生体観察装置
【課題】生体試料を視野範囲外に逃すことなく詳細な蛍光観察を行う。
【解決手段】生体試料１を含む観察領域２に照明光を照射する光源２２と、観察領域２からの透過光を撮影し観察領域２のマクロ画像４を取得するＣＣＤ３２と、生体試料１に励起光を照射する光源２４と、生体試料１の励起光の照射位置において発生する蛍光を検出して生体試料１のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部３５と、生体試料１の識別情報を記憶する識別情報記憶部１５と、マクロ画像４を画像処理して生体試料１の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と識別情報記憶部１５に記憶されている識別情報とが対応する生体試料１を特定する生体試料特定部１７と、ミクロ画像３の視野範囲に生体試料１が含まれるようにミクロ画像取得部３５の撮影範囲を移動させるパン制御部１９とを備える生体観察装置１００を提供する。
【解決手段】生体試料１を含む観察領域２に照明光を照射する光源２２と、観察領域２からの透過光を撮影し観察領域２のマクロ画像４を取得するＣＣＤ３２と、生体試料１に励起光を照射する光源２４と、生体試料１の励起光の照射位置において発生する蛍光を検出して生体試料１のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部３５と、生体試料１の識別情報を記憶する識別情報記憶部１５と、マクロ画像４を画像処理して生体試料１の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と識別情報記憶部１５に記憶されている識別情報とが対応する生体試料１を特定する生体試料特定部１７と、ミクロ画像３の視野範囲に生体試料１が含まれるようにミクロ画像取得部３５の撮影範囲を移動させるパン制御部１９とを備える生体観察装置１００を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡等を利用して種々の生体試料の観察が行われており、生体試料をカメラ等により撮影して画像情報を取得し、取得した画像情報に基づき生体試料の動きや経時変化を自動的に追跡する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡装置は、ステージ上に載置された特定の生体試料に照明光を照射し、その透過光を撮影して得られる画像情報に基づいて、生体試料が視野から外れないようにステージ位置を制御するようになっている。そして、生体試料の動きを追跡しながら励起光を照射し、生体試料において発生する蛍光を撮影して蛍光観察を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡装置では、特定した生体試料の動きに合わせてステージ位置を制御するため、特定した生体試料しか追跡することができないという不都合がある。また、生体試料の形状等が変化した場合には追跡することができないという問題がある。さらに、高解像の画像情報を取得しようとすると、生体試料が視野範囲外にはみ出し易く追跡不可能になる可能性が高いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、生体試料を視野範囲外に逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができる生体観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、生体試料を含む観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記マクロ画像取得部により取得された前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている前記識別情報とが対応する前記生体試料を特定する生体試料特定部と、該生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記ミクロ画像の視野範囲と前記生体試料との相対位置を調整する調整部とを備える生体観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、マクロ画像取得部により１ピクセルのサイズが大きいマクロ画像を取得し、ミクロ画像取得部によりマクロ画像と比較して１ピクセルのサイズが小さいミクロ画像を取得することにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも広い視野で広範囲の観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。したがって、体試料特定部により識別情報記憶部に記憶されている識別情報に基づいて特定される生体試料に対し、生体試料が移動した場合もマクロ画像の視野範囲内に納めることができる。
【０００８】
すなわち、本来観察したい生体試料（例えば、細胞１個を観察するのに必要な視野が縦数十μｍ、横数十μｍ程度。）のミクロ観察を長時間実行するために、観察領域のマクロ画像の取得を併用して生体試料の移動に対応することにより、生体試料を逃すことなく詳細なミクロ観察を行うことができる。生体試料の識別情報としては、画像処理によって生体試料を識別することができる情報であればよく、例えば、生体試料の重心の位置、形状、大きさ、輝度等が挙げられる。
【０００９】
上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、前記マクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記観察領域上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記マクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、前記制御部が、前記マクロ画像の取得時より前記ミクロ画像の取得時の照射光の走査の振幅が小さくなるように前記スキャナの揺動角度範囲を制御することとしてもよい。
【００１０】
このように構成することで、スキャナにより照射光が走査された観察領域からの観察光がマクロ画像取得部によって検出されて観察領域のマクロ画像が取得され、また、スキャナにより照射光が走査された生体試料からの観察光がミクロ画像取得部によって検出されて生体試料のミクロ画像が取得される。
【００１１】
この場合において、マクロ画像とミクロ画像の画素数を相互に一致させたまま、マクロ画像取得時には照射光の走査の振幅を大きくし、また、ミクロ画像取得時には照射光の走査の振幅を小さくすることにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも視野が広く広範囲の観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整することとしてもよい。
このように構成することで、生体試料の動きに合わせて簡易にミクロ画像を追跡することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記スキャナにより走査された照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
このようにすることで、より広範囲にわたり生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、前記生体試料の３次元的なマクロ画像を取得することとしてもよい。
このように構成することで、３次元的なマクロ画像により、生体試料の３次元的な移動等に対してもミクロ画像を追跡することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照射光の前記観察領域上の照射範囲からの観察光を撮影して前記マクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、前記制御部が、前記マクロ画像の視野範囲より前記ミクロ画像の視野範囲を狭くするように前記スキャナの揺動角度範囲を制御することとしてよい。
【００１６】
このように構成することで、ミクロ画像取得時に照射光の走査の振幅をマクロ画像の視野範囲より小さくすることにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも広い視野範囲で観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整することとしてもよい。
【００１８】
また、上記発明においては、前記スキャナにより走査された前記照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００１９】
また、上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、前記生体試料および該生体試料を含む観察領域からの観察光を集光する複数の倍率が異なる対物レンズと、該対物レンズを保持し、照射光の光路上にいずれかの前記対物レンズを切り替え可能に配置するレボルバとを備え、前記マクロ画像取得部が、低倍率の前記対物レンズにより集光された前記観察領域からの観察光を撮影することにより前記観察領域のマクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、高倍率の前記対物レンズにより集光された前記生体試料からの観察光を撮影することにより前記生体試料のミクロ画像を取得し、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００２０】
このように構成することで、光源から発せられた照射光が低倍率の対物レンズにより観察領域に照射され、その観察光が画像撮影部により撮影されて観察領域のマクロ画像が取得される。一方、光源から発せられた照射光が高倍率の対物レンズにより観察領域内に存在する生体試料に照射され、その観察光が画像撮影部により撮影されて生体試料のミクロ画像が取得される。
【００２１】
この場合において、低倍率の対物レンズを用いて取得されるマクロ画像はミクロ画像よりも視野が広く広範囲の観察領域を映し出すことができる。一方、高倍率の対物レンズを用いて取得されるミクロ画像はマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００２２】
また、制御部によりステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することで、生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡することができる。したがって、体試料特定部により特定される生体試料に対し、生体試料が移動した場合もマクロ画像の視野範囲内に生体試料を納め、生体試料を逃すことなく高詳細なミクロ観察を長時間実行することができる。
【００２３】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記ミクロ画像を取得する前記対物レンズの倍率情報を用いて、前記マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出することとしてもよい。
このように構成することで、マクロ画像上の生体試料の識別情報とミクロ画像上の生体試料の識別情報とを簡易に整合させることができ、ミクロ観察する生体試料の特定を容易にすることができる。
【００２４】
また、上記発明においては、前記調整手段が、前記生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００２５】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、前記観察領域が隣接する複数の前記マクロ画像を取得し、隣接する該マクロ画像どうしを張り合わせることとしてもよい。
このように構成することで、張り合わされた広い範囲のマクロ画像により、移動範囲が大きい生体試料を逃さずに追跡しミクロ観察することができる。
【００２６】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光の照射による前記前記観察領域からの透過光または戻り光に基づいて前記観察領域のマクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光により励起された蛍光に基づいて前記生体試料のミクロ画像を取得することとしてもよい。
【００２７】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換えることとしてもよい。
このように構成することで、観察中に生体試料の識別情報が変化した場合であっても、識別情報が変化した後の生体試料を見失うことなくミクロ画像を追跡させて観察を行うことができる。
【００２８】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００２９】
このように構成することで、観察中に生体試料が細胞分裂した場合であっても、新たに発生した生体試料を特定し直し、細胞分裂後の生体試料ごとにミクロ画像を追跡させて観察することができる。また、同一の生体試料から細胞分裂した新たな生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することで、細胞分裂した新たな生体試料どうしを相互に対応づけて観察することができる。
【００３０】
本発明は、生体試料を含む観察領域に照明光を照射するマクロ画像用光源と、該マクロ画像用光源から発せられる前記照明光の照射による前記観察領域からの透過光または戻り光を撮影し前記観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、前記生体試料に励起光を照射するミクロ画像用光源と、該ミクロ画像用光源から発せられる前記励起光の前記生体試料の照射位置において発生する蛍光を検出し前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている識別情報とが対応する生体試料を特定する生体試料特定部と、前記ミクロ画像の視野範囲に前記生体試料特定部により特定された生体試料が含まれるように、前記ミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させる移動手段とを備える生体観察装置を提供する。
【００３１】
本発明によれば、マクロ画像用光源から発せられた照明光が観察領域に照射されると、観察領域からの透過光または戻り光がマクロ画像取得部により撮影されて観察領域のマクロ画像が取得される。また、ミクロ画像用光源から発せられた励起光が観察領域内に存在する生体試料に照射されると、生体試料おいて発生する蛍光がミクロ画像取得部により検出されて生体試料のミクロ画像が取得される。なお、戻り光には、生体試料の表面において反射した反射光や生体試料において発生した蛍光が含まれるものとする。
【００３２】
ここで、マクロ画像はミクロ画像よりも視野が広く、広範囲の観察領域が映し出される。したがって、マクロ画像には、生体試料が移動した場合も視野範囲内に納めることができる。一方、ミクロ画像はマクロ画像より高い解像度で撮像される。したがって、ミクロ画像には、マクロ画像により生体試料を映し出す場合と比較して、詳細に生体試料を映し出すことができる。
【００３３】
本発明に係る生体観察装置は、生体試料特定部により、マクロ画像を画像処理して抽出される識別情報が識別情報記憶部に記憶されている識別情報に対応する生体試料を特定し、移動手段により、特定された生体試料がミクロ画像の視野範囲に含まれるようにミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させることで、生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡させることができる。これにより、本来観察したい生体試料（例えば、細胞１個を観察するのに必要な視野が縦数十μｍ、横数十μｍ程度。）のミクロ観察を長時間実行するために、観察領域のマクロ画像の取得を併用して生体試料の移動に対応することができ、生体試料が移動等する場合にミクロ画像の視野から生体試料を逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができる。
