JP2011247656A - Fluorescence detection device and fluorescence microscope - Google Patents

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研一 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescence detection device and fluorescence microscope that are capable of correcting a fading based on a spatial position in the field of view.SOLUTION: The fluorescence detection device and fluorescence microscope are configured to detect a fluorescent image of a sample generated by emitting excitation light to a sample dyed with fluoresce using an image detector. The fluorescent detection device is provided with means for correcting a fluorescent fading of the sample image for each of the positions of the sample image detected by the image detector in a position.

Description

本発明は、蛍光検出装置および蛍光顕微鏡に関し、詳しくは、蛍光染色された試料の褪色補正に関するものである。   The present invention relates to a fluorescence detection device and a fluorescence microscope, and more particularly to a fading correction of a fluorescently stained sample.

たとえば細胞を顕微鏡で撮影する有力な手法として、緑色蛍光タンパク質(GFP:Green Fluorescent Proteins)による細胞の染色などのように試料の特定部位を蛍光指示薬で蛍光染色し、蛍光染色した試料にレーザ光などの励起光を照射して励起し、試料が発生する蛍光の2次元の強度情報を画像として検出する方法が確立されている。   For example, as a powerful technique for photographing cells with a microscope, a specific portion of a sample is fluorescently stained with a fluorescent indicator, such as staining of cells with GFP (Green Fluorescent Proteins), and laser light is applied to the fluorescently stained sample. A method has been established in which two-dimensional intensity information of fluorescence generated by a sample is detected as an image.

ところが、この手法の弱点の一つとして、蛍光褪色という現象がある。これは、蛍光物質を励起するレーザの強度が強いと、蛍光物質の構造が改変されて、蛍光強度が弱まり色褪せてしまう現象で、褪色と呼ばれている。   However, one of the weak points of this method is a phenomenon called fluorescent fading. This is a phenomenon in which when the intensity of a laser that excites a fluorescent substance is high, the structure of the fluorescent substance is modified, the fluorescent intensity is weakened, and the color fades.

蛍光顕微鏡による観察では、試料の蛍光の量を正確に測光することが重要である。これは、蛍光物質が細胞内のどの部位にどれだけ分布しているかを定量化したいからである。しかし、褪色現象があると、蛍光の量が減少し、本来の計測量よりも低い測定値しか得られなくなってしまう。   In observation with a fluorescence microscope, it is important to accurately measure the amount of fluorescence of a sample. This is because it is desired to quantify how much the fluorescent substance is distributed in which part of the cell. However, when there is a fading phenomenon, the amount of fluorescence decreases, and only a measurement value lower than the original measurement amount can be obtained.

一般に褪色量はレーザの照射量に依存し、強度に対して非線形な性質を示し、同一の積分量でも、強い光を短時間当てるほうが、弱い光を長時間当てるよりも褪色が大きいという性質を持つ。   In general, the amount of fading depends on the amount of laser irradiation and shows a non-linear property with respect to the intensity. Even with the same integral amount, the fading is stronger when the strong light is applied for a short time than when the weak light is applied for a long time. Have.

正確な測光を行うため、たとえば特許文献1に記載されているように、褪色を定量化して補正するという考えがある。図6は、特許文献1に記載されている蛍光色素の褪色特性例図である。図6において、Tlは試料をスキャン開始波長からスキャン終了波長までスキャンするのに要する時間であり、Tiはi回目のスキャン時の時刻であってその時の輝度値をF(Ti)と表す。また、Δtは試料を1回スキャンするのに要する時間とする。   In order to perform accurate photometry, for example, as described in Patent Document 1, there is an idea of quantifying and correcting fading. FIG. 6 is an example of fading characteristics of the fluorescent dye described in Patent Document 1. In FIG. 6, Tl is the time required to scan the sample from the scan start wavelength to the scan end wavelength, and Ti is the time at the i-th scan, and the luminance value at that time is expressed as F (Ti). Δt is a time required to scan the sample once.

