JP2017169480A - 観察装置、測定システム及び観察方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部の位置を適切に制御できる観察装置を提供する。【解決手段】観察装置１００は、撮像部１７０と、移動機構１６０と、座標演算部１１７と、位置制御部１１１とを含む。撮像部１７０は、対象物を撮影することで画像データを生成する。移動機構１６０は、対象物の撮影位置を変更するために前記撮像部１７０を移動させる。座標演算部１１７は、補助情報算出用光に係る画像データである補助情報算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮像条件に係る情報を算出する。位置制御部１１１は、前記撮像条件に係る情報を利用して撮像部１７０の撮像を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、観察装置、測定システム及び観察方法に関する。

一般に、インキュベータ内に培養容器を静置し、当該培養容器内の培養細胞等の画像を得る装置が知られている。例えば特許文献１には、インキュベータ内で、撮像部であるカメラを移動させながら複数の撮影を行い、培養容器内の広い範囲に存在する細胞を撮影する装置に係る技術が開示されている。

特開２００５−２９５８１８号公報

上述のような装置において撮像部の位置を変化させながら撮影を行うにあたっては、当該撮像部の撮影以外に係る補助情報が必要とされる。当該撮像部は、撮影に際して適宜、補助情報を用いて有効な制御がされ得る。

本発明は、撮像部を適切に制御できる観察装置、測定システム及び観察方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、観察装置は、対象物の観察のための観察用光に係る画像データである観察画像を取得する観察装置であって、撮影によって、補助情報算出用光に係る画像データである補助情報算出用画像と前記観察画像とを生成する撮像部と、前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構と、前記観察画像とは異なる条件による撮影によって得られた前記補助情報算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮像条件に係る情報を算出する演算部と、前記撮像条件に係る情報を利用して前記撮像部の撮像を制御する制御部とを備える。

本発明の一態様によれば、測定システムは、前記の観察装置であって、通信装置をさらに具備する観察装置と、前記通信装置を介して前記観察装置と通信をし、前記観察装置の動作を制御するコントローラとを備える。

本発明の一態様によれば、観察方法は、撮像部によって撮影することで、観察用光に係る画像データである観察画像と、補助情報算出用光に係る画像データである補助情報算出用画像とを少なくとも生成することと、対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させることと、前記観察画像とは異なる条件による撮影によって得られた前記補助情報算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮影条件に係る情報を算出することと、前記撮影条件に係る情報を利用して前記撮像部の撮像を制御することとを含む。

本発明によれば、撮像部を適切に制御できる観察装置、測定システム及び観察方法を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る測定システムの外観の一例の概略を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る測定システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図３は、透明板の反射パターンの一例の概略を示す図である。 図４は、透明板の反射パターンに対する可視光及び赤外光の光路について説明するための図である。 図５は、透明板の反射パターン及び試料に対する可視光及び赤外光の光路について説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る観察装置制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態に係る観察装置の移動パターンに係る情報について説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係る観察装置による画像取得について説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る測定システムで得られる測定結果のデータの構成例の概略を示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係るコントローラ制御処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、透明板の反射パターンの別の例の概略を示す図である。 図１２は、透明板の反射パターンの別の例の概略を示す図である。 図１３は、透明板の反射パターンの別の例の概略を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係る試料の容器の反射パターンの一例の概略を示す図である。 図１５は、第２の実施形態に係る試料の容器の反射パターンの別の例の概略を示す図である。 図１６は、変形例に係る測定システムの構成例の概略を示す図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る測定システムは、培養中の細胞、細胞群、組織等を撮影し、細胞又は細胞群の個数、形態等を記録するためのシステムである。ここでの撮影は撮像でもよく、静止画でも動画でもよい。

〈測定システムの構成〉
測定システム１の外観の概略を示す模式図を図１に示す。また、測定システム１の構成例を表すブロック図を図２に示す。測定システム１は、観察装置１００と、コントローラ２００とを備える。図１に示すように、観察装置１００は、おおよそ平板形状をしている。観察装置１００は、例えばインキュベータ内に設置され、観察装置１００の上面には、観察対象である試料３００が配置される。以降の説明のため、観察装置１００の試料３００が配置される面と平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、Ｘ軸及びＹ軸と直交するようにＺ軸を定義する。観察装置１００の上面には、透明板１０２が設けられており、観察装置１００の筐体１０１の内部には、撮像部１７０が設けられている。観察装置１００は、透明板１０２を介して試料３００を撮影し、試料３００の画像を取得する。一方、コントローラ２００は、インキュベータの外部に設置される。観察装置１００とコントローラ２００とは、通信する。コントローラ２００は、観察装置１００の動作を制御する。

（試料について）
測定システム１の測定対象である試料３００は、例えば次のようなものである。容器３１０内に培地３２２が入れられ、培地３２２内で細胞３２４が培養されている。容器３１０は、例えばシャーレ、培養フラスコ、マルチウェルプレート等であり得る。このように、容器３１０は、例えば、生体試料を培養するための培養容器である。容器３１０の形状、大きさ等は限定されない。培地３２２は、液体培地でも固体培地でもよい。測定対象は例えば細胞３２４であるが、これは、接着性の細胞でもよいし、浮遊性の細胞でもよい。また、細胞３２４は、スフェロイドや組織であってもよい。さらに、細胞３２４は、どのような生物に由来してもよく、菌等であってもよい。このように、試料３００は、生物又は生物に由来する試料である生体試料を含む。

培地３２２が液体培地であるとき、培地３２２にはブイ３４０が浮かべられてもよい。このブイ３４０は、培地３２２の上面位置を確認する際の目印となる。容器３１０の上面には、反射板３６０が配置される。反射板３６０は、後述する照明光を反射するものである。

（観察装置について）
図１に示すように、観察装置１００の筐体１０１の上面には、例えばガラス等で形成された透明板１０２が設けられている。試料３００は、この透明板１０２上に静置される。図１には、筐体１０１の上面の全体が透明な板で形成されている例が示されているが、観察装置１００は、筐体１０１の上面の一部に透明板が設けられ、上面のその他の部分が不透明であるように構成されてもよい。

筐体１０１の内部には、観察装置１００の各構成要素が設けられている。インキュベータ内は例えば温度３７℃、湿度９５％といった高温多湿の環境である。観察装置１００はこのような高温多湿の環境で用いられるため、筐体１０１及び透明板１０２は気密性が保たれている。

筐体１０１内の支持部１６８には、試料３００を照明する照明部１８０が設けられている。照明部１８０は、透明板１０２がある方向、すなわち、試料３００が置かれている方向に照明光を射出する。図２に示すように、照明部１８０は、照明光学系１８２と光源１８４とを備える。光源１８４から射出された照明光は、照明光学系１８２を介して試料３００へと照射される。本実施形態では、後に詳述するように、照明部１８０は、可視光と赤外光とを射出する。このため、光源１８４は、可視光の光源と赤外光の光源とを含む。光源１８４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。なお、照明部１８０は支持部１６８に配置されていると述べたが、照明光学系１８２の射出端が支持部１６８に配置されていればよく、例えば光源１８４は、観察装置１００の何れの場所に配置されていてもよい。

