JP2015084055A - 顕微鏡撮像装置、顕微鏡撮像方法および顕微鏡撮像プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定光の複数のパターンのうち任意のパターンが指示される。指示されたパターンを有する測定光が光変調素子112により生成され、測定対象物Sに照射される。生成されたパターンの空間的な位相が光変調素子112により所定量ずつ測定対象物S上で順次移動される。受光部120により測定対象物Sからの光が受光され、受光量を示す受光信号が出力される。受光部120から出力される受光信号に基づいてパターンの複数の位相で生成される複数のパターン画像データが合成されることにより測定対象物Sの画像を示すセクショニング画像データが生成される。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡撮像装置の構成を示すブロック図である。図2は、図1の顕微鏡撮像装置500の測定部および測定光供給部300の構成を示す模式図である。図3は、図1の顕微鏡撮像装置500の測定部における光路を示す模式図である。
セクショニング観察では、1次元状または2次元状のパターンを有する測定光を測定対象物Sに照射しつつそのパターンの位相を一定量ずつ移動させる。1次元状のパターンを有する測定光は、XY平面上の一方向(例えばY方向)において周期的に変化する強度を有する。2次元状のパターンを有する測定光は、XY平面上の互いに交差する二方向(例えばX方向およびY方向)において周期的に変化する強度を有する。
(a)測定条件および明度パラメータ
セクショニング観察における測定条件ならびにセクショニング観察および落射通常観察における明度パラメータについて説明する。図6は、測定条件および明度パラメータの種類を示す図である。
図7は、矩形波状測定光の強度分布を示す図である。図7(a),(b)の横軸は矩形波状測定光の位置(例えばY方向における位置)を示し、縦軸は矩形波状測定光の強度を示す。図7(a)は、理想的な矩形波状測定光の強度分布を示す。理想的な矩形波状測定光においては、各明部分は略矩形状の強度分布を有する。
図9は、1次元正弦波状測定光の強度分布を示す図である。図9(a),(b)の横軸は1次元正弦波状測定光の位置(例えばY方向における位置)を示し、縦軸は1次元正弦波状測定光の強度を示す。
ドット状測定光を用いた測定パラメータの設定は、以下の点を除いて、矩形波状測定光を用いた測定パラメータの設定と同様である。
2次元正弦状測定光を用いた測定パラメータの設定は、以下の点を除いて、1次元正弦波状測定光を用いた測定パラメータの設定と同様である。
セクショニング観察を行わない場合には、落射通常観察により均一測定光を用いて落射通常画像データを生成することができる。均一測定光を用いる場合には、明部分が測定対象物Sの全ての部分に照射されるので、均一測定光の位相を移動させる必要がない。そのため、空間周期Tsの設定は行われない。均一測定光の強度は十分に大きいので、均一測定光を用いた測定対象物Sの画像は十分に明るい。したがって、均一測定光が選択された場合には、自動的に明度パラメータが十分に小さく設定される。均一測定光を測定対象物Sに1回照射することにより、1つの落射通常画像データが生成される。
測定光が測定対象物Sに照射されることにより、測定対象物Sから蛍光が放出される。測定対象物Sから放出される蛍光の強度は、測定対象物Sに照射される測定光の強度に比例する。したがって、測定対象物Sにパターン測定光が照射された場合には、測定対象物Sはパターン測定光のパターンと略同一のパターンを有する蛍光を放出する。なお、蛍光の強度は測定光の強度の10−6倍程度である。
(a)画像表示領域
図17および図18は、表示部400の表示例を示す図である。図17および図18に示すように、表示部400には画像表示領域410および設定表示領域420が並ぶように設けられる。設定表示領域420については後述する。画像表示領域410には、メインウインドウ411およびサブウインドウ412が表示される。サブウインドウ412の表示および非表示は切り替え可能である。
図17および図18に示すように、設定表示領域420には、フィルタ選択欄430、測定条件設定欄440、サブウインドウ表示チェックボックス450および付随機能設定欄460が表示される。また、設定表示領域420には、複数のタブが表示される。複数のタブは、焦点位置調整タブ470およびコントラスト補正設定タブ480を含む。使用者は、図1のPC200の操作部250を用いて表示部400に表示されたGUI(Graphical User Interface)を操作することにより、CPU210に各種の指示を与えることができる。
(a)判定方式
測定対象物Sと対物レンズ161との相対的な距離を変化させつつ測定対象物Sに測定光を照射することにより、複数の焦点位置における複数のセクショニング画像データまたは通常画像データがそれぞれ生成される。生成された複数のセクショニング画像データまたは通常画像データの画素データのうち合焦点画素データがCPU210の合焦検出部214により画素ごとに判定される。
全焦点画像データを生成する場合、使用者は、図1の操作部250を用いて図17および図18の全焦点ボタン463を操作する。これにより、設定表示領域420に全焦点画像作成ウインドウが表示される。図28は、全焦点画像作成ウインドウの一例を示す図である。図28に示すように、全焦点画像作成ウインドウ4630には、開始ボタン4631および画像保存ボタン4632が表示される。
全焦点画像データの生成手順において、焦点位置が移動した際には、測定対象物Sと対物レンズ161との相対的な距離がRAM230に記憶される。CPU210は、抽出した画素データに対応する測定対象物Sの部分とRAM230に記憶された対物レンズ161との相対的な距離に基づいて、測定対象物Sの当該部分の高さを算出する。