特許文献1では、レーザ照射による褪色を測定し、この測定結果を元に積算照射量に依存した補正を行うという技術を提案している。特許文献1に記載されている技術では、褪色を積算照射量(照射時間の積算)の関数として取り扱っている。   Patent Document 1 proposes a technique of measuring discoloration due to laser irradiation and performing correction depending on the integrated irradiation amount based on the measurement result. In the technique described in Patent Document 1, fading is handled as a function of the integrated irradiation amount (integration of irradiation time).

特開2005−214728号公報JP-A-2005-214728

しかし、2次元的あるいは3次元的な画像を撮影する場合、空間的には、視野内の基準点になるある一定位置での照射しか考慮しておらず、視野内の位置によって照射量が異なる効果は考慮していない。   However, when taking a two-dimensional or three-dimensional image, spatially, only irradiation at a certain fixed position serving as a reference point in the field of view is considered, and the amount of irradiation varies depending on the position in the field of view. The effect is not considered.

実際には、照明の光源や、照明光学系の周辺減光(シェーディング)などにより、視野内の光軸付近と視野の端では照射量が異なるため、褪色の程度も異なるが、従来技術ではこの効果を考慮していないため、画像を形成する視野内の位置ごとに異なる褪色が生じる効果を補正することができないという問題がある。   Actually, the amount of fading differs depending on the illumination light source and the peripheral light reduction (shading) of the illumination optical system, because the amount of irradiation differs near the optical axis in the field of view and at the edge of the field of view. Since the effect is not taken into account, there is a problem in that the effect of causing a different fading at each position in the field of view forming the image cannot be corrected.

本発明は、このような問題点を解決するものであって、その目的は、蛍光の褪色を、視野内の空間的な位置に関連する関数として扱うことにより、視野内の空間位置に基づいて褪色補正を行うことができる蛍光検出装置および蛍光顕微鏡を実現することにある。   The present invention solves these problems, and its purpose is to treat the fading of fluorescence as a function related to the spatial position in the field of view, thereby to be based on the spatial position in the field of view. An object is to realize a fluorescence detection apparatus and a fluorescence microscope capable of performing fading correction.

このような課題を達成する請求項1の発明は、
蛍光染色した試料に励起光を照射することにより前記試料が発生する蛍光画像を画像検出器で検出するように構成された蛍光検出装置において、
前記画像検出器で検出される前記試料画像の位置別に蛍光褪色を定量化して補正する手段を設けたことを特徴とする。
The invention of claim 1 which achieves such a problem,
In a fluorescence detection apparatus configured to detect a fluorescence image generated by the sample by irradiating excitation light to the fluorescently stained sample with an image detector,
Means is provided for quantifying and correcting fluorescence fading according to the position of the sample image detected by the image detector.

請求項2の発明は、
蛍光染色した試料にレーザ光を照射することにより前記試料が発生する蛍光画像を画像検出器で検出するように構成された蛍光顕微鏡において、
前記画像検出器で検出される前記試料画像の位置別に蛍光褪色を定量化して補正する手段を設けたことを特徴とする。
The invention of claim 2
In a fluorescence microscope configured to detect a fluorescent image generated by the sample by irradiating the fluorescently stained sample with a laser beam with an image detector,
Means is provided for quantifying and correcting fluorescence fading according to the position of the sample image detected by the image detector.

請求項3の発明は、請求項2に記載の蛍光顕微鏡において、
前記蛍光顕微鏡は共焦点顕微鏡として構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 3 is the fluorescence microscope according to claim 2,
The fluorescence microscope is configured as a confocal microscope.

このように構成される蛍光検出装置および蛍光顕微鏡によれば、照射量および空間位置に基づき蛍光の褪色補正を行うことができる。   According to the fluorescence detection device and the fluorescence microscope configured as described above, the fluorescence fading correction can be performed based on the irradiation amount and the spatial position.

