 2
Is moved from position A to position B.
観察を行うにあたって、ユーザーは撮影条件の設定を行う。まず、ユーザーはスライドガラス３の表面である「Base」座標の位置に合焦を行うように指示する。すると、合焦判別部３７のＥｆ値が０となるように、コントロール部１８はモータ制御部２４を介して準焦部モータ２２の駆動を行い、電動レボルバ１９をＺ方向に移動させる事により、「Base」座標に合焦を行う。 When performing observation, the user sets shooting conditions. First, the user instructs to focus on the position of the “Base” coordinate on the surface of the slide glass 3. Then, the control unit 18 drives the semi-focusing unit motor 22 via the motor control unit 24 and moves the electric revolver 19 in the Z direction so that the Ef value of the focusing determination unit 37 becomes 0, Focus on "Base" coordinates.
続いて、「Base」座標から、観察を行いたい座標である「Center」まで、合焦位置を移動させる。ユーザーはコントロール部１８に接続されたジョグエンコーダ３８より入力を行い、同様にモータ制御部２４を介して準焦部モータ２２の駆動を行うことにより電動レボルバ１９をＺ方向に移動させ「Center」座標に合焦を行う。「Center」座標に合焦終了後、「Base」座標から「Center」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center」-「Base」の値がオフセット量Off-1となる。 Subsequently, the in-focus position is moved from the “Base” coordinate to “Center” which is a coordinate to be observed. The user inputs from the jog encoder 38 connected to the control unit 18, and similarly drives the semi-focusing unit motor 22 via the motor control unit 24 to move the electric revolver 19 in the Z direction, thereby “Center” coordinates. Focus on. After focusing on the “Center” coordinate, the distance from the “Base” coordinate to the “Center” coordinate is stored. That is, the value “Center” − “Base” is the offset amount Off−1.
続いて、「Center」座標からの撮影ピッチｐと片側撮影枚数ｎ＿ｓの設定を行う。今回は撮影ピッチｐと撮影枚数ｎ＿ｓは「Center」位置を中心に同一で設定しているが、それぞれ別々に設定できるようになっていてもよい。本第１の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチをｐ１、片側撮影枚数を３枚に設定したものとし、総撮影数ｎは７枚する。次に、設定された撮影ピッチ及び撮影枚数より、図９に示す撮影の開始座標である「Lower Limit」座標を算出する。 Subsequently, the shooting pitch p from the “Center” coordinate and the number of shots n_s on one side are set. In this example, the shooting pitch p and the number of shots n_s are set to be the same around the “Center” position, but may be set separately. In the first embodiment, the shooting pitch is set to p1 and the number of shots on one side is set to 3 in both directions, and the total number of shots n is 7. Next, based on the set shooting pitch and the number of shots, “Lower Limit” coordinates, which are the start coordinates of shooting shown in FIG. 9, are calculated.
次に、タイムラップス観察における撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔの設定を行う。本第１の実施の形態では撮影間隔時間をｔｐ１、撮影繰り返し回数を５回に設定したものとする。設定はホストＰＣ１６を介して行うものとする。撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔとに基づいて、撮影開始時に設定させる撮影開始時刻start-timeから撮影終了時刻end-timeが算出される。 Next, the photographing interval time tp and the number of photographing repetitions n_t in time lap observation are set. In the first embodiment, it is assumed that the shooting interval time is set to tp1 and the number of shooting repetitions is set to five. The setting is performed via the host PC 16. Based on the shooting interval time tp and the number of repetitions of shooting n_t, the shooting end time end-time is calculated from the shooting start time start-time set at the start of shooting.
図１０は、第１の実施の形態における測定処理の流れを示すフローチャートである。
上述のように設定された倒立顕微鏡システム１Ａの動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the measurement process in the first embodiment.
The operation of the inverted microscope system 1A set as described above will be described using the flowchart of FIG.
撮影開始時、ピエゾ駆動部２５に制御されるピエゾ素子２１による駆動座標を、中央位
置である「ピエゾCenter」座標に移動を行う。そして、測定が開始されると、ステップＳ１０１において、撮影終了時刻end-timeに達してタイムラプス測定が終了したかチェックする。撮影が終了した場合（ステップＳ１０１：Ｙ）には、処理は終了する。
At the start of imaging, the driving coordinates by the piezo element 21 controlled by the piezo driving unit 25 are moved to the “piezo center” coordinates that are the center position. Then, when the measurement is started, in step S101, it is checked whether or not the time lapse measurement is completed by reaching the photographing end time end-time. When shooting is finished (step S101: Y), the process is finished.
撮影が終了していない場合（ステップＳ１０１：Ｎ）には、ステップＳ１０２において、ホストＰＣ１６で設定したタイムラプス撮影間隔時間ｔｐ１に達するまで待機する。撮影間隔時間に達すると（ステップＳ１０２：Ｙ）、ステップＳ１０３において、スライドガラス３の「Base」座標に対してＡＦ制御を行い、準焦用モータ２２の駆動によって図９に示した「Base」座標に駆動を行う。 If shooting has not been completed (step S101: N), the process waits until the time lapse shooting interval time tp1 set by the host PC 16 is reached in step S102. When the shooting interval time is reached (step S102: Y), AF control is performed on the “Base” coordinate of the slide glass 3 in step S103, and the “Base” coordinate shown in FIG. To drive.
続いて、「Base」座標に移動した後、ステップＳ１０４において、ホストＰＣ１６にて予め設定した「Center」座標、すなわちオフセット量だけ電動レボルバ１９を駆動する。さらに、ステップＳ１０５において、図９中の（１）〜（７）のＺ方向画像を取得するために、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって、合焦位置を「Lower Limit」座標へ移動させる。 Subsequently, after moving to the “Base” coordinate, in step S104, the electric revolver 19 is driven by the “Center” coordinate preset by the host PC 16, that is, the offset amount. Furthermore, in step S105, in order to acquire the Z direction images (1) to (7) in FIG. 9, the focusing position is set to “Lower” by driving the piezo element 21 configured in the electric revolver 19. Move to the “Limit” coordinate.
その後、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数ｎである７枚を、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分であるｐ１づつ、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。 After that, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light, and in step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and photographing is performed. After this photographing is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven, so that the number of photographings n set by the host PC 16 is the same as the photographing pitch set by the host PC 16. Photographing is performed while moving the in-focus position by p1.
そして、所定の撮影枚数が終了したら（ステップＳ１０８：Ｙ）、ステップＳ１１０において、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。この動作を撮影終了時刻end-tiｍeに達して測定が終了するまで繰り返し続ける。以上の動作によって図１１に示す
タイムラプス画像の取得が行われる。
When the predetermined number of shots is completed (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17 in step S110. This operation is repeated until the end of the measurement is reached and the measurement ends. With the above operation, the time-lapse image shown in FIG. 11 is acquired.