【００３４】
また、識別情報記憶部に複数の生体試料の識別情報を記憶させれば、複数の生体試料をそれぞれ特定することができる。また、移動手段により生体試料ごとにミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させることで、複数の所望の生体試料ごとにミクロ画像を取得して蛍光観察を行うことができる。
【００３５】
上記発明においては、前記ミクロ画像取得部が、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を走査させるスキャナと、前記生体試料において発生する前記蛍光を検出する検出部と、該検出部により検出された蛍光に基づいて前記ミクロ画像を構築する画像構築部とを備え、前記移動手段が、前記スキャナの揺動角度範囲を調整することとしてもよい。
【００３６】
このように構成することで、スキャナにより生体試料上で励起光が走査されることにより発生する蛍光が検出部により検出され、その検出信号に基づいて画像構築部により生体試料のミクロ画像が構築される。そして、移動手段によりスキャナの揺動角度範囲を調整し、生体試料の動きに合わせて励起光の走査範囲を変更することで、生体試料の動きに合わせて簡易にミクロ画像を追跡させることができる。
【００３７】
また、上記発明においては、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を前記生体試料に照射する一方、前記励起光の照射位置において発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、前記生体試料が載置され、前記対物レンズの光軸に交差する方向に移動可能なステージとを備え、前記移動手段が、前記対物レンズと前記ステージとを前記光軸に交差する方向に相対的に移動させることとしてもよい。
【００３８】
移動手段により、対物レンズとステージとを光軸に交差する方向に相対的に移動させることで、スキャナの走査範囲と比較してより広い範囲にわたりミクロ画像を追跡させることができる。したがって、生体試料が視野範囲外に移動しようとする場合であっても、生体試料を視野範囲内に納めることが可能となる。
【００３９】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換えることとしてもよい。
【００４０】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００４１】
また、上記発明においては、倍率の異なる前記対物レンズが交換可能に備えられ、前記生体試料特定部が、前記対物レンズの倍率情報を用いて前記生体試料の識別情報を抽出することとしてもよい。
このように構成することで、生体試料を含む観察領域のマクロ画像を対物レンズの倍率を変えて複数段階に分けて取得した場合であっても、対物レンズごとのマクロ画像上の生体試料の位置関係を容易に対応づけることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、生体試料を視野範囲外に逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体観察装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のＬＳＭのガルバノズームごとの視野範囲を例示した図である。
【図３】図１の生体観察装置による生体試料の観察工程を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ)は前回取得したマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は今回取得したマクロ画像を示す図であり、（Ｃ）は生体試料の移動に合わせて変更されたミクロ画像の取得範囲を表示した図である。
【図５】（Ａ）は生体試料が移動する前のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図であり、（Ｂ）は生体試料が移動した後のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示した図である。
【図６】（Ａ）は生体試料が細胞分裂する前のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図であり、（Ｂ）は生体試料が細胞分裂した後のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図である。
【図７】図１の生体観察装置による生体試料が細胞分裂した場合の観察工程を示すフローチャートである。
【図８】図１の生体観察装置によるステージを制御して観察する工程を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ)は張り合わせたマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は張り合わせた今回のマクロ画像を示す図であり、（Ｃ）は生体試料の移動に合わせて変更されたミクロ画像の取得範囲を表示した図である。
【図１０】図１の生体観察装置により隣接する観察領域のマクロ画像を張り合わせて観察する工程を示すフローチャートである。
【図１１】マクロ画像間に生体試料が移動した場合を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第１の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態の第２の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１４】（Ａ）は３次元的なマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は図１４（Ａ）の３次元的なマクロ画像のうち生体試料が存在する２次元的なマクロ画像を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の第３の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１６】マクロ画像上における高倍率の対物レンズの視野を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本実施形態に係る生体観察装置１００は、図１に示すように、細胞や微生物等の生体試料１を詳細に観察するものである。この生体観察装置１００は、生体試料１を載置するステージ１１と、ステージ１１上の生体試料１に向けて照射光を照射し、照明光が照射された生体試料１および生体試料１を含む周囲の領域（以下「観察領域」という。）２からの光（観察光）を検出する光学系２０と、ステージ１１の位置および照射光の照射位置を制御したり光学系２０により検出された蛍光に基づき画像を構築したりする制御装置（制御部）１３と、制御装置１３により構築された画像等を表示するモニタ１２とを備えている。
【００４５】
ステージ１１は、図示しない移動機構を備え、光学系２０により生体試料１および観察領域２に照射される照射光の光軸に交差する方向に移動可能に配置されている。ステージ１１には、観察領域２内に１つあるいは複数の生体試料１が配置されるようになっている。
【００４６】
光学系２０は、照射光として観察領域２に向けて照明光を照射するマクロ画像用光源２２と、生体試料１に向けて励起光を照射するレーザ光源等のミクロ画像用光源２４と、ミクロ画像用光源２４から出射された励起光を生体試料１上で走査させるガルバノミラー（スキャナ）２６Ａ，２６Ｂと、マクロ画像用光源２２から照射された照明光の観察領域２を透過した光（透過光）やミクロ画像用光源２４からガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂを介して照射された励起光の生体試料１における照射位置において発生した蛍光を集光する対物レンズ２８と、対物レンズ２８により集光された透過光を撮影して観察領域２のマクロ画像４を取得するＣＣＤ等の２次元撮像素子（マクロ画像取得部、以下、「ＣＣＤ」を例示して説明する。）３２と、対物レンズ２８により集光された蛍光を検出するＰＭＴ（光電子増倍管）３４とを備えている。
【００４７】
この光学系２０には、対物レンズ２８により集光された透過光を透過し、蛍光を反射するミラー３６と、ミラー３６を透過しＣＣＤ３２に入射される透過光から不必要な波長帯を除去する光学フィルタ３８と、ミクロ画像用光源２４から発せられる励起光を透過するとともに、生体試料１から戻る蛍光を反射する励起ＤＭ（ダイクロイックミラー）４２と、励起ＤＭ４２により反射されＰＭＴ３４に入射される蛍光を通過させるピンホール４４とが備えられている。
【００４８】
マクロ画像用光源２２としては、観察領域２を透過する波長を含む照明光を発生するものであればよく、例えば、ハロゲンランプ、発光ダイオード、または、レーザ等が挙げられる。ミクロ画像用光源２４としては、生体試料１内に含まれる蛍光物質等を励起する波長の励起光を発生するものであればよく、レーザ光源に代えて、例えば、キセノンランプや水銀ランプ等を採用することとしてもよい。
【００４９】
ＣＣＤ３２は、視野範囲が広く、広範囲の観察領域２を撮像したマクロ画像４を取得するようになっている。マクロ画像４には広範囲の観察領域２が映し出されることで、移動する生体試料１を視野範囲内に納めることができる。また、マクロ画像４上には、観察対象とする生体試料１を撮像するミクロ画像３の領域（ミクロ画像領域）が表示されるようになっている。ＣＣＤ３２として、感度が高いＥＭＣＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ ＣＣＤ）を採用することとしてもよい。
【００５０】
ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂは、ステージ１１上の生体試料１に対して、ミクロ画像用光源２４から発せられ励起ＤＭ４２を透過した励起光をＸ軸方向またはＹ軸方向に走査させるＸガルバノミラー２６ＡとＹガルバノミラー２６Ｂであり、それぞれ励起光の光路上で揺動角度範囲（励起光の走査の振幅および揺動範囲の位置）を変更可能に配置されている。
【００５１】
ＰＭＴ３４は、照明光が照射された生体試料１において発生した蛍光を検出し、画素ごとの検出信号（蛍光輝度）を前記制御装置１３へ出力するようになっている。
これらガルバノミラー２６Ａ，２６ＢおよびＰＭＴ３４は、前記制御装置１３とともに、生体試料１のミクロ画像３を取得するミクロ画像取得部３５を構成している。ミクロ画像取得部３５はレーザ走査型顕微鏡装置（ＬＳＭ）であることが好ましい。
【００５２】
このミクロ画像取得部３５によれば、ＰＭＴ３４により、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂによる励起光の走査タイミングと同期して検出信号が検出され、ＰＭＴ３４から入力される画素ごとの検出信号に基づいて制御装置１３により２次元画像が構築されることで、生体試料１のミクロ画像３が取得されるようになっている。
【００５３】
このように構成されるミクロ画像取得部３５は、ガルバノズーム機能により、具体的には、画素数を一定に保ったままガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂによる走査の振幅（走査の最大角度）を変更することにより、視野と画素解像度を調整することができるようになっている。
【００５４】
例えば、図２に示すように、ズームＺ１、ズームＺ２、ズームＺ３の順に解像度が高くなるとともに視野範囲が狭くなり、ズームＺ１では、ＣＣＤ３２による観察領域２のマクロ画像４と略同等の撮像範囲および解像度の画像が取得されるようになっている。また、ズームＺ２やズームＺ３では、ＣＣＤ３２による観察領域２のマクロ画像４より撮像範囲が狭く高い解像度で生体試料１が詳細に映し出されたミクロ画像３が取得されるようになっている。
【００５５】
対物レンズ２８は、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂにより走査されミラー３６で反射された励起光を生体試料１に照射する一方、励起光の照射により生体試料１において発生した蛍光と前記照明光の照射により観察領域２を透過した透過光とをそれぞれ集光するようになっている。また、対物レンズ２８は、倍率の異なる他の複数の対物レンズ２８とともにレボルバ２９に備えられ、他の対物レンズ２８と交換可能に配置されている。
【００５６】
制御装置１３は、生体試料１を識別するための識別情報を記憶する識別情報記憶部１５と、ミクロ画像３を取得する生体試料１を特定する生体試料特定部１７と、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの揺動角度範囲（揺動範囲の位置）を調整する（以下、「パン制御」という。）パン制御部（調整部、移動手段）１９とを備えている。
【００５７】
この制御装置１３は、上述したミクロ画像３の構築を行う画像構築部として機能するとともに、これら識別情報記憶部１５による記憶処理、生体試料特定部１７による特定処理およびパン制御部１９によるパン制御を行うようになっている。
【００５８】
識別情報記憶部１５に記憶される識別情報としては、ＣＣＤ３２により取得される観察領域２のマクロ画像４を画像処理することによって生体試料１を識別することができる情報であればよく、例えば、生体試料１の重心の位置、形状、大きさ、輝度等が挙げられる。
【００５９】
生体試料特定部１７は、ＣＣＤ３２により取得されたマクロ画像４を読み出して画像処理を施し、マクロ画像４に含まれる生体試料１の識別情報を抽出するようになっている。また、生体試料特定部１７は、抽出した識別情報と識別情報記憶部１５に記憶されている識別情報とが対応する生体試料１をターゲットとして特定するようになっている。
【００６０】
パン制御部１９は、生体試料特定部１７により特定された生体試料１がミクロ画像３の視野範囲に含まれるように、Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂをパン制御して生体試料１に照射される励起光を走査するようになっている。これにより、パン制御部１９は、ミクロ画像取得部３５の撮影範囲を移動させるようになっている。なお、制御装置１３は、ステージ１１の対物レンズ２８の光軸に交差する方向への移動を制御することとしてもよい。
【００６１】
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１００の作用について、図３のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１００を用いて、例えば、培養細胞を観察するような場合には、複数の細胞（生体試料）を培養したシャーレ（図示略）をステージ１１上に載置し、観察対象とする生体試料１を含む観察領域２に向けてマクロ画像用光源２２から照明光を照射する。
【００６２】
そして、観察領域２を透過した透過光を対物レンズ２８により集光し、ミラー３６および光学フィルタ３８を透過させてＣＣＤ３２に入射させる。これにより、ＣＣＤ３２において透過光が撮影され、観察領域２のマクロ画像４が取得されてモニタ１２に表示される（ステップＳ１）。
【００６３】