本発明の一実施例の主要部分を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of one Example of this invention. 本発明の他の実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other Example of this invention. 本発明に基づく褪色補正の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the operation | movement of the fading correction based on this invention. 本発明に基づく褪色補正を用いた画像処理システムの具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example of the image processing system using the fading correction based on this invention. 本発明に基づく褪色補正機能を備えた共焦点顕微鏡の具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example of the confocal microscope provided with the fading correction function based on this invention. 蛍光色素の褪色特性例図である。It is an example of the fading characteristic of a fluorescent dye.

以下、本発明について、図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施例の主要部分を示すブロック図である。図1において、蛍光情報検出部10は、CCDやCMOSなどの画像検出器20で検出される試料30の画像の位置別に、蛍光に関連した各種の情報を検出し、蛍光褪色を補正する情報を生成するものであり、視野内位置情報格納部11、位置別蛍光強度情報取得部12、位置別蛍光強度情報格納部13、位置別褪色量演算部14、褪色係数格納部15、位置別蛍光強度情報補正部16などで構成されている。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the main part of one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a fluorescence information detection unit 10 detects various information related to fluorescence for each position of an image of a sample 30 detected by an image detector 20, such as a CCD or CMOS, and corrects the fluorescence fading. Field-of-view position information storage unit 11, position-specific fluorescence intensity information acquisition unit 12, position-specific fluorescence intensity information storage unit 13, position-specific discoloration amount calculation unit 14, fading coefficient storage unit 15, position-specific fluorescence intensity The information correction unit 16 is configured.

視野内位置情報格納部11には、画像検出器20の画素に対応した視野内の位置情報が格納されている。実際の装置における蛍光褪色は、光軸に対称な関数として記述できる場合が多い。したがって、画像検出器20のすべての画素に対して褪色の係数を持つ必要はなく、たとえば光軸の位置と光軸からの距離の関数として褪色係数を持っても構わない。つまり、半径R,角度θの極座標で半径Rのみの関数として視野内の位置情報を持つようにしてもよい。   The in-view position information storage unit 11 stores position information in the view corresponding to the pixels of the image detector 20. In many cases, the fluorescence fading in an actual apparatus can be described as a function symmetric with respect to the optical axis. Therefore, it is not necessary to have a fading coefficient for every pixel of the image detector 20, and for example, it may have a fading coefficient as a function of the position of the optical axis and the distance from the optical axis. That is, position information in the field of view may be provided as a function of only the radius R in polar coordinates of the radius R and the angle θ.

位置別蛍光強度情報取得部12は、視野内位置情報格納部11に格納されている視野内の位置情報および画像検出器20で検出される試料30の表面画像に基づいて2次元の画像データの形式で蛍光強度情報を取得し、取得した蛍光強度情報を位置別蛍光強度情報格納部13に格納する。   The position-specific fluorescence intensity information acquisition unit 12 stores the two-dimensional image data based on the position information in the field of view stored in the position information storage unit 11 in the field of view and the surface image of the sample 30 detected by the image detector 20. The fluorescence intensity information is acquired in a format, and the acquired fluorescence intensity information is stored in the position-specific fluorescence intensity information storage unit 13.

位置別褪色量演算部14は、位置別蛍光強度情報取得部12で取得した2次元データの位置(画素)ごとに蛍光の褪色量を演算する。なお、これらの演算結果をまとめて、光軸からの距離に対する褪色量として半径Rのみの関数にしてもよい。   The position-specific fade amount calculation unit 14 calculates the fluorescence fade amount for each position (pixel) of the two-dimensional data acquired by the position-specific fluorescence intensity information acquisition unit 12. Note that these calculation results may be combined into a function of only the radius R as a fading amount with respect to the distance from the optical axis.

褪色係数格納部15には、位置別褪色量演算部14の演算結果に基づく褪色に関する係数が2次元の画像データの形式で格納される。褪色係数を格納するのにあたり、場合によっては複数の係数を持ってもよいし、前述のように極座標で半径Rの関数としてもよい。   The fading coefficient storage unit 15 stores a fading coefficient based on the calculation result of the position-specific fading amount calculation unit 14 in the form of two-dimensional image data. In storing the fading coefficient, a plurality of coefficients may be provided in some cases, or as a function of the radius R in polar coordinates as described above.