以上のように構成・制御される本第１の実施の形態の倒立顕微鏡システム１Ａは、スライドガラス３にオートフォーカスをかけることにより、周囲温度の変化により対物レンズ１０ａの焦点位置が変化した場合でも基準位置が固定された状態で観察体撮影位置をオフセットで設定するため、確実に観察体である標本２の動きを測定することができ、かつＺ方向の撮影ポイントの移動はピエゾ素子２１により迅速な駆動で行うために、励起光を当てる時間を極めて短くすることが可能となる。 The inverted microscope system 1A of the first embodiment configured and controlled as described above applies autofocus to the slide glass 3, so that even when the focal position of the objective lens 10a changes due to a change in ambient temperature. Since the observation object photographing position is set with an offset while the reference position is fixed, the movement of the specimen 2 as the observation object can be reliably measured, and the movement of the photographing point in the Z direction is quickly performed by the piezo element 21. Since it is performed with a simple drive, the time for applying the excitation light can be made extremely short.
なお、本第１の実施の形態では、スライドガラス３の表面に合焦を合わせるものとして説明してあるが、もちろんこれに限定させるものではなく、培養シャーレ等であってもよい。 In the first embodiment, the focus is set on the surface of the slide glass 3. However, the present invention is not limited to this, and a culture dish or the like may be used.
また、本第１の実施の形態の倒立顕微鏡システム１Ａは、電動レボルバ１９を上下させる機構としているが、電動ステージ４を上下する機能を有していてもよく、あるいはいわゆる正立型の顕微鏡システムであっても同様の効果を得ることが可能である。
（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第２の実施の形態について説明する。
The inverted microscope system 1A according to the first embodiment is a mechanism for moving the electric revolver 19 up and down, but may have a function of moving the electric stage 4 up and down, or a so-called upright microscope system. However, the same effect can be obtained.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied will be described.
図１２は、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第２の実施の形態の構成を示す図である。
第１の実施の形態と同一のものは同一の符号を付加して説明を省略する。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the second embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本第２の実施の形態における顕微鏡システム１Ｂの技術的特徴は、本発明にかかるＸ方向またはＹ方向に電動で駆動可能なＸ−Ｙステージが、電動ステージ４、ステージ制御部
５および光軸に対して平行方向であるＸ−Ｙ方向へ移動するものであり、ＸＹ座標記録部４３へ座標の記録を行う機能を有するＸ−Ｙ座標記記録部に対応している点である。そして、このＸ−Ｙステージはコントロール部１８に接続されている。
The technical feature of the microscope system 1B according to the second embodiment is that an XY stage that can be electrically driven in the X direction or the Y direction according to the present invention is provided on the electric stage 4, the stage controller 5, and the optical axis. In contrast, it moves in the XY direction, which is a parallel direction, and corresponds to an XY coordinate recording unit having a function of recording coordinates in the XY coordinate recording unit 43. The XY stage is connected to the control unit 18.
本第２の実施の形態では図１３に示すように、スライドガラス３上の培養液培内に標本２ａ、２ｂのように異なる座標に存在する場合に説明する。
図１３において、「Center-a」座標が標本２ａの観察開始時のＺ方向の観察中心座標、「Center-b」座標が標本２ｂの観察開始時のＺ方向の観察中心座標である。なお、標本２ａのＸ−Ｙ座標は、Ｘ−Ｙａ、標本２ｂのＸ−Ｙ座標は、Ｘ−Ｙｂであるものとする。
In the second embodiment, as shown in FIG. 13, a case will be described in which the culture medium on the slide glass 3 exists at different coordinates like the specimens 2a and 2b.
In FIG. 13, “Center-a” coordinates are observation center coordinates in the Z direction at the start of observation of the specimen 2a, and “Center-b” coordinates are observation center coordinates in the Z direction at the start of observation of the specimen 2b. It is assumed that the XY coordinate of the sample 2a is X-Ya and the XY coordinate of the sample 2b is XYb.
図１２に説明に戻る。
第１の実施の形態と同様にまずは、ユーザーは撮影条件の設定を行う。電動ステージ４によって標本２ａの座標であるＸ−Ｙａ座標に駆動を行う。ユーザーはスライドガラス３の表面である「Base」座標の位置に合焦を行う。
Returning to FIG.
As in the first embodiment, first, the user sets shooting conditions. The motorized stage 4 drives the X-Ya coordinates that are the coordinates of the sample 2a. The user focuses on the position of the “Base” coordinate which is the surface of the slide glass 3.
続いて、「Base」位置から、観察開始時の「Center-a」座標まで、合焦位置を移動させる。「Center」座標に合焦終了後、「Base」座標から「Center-a」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-a」-「Base」の値がＸ−Ｙａ座標におけるオフセット量Off-
１aとなる。
Subsequently, the in-focus position is moved from the “Base” position to the “Center-a” coordinates at the start of observation. After focusing on the “Center” coordinate, the distance from the “Base” coordinate to the “Center-a” coordinate is stored. That is, the value of “Center-a”-“Base” is the offset amount Off- in the X-Ya coordinate.
1a.
続いて、「Center-a」座標からの撮影ピッチｐと片側撮影枚数ｎ＿ｓの設定を行う。今回は撮影ピッチｐと撮影枚数ｎ＿ｓは「Center」位置を中心に同一で設定しているが、それぞれＸ−Ｙ座標ごとに別々に設定できるようになっていてもよい。本第２の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチｐ１、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチ及び撮影枚数より、撮影の開始座標である「Lower Limit-a」座
標を算出する。
Subsequently, the shooting pitch p from the “Center-a” coordinates and the number of shots on one side n_s are set. In this example, the shooting pitch p and the number of shots n_s are set to be the same around the “Center” position, but may be set separately for each XY coordinate. In the second embodiment, the shooting pitch p1 and the number of shots on one side are set to 3 in both directions. Next, “Lower Limit-a” coordinates, which are the start coordinates of shooting, are calculated from the set shooting pitch and number of shots.
次に、電動ステージ４によって標本２ｂの座標であるＸ−Ｙｂ座標に駆動を行う。標本２ａの時と同様にユーザーはスライドガラス３の表面である「Base」座標の位置に合焦を行う。続いて、「Base」位置から、観察を行いたい「Center-b」座標まで、合焦位置を移動させる。「Center-b」座標に合焦終了後、「Base」座標から「Center-b」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-b」-「Base」の値Ｘ−Ｙｂ座標におけるオフセット
量Off-１bとなる。
Next, the motorized stage 4 drives the X-Yb coordinates that are the coordinates of the sample 2b. As in the case of the sample 2 a, the user focuses on the position of the “Base” coordinate that is the surface of the slide glass 3. Subsequently, the in-focus position is moved from the “Base” position to the “Center-b” coordinates to be observed. After focusing on the “Center-b” coordinate, the distance from the “Base” coordinate to the “Center-b” coordinate is stored. That is, the offset amount Off-1b in the value XYb coordinates of "Center-b"-"Base" is obtained.
