JP2011252950A - 撮像装置および撮像プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整する。
【解決手段】光学系を介して対象物に波長の異なる複数の光を照射する発光部１０と、光学系を介して対象物から出射された光を受光し、受光した光を波長毎の輝度情報に変換する受光部３０と、輝度情報を表示する表示部１０５と、発光部１０が照射する光の光量のパラメータまたは受光部３０が受光する感度のパラメータを制御する制御部１０２と、を備え、制御部１０２は、パラメータを変更する入力がされた場合、パラメータが変更された波長の輝度情報のみを表示部１０５に表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、および撮像プログラムに関する。

生物、医学の研究において現在、生きた細胞の生理現象の解明が進められている。この分野の研究に広く用いられている観察手法の１つとして、観察対象の細胞が有する特定の物（例えば、たんぱく質、ＤＮＡなど）に蛍光色素分子を特異的に結合させ、蛍光色素分子からの蛍光を捉えるという技術がある。この蛍光を捉える際に、蛍光顕微鏡が使用されている。

一般的に、蛍光顕微鏡において、ある特定の波長の光が照射されると、その光の波長より長い波長の光を発する蛍光色素を利用し、その蛍光色素を発光させるための励起光を照射するための光源と、それにより発光した蛍光を観察する光学顕微鏡と、その蛍光を捉える受光装置とを備える。

観察したい細胞内の構造に蛍光色素を結合させ、所定波長の光をその蛍光色素分子に照射すると、蛍光色素が蛍光を発することにより、ユーザは蛍光色素が結合した細胞内の構造を認識することができる。ユーザは蛍光の観察には対象に応じて、対物レンズを切り替えて倍率の調整を行い、光源の光量値や撮像デバイスの受光素子のゲイン値などを調整することで、画像の明るさを調整する。

またこのような蛍光サンプルの観察において重要な装置となっているものに共焦点顕微鏡がある。この顕微鏡では、光源に１本以上のレーザを用いて所定波長を励起するそれぞれのレーザ光により細胞内に導入した蛍光色素を励起し、それぞれの蛍光を集光する。顕微鏡は、ダイクロイックミラーおよびフィルタを用いて、それぞれの蛍光を波長域ごとに分光する。顕微鏡に備えられた１本以上の光電子増倍管（以下、フォトマルと言う）が分光された光を検出する。

またその特徴として、結像位置と光学的に共役な位置にピンホールが配置されており、このピンホールによって焦点の合った試料である観察対象サンプル（以下、対象物という）面からの光のみを通す。そして、それ以外の光はピンホールの壁に遮られて焦点面以外からの光が除去される。このことにより、焦点の合った対象物の蛍光分子の蛍光のみを検出することができる（特許文献１参照）。

特開２００５−１８９７７４号公報

ところで、観察対象が複数の蛍光色素を含むサンプルの場合は、蛍光色素ごとに光源の光量、および蛍光を取得する受光素子の輝度情報の信号のレベル調整を行う必要がある。
一般的な明るさ調整の基本的な操作の流れとしては、はじめにユーザは合焦させ易い低倍対物レンズを観察光学系にセットし、顕微鏡画像を確認しながら光源の光量調整、および観察対象からの光を受光する受光素子のゲイン、受光素子のオフセットの調整を行う。

このときに複数の蛍光色素がサンプルに含まれている場合は、蛍光色素ごとに明るさの調整を必要とする。例えば、３つの蛍光色素を含むサンプルでは、光源の光量、受光素子が受光した光を電気信号に変換後に、その電気信号を増幅する際の増幅率（ゲイン）および受光素子が受光する光を輝度情報に変換する際のオフセットの調整を３回繰り返す必要がある。

顕微鏡は、１つのチャンネルの受光素子が取得した輝度情報を１つのチャンネル画像とし、受光素子数分のチャンネルから構成される画像を形成する。例えば、３つの受光素子を用いて計測した画像は、３チャンネルの輝度情報が示された画像となる。
しかしながら、他のチャンネルの輝度情報が１つの画像に重ね合わせて表示されていると、他のチャネルの輝度情報が邪魔になって、ユーザが所望のチャネルの輝度情報を調整しづらいという問題があった。

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整することを課題とする。

上記問題を解決するために、本発明は、光学系を介して対象物に波長の異なる複数の光を照射する発光部と、前記光学系を介して前記対象物から出射された光を受光し、前記受光した光を各波長の輝度情報に変換する受光部と、前記輝度情報を表示する表示部と、前記発光部が照射する光の光量のパラメータまたは前記受光部が受光する感度のパラメータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記パラメータを変更する入力がされた場合、該変更する入力がされたパラメータに対応する前記波長の輝度情報のみを前記表示部に表示させることを特徴とする撮像装置である。

また、本発明は、光学系を介して対象物に異なる複数の波長の光を照射する発光部と、前記光学系を介して前記対象物から放出された光を波長毎に受光し、前記受光した光を前記波長毎に輝度情報に変換する受光部と、前記輝度情報を表示する表示部と、前記発光部から出射される複数の波長毎に順に光を照射して、波長毎に輝度情報に変換する場合において、複数の前記輝度情報の中から輝度情報を選択する入力がされたときに、前記パラメータが変更された波長に対応する光を前記発光部から照射させ、前記受光部から輝度情報を取得する制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置である。