位置別蛍光強度情報補正部16は、求めた係数を用いて位置と時間(過去の露光量)の関数として褪色の割合を求め、その褪色の割合で補正することにより褪色前の蛍光強度を求める。   The position-specific fluorescence intensity information correction unit 16 obtains the ratio of the fading as a function of the position and time (past exposure amount) using the obtained coefficient, and obtains the fluorescence intensity before the fading by correcting with the ratio of the fading. .

図1の動作について、詳しく説明する。
蛍光を発光可能な有効な蛍光物質の量をg(r)と表す。ここで、gはGFP(緑色蛍光タンパク質)を表し、変数rは視野内の光軸を原点とする2次元極座標の動径方向を表す。一般には角度方向θも変数であるが、ここでは簡単のためrのみ記している。なお、2次元直交座標で記述してもよいが、ここでは概念を説明するため、極座標で示す。褪色は光を発する能力を持つ蛍光物質の減少なので、次式(1)で表すことができる。
The operation of FIG. 1 will be described in detail.
The amount of effective fluorescent substance capable of emitting fluorescence is expressed as g (r). Here, g represents GFP (green fluorescent protein), and the variable r represents the radial direction of two-dimensional polar coordinates with the optical axis in the field of view as the origin. In general, the angle direction θ is also a variable, but only r is shown here for simplicity. In addition, although you may describe by a two-dimensional orthogonal coordinate, in order to demonstrate a concept here, it shows with a polar coordinate. The amber color is a decrease in fluorescent material having the ability to emit light, and can be expressed by the following equation (1).

Figure 2011247656
Figure 2011247656

ここで、aは蛍光物質に依存する正の定数、Bは入射光量の強度、fi(r)は照明(励起)光学系の周辺減光を表す規格化された(光軸で値が1となる)関数である。入射光量に対する非線形な褪色を表すため、ここでは簡単に「べき」がnのべき関数型と仮定して、n>=1と考える。一般には異なる関数形でもよい。関数fi(r)の「fi」は、flat-field of incoming ray を表している。この(1)式から分かることは、励起光強度の空間分布があるため、褪色も空間の位置rによって異なることである。 Here, a is a positive constant depending on the fluorescent material, B is the intensity of the incident light quantity, and fi (r) is normalized to represent the peripheral dimming of the illumination (excitation) optical system (the value is 1 on the optical axis). It is a function. In order to represent a non-linear fading with respect to the amount of incident light, it is assumed here that n> = 1 assuming that “power” is a power function type of n. In general, different functional forms are possible. "Fi" of the function fi (r) represents the f lat-field of i ncoming ray . What is understood from this equation (1) is that since there is a spatial distribution of excitation light intensity, the fading also varies depending on the position r of the space.

(1)式を解くと、Aを積分定数として(2)式のようになる。   Solving equation (1) gives equation (2) with A as the integration constant.

Figure 2011247656
Figure 2011247656

簡単のため、照明光学系の周辺減光fi(r)が2次元ガウス関数で表されるとする。本発明の考え方を説明するため、解析的に演算可能な関数で説明を行うが、実際には任意の関数形に対して数値的に演算を行えばよい。   For simplicity, it is assumed that the peripheral dimming fi (r) of the illumination optical system is represented by a two-dimensional Gaussian function. In order to explain the concept of the present invention, a function that can be calculated analytically will be described. However, in practice, an arbitrary function form may be numerically calculated.

Figure 2011247656
Figure 2011247656

蛍光物質が(3)式のような分布になっているとき、実際に観察される画像は、照明光学系の周辺減光fi(r)と撮像光学系の周辺減光fo(r)を積算したものであり、撮像光学系の周辺減光fo(r)も2次元ガウス関数で表されるものとすると次式(4)のようになる。なお、関数fo(r)の「fo」は、flat-field of outgoing ray を表している。 When the fluorescent substance has a distribution as shown in Equation (3), the actually observed image is obtained by integrating the peripheral light reduction fi (r) of the illumination optical system and the peripheral light reduction fo (r) of the imaging optical system. If the peripheral attenuation fo (r) of the imaging optical system is also expressed by a two-dimensional Gaussian function, the following equation (4) is obtained. It should be noted that, "fo" of the function fo (r) represents the f lat-field of o utgoing ray .

