JP2008082922A - 撮影装置及び細胞観察装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る撮影装置は、蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明装置20と、該観察対象物の発光像を光電変換によって撮像するCCDカメラ21と、該CCDカメラ21の露光に伴って繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するA/D変換器52と、該A/D変換器52から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段53と、該フレーム蓄積手段53に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点でデジタル画像信号の加算/蓄積動作を停止させる最大輝度判定手段54とを具えている。
【選択図】図4
Description
特に蛍光や化学発光は非常に微弱光であるため、後に定量解析に用いるには長時間の露出を行なって、ある程度の光量を稼ぐ必要がある。またこの適切な露出時間は、蛍光検出の場合と化学発光検出の場合とでは差異があり、標識する蛍光色素の種類や化学物質の種類によっても差異がある。そしてこのような適切な露出時間については、一般的には経験則に基づいて設定することも可能ではあるが、試料の濃度の差異がある場合や、新しい種類の蛍光色素等を用いた場合等においては、試行錯誤的に露出時間を設定するほかないのが実状である。
露光時間の短い撮影条件A)では、殆どのウェルの蛍光撮影画像は、露出が不足している。これに対し、露光時間の長い撮影条件B)では、幾つかのウェルの蛍光撮影画像が露出過剰となっている。
更に、一般に蛍光試薬は励起光の照射を受けているうちに、蛍光発光量が減少していく退色という現象が起こることが知られている。蛍光画像撮影に際して、最適な露光時間を決めるための試行錯誤があると、蛍光試薬の退色を引き起こし、蛍光強度の測定に関して再現性を損なうという問題がある。従って、蛍光試薬の照明は必要最小限の時間に抑える必要がある。
更に具体的には、前記画像処理装置(5)は、前記演算処理手段から得られる輝度データを前記蛍光試薬の濃度に換算する換算手段を具えている。
又、本発明に係る撮影装置及び細胞観察装置によれば、本撮影に先立って露出時間を決めるための試行錯誤的な仮撮影が必要なくなるので、サンプルが含む蛍光試薬に対する励起光の照射時間も必要最小限で済み、この結果、蛍光試薬の退色現象が少なく、濃度計測に関して再現性の高い蛍光画像を得ることが可能である。
この様な同期検波によりS/N比が向上し、室内光などの外乱光の影響を除去することが出来る。
図示の如く、ケーシング(1)の内部には、例えばLEDからなる照明装置(20)、CCDカメラ(21)、撮像レンズ(23)、蛍光フィルター(24)、励起光フィルター(25)、ダイクロイックミラー(26)などが配備されて、光学系(2)を構成しており、該光学系(2)によってマイクロプレート(3)の撮影が可能となっている。
この時点でフレーム蓄積手段(53)に蓄積されている1フレーム分の画像データはディスプレイ(8)へ送出される。又、該画像データは濃度算出手段(55)へ供給されて、露光開始から露光終了の時間を用いて、マイクロプレート(3)のウェルに収容されている細胞の発光像の輝度データが導出され、更に該輝度データが蛍光試薬の濃度に換算されて出力される。
ステップS6では、奇数フィールドメモリ(56)と偶数フィールドメモリ(57)から取り出される同一アドレスのピクセル輝度値(初期値0)と上記の輝度値とを加算器(51)で加算する。
そして、ステップS7にて、現在のビデオ信号が奇数フィールドか偶数フィールドかがクロック回路(60)からの信号を用いて判断され、その結果に応じて、前記加算された値が対応するフィールドメモリに書き込まれる。
ステップS9では、輝度最大値保持回路(61)に保持されているピクセル最大輝度値と、D/A変換最大値レジスタ(62)に設定されている露出完了判定基準値(例えばD/A変換最大値、8ビットの場合は255)とを比較する。
最後にステップS12では、露出完了信号がオンになったときの画像出力信号を装置側本体で取り込み、画像処理を行なって画像濃度を判定する。
この様にして、A/D変換器(52)よるA/D変換処理が飽和しない限度で、適切な蓄積回数nが設定されることになる。
尚、より正確には、あらかじめ既知濃度に調整した試薬を撮影して画像濃度と試薬濃度の検量線を作成しておき、該検量線を用いて画像輝度を試薬濃度に換算することが望ましい。
図8の如く、撮像装置(7)は、従来と同様の構成とするCMOSイメージセンサー(71)に、最大値検出回路(73)と露出完了判定回路(72)とを接続したものであって、撮影開始信号の入力に応じて、最大値検出回路(73)により、CMOSイメージセンサー(71)から得られる全ての画素についてのフォトダイオードの電圧を検知し、露出完了判定回路(72)により、全フォトダイオードの電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、露出完了信号を出力し、CMOSイメージセンサー(71)による電荷蓄積動作を停止させるものである。
次にステップS24では、CMOSイメージセンサー(71)の受光・電荷チャージを開始する。
又、CCDカメラ(21)においては、長時間の電荷蓄積を行わせる必要がないため、暗電流によるS/N比悪化の虞はない。
(2) 光学系
(21) CCDカメラ
(3) マイクロプレート
(31) ウェル
(4) XYステージ機構
(5) 画像処理装置
(52) A/D変換器
(53) フレーム蓄積手段
(54) 最大輝度判定手段
(55) 濃度算出手段
(61) 輝度最大値保持回路
(62) D/A変換最大値レジスタ
(63) 比較回路
(64) D/A変換器
(7) 撮像装置
(71) CMOSイメージセンサー
(72) 露出完了判定回路
(73) 最大値検出回路
(8) ディスプレイ
Claims (9)
- 蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段と、該撮像手段の露光に伴って該撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、該フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で該フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算/蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている撮影装置。
- 更に、前記最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で前記フレーム蓄積手段に蓄積されている1フレーム分の画像データを出力する出力手段を具えている請求項1に記載の撮影装置。
- 前記照明手段は一定周期で点灯・消灯を繰り返し、前記フレーム蓄積手段は、照明手段の点灯時に得られるデジタル画像信号から照明手段の消灯時に得られるデジタル画像信号を減算し、その減算結果を画素毎に加算して蓄積する請求項1又は請求項2に記載の撮影装置。
- 蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換して1フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させることを特徴とする撮影装置。
- 更に、前記最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で前記撮像手段の各電荷蓄積素子の電圧を1フレーム分の画像データとして出力する出力手段を具えている請求項4に記載の撮影装置。
- 蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(3)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(2)と、該光学系(2)に接続された画像処理装置(5)とから構成され、前記光学系(2)は、マイクロプレート(3)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段とを具え、前記画像処理装置(5)は、前記撮像手段の露光に伴って前記撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、該フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で該フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算/蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている細胞観察装置。
- 前記画像処理装置(5)は、前記フレーム蓄積手段によるデジタル画像信号の蓄積開始から終了までの時間を計測し、その計測結果に基づいて、観察対象物の発光像の輝度データを導出する演算処理手段を具えている請求項6に記載の細胞観察装置。
- 前記画像処理装置(5)は更に、前記演算処理手段から得られる輝度データを前記蛍光試薬の濃度に換算する換算手段を具えている請求項7に記載の細胞観察装置。
- 蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(3)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(2)と、該光学系(2)に接続された画像処理装置(5)とを具え、前記光学系(2)は、マイクロプレート(3)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換して1フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させることを特徴とする細胞観察装置。
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