また、本発明は、受光部により受光された波長毎の光が変換された各波長の輝度情報を表示部に表示させる第１のステップと、発光部が照射する光の光量のパラメータまたは前記受光部が受光する感度のパラメータを変更する入力がされた場合、該変更する入力がされたパラメータに対応する前記波長の輝度情報のみを表示部に表示させる第２のステップと、をコンピュータに実行させるための撮像プログラムである。

また、本発明は、受光部により受光された波長毎の光が変換された前記波長毎の輝度情報を表示部に表示させる第１のステップと、発光部から出射される複数の波長毎に順に光を照射して、波長毎に輝度情報に変換する場合において、複数の前記輝度情報の中から輝度情報を選択する入力がされたときに、前記パラメータが変更された波長に対応する光を前記発光部から照射させ、前記受光部から輝度情報を取得する第２のステップと、をコンピュータに実行させるための撮像プログラムである。

本発明によれば、簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整することができる。

本発明の第１の実施形態による共焦点顕微鏡システムの構成図である。 表示部に表示されるパラメータ調整用の画面を示した図である。 ゲイン変更前の画像とゲイン変更後の画像である。 共焦点顕微鏡システムの制御部による処理のフローチャートである。 共焦点顕微鏡における通常の取得モード時と、チャンネルシリーズモード時とのレーザのスキャン方法を示した図である。 通常の取得モードでの輝度値と、チャンネルシリーズモードでの輝度値とを示した図である。 本発明の第２の実施形態による顕微鏡とコンフォーカル制御部とを組み合わせた共焦点顕微鏡システムの機能ブロック図である。 第２の実施形態における共焦点顕微鏡システムによる処理のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による顕微鏡とカメラとを組み合わせた顕微鏡システムの機能ブロック図である。 第３の実施形態における顕微鏡システムによる処理のフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１の実施形態では、チャンネルごとの光源の光量、撮像デバイスのゲイン、撮像デバイスのオフセット（以下、総称してパラメータと言う）の調整方法を改善し、明るさの変化を確認しやすくすることで、調整作業を効率化し、サンプルへの光ダメージを軽減させる。

例えば、制御部が画像取得中に、パラメータのいずれかの値が変更された場合、そのパラメータが調整されたチャンネルの画像を認識しやすいように表示部に表示し、他のチャンネルの画像を非表示にする。
更に、表示の切り替えだけではなく、明るさ調整をしたチャンネルの画像以外は、撮影が行われないように光源からの光を遮るために、制御部が光源から出射される光を遮断するシャッタを閉める。

図1は、共焦点顕微鏡システムの構成図である。共焦点顕微鏡システム１００は、顕微鏡本体１０１と、制御部１０２と、操作部１０３と、メモリ１０４と、表示部１０５とを備える。本実施形態では、共焦点顕微鏡システム１００が、後述する第１の受光素子１２３aと、第２の受光素子１２３b と、第３の受光素子１２３cと、透過ディテクタの１１３との４チャンネルの検出器を備える場合について説明する。

顕微鏡本体１０１は、発光部１０と、照射部２０と、受光部３０とを備える。顕微鏡本体１０１における観察対象は、ステージ１１９上の対象物である。
発光部１０は、光源部１１０と、シャッタ部１１１と、第１のダイクロイックミラー１１２とを備える。発光部１０は、上記対象物を照明するための発光源であり、例えば、レーザ光源が使用される。

光源部１１０は、第１のレーザ１１０ａと、第２のレーザ１１０ｂとを備える。第１のレーザ１１０ａまたは第２のレーザ１１０ｂは、それぞれシャッタ１１１ａまたはシャッタ１１１ｂを介して、第１のダイクロイックミラー１１２へレーザ光を供給する。なお、便宜的に２つのレーザが図示されているが、蛍光色素の励起波長に応じて取り付けられるレーザの数は変更される。

シャッタ部１１１は、第１のシャッタ１１１ａと、第２のシャッタ１１１ｂとを備える。第１のシャッタ１１１ａは、第１のレーザ１１０ａが発するレーザ光を通す場合には、シャッタを開き、レーザ光を通さない場合には、シャッタを閉じる。同様に、第２のシャッタ１１１ｂは、第２のレーザ１１０ａが発するレーザ光を通す場合には、シャッタを開き、レーザ光を通さない場合には、シャッタを閉じる。

第１のダイクロイックミラー１１２は、光源部１１０から供給されたレーザ光を通し、照射部２０の後述する２次元走査機構１１４へ導く。また、第１のダイクロイックミラーは、後述する２次元走査機構１１４から供給された蛍光のうち所定の波長よりも長い波長の光を受光部３０の後述するミラー１２０へ導く。

照射部２０は、透過ディテクタ１１３と、２次元走査機構１１４と、瞳投影レンズ１１５と、結像レンズ１１６と、対物レンズ保持レボルバ１１７と、ステージ１１９とを備える。
このレボルバ１１７には、複数の第１の対物レンズ１１８ａと、第２の対物レンズ１１８ｂと、第３の対物レンズ１１８ｃとが取り付けられている。ここでは、便宜的に３つの対物レンズが図示されているが、一般にレボルバ１１７に取り付けられる対物レンズの数は任意である。

発光部１０から出射された照明光は、２次元走査機構１１４に導かれる。２次元走査機構１１４は、導かれた照明光を反射する方向を変更することで、ステージ１１９上の対象物上でスポット光を２次元（Ｘ−Ｙ）方向に走査する。２次元走査機構１１４としては、例えば、ガルバノミラーが使用される。