Figure 2011247656
Figure 2011247656

図2は、画像検出器20の撮像面における光量変化特性例図であり、横軸は撮像面の位置(任意単位)を示し、縦軸は観察される光量(任意単位)を示している。1000×1000画素の2次元画像で、n=1、観察光学系の周辺減光σi=500で励起光学系の周辺減光σo=500、r=0の光軸上における1回の露光による褪色が3%(a=0.03)として(4)式をプロットしたものである。   FIG. 2 is an example of a light quantity change characteristic on the imaging surface of the image detector 20, where the horizontal axis indicates the position (arbitrary unit) of the imaging surface, and the vertical axis indicates the observed light quantity (arbitrary unit). In a two-dimensional image of 1000 × 1000 pixels, n = 1, peripheral light attenuation σi = 500 of the observation optical system, peripheral light attenuation σo = 500 of the excitation optical system, and fading by one exposure on the optical axis of r = 0 Is a plot of equation (4) with 3% (a = 0.03).

4本のグラフA〜Dは、撮影回数に応じた光量の変化を示し、上から順にグラフAは0回目、グラフBは10回目、グラフCは100回目、グラフDは200回目の撮影で観察される光量変化を表している。グラフAやBでは光軸付近の光量が周辺よりも高いが、この部分では褪色も大きく、撮影回数とともに急速に褪色してやがて周辺部のほうが明るく見える状態になる。すなわち、グラフCの100回目の露光では周辺のほうが明るくなり始め、グラフDの200回目の露光では周辺のほうが光軸付近よりも明るくなる。   The four graphs A to D show changes in the amount of light according to the number of times of shooting. From the top, graph A is observed at the 0th time, graph B is at the 10th time, graph C is at the 100th time, and graph D is observed at the 200th time. Represents the change in the amount of light emitted. In graphs A and B, the amount of light in the vicinity of the optical axis is higher than that in the vicinity, but in this portion, the color is also fading, fading rapidly with the number of shootings, and eventually the surrounding portion appears brighter. That is, in the 100th exposure of the graph C, the periphery starts to become brighter, and in the 200th exposure of the graph D, the periphery becomes brighter than the vicinity of the optical axis.

フラットフィールドは位置と時間の関数となっていて、このような褪色を補正するためには、時間(積分照射量)だけでなく、照明や光学系に依存した位置の関数として補正する必要があることは明らかである。   The flat field is a function of position and time. In order to correct such fading, it is necessary to correct not only time (integrated dose) but also as a function of position depending on the illumination and optical system. It is clear.

実際の撮影にあたっては、撮影された生の画像に対して、(4)式を用いてフラットフィールド補正を行えばよい。   In actual photographing, flat field correction may be performed on the photographed raw image using equation (4).

図3は、本発明に基づく褪色補正の動作の流れを示すフローチャートである。
はじめに、補正前の画像データを読込む(ステップS1)。
続いて、読込んだ画像について、過去の照射量データを取得する(ステップS2)。過去の照射量データは、計算したり、記録されているデータベースから読み出す。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the operation for fading correction according to the present invention.
First, image data before correction is read (step S1).
Subsequently, the past irradiation amount data is acquired for the read image (step S2). Past dose data is calculated or read from a recorded database.

次に、画像の各画素を走査する(ステップS3)。
そして、画像の位置(画素)ごとに、ステップS2で取得した過去の照射量データと画像内の位置の関数として、フラットフィールド(減光量)を演算する(ステップS4)。
Next, each pixel of the image is scanned (step S3).
Then, for each position (pixel) of the image, a flat field (amount of light reduction) is calculated as a function of the past irradiation amount data acquired in step S2 and the position in the image (step S4).