制御装置１３においては、マクロ画像４上にミクロ画像領域の履歴情報があるか否か、すなわち、観察対象とする生体試料１の識別情報が識別情報記憶部１５に記憶されているか否かが判断される（ステップＳ２）。ミクロ画像領域の履歴情報がない場合には（ステップＳ２「ＮＯ」）、観察対象とするターゲットの生体試料１を手動で決定するか自動で決定するかを選択する（ステップＳ３）。
【００６４】
ターゲットを手動で決定する場合には（ステップＳ３「手動」）、モニタ１２上のマクロ画像４に存在する所望の生体試料１をそれぞれ観察者が選択する。これにより、選択された生体試料１の識別情報（重心の位置、形状、大きさ、輝度等）が識別情報記憶部１５に入力されてパラメータとして記憶される（ステップＳ４Ａ）。
【００６５】
一方、観察対象とする生体試料１を自動で決定する場合には（ステップＳ３「自動」）、識別情報記憶部１５により、マクロ画像４において所定の輝度値以上の領域が観察対象となる生体試料１と認識され、その識別情報がパラメータとして記憶される（ステップＳ４Ｂ）。
このようにして手動決定された生体試料１または自動決定された生体試料１は、制御装置１３において、ミクロ画像３によりミクロ観察するターゲットとして特定される。
【００６６】
ステップＳ２において、図４（Ａ）に示すようなマクロ画像４が過去（前回）に取得されており、そのミクロ画像領域の履歴情報が存在する場合は（ステップＳ２「ＹＥＳ」）、生体試料特定部１７により、今回取得された図４（Ｂ）に示すようなマクロ画像４に画像処理が施され、今回のマクロ画像４に含まれる生体試料１Ａ，１Ｂの識別情報がそれぞれ抽出される。
【００６７】
そして、抽出された識別情報と、識別情報記憶部１５に記憶されている前回取得されたマクロ画像４における識別情報との整合性が確認され、識別情報が対応する生体試料１Ａ，１Ｂがミクロ観察するターゲットとして特定される（ステップＳ５）。
【００６８】
次に、制御装置１３により、ターゲットである生体試料１Ａ，１Ｂの重心位置等から、それぞれのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動量が計算される（ステップＳ６）。この場合において、複数の生体試料１Ａ，１Ｂをターゲットとする場合は、生体試料１Ａ，１Ｂごとに移動量が計算される。また、これらの各移動量に基づいて、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂに対して、それぞれ生体試料１Ａ，１Ｂごとにガルバノミラー２６Ａ，２６ＢのＰＡＮ位置が算出される（ステップＳ７）。
【００６９】
続いて、生体試料１Ａをミクロ観察する場合には、ステップＳ７において算出されたガルバノミラー２６Ａ，２６ＢのＰＡＮ位置に基づいて、パン制御部１９により、ミクロ画像３Ａの視野範囲に含まれるように、Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６ＢのＰＡＮ位置（揺動角度範囲）が調整される（ステップＳ８）。また、必要なミクロ観察の倍率に応じて、ガルバノズーム倍率を設定することもできる。
【００７０】
この状態で、ミクロ画像用光源２４から発せられる励起光が、励起ＤＭ４２を透過してＸガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂにより反射され、ミラー３６を介して対物レンズ２８によって生体試料１Ａに照射される。
【００７１】
Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂにより走査させられた励起光の生体試料１Ａの照射位置において蛍光が発生すると、蛍光は対物レンズ２８により集光されてミラー３６、Ｙガルバノミラー２６ＢおよびＸガルバノミラー２６Ａにより反射される。そして、蛍光は励起ＤＭ４２で反射されピンホール４４を通過してＰＭＴ３４により検出され、検出信号として制御装置１３に入力される。
【００７２】
制御装置１３においては、ＰＭＴ３４から入力される画素ごとの検出信号に基づいて２次元画像が構築される。これにより、生体試料１Ａのミクロ画像３Ａが取得されてモニタ１２上に表示される（ステップＳ９）。
【００７３】
続いて、生体試料１Ｂをミクロ観察する場合は、パン制御部１９により、ミクロ画像３Ｂの視野範囲に含まれるようにガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン位置が調整される（ステップＳ８）。そして、生体試料１Ｂに励起光が照射され、発生した蛍光がＰＭＴ３４により検出されて制御装置１３により２次元画像が構築される。これにより、生体試料１Ｂのミクロ画像３Ｂが取得されてモニタ１２上に表示される（ステップＳ９）。このように、複数の生体試料１Ａ，１Ｂに対して、それぞれステップＳ８およびステップＳ９が繰り返される。
【００７４】
この場合において、パン制御部１９により、特定された生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるようにパン制御されるＸガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂの揺動角度範囲に応じて励起光が走査されることで、図４（Ｃ）に示すように、生体試料１Ａ，１Ｂの動きに合わせてそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂを追跡させることができる。
【００７５】
例えば、図５（Ａ）に示すように、マクロ画像４上のミクロ画像３Ａ，３Ｂにより映し出されていた生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれ移動すると、図５（Ｂ）に示すように、生体試料１Ａ，１Ｂの各々の動きに合わせてミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡させることができる。
【００７６】
ＣＣＤ３２はミクロ画像取得部３５と比較して速いレートでマクロ画像４による観察を行うことができ、ミクロ画像３Ａ，３Ｂによる観察に対して生体試料１Ａ，１Ｂの移動速度が速い場合でも、観察領域２のマクロ画像４の視野範囲には生体試料１Ａ，１Ｂを納めることができる。
【００７７】
ミクロ画像取得部３５により生体試料１Ａ，１Ｂのミクロ画像３Ａ，３Ｂが取得されると、引き続き次のミクロ観察が行われる場合にはステップＳ１に戻り、観察が終了するまでステップＳ１〜ステップＳ９の動作が繰り返される（ステップＳ１０）。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る生体観察装置１００によれば、初めにマクロ画像４を取得し、生体試料特定部１７により、観察領域２のマクロ画像４を画像処理してターゲットの生体試料１Ａ，１Ｂを特定し、パン制御部１９により、特定された生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるようにガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂをパン制御して励起光を走査させることで、生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれ異なる方向に移動等する場合であってもミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡することができる。すなわち、生体試料１のマクロ観察を併用して生体試料１の移動等に対応することで、視野範囲から生体試料１Ａ，１Ｂを逃すことなく詳細なミクロ観察を長時間実行することが可能になる。
【００７９】
本実施形態においては、２つの生体試料１Ａ，１Ｂを観察する場合を例示して説明したが、１つの生体試料１を観察することとしてもよいし、３つ以上の生体試料１を観察することとしてもよい。また、本実施形態においては、生体試料１に対して透過側にＰＭＴを配置し、このＰＭＴにより生体試料１からの透過光を検出することとしてもよい。
【００８０】
本実施形態においては、例えば、生体試料特定部１７が、マクロ画像４から抽出される生体試料１の識別情報が変化した場合に、識別情報記憶部１５に記憶されている生体試料１の識別情報を変化後の重心の位置、形状、大きさ、輝度等に書き換えることとしてもよい。このようにすることで、観察中にターゲットの生体試料１の識別情報が変化した場合であっても、識別情報が変化した後の生体試料１を見失うことなくミクロ画像３を追跡させて観察を行うことができる。
【００８１】
本実施形態においては、例えば、生体試料１が細胞分裂した場合に、生体試料特定部１７が、細胞分裂により生じた新たな生体試料１の識別情報を識別情報記憶部１５に記憶させるとともに、同一の生体試料１から細胞分裂した新たな生体試料１にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００８２】
例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）と図７のフローチャートに示すように、ステップＳ５−１において生体試料１の識別情報の整合性が確認され、マクロ画像４から生体試料１−１，１−２の２つの識別情報が抽出されると、生体試料特定部１７により生体試料１が生体試料１−１，１−２の２つに分裂したと判定される（ステップＳ５−２「ＹＥＳ」）。
【００８３】
そして、細胞分裂により生じた新たな生体試料１−１，１−２の識別情報が識別情報記憶部１５に記憶され、生体試料１−１，１−２のミクロ画像領域が追加される（ステップＳ５−３）。また、新たな生体試料１−１，１−２にそれぞれ相互に関連する識別子が付与される。続いて、制御装置１３により、生体試料１−１，１−２のそれぞれについてステップＳ６〜ステップＳ９が繰り返され、各ミクロ画像３Ａ，３Ｂが取得される。
【００８４】
このようにすることで、観察中に生体試料１が細胞分裂した場合であっても、新たに発生した生体試料１−２を追加して特定し、新たな生体試料１−１，１−２にミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡させることができる。また、新たな生体試料１−１，１−２にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することで、新たな生体試料１−１，１−２どうしを相互に対応づけて観察することができる。細胞分裂した場合に限られず、生体試料１が結合や消滅等した場合も生体試料特定部１７に生体試料１を特定し直すこととしてもよい。
【００８５】
本実施形態においては、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により生体試料１Ａ，１Ｂをそれぞれ追跡することとしたが、例えば、制御装置１３によりステージ１１を光軸に交差する２次元方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動させることで生体試料１Ａ，１Ｂをそれぞれ追跡することとしてもよい。
【００８６】
例えば、図８のフローチャートに示されるように、ステップＳ６により生体試料１Ａ，１ＢについてそれぞれのＸ軸・Ｙ軸方向の移動量が計算されると、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるように、生体試料１Ａ，１Ｂの位置にそれぞれステージ１１を移動するためのステージ移動量がそれぞれ算出される（ステップＳ７´）。この場合において、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂの重心位置を識別情報としてミクロ画像３Ａ，３Ｂによる観察位置をそれぞれ特定し、各観察位置までのステージ１１の移動量をそれぞれ算出することとすればよい。
【００８７】
続いて、算出した生体試料１Ａ，１Ｂごとのステージ１１の移動量に基づいて、生体試料１Ａについてはミクロ画像３Ａの視野範囲に含まれるようにステージ１１が移動され（ステップＳ８´）、ミクロ画像３Ａが取得される（ステップＳ９）。同様に、生体試料１Ｂについてはミクロ画像３Ｂの視野範囲に含まれるようにステージ１１が移動され（ステップＳ８´）、ミクロ画像３Ｂが取得される（ステップＳ９）。
【００８８】
引き続き次のミクロ観察を行う場合は（ステップＳ１０「ＹＥＳ」）、ステージ１１をマクロ観察用の初期位置に戻し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。一方、観察を行わない場合は終了する（ステップＳ１０「ＮＯ」）。
【００８９】
本実施形態においては、１つのマクロ画像４により観察を行うこととしたが、例えば、図９（Ａ），図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示されるように、観察領域２が隣接する複数のマクロ画像４を張り合わせて観察を行うこととしてもよい。例えば、図１０のフローチャートに示されるように、観察領域２のマクロ画像４−１を取得した後（ステップＳ１−１）、これに隣接する観察領域２のマクロ画像４−２をさらに取得する場合は（ステップＳ１−２「ＹＥＳ」）、隣接する観察領域２にステージ１１が移動され（ステップＳ１−３）、マクロ画像４−２が取得される（ステップＳ１−１）。
【００９０】
また、例えば、隣接する４つの観察領域２のマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４がそれぞれ取得されると（ステップＳ１−２「ＮＯ」）、図９（Ａ）に示されるように、取得されたマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４が張り合わせられる（ステップＳ１−４）。
【００９１】
続いて、図９（Ｂ）に示されるように張り合わせられた全マクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４の範囲内でステップＳ２〜ステップＳ９が行われる。この場合において、各マクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４上の生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄについてそれぞれ識別情報の整合性が確認される（ステップＳ５）。
【００９２】
また、各生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの移動量がそれぞれ算出されるとともに（ステップＳ６）、各生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに対してステージ移動量がそれぞれ算出される（ステップＳ７´）。そして、生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ＤごとにステップＳ８´およびステップＳ９が行われる。これにより、図９（Ｃ）に示されるようにマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４内でそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが取得される。
【００９３】
所望の生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのミクロ観察が終了すると（ステップＳ１０−１「ＮＯ」）、引き続き次のミクロ観察を行う場合は（ステップＳ１０−２「ＹＥＳ」）、ステージ１１をマクロ観察用の初期位置に戻し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。一方、観察を行わない場合は終了する（ステップＳ１０−２「ＮＯ」）。このようにすることで、広い範囲で生体試料１の移動等を追跡してミクロ観察することができる。
【００９４】