２次元走査機構１１４によりＸ−Ｙ走査された照明光は、瞳投影レンズ１１５および結像レンズ１１６を通過して、この図１の場合、対物レンズ１１８ｂに導かれる。対物レンズの切り替えはレボルバ１１７を回転させて、照明光の光路上に配される対物レンズを変更することにより行われる。なお、レボルバ１１７の回転は電動で行ってもよく、手動で行ってもよい。

このとき、２次元走査機構１１４によりＸ−Ｙ走査された照明光は、対物レンズ１１８ｂの瞳位置を常に通過するよう上記レンズの位置が決められている。これにより対物レンズ１１８ｂを通過した照明光は、対物レンズ１１８ｂによりステージ１１９の対象物上に集光されてスポット光となり、そのスポット光がステージ１１９上の対象物上をＸ−Ｙ方向に走査される。

透過ディテクタ１１３は、ステージ１１９上の対象物を透過した光を受光する。透過ディテクタ１１３は、受光した光の輝度情報を検出し、電気信号に変換して出力する。

次に、受光部３０について説明する。受光部３０は、光源１１０からの照明光がステージ１１９上の対象物に照射し、当該対象物から出射される光を検出する。本実施形態では、第１のダイクロイックミラー１２２a、第２のダイクロイックミラー１２２bと２つ用意し、蛍光波長ごとに受光する第１の受光素子１２３a、第２の受光素子１２３b 、第３の受光素子１２３cと３つに振り分けている。これによって、受光部３０は、前記光源１１０から出射される複数の波長の光に対応して対象物から出射される複数の波長の光の強度を、その波長毎に輝度情報に変換することができる。

受光部３０は、ミラー１２０と、ピンホール１２１と、第１のダイクロイックミラー１２２ａと、第２のダイクロイックミラー１２２ｂと、第１の受光素子１２３ａと、第２の受光素子１２３ｂと、第３の受光素子１２３ｃとを備える。

ミラー１２０は、ダイクロイックミラー１１２から入射した光を、ピンホール１２１へ導く。
ピンホール１２１は、対物レンズの焦点位置と共役な位置(像位置)に円形の開口をもつピンホールを配置することで、ミラー１２０から入射された光のうち焦点位置以外からの余分な光を排除する。これによって、ピンホール１２１は、焦点のあった位置のみの光を検出することができる。ピンホール１２１は、その焦点のあった位置のみの光を第１のダイクロイックミラー１２２ａへ供給する。

第１のダイクロイックミラー１２２ａは、ピンホール１２１から入射された光のうち第１の所定の波長以下の光を第１の受光素子１２３ａへ導く。また、第１のダイクロイックミラー１２２ａは、ピンホール１２１から入射された光のうち、その第１の所定の波長よりも長い光を第２のダイクロイックミラー１２２ｂへ導く。

第１の受光素子１２３ａは、第１のダイクロイックミラー１２２ａから導かれた光の強度に応じた輝度情報を検出し、電気信号に変換する。そして、第１の受光素子１２３ａは、変換した電気信号を画像信号として制御部１０２へ供給する。

第２のダイクロイックミラー１２２ｂは、第１のダイクロイックミラー１２２ａから導かれた光のうち第２の所定の波長以下の光を第２の受光素子１２３ｂへ導く。ここで、第２の所定の波長は、第１の所定の波長よりも長い。また、第１のダイクロイックミラー１２２ａは、ピンホール１２１から入射された光のうち、その第２の所定の波長よりも長い光を第３の受光素子１２３ｃへ導く。

第２の受光素子１２３ｂは、第２のダイクロイックミラー１２２ｂから導かれた光の強度に応じた輝度情報を検出し電気信号に変換する。そして、第２の受光素子１２３ｂは、変換した電気信号を画像信号として制御部１０２へ供給する。
同様に、第３の受光素子１２３ｃは、第３のダイクロイックミラー１２２ｂから導かれた光の強度に応じた輝度情報を検出し電気信号に変換する。そして、第３の受光素子１２３ｃは、変換した電気信号を画像信号として制御部１０２へ供給する。

ここで、第１の受光素子１２３ａ、第２の受光素子１２３ｂ、および第３の受光素子１２３ｃを総称して、受光素子と称す。
上記の受光素子としては、例えば、フォトマル、フォトダイオード、またはＣＣＤカメラ等が使用される。フォトマルの場合は、その印加電圧によって感度を調節することで、出力される電気信号のゲインが決定される。また、フォトダイオードの場合は、内蔵された増幅回路を調節することで、出力される電気信号のゲインが決定される。

対象物の蛍光色素から出射された蛍光は、対物レンズ１１８ｂ、結像レンズ１１６、瞳投影レンズ１１５、２次元走査機構１１４に順に導かれ、ダイクロイックミラー１１２に到達する。このとき、ダイクロイックミラー１１２は、その蛍光のうち所定の波長以上の光をミラー１２０の方へと導く。ここで、蛍光の強さは、光源１１０の光量を調整することで決定される。例えば、本実施形態では、蛍光の強さは、レーザパワーを調整することにより、決定される。