該当する画素の蛍光光度を、ステップS4で演算したフラットフィールド(減光量)で除算し、褪色補正を行う(ステップS5)。
画像の各画素について走査が終了すると(ステップS6)、補正済み画像データを所定の格納部に格納し、次の演算に利用する(ステップS7)。
The fluorescence intensity of the corresponding pixel is divided by the flat field (light reduction amount) calculated in step S4, and fading correction is performed (step S5).
When scanning for each pixel of the image is completed (step S6), the corrected image data is stored in a predetermined storage unit and used for the next calculation (step S7).

ここで、(4)式のa,n,σi,σoなどのパラメータは、細胞の種類、蛍光物質の種類、染色方法、観察波長、光学系の性質(設定)などによって決まるものであり、予め同一条件で基準となるデータを取得し、減光の様子からこれらのパラメータを最小2乗法などによるフィッティングで決定できる。前もって基準となるデータの取得が困難な場合は、実データから推定してもよい。   Here, parameters such as a, n, σi, and σo in equation (4) are determined by the cell type, fluorescent material type, staining method, observation wavelength, optical system properties (settings), and the like. The reference data is acquired under the same conditions, and these parameters can be determined by fitting by the least square method or the like from the state of dimming. If it is difficult to obtain reference data in advance, it may be estimated from actual data.

図4は、本発明に基づく褪色補正を用いた画像処理システムの具体例を示すブロック図である。図4において、画像検出器20として用いるカメラは、共焦点顕微鏡40を介して試料30の蛍光染色画像を撮影し、その画像出力データを画像取得用のPC50に入力する。   FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of an image processing system using fading correction based on the present invention. In FIG. 4, the camera used as the image detector 20 takes a fluorescently stained image of the sample 30 via the confocal microscope 40 and inputs the image output data to the image acquisition PC 50.

画像取得用のPC50には、スイッチ60およびネットワークNWを介して、蛍光情報検出部10を含むクライアントとしての複数のPC、サーバー70、ストレージ80などが接続されている。   A plurality of PCs as a client including the fluorescence information detection unit 10, a server 70, a storage 80, and the like are connected to the PC 50 for image acquisition via the switch 60 and the network NW.

このような構成において、カメラ20で撮影されてPC50に取り込まれた試料30の蛍光染色画像データは、サーバー70を経由してストレージ80に逐次格納される。   In such a configuration, the fluorescence-stained image data of the sample 30 taken by the camera 20 and taken into the PC 50 is sequentially stored in the storage 80 via the server 70.

クライアントとしてのPC10は、画像処理すべき所望の画像データをサーバー70を介してストレージ80から読み出すとともに、必要に応じて画像処理結果をサーバー70を介してストレージ80に格納する。   The PC 10 as a client reads desired image data to be image-processed from the storage 80 via the server 70 and stores the image processing result in the storage 80 via the server 70 as necessary.

これにより、ストレージ80に格納されている画像データをクライアントとしての複数のPC10で共有でき、システム全体として画像処理の効率を高めることができる。   As a result, the image data stored in the storage 80 can be shared by a plurality of PCs 10 as clients, and the efficiency of image processing can be improved as a whole system.

図5は本発明に基づく褪色補正機能を備えた蛍光顕微鏡としての共焦点顕微鏡の具体例を示すブロック図である。図5において、レーザ光源41の出力光は、共焦点スキャナ42および対物レンズ43を介して蛍光指示薬で蛍光染色された試料30に照射される。   FIG. 5 is a block diagram showing a specific example of a confocal microscope as a fluorescence microscope having a fading correction function based on the present invention. In FIG. 5, the output light of the laser light source 41 is irradiated to the sample 30 that is fluorescently stained with the fluorescent indicator through the confocal scanner 42 and the objective lens 43.