本変形例においては、例えば、ステージ１１のＸ軸・Ｙ軸方向の移動とガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御とを併用してミクロ観察を行うこととしてもよい。この場合、例えば、ガルバノズーム１．０倍での視野範囲に複数のミクロ画像取得範囲が視野範囲に含まれるような位置にステージ１１を移動し、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により各ミクロ観察の位置を調整することとすればよい。
【００９５】
また、図１１に示すように、張り合わせたマクロ画像４−２，４−３をまたぐ位置に生体試料１Ｂが存在する場合には、生体試料１Ｂのミクロ画像３Ｂを取得する際に、生体試料１Ｂの重心位置がマクロ画像４−２の中心に位置するようにステージ１１を移動させることとしてもよい。
【００９６】
本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、マクロ画像用光源２２やＣＣＤ３２により生体試料１のマクロ画像４を取得することとしたが、第１の変形例としては、ミクロ画像取得部３５のガルバノズーム機能を用いてマクロ画像４を取得することとしてもよい。
【００９７】
この場合、図１２のフローチャートに示されるように、ステップＳ１−ｈ１において、例えば、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をマクロ観察用の１．０（ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの最大視野）に設定する（例えば、図２に示すズームＺ１参照）。
【００９８】
そして、ミクロ画像用光源２４から励起光を発してガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂにより生体試料１上で走査し、生体試料１において発生する蛍光をＰＭＴ３４により検出して制御装置１３によりマクロ画像４を取得する。ステップＳ２〜ステップＳ８については上記実施形態と同様である。
【００９９】
また、ステップＳ９−ｈ１において、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をミクロ観察用に設定し（例えば、図２に示すズームＺ２またはズームＺ３参照）、生体試料１のミクロ画像３を取得する。
【０１００】
以上説明したように、本変形例によれば、ミクロ画像取得部３５によりマクロ観察およびミクロ観察を行うことで、ミクロ画像取得部３５によらなければ判断することができないような生体試料１であっても追跡して観察することができる。本変形例においては、特に、マクロ観察用として、生体試料１に対して透過側にＰＭＴを配置し、このＰＭＴにより生体試料１からの透過光を検出することとしてもよい。
【０１０１】
第２の変形例としては、ミクロ画像取得部３５がレーザ走査型顕微鏡装置である場合に光学的スライス像を取得するができる。そこで、例えば、ミクロ画像取得部３５により、ガルバノズーム機能を用いてマクロ画像４を取得する場合に、制御装置１３により、対物レンズ２８と生体試料１との光軸方向（Ｚ軸方向）の相対位置を変化せて３次元的なマクロ画像４を取得することとしてもよい。
【０１０２】
例えば、ステージ１１をＺ軸方向に移動させながら生体試料１に対してガルバノミラー２６Ａ，２６ＢによりＸ軸・Ｙ軸方向の２次元走査を行い、対物レンズ２８と生体試料１の各相対位置における生体試料１の２次元画像を積み重ねることにより３次元画像を取得することとすればよい。
【０１０３】
この場合、図１３のフローチャートに示されるように、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をマクロ観察用に設定し、図１４（Ａ）に示すように、生体試料１のＸ軸・Ｙ軸方向の２次元画像を積み重ねて３次元的なマクロ画像４を取得する（ステップＳ１−ｈ２）。そして、ステップＳ２〜ステップＳ５を行った後、制御装置１３により、ターゲットである生体試料１の重心位置からそれぞれのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の移動量を計算する（ステップＳ６−ｈ２）。
【０１０４】
また、生体試料１に対してガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの制御位置を算出するとともに、図１４（Ｂ）に示すような３次元的なマクロ画像４、すなわち、Ｚ軸方向に積み重ねられた２次元画像のうち、どの２次元画像に生体試料１が存在するかを判定することにより生体試料１のＺ軸位置を特定する（ステップＳ７）。そして、ステージ１１をＺ軸方向に移動させ、対物レンズ２８と生体試料１との相対位置を調整する（ステップＳ７−ｈ２）。以下、ステップＳ８〜Ｓ１０については第１の変形例と同様である。
【０１０５】
第３の変形例としては、例えば、対物レンズ２８を倍率が異なる対物レンズに切り替えることにより、ＣＣＤ３２を用いてマクロ画像４およびミクロ画像３を取得することとしてもよい。また、ミクロ観察においてターゲットが複数ある場合は個々の生体試料１に対してそれぞれステージ１１を移動させ、ＣＣＤ３２によりそれぞれミクロ画像３を取得することすればよい。
【０１０６】
また、生体試料特定部１７により、マクロ画像４に含まれる生体試料１の識別情報を抽出する際にミクロ画像３を取得する対物レンズ２８の倍率情報を用いることとしてもよい。このようにすることで、マクロ画像４上の生体試料の識別情報とミクロ画像３上の生体試料１の識別情報とを簡易に整合させることができ、ミクロ観察する生体試料１の特定を容易にすることができる。
【０１０７】
例えば、図１５のフローチャートに示されるように、ステップＳ６により生体試料１のＸ軸・Ｙ軸方向の移動量が計算されたら、マクロ観察用の低倍率の対物レンズ２８からミクロ観察用の高倍率の対物レンズ２８に切り替える（ステップＳ７−ｈ３）。そして、生体試料１が高倍率の対物レンズ２８の視野範囲に入る位置にステージ１１を移動させ（ステップＳ８−ｈ３）、図１６に示すように、ＣＣＤ３２により生体試料１のミクロ画像３を取得する。このようにして、ミクロ観察を行う生体試料１ごとにステップＳ８−ｈ３およびステップＳ９を行う。
【０１０８】
引き続き次のミクロ観察を行う場合は、ステージ１１をマクロ画像取得用の初期位置に戻すとともに（ステップＳ１１)、高倍率の対物レンズ２８からマクロ観察用の低倍率の対物レンズ２８に切り替えて（ステップＳ１２)、ステップＳ１に戻る（ステップＳ１０「ＹＥＳ」）。
【０１０９】
本変形例によれば、高倍率の対物レンズ２８により、生体試料１を追跡して高精細なミクロ画像３を取得することができる。高倍率の対物レンズ２８の視野範囲内に２つ以上のターゲットの生体試料１が含まれる場合は、これらの生体試料１が高倍率の対物レンズ２８の視野範囲内に同時に納まる位置にステージ１１を移動させてミクロ画像３を取得することとしてもよい。
【０１１０】
本変形例においては、ミクロ画像３およびマクロ画像４をともにＣＣＤ３２により取得する場合について説明したが、例えば、上記実施形態に示すように、ＣＣＤ３２によりマクロ画像３を取得し、ミクロ画像取得部３５によりミクロ画像４を取得する場合においても、それぞれ倍率が異なる対物レンズ２８に切り替えて同様に観察することとしてもよい。
【０１１１】
この場合において、ミクロ画像３の視野範囲内におけるミクロ観察位置を調整する際にガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御を併用することとしてもよい。例えば、高倍率の対物レンズ２８においてガルバノズーム機能により補足可能な視野範囲内に複数のターゲットの生体試料１が納まるような位置にステージ１１を移動させ、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により各生体試料１の各ミクロ画像３を取得することとすればよい。
【０１１２】
また、例えば、ミクロ画像取得部３５によりミクロ画像３およびマクロ画像４を取得する場合においても、それぞれ倍率が異なる対物レンズ２８に切り替えて同様に観察することとしてもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
１，１Ａ，１Ｂ 生体試料
２ 観察領域
３，３Ａ，３Ｂ ミクロ画像
４，４−１，４−２，４−３，４−４ マクロ画像
１３ 制御装置（制御部、画像構築部）
１５ 識別情報記憶部
１７ 生体試料特定部
１９ パン制御部（調整部、移動手段）
２２ マクロ画像用光源
２４ ミクロ画像用光源
２６Ａ，２６Ｂ ガルバノミラー（スキャナ）
２８ 対物レンズ
３２ ＣＣＤ（マクロ画像取得部）
３４ ＰＭＴ（検出部）
３５ ミクロ画像取得部
１００ 生体観察装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡等を利用して種々の生体試料の観察が行われており、生体試料をカメラ等により撮影して画像情報を取得し、取得した画像情報に基づき生体試料の動きや経時変化を自動的に追跡する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡装置は、ステージ上に載置された特定の生体試料に照明光を照射し、その透過光を撮影して得られる画像情報に基づいて、生体試料が視野から外れないようにステージ位置を制御するようになっている。そして、生体試料の動きを追跡しながら励起光を照射し、生体試料において発生する蛍光を撮影して蛍光観察を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡装置では、特定した生体試料の動きに合わせてステージ位置を制御するため、特定した生体試料しか追跡することができないという不都合がある。また、生体試料の形状等が変化した場合には追跡することができないという問題がある。さらに、高解像の画像情報を取得しようとすると、生体試料が視野範囲外にはみ出し易く追跡不可能になる可能性が高いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、生体試料を視野範囲外に逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができる生体観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、生体試料を含む観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記マクロ画像取得部により取得された前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている前記識別情報とが対応する前記生体試料を特定する生体試料特定部と、該生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記ミクロ画像の視野範囲と前記生体試料との相対位置を調整する調整部とを備える生体観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、マクロ画像取得部により１ピクセルのサイズが大きいマクロ画像を取得し、ミクロ画像取得部によりマクロ画像と比較して１ピクセルのサイズが小さいミクロ画像を取得することにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも広い視野で広範囲の観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。したがって、体試料特定部により識別情報記憶部に記憶されている識別情報に基づいて特定される生体試料に対し、生体試料が移動した場合もマクロ画像の視野範囲内に納めることができる。
【０００８】
すなわち、本来観察したい生体試料（例えば、細胞１個を観察するのに必要な視野が縦数十μｍ、横数十μｍ程度。）のミクロ観察を長時間実行するために、観察領域のマクロ画像の取得を併用して生体試料の移動に対応することにより、生体試料を逃すことなく詳細なミクロ観察を行うことができる。生体試料の識別情報としては、画像処理によって生体試料を識別することができる情報であればよく、例えば、生体試料の重心の位置、形状、大きさ、輝度等が挙げられる。
【０００９】
上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、前記マクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記観察領域上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記マクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、前記制御部が、前記マクロ画像の取得時より前記ミクロ画像の取得時の照射光の走査の振幅が小さくなるように前記スキャナの揺動角度範囲を制御することとしてもよい。
【００１０】
このように構成することで、スキャナにより照射光が走査された観察領域からの観察光がマクロ画像取得部によって検出されて観察領域のマクロ画像が取得され、また、スキャナにより照射光が走査された生体試料からの観察光がミクロ画像取得部によって検出されて生体試料のミクロ画像が取得される。
【００１１】
この場合において、マクロ画像とミクロ画像の画素数を相互に一致させたまま、マクロ画像取得時には照射光の走査の振幅を大きくし、また、ミクロ画像取得時には照射光の走査の振幅を小さくすることにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも視野が広く広範囲の観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整することとしてもよい。
このように構成することで、生体試料の動きに合わせて簡易にミクロ画像を追跡することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記スキャナにより走査された照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
このようにすることで、より広範囲にわたり生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、前記生体試料の３次元的なマクロ画像を取得することとしてもよい。
このように構成することで、３次元的なマクロ画像により、生体試料の３次元的な移動等に対してもミクロ画像を追跡することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照射光の前記観察領域上の照射範囲からの観察光を撮影して前記マクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、前記制御部が、前記マクロ画像の視野範囲より前記ミクロ画像の視野範囲を狭くするように前記スキャナの揺動角度範囲を制御することとしてよい。
【００１６】
このように構成することで、ミクロ画像取得時に照射光の走査の振幅をマクロ画像の視野範囲より小さくすることにより、マクロ画像ではミクロ画像よりも広い視野範囲で観察領域を映し出し、一方、ミクロ画像ではマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整することとしてもよい。
【００１８】
また、上記発明においては、前記スキャナにより走査された前記照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００１９】
また、上記発明においては、前記生体試料を載置するステージと、前記生体試料および該生体試料を含む観察領域からの観察光を集光する複数の倍率が異なる対物レンズと、該対物レンズを保持し、照射光の光路上にいずれかの前記対物レンズを切り替え可能に配置するレボルバとを備え、前記マクロ画像取得部が、低倍率の前記対物レンズにより集光された前記観察領域からの観察光を撮影することにより前記観察領域のマクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、高倍率の前記対物レンズにより集光された前記生体試料からの観察光を撮影することにより前記生体試料のミクロ画像を取得し、前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００２０】
