JP2024094506A - 画像取得装置、画像取得方法および画像取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度の高い蛍光画像を取得すること。【解決手段】画像取得装置２００は、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された蛍光画像を取得し、励起波長および受光波長のうち少なくとも１つが第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像されたサンプルノイズ補正用画像を取得し、サンプルノイズ補正用画像を用いて、蛍光画像に含まれるＤＮＡマイクロアレイ２０に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する。【選択図】図６

Description

本発明は、画像取得装置、画像取得方法および画像取得プログラムに関する。

サンプルに含まれる特定のデオキシリボ核酸（ＤＮＡ：Deoxyribonucleic Acid）等の核酸配列を有するターゲットを計測する手法として、ＤＮＡマイクロアレイを用いるＤＮＡマイクロアレイ法が広く知られている。ＤＮＡマイクロアレイ法は、ＤＮＡマイクロアレイに添加されたサンプル中の蛍光分子で修飾されたターゲットが、ハイブリダイズ反応によりＤＮＡマイクロアレイの検出プローブに捕集される性質を利用してターゲットを計測する手法である。ＤＮＡマイクロアレイ法では、蛍光画像の画像解析によりＤＮＡスポット部分の輝度値または光量を算出することで、ターゲットがサンプルに含まれるか否かの判定に加えて、サンプルに含まれるターゲットの量を計測することができる。

特開２００８－２０３１３８号公報

しかしながら、従来の技術では、ＤＮＡマイクロアレイ法において検出精度の高い蛍光画像を取得することが難しい。例えば、上記の従来技術では、蛍光画像におけるＤＮＡスポット部の光量が背景部のノイズより低くなると、ＤＮＡスポットが検出できなくなることがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検出精度の高い蛍光画像を取得することを目的とする。

本発明は、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得する取得部と、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する生成部と、を備える画像取得装置を提供する。

また、本発明は、コンピュータが、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、処理を実行する画像取得方法を提供する。

また、本発明は、コンピュータに、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、処理を実行させる画像取得プログラムを提供する。

本発明によれば、検出精度の高い蛍光画像を取得することができるという効果がある。

ＤＮＡマイクロアレイ法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 参考技術に係る画像取得システムを説明するための図である。 参考技術に係る画像取得処理の流れを説明するためのフローチャートである。 参考技術に係るＤＮＡマイクロアレイ蛍光画像を説明するための図である。 参考技術に係るＤＮＡマイクロアレイ蛍光画像の蛍光スポットのラインプロファイルを説明するための図である。 実施形態に係る画像取得システムの構成例を示す図である。 実施形態に係る画像取得装置および撮像装置の構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る装置波長の選択に用いる３次元蛍光スペクトルの一例を示す図である。 実施形態に係るノイズ補正信号画像生成処理の一例を示す図である。 実施形態に係るＤＮＡマイクロアレイ上のラインプロファイルの具体例１を示す図である。 実施形態に係るＤＮＡマイクロアレイ上のラインプロファイルの具体例２を示す図である。 実施形態に係るサンプルノイズ補正および装置ノイズ補正によるノイズ低減効果の一例を示す図である。 実施形態に係る画像取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る画像取得装置、画像取得方法および画像取得プログラムを、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により限定されるものではない。

〔実施形態〕
以下に、実施形態に係る画像取得システムの構成、画像取得装置等の構成、各処理の流れを順に説明し、最後に実施形態の効果を説明する。

〔１．画像取得システム２０００の構成〕
図１～図７を用いて、ＤＮＡマイクロアレイ法の処理の流れ、参考技術に係る画像取得システム１０００について説明した上で、実施形態に係る画像取得システム２０００について詳細に説明する。なお、実施形態に係る画像取得システム２０００として、ＤＮＡマイクロアレイ法によりサンプルに含まれる生体高分子のうち、特定のターゲット分子を計測する生体高分子計測デバイスの検出処理に関する例について説明するが、画像取得システム２０００の適用範囲は特に限定されるものではない。