続いて、「Center-b」座標からの撮影ピッチｐと片側撮影枚数ｎ＿ｓの設定を行う。ここでは標本２ａと同様に、撮影ピッチｐ１、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチｐ及び撮影枚数ｎ＿ｓに基づいて、撮影の開始座標である「Lower Limit-b」座標を算出する。 Subsequently, the shooting pitch p and the one-side shot number n_s from the “Center-b” coordinates are set. Here, similarly to the sample 2a, it is assumed that the shooting pitch p1 and the number of shots on one side are set to three. Next, based on the set shooting pitch p and the number of shots n_s, “Lower Limit-b” coordinates, which are the shooting start coordinates, are calculated.
次に撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔの設定を行う。本第２の実施の形態では撮影間隔時間をｔｐ１、撮影繰り返し回数を５回として設定したものとする。設定はホストＰＣ１６を介して行うものとする。撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔとに基づいて、撮影開始時に設定させる撮影開始時刻start-timeから撮影終了時刻end-tiｍe
が算出される。
Next, the shooting interval time tp and the number of shooting repetitions n_t are set. In the second embodiment, it is assumed that the shooting interval time is set to tp1 and the number of shooting repetitions is set to five. The setting is performed via the host PC 16. Based on the shooting interval time tp and the number of shooting repetitions n_t, the shooting end time end-time is set from the shooting start time start-time set at the start of shooting.
Is calculated.
図１４は、第２の実施の形態における測定処理の流れを示すフローチャートである。
撮影開始時、ピエゾ素子２１による駆動座標を中央位置である「ピエゾCenter」座標に移動させる。そして、測定が開始されると、ステップＳ１０１において、撮影終了時刻end-timeに達して測定が終了したかチェックする。測定が終了した場合（ステップＳ１０１：Ｙ）には、終了する。
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of measurement processing in the second embodiment.
At the start of imaging, the driving coordinate by the piezo element 21 is moved to the “piezo center” coordinate which is the center position. Then, when the measurement is started, in step S101, it is checked whether or not the measurement is finished by reaching the photographing end time end-time. When the measurement is finished (step S101: Y), the process is finished.
測定が終了していない場合（ステップＳ１０１：Ｎ）には、ステップＳ１０２において、ホストＰＣ１６で設定した測定間隔に達するまで待機する。測定間隔に達すると（ステップＳ１０２：Ｙ）、ステップＳ２０１において、複数の測定点の設定順に電動ステージ４のＸ−Ｙ駆動を行う。そして、最初の測定点であるＸ−Ｙａ座標にステージＸ−Ｙの駆動を行い、ステップＳ１０３において、そのＸ−Ｙａ座標のスライドガラス３の「Base」座標に対してＡＦ制御を行い、準焦用モータ２２の駆動によって図１３に示した「Base」座標に駆動を行う。 If the measurement has not ended (step S101: N), the process waits until the measurement interval set by the host PC 16 is reached in step S102. When the measurement interval is reached (step S102: Y), in step S201, the XY drive of the electric stage 4 is performed in the order of setting a plurality of measurement points. Then, the stage XY is driven to the X-Ya coordinate which is the first measurement point, and in step S103, AF control is performed on the “Base” coordinate of the slide glass 3 of the X-Ya coordinate, and the semi-focus is achieved. The motor 22 is driven to the “Base” coordinate shown in FIG.
続いて、「Base」座標に移動した後、ステップＳ１０４において、ホストＰＣ１６にて予め設定した「Center-a」座標、すなわちオフセット量だけ電動レボルバ１９を駆動する。さらに、ステップＳ１０５において、Ｚ方向画像を取得するために、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって、合焦位置を「Lower-Limit-a
」へ駆動をおこなう。
Subsequently, after moving to the “Base” coordinate, in step S104, the electric revolver 19 is driven by the “Center-a” coordinate preset by the host PC 16, that is, the offset amount. Further, in step S105, the focus position is set to “Lower-Limit-a” by driving the piezoelectric element 21 configured in the electric revolver 19 in order to acquire the Z-direction image.
To drive.
その後、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数分だけ、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分だけ、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。 After that, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light, and in step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and photographing is performed. After this shooting is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven by the number of shots set by the host PC 16 and by the shooting pitch set by the host PC 16 as well. Shoot while moving.
そして、撮影終了後（ステップＳ１０８：Ｙ）、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。
その後、ステップＳ２０２において、全てのＸ−Ｙ座標についての処理が終了したか確認をし、終了していなければ（ステップＳ２０２：Ｎ）ステップＳ２０１に戻り、次の設定したＸ−Ｙｂ座標に電動ステージ４の駆動を行う。そして、同様にそのＸ−Ｙｂ座標のスライドガラス３の「Base」座標に対してＡＦ制御（ステップＳ１０３）を行い、設定した撮影枚数の測定（ステップＳ１０７）を行う。
Then, after the photographing is finished (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17.
Thereafter, in step S202, it is confirmed whether or not the processing for all the XY coordinates has been completed. If not completed (step S202: N), the process returns to step S201, and the electric stage is set to the next set XYb coordinates. 4 is driven. Similarly, AF control (step S103) is performed on the “Base” coordinate of the slide glass 3 having the XYb coordinate, and the set number of shots is measured (step S107).
この動作を測定が終了するまで繰り返し続ける。
以上のように構成・制御される本第２の実施の形態の倒立顕微鏡システム１Ｂは、複数の測定点毎にスライドガラス３にオートフォーカスをかけることにより、周囲温度の変化により対物レンズ１０ａの焦点位置が変化した場合でも基準位置が固定された状態で観察体撮影位置をオフセットで設定するため、観察体である標本２の動きを測定することが可能になり、また各撮影座標における撮影ポイントのＺ方向の移動はピエゾ素子２１により迅速な駆動で行うために、励起光を当てる時間を極めて短くすることが可能となる。
This operation is repeated until the measurement is completed.
The inverted microscope system 1B according to the second embodiment configured and controlled as described above performs autofocus on the slide glass 3 for each of a plurality of measurement points, so that the focus of the objective lens 10a is changed due to a change in ambient temperature. Even when the position changes, the observation object photographing position is set as an offset while the reference position is fixed, so that the movement of the specimen 2 as the observation object can be measured, and the photographing point at each photographing coordinate can be measured. Since the movement in the Z direction is performed by the piezo element 21 with rapid driving, the time for applying the excitation light can be extremely shortened.