図１に示すように、支持部１６８の照明部１８０の近傍には、撮像部１７０が設けられている。撮像部１７０は、試料３００の方向を撮像し、試料３００の画像を取得する。図２に示すように、撮像部１７０は、撮像光学系１７２と撮像素子１７４とを含む。撮像部１７０では、撮像光学系１７２を介して撮像素子１７４の撮像面に結像した像に基づいて、画像データが生成される。撮像光学系１７２は、焦点距離を変更できるズーム光学系であることが好ましい。本実施形態では、撮像部１７０は、照明部１８０から射出された可視光に係る光と赤外光に係る光とを分離して捉えられるように構成されている。

図１に戻って説明を続ける。撮像部１７０及び照明部１８０が固定された支持部１６８は、移動機構１６０によって移動させられる。移動機構１６０は、支持部１６８をＸ軸方向に移動させるためのＸ送りねじ１６１とＸアクチュエータ１６２とを備える。また、移動機構１６０は、支持部１６８をＹ軸方向に移動させるためのＹ送りねじ１６３とＹアクチュエータ１６４とを備える。撮像部１７０は、透明板１０２上の試料３００の画像を一部ずつしか取得できないが、移動機構１６０によって撮像部１７０が移動させられることで、撮像部１７０は、広い範囲の画像を取得することができる。

Ｚ軸方向の撮影位置は、撮像光学系１７２の合焦位置が光軸方向に変更されることで変更される。すなわち、撮像光学系１７２は、合焦用レンズを光軸方向に移動させるための合焦調整機構を備えている。なお、合焦調整機構に代えて、又はこれと共に、移動機構１６０は支持部１６８をＺ軸方向に移動させるためのＺ送りねじ及びＺアクチュエータ等を備えてもよい。

筐体１０１の内部には、移動機構１６０、撮像部１７０及び照明部１８０の動作を制御するための回路群１０５が設けられている。回路群１０５には、第１の通信装置１９２が設けられている。第１の通信装置１９２は、例えば無線でコントローラ２００と通信を行うための装置である。この通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を利用した無線通信が利用される。また、観察装置１００とコントローラ２００とは、有線によって接続されて有線による通信が行われてもよい。このように、筐体１０１の内部に、透明板１０２を介した撮影によって画像データを生成する撮像部１７０と、撮像部１７０を移動させる移動機構１６０とを設けることによって、信頼性が高く、取り扱いや洗浄が容易であり、コンタミネーション等を防止できる構造にすることが可能である。

図２に示すように、観察装置１００は、上述の移動機構１６０、撮像部１７０、照明部１８０及び第１の通信装置１９２に加えて、第１の制御部１１０と、第１の記録部１３０と、画像処理回路１４０とを備える。第１の制御部１１０、第１の記録部１３０、画像処理回路１４０及び第１の通信装置１９２は、例えば上述の回路群１０５に配置されている。

第１の制御部１１０は、観察装置１００の各部の動作を制御する。第１の制御部１１０は、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び座標演算部１１７としての機能を備える。位置制御部１１１は、移動機構１６０の動作を制御し、支持部１６８の位置を制御する。撮像制御部１１２は、撮像部１７０の動作を制御し、撮像部１７０に試料３００等の画像を取得させる。照明制御部１１３は、照明部１８０の動作を制御する。通信制御部１１４は、第１の通信装置１９２を介したコントローラ２００との通信を管理する。記録制御部１１５は、観察装置１００で得られたデータの記録について制御する。測定制御部１１６は、測定を行うタイミングや回数など、測定全体を制御する。座標演算部１１７は、赤外光に係る画像に基づいて、撮像部１７０の位置に係る情報を算出する。

第１の記録部１３０は、例えば第１の制御部１１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第１の記録部１３０は、観察装置１００で得られたデータ等を記録する。

画像処理回路１４０は、撮像部１７０で得られた画像データに対して、各種画像処理を施す。画像処理回路１４０による画像処理後のデータは、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。また、第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づく各種解析を行ってもよい。例えば第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づいて、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の画像を抽出したり、細胞又は細胞群の数を算出したりする。このようにして得られた解析結果も、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。

本実施形態では、移動機構１６０によって移動させられる撮像部１７０及び照明部１８０の位置が、撮像部１７０で得られた画像に基づいて、座標演算部１１７によって特定される。このため、透明板１０２には、位置の目印となるパターンが描かれている。このパターンは、可視光は透過し、赤外光は反射する波長選択性反射材を用いて描かれており、赤外反射部を形成する。

このパターンの一例の概略を図３に示す。例えば図３に示すように、格子状に配置された赤外反射部８１０によって、反射パターン８０１が形成される。赤外反射部８１０の太さ及び本数等は、適宜に調整され得る。

図４に透明板１０２、撮像部１７０及び照明部１８０を側面から見た模式図を示す。図４において、赤外反射部８１０が設けられた領域は斜線を付して表されている。実線矢印は赤外光の光路を示し、破線矢印は可視光の光路を示す。図４に示すように、照明部１８０の照明光学系１８２から射出された照明光のうち、実線で示す赤外光は、赤外反射部８１０では反射し、その他の部分では透明板１０２を透過する。赤外反射部８１０で反射した赤外光の一部は、撮像部１７０の撮像光学系１７２に入射する。また、照明光のうち、破線で示す可視光は、赤外反射部８１０でもその他の部分でも、透明板１０２を透過する。

図５に透明板１０２、試料３００、撮像部１７０及び照明部１８０を側面から見た模式図を示す。この図に示すように、試料３００の上面には反射板３６０が配置される。この反射板３６０は、可視光を反射する。反射板３６０は、赤外光を吸収する又は透過させることが好ましい。図５には、反射板３６０が赤外光を透過させる場合を示している。

照明部１８０の照明光学系１８２から射出された照明光のうち、破線で示す可視光は、赤外反射部８１０の有無に関わらず透明板１０２を透過する。透明板１０２を透過した可視光は、容器３１０の上面に設けられた反射板３６０に照射され、反射板３６０で反射する。反射光の一部は、細胞３２４を照明して撮像部１７０の撮像光学系１７２に入射する。

一方、照明光のうち、実線で示す赤外光は、赤外反射部８１０では反射し、その他の部分では透明板１０２を透過する。赤外反射部８１０で反射した赤外光の一部は、撮像光学系１７２に入射する。赤外反射部８１０で反射しなかった赤外光は、反射板３６０を透過する。