制御部１０２は、上記受光素子から供給された画像信号を表示部１０５の画面上に表示するよう制御する。このとき、受光素子から供給された画像信号の大きさは、受光素子のゲインおよびオフセットの設定により、表示部１０５に表示される顕微鏡画像の明るさが決定される。
また、制御部１０２は、透過ディテクタ１１３から供給された電気信号を画像データに変換し、顕微鏡画像として表示部１０５の画面上に表示するよう、画像データを表示部１０５へ供給する。

制御部１０２は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置（コンピュータ）のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に相当し、メモリ１０４にはＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が含まれる。
制御部１０２は、メモリ１０４を利用して制御プログラムを実行することにより、顕微鏡本体１０１を制御し、画像の明るさ調整のために必要な処理を行う。

制御部１０２が使用するプログラムおよびデータは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ））を介して、メモリ１０４にロードすることができる。また、これらのプログラムおよびデータを、外部の装置から通信ネットワークを介してメモリ１０４にロードすることも可能である。この場合、その外部の装置は、プログラムおよびデータを搬送する搬送信号を生成し、通信ネットワークを介して制御部１０２へ送信する。

操作部１０３は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル等の入力装置である。
表示部１０５は、制御部１０２から供給された画像データと操作画面とを表示する。

図２は、表示部に表示されるパラメータ調整用の画面（操作画面）を示した図である。同図において、画像データは、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４０のＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１上に表示され、一つのＷｉｎｄｏｗ上に取得チャンネル数分の画像が重なって表示される。また、この例ではＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１下のタブを切り替えることで選択したチャンネル画像のみをＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１へ表示することも出来る。その際に、その他のチャンネル画像は非表示となる。

各チャネルには、各チャネルのパラメータ値（レーザパワー（Ｌａｓｅｒ）、受光素子のゲイン（Ｇａｉｎ）およびオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ））が示されている。スライダ４２は、ゲイン（Ｇａｉｎ）の値を調整するために表示されている。スライダの位置４３は、過去のゲインの値を示し、スライダの位置４４は、現在のゲインの値を示している。

操作部１０３は、表示部１０５に表示される図２に示すようなＧＵＩを介して、スライダ４２を制御する。制御部１０２は、スライダが変更されると、その変更を検知する。このようにして、制御部１０２にパラメータが入力される。

そして、制御部１０２は、操作部１０３から受信した信号に応じて、光源１１０と受光素子とを制御する。例えば、操作部１０３の操作によりスライダによる光源１１０のパワーの設定値が変更されると、制御部１０２は光源１１０のパワーをその設置値に変更する。また、操作部１０３の操作によりスライダによる受光素子のゲインまたはオフセットの設定値が変更されると、制御部１０２は受光素子のゲインまたはオフセットをその設置値に変更する。

続いて、ＧＵＩ上でゲインが変更された場合の、制御部１０２の処理について説明する。
図３は、ゲイン変更前の画像とゲイン変更後の画像である。図３（ａ）は、ゲイン変更前にＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１に表示される画像である。同図において、３つのチャンネル分の画像が重なって表示されている。
図３（ｂ）は、ゲイン変更後にＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１に表示される１チャネル分の画像である。同図において、図３（ａ）のうちの１チャンネル分の画像が、パラメータの変更により明るさが変更された画像が示されている。

制御部１０２は、表示部１０５に表示されたスライダの位置４３を、新たなスライダの位置４４へ変更するよう指示する信号を操作部１０５から受信する。そして、制御部１０２は、Ｉｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１に表示される画像を、３つのチャンネル分の画像が重なって表示されている画像から、そのゲインが変更されたチャンネルである第１チャンネルの画像のみを表示するよう、表示部１０５へ画像データを送信する。

また、制御部１０２は、第１の受光素子１２３ａのゲインを変更するよう指示する信号を第１の受光素子へ供給する。
そして、第１の受光素子１２３ａは、その指示する信号に基づいて、ゲインを変更する。

図４は、共焦点顕微鏡システムの制御部１０２による処理のフローチャートである。まず制御部１０２は、操作部１０５から供給された画像取得開始を示す情報を受け取ると、受光素子１２３から画像データを取得するよう制御する（ステップＳ１０１）。

次に、制御部１０２は、操作部１０５から供給された各種調整（ピント調整、ズーム調整等）の情報を受け取ると、共焦点顕微鏡システム１００を制御する（ステップＳ１０２）。例えば、制御部１０２は、ステージ１１９を上下に移動させることによって、対象物に対して垂直方向のピントを調整することができる。また、制御部１０２は、リボルバー１１７に取り付けられた対物レンズを変更することによって、ズームを調整することができる。

次に、制御部１０２は、操作部１０５から供給されたあるチャンネルの明るさ調整（ゲイン調整、光量調整、オフセット調整）の情報を受け取ると、そのチャンネルに対応する光源１１０の光量、もしくはその受光素子のゲインまたはオフセットを制御する。

次に、制御部１０２は、明るさが調整されたチャンネル以外に対応する光源１１０からの光を遮断するか否かという現在の設定値に基づいて、シャッタ１１１によって、明るさが調整されたチャンネル以外に対応する光源１１０からの光を遮断するか否か判定する（ステップＳ１０４）。

明るさが調整されたチャンネル以外に対応する光を遮断する場合（ステップＳ１０４ ＹＥＳ）、制御部１０２は、明るさが調整されたチャンネルに対応する光源のシャッタを開くよう指令する信号をシャッタ１１１へ供給する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１０２は、その他のチャンネルに対応する光源のシャッタを閉じるよう指令する信号をシャッタ１１１へ供給する（ステップＳ１０６）。これによって、その他のチャンネルに対応する光源１１０の光が対象物に照射されないようにすることができる。