試料30は、レーザ光が照射されることにより、蛍光を発生する。試料30が発生する蛍光画像は、対物レンズ43および共焦点スキャナ42を介して分光光学系44に入力されて分光される。   The sample 30 emits fluorescence when irradiated with laser light. The fluorescent image generated by the sample 30 is input to the spectroscopic optical system 44 via the objective lens 43 and the confocal scanner 42 and is dispersed.

分光光学系44の分光出力は2次元画像検出器45に入力されて電気信号に変換され、電気信号はA/D変換器46に入力されてデジタルデータに変換され、デジタルデータはPC47に入力されて褪色補正処理が施される。   The spectral output of the spectroscopic optical system 44 is input to the two-dimensional image detector 45 and converted into an electric signal, the electric signal is input to the A / D converter 46 and converted into digital data, and the digital data is input to the PC 47. A fading correction process is performed.

PC47には、CPU47a、データメモリ47b、視野内の位置ごとの褪色量を演算する位置別褪色量演算プログラム47c、視野内の位置ごとの褪色量を補正する位置別褪色量補正プログラム47dなどが設けられている。   The PC 47 is provided with a CPU 47a, a data memory 47b, a position-specific discoloration amount calculation program 47c for calculating a discoloration amount for each position in the field of view, a position-specific discoloration amount correction program 47d for correcting the discoloration amount for each position in the field of view, and the like. It has been.

PC47は、位置別褪色量演算プログラム47cに基づいてA/D変換器46から変換入力されるデジタルデータの視野内の位置ごとの褪色量を演算し、位置別褪色量補正プログラム47dに基づいてA/D変換器46から変換入力されるデジタルデータの視野内の位置ごとの褪色量を補正する。   The PC 47 calculates a fading amount for each position in the field of view of the digital data converted and input from the A / D converter 46 based on the position-specific color fading calculation program 47c, and based on the position-specific color fading correction program 47d The fading amount for each position in the field of view of the digital data converted and input from the / D converter 46 is corrected.

そして、表示装置48は、このようにしてPC47で視野内の位置ごとの褪色量が補正された2次元画像を表示する。   Then, the display device 48 displays a two-dimensional image in which the fading amount for each position in the field of view is corrected by the PC 47 in this way.

たとえば生きている細胞(ライブセル)を長時間観察する場合においては、時間とともに細胞が視野内を移動する。すなわち、ある時刻でのある細胞の褪色は、その細胞が過去に移動を行った位置での照明の周辺減光に依存する。   For example, when observing a living cell (live cell) for a long time, the cell moves in the field of view with time. That is, the discoloration of a certain cell at a certain time depends on the peripheral dimming of illumination at the position where the cell has moved in the past.

したがって、図5に示すように構成された共焦点顕微鏡を用いて、細胞の移動位置を時刻とともに追跡して履歴に応じた褪色を積分することで、細胞の褪色をより正確に推定でき、より正確な観察が行える。   Therefore, by using the confocal microscope configured as shown in FIG. 5, by tracking the cell movement position with time and integrating the fading according to the history, the fading of the cell can be estimated more accurately, and more Accurate observation is possible.

なお、上記実施例では、撮影した画像を一旦保存し、その後のデータ解析の段階で褪色量の補正を行うようにしているが、褪色量補正は撮影と同時に行ってもよい。たとえば、カメラの筐体内や画像取得ボードに設けられているCPU,DSP,FPGAなどの演算ブロックを用いて撮影直後に褪色量の補正演算を行い、これら撮影直後に補正された画像を保存するとともに表示装置に表示するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the photographed image is temporarily stored, and the fading amount correction is performed at the subsequent data analysis stage. However, the fading amount correction may be performed simultaneously with photographing. For example, using a calculation block such as a CPU, DSP, FPGA or the like provided in a camera casing or an image acquisition board, a fading amount correction calculation is performed immediately after shooting, and the corrected image is stored immediately after shooting. You may make it display on a display apparatus.