以上のようにして、赤外反射部８１０で反射した赤外光を撮像部１７０が撮影することで、格子状の反射パターン８０１が撮影され得る。一方、可視光を撮像部１７０が撮影することで、赤外反射部８１０の影響を受けずに試料３００の可視光に係る画像が取得され得る。

（コントローラについて）
コントローラ２００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型の情報端末等である。図１には、タブレット型の情報端末を図示している。

コントローラ２００には、例えば液晶ディスプレイといった表示装置２７２とタッチパネルといった入力装置２７４とを備える入出力装置２７０が設けられている。入力装置２７４は、タッチパネルの他に、スイッチ、ダイヤル、キーボード、マウス等を含んでいてもよい。

また、コントローラ２００には、第２の通信装置２９２が設けられている。第２の通信装置２９２は、第１の通信装置１９２と通信を行うための装置である。第１の通信装置１９２及び第２の通信装置２９２を介して、観察装置１００とコントローラ２００とは通信を行う。

また、コントローラ２００は、第２の制御部２１０と、第２の記録部２３０とを備える。第２の制御部２１０は、コントローラ２００の各部の動作を制御する。第２の記録部２３０は、例えば第２の制御部２１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第２の記録部２３０は、観察装置１００で得られ、観察装置１００から受信したデータを記録する。

第２の制御部２１０は、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４としての機能を有する。システム制御部２１１は、試料３００の測定のための制御に係る各種演算を行う。表示制御部２１２は、表示装置２７２の動作を制御する。表示制御部２１２は、表示装置２７２に必要な情報等を表示させる。記録制御部２１３は、第２の記録部２３０への情報の記録を制御する。通信制御部２１４は、第２の通信装置２９２を介した観察装置１００との通信を制御する。

第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、又はＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、第１の制御部１１０及び画像処理回路１４０は、１つの集積回路等で構成されてもよい。また、第１の制御部１１０の位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び座標演算部１１７は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６、及び座標演算部１１７のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。同様に、第２の制御部２１０のシステム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。これら集積回路の動作は、例えば第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０や集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。

〈測定システムの動作〉
測定システム１の動作について説明する。ここでは、赤外反射部８１０によって透明板１０２に設けられた反射パターン８０１の画像に基づいて、測定の基準位置を決定する場合の例を説明する。まず、観察装置１００の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。図６に示すフローチャートは、観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わり、測定の準備が完了した後に開始する。

ステップＳ１０１において、第１の制御部１１０は、電源をオンにするか否かを判定する。第１の制御部１１０は、例えば予め決められた時間毎に電源をオンにすると設定されており、電源をオンにする時間になったとき、電源をオンにすると判定される。あるいは、観察装置１００は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙといった低消費電力の通信手段を用いてコントローラ２００と常時通信しており、コントローラ２００から当該通信手段を用いて電源をオンにする指示を受けたとき、電源をオンにすると判定される。電源をオンにしないとき、処理はステップＳ１０１を繰り返して待機する。一方、電源をオンにすると判定されたとき、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、第１の制御部１１０は、電源をオンに切り替えて、観察装置１００の各部に電力を投入する。試料３００の測定を実際に行うときのみなど、必要なときにのみ電源を投入することで、省電力が実現される。特に、観察装置１００の電源がバッテリーであるとき、観察装置１００の駆動時間が長くなる等の効果が得られる。

ステップＳ１０３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００との通信を確立する。ここで用いられる通信手段は、例えばＷｉ−Ｆｉといった、高速の通信手段である。

ステップＳ１０４において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から確立した通信を介して情報を取得するか否かを判定する。例えばコントローラ２００から情報が送信されているとき、情報を取得すると判定される。情報を取得しないとき、処理はステップＳ１０６に進む。一方、情報を取得するとき、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から送信された情報を取得する。ここで取得される情報には、コントローラ２００から観察装置１００へと送信される、例えば撮影条件、撮影間隔、その他パラメータ等を含む測定の条件、測定結果の記録の方法、測定結果の送信条件等の条件情報が含まれ得る。その後、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００を用いた撮像部１７０をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させる操作がされたか否かを判定する。移動操作がされていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０８に進む。一方、移動操作がされたと判定されたとき、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、第１の制御部１１０は、撮像部１７０を移動させながら、撮像部１７０に撮影動作を行わせる移動撮影処理を行わせる。移動撮影処理では、可視光の照明光は、撮影が可能な程度に微弱に設定される。これは、試料３００に含まれる細胞３２４等への光によるダメージを低減させるためである。第１の制御部１１０の照明制御部１１３は、照明部１８０から射出される可視光の強度を微弱に設定する。一方、照明光が弱くても画像が取得され得るように、第１の制御部１１０の撮像制御部１１２は、撮像部１７０の制御を行う。例えば、撮像制御部１１２は、撮像光学系１７２の絞りを開放にしたり、撮像素子１７４の感度を向上させたりする。可視光によって取得された画像は、画像処理回路１４０で処理されて、コントローラ２００に送信される。コントローラ２００では、第２の制御部２１０が観察装置１００から受け取った画像を表示装置２７２に表示させる。

また、移動撮影においては、位置算出用光としての赤外光を用いた撮影を行い、位置算出用画像として反射パターン８０１の画像を取得する。すなわち、照明制御部１１３は、照明部１８０に赤外光を射出させる。また、撮像制御部１１２は、撮像部１７０に赤外光に係る撮影を行わせる。反射パターン８０１の画像を取得した第１の制御部１１０の座標演算部１１７は、移動撮影中に取得される反射パターン８０１の画像、すなわち位置算出用画像に基づいて、現在の撮像部１７０の位置を算出する。第１の制御部１１０の位置制御部１１１は、算出された撮像部１７０の位置に基づいて、撮像部１７０の位置を制御する。

このパターンは、波長特性を持つもの以外でもよく、偏光特性の差異を使用したものでもよい。さらに、波長、偏光以外にも条件を変えた複数回の撮影の差異を調べることで、取り出す画像情報を変えられるので、パターンを半透明や細い線にしておくという変形例も成り立つ。これには、金網越しでも遠くの被写体が撮影可能なように、ピントや露出を調整することで必要なものを撮影可能なカメラの技術が応用される。例えば、複数回の撮影を位置を変えて行えば、三角測量の原理で遠くのものだけ変化が小さく、視差の原理で必要画像だけ取りだして判定することができる。このような方式も本願の思想には含まれている。これは、照明に限らず、撮影（撮像）位置、ピントの位置や露出の差異によって、得られる画像が異なることを応用した考え方に発展させることが可能となっている。つまり、撮像条件の切り替えで得られた対象物画像とは異なる情報は、切り替えに加えて、得られた画像を加工したり、演算したりして得られるものであってもよい。