一方、明るさが調整されたチャンネル以外に対応する光を遮断しない場合（ステップＳ１０４ ＮＯ）、制御部１０２はステップＳ１０７に処理を進める。次に、制御部１０２は、明るさが調整中のチャンネルのみを表示する（ステップＳ１０７）。

次に、制御部１０２は、操作部１０５から供給される信号に基づいて、選択されたチャンネルの明るさ調整を完了するか否か判定する（ステップＳ１０８）。明るさ調整を完了しない場合（ステップＳ１０８ ＮＯ）、制御部１０２はステップＳ１０３に処理を進める。
一方、明るさ調整を完了する場合（ステップＳ１０８ ＹＥＳ）、制御部１０２は受光素子からの画像信号の取得を停止する（ステップＳ１０９）。以上で、本フローチャートの処理は終了する。

以上により、簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整することができる。また、画像の明るさの調整にかかる時間を短縮することができるので、サンプルへ光を照射する時間が短縮することができる。その結果、サンプルへの光ダメージを抑えることができ、また蛍光色素の褪色を小さくすることができる。

また、上記に示す方法で、明るさ調整がすべてのチャンネルにおいて行われる。また、この明るさ調整方法は、透過ディテクタの画像の明るさ調整に適用することができる。

なお、本実施形態では、画像のチャンネルごとの表示と非表示の切り替えをＷｉｎｄｏｗのタブ切り替えで行っているが、明るさ調整を行ったチャンネルの画像がその他のチャンネルの画像によって確認が邪魔されず、認識しやすくなれば他の表示方法でもよい。
また、本実施形態では、４チャンネルの場合について説明したが、これに限らず、複数のチャネルであればよい。

また、本実施形態では、共焦点顕微鏡システムにおいては光源部はレーザ、受光素子はフォトマルとしているが、これに限定されるものではない。光源部が水銀ランプで受光素子がＣＣＤカメラなどの非共焦点光学系において、複数チャンネル画像を取得する際に、本発明を適用してもよい。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。一般に共焦点顕微鏡において、複数レーザで複数チャンネルの画像を取得する場合、複数レーザを同時に照射して複数チャンネルで同時に画像取得する方法（通常取得モード)と、チャンネルごとに割り当てられたレーザのみを順次照射して画像取得する方法（チャンネルシリーズモード）がある。

図５は、共焦点顕微鏡における通常の取得モード時と、チャンネルシリーズモード時とのレーザのスキャン方法を示した図である。図５（ａ）は、共焦点顕微鏡における通常の取得モード時のレーザのスキャン方法を示した図である。矢印は、レーザの照射方向を示している。同図において、４本のレーザが一度に照射され、チャンネル１（Ｃｈ１）、チャンネル２（Ｃｈ２）、チャンネル３（Ｃｈ３）およびチャンネル４（Ｃｈ４）の４チャンネルのフォトマルがそれぞれのレーザにより励起された蛍光を検出する。

図５（ｂ）は、共焦点顕微鏡におけるチャンネルシリーズモード時のレーザのスキャン方法を示した図である。矢印は、レーザの照射方向を示している。同図の一番左の図において、Ｃｈ１に対応するレーザが照射され、Ｃｈ１のフォトマルがそのレーザが励起した蛍光を検出するスキャン方法が示されている。一例として、Ｃｈ１のスキャン完了後、Ｃｈ２のスキャンをし、Ｃｈ２のスキャン完了後、Ｃｈ３のスキャンをし、そして、Ｃｈ３の完了後、Ｃｈ４のスキャンをする。その際、各チャンネルに対応するレーザが照射され、各チャンネルのフォトマルがそれぞれのレーザが励起した蛍光を検出する。

図６は通常の取得モードでの輝度値と、チャンネルシリーズモードでの輝度値とを示した図である。ここで、輝度値とは、フォトマルで検出された光の強度を表す値である。図６（ａ）は、通常の取得モードでの輝度値を示した図である。縦軸は輝度値、横軸は波長である。太い線は、検出された輝度値を示し、太い線はチャネル毎に検出される輝度値を表す細い線によって合成される。

図６（ｂ）は、チャンネルシリーズモードでの輝度値を示した図である。縦軸は輝度値、横軸は波長である。各チャンネルで検出される蛍光が、重ならずに示されている。チャンネルシリーズモードでは、レーザ毎に励起した蛍光を検出することができるので、異なる蛍光分子から発せられる蛍光同士によるクロストークが発生しない。そのため、精度良く目的とする蛍光を検出することができる。

このチャンネルシリーズモードで画像を取得する際の準備段階で、各チャンネルの画像の明るさを調製する際、各チャンネルの画像を順次取得するため、画像の明るさの調整に時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明の第２の実施形態では、チャンネルシリーズモードにおいて、簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整する１例について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態による顕微鏡とコンフォーカル制御部とを組み合わせた共焦点顕微鏡システムの機能ブロック図である。
共焦点顕微鏡システム５０は、制御部５１と、コンフォーカル制御部５２と、レーザ部５３と、スキャナヘッド部５４と、顕微鏡本体部５５と、検出部５６と、表示部５７とを備える。