（１－１．ＤＮＡマイクロアレイ法の処理の流れ）
図１を用いて、参考技術に係る画像取得システム１０００および実施形態に係る画像取得システム２０００の前提となるＤＮＡマイクロアレイ法の処理の流れについて説明する。図１は、ＤＮＡマイクロアレイ法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１に示すように、ＤＮＡマイクロアレイ法では、下記のステップＳ１～Ｓ７の処理が実行される。

第１に、ＤＮＡマイクロアレイの基板の固相面に、ターゲットとなる特定の核酸配列の相補配列を有するＤＮＡプローブを固定化する（ステップＳ１）。第２に、サンプル中のターゲットを蛍光分子で修飾し、ターゲット溶液を調製する（ステップＳ２）。第３に、調製したターゲット溶液を、ＤＮＡプローブが固定化されているＤＮＡマイクロアレイが容器内部に配置されている容器に供給（アプライ）し、ターゲット溶液をＤＮＡマイクロアレイの固相面に接触させる（ステップＳ３）。第４に、ターゲット溶液を、ＤＮＡプローブが固定化されているＤＮＡマイクロアレイの固相面に接触させた後に、蛍光分子で修飾されたターゲットと、ＤＮＡマイクロアレイに固定化されたＤＮＡプローブとをハイブリダイズ反応させる（ステップＳ４）。このとき、ステップＳ４のハイブリダイズ反応により、ターゲットがＤＮＡプローブと結合し、ＤＮＡプローブが固定化されているＤＮＡスポットにターゲットを修飾している蛍光分子が捕捉される。第５に、ＤＮＡマイクロアレイを洗浄することにより、ターゲット溶液を取り除くことでハイブリダイズ未反応のターゲットおよび捕捉されていない蛍光分子を除去する（ステップＳ５）。第６に、蛍光分子がＤＮＡスポットに捕捉されたＤＮＡマイクロアレイの蛍光画像を取得する（ステップＳ６）。第７に、蛍光画像の画像解析によりＤＮＡスポット部分の輝度値または光量を算出することで、ターゲットがサンプルに含まれるか否かを判定し、またはサンプルに含まれるターゲットの量を計測する（ステップＳ７）。

（１－２．参考技術の画像取得システム１０００）
図２～図５を用いて、特許文献１に記載された参考技術に係る画像取得システム１０００について説明する。以下では、参考技術における画像取得システム１０００の撮像装置１の構成例、画像取得システム１０００の処理例、画像取得システム１０００の問題点の順に説明する。

（１－２－１．画像取得システム１０００の構成例）
図２を用いて、参考技術に係る画像取得システム１０００の構成例について説明する。図２は、参考技術に係る画像取得システム１０００の構成例を示す図である。画像取得システム１０００は、撮像装置１および画像取得装置１００を有する。

撮像装置１は、レーザー光源１０、ミラー１１、ダイクロイックミラー１２、受光フィルタ１３、受光光学系１４、イメージセンサ１５およびステージ１６を有する。また、撮像装置１は、測定対象試料として、ステージ１６に設置されたＤＮＡマイクロアレイ２０を撮像する。

（１－２－２．画像取得システム１０００の処理例）
図３～図５を用いて、参考技術に係る画像取得システム１０００の処理例について説明する。以下では、参考技術に係る画像取得システム１０００の蛍光画像取得処理、画像解析処理の順に説明する。

（１－２－２－１．蛍光画像取得処理）
図３を用いて、参考技術に係る画像取得システム１０００の蛍光画像取得処理について説明する。図３は、参考技術に係る画像取得処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここで、参考文献に係る画像取得システム１０００では、ノイズ補正として、励起光比照射のダーク画像取得によるダーク補正が実行される。なお、信号画像には、イメージセンサ１５の暗電流によるダークノイズが含まれるので、光量が低い蛍光画像等では、ダークノイズの減算処理を行うことが一般的である。図３に示すように、参考技術に係る画像取得システム１０００の蛍光画像取得処理では、下記のステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理が実行される。