本実施形態では、可視光に係る画像と赤外光に係る画像とが分離される必要がある。可視光に係る画像と赤外光に係る画像との分離方法は、いくつかあり得る。本実施形態では、下記又はその他の方法のうち何れの方法が採用されてもよい。

例えば、撮像部１７０は、可視光を撮影する撮像素子と赤外光を撮影する撮像素子とを別個に有していてもよい。この場合、照明部１８０からは可視光と赤外光とが同時に射出され、撮像部１７０によって可視光に係る画像と赤外光に係る画像とが同時に取得され得る。

また、撮像部１７０が１つの撮像素子を有しており、撮像部１７０に分光フィルタ等、切り換え可能な分光機能が設けられていてもよい。この場合、照明部１８０からは可視光と赤外光とが同時に射出され、撮像部１７０において、分光特性が時分割的に切り換えられることで、可視光に係る画像と赤外光に係る画像とが時分割的に取得され得る。なお、この際に、撮像部１７０の分光特性の切り換えに同期させて、照明部１８０からの可視光と赤外光との射出の有無が切り換えられてもよい。

また、撮像部１７０が可視光も赤外光も画像化できる１つの撮像素子を有しており、照明部１８０から可視光と赤外光とが時分割的に射出されてもよい。この場合、照明部１８０から可視光が射出されているときに撮像部１７０で得らえる画像は、可視光に係る画像となり、照明部１８０から赤外光が射出されているときに撮像部１７０で得らえる画像は、赤外光に係る画像となる。

また、上述の可視光に関わる画像、赤外に関わる画像というのは、これに限らず、波長の差異によるものを含む。また、偏光特性の差異による画像でもよい。さらに、波長以外にも条件を変えた複数回の撮影の差異を調べることで、取り出す画像情報が変えられるので、このような方式も本願の思想には含まれている。これは、照明に限らず、撮影（撮像）位置、ピントの位置や露出の差異によって、得られる画像が異なることを応用した考え方である。

ステップＳ１０７で行われる移動撮影処理では、第１の制御部１１０の座標演算部１１７は、得られた位置算出用光としての赤外光に係る画像に基づいて、撮像部１７０の位置を算出する。すなわち、例えば、移動撮影は、移動機構１６０が撮像部１７０を初期位置に移動させてから開始されるものとする。座標演算部１１７は、撮影された赤外光に係る画像に基づいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に横切った反射パターン８０１の線の数を計数し、その数から現在の撮像部１７０の位置を特定する。すなわち、Ｘ座標が増加する方向に移動しているときに横切ったことが検出された反射パターン８０１の線の数と、Ｘ座標が減少する方向に移動しているときに横切ったことが検出された反射パターン８０１の線の数とを累積することで、現在のＸ座標が取得され得る。同様に、Ｙ座標が増加する方向に移動しているときに横切ったことが検出された反射パターン８０１の線の数と、Ｙ座標が減少する方向に移動しているときに横切ったことが検出された反射パターン８０１の線の数とを累積することで、現在のＹ座標が取得され得る。

ステップＳ１０７の移動撮影処理の後、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から基準位置設定の指示があったか否かを判定する。基準位置は、例えば次のように決定される。ユーザは、コントローラ２００の表示装置２７２に表示された移動撮影により得られた可視光に係る画像を見ながら、撮像部１７０の位置を操作する。ユーザは、撮像部１７０の位置が希望の位置になったときに、当該位置を基準位置として設定する指示をコントローラ２００を用いて入力する。このような基準位置を設定する指示が入力されたか否かがステップＳ１０８において判定される。基準位置設定の指示がないとき、処理はステップＳ１１０に進む。一方、基準位置設定の指示があるとき、処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、第１の制御部１１０は、座標演算部１１７が反射パターン８０１に基づいて決定した現在の撮像部１７０の位置を基準位置として設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、第１の制御部１１０は、測定を開始するタイミングであるか否かを判定する。測定を開始するタイミングでないとき、処理はステップＳ１１２に進む。一方、測定を開始するタイミングであるとき、処理はステップＳ１１１に進む。測定を開始するタイミングは、例えば１時間毎など予め定められていてもよい。また、測定が開始される条件は、時間によらず、例えば細胞３２４又は培地３２２の状態に応じてもよい。本実施形態においては、測定を開始するタイミングになるごとに、繰り返し測定が行われる。また、ユーザによる測定開始の指示によって測定が開始されてもよい。

ステップＳ１１１において、第１の制御部１１０は、測定処理を行う。すなわち、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に指令して撮像部１７０の位置を変えながら、撮像部１７０に撮像を繰り返し行わせる。撮像部１７０の位置を変化させる際の基準位置は、ステップＳ１０９で設定された基準位置である。第１の制御部１１０は、得られた画像に対して、所定の処理を行い、要求されている結果を第１の記録部１３０に記録する。その後、処理はステップＳ１１２に進む。

測定処理における移動機構１６０による撮像部１７０の移動パターンについて図７を参照して説明する。図７は、移動パターン５５０の構成の一例を示す。図７に示すような移動パターン５５０が第１の記録部１３０に記録される。移動パターン５５０によって規定される測定処理で撮影される範囲は、設定された基準位置を用いて定義され得る。

第１の制御部１１０は、この移動パターン５５０に従って、移動機構１６０及び撮像部１７０の動作を制御する。すなわち、移動パターン５５０は、移動機構１６０及び撮像部１７０の動作手順を含む。図７に示すように、移動パターン５５０は、１回目の測定に係る移動パターンである第１の移動パターン５５１、２回目の測定に係る移動パターンである第２の移動パターン５５２等を含む。第１の移動パターン５５１、第２の移動パターン５５２等は、互いに同じでもよいし、異なっていてもよい。これらのデータの数は、測定の回数に応じて増減する。毎回同じ移動パターンで測定が行われる場合には、一組のパターンのみが用意されていてもよい。

例えば第１の移動パターン５５１に注目すると、第１の移動パターン５５１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１の移動パターン５５１には、開始条件５６０が含まれる。この開始条件５６０は、ステップＳ１１０で測定開始と判定される条件を含んでいる。