本実施の形態に係る顕微鏡撮像装置500においては、使用者は、操作部250を用いて測定光のパターンを指示することができる。指示されたパターンを有する測定光が光変調素子112により生成され、測定対象物Sに照射される。また、生成されたパターンの空間的な位相が光変調素子112により所定量ずつ測定対象物S上で順次移動される。これにより、パターンの複数の位相にそれぞれ対応する複数のパターン画像データが生成される。また、複数のパターン画像データが合成されることによりセクショニング画像データが生成される。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
110 パターン付与部
111 光出力部
112 光変調素子
113 ミラー
120 受光部
121 カメラ
122 カラーフィルタ
123 結像レンズ
130 透過光供給部
131 透過光源
132 透過光学系
140 ステージ
150 フィルタユニット
151 フィルタキューブ
151a フレーム
151b 励起フィルタ
151c ダイクロイックミラー
151d 吸収フィルタ
152 フィルタターレット
152a フィルタキューブ取付部
160 レンズユニット
161 対物レンズ
162 レンズターレット
162a 対物レンズ取付部
163 焦点位置調整機構
170 制御基板
200 PC
210 CPU
211 画像データ生成部
212 パターン生成部
213 制御部
214 合焦検出部
220 ROM
230 RAM
240 記憶装置
250 操作部
300 測定光供給部
310 電源装置
320 投光部
321 測定光源
322 減光機構
323 遮光機構
330 導光部材
400 表示部
410 画像表示領域
411 メインウインドウ
412 サブウインドウ
420 設定表示領域
430 フィルタ選択欄
431〜434 フィルタ選択ボタン
440 測定条件設定欄
441 パターン選択欄
442 パターン設定バー
443 露光時間設定バー
444 露光時間設定ボタン
445 オートボタン
446 詳細設定ボタン
450 サブウインドウ表示チェックボックス
460 付随機能設定欄
461 自動コントラスト補正チェックボックス
462 コントラスト補正量表示欄
463 全焦点ボタン
470 焦点位置調整タブ
471 対物レンズ選択欄
472 焦点位置調整欄
472a 焦点位置調整バー
472b 初期距離ボタン
472c オートフォーカスボタン
473 ステージ位置調整欄
473a〜473d ステージ移動ボタン
480 コントラスト補正設定タブ
481 ヒストグラム表示欄
500 顕微鏡撮像装置
4460 測定条件詳細設定ウインドウ
4461 矩形波状測定光チェックボックス
4462 ドット状測定光チェックボックス
4463 空間周期設定欄
4464 明部分幅設定欄
4465 位相移動量設定欄
4466 ビニング数選択欄
4467 ゲイン選択欄
4630 全焦点画像作成ウインドウ
4631 開始ボタン
4632 画像保存ボタン
S 測定対象物
Claims (18)
- 光を出射する第1の投光部と、
前記第1の投光部により出射された光から任意のパターンを有する測定光を生成するように構成された光変調素子と、
前記光変調素子により生成された測定光を測定対象物に照射する光学系と、
前記測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力される受光信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、
測定光の複数のパターンのうち前記光変調素子により生成されるべき測定光のパターンを生成するための測定条件を指示するための指示部と、
前記指示部により指示された前記測定条件に基づいて、空間的な位相を所定量ずつ順次移動させつつ前記測定対象物に照射すべきパターンを生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部により生成されたパターンに基づいて、前記光変調素子を制御し、前記パターンの複数の位相で生成される複数の画像データに基づいて前記測定対象物の画像を示すセクショニング画像データを生成するように前記画像データ生成部を制御する制御部とを備える、顕微鏡撮像装置。 - 前記測定条件は、パターン種別を含む、請求項1記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記パターン種別は、第1の方向において周期的に変化する強度分布を有する1次元状の第1のパターンと、前記第1の方向において周期的に変化しかつ前記第1の方向と交差する第2の方向において周期的に変化する強度分布を有する2次元状の第2のパターンとを含み、
前記制御部は、前記指示部により前記第1のパターンが指示された場合に、前記第1のパターンの位相を前記第1の方向に順次移動させるように前記光変調素子を制御し、前記指示部により前記第2のパターンが指示された場合に、前記第2のパターンの位相を前記第1の方向および前記第2の方向に順次移動させるように前記光変調素子を制御する、請求項2記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記測定条件は、測定パラメータとしてパターンの位相の移動量を含み、
前記パターン生成部は、前記指示部により指示された前記パターン種別に基づいて前記パターンの位相の移動量を算出し、前記パターンの位相の移動量に基づいて測定光のパターンのうち一定の強度よりも高い強度を有する第1の部分が測定光の照射範囲の全体に少なくとも1回照射されるように複数のパターンを生成する、請求項2または3記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記測定パラメータは、測定光の前記第1の部分の位置および幅ならびに測定光のパターンのうち一定の強度以下の強度を有する第2の部分の位置および幅をさらに含む、請求項4記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記測定パラメータは、測定光の前記第1および第2の部分の空間的な周期をさらに含む、請求項5記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記パターン生成部は、前記指示部により指示された測定光の前記第1および第2の部分の空間的な周期ならびに前記第1および第2の部分の幅に基づいて前記パターンの位相の移動量を算出する、請求項6記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記指示部は、前記パターン種別としてパターンを有しない測定光を指示可能に構成され、