このように構成することで、光源から発せられた照射光が低倍率の対物レンズにより観察領域に照射され、その観察光が画像撮影部により撮影されて観察領域のマクロ画像が取得される。一方、光源から発せられた照射光が高倍率の対物レンズにより観察領域内に存在する生体試料に照射され、その観察光が画像撮影部により撮影されて生体試料のミクロ画像が取得される。
【００２１】
この場合において、低倍率の対物レンズを用いて取得されるマクロ画像はミクロ画像よりも視野が広く広範囲の観察領域を映し出すことができる。一方、高倍率の対物レンズを用いて取得されるミクロ画像はマクロ画像より高い解像度で生体試料を映し出すことができる。
【００２２】
また、制御部によりステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することで、生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡することができる。したがって、体試料特定部により特定される生体試料に対し、生体試料が移動した場合もマクロ画像の視野範囲内に生体試料を納め、生体試料を逃すことなく高詳細なミクロ観察を長時間実行することができる。
【００２３】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記ミクロ画像を取得する前記対物レンズの倍率情報を用いて、前記マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出することとしてもよい。
このように構成することで、マクロ画像上の生体試料の識別情報とミクロ画像上の生体試料の識別情報とを簡易に整合させることができ、ミクロ観察する生体試料の特定を容易にすることができる。
【００２４】
また、上記発明においては、前記調整手段が、前記生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整することとしてもよい。
【００２５】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、前記観察領域が隣接する複数の前記マクロ画像を取得し、隣接する該マクロ画像どうしを張り合わせることとしてもよい。
このように構成することで、張り合わされた広い範囲のマクロ画像により、移動範囲が大きい生体試料を逃さずに追跡しミクロ観察することができる。
【００２６】
また、上記発明においては、前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光の照射による前記前記観察領域からの透過光または戻り光に基づいて前記観察領域のマクロ画像を取得し、前記ミクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光により励起された蛍光に基づいて前記生体試料のミクロ画像を取得することとしてもよい。
【００２７】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換えることとしてもよい。
このように構成することで、観察中に生体試料の識別情報が変化した場合であっても、識別情報が変化した後の生体試料を見失うことなくミクロ画像を追跡させて観察を行うことができる。
【００２８】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００２９】
このように構成することで、観察中に生体試料が細胞分裂した場合であっても、新たに発生した生体試料を特定し直し、細胞分裂後の生体試料ごとにミクロ画像を追跡させて観察することができる。また、同一の生体試料から細胞分裂した新たな生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することで、細胞分裂した新たな生体試料どうしを相互に対応づけて観察することができる。
【００３０】
本発明は、生体試料を含む観察領域に照明光を照射するマクロ画像用光源と、該マクロ画像用光源から発せられる前記照明光の照射による前記観察領域からの透過光または戻り光を撮影し前記観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、前記生体試料に励起光を照射するミクロ画像用光源と、該ミクロ画像用光源から発せられる前記励起光の前記生体試料の照射位置において発生する蛍光を検出し前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている識別情報とが対応する生体試料を特定する生体試料特定部と、前記ミクロ画像の視野範囲に前記生体試料特定部により特定された生体試料が含まれるように、前記ミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させる移動手段とを備える生体観察装置を提供する。
【００３１】
本発明によれば、マクロ画像用光源から発せられた照明光が観察領域に照射されると、観察領域からの透過光または戻り光がマクロ画像取得部により撮影されて観察領域のマクロ画像が取得される。また、ミクロ画像用光源から発せられた励起光が観察領域内に存在する生体試料に照射されると、生体試料おいて発生する蛍光がミクロ画像取得部により検出されて生体試料のミクロ画像が取得される。なお、戻り光には、生体試料の表面において反射した反射光や生体試料において発生した蛍光が含まれるものとする。
【００３２】
ここで、マクロ画像はミクロ画像よりも視野が広く、広範囲の観察領域が映し出される。したがって、マクロ画像には、生体試料が移動した場合も視野範囲内に納めることができる。一方、ミクロ画像はマクロ画像より高い解像度で撮像される。したがって、ミクロ画像には、マクロ画像により生体試料を映し出す場合と比較して、詳細に生体試料を映し出すことができる。
【００３３】
本発明に係る生体観察装置は、生体試料特定部により、マクロ画像を画像処理して抽出される識別情報が識別情報記憶部に記憶されている識別情報に対応する生体試料を特定し、移動手段により、特定された生体試料がミクロ画像の視野範囲に含まれるようにミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させることで、生体試料の動きに合わせてミクロ画像を追跡させることができる。これにより、本来観察したい生体試料（例えば、細胞１個を観察するのに必要な視野が縦数十μｍ、横数十μｍ程度。）のミクロ観察を長時間実行するために、観察領域のマクロ画像の取得を併用して生体試料の移動に対応することができ、生体試料が移動等する場合にミクロ画像の視野から生体試料を逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができる。
【００３４】
また、識別情報記憶部に複数の生体試料の識別情報を記憶させれば、複数の生体試料をそれぞれ特定することができる。また、移動手段により生体試料ごとにミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させることで、複数の所望の生体試料ごとにミクロ画像を取得して蛍光観察を行うことができる。
【００３５】
上記発明においては、前記ミクロ画像取得部が、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を走査させるスキャナと、前記生体試料において発生する前記蛍光を検出する検出部と、該検出部により検出された蛍光に基づいて前記ミクロ画像を構築する画像構築部とを備え、前記移動手段が、前記スキャナの揺動角度範囲を調整することとしてもよい。
【００３６】
このように構成することで、スキャナにより生体試料上で励起光が走査されることにより発生する蛍光が検出部により検出され、その検出信号に基づいて画像構築部により生体試料のミクロ画像が構築される。そして、移動手段によりスキャナの揺動角度範囲を調整し、生体試料の動きに合わせて励起光の走査範囲を変更することで、生体試料の動きに合わせて簡易にミクロ画像を追跡させることができる。
【００３７】
また、上記発明においては、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を前記生体試料に照射する一方、前記励起光の照射位置において発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、前記生体試料が載置され、前記対物レンズの光軸に交差する方向に移動可能なステージとを備え、前記移動手段が、前記対物レンズと前記ステージとを前記光軸に交差する方向に相対的に移動させることとしてもよい。
【００３８】
移動手段により、対物レンズとステージとを光軸に交差する方向に相対的に移動させることで、スキャナの走査範囲と比較してより広い範囲にわたりミクロ画像を追跡させることができる。したがって、生体試料が視野範囲外に移動しようとする場合であっても、生体試料を視野範囲内に納めることが可能となる。
【００３９】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換えることとしてもよい。
【００４０】
また、上記発明においては、前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００４１】
また、上記発明においては、倍率の異なる前記対物レンズが交換可能に備えられ、前記生体試料特定部が、前記対物レンズの倍率情報を用いて前記生体試料の識別情報を抽出することとしてもよい。
このように構成することで、生体試料を含む観察領域のマクロ画像を対物レンズの倍率を変えて複数段階に分けて取得した場合であっても、対物レンズごとのマクロ画像上の生体試料の位置関係を容易に対応づけることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、生体試料を視野範囲外に逃すことなく詳細な蛍光観察を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体観察装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のＬＳＭのガルバノズームごとの視野範囲を例示した図である。
【図３】図１の生体観察装置による生体試料の観察工程を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ)は前回取得したマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は今回取得したマクロ画像を示す図であり、（Ｃ）は生体試料の移動に合わせて変更されたミクロ画像の取得範囲を表示した図である。
【図５】（Ａ）は生体試料が移動する前のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図であり、（Ｂ）は生体試料が移動した後のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示した図である。
【図６】（Ａ）は生体試料が細胞分裂する前のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図であり、（Ｂ）は生体試料が細胞分裂した後のマクロ画像およびミクロ画像の取得範囲を示す図である。
【図７】図１の生体観察装置による生体試料が細胞分裂した場合の観察工程を示すフローチャートである。
【図８】図１の生体観察装置によるステージを制御して観察する工程を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ)は張り合わせたマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は張り合わせた今回のマクロ画像を示す図であり、（Ｃ）は生体試料の移動に合わせて変更されたミクロ画像の取得範囲を表示した図である。
【図１０】図１の生体観察装置により隣接する観察領域のマクロ画像を張り合わせて観察する工程を示すフローチャートである。
【図１１】マクロ画像間に生体試料が移動した場合を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第１の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態の第２の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１４】（Ａ）は３次元的なマクロ画像を示す図であり、（Ｂ）は図１４（Ａ）の３次元的なマクロ画像のうち生体試料が存在する２次元的なマクロ画像を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の第３の変形例に係る生体観察装置による観察工程を示すフローチャートである。
【図１６】マクロ画像上における高倍率の対物レンズの視野を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本実施形態に係る生体観察装置１００は、図１に示すように、細胞や微生物等の生体試料１を詳細に観察するものである。この生体観察装置１００は、生体試料１を載置するステージ１１と、ステージ１１上の生体試料１に向けて照射光を照射し、照明光が照射された生体試料１および生体試料１を含む周囲の領域（以下「観察領域」という。）２からの光（観察光）を検出する光学系２０と、ステージ１１の位置および照射光の照射位置を制御したり光学系２０により検出された蛍光に基づき画像を構築したりする制御装置（制御部）１３と、制御装置１３により構築された画像等を表示するモニタ１２とを備えている。
【００４５】
ステージ１１は、図示しない移動機構を備え、光学系２０により生体試料１および観察領域２に照射される照射光の光軸に交差する方向に移動可能に配置されている。ステージ１１には、観察領域２内に１つあるいは複数の生体試料１が配置されるようになっている。
【００４６】
光学系２０は、照射光として観察領域２に向けて照明光を照射するマクロ画像用光源２２と、生体試料１に向けて励起光を照射するレーザ光源等のミクロ画像用光源２４と、ミクロ画像用光源２４から出射された励起光を生体試料１上で走査させるガルバノミラー（スキャナ）２６Ａ，２６Ｂと、マクロ画像用光源２２から照射された照明光の観察領域２を透過した光（透過光）やミクロ画像用光源２４からガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂを介して照射された励起光の生体試料１における照射位置において発生した蛍光を集光する対物レンズ２８と、対物レンズ２８により集光された透過光を撮影して観察領域２のマクロ画像４を取得するＣＣＤ等の２次元撮像素子（マクロ画像取得部、以下、「ＣＣＤ」を例示して説明する。）３２と、対物レンズ２８により集光された蛍光を検出するＰＭＴ（光電子増倍管）３４とを備えている。
【００４７】
この光学系２０には、対物レンズ２８により集光された透過光を透過し、蛍光を反射するミラー３６と、ミラー３６を透過しＣＣＤ３２に入射される透過光から不必要な波長帯を除去する光学フィルタ３８と、ミクロ画像用光源２４から発せられる励起光を透過するとともに、生体試料１から戻る蛍光を反射する励起ＤＭ（ダイクロイックミラー）４２と、励起ＤＭ４２により反射されＰＭＴ３４に入射される蛍光を通過させるピンホール４４とが備えられている。
【００４８】
マクロ画像用光源２２としては、観察領域２を透過する波長を含む照明光を発生するものであればよく、例えば、ハロゲンランプ、発光ダイオード、または、レーザ等が挙げられる。ミクロ画像用光源２４としては、生体試料１内に含まれる蛍光物質等を励起する波長の励起光を発生するものであればよく、レーザ光源に代えて、例えば、キセノンランプや水銀ランプ等を採用することとしてもよい。