なお、本第２の実施の形態では電動Ｘ−Ｙステージの場合につい説明しているが、標本２のＸ−Ｙ方向の駆動を行うという観点ではこれに限定させるものではなく、たとえば回転ステージであってもよい。
（第３の実施の形態）
次に、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第３の実施の形態について説明する。
In the second embodiment, the case of the electric XY stage has been described. However, the present invention is not limited to this in terms of driving the specimen 2 in the XY direction. There may be.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied will be described.
図１５は、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第３の実施の形態の構成を示す図である。
第１の実施の形態と同一のものは同一の符号を付加して説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a third embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本第３の実施の形態における顕微鏡システム１Ｃの技術的特徴は、本発明にかかる挿入された対物レンズ１０ａ、１０ｂの種別を判別する対物判別手段が、対物検出部２０が対応している点である。 The technical feature of the microscope system 1C according to the third embodiment is that the object detection unit 20 corresponds to the object determination unit that determines the type of the inserted objective lenses 10a and 10b according to the present invention. is there.
第１の実施の形態と同様に、ユーザーは撮影条件の設定を行う。まず、観察を行いたい倍率の対物レンズ１０ａを光路中に挿入し、図１６に示すスライドガラス３の表面である「Base」座標の位置に合焦を行う。 As in the first embodiment, the user sets shooting conditions. First, the objective lens 10a having a magnification to be observed is inserted into the optical path, and focusing is performed on the position of the “Base” coordinate which is the surface of the slide glass 3 shown in FIG.
続いて、「Base」位置から、観察を行いたい対物レンズ１０ａに対する観察中心座標である「Center-ob-a」座標まで、合焦位置を移動させる。コントロール部１８に接続され
たジョグエンコーダ３８より入力を行い、同様にモータ制御部２４を介して準焦部モータ２２の駆動をおこなうことにより電動レボルバ１９をＺ方向に移動させ「Center-ob-a」
座標に合焦を行う。「Center-ob-a」座標に合焦終了後、「Base」座標から「Center-ob-a」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-ob-a」-「Base」の値が選択された対物レンズ１０ａのオフセット量Off-ob-aとなる。
Subsequently, the in-focus position is moved from the “Base” position to the “Center-ob-a” coordinate which is the observation center coordinate for the objective lens 10a to be observed. Input is made from the jog encoder 38 connected to the control unit 18, and similarly, the semi-focusing unit motor 22 is driven via the motor control unit 24 to move the electric revolver 19 in the Z direction. "
Focus on coordinates. After focusing on the “Center-ob-a” coordinate, the distance from the “Base” coordinate to the “Center-ob-a” coordinate is stored. That is, the value “Center-ob-a” − “Base” is the offset amount Off-ob-a of the selected objective lens 10a.
続いて、「Center-ob-a」座標からの撮影ピッチp-ob-aと片側撮影枚数n-s-ob-aの設定
を行う。本第３の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチｐ１、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチ及び撮影枚数より、撮影の開始座標である「Lower Limit-ob-a」座標を算出する。
Subsequently, the shooting pitch p-ob-a from the “Center-ob-a” coordinates and the number of shots on one side ns-ob-a are set. In the third embodiment, the shooting pitch p1 and the number of shots on one side are set to 3 in both directions. Next, “Lower Limit-ob-a” coordinates, which are the start coordinates of shooting, are calculated from the set shooting pitch and number of shots.
次に、電動レボルバ１９によって、次に観察を行いたい倍率の対物レンズ１０ｂを光路中に挿入する。続いて、先の対物レンズ１０ａの「Center-ob-a」座標から、観察を行い
たい選択された対物レンズ１０ｂに対する「Center-ob-b」座標まで、合焦位置を移動さ
せる。合焦座標への移動は、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって行う。「Center-ob-b」座標に合焦終了後、「Center-ob-a」座標から「Center-ob-b」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-ob-b」-「Center-ob-a」の値が選択させた対物レンズ１０ａのオフセット量Off-ob-bとなる。
Next, the objective lens 10b having a magnification to be observed next is inserted into the optical path by the electric revolver 19. Subsequently, the in-focus position is moved from the “Center-ob-a” coordinate of the previous objective lens 10a to the “Center-ob-b” coordinate for the selected objective lens 10b to be observed. The movement to the in-focus coordinates is performed by driving a piezo element 21 configured in the electric revolver 19. After focusing on the “Center-ob-b” coordinate, the distance from the “Center-ob-a” coordinate to the “Center-ob-b” coordinate is stored. That is, the value of “Center-ob-b” − “Center-ob-a” is the offset amount Off-ob-b of the selected objective lens 10a.
続いて、「Center-ob-b」座標からの撮影ピッチp-ob-bと片側撮影枚数n-s-ob-bの設定
を行う。本第３の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチｐ１ｂ、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチ及び撮影枚数より、撮影の開始座標である「Lower Limit-ob-b」座標を算出する。
Subsequently, the shooting pitch p-ob-b from the “Center-ob-b” coordinates and the number of shots on one side ns-ob-b are set. In the third embodiment, the shooting pitch p1b and the number of shots on one side are set to 3 in both directions. Next, the “Lower Limit-ob-b” coordinates, which are the start coordinates of shooting, are calculated from the set shooting pitch and number of shots.
次に、撮影間隔時刻ｔｐと撮影繰り返しｎ＿ｔ回数の設定を行う。本第３の実施の形態では撮影間隔時間をｔｐ１、撮影繰り返し回数を５回に設定したものとする。設定はホストＰＣ１６を介して行うものとする。撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔより、撮影開始時に設定させる撮影開始時刻start-timeから撮影終了時刻end-timeが算出される。 Next, the shooting interval time tp and the number of repeated shootings n_t are set. In the third embodiment, it is assumed that the shooting interval time is set to tp1 and the number of shooting repetitions is set to five. The setting is performed via the host PC 16. From the shooting interval time tp and the number of repetitions of shooting n_t, the shooting end time end-time is calculated from the shooting start time start-time set at the start of shooting.
図１７は、第３の実施の形態における測定処理の流れを示すフローチャートである。
測定が開始されると、ピエゾ素子２１による駆動座標を中央位置である「ピエゾCenter」座標に移動を行い、ステップＳ１０１において、撮影終了時刻end-tiｍeに応じたタイ
ムラプス測定が終了したかチェックする。測定が終了した場合（ステップＳ１０１：Ｙ）には、終了する。
FIG. 17 is a flowchart showing the flow of measurement processing in the third embodiment.