また、第１の移動パターン５５１には、第１の撮影情報５６１、第２の撮影情報５６２、第３の撮影情報５６３等が記録されている。第１の撮影情報５６１に注目すると、第１の撮影情報５６１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１の撮影情報５６１には、順番５７１と、位置５７２と、Ｚ位置５７３と、撮影条件５７４とが含まれる。順番５７１は、位置を変更しながら撮影を繰り返す際の撮影毎の通し番号である。位置５７２は、撮影位置のＸ座標及びＹ座標を含む。Ｘ座標及びＹ座標は、例えば位置制御部１１１による移動機構１６０の制御で用いられる値である。Ｚ位置５７３は、撮影位置のＺ座標を含む。Ｚ座標は、例えば撮像制御部１１２による撮像光学系１７２の制御に用いられる値である。撮影条件５７４は、シャッタースピードや絞り等の露出条件その他の撮影条件を含む。ここでいう撮影条件は、撮影毎に異なっていてもよいし、第１の移動パターン５５１に含まれる各撮影で共通であってもよいし、移動パターン５５０に含まれる全ての撮影で共通であってもよい。第２の撮影情報５６２、第３の撮影情報５６３等も、それぞれ同様に、順番、位置、Ｚ位置、及び撮影条件の情報を含む。なお、Ｚ方向に撮影面を変更せずに固定値とする場合には、Ｚ位置５７３の情報は省略されてもよい。また、撮影条件を変更せずに固定値とする場合には、撮影条件５７４の情報は省略されてもよい。

測定処理で行われる画像取得について図８の模式図を参照して説明する。観察装置１００は、例えば第１の面内において、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、複数の画像を取得する。画像処理回路１４０は、これらの画像を合成して、第１の面に係る１つの第１の画像６１１を作成する。ここで、第１の面は、例えば撮像部１７０の光軸に垂直な面、すなわち、透明板１０２と平行な面である。さらに、観察装置１００は、撮像部１７０の合焦位置を変化させることで、厚さ方向に撮影位置を第２の面、第３の面と変化させながら、同様に、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、それらを合成して、第２の画像６１２及び第３の画像６１３を取得する。ここで、厚さ方向とは、撮像部１７０の光軸方向であるＺ軸方向であり、透明板１０２に対して垂直な方向である。このようにして、３次元の各部における画像が取得される。ここでは、Ｚ方向に撮影面を変化させながら撮影を繰り返す例を示したが、Ｚ方向には複数の画像を得ることなく、Ｘ方向及びＹ方向にのみ位置を変更させながら繰り返し撮影が行われてもよい。この場合、１つの平面の合成画像が得られる。なお、第１の画像６１１、第２の画像６１２、第３の画像６１３等の取得方法については、Ｚ軸方向の位置が固定されてＸ方向及びＹ方向にスキャンされ、その後、Ｚ軸方向の位置が変更されて再びＸ方向及びＹ方向にスキャンされてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向の１つの位置につきＺ軸方向の位置が変更されながら複数回の撮影が行われ、この複数回の撮影がＸ方向及びＹ方向にスキャンされながら行われてもよい。

なお、測定に係る撮影では、試料３００に照明光を照射し続ける必要がなく、撮影を行う瞬間のみ試料３００に照明光を照射すればよい。したがって、照射時間を短時間にすることで細胞３２４へのダメージを低減できる。このため、照明光としての十分に強い強度を有する可視光が撮影のタイミングに合わせて試料３００に照射され得る。このことは、良質な画像を得ることに貢献する。

上述のようにして得られた、第１の記録部１３０に記録される測定結果のデータの構成の一例を図９に示す。図９に示すように、測定結果７００には、１回目の測定で得られた第１のデータ７０１、２回目の測定で得られた第２のデータ７０２等が含まれる。これらのデータの数は、測定の回数に応じて増減する。

例えば第１のデータ７０１に注目すると、第１のデータ７０１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１のデータ７０１には、開始条件７１０が含まれる。この開始条件７１０は、ステップＳ１１０で測定開始と判定された条件を含んでいる。例えば測定開始時刻などが予め決められており、当該決められた測定開始時刻で測定が開始されたとき、測定開始時刻が開始条件７１０として記録される。

また、第１のデータ７０１には、第１の画像情報７２１、第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等が記録されている。これらのデータは、それぞれ１回の撮影において取得されたデータの集合である。第１の画像情報７２１に注目すると、第１の画像情報７２１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１の画像情報７２１には、順番７３１と、位置７３２と、Ｚ位置７３３と、撮影条件７３４と、画像７３５とが含まれる。順番７３１は、位置を変更しながら撮影を繰り返す際の撮影毎の通し番号である。位置７３２は、撮影位置のＸ座標及びＹ座標を含む。Ｘ座標及びＹ座標は、移動機構１６０の制御で用いられる値であり、例えば位置制御部１１１から取得され得る。Ｚ位置７３３は、撮影位置のＺ座標を含む。Ｚ座標は、撮像光学系１７２の制御に用いられる値であり、例えば撮像制御部１１２から取得され得る。撮影条件７３４は、シャッタースピードや絞り等の露出条件その他の撮影条件を含む。ここでいう撮影条件は、撮影毎に異なっていてもよいし、第１のデータ７０１内に含まれる各撮影では共通であってもよいし、測定結果７００に含まれる全ての撮影で共通であってもよい。画像７３５は、撮影により得られた画像データである。第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等も、それぞれ同様に、順番、位置、Ｚ位置、撮影条件、及び画像の情報を含む。なお、Ｚ方向に撮影面を変更しない場合には、Ｚ位置の情報は省略されてもよい。

また、第１のデータ７０１には、解析結果７４０が含まれる。解析結果７４０は、例えば画像処理回路１４０を用いて測定された細胞又は細胞群の数を表す細胞数７４１等を含む。また、解析結果７４０には、Ｚ位置が共通の画像を合成することで作成された平面の画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、全ての画像７３５を合成することで作成された３次元画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、深度合成画像が含まれてもよい。

第２のデータ７０２にも、第１のデータ７０１と同様に、開始条件、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ等、及び解析結果等が含まれ得る。

さらに、測定結果７００には、第１のデータ、第２のデータ等に基づいて得られた、測定全体の解析結果７０９も含まれ得る。測定結果７００の全てが１つのファイルとして記録されてもよいし、測定結果７００の一部が１つのファイルとして記録されてもよい。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１１２において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から情報の要求があるか否かを判定する。コントローラ２００からは、例えばステップＳ１１１の測定で得られたデータが要求される。情報の要求が無いとき、処理はステップＳ１１４に進む。一方、情報の要求があるとき、処理はステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から要求された情報を第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信する。ここで送信される情報は、観察装置１００からコントローラ２００へと送信される、観察装置１００によって取得された画像、画像取得時の撮影条件、得られた画像に対して行われた解析の結果などが含まれ得る。その後、処理はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、第１の制御部１１０は、観察装置制御処理を終了するか否かを判定する。観察装置制御処理を終了するとき、当該処理は終了する。例えば、一連の測定が終了し、観察装置１００がインキュベータから取り出されるような状況において、観察装置制御処理は終了する。一方、終了しないとき、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、第１の制御部１１０は、電源をオフにするか否かを判定する。例えば、ステップＳ１１１で行われた測定から、次に行われる測定までの待機時間が長いとき、電力の消費を抑制するために、不要な部分の電源をオフにすると判定する。電源をオフにしないとき、処理はステップＳ１０４に戻る。一方、電源をオフにすると判定されたとき、処理はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６において、第１の制御部１１０は、観察装置１００の待機中に不要な各部の電源をオフにする。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。以上のようにして、観察装置１００は、繰り返し測定を行う。