【００４９】
ＣＣＤ３２は、視野範囲が広く、広範囲の観察領域２を撮像したマクロ画像４を取得するようになっている。マクロ画像４には広範囲の観察領域２が映し出されることで、移動する生体試料１を視野範囲内に納めることができる。また、マクロ画像４上には、観察対象とする生体試料１を撮像するミクロ画像３の領域（ミクロ画像領域）が表示されるようになっている。ＣＣＤ３２として、感度が高いＥＭＣＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ ＣＣＤ）を採用することとしてもよい。
【００５０】
ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂは、ステージ１１上の生体試料１に対して、ミクロ画像用光源２４から発せられ励起ＤＭ４２を透過した励起光をＸ軸方向またはＹ軸方向に走査させるＸガルバノミラー２６ＡとＹガルバノミラー２６Ｂであり、それぞれ励起光の光路上で揺動角度範囲（励起光の走査の振幅および揺動範囲の位置）を変更可能に配置されている。
【００５１】
ＰＭＴ３４は、照明光が照射された生体試料１において発生した蛍光を検出し、画素ごとの検出信号（蛍光輝度）を前記制御装置１３へ出力するようになっている。
これらガルバノミラー２６Ａ，２６ＢおよびＰＭＴ３４は、前記制御装置１３とともに、生体試料１のミクロ画像３を取得するミクロ画像取得部３５を構成している。ミクロ画像取得部３５はレーザ走査型顕微鏡装置（ＬＳＭ）であることが好ましい。
【００５２】
このミクロ画像取得部３５によれば、ＰＭＴ３４により、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂによる励起光の走査タイミングと同期して検出信号が検出され、ＰＭＴ３４から入力される画素ごとの検出信号に基づいて制御装置１３により２次元画像が構築されることで、生体試料１のミクロ画像３が取得されるようになっている。
【００５３】
このように構成されるミクロ画像取得部３５は、ガルバノズーム機能により、具体的には、画素数を一定に保ったままガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂによる走査の振幅（走査の最大角度）を変更することにより、視野と画素解像度を調整することができるようになっている。
【００５４】
例えば、図２に示すように、ズームＺ１、ズームＺ２、ズームＺ３の順に解像度が高くなるとともに視野範囲が狭くなり、ズームＺ１では、ＣＣＤ３２による観察領域２のマクロ画像４と略同等の撮像範囲および解像度の画像が取得されるようになっている。また、ズームＺ２やズームＺ３では、ＣＣＤ３２による観察領域２のマクロ画像４より撮像範囲が狭く高い解像度で生体試料１が詳細に映し出されたミクロ画像３が取得されるようになっている。
【００５５】
対物レンズ２８は、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂにより走査されミラー３６で反射された励起光を生体試料１に照射する一方、励起光の照射により生体試料１において発生した蛍光と前記照明光の照射により観察領域２を透過した透過光とをそれぞれ集光するようになっている。また、対物レンズ２８は、倍率の異なる他の複数の対物レンズ２８とともにレボルバ２９に備えられ、他の対物レンズ２８と交換可能に配置されている。
【００５６】
制御装置１３は、生体試料１を識別するための識別情報を記憶する識別情報記憶部１５と、ミクロ画像３を取得する生体試料１を特定する生体試料特定部１７と、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの揺動角度範囲（揺動範囲の位置）を調整する（以下、「パン制御」という。）パン制御部（調整部、移動手段）１９とを備えている。
【００５７】
この制御装置１３は、上述したミクロ画像３の構築を行う画像構築部として機能するとともに、これら識別情報記憶部１５による記憶処理、生体試料特定部１７による特定処理およびパン制御部１９によるパン制御を行うようになっている。
【００５８】
識別情報記憶部１５に記憶される識別情報としては、ＣＣＤ３２により取得される観察領域２のマクロ画像４を画像処理することによって生体試料１を識別することができる情報であればよく、例えば、生体試料１の重心の位置、形状、大きさ、輝度等が挙げられる。
【００５９】
生体試料特定部１７は、ＣＣＤ３２により取得されたマクロ画像４を読み出して画像処理を施し、マクロ画像４に含まれる生体試料１の識別情報を抽出するようになっている。また、生体試料特定部１７は、抽出した識別情報と識別情報記憶部１５に記憶されている識別情報とが対応する生体試料１をターゲットとして特定するようになっている。
【００６０】
パン制御部１９は、生体試料特定部１７により特定された生体試料１がミクロ画像３の視野範囲に含まれるように、Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂをパン制御して生体試料１に照射される励起光を走査するようになっている。これにより、パン制御部１９は、ミクロ画像取得部３５の撮影範囲を移動させるようになっている。なお、制御装置１３は、ステージ１１の対物レンズ２８の光軸に交差する方向への移動を制御することとしてもよい。
【００６１】
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１００の作用について、図３のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１００を用いて、例えば、培養細胞を観察するような場合には、複数の細胞（生体試料）を培養したシャーレ（図示略）をステージ１１上に載置し、観察対象とする生体試料１を含む観察領域２に向けてマクロ画像用光源２２から照明光を照射する。
【００６２】
そして、観察領域２を透過した透過光を対物レンズ２８により集光し、ミラー３６および光学フィルタ３８を透過させてＣＣＤ３２に入射させる。これにより、ＣＣＤ３２において透過光が撮影され、観察領域２のマクロ画像４が取得されてモニタ１２に表示される（ステップＳ１）。
【００６３】
制御装置１３においては、マクロ画像４上にミクロ画像領域の履歴情報があるか否か、すなわち、観察対象とする生体試料１の識別情報が識別情報記憶部１５に記憶されているか否かが判断される（ステップＳ２）。ミクロ画像領域の履歴情報がない場合には（ステップＳ２「ＮＯ」）、観察対象とするターゲットの生体試料１を手動で決定するか自動で決定するかを選択する（ステップＳ３）。
【００６４】
ターゲットを手動で決定する場合には（ステップＳ３「手動」）、モニタ１２上のマクロ画像４に存在する所望の生体試料１をそれぞれ観察者が選択する。これにより、選択された生体試料１の識別情報（重心の位置、形状、大きさ、輝度等）が識別情報記憶部１５に入力されてパラメータとして記憶される（ステップＳ４Ａ）。
【００６５】
一方、観察対象とする生体試料１を自動で決定する場合には（ステップＳ３「自動」）、識別情報記憶部１５により、マクロ画像４において所定の輝度値以上の領域が観察対象となる生体試料１と認識され、その識別情報がパラメータとして記憶される（ステップＳ４Ｂ）。
このようにして手動決定された生体試料１または自動決定された生体試料１は、制御装置１３において、ミクロ画像３によりミクロ観察するターゲットとして特定される。
【００６６】
ステップＳ２において、図４（Ａ）に示すようなマクロ画像４が過去（前回）に取得されており、そのミクロ画像領域の履歴情報が存在する場合は（ステップＳ２「ＹＥＳ」）、生体試料特定部１７により、今回取得された図４（Ｂ）に示すようなマクロ画像４に画像処理が施され、今回のマクロ画像４に含まれる生体試料１Ａ，１Ｂの識別情報がそれぞれ抽出される。
【００６７】
そして、抽出された識別情報と、識別情報記憶部１５に記憶されている前回取得されたマクロ画像４における識別情報との整合性が確認され、識別情報が対応する生体試料１Ａ，１Ｂがミクロ観察するターゲットとして特定される（ステップＳ５）。
【００６８】
次に、制御装置１３により、ターゲットである生体試料１Ａ，１Ｂの重心位置等から、それぞれのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動量が計算される（ステップＳ６）。この場合において、複数の生体試料１Ａ，１Ｂをターゲットとする場合は、生体試料１Ａ，１Ｂごとに移動量が計算される。また、これらの各移動量に基づいて、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂに対して、それぞれ生体試料１Ａ，１Ｂごとにガルバノミラー２６Ａ，２６ＢのＰＡＮ位置が算出される（ステップＳ７）。
【００６９】
続いて、生体試料１Ａをミクロ観察する場合には、ステップＳ７において算出されたガルバノミラー２６Ａ，２６ＢのＰＡＮ位置に基づいて、パン制御部１９により、ミクロ画像３Ａの視野範囲に含まれるように、Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６ＢのＰＡＮ位置（揺動角度範囲）が調整される（ステップＳ８）。また、必要なミクロ観察の倍率に応じて、ガルバノズーム倍率を設定することもできる。
【００７０】
この状態で、ミクロ画像用光源２４から発せられる励起光が、励起ＤＭ４２を透過してＸガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂにより反射され、ミラー３６を介して対物レンズ２８によって生体試料１Ａに照射される。
【００７１】
Ｘガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂにより走査させられた励起光の生体試料１Ａの照射位置において蛍光が発生すると、蛍光は対物レンズ２８により集光されてミラー３６、Ｙガルバノミラー２６ＢおよびＸガルバノミラー２６Ａにより反射される。そして、蛍光は励起ＤＭ４２で反射されピンホール４４を通過してＰＭＴ３４により検出され、検出信号として制御装置１３に入力される。
【００７２】
制御装置１３においては、ＰＭＴ３４から入力される画素ごとの検出信号に基づいて２次元画像が構築される。これにより、生体試料１Ａのミクロ画像３Ａが取得されてモニタ１２上に表示される（ステップＳ９）。
【００７３】
続いて、生体試料１Ｂをミクロ観察する場合は、パン制御部１９により、ミクロ画像３Ｂの視野範囲に含まれるようにガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン位置が調整される（ステップＳ８）。そして、生体試料１Ｂに励起光が照射され、発生した蛍光がＰＭＴ３４により検出されて制御装置１３により２次元画像が構築される。これにより、生体試料１Ｂのミクロ画像３Ｂが取得されてモニタ１２上に表示される（ステップＳ９）。このように、複数の生体試料１Ａ，１Ｂに対して、それぞれステップＳ８およびステップＳ９が繰り返される。
【００７４】
この場合において、パン制御部１９により、特定された生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるようにパン制御されるＸガルバノミラー２６ＡおよびＹガルバノミラー２６Ｂの揺動角度範囲に応じて励起光が走査されることで、図４（Ｃ）に示すように、生体試料１Ａ，１Ｂの動きに合わせてそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂを追跡させることができる。
【００７５】
例えば、図５（Ａ）に示すように、マクロ画像４上のミクロ画像３Ａ，３Ｂにより映し出されていた生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれ移動すると、図５（Ｂ）に示すように、生体試料１Ａ，１Ｂの各々の動きに合わせてミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡させることができる。
【００７６】
ＣＣＤ３２はミクロ画像取得部３５と比較して速いレートでマクロ画像４による観察を行うことができ、ミクロ画像３Ａ，３Ｂによる観察に対して生体試料１Ａ，１Ｂの移動速度が速い場合でも、観察領域２のマクロ画像４の視野範囲には生体試料１Ａ，１Ｂを納めることができる。
【００７７】
ミクロ画像取得部３５により生体試料１Ａ，１Ｂのミクロ画像３Ａ，３Ｂが取得されると、引き続き次のミクロ観察が行われる場合にはステップＳ１に戻り、観察が終了するまでステップＳ１〜ステップＳ９の動作が繰り返される（ステップＳ１０）。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る生体観察装置１００によれば、初めにマクロ画像４を取得し、生体試料特定部１７により、観察領域２のマクロ画像４を画像処理してターゲットの生体試料１Ａ，１Ｂを特定し、パン制御部１９により、特定された生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるようにガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂをパン制御して励起光を走査させることで、生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれ異なる方向に移動等する場合であってもミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡することができる。すなわち、生体試料１のマクロ観察を併用して生体試料１の移動等に対応することで、視野範囲から生体試料１Ａ，１Ｂを逃すことなく詳細なミクロ観察を長時間実行することが可能になる。
【００７９】
本実施形態においては、２つの生体試料１Ａ，１Ｂを観察する場合を例示して説明したが、１つの生体試料１を観察することとしてもよいし、３つ以上の生体試料１を観察することとしてもよい。また、本実施形態においては、生体試料１に対して透過側にＰＭＴを配置し、このＰＭＴにより生体試料１からの透過光を検出することとしてもよい。
【００８０】
本実施形態においては、例えば、生体試料特定部１７が、マクロ画像４から抽出される生体試料１の識別情報が変化した場合に、識別情報記憶部１５に記憶されている生体試料１の識別情報を変化後の重心の位置、形状、大きさ、輝度等に書き換えることとしてもよい。このようにすることで、観察中にターゲットの生体試料１の識別情報が変化した場合であっても、識別情報が変化した後の生体試料１を見失うことなくミクロ画像３を追跡させて観察を行うことができる。
【００８１】
本実施形態においては、例えば、生体試料１が細胞分裂した場合に、生体試料特定部１７が、細胞分裂により生じた新たな生体試料１の識別情報を識別情報記憶部１５に記憶させるとともに、同一の生体試料１から細胞分裂した新たな生体試料１にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することとしてもよい。
【００８２】
例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）と図７のフローチャートに示すように、ステップＳ５−１において生体試料１の識別情報の整合性が確認され、マクロ画像４から生体試料１−１，１−２の２つの識別情報が抽出されると、生体試料特定部１７により生体試料１が生体試料１−１，１−２の２つに分裂したと判定される（ステップＳ５−２「ＹＥＳ」）。
【００８３】
そして、細胞分裂により生じた新たな生体試料１−１，１−２の識別情報が識別情報記憶部１５に記憶され、生体試料１−１，１−２のミクロ画像領域が追加される（ステップＳ５−３）。また、新たな生体試料１−１，１−２にそれぞれ相互に関連する識別子が付与される。続いて、制御装置１３により、生体試料１−１，１−２のそれぞれについてステップＳ６〜ステップＳ９が繰り返され、各ミクロ画像３Ａ，３Ｂが取得される。
【００８４】