第１に、ＤＮＡマイクロアレイ２０の蛍光画像取得のために、撮像装置１は、撮像装置１のイメージセンサを起動する（ステップＳ１０１）。第２に、撮像装置１は、レーザー光源１０をオンする（ステップＳ１０２）。このとき、出射された照射光は、ミラー１１およびダイクロイックミラー１２で反射され、ＤＮＡマイクロアレイ２０を照射し、ＤＮＡマイクロアレイ２０に捕捉されることによって蛍光分子を励起し、蛍光を放射させる。また、ＤＮＡマイクロアレイ２０から放射された蛍光は、ダイクロイックミラー１２を透過し、受光フィルタ１３によって照射光の反射が除去され、蛍光のみが透過される。そして、透過された蛍光は、受光光学系１４によりイメージセンサ１５の受光面にＤＮＡマイクロアレイ２０の画像を結像する。第３に、画像取得装置１００は、イメージセンサ１５により撮像された画像を取得することで、信号画像として蛍光画像を取得する（ステップＳ１０３）。第４に、撮像装置１は、レーザー光源をオフにする（ステップＳ１０４）。第５に、画像取得装置１００は、信号画像と同様の設定でダーク画像を取得する（ステップＳ１０５）。第６に、画像取得装置１００は、信号画像とダーク画像とを減算する画像処理を行う（ステップＳ１０６）。第７に、画像取得装置１００は、補正後の蛍光画像としてダーク補正画像を取得する（ステップＳ１０７）。

（１－２－２－２．画像解析処理）
図４および図５を用いて、参考技術に係る画像取得システム１０００の画像解析処理について説明する。図４は、参考技術に係るＤＮＡマイクロアレイ蛍光画像を説明するための図である。図５は、参考技術に係るＤＮＡマイクロアレイ蛍光画像の蛍光スポットのラインプロファイルを説明するための図である。

参考技術に係る画像取得システム１０００の画像解析処理では、画像取得装置１００は、取得したダーク補正画像の画像解析によりＤＮＡスポット部分の輝度値または光量を算出する。このとき、画像取得装置１００は、図４に示すようなＤＮＡスポットのターゲットがサンプルに含まれるか否かを判定し、またはサンプルに含まれるターゲットの量を計測する。また、画像取得装置１００は、ＤＮＡスポットの検出について、図５に示すように画像のラインプロファイルから、ＤＮＡスポット部の輝度値または光量が背景部に対して有意に高いことにより判断する。なお、画像取得装置１００は、輪郭抽出や特徴抽出等の画像処理によってＤＮＡスポットのエリアを識別することもできる。

（１－２－３．画像取得システム１０００の問題点）
以下では、蛍光画像の検出精度低下の要因となるノイズの種類を説明した上で、画像取得システム１０００の問題点について説明する。

（１－２－３－１．ノイズの種類）
蛍光画像の検出において、蛍光画像におけるＤＮＡスポット部の光量が、背景部のノイズより低くなるとＤＮＡスポットが検出できなくなることがある。ここで、背景部のノイズの要因として、背景光としての光量の絶対値および種々のノイズが存在する。また、背景部のノイズは、イメージセンサ１５に由来するセンサノイズ、撮像装置１に由来する装置ノイズ、サンプルであるＤＮＡマイクロアレイ２０に由来するサンプルノイズが存在する。

（センサノイズ）
センサノイズには、画像中にランダムに存在するホワイトノイズと、固定パターンで存在する固定パターンノイズが存在する。ホワイトノイズは、さらに信号量に依存して変化する成分と、信号量に依存しない成分に分けられる。信号量に依存して変化するホワイトノイズとして、信号電流によるショットノイズがある。一方、信号量に依存しないホワイトノイズとして、読出ノイズ、暗電流によるショットノイズがある。また、固定パターンノイズとして、暗電流むらがある。