次に、コントローラ２００の動作について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートに示す処理は、例えば観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わった後に開始する。

ステップＳ２０１において、第２の制御部２１０は、本実施形態に係る測定プログラムが起動されたか否かを判定する。測定プログラムが起動していないとき、処理はステップＳ２０１を繰り返す。コントローラ２００は、本実施形態に係る測定システムのコントローラとしての機能に限らず、種々の機能を果たし得る。したがって、測定プログラムが起動していないとき、コントローラ２００は、測定システム１以外として動作をしてもよい。測定プログラムが起動したと判定されたとき、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、第２の制御部２１０は、観察装置１００との通信を確立させる。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０３と対になっており、観察装置１００及びコントローラ２００による動作によって、観察装置１００とコントローラ２００との間の通信が確立される。また、ここで確立される通信は、観察装置制御のステップＳ１０３と無関係な、例えば後述の観察装置１００の電源をオンにするための指示を送信するための低消費電力な通信でもよい。

ステップＳ２０３において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオンにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオンにすることが要求されていると判定される。電源をオンにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ２０５に進む。一方、電源をオンにすることが要求されているとき、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０５に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０１と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオンにすべき旨の命令を受信した観察装置１００では、ステップＳ１０２の処理により電源がオンに切り替えられる。なお、ここで用いられる通信手段は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ等の低消費電力な通信方法によってもよい。

ステップＳ２０５において、第２の制御部２１０は、観察装置１００に向けて情報を送信することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報送信に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報送信が要求されていると判定される。ここで送信の要求がなされる情報は、測定の条件等である。情報送信が要求されていないとき、処理はステップＳ２０７に進む。一方、情報送信が要求されているとき、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、第２の制御部２１０は、入力装置２７４を介して入力された情報を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０７に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０４と対になっており、観察装置１００は、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報、例えば、測定条件等をステップＳ１０５の処理により取得する。

ステップＳ２０７において、第２の制御部２１０は、ユーザが観察装置１００の撮像部１７０の位置をマニュアルで操作することを要求しているか否かを判定する。例えば撮像部１７０の位置のマニュアル操作に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、マニュアル位置操作が要求されていると判定される。マニュアル位置操作が要求されていないとき、処理はステップＳ２０９に進む。一方、マニュアル位置操作が要求されているとき、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、第２の制御部２１０は、撮像部１７０の位置操作に係る指示を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０９に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０６と対になっており、観察装置１００は、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された位置操作に係る指示に基づいて、ステップＳ１０７で移動撮影処理を実行する。このとき、コントローラ２００は、観察装置１００から画像データを取得し、得られた画像を表示装置２７２に表示する。

ステップＳ２０９において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の測定の開始をユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００に測定を開始させる命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、測定開始が要求されていると判定される。測定開始が要求されていないとき、処理はステップＳ２１１に進む。一方、測定開始が要求されているとき、処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０において、第２の制御部２１０は、測定を開始すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１１に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１０と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された命令に応じて、ステップＳ１１１の処理で測定が行われる。

ステップＳ２１１において、第２の制御部２１０は、観察装置１００から情報を取得することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報要求に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報要求されていると判定される。要求される情報は、例えば観察装置１００によって得られた試料３００に関する情報である。この情報は、例えば、試料３００に係る画像データや、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の数等、図９を参照して説明した測定結果７００に含まれる情報であり得る。情報要求がされていないとき、処理はステップＳ２１３に進む。一方、情報要求がされているとき、処理はステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２において、第２の制御部２１０は、ユーザが要求している情報を送信すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１３に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１２と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報要求に応じて、ステップＳ１１３の処理で要求された情報、例えば観察装置１００により得られた画像やその解析結果が、観察装置１００からコントローラ２００へと送信される。

ステップＳ２１３において、第２の制御部２１０は、ステップＳ２１２で要求した情報を受信したか否かを判定する。情報を受信していないとき、処理はステップＳ２１５に進む。一方、情報を受信したとき、処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４において、第２の制御部２１０は、受信した情報を表示装置２７２に表示させたり、第２の記録部２３０に記録したりする。その後、処理はステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオフにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオフにすることが要求されていると判定される。電源をオフにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ２１７に進む。一方、電源をオフにすることが要求されているとき、処理はステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１７に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１５と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオフにすべき命令に応じて、ステップＳ１１６の処理で電源がオフにされる。

ステップＳ２１７において、第２の制御部２１０は、測定プログラムが終了したか否かを判定する。測定プログラムが終了しているとき、処理はステップＳ２０１に戻る。一方、測定プログラムが終了していないとき、処理はステップＳ２０３に戻る。すなわち、上述の動作は、繰り返し実行される。

以上のように、測定システム１による測定は、予め設定されたタイミングで、予め設定された条件で繰り返し行われ得る。測定のタイミングや条件の設定は、コントローラ２００を用いてユーザによって入力され、観察装置１００に設定されてもよい。また、測定システム１による測定は、ユーザがコントローラ２００を用いて観察装置１００に指示をすることで、ユーザによる指示の都度に手動で行われることもある。

〈測定システムの利点〉
本実施形態に係る測定システム１によれば、インキュベータ内に試料３００が静置されたままの状態で、広い範囲の細胞の画像を得ることができる。ここで、画像は、時間経過に従って繰り返し得られる。したがって、ユーザは、例えば細胞が経時的に変化していく様子を知ることができ、それを解析することができる。本実施形態では、透明板１０２に描かれた反射パターン８０１が撮影され、得られた画像に基づいて、撮像部１７０の位置が特定される。つまり、対象物のＸ，Ｙ、Ｚのどこかすぐ近傍、あるいは略近傍に情報があるので、迅速に補助情報が利用され得る。このパターンは上記対象物と重なっていても、略同時に撮影されてしまっても、撮影条件を切り替えて撮影すれば、これが遮る影響を受けずに対象物が観察でき、また、パターンだけを正しく検出することもできる。ここで、撮像部１７０は、試料３００の測定のために必要な装置である。本実施形態によれば、例えば移動機構１６０にエンコーダを設ける等、撮像部１７０の位置を取得するための装置を別途設ける必要がない。計測用の光と位置検出用の光とを異なるものとし、反射パターン８０１のための材料として波長選択性反射材が用いられることで、試料３００の計測は影響を受けない。波長によって影響を軽減する他にも、位置や太さや透過率などで、試料の撮影に影響のないパターンにすることは可能である。すなわち、波長選択性反射材が用いられず、同一波長が用いられても、その他の撮影条件の調整によって観察画像と位置算出用画像とが区別され得る。