When the measurement is started, the drive coordinate by the piezo element 21 is moved to the “piezo Center” coordinate which is the center position, and in step S101, it is checked whether the time lapse measurement according to the photographing end time end-time is completed. When the measurement is finished (step S101: Y), the process is finished.
測定が終了していない場合（ステップＳ１０１：Ｎ）には、ステップＳ１０２において、ホストＰＣ１６で設定したタイムラプス測定間隔ｔｐ１に達するまで待機する。測定間隔に達すると（ステップＳ１０２：Ｙ）、ステップＳ３０１において、設定された対物レンズ１０ａを光路中に挿入する。対物レンズ１０ａが光路中に挿入されると、ステップＳ１０３において、スライドガラス３の「Base」座標に対してＡＦ制御を行い、準焦用モータ２２の駆動によって図１６に示した「Base」座標に駆動を行う。 If the measurement has not been completed (step S101: N), the process waits until the time lapse measurement interval tp1 set by the host PC 16 is reached in step S102. When the measurement interval is reached (step S102: Y), in step S301, the set objective lens 10a is inserted into the optical path. When the objective lens 10a is inserted into the optical path, AF control is performed on the “Base” coordinate of the slide glass 3 in step S103, and the “Base” coordinate shown in FIG. Drive.
続いて、「Base」座標に移動した後、ステップＳ１０４において、ホストＰＣ１６にて予め設定した「Center-ob-a」座標、すなわちオフセット量だけ電動レボルバ１９を駆動
する。さらに、ステップＳ１０５において、Ｚ方向画像を取得するために、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって、合焦位置を「Lower-Limit-ob-a」へ駆動をおこなう。
Subsequently, after moving to the “Base” coordinate, in step S104, the electric revolver 19 is driven by the “Center-ob-a” coordinate preset by the host PC 16, that is, the offset amount. Furthermore, in step S105, in order to acquire a Z direction image, the focus position is driven to “Lower-Limit-ob-a” by driving the piezo element 21 configured in the electric revolver 19.
その後、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数ｎである７枚を、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分であるｐ１づつ、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。 After that, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light, and in step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and photographing is performed. After this photographing is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven, so that the number of photographings n set by the host PC 16 is the same as the photographing pitch set by the host PC 16. Photographing is performed while moving the in-focus position by p1.
そして、撮影終了後（ステップＳ１０８：Ｙ）、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。
その後、ステップ３０２において、設定された対物レンズ１０ａまたは１０ｂについての処理が終了したかを確認し、終了していなければ（ステップＳ３０２：Ｎ）、ステップＳ３０３において、次に設定された対物レンズ１０ｂを光路中に挿入する。そして、対物レンズ１０ｂを光路中に挿入後、ステップＳ１０５に戻り、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによってホストＰＣ１６にて予め設定した「Lower-Limit-ob-b」座標へ移動する。続いて、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数ｎである７枚を、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分であるｐ１ｂづつ、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。
Then, after the photographing is finished (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17.
Thereafter, in step 302, it is confirmed whether or not the processing for the set objective lens 10a or 10b has been completed. If it has not been completed (step S302: N), in step S303, the next set objective lens 10b is selected. Insert into the optical path. Then, after inserting the objective lens 10b into the optical path, the process returns to step S105, and the "Lower-Limit-ob-b" coordinates set in advance by the host PC 16 by driving the piezo element 21 configured in the electric revolver 19 are set. Move to. Subsequently, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light. In step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and imaging is performed. After this photographing is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven, so that the number of photographings n set by the host PC 16 is the same as the photographing pitch set by the host PC 16. Shooting is performed while moving the in-focus position by p1b.
そして、撮影終了後（ステップＳ１０８：Ｙ）、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。この動作を撮影終了時刻end-tiｍeに達して測定が終了するまで繰り返し
続ける。
Then, after the photographing is finished (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17. This operation is repeated until the end of the measurement is reached and the measurement ends.
以上のように構成・制御される本第３の実施の形態の倒立顕微鏡システム１Ｃは、タイムラプス測定条件において複数の対物レンズ１０ａおよび１０ｂによる観察が含まれている場合に焦点ズレが存在した場合でも基準位置が固定された状態で観察体撮影位置をオフセットで設定するため、確実に複数の測定であっても観察体である標本２の動きを測定することが可能となる。 The inverted microscope system 1C of the third embodiment configured and controlled as described above has a case where there is a focus shift when observations with a plurality of objective lenses 10a and 10b are included in the time lapse measurement condition. Since the observation object photographing position is set with an offset in a state where the reference position is fixed, it is possible to reliably measure the movement of the specimen 2 as the observation object even with a plurality of measurements.
なお、本第３の実施の形態では対物レンズ１０ａおよび１０ｂの場合について説明してあるが、連続的に倍率を可変できるズームレンズの場合であってもよい。
（第４の実施の形態）
次に、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第４の実施の形態について説明する。
In the third embodiment, the objective lenses 10a and 10b have been described. However, a zoom lens that can continuously change the magnification may be used.
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied will be described.
図１８は、本発明にかかる顕微鏡システムを適用した第４の実施の形態の構成を示す図である。
第１の実施の形態と同一のものは同一の符号を付加して説明を省略する。
FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment to which the microscope system according to the present invention is applied.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本第４の実施の形態における顕微鏡システム１Ｄの技術的特徴は、本発明にかかる照射する励起光を切換えるための励起光選択手段が、複数の励起フィルタ８、ダイクロックミラー９、吸収フィルタ１１で構成させる蛍光キューブユニット４１を選択的に光路中に挿入可能な電動キューブターレット４２に対応している点である。そして、電動キューブターレット４２はコントロール部１８によって制御されている。 The technical feature of the microscope system 1D according to the fourth embodiment is that the excitation light selection means for switching the excitation light to be irradiated according to the present invention includes a plurality of excitation filters 8, dichroic mirrors 9, and absorption filters 11. It corresponds to the electric cube turret 42 in which the fluorescent cube unit 41 to be configured can be selectively inserted into the optical path. The electric cube turret 42 is controlled by the control unit 18.
図１９において、標本２における「Center-q-a」座標が励起光ａによる観察中心座標を示しており、「Center-q-b」座標が励起光ｂによる観察中心座標を示している。
図１８の説明に戻る。
In FIG. 19, the “Center-qa” coordinate in the sample 2 indicates the observation center coordinate by the excitation light a, and the “Center-qb” coordinate indicates the observation center coordinate by the excitation light b.
Returning to the description of FIG.