制御部５１は、コンフォーカル制御部５２に制御信号を供給し、コンフォーカル制御部５２を制御する。また、制御部５１は、コンフォーカル制御部５２から供給された蛍光強度が変換された電気信号を画像信号に変換し、その画像信号を表示部５７へ供給する。

コンフォーカル制御部５２は、制御部５１から供給された制御信号に基づいて、レーザ部５３の出射とそのパワーとを制御するよう、レーザ用の制御信号をレーザ部５３へ供給する。コンフォーカル制御部５２は、検出部５６から供給された蛍光強度が変換された電気信号を制御部５１へ供給する。

レーザ部５３は、コンフォーカル制御部５２により供給されたレーザ用の制御信号に基づいて、レーザ光のパワーを変更し、レーザ光をスキャナヘッド部５４へ導く。

スキャナヘッド部５４は、レーザ部５３から導かれたレーザ光を顕微鏡本体部５５へ導く。また、スキャナヘッド部５４は、顕微鏡本体部５５から供給された蛍光を検出部５６へ導く。
顕微鏡本体部５５は、スキャナヘッド部５４から導かれたレーザ光を対象物に照射する。顕微鏡本体部５５は、対象物内の蛍光色素から放出された蛍光をスキャナヘッド部５４へ導く。

検出部５６は、スキャナヘッド部５４から導かれた蛍光の光の強度を検出し、光の強度に応じた電気信号へ変換する。そして、検出部５６は、変換した電気信号をコンフォーカル制御部５２へ供給する。
表示部５７は、制御部５１から供給された画像信号を表示する。

続いて、共焦点顕微鏡システム５０の処理について、１例を用いて説明する。
4種の蛍光色素（例えば、ＤＡＰＩ、Ａｃｒｉｄｉｎｅ Ｏｒａｎｇｅ、Ａｌｅｘａ５６８、Ａｌｅｘａ６４７）で着色された対象物を使用し、４種のレーザ（例えば、波長４０８ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍ、６４０ｎｍ）で励起し、４チャンネルの共焦点顕微鏡画像を取得することを想定する。

チャンネル毎の励起レーザが以下のように割り当てられているとする。チャンネル１（Ｃｈ１）において、受光素子はＤＡＰＩの蛍光を検出するために、波長４０８ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル２（Ｃｈ２）において、受光素子はＡｃｒｉｄｉｎｅ Ｏｒａｎｇｅの蛍光を検出するために、波長４８８ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル３（Ｃｈ３）において、受光素子はＡｌｅｘａ５６８の蛍光を検出するために、波長５６１ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル４（Ｃｈ４）において、受光素子はＡｌｅｘａ６４７の蛍光を検出するために、波長６４０ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。

図８は、第２の実施形態における共焦点顕微鏡システムによる処理のフローチャートである。ここでは、選択された１つのチャンネルに対応するレーザ光のみを出射するチャンネルシリーズセットアップモードに、既に遷移していることを前提に説明する。この段階では、４つのチャンネルの全ての画像が図２に示すようなＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１に表示されている。

まず、制御部５１は、不図示の操作部から選択されたチャンネルの情報とレーザ割当の情報とを受信する（ステップＳ２０１）。次に、制御部５１は、その選択されたチャンネルの情報とレーザ割当の情報とをコンフォーカル制御部５２へ供給する（ステップＳ２０２）。

次に、コンフォーカル制御部５２は、制御部５１から供給されたレーザ割当の情報に基づいて、選択されたチャンネルに対応するレーザのみを出射するようにレーザ部５３を制御する。これによって、レーザ部５３は、選択されたチャンネルのレーザのみを出射する（ステップＳ２０３）。

次に、制御部５１は、コンフォーカル制御部５２から供給された選択されたチャンネルの電気信号のみを画像信号へ変換し、選択されたチャンネルの画像のみを表示部５７へ表示させる（ステップＳ２０４）。
次に、制御部５１は、不図示の操作部から供給されたレーザパワーの変更情報に基づいて、レーザパワーを変更するよう指令する信号をコンフォーカル制御部５２へ供給する（ステップＳ２０５）。そして、コンフォーカル制御部５２は、レーザ部５３のレーザパワーを変更するよう制御する。

次に、制御部５１は、不図示の操作部から供給されたゲインの変更情報に基づいて、検出部５６のゲインを変更するよう指令する信号をコンフォーカル制御部５２へ供給する（ステップＳ２０６）。そして、コンフォーカル制御部５２は、検出部５６のゲインを変更するよう制御する。

次に、制御部５１は、不図示の操作部から供給されたオフセットの変更情報に基づいて、検出部５６のオフセットを変更するよう指令する信号をコンフォーカル制御部５２へ供給する（ステップＳ２０７）。そして、コンフォーカル制御部５２は、検出部５６のオフセットを変更するよう制御する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。

以上、第２の実施形態によれば、チャンネルを選択することにより、制御部は、選択されたチャンネルに対応する波長のレーザのみを出射させ、それによって選択されたチャネルの輝度情報のみを取得することができる。これにより、ユーザは、チャネルシリーズモード時に、全ての波長の光を照射して、全ての輝度情報を取得する必要がなくなるので、画像の明るさの調整時間を短縮することができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第３の実施形態では、チャンネルシリーズモードにおいて、簡易に各チャンネルの画像の明るさを調整する別の１例について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態による顕微鏡とカメラとを組み合わせた顕微鏡システム機能ブロック図である。
顕微鏡システム７０は、制御部５１ｂと、撮像部５８と、レーザ部５３ｂと、顕微鏡本体部５５ｂと、表示部５７ｂとを備える。