〈反射パターンについて〉
透明板１０２に波長選択性反射材を用いて描かれる反射パターンの別の例について図面を参照して説明する。反射パターン８０２は、例えば図１１に示すように、位置に応じて赤外反射部８２０の線の太さが異なるものであってもよい。位置によって線の太さが異なると、座標演算部１１７は、撮影によって得られた反射パターン８０２の画像に基づき赤外反射部８２０の太さを解析することで、直接的に撮像部１７０の位置を特定することができる。このように、反射パターン８０２は、赤外反射部８２０の太さという特性を有しており、座標演算部１１７は、当該特性を解析することで、座標を算出することができる。

また、反射パターン８０３は、例えば図１２に示すように、位置に応じて赤外反射部８３０の線の間隔や太さ等の模様といった特性が異なるものであってもよい。位置によって線の特性が異なると、座標演算部１１７は、撮影によって得られた反射パターン８０３の画像に基づいて、直接的に撮像部１７０の位置を特定することができる。

また、反射パターン８０４は、例えば図１３に示すように、透明板１０２を横断する線ではなく、離散的に配置された赤外反射部８４０を含むものであってもよい。例えば図１３の例では、透明板１０２に均等に複数の点８４１が配置され、点８４１の各々の近傍には模様の一種であるバーコード８４２が配置されている。各々のバーコード８４２は、各々の点８４１の座標の情報を表す。なお、バーコード８４２に代えて、点８４１の座標の情報を表す２次元コードが配置されてもよい。

ここでは、座標について強調して書いているが、反射パターンには、撮影条件を補助するものであれば、どのような情報を入れ込んでもよい。操作者、研究者などユーザのＩＤ、試料の種別、露出（絞りや感度、露光時間等）及びピントなどの撮影パラメータ、試料の識別情報、種類、位置、条件、及び関連するドキュメントなどの関連データ等を特定、参照できる情報が含まれていてもよい。この場合、反射パターンで反射する赤外光は補助情報算出用光であるといえ、この補助情報算出用光を用いて得られた反射パターンの画像は補助情報算出用画像であるといえる。演算部は、この補助情報算出用画像に基づいて、撮像条件を算出する。制御部は、この撮像条件に係る情報を利用して、撮像を制御する。補助情報に基づいて撮像が制御されるので、状況に応じて迅速、正確な撮像が行われ得る。上述の実施形態は、特に反射パターンが位置を表す情報である場合であり、赤外光は位置算出用光に相当し、反射パターンに係る画像が位置算出用画像として取得される。演算部である座標演算部１１７は、反射パターンに係る画像に基づいて撮像部の位置に係る情報を算出し、制御部である位置制御部１１１は、この情報を利用して撮像部１７０の位置を制御する。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、観察装置１００の透明板１０２に反射パターン８０１が付されている。これに対して、本実施形態では、透明板１０２に反射パターン８０１は付されておらず、試料３００の容器３１０の底面に反射パターンが描かれている。

本実施形態では、測定が行われる試料３００の容器３１０の範囲内に基準位置が設けられ、また、容器３１０の範囲内の座標が算出され得る。

容器３１０の底面に付される反射パターンは、例えば図１４に示されるような格子状の反射パターン８０５であってもよい。格子状の反射パターン８０５を形成する赤外反射部８５０の線は、位置に応じて太さが異なっていたり、位置に応じて線の模様が異なっていたりしてもよい。また、容器３１０の底面に付される反射パターンは、例えば図１５に示されるような離散的な点８６１とバーコード８６２とを含む赤外反射部８６０が配置された反射パターン８０６であってもよい。赤外反射部８６０は、バーコードに代えて２次元コードを含んでいてもよい。撮像時のピント方向の試料の位置とコードの位置が別であるから、視差によるコード画像の削除などが可能となる。

〈変形例〉
ここでは、Ｘ、Ｙの２次元にスキャンするタイプで説明したが、撮像素子がライン状なら、１次元スキャンでもよい。また、移動する撮像部という見方からすると、民生用のカメラや、特別な検査用カメラにも活用が可能である。例えば、ロボットに搭載したカメラやドローン搭載のカメラでも、特定のパターンや参照画像を検出しながらそれを補助情報として参考にしながら撮像を行うことができ、本願の特徴である、対象物の観察画像を取得する観察装置であって、撮影によって、前記位置算出用光に係る画像データである位置算出用画像と前記観察画像とを生成する撮像部や、前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構とを有すると考えることができる。そして、異なる条件による撮影によって得られた前記位置算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮影に関わる情報を算出する座標演算部と、前記位置に係る情報を利用して前記撮像部の位置を制御する位置制御部とを備える観察装置であると表現することができる。

上述の実施形態では、撮像部１７０で得られた画像の処理、測定結果の解析等が、観察装置１００で行われる例を示したが、これに限らない。処理前のデータが観察装置１００からコントローラ２００へと送信されることで、これらの処理のうち１つ以上が、コントローラ２００の第２の制御部２１０で行われてもよい。

上述の実施形態では、撮像部１７０の位置の操作は、コントローラ２００を用いて行われる場合を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、図１６に示すように、観察装置１００が、例えば十字キーを有する操作部１９０を有しており、この操作部１９０への入力によって撮像部１７０の位置の操作が行われるように、測定システム１は構成されていてもよい。

上述の実施形態では、可視光で試料の観察を行い、赤外光で反射パターンの情報を取得する例を示した。しかしながらこれに限らない。例えば、赤外光で試料の観察を行い、可視光で反射パターンの情報を取得してもよい。この場合、反射パターンを形成する波長選択性反射材として、例えば赤外光を透過しその他の光を反射する材料等が用いられ得る。また、可視光及び赤外光以外の組み合わせが用いられてもよい。すなわち、観察に用いられる波長と、反射パターンの情報を取得するための波長とが異なっていればよい。観察に用いられる波長の観察用光に基づいて、観察画像が生成され、反射パターンの情報を取得するための波長の位置算出用光に基づいて、位置算出用画像が生成され、観察画像と位置算出用画像とが別個に取得されればよい。

つまり、このような構成で、対象物の観察のための観察用光に係る画像データである観察画像を取得する観察装置であって、略同時に生成する撮像部と、前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構と、異なる条件による撮影によって得られた補助情報用画像に基づいて、前記撮像部の制御に係る情報を算出する座標演算部と、前記位置に係る情報を利用して前記撮像部の撮像を制御する制御部とを備える観察装置が提供できる。ここで、前記位置算出用画像は、前記位置算出用光を前記撮像部へと導く特定条件下で上記対象物画像の少なくとも一部を遮らないパターンの画像を含み、前記座標演算部は、前記パターンに基づいて、前記撮像部の位置に係る情報を算出する観察装置であるとも言える。