第１の実施の形態と同様に、ユーザーは撮影条件の設定を行う。まず、観察を行いたい倍率のキューブユニット４１を光路中に挿入し、図１９に示すスライドガラス３の表面である「Base」座標の位置に合焦を行う。続いて、「Base」位置から、観察を行いたいキューブユニット４１に対する観察中心位置である「Center-q-a」座標まで、合焦位置を移動させる。コントロール部１８に接続されたジョグエンコーダ３８より入力を行い、同様にモータ制御部２４を介して準焦部モータ２２の駆動をおこなうことにより電動レボルバ１９をＺ方向に移動させ「Center-ob-a」座標に合焦を行う。「Center-q-a」座標に合焦終
了後、「Base」座標から「Center-q-a」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-q-a」-「Base」の値が選択させたキューブユニット４１におけるのオフセット量Off-q-aとなる。
As in the first embodiment, the user sets shooting conditions. First, a cube unit 41 having a magnification to be observed is inserted into the optical path, and the position of the “Base” coordinate on the surface of the slide glass 3 shown in FIG. 19 is focused. Subsequently, the in-focus position is moved from the “Base” position to the “Center-qa” coordinate which is the observation center position for the cube unit 41 to be observed. Input is made from the jog encoder 38 connected to the control unit 18, and similarly, the semi-focusing unit motor 22 is driven via the motor control unit 24 to move the electric revolver 19 in the Z direction. Focus on the coordinates. After focusing on the “Center-qa” coordinate, the distance from the “Base” coordinate to the “Center-qa” coordinate is stored. That is, the value “Center-qa” − “Base” is the offset amount Off-qa in the selected cube unit 41.
続いて、「Center-q-a」座標からの撮影ピッチp-q-aと片側撮影枚数n- s-q-aの設定を
行う。本第４の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチｐ１、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチ及び撮影枚数より、撮影の開始座標である「Lower Limit-q-a」座標を算出する。
Subsequently, the shooting pitch pqa from the “Center-qa” coordinates and the number of shots on one side n-sqa are set. In the fourth embodiment, the shooting pitch p1 and the number of shots on one side are set to 3 in both directions. Next, “Lower Limit-qa” coordinates, which are the start coordinates of shooting, are calculated from the set shooting pitch and number of shots.
次に、電動キューブターレット４２によって、次に観察を行いたい倍率のキューブユニット４１ｂを光路中に挿入する。続いて、先のキューブユニット４１の「Center-q-a」座標から、観察を行いたい選択されたキューブユニット４１ｂに対する「Center-q-b」座標まで、合焦位置を移動させる。合焦座標への移動は、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって行う。「Center-q-b」座標に合焦終了後、「Center-q-a」座標から「Center-q-b」座標までの距離の記憶を行う。すなわち「Center-q-b」-「Center-q-a」の値が選択させたキューブユニット４１bにおけるオフセット量off-q-b
となる。
Next, the electric cube turret 42 is used to insert a cube unit 41b having a magnification to be observed next into the optical path. Subsequently, the in-focus position is moved from the “Center-qa” coordinate of the previous cube unit 41 to the “Center-qb” coordinate for the selected cube unit 41b to be observed. The movement to the in-focus coordinates is performed by driving a piezo element 21 configured in the electric revolver 19. After focusing on the “Center-qb” coordinate, the distance from the “Center-qa” coordinate to the “Center-qb” coordinate is stored. That is, the offset amount off-qb in the cube unit 41b selected by the value of “Center-qb”-“Center-qa”
It becomes.
続いて、「Center-q-b」座標からの撮影ピッチp-q-bと片側撮影枚数n-s-q-bの設定を行う。本第４の実施の形態では両方向に対して、撮影ピッチｐ１ｂ、片側撮影枚数を３枚に設定したものとする。次に、設定された撮影ピッチp-q-bと片側撮影枚数n-s-q-bより、撮影の開始座標である「Lower Limt-q-b」座標を算出する。 Subsequently, the shooting pitch p-q-b from the “Center-q-b” coordinates and the number of shots n-s-q-b on one side are set. In the fourth embodiment, the shooting pitch p1b and the number of shots on one side are set to 3 in both directions. Next, based on the set shooting pitch p-q-b and the number of shots on one side n-s-q-b, “Lower Limt-q-b” coordinates, which are the shooting start coordinates, are calculated.
次に撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔの設定を行う。本第４の実施の形態では撮影間隔時間をｔｐ１、撮影繰り返し回数を５回に設定したものとする。設定はホストＰＣ１６を介して行うものとする。撮影間隔時間ｔｐと撮影繰り返し回数ｎ＿ｔとに基づいて、撮影開始時に設定させる撮影開始時刻start-timeから撮影終了時刻end-timeが算出される。 Next, the shooting interval time tp and the number of shooting repetitions n_t are set. In the fourth embodiment, it is assumed that the shooting interval time is set to tp1 and the number of shooting repetitions is set to five. The setting is performed via the host PC 16. Based on the shooting interval time tp and the number of repetitions of shooting n_t, the shooting end time end-time is calculated from the shooting start time start-time set at the start of shooting.
図２０は、第４の実施の形態における測定処理の流れを示すフローチャートである。
測定が開始されると、ピエゾ素子２１による駆動座標を中央位置である「ピエゾCenter」座標に移動を行い、ステップＳ１０１において、撮影終了時刻end-timeに達してタイムラプス測定が終了したかチェックする。測定が終了した場合（ステップS１０１：Y）には、終了する。
FIG. 20 is a flowchart showing the flow of measurement processing in the fourth embodiment.
When the measurement is started, the driving coordinate by the piezo element 21 is moved to the “piezo Center” coordinate which is the center position, and in step S101, it is checked whether or not the time lapse measurement is completed by reaching the photographing end time end-time. When the measurement is finished (step S101: Y), the process is finished.
測定が終了していない場合（ステップS１０１：N）には、ステップＳ１０２において、ホストＰＣ１６で設定したタイムラプス測定間隔ｔｐ１に達するまで待機する。測定間隔に達すると（ステップＳ１０２：Ｙ）、ステップＳ４０１において、設定されキューブユ
ニット４１を光路中に挿入する。キューブユニット４１が光路中に挿入されると、ステップＳ１０３において、スライドガラス３の「Base」座標に対してＡＦ制御を行い、準焦用モータ２２の駆動によって図１９に示した「Base」座標に駆動を行う。
If the measurement has not ended (step S101: N), the process waits until the time lapse measurement interval tp1 set by the host PC 16 is reached in step S102. When the measurement interval is reached (step S102: Y), the set cube unit 41 is inserted into the optical path in step S401. When the cube unit 41 is inserted into the optical path, AF control is performed on the “Base” coordinate of the slide glass 3 in step S103, and the “Base” coordinate shown in FIG. Drive.