このようにすることで、観察中に生体試料１が細胞分裂した場合であっても、新たに発生した生体試料１−２を追加して特定し、新たな生体試料１−１，１−２にミクロ画像３Ａ，３Ｂをそれぞれ追跡させることができる。また、新たな生体試料１−１，１−２にそれぞれ相互に関連する識別子を付与することで、新たな生体試料１−１，１−２どうしを相互に対応づけて観察することができる。細胞分裂した場合に限られず、生体試料１が結合や消滅等した場合も生体試料特定部１７に生体試料１を特定し直すこととしてもよい。
【００８５】
本実施形態においては、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により生体試料１Ａ，１Ｂをそれぞれ追跡することとしたが、例えば、制御装置１３によりステージ１１を光軸に交差する２次元方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動させることで生体試料１Ａ，１Ｂをそれぞれ追跡することとしてもよい。
【００８６】
例えば、図８のフローチャートに示されるように、ステップＳ６により生体試料１Ａ，１ＢについてそれぞれのＸ軸・Ｙ軸方向の移動量が計算されると、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂがそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂの視野範囲に含まれるように、生体試料１Ａ，１Ｂの位置にそれぞれステージ１１を移動するためのステージ移動量がそれぞれ算出される（ステップＳ７´）。この場合において、制御装置１３により、各生体試料１Ａ，１Ｂの重心位置を識別情報としてミクロ画像３Ａ，３Ｂによる観察位置をそれぞれ特定し、各観察位置までのステージ１１の移動量をそれぞれ算出することとすればよい。
【００８７】
続いて、算出した生体試料１Ａ，１Ｂごとのステージ１１の移動量に基づいて、生体試料１Ａについてはミクロ画像３Ａの視野範囲に含まれるようにステージ１１が移動され（ステップＳ８´）、ミクロ画像３Ａが取得される（ステップＳ９）。同様に、生体試料１Ｂについてはミクロ画像３Ｂの視野範囲に含まれるようにステージ１１が移動され（ステップＳ８´）、ミクロ画像３Ｂが取得される（ステップＳ９）。
【００８８】
引き続き次のミクロ観察を行う場合は（ステップＳ１０「ＹＥＳ」）、ステージ１１をマクロ観察用の初期位置に戻し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。一方、観察を行わない場合は終了する（ステップＳ１０「ＮＯ」）。
【００８９】
本実施形態においては、１つのマクロ画像４により観察を行うこととしたが、例えば、図９（Ａ），図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示されるように、観察領域２が隣接する複数のマクロ画像４を張り合わせて観察を行うこととしてもよい。例えば、図１０のフローチャートに示されるように、観察領域２のマクロ画像４−１を取得した後（ステップＳ１−１）、これに隣接する観察領域２のマクロ画像４−２をさらに取得する場合は（ステップＳ１−２「ＹＥＳ」）、隣接する観察領域２にステージ１１が移動され（ステップＳ１−３）、マクロ画像４−２が取得される（ステップＳ１−１）。
【００９０】
また、例えば、隣接する４つの観察領域２のマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４がそれぞれ取得されると（ステップＳ１−２「ＮＯ」）、図９（Ａ）に示されるように、取得されたマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４が張り合わせられる（ステップＳ１−４）。
【００９１】
続いて、図９（Ｂ）に示されるように張り合わせられた全マクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４の範囲内でステップＳ２〜ステップＳ９が行われる。この場合において、各マクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４上の生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄについてそれぞれ識別情報の整合性が確認される（ステップＳ５）。
【００９２】
また、各生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの移動量がそれぞれ算出されるとともに（ステップＳ６）、各生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに対してステージ移動量がそれぞれ算出される（ステップＳ７´）。そして、生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ＤごとにステップＳ８´およびステップＳ９が行われる。これにより、図９（Ｃ）に示されるようにマクロ画像４−１，４−２，４−３，４−４内でそれぞれミクロ画像３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが取得される。
【００９３】
所望の生体試料１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのミクロ観察が終了すると（ステップＳ１０−１「ＮＯ」）、引き続き次のミクロ観察を行う場合は（ステップＳ１０−２「ＹＥＳ」）、ステージ１１をマクロ観察用の初期位置に戻し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。一方、観察を行わない場合は終了する（ステップＳ１０−２「ＮＯ」）。このようにすることで、広い範囲で生体試料１の移動等を追跡してミクロ観察することができる。
【００９４】
本変形例においては、例えば、ステージ１１のＸ軸・Ｙ軸方向の移動とガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御とを併用してミクロ観察を行うこととしてもよい。この場合、例えば、ガルバノズーム１．０倍での視野範囲に複数のミクロ画像取得範囲が視野範囲に含まれるような位置にステージ１１を移動し、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により各ミクロ観察の位置を調整することとすればよい。
【００９５】
また、図１１に示すように、張り合わせたマクロ画像４−２，４−３をまたぐ位置に生体試料１Ｂが存在する場合には、生体試料１Ｂのミクロ画像３Ｂを取得する際に、生体試料１Ｂの重心位置がマクロ画像４−２の中心に位置するようにステージ１１を移動させることとしてもよい。
【００９６】
本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、マクロ画像用光源２２やＣＣＤ３２により生体試料１のマクロ画像４を取得することとしたが、第１の変形例としては、ミクロ画像取得部３５のガルバノズーム機能を用いてマクロ画像４を取得することとしてもよい。
【００９７】
この場合、図１２のフローチャートに示されるように、ステップＳ１−ｈ１において、例えば、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をマクロ観察用の１．０（ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの最大視野）に設定する（例えば、図２に示すズームＺ１参照）。
【００９８】
そして、ミクロ画像用光源２４から励起光を発してガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂにより生体試料１上で走査し、生体試料１において発生する蛍光をＰＭＴ３４により検出して制御装置１３によりマクロ画像４を取得する。ステップＳ２〜ステップＳ８については上記実施形態と同様である。
【００９９】
また、ステップＳ９−ｈ１において、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をミクロ観察用に設定し（例えば、図２に示すズームＺ２またはズームＺ３参照）、生体試料１のミクロ画像３を取得する。
【０１００】
以上説明したように、本変形例によれば、ミクロ画像取得部３５によりマクロ観察およびミクロ観察を行うことで、ミクロ画像取得部３５によらなければ判断することができないような生体試料１であっても追跡して観察することができる。本変形例においては、特に、マクロ観察用として、生体試料１に対して透過側にＰＭＴを配置し、このＰＭＴにより生体試料１からの透過光を検出することとしてもよい。
【０１０１】
第２の変形例としては、ミクロ画像取得部３５がレーザ走査型顕微鏡装置である場合に光学的スライス像を取得するができる。そこで、例えば、ミクロ画像取得部３５により、ガルバノズーム機能を用いてマクロ画像４を取得する場合に、制御装置１３により、対物レンズ２８と生体試料１との光軸方向（Ｚ軸方向）の相対位置を変化せて３次元的なマクロ画像４を取得することとしてもよい。
【０１０２】
例えば、ステージ１１をＺ軸方向に移動させながら生体試料１に対してガルバノミラー２６Ａ，２６ＢによりＸ軸・Ｙ軸方向の２次元走査を行い、対物レンズ２８と生体試料１の各相対位置における生体試料１の２次元画像を積み重ねることにより３次元画像を取得することとすればよい。
【０１０３】
この場合、図１３のフローチャートに示されるように、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのガルバノズーム倍率をマクロ観察用に設定し、図１４（Ａ）に示すように、生体試料１のＸ軸・Ｙ軸方向の２次元画像を積み重ねて３次元的なマクロ画像４を取得する（ステップＳ１−ｈ２）。そして、ステップＳ２〜ステップＳ５を行った後、制御装置１３により、ターゲットである生体試料１の重心位置からそれぞれのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の移動量を計算する（ステップＳ６−ｈ２）。
【０１０４】
また、生体試料１に対してガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂの制御位置を算出するとともに、図１４（Ｂ）に示すような３次元的なマクロ画像４、すなわち、Ｚ軸方向に積み重ねられた２次元画像のうち、どの２次元画像に生体試料１が存在するかを判定することにより生体試料１のＺ軸位置を特定する（ステップＳ７）。そして、ステージ１１をＺ軸方向に移動させ、対物レンズ２８と生体試料１との相対位置を調整する（ステップＳ７−ｈ２）。以下、ステップＳ８〜Ｓ１０については第１の変形例と同様である。
【０１０５】
第３の変形例としては、例えば、対物レンズ２８を倍率が異なる対物レンズに切り替えることにより、ＣＣＤ３２を用いてマクロ画像４およびミクロ画像３を取得することとしてもよい。また、ミクロ観察においてターゲットが複数ある場合は個々の生体試料１に対してそれぞれステージ１１を移動させ、ＣＣＤ３２によりそれぞれミクロ画像３を取得することすればよい。
【０１０６】
また、生体試料特定部１７により、マクロ画像４に含まれる生体試料１の識別情報を抽出する際にミクロ画像３を取得する対物レンズ２８の倍率情報を用いることとしてもよい。このようにすることで、マクロ画像４上の生体試料の識別情報とミクロ画像３上の生体試料１の識別情報とを簡易に整合させることができ、ミクロ観察する生体試料１の特定を容易にすることができる。
【０１０７】
例えば、図１５のフローチャートに示されるように、ステップＳ６により生体試料１のＸ軸・Ｙ軸方向の移動量が計算されたら、マクロ観察用の低倍率の対物レンズ２８からミクロ観察用の高倍率の対物レンズ２８に切り替える（ステップＳ７−ｈ３）。そして、生体試料１が高倍率の対物レンズ２８の視野範囲に入る位置にステージ１１を移動させ（ステップＳ８−ｈ３）、図１６に示すように、ＣＣＤ３２により生体試料１のミクロ画像３を取得する。このようにして、ミクロ観察を行う生体試料１ごとにステップＳ８−ｈ３およびステップＳ９を行う。
【０１０８】
引き続き次のミクロ観察を行う場合は、ステージ１１をマクロ画像取得用の初期位置に戻すとともに（ステップＳ１１)、高倍率の対物レンズ２８からマクロ観察用の低倍率の対物レンズ２８に切り替えて（ステップＳ１２)、ステップＳ１に戻る（ステップＳ１０「ＹＥＳ」）。
【０１０９】
本変形例によれば、高倍率の対物レンズ２８により、生体試料１を追跡して高精細なミクロ画像３を取得することができる。高倍率の対物レンズ２８の視野範囲内に２つ以上のターゲットの生体試料１が含まれる場合は、これらの生体試料１が高倍率の対物レンズ２８の視野範囲内に同時に納まる位置にステージ１１を移動させてミクロ画像３を取得することとしてもよい。
【０１１０】
本変形例においては、ミクロ画像３およびマクロ画像４をともにＣＣＤ３２により取得する場合について説明したが、例えば、上記実施形態に示すように、ＣＣＤ３２によりマクロ画像３を取得し、ミクロ画像取得部３５によりミクロ画像４を取得する場合においても、それぞれ倍率が異なる対物レンズ２８に切り替えて同様に観察することとしてもよい。
【０１１１】
この場合において、ミクロ画像３の視野範囲内におけるミクロ観察位置を調整する際にガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御を併用することとしてもよい。例えば、高倍率の対物レンズ２８においてガルバノズーム機能により補足可能な視野範囲内に複数のターゲットの生体試料１が納まるような位置にステージ１１を移動させ、ガルバノミラー２６Ａ，２６Ｂのパン制御により各生体試料１の各ミクロ画像３を取得することとすればよい。
【０１１２】
また、例えば、ミクロ画像取得部３５によりミクロ画像３およびマクロ画像４を取得する場合においても、それぞれ倍率が異なる対物レンズ２８に切り替えて同様に観察することとしてもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
１，１Ａ，１Ｂ 生体試料
２ 観察領域
３，３Ａ，３Ｂ ミクロ画像
４，４−１，４−２，４−３，４−４ マクロ画像
１３ 制御装置（制御部、画像構築部）
１５ 識別情報記憶部
１７ 生体試料特定部
１９ パン制御部（調整部、移動手段）
２２ マクロ画像用光源
２４ ミクロ画像用光源
２６Ａ，２６Ｂ ガルバノミラー（スキャナ）
２８ 対物レンズ
３２ ＣＣＤ（マクロ画像取得部）
３４ ＰＭＴ（検出部）
３５ ミクロ画像取得部
１００ 生体観察装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料を含む観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、
前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、
前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
前記マクロ画像取得部により取得された前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている前記識別情報とが対応する前記生体試料を特定する生体試料特定部と、
該生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記ミクロ画像の視野範囲と前記生体試料との相対位置を調整する調整部とを備える生体観察装置。
【請求項２】
前記生体試料を載置するステージと、
光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、
前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、