また、上記実施例では、蛍光指示薬で蛍光染色された試料を励起する照明の強度は一定としているが、時間の経過(撮影枚数)に応じて変化させてもよい。その場合、(4)式に対応する適切な補正関数の関数形は、解析的または数値的に求めればよい。   In the above embodiment, the intensity of illumination for exciting the sample fluorescently stained with the fluorescent indicator is constant, but it may be changed according to the passage of time (number of shots). In that case, the function form of an appropriate correction function corresponding to the equation (4) may be obtained analytically or numerically.

また、励起光はレーザ光に限るものではなく、たとえば水銀ランプなどと単色用のフィルタを組み合わせたものであってもよい。   The excitation light is not limited to laser light, and may be a combination of a mercury lamp and a monochromatic filter, for example.

さらに、上記実施例では、蛍光顕微鏡として共焦点顕微鏡を用い、撮影対象を細胞とする例について説明したが、これに限るものではなく、撮影のための照射によって撮影対象に褪色が発生する各種の撮影対象の撮影にも適用できる。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a confocal microscope is used as a fluorescence microscope and a photographing target is a cell has been described. However, the present invention is not limited to this, and various types of discoloration may occur in a photographing target due to irradiation for photographing. It can also be applied to shooting of a shooting target.

以上説明したように、本発明によれば、照射量および空間位置に基づき褪色補正が行える蛍光検出装置および蛍光顕微鏡を実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a fluorescence detection apparatus and a fluorescence microscope that can perform fading correction based on an irradiation amount and a spatial position.

10 蛍光情報検出部
11 視野内位置情報格納部
12 位置別蛍光強度情報取得部
13 位置別蛍光強度情報格納部
14 位置別褪色量演算部
15 褪色係数格納部
16 位置別蛍光強度情報補正部
20 画像検出器(カメラ)
30 試料
40 共焦点顕微鏡
41 レーザ光源
42 共焦点スキャナ
43 対物レンズ
44 分光光学系
45 2次元画像検出器
46 A/D変換器
47 PC
47a CPU
47b データメモリ
47c 位置別褪色量演算プログラム
47d 位置別褪色量補正プログラム
48 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluorescence information detection part 11 Position information storage part in a visual field 12 Fluorescence intensity information acquisition part according to position 13 Fluorescence intensity information storage part according to position 14 Fading amount calculation part according to position 15 Fading coefficient storage part 16 Fluorescence intensity information correction part according to position 20 Image Detector (camera)
30 Sample 40 Confocal microscope 41 Laser light source 42 Confocal scanner 43 Objective lens 44 Spectroscopic optical system 45 Two-dimensional image detector 46 A / D converter 47 PC
47a CPU
47b Data memory 47c Discoloration amount calculation program for each position 47d Discoloration amount correction program for each position 48 Display device

Claims (3)

蛍光染色した試料に励起光を照射することにより前記試料が発生する蛍光画像を画像検出器で検出するように構成された蛍光検出装置において、
前記画像検出器で検出される前記試料画像の位置別に蛍光褪色を定量化して補正する手段を設けたことを特徴とする蛍光検出装置。
In a fluorescence detection apparatus configured to detect a fluorescence image generated by the sample by irradiating excitation light to the fluorescently stained sample with an image detector,
A fluorescence detection apparatus comprising means for quantifying and correcting fluorescence discoloration for each position of the sample image detected by the image detector.
蛍光染色した試料にレーザ光を照射することにより前記試料が発生する蛍光画像を画像検出器で検出するように構成された蛍光顕微鏡において、
前記画像検出器で検出される前記試料画像の位置別に蛍光褪色を定量化して補正する手段を設けたことを特徴とする蛍光顕微鏡。
In a fluorescence microscope configured to detect a fluorescent image generated by the sample by irradiating the fluorescently stained sample with a laser beam with an image detector,
A fluorescence microscope comprising means for quantifying and correcting fluorescence discoloration for each position of the sample image detected by the image detector.
前記蛍光顕微鏡は共焦点顕微鏡として構成されていることを特徴とする請求項2記載の蛍光顕微鏡。   The fluorescence microscope according to claim 2, wherein the fluorescence microscope is configured as a confocal microscope.
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