（装置ノイズ）
装置ノイズは、固定パターンノイズとして、照射光の不均一性、装置外からの外乱光、装置内の迷光、光学素子の自家蛍光の固定パターンがある。

（サンプルノイズ）
サンプルノイズは、固定パターンノイズとして、基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらがある。

（１－２－３－２．問題点）
参考技術に係る画像取得システム１０００では、以下の問題点がある。第１に、画像取得システム１０００では、センサノイズの固定パターンノイズである暗電流むらが補正されているが、他の固定パターンノイズが大きく検出下限の制約となっている。第２に、画像取得システム１０００では、ホワイトノイズは時間的にランダムに発生するので、露光時間の延長、画像の積算によりノイズの畳み込みをすることができるが、光量が低い蛍光画像等に対して既存の冷却ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のイメージセンサでは撮像時間が長くなる。

（１－３．画像取得システム２０００）
図６および図７を用いて、実施形態に係る画像取得システム２０００について説明する。以下では、画像取得システム２０００の構成例、画像取得システム２０００の処理例、画像取得システム２０００の効果の順に説明する。

（１－３－１．画像取得システム２０００の構成例）
図６を用いて、実施形態に係る画像取得システム２０００の構成例について説明する。図６は、実施形態に係る画像取得システム２０００の構成例を示す図である。画像取得システム２０００は、撮像装置２および画像取得装置２００を有する。なお、図６に示した画像取得システム２０００には、複数台の撮像装置２または複数台の画像取得装置２００が含まれてもよい。また、画像取得装置２００は、撮像装置２と統合された構成であってもよい。

撮像装置２は、第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２、第１ミラー２３、第２ミラー２４、第３ミラー２５、第１ダイクロイックミラー２６、第２ダイクロイックミラー２７、第１受光フィルタ２８、第２受光フィルタ２９、受光光学系３０、イメージセンサ３１およびステージ３２を有する。また、撮像装置２は、ステージ３２に設置された測定対象サンプル（適宜、「測定対象試料」）であるＤＮＡマイクロアレイ２０、またはステージ３２に設置された図示しない装置ノイズ補正用サンプル（適宜、「補正用試料」）を撮像する。

（１－３－２．画像取得システム２０００の処理例）
図６を用いて、実施形態に係る画像取得システム２０００の処理例について説明する。以下では、実施形態に係る画像取得システム２０００の画像データ取得処理、ノイズ除去処理、画像解析処理の順に説明する。

（１－３－２－１．画像データ取得処理）
実施形態に係る画像取得システム２０００では、画像取得装置２００は、画像データ取得処理を実行する。以下では、ノイズ除去前の蛍光画像である信号画像Ｉ１、信号画像用の装置ノイズ補正用画像（適宜、「第２の補正用画像」）Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像（適宜、「第１の補正用画像」）Ｉ３、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像（適宜、「第３の補正用画像」）Ｉ４、ダーク画像（適宜、「第４の補正用画像」）Ｉ５の画像データ取得処理について説明する。

（ダーク画像取得処理）
第１に、画像取得システム２０００は、画像データ取得処理として、ダーク画像取得処理を実行する。まず、撮像装置２は、イメージセンサ３１を起動する。次に、撮像装置２は、ステージ３２に装置ノイズ補正用サンプルを設置する。また、撮像装置２は、信号画像用レーザー光源である第１レーザー光源（適宜、「第１の光源」）２１、およびサンプルノイズ補正用画像用レーザー光源である第２レーザー光源（適宜、「第２の光源」）２２をオフにする。そして、画像取得装置２００は、上記の第１レーザー光源２１および第２レーザー光源２２をオフにした撮像条件（第３の撮像条件）で撮像された、ダーク画像（第４の補正用画像）Ｉ５の画像データを取得する。すなわち、ダーク画像の画像データは、第１レーザー光源２１および第２レーザー光源２２から励起光が照射されない条件で、装置ノイズ補正用サンプルまたはＤＮＡマイクロアレイ２０を撮像した画像データである。