前記制御部は、前記指示部によりパターンを有しない測定光が指示された場合に、パターンを有しない測定光を生成するように前記光変調素子を制御し、前記受光部から出力される受光信号に基づいて前記測定対象物の画像を示す画像データを生成するように前記画像データ生成部を制御する、請求項2〜7のいずれか一項に記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記制御部は、前記パターン種別および前記測定パラメータに応じて画像の明度を調整するための明度パラメータを自動的に調整し、調整された明度パラメータに基づいて前記第1の投光部、前記受光部および前記データ生成部の少なくとも1つを制御する、請求項4〜8のいずれか一項に記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記第1のパターンは、矩形波状に変化する強度分布を有する矩形波状パターンおよび正弦波状に変化する強度分布を有する正弦波状パターンを含み、
前記指示部は、前記第1のパターンとして矩形波状パターンまたは正弦波状パターンを選択的に指示可能に構成される、請求項3記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記制御部は、前記指示されたパターンに応じて設定された周期でパターンの強度分布が変化するように前記光変調素子を制御する、請求項3または10記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記光学系は、前記測定対象物から蛍光が放出されるように予め定められた波長を有する測定光を前記測定対象物に照射するように構成される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の顕微鏡撮像装置。
- 透過観察用の光を出射する第2の投光部をさらに備え、
前記受光部は、前記測定対象物を透過した透過観察用の光を受光するように設けられる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記画像データ生成部により生成された画像データまたはセクショニング画像データに基づく画像を表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、測定光の照射に対応して前記画像データ生成部により生成された画像データまたはセクショニング画像データに基づく第1の画像を前記表示部に表示させるとともに、透過観察用の光の照射に対応して前記画像データ生成部により生成された画像データに基づく第2の画像を前記第1の画像に重畳表示させる、請求項9記載の顕微鏡撮像装置。 - 前記表示部は、既に生成された画像データまたはセクショニング画像データに基づく画像を表示する通常表示と、前記測定条件の変更時に生成されるセクショニング画像データに基づく画像を表示するプレビュー表示とを選択的にまたは同時に実行可能に構成され、前記通常表示においては、前記第1および第2の画像の重畳表示が可能である、請求項14記載の顕微鏡撮像装置。
- 前記光変調素子は、デジタルマイクロミラーデバイス、反射型液晶素子、または液晶ディスプレイを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の顕微鏡撮像装置。
- 投光部により光を出射するステップと、
測定光の複数のパターンのうち光変調素子により生成されるべき測定光のパターンを生成するための測定条件を受け付けるステップと、
指示された測定条件に基づいて、空間的な位相を所定量ずつ順次移動させつつ測定対象物に照射すべきパターンを生成するステップと、
生成されたパターンに基づいて、パターンを有する測定光を前記投光部により出射された光から前記光変調素子により生成するステップと、
前記光変調素子により生成された測定光を光学系により前記測定対象物に照射するステップと、
生成されたパターンの空間的な位相を前記光変調素子により所定量ずつ前記測定対象物上で順次移動させるステップと、
受光部により前記測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力するステップと、
前記受光部から出力される受光信号に基づいて前記パターンの複数の位相で生成される複数の画像データに基づいて前記測定対象物の画像を示すセクショニング画像データを生成するステップとを含む、顕微鏡撮像方法。 - 処理装置により実行可能な顕微鏡撮像プログラムであって、
投光部により光を出射する処理と、
測定光の複数のパターンのうち光変調素子により生成されるべき測定光のパターンを生成するための測定条件を受け付ける処理と、
指示された測定条件に基づいて、空間的な位相を所定量ずつ順次移動させつつ測定対象物に照射すべきパターンを生成する処理と、
生成されたパターンに基づいて、パターンを有する測定光を前記投光部により出射された光から前記光変調素子により生成する処理と、
前記光変調素子により生成された測定光を光学系により前記測定対象物に照射する処理と、
生成されたパターンの空間的な位相を前記光変調素子により所定量ずつ前記測定対象物上で順次移動させる処理と、
受光部により前記測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する処理と、
前記受光部から出力される受光信号に基づいて前記パターンの複数の位相で生成される複数の画像データに基づいて前記測定対象物の画像を示すセクショニング画像データを生成する処理とを、
前記処理装置に実行させる、顕微鏡撮像プログラム。
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