また、反射パターンは、透明板１０２又は容器３１０等に貼付されるシールに描かれ、このシールが、使用の都度に透明板１０２又は容器３１０等に貼付されるように構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、観察装置１００の筐体１０１の上面が透明板１０２で覆われており、試料３００が筐体１０１の上面に配置される例を示したが、これに限らない。試料３００の形状、観察したい方向等に応じて、観察装置１００の形状は適宜に変更され得る。この場合、位置を表すパターンは、特定の波長を有する光を反射するものに限らず、特定の波長の位置算出用光を透過することで撮像部１７０の方向へ位置算出用光を導くものなど、各種の波長選択性導光材料によって形成され得る。

また、上述の実施形態では、撮像部１７０が移動する観察装置１００の例を示したが、これに限らない。撮像部と観察の対象物である試料との位置関係が変化するものであればよいので、撮像部が固定され、試料が移動機構によって移動させられてもよい。この場合、試料の方に、反射パターン等が設けられ得る。

また、線の太さや模様等の座標の情報を表す反射パターンの特性は、例えば、反射する光の波長や、反射率等、他の種々の特性であり得る。例えば、可視光のように幅広い波長の光が位置算出用光として用いられるとき、波長選択性導光材料が反射する光の波長が座標に応じて異なるものであれば、反射光の波長が解析されることで、座標が特定され得る。また、波長選択性導光材料が反射する光の強度が座標に応じて異なるものであれば、反射光の強度が解析されることで、座標が特定され得る。

なお、本発明の上記実施形態には、以下の発明も含まれる。
［１］
対象物の観察のための観察用光に係る画像データである観察画像を取得する観察装置であって、
波長が前記観察用光とは異なる位置算出用光と前記観察用光とを少なくとも含む、互いに波長が異なる複数種類の光を射出する照明部と、
撮影によって、前記位置算出用光に係る画像データである位置算出用画像と前記観察画像とを少なくとも生成する撮像部と、
前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構と、
前記位置算出用画像に基づいて、前記撮像部の位置に係る情報を算出する座標演算部と、
前記位置に係る情報を利用して前記撮像部の位置を制御する位置制御部と
を備える観察装置。
［２］
前記位置算出用画像は、前記位置算出用光を前記撮像部へと導く波長選択性導光材を用いて描かれたパターンの画像を含み、
前記座標演算部は、前記パターンに基づいて、前記撮像部の位置に係る情報を算出する、
［１］に記載の観察装置。
［３］
対象物の観察のための観察用光と、前記観察用光と波長が異なる位置算出用光とを少なくとも含む互いに波長が異なる複数種類の光を射出することと、
撮像部によって撮影することで、前記観察用光に係る画像データである観察画像と、前記位置算出用光に係る画像データである位置算出用画像とを少なくとも生成することと、
前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させることと、
前記位置算出用画像に基づいて、前記撮像部の位置に係る情報を算出することと、
前記位置に係る情報を利用して前記撮像部の位置を制御することと
を含む観察方法。

１…測定システム、１００…観察装置、１０１…筐体、１０２…透明板、１０５…回路群、１１０…第１の制御部、１１１…位置制御部、１１２…撮像制御部、１１３…照明制御部、１１４…通信制御部、１１５…記録制御部、１１６…測定制御部、１１７…座標演算部、１３０…第１の記録部、１４０…画像処理回路、１６０…移動機構、１６１…Ｘ送りねじ、１６２…Ｘアクチュエータ、１６３…Ｙ送りねじ、１６４…Ｙアクチュエータ、１６８…支持部、１７０…撮像部、１７２…撮像光学系、１７４…撮像素子、１８０…照明部、１８２…照明光学系、１８４…光源、１９０…操作部、１９２…第１の通信装置、２００…コントローラ、２１０…第２の制御部、２１１…システム制御部、２１２…表示制御部、２１３…記録制御部、２１４…通信制御部、２３０…第２の記録部、２７０…入出力装置、２７２…表示装置、２７４…入力装置、２９２…第２の通信装置、３００…試料、３１０…容器、３２２…培地、３２４…細胞、３４０…ブイ、３６０…反射板。

Claims (8)

1. 対象物の観察のための観察用光に係る画像データである観察画像を取得する観察装置であって、
   撮影によって、補助情報算出用光に係る画像データである補助情報算出用画像と前記観察画像とを生成する撮像部と、
   前記対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構と、
   前記観察画像とは異なる条件による撮影によって得られた前記補助情報算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮像条件に係る情報を算出する演算部と、
   前記撮像条件に係る情報を利用して前記撮像部の撮像を制御する制御部と
   を備える観察装置。
2. 前記補助情報算出用画像は、前記補助情報算出用光を前記撮像部へと導く特定条件下で前記観察画像に係る光の少なくとも一部を遮らないパターンの画像を含み、
   前記演算部は、前記パターンに基づいて、前記撮像条件に係る情報を算出する、
   請求項１に記載の観察装置。
3. 前記補助情報算出用画像は、
   前記補助情報算出用光を前記撮像部へと導くパターンの画像を含み、
   撮影条件の切り替えによって、得られた複数の画像について前記パターンの画像と前記対象物の画像とを区別する、
   請求項２に記載の観察装置。
4. 前記補助情報算出用画像は、前記補助情報算出用光を前記撮像部へと導く波長選択性導光材を用いて描かれたパターンの画像を含み、
   前記観察装置は、波長が前記観察用光とは異なる補助情報算出用光と前記観察用光とを少なくとも含む、互いに波長が異なる複数種類の光を射出する照明部をさらに備える、
   請求項２に記載の観察装置。
5. 前記観察画像に基づいて解析が行われる前記対象物が設置されるように構成された透明板であって、前記パターンが描かれた透明板をさらに備え、
   前記波長選択性導光材は、波長選択性反射材を含む、
   請求項４に記載の観察装置。
6. 前記パターンの各々の部分は、当該部分の座標を示す特性を含み、
   前記演算部は、前記特性に基づいて、前記撮像部の位置に係る情報を算出する、
   請求項２に記載の観察装置。
7. 請求項１に記載の観察装置であって、通信装置をさらに具備する観察装置と、
   前記通信装置を介して前記観察装置と通信をし、前記観察装置の動作を制御するコントローラと
   を備える測定システム。
8. 撮像部によって撮影することで、観察用光に係る画像データである観察画像と、補助情報算出用光に係る画像データである補助情報算出用画像とを少なくとも生成することと、
   対象物に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させることと、
   前記観察画像とは異なる条件による撮影によって得られた前記補助情報算出用画像に基づいて、前記撮像部の撮影条件に係る情報を算出することと、
   前記撮影条件に係る情報を利用して前記撮像部の撮像を制御することと
   を含む観察方法。