続いて、「Base」座標に移動した後、ステップＳ１０４において、ホストＰＣ１６にて予め設定した「Center-q-a」座標、すなわちオフセット量だけ電動レボルバ１９を駆動する。さらに、ステップＳ１０５において、Ｚ方向画像を取得するために、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによって、合焦位置を「Lower-Limit-q-a」へ駆動をおこなう。 Subsequently, after moving to the “Base” coordinate, in step S104, the electric revolver 19 is driven by the “Center-q-a” coordinate preset by the host PC 16, that is, the offset amount. Further, in step S105, the focus position is driven to “Lower-Limit-q-a” by driving the piezo element 21 configured in the electric revolver 19 in order to acquire the Z-direction image.
その後、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数ｎである７枚を、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分であるｐ１づつ、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。 After that, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light, and in step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and photographing is performed. After this photographing is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven, so that the number of photographings n set by the host PC 16 is the same as the photographing pitch set by the host PC 16. Photographing is performed while moving the in-focus position by p1.
そして、撮影終了後（ステップＳ１０８：Ｙ）、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。
その後、ステップＳ４０２において、設定されたキューブユニット４１または４１ｂについての処理が終了したかを確認し、終了していなければ（ステップＳ４０２：Ｎ）、ステップＳ４０３において、次に設定されたキューブユニット４１ｂを光路中に挿入する。そして、ステップＳ１０５に戻り、電動レボルバ１９に構成されているピエゾ素子２１を駆動することによってホストＰＣ１６にて予め設定した「Lower-Limit-q-b」座標へ移動
する。続いて、ステップＳ１０６において、励起光用のシャッタ１７を開けることによって励起光を通過させ、ステップＳ１０７において、標本２に励起光を照明して撮影を行う。この撮影がおこなわれた後は、ステップＳ１０９において、ピエゾ素子２１の駆動を行うことで、ホストＰＣ１６にて設定した撮影枚数ｎである７枚を、同じくホストＰＣ１６にて設定した撮影ピッチ分であるｐ１ｂづつ、合焦位置の移動を行いながら撮影を行う。
Then, after the photographing is finished (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17.
Thereafter, in step S402, it is confirmed whether or not the processing for the set cube unit 41 or 41b has been completed. If it has not been completed (step S402: N), the next set cube unit 41b is determined in step S403. Insert into the optical path. Then, the process returns to step S105, and the piezoelectric element 21 configured in the electric revolver 19 is driven to move to the “Lower-Limit-qb” coordinates set in advance by the host PC 16. Subsequently, in step S106, the excitation light is allowed to pass by opening the shutter 17 for excitation light. In step S107, the specimen 2 is illuminated with the excitation light and imaging is performed. After this photographing is performed, in step S109, the piezo element 21 is driven, so that the number of photographings n set by the host PC 16 is the same as the photographing pitch set by the host PC 16. Shooting is performed while moving the in-focus position by p1b.
そして、撮影終了後（ステップＳ１０８：Ｙ）、シャッタ１７を閉じることにより励起光を遮光する。この動作を撮影終了時刻end-tiｍeに達して測定が終了するまで繰り返し
続ける。
Then, after the photographing is finished (step S108: Y), the excitation light is shielded by closing the shutter 17. This operation is repeated until the end of the measurement is reached and the measurement ends.
以上のように構成・制御される本第４の実施の形態の倒立顕微鏡システム１Ｄは、タイムラプス測定条件において複数の励起光ａ、ｂによる観察が含まれている場合に焦点ズレが存在した場合でも撮影位置をオフセットで設定するため、観察体である標本２の動きを測定することが可能となるともに、各撮影座標における撮影ポイントのＺ方向の移動はピエゾ素子２１により迅速な駆動で行うために、励起光を当てる時間を極めて短くすることが可能となる。 The inverted microscope system 1D according to the fourth embodiment configured and controlled as described above has a focus shift even when observation with a plurality of excitation lights a and b is included in the time lapse measurement condition. Since the photographing position is set as an offset, it is possible to measure the movement of the specimen 2 as an observation body, and the movement of the photographing point in each photographing coordinate in the Z direction is performed quickly by the piezo element 21. The time for applying the excitation light can be made extremely short.
なお、本第４の実施の形態では、合焦検出手段として本第４の実施の形態で説明した方式に限らず、周知の他の方法に適応することができる。また、本第４の実施の形態では倒立顕微鏡システム１Ｄを代表として顕微鏡装置について説明を行ったが、このような顕微鏡装置に限らず、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった、各種システムに適応することも可能である。 In the fourth embodiment, the focus detection means is not limited to the method described in the fourth embodiment, and can be applied to other known methods. In the fourth embodiment, the microscope apparatus has been described with the inverted microscope system 1D as a representative. However, the present invention is not limited to such a microscope apparatus, but can be applied to various systems such as a line apparatus incorporating the microscope apparatus. Is also possible.
以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される顕微鏡システムは、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であってもよいことは言うまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the microscope system to which the present invention is applied is limited to the above-described embodiments and the like as long as the function is executed. Needless to say, a single device, a system composed of a plurality of devices, or an integrated device may be used.
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。 That is, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can take various configurations or shapes without departing from the gist of the present invention.