（信号画像用の装置ノイズ補正用画像取得処理）
第２に、画像取得システム２０００は、画像データ取得処理として、信号画像用の装置ノイズ補正用画像取得処理を実行する。まず、撮像装置２は、第１レーザー光源２１をオン、第２レーザー光源２２をオフにする。このとき、撮像装置２は、第１レーザー光源２１の出射光がステージ３２を照射するように、第２ミラー２４を図６に示す実線位置に配置する。また、撮像装置２は、ダイクロイックミラーとして、信号画像用ダイクロイックミラーである第１ダイクロイックミラー２６、受光フィルタとして、信号画像用受光フィルタである第１受光フィルタ（適宜、「第１のフィルタ」）２８を配置する。そして、画像取得装置２００は、上記の第１レーザー光源２１をオンにした撮像条件（第１の撮像条件）で装置ノイズ補正用サンプルが撮像された、信号画像用の装置ノイズ補正用画像（第２の補正用画像）Ｉ２を取得する。すなわち、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２は、第１レーザー光源２１から励起光を照射する第１の撮像条件で、装置ノイズ補正用サンプルを撮像した画像データである。なお、第１の撮像条件において、励起光および蛍光の経路は、図６の実線で表わされる。

（サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像取得処理）
第３に、画像取得システム２０００は、画像データ取得処理として、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像取得処理を実行する。まず、撮像装置２は、第１レーザー光源２１をオフ、第２レーザー光源２２をオンする。このとき、撮像装置２は、第２レーザー光源２２の出射光がステージ３２を照射するように、第２ミラー２４を図６の破線位置に配置する。また、撮像装置２は、ダイクロイックミラーとして、サンプルノイズ補正用画像用ダイクロイックミラーである第２ダイクロイックミラー２７、受光フィルタとして、サンプルノイズ補正用画像用受光フィルタである第２受光フィルタ（適宜、「第２のフィルタ」）２９を配置する。そして、画像取得装置２００は、上記の第２レーザー光源２２をオンにした撮像条件（第２の撮像条件）で装置ノイズ補正用サンプルが撮像された、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像（第３の補正用画像）Ｉ４を取得する。すなわち、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４は、第２レーザー光源２２から励起光を照射する第２の撮像条件で、装置ノイズ補正用サンプルを撮像した画像データである。なお、第２の撮像条件において、励起光および蛍光の経路は、図６の破線で表わされる。

（サンプルノイズ補正用画像取得処理）
第４に、画像取得システム２０００は、画像データ取得処理として、サンプルノイズ補正用画像取得処理を実行する。まず、撮像装置２は、装置ノイズ補正用サンプルに代えて、測定対象サンプルであるＤＮＡマイクロアレイ２０をステージ３２に設置する。そして、画像取得装置２００は、上記のサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像（第３の補正用画像）Ｉ４の画像データを取得した装置構成（第２ミラー２４：破線位置、第２ダイクロイックミラー２７使用、第２受光フィルタ２９使用）のまま、第２レーザー光源２２をオンにした第２の撮像条件でＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された、サンプルノイズ補正用画像（第１の補正用画像）Ｉ３を取得する。すなわち、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３は、第２レーザー光源２２から励起光を照射する第２の撮像条件で、ＤＮＡマイクロアレイ２０を撮像した画像データである。なお、第２の撮像条件において、励起光および蛍光の経路は、図６の破線で表わされる。