前記マクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記観察領域上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記マクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、
前記制御部が、前記マクロ画像の取得時より前記ミクロ画像の取得時の照射光の走査の振幅が小さくなるように前記スキャナの揺動角度範囲を制御する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記マクロ画像取得部が、前記生体試料の３次元的なマクロ画像を取得する請求項２に記載の生体観察装置。
【請求項４】
前記生体試料を載置するステージと、
光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、
前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、
前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照射光の前記観察領域上の照射範囲からの観察光を撮影して前記マクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、
前記制御部が、前記マクロ画像の視野範囲より前記ミクロ画像の視野範囲を狭くするように前記スキャナの揺動角度範囲を制御する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項５】
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整する請求項２または請求項４に記載の生体観察装置。
【請求項６】
前記スキャナにより走査された前記照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項２または請求項４に記載の生体観察装置。
【請求項７】
前記生体試料を載置するステージと、
前記生体試料および該生体試料を含む観察領域からの観察光を集光する複数の倍率が異なる対物レンズと、
該対物レンズを保持し、照射光の光路上にいずれかの前記対物レンズを切り替え可能に配置するレボルバとを備え、
前記マクロ画像取得部が、低倍率の前記対物レンズにより集光された前記観察領域からの観察光を撮影することにより前記観察領域のマクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、高倍率の前記対物レンズにより集光された前記生体試料からの観察光を撮影することにより前記生体試料のミクロ画像を取得し、
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項８】
前記生体試料特定部が、前記ミクロ画像を取得する前記対物レンズの倍率情報を用いて、前記マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出する請求項７に記載の生体観察装置。
【請求項９】
前記調整手段が、前記生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項１０】
前記マクロ画像取得部が、前記観察領域が隣接する複数の前記マクロ画像を取得し、隣接する該マクロ画像どうしを張り合わせる請求項９に記載の生体観察装置。
【請求項１１】
前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光の照射による前記前記観察領域からの透過光または戻り光に基づいて前記観察領域のマクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光により励起された蛍光に基づいて前記生体試料のミクロ画像を取得する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１２】
生体試料を含む観察領域に照明光を照射するマクロ画像用光源と、
該マクロ画像用光源から発せられる前記照明光の照射による前記観察領域からの透過光または戻り光を撮影し前記観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、
前記生体試料に励起光を照射するミクロ画像用光源と、
該ミクロ画像用光源から発せられる前記励起光の前記生体試料の照射位置において発生する蛍光を検出し前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、
前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている識別情報とが対応する生体試料を特定する生体試料特定部と、
前記ミクロ画像の視野範囲に前記生体試料特定部により特定された生体試料が含まれるように、前記ミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させる移動手段と、
を備える生体観察装置。
【請求項１３】
前記ミクロ画像取得部が、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を走査させるスキャナと、前記生体試料において発生する前記蛍光を検出する検出部と、該検出部により検出された蛍光に基づいて前記ミクロ画像を構築する画像構築部とを備え、
前記移動手段が、前記スキャナの揺動角度範囲を調整する請求項１２に記載の生体観察装置。
【請求項１４】
前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を前記生体試料に照射する一方、前記励起光の照射位置において発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、前記生体試料が載置され、前記対物レンズの光軸に交差する方向に移動可能なステージとを備え、
前記移動手段が、前記対物レンズと前記ステージとを前記光軸に交差する方向に相対的に移動させる請求項１２または請求項１３に記載の生体観察装置。
【請求項１５】
前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換える請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１６】
前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与する請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１７】
倍率の異なる前記対物レンズが交換可能に備えられ、
前記生体試料特定部が、前記対物レンズの倍率情報を用いて前記生体試料の識別情報を抽出する請求項１２から請求項１６のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１】
生体試料を含む観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、
前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、
前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
前記マクロ画像取得部により取得された前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている前記識別情報とが対応する前記生体試料を特定する生体試料特定部と、
該生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記ミクロ画像の視野範囲と前記生体試料との相対位置を調整する調整部とを備える生体観察装置。
【請求項２】
前記生体試料を載置するステージと、
光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、
前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、
前記マクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記観察領域上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記マクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、
前記制御部が、前記マクロ画像の取得時より前記ミクロ画像の取得時の照射光の走査の振幅が小さくなるように前記スキャナの揺動角度範囲を制御する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記マクロ画像取得部が、前記生体試料の３次元的なマクロ画像を取得する請求項２に記載の生体観察装置。
【請求項４】
前記生体試料を載置するステージと、
光源から発せられた照射光を走査するスキャナと、
前記スキャナの揺動角度範囲を制御する制御部とを備え、
前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照射光の前記観察領域上の照射範囲からの観察光を撮影して前記マクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、前記スキャナによる前記生体試料上の照射光の走査範囲からの観察光を検出して前記ミクロ画像を取得し、
前記制御部が、前記マクロ画像の視野範囲より前記ミクロ画像の視野範囲を狭くするように前記スキャナの揺動角度範囲を制御する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項５】
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記スキャナの揺動範囲の位置を調整する請求項２または請求項４に記載の生体観察装置。
【請求項６】
前記スキャナにより走査された前記照射光を前記生体試料に照射する対物レンズを備え、
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項２または請求項４に記載の生体観察装置。
【請求項７】
前記生体試料を載置するステージと、
前記生体試料および該生体試料を含む観察領域からの観察光を集光する複数の倍率が異なる対物レンズと、
該対物レンズを保持し、照射光の光路上にいずれかの前記対物レンズを切り替え可能に配置するレボルバとを備え、
前記マクロ画像取得部が、低倍率の前記対物レンズにより集光された前記観察領域からの観察光を撮影することにより前記観察領域のマクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、高倍率の前記対物レンズにより集光された前記生体試料からの観察光を撮影することにより前記生体試料のミクロ画像を取得し、
前記調整部が、前記生体試料特定部により特定された前記生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項８】
前記生体試料特定部が、前記ミクロ画像を取得する前記対物レンズの倍率情報を用いて、前記マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出する請求項７に記載の生体観察装置。
【請求項９】
前記調整手段が、前記生体試料特定部により特定された生体試料が前記ミクロ画像の視野範囲に含まれるように、前記対物レンズと前記ステージとの光軸に交差する方向の相対位置を調整する請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項１０】
前記マクロ画像取得部が、前記観察領域が隣接する複数の前記マクロ画像を取得し、隣接する該マクロ画像どうしを張り合わせる請求項９に記載の生体観察装置。
【請求項１１】
前記マクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光の照射による前記前記観察領域からの透過光または戻り光に基づいて前記観察領域のマクロ画像を取得し、
前記ミクロ画像取得部が、光源から発せられた照明光により励起された蛍光に基づいて前記生体試料のミクロ画像を取得する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１２】
生体試料を含む観察領域に照明光を照射するマクロ画像用光源と、
該マクロ画像用光源から発せられる前記照明光の照射による前記観察領域からの透過光または戻り光を撮影し前記観察領域のマクロ画像を取得するマクロ画像取得部と、
前記生体試料に励起光を照射するミクロ画像用光源と、
該ミクロ画像用光源から発せられる前記励起光の前記生体試料の照射位置において発生する蛍光を検出し前記生体試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得部と、
前記生体試料の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
前記マクロ画像を画像処理して該マクロ画像に含まれる前記生体試料の識別情報を抽出し、抽出された識別情報と前記識別情報記憶部に記憶されている識別情報とが対応する生体試料を特定する生体試料特定部と、
前記ミクロ画像の視野範囲に前記生体試料特定部により特定された生体試料が含まれるように、前記ミクロ画像取得部の撮影範囲を移動させる移動手段と、
を備える生体観察装置。
【請求項１３】
前記ミクロ画像取得部が、前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を走査させるスキャナと、前記生体試料において発生する前記蛍光を検出する検出部と、該検出部により検出された蛍光に基づいて前記ミクロ画像を構築する画像構築部とを備え、
前記移動手段が、前記スキャナの揺動角度範囲を調整する請求項１２に記載の生体観察装置。
【請求項１４】
前記ミクロ画像用光源から発せられた前記励起光を前記生体試料に照射する一方、前記励起光の照射位置において発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、前記生体試料が載置され、前記対物レンズの光軸に交差する方向に移動可能なステージとを備え、
前記移動手段が、前記対物レンズと前記ステージとを前記光軸に交差する方向に相対的に移動させる請求項１２または請求項１３に記載の生体観察装置。
【請求項１５】
前記生体試料特定部が、前記マクロ画像から抽出される前記生体試料の識別情報が変化した場合に、前記識別情報記憶部に記憶されている前記生体試料の識別情報を書き換える請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１６】
前記生体試料特定部が、前記生体試料が細胞分裂した場合に、細胞分裂により生じた新たな生体試料の識別情報を前記識別情報記憶部に記憶させるとともに、同一の生体試料から細胞分裂した新たな前記生体試料にそれぞれ相互に関連する識別子を付与する請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の生体観察装置。
【請求項１７】
倍率の異なる前記対物レンズが交換可能に備えられ、
前記生体試料特定部が、前記対物レンズの倍率情報を用いて前記生体試料の識別情報を抽出する請求項１２から請求項１６のいずれかに記載の生体観察装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−８２４５（Ｐ２０１１−８２４５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２８４６（Ｐ２０１０−１２２８４６）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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