制御部５１ｂは、撮像部５８に制御信号を供給し、撮像部５８を制御する。また、制御部５１ｂは、撮像部５８から供給された蛍光強度が変換された電気信号を画像信号に変換し、その画像信号を表示部５７へ供給する。また、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給された選択されたレーザ割当の情報をレーザ部５３ｂへ供給し、レーザ部５３ｂを選択された波長のレーザ光を出射するよう制御する。

また、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給された選択されたレーザパワーの変更情報をレーザ部５３ｂへ供給し、レーザ部５３ｂのレーザパワーを制御する。

撮像部５８は、制御部５１ｂから供給された制御信号に基づいて、レーザ部５３ｂの出射を開始させるトリガ信号をレーザ部５３ｂへ供給する。撮像部５８は、顕微鏡本体部５５ｂから供給された蛍光の蛍光強度を電気信号へ変換し、その電気信号を制御部５１ｂへ供給する。

レーザ部５３ｂは、制御部５１ｂにより供給されたレーザ割当の情報に基づいて、制御信号で指定されたレーザ光のみを出射し、そのレーザ光を顕微鏡本体部５５ｂへ導く。また、レーザ部５３ｂは、制御部５１ｂにより供給されたレーザパワーの変更情報に基づいて、レーザ光のパワーを変更する。また、レーザ部５３ｂは、撮像部５８により供給されたトリガ信号を受信すると、レーザの出射を開始する。

顕微鏡本体部５５ｂは、レーザ部５３ｂから導かれたレーザ光を対象物に照射する。顕微鏡本体部５５ｂは、対象物内の蛍光色素から放出された蛍光を撮像部５８へ導く。

続いて、顕微鏡システム７０の処理について、１例を用いて説明する。4種の蛍光色素（例えば、ＤＡＰＩ、Ａｃｒｉｄｉｎｅ Ｏｒａｎｇｅ、Ａｌｅｘａ５６８、Ａｌｅｘａ６４７）で着色された対象物を使用し、４種のレーザ（例えば、波長４０８ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍ、６４０ｎｍ）で順次励起し、撮像部５８がその対象物内の蛍光色素から放出された蛍光の強度を検出することを想定する。

チャンネル毎の励起レーザが以下のように割り当てられているとする。チャンネル１（Ｃｈ１）において、受光素子はＤＡＰＩの蛍光を検出するために、波長４０８ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル２（Ｃｈ２）において、受光素子はＡｃｒｉｄｉｎｅ Ｏｒａｎｇｅの蛍光を検出するために、波長４８８ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル３（Ｃｈ３）において、受光素子はＡｌｅｘａ５６８の蛍光を検出するために、波長５６１ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。チャンネル４（Ｃｈ４）において、受光素子はＡｌｅｘａ６４７の蛍光を検出するために、波長６４０ｎｍのレーザ光で励起された蛍光を検出する。

図１０は、第３の実施形態における顕微鏡システムによる処理のフローチャートである。ここでは、選択された１つのチャンネルに対応するレーザ光のみを出射するチャンネルシリーズセットアップモードに、既に遷移していることを前提に説明する。この段階では、４つのチャンネルの全ての画像が図２に示すようなＩｍａｇｅ Ｗｉｎｄｏｗ４１に表示されている。

まず、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給された選択されたレーザ割当の情報を受信する（ステップＳ３０１）。次に、制御部５１ｂは、その選択されたレーザ割当の情報をレーザ部５３ｂへ供給する（ステップＳ３０２）。次に、制御部５１ｂは、撮像部５８からレーザ部５３ｂへトリガ信号を送信するよう制御する（ステップＳ３０３）。

次に、レーザ部５３ｂは、選択された波長のレーザを対象物に照射する。そして、撮像部５８は、対象物内の蛍光色素から放出された蛍光の蛍光強度を検出し、その蛍光強度を電気信号へ変換し、その電気信号を制御部５１ｂへ供給する。次に、制御部５１ｂは、撮像部５８から供給された電気信号を画像信号へ変換し、変換した画像信号を表示部５７ｂへ供給し、選択されたチャンネルの画像のみを表示させる（ステップＳ３０４）。

次に、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給されたレーザパワーの変更情報に基づいて、レーザパワーを変更するよう指令する信号をレーザ部５３ｂへ供給する（ステップＳ３０５）。そして、レーザ部５３ｂは、変更するよう指令する信号に基づいて、レーザ部５３のレーザパワーを変更する。

次に、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給されたゲインの変更情報に基づいて、撮像部５８のゲインを変更するよう指令する信号を撮像部５８へ供給する（ステップＳ３０６）。そして、撮像部５８は、その信号に基づいてゲインを変更する。

次に、制御部５１ｂは、不図示の操作部から供給されたオフセットの変更情報に基づいて、撮像部５８のオフセットを変更するよう指令する信号を撮像部５８へ供給する（ステップＳ３０７）。そして、撮像部５８は、その信号に基づいてオフセットを変更する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。

以上、第３の実施形態によれば、チャンネルを選択することにより、制御部は、選択されたチャンネルに対応する波長のレーザのみを出射させ、それによって選択されたチャネルの輝度情報のみを取得することができる。これにより、ユーザは、チャネルシリーズモード時に、全ての波長の光を照射して、全ての輝度情報を取得する必要がなくなるので、画像の明るさの調整時間を短縮することができる。