（信号画像取得処理）
第５に、画像取得システム２０００は、画像データ取得処理として、信号画像取得処理を実行する。まず、撮像装置２は、測定対象サンプルであるＤＮＡマイクロアレイ２０をステージ３２に設置したまま、上記の信号画像用の装置ノイズ補正用画像（第２の補正用画像）Ｉ２の画像データを取得した装置構成（第２ミラー２４：実線位置、第１ダイクロイックミラー２６使用、第１受光フィルタ２８使用）に変更する。そして、画像取得装置２００は、第１レーザー光源２１をオンにした第１の撮像条件でＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された、蛍光画像である信号画像Ｉ１を取得する。すなわち、信号画像Ｉ１は、第１レーザー光源２１から励起光を照射する第１の撮像条件で、ＤＮＡマイクロアレイ２０を撮像した画像データである。なお、第１の撮像条件において、励起光および蛍光の経路は、図６の実線で表わされる。

（１－３－２－２．ノイズ除去処理）
実施形態に係る画像取得システム２０００では、画像取得装置２００は、ノイズ除去処理を実行する。すなわち、画像取得装置２００は、取得した信号画像Ｉ１、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４およびダーク画像Ｉ５から、ノイズ補正の演算処理を行い、ノイズが除去されたノイズ補正信号画像（適宜、「ノイズ補正蛍光画像」）Ｉ１２を生成する。また、画像取得装置２００は、イメージセンサ３１として高感度センサを有する撮像装置２が撮像した画像データを取得し、ホワイトノイズを低減することができる。

（１－３－２－３．画像解析処理）
実施形態に係る画像取得システム２０００では、画像取得装置２００は、生成したノイズ補正信号画像Ｉ１２の画像解析によりＤＮＡスポット部分の輝度値または光量を算出する。このとき、画像取得装置２００は、ＤＮＡスポットのターゲットがサンプルに含まれるか否かを判定し、またはサンプルに含まれるターゲットの量を計測する。また、画像取得装置２００は、ＤＮＡスポットの検出について、ノイズ補正信号画像Ｉ１２のラインプロファイルから、ＤＮＡスポット部の輝度値または光量が背景部に対して有意に高いことにより判断する。なお、画像取得装置２００は、上記のラインプロファイルを用いるＤＮＡスポットの検出手法に代えて、輪郭抽出や特徴抽出等の画像処理によってＤＮＡスポットのエリアを識別することもできる。

（１－４．画像取得システム２０００の効果）
以下では、実施形態に係る画像取得システム２０００の概要を説明した上で、画像取得システム２０００の効果について説明する。

（１－４－１．概要）
画像取得システム２０００では、画像取得装置２００は、撮像装置２が撮像したノイズ除去前の蛍光画像である信号画像Ｉ１、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４およびダーク画像Ｉ５の画像データを取得し、上記の画像Ｉ１～Ｉ５を用いてサンプルノイズや装置ノイズが除去された蛍光画像であるノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。また、画像取得装置２００は、高感度センサを有する撮像装置２が撮像した画像データを取得し、ホワイトノイズを低減することができる。

（１－４－２．効果）
第１に、画像取得システム２０００では、サンプルであるＤＮＡマイクロアレイ２０に由来するサンプルノイズを除去することができる。すなわち、画像取得装置２００は、サンプルノイズの固定パターンノイズである、基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらの影響を除去するために、サンプルノイズ補正用のリファレンス画像を取得し、取得したサンプルノイズ補正用リファレンス画像を用いた演算によって、サンプルノイズを除去し、検出感度を向上することが可能となる。

第２に、画像取得システム２０００では、撮像装置２に由来する装置ノイズを除去することができる。すなわち、画像取得装置２００は、装置ノイズの固定パターンノイズである、照射光の不均一性、装置外からの外乱光、装置内の迷光、光学素子の自家蛍光の影響を除去するために装置ノイズ補正用のリファレンス画像を取得し、取得した装置ノイズ補正用リファレンス画像を用いた演算によって、装置ノイズを除去し、検出感度を向上することが可能となる。

第３に、画像取得システム２０００では、上記のサンプルノイズ、装置ノイズに加えて、ダークノイズを除去することができる。すなわち、画像取得装置２００は、センサノイズの固定パターンノイズである、暗電流むらの影響を除去するために、ダーク補正用のダーク画像を取得し、取得したダーク画像を用いた演算によって、センサノイズ固定パターンノイズを低減し、検出感度を向上することが可能となる。