１Ａ 倒立顕微鏡システム
１Ｂ 倒立顕微鏡システム
１Ｃ 倒立顕微鏡システム
１Ｄ 倒立顕微鏡システム
２ 標本
２ａ 標本
２ｂ 標本
３ スライドガラス
４ 電動ステージ
５ ステージ制御部
６ 蛍光光源
７ コレクタレンズ
８ 励起フィルタ
８ｂ 励起フィルタ
９ ダイクロックミラー
９ｂ ダイクロックミラー
１０ａ 対物レンズ
１０ｂ 対物レンズ
１１ 吸収フィルタ
１１ｂ 吸収フィルタ
１２ 光路切換え部
１３ 接眼レンズ
１４ ＣＣＤカメラユニット
１５ ビデオキャプチャボード
１６ ホストＰＣ
１７ 電動シャッタ
１８ コントロール部
１９ 電動レボルバ
２０ 対物検出部
２１ ピエゾ素子
２２ 準焦部モータ
２３ 架台
２４ モータ制御部
２５ ピエゾ制御部
２６ 赤外光半導体レーザー
２７ レーザー制御部
２８ コリメートレンズ
２９ 投光側ストッパ
３０ ＰＢＳ
３１ 集光レンズ群
３２ 色収差補正レンズ群
３３ λ／４板
３４ ダイクロイックミラー
３５ 集光レンズ群
３６ 受光センサ
３７ 合焦判別部
３８ ジョグエンコーダ
３９ パルスカウンタ
４０ 操作部
４１ 蛍光キューブユニット
４１ｂ 蛍光キューブユニット
４２ 電動キューブターレット
４３ ＸＹ座標記録部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Inverted microscope system 1B Inverted microscope system 1C Inverted microscope system 1D Inverted microscope system 2 Specimen 2a Specimen 2b Specimen 3 Slide glass 4 Electric stage 5 Stage control part 6 Fluorescence light source 7 Collector lens 8 Excitation filter 8b Excitation filter 9 Dichroic mirror 9b Die Clock mirror 10a Objective lens 10b Objective lens 11 Absorption filter 11b Absorption filter 12 Optical path switching unit 13 Eyepiece 14 CCD camera unit 15 Video capture board 16 Host PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 Electric shutter 18 Control part 19 Electric revolver 20 Objective detection part 21 Piezo element 22 Semi-focusing part motor 23 Base 24 Motor control part 25 Piezo control part 26 Infrared semiconductor laser 27 Laser control part 28 Collimating lens 29 Light emission side stopper 30 PBS
Reference Signs List 31 Condensing Lens Group 32 Chromatic Aberration Correction Lens Group 33 λ / 4 Plate 34 Dichroic Mirror 35 Condensing Lens Group 36 Light Receiving Sensor 37 Focus Determination Unit 38 Jog Encoder 39 Pulse Counter 40 Operation Unit 41 Fluorescent Cube Unit 41b Fluorescent Cube Unit 42 Electric Cube turret 43 XY coordinate recording unit
Claims (7)
前記透明部材に保持された被検物を観察するための対物レンズと、
前記被検物を撮影する撮影手段とを備え、
所定の撮影間隔時間毎に前記被検物を所定の撮影ピッチで繰り返し撮影をし、時間的な標本の形態変化を観察するタイムラプス観察を行う顕微鏡システムにおいて、
前記ステージと前記対物レンズのうち少なくとも一方を前記対物レンズと前記ステージを光軸方向に相対的に駆動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段とは異なる方法で前記対物レンズと前記ステージのうち少なくとも一方を光軸方向に相対的に駆動させる前記第１の駆動手段よりも駆動速度が高速である圧電素子であるピエゾ素子と、前記ピエゾ素子を駆動するためのピエゾ素子駆動回路とを備える第２の駆動手段と、
前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
オートフォーカス用の測定光源と、
前記透明部材で反射した前記測定光に基づいて、前記透明部材に合焦するための評価信号を生成するオートフォーカス手段と、
前記透明部材の合焦位置に基づいて前記被検物の光軸方向における撮影開始位置を設定する撮影条件設定手段とを備え、
前記制御手段は、前記オートフォーカス手段による前記評価信号に基づいて前記透明部材に対し自動合焦動作を行い、合焦動作終了後、前記第２の駆動手段を制御して前記透明部材の合焦位置に基づいた撮影開始位置から前記光軸方向に所定の撮影ピッチ毎に合焦位置を移動させながら前記撮影手段によって前記被検物を複数撮影することを、タイムラプス観察における前記所定の撮影間隔時間毎におこなうことを特徴とする顕微鏡システム。 A stage on which a transparent member for holding the test object is placed;
An objective lens for observing the test object held by the transparent member;
Imaging means for imaging the test object,
In a microscope system for performing time-lapse observation in which the specimen is repeatedly photographed at a predetermined photographing pitch at a predetermined photographing interval time, and a temporal change in the shape of the specimen is observed.
First driving means for relatively driving at least one of the stage and the objective lens in the optical axis direction with the objective lens and the stage;
A piezoelectric element that is a piezoelectric element having a driving speed higher than that of the first driving unit that relatively drives at least one of the objective lens and the stage in the optical axis direction by a method different from the first driving unit. A second driving means comprising an element and a piezo element driving circuit for driving the piezo element;
Control means for controlling the driving of the first driving means and the second driving means;
A measurement light source for autofocus,
Auto focus means for generating an evaluation signal for focusing on the transparent member based on the measurement light reflected by the transparent member;
An imaging condition setting means for setting an imaging start position in the optical axis direction of the test object based on the in-focus position of the transparent member;
The control means performs an automatic focusing operation on the transparent member based on the evaluation signal from the autofocus means, and controls the second driving means after completion of the focusing operation to focus the transparent member. The predetermined imaging interval time in time-lapse observation is that a plurality of the test objects are imaged by the imaging means while moving a focusing position from the imaging start position based on the position in the optical axis direction at predetermined imaging pitches. A microscope system that is performed every time.
前記励起光光源から照射される励起光を遮光するための励起光遮光手段と、
前記第２の駆動手段が駆動する際に、前記被検物に励起光が照射されるように前記励起光遮光手段を制御する励起光遮光手段制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２の何れか１項に記載の顕微鏡システム。 An excitation light source for irradiating excitation light for illuminating the test object;
Excitation light shielding means for shielding excitation light emitted from the excitation light source;
An excitation light shading means control means for controlling the excitation light shading means so that the test object is irradiated with excitation light when the second driving means is driven. Item 3. The microscope system according to any one of Items 1 to 2.
前記顕微鏡システムは、前記Ｘ−Ｙステージで予め位置決めされたＸ−Ｙ座標に対して
の駆動量を設定する手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の駆動手段によって前記透明部材に対する合焦を行った後、
前記第２の駆動手段によって前記Ｘ−Ｙステージで位置決めされた座標に対して予め定められた駆動制御を行なうことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の顕微鏡システム。 The stage is an XY stage that is electrically movable in the X direction or the Y direction,
The microscope system further includes means for setting a driving amount with respect to XY coordinates pre-positioned on the XY stage,
The control means performs focusing on the transparent member by the first driving means,
4. The microscope system according to claim 1, wherein predetermined drive control is performed with respect to coordinates positioned on the XY stage by the second drive unit. 5.
前記光路中に配置された前記対物レンズの種別を判別する対物判別手段と、
前記複数の対物レンズ毎に駆動量を設定する手段とをさらに備え、
前記制御手段は、選択された前記対物レンズの種別に応じた駆動量に基づいて前記第２の駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか1項に記載の顕微鏡システム。 An electric revolver capable of switching and arranging a plurality of objective lenses in an optical path;
Objective discriminating means for discriminating the type of the objective lens arranged in the optical path;
Means for setting a driving amount for each of the plurality of objective lenses,
The said control means performs drive control of the said 2nd drive means based on the drive amount according to the classification of the selected said objective lens, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Microscope system.
前記励起光毎に駆動量を設定する手段とさらに備え、
前記制御手段は、選択された前記励起光に応じた駆動量に基づいて前記第２の駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか1項に記載の顕微鏡システム。 Excitation light selection means for switching the excitation light irradiated to the test object;
Means for setting a driving amount for each excitation light;
4. The microscope system according to claim 1, wherein the control unit performs drive control of the second drive unit based on a drive amount corresponding to the selected excitation light. 5. .
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