なお、チャネルシリーズモードにおいて、上述のパラメータを変更する入力がされたときに、制御部５１ｂが、当該パラメータが変更された波長に対応する光をレーザ部５３ｂから照射させ、撮像部５８から輝度情報を取得してもよい。

以上により、チャンネルごとの明るさ調整の具合が認識しやすく、画像取得の繰り返し回数を減らすことができるため、画像の明るさの調整を効率化することができる。また、画像の明るさの調整にかかる時間を短くすることにより、サンプルへのダメージを軽減し、蛍光色素の褪色を軽減することができる。

なお、本発明においては、複数のチャンネルによって得られた画像のうち、１つのチャンネルによって得られた画像を表示させたが、これに限らず、複数のチャンネルのうちから２つ以上のチャンネルによって得られた画像を表示させてもよい。

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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０ 発光部
２０ 照射部
３０ 受光部
５０ 共焦点顕微鏡システム
５１、５１ｂ 制御部
５２ コンフォーカル制御部
５３、５３ｂ レーザ部
５４ スキャナヘッド部
５５、５５ｂ 顕微鏡本体部
５６ 検出部
５７、５７ｂ 表示部
５８ 撮像部
１００ 共焦点顕微鏡システム
１０１ 顕微鏡本体
１０２ 制御部
１０３ 操作部
１０４ メモリ
１０５ 表示部
１１０ 光源部
１１１ シャッタ部
１１１ａ 第１のシャッタ
１１１ｂ 第２のシャッタ
１１２ 第１のダイクロイックミラー
１１３ 透過ディテクタ
１１４ ２次元走査機構
１１５ 瞳投影レンズ
１１６ 結像レンズ
１１７ 対物レンズ保持レボルバ
１１８ａ 第１の対物レンズ
１１８ｂ 第２の対物レンズ
１１８ｃ 第３の対物レンズ
１１９ ステージ
１２０ ミラー
１２１ ピンホール
１２２ａ 第１のダイクロイックミラー
１２２ｂ 第２のダイクロイックミラー
１２３ａ 第１の受光素子
１２３ｂ 第２の受光素子
１２３ｃ 第３の受光素子

Claims (11)

1. 光学系を介して対象物に波長の異なる複数の光を照射する発光部と、
   前記光学系を介して前記対象物から出射された光を受光し、前記受光した光を各波長の輝度情報に変換する受光部と、
   前記輝度情報を表示する表示部と、
   前記発光部が照射する光の光量のパラメータまたは前記受光部が受光する感度のパラメータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記パラメータを変更する入力がされた場合、該変更する入力がされたパラメータに対応する前記波長の輝度情報のみを前記表示部に表示させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御部は、前記発光部が照射する光の光量のパラメータを変更する入力がされた場合、前記光量のパラメータが変更された前記波長の輝度情報のみを前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前記受光部が受光する感度のパラメータを変更する入力がされた場合、前記感度のパラメータが変更された前記波長の輝度情報のみを前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記感度のパラメータは、前記受光部による光の増幅率であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記感度のパラメータは、前記受光部が受光する光を輝度情報に変換する際のオフセットであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記発光部は、
   前記光学系を介して前記対象物に照射される前記複数の波長の光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射される前記複数の波長の光を該波長毎に遮断するシャッタ部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記パラメータが変更された波長以外の光を遮断するよう前記シャッタ部を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記複数の光のうち前記変更する入力がされたパラメータに対応する波長以外の光の光量を前記変更する入力がされたパラメータに対応する光の光量よりも少なくするよう前記発光部を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記制御部は、前記発光部から出射される複数の波長毎に順に光を照射して、波長毎に輝度情報に変換する場合において、前記パラメータを変更する入力がされたときに、前記パラメータが変更された波長に対応する光を前記発光部から照射させ、前記受光部から輝度情報を取得することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 光学系を介して対象物に異なる複数の波長の光を照射する発光部と、
   前記光学系を介して前記対象物から放出された光を波長毎に受光し、前記受光した光を前記波長毎に輝度情報に変換する受光部と、
   前記輝度情報を表示する表示部と、
   前記発光部から出射される複数の波長毎に順に光を照射して、波長毎に輝度情報に変換する場合において、複数の前記輝度情報の中から輝度情報を選択する入力がされたときに、前記パラメータが変更された波長に対応する光を前記発光部から照射させ、前記受光部から輝度情報を取得する制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
10. 受光部により受光された波長毎の光が変換された各波長の輝度情報を表示部に表示させる第１のステップと、
    発光部が照射する光の光量のパラメータまたは前記受光部が受光する感度のパラメータを変更する入力がされた場合、該変更する入力がされたパラメータに対応する前記波長の輝度情報のみを表示部に表示させる第２のステップと、
    をコンピュータに実行させるための撮像プログラム。
11. 受光部により受光された波長毎の光が変換された前記波長毎の輝度情報を表示部に表示させる第１のステップと、
    発光部から出射される複数の波長毎に順に光を照射して、波長毎に輝度情報に変換する場合において、複数の前記輝度情報の中から輝度情報を選択する入力がされたときに、前記パラメータが変更された波長に対応する光を前記発光部から照射させ、前記受光部から輝度情報を取得する第２のステップと、
    をコンピュータに実行させるための撮像プログラム。