第４に、画像取得システム２０００では、上記のサンプルノイズ、装置ノイズ、ダークノイズに加えて、ホワイトノイズを除去することができる。すなわち、画像取得装置２００は、センサノイズの信号量に依存しないホワイトノイズである読出ノイズ、暗電流によるショットノイズ、センサノイズの信号量に依存して変化するホワイトノイズである信号電流によるショットノイズの影響を低減するために、高感度センサをＤＮＡマイクロアレイ画像の撮像装置２に適用し、撮像時間を低減することができる。

上述してきたように、画像取得システム２０００では、各種ノイズを除去することによって、ＤＮＡマイクロアレイ法において検出精度の高い蛍光画像を取得することが可能となる。

〔２．画像取得システム２０００の各装置の構成〕
図７～図１２を用いて、図６に示した画像取得システム２０００が有する各装置の機能構成について説明する。以下では、実施形態に係る画像取得装置２００の構成例、撮像装置２の構成例、各種処理の具体例の順に詳細に説明する。

（２－１．画像取得装置２００の構成例）
まず、図７を用いて、図６に示した画像取得装置２００の構成例について説明する。図７は、実施形態に係る画像取得装置２００および撮像装置２の構成例を示すブロック図である。画像取得装置２００は、通信部２１０、記憶部２２０および制御部２３０を有する。なお、画像取得装置２００は、画像取得装置２００の管理者等から各種操作を受け付ける入力部（例えば、キーボードやマウス等）や、各種情報を表示するための表示部（例えば、液晶ディスプレイ等）を有してもよい。

（２－１－１．通信部２１０）
通信部２１０は、他の装置との間でのデータ通信を司る。例えば、通信部２１０は、ルータ等を介して、各通信装置との間でデータ通信を行う。また、通信部２１０は、図示しないオペレータの端末との間でデータ通信を行うことができる。

（２－１－２．記憶部２２０）
記憶部２２０は、制御部２３０が動作する際に参照する各種情報や、制御部２３０が動作した際に取得した各種情報を記憶する。ここで、記憶部２２０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置等で実現され得る。なお、図７の例では、記憶部２２０は、画像取得装置２００の内部に設置されているが、画像取得装置２００の外部に設置されてもよいし、複数の記憶部が設置されていてもよい。

記憶部２２０は、後述する制御部２３０の取得部２３１によって取得された画像データを記憶する。例えば、記憶部２２０は、撮像装置２から取得した、ノイズ除去前の蛍光画像である信号画像Ｉ１、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４、ダーク画像Ｉ５等の画像データを記憶する。

また、記憶部２２０は、後述する制御部２３０の生成部２３２によって生成された画像データを記憶する。例えば、記憶部２２０は、ダーク補正した信号画像Ｉ６、ダーク補正した信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ７、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ９、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０、装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１、ノイズ補正信号画像Ｉ１２等の画像データを記憶する。

（２－１－５．制御部２３０）
制御部２３０は、当該画像取得装置２００全体の制御を司る。制御部２３０は、取得部２３１および生成部２３２を有する。ここで、制御部２３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現され得る。

（２－１－５－１．取得部２３１）
取得部２３１は、撮像装置２によって撮像された各種画像を取得する。なお、取得部２３１は、取得した各種画像を記憶部２２０に格納してもよい。以下では、蛍光画像である信号画像Ｉ１の取得処理、第１の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像Ｉ３の取得処理、第２の補正用画像である信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２の取得処理、第３の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４の取得処理、第４の補正用画像であるダーク画像Ｉ５の取得処理、ホワイトノイズ除去画像の取得処理の順に各取得処理を説明する。

（信号画像Ｉ１取得処理）
取得部２３１は、所定の励起波長および所定の受光波長を用いたが選択された第１の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料が撮像された蛍光画像である信号画像Ｉ１を取得する。例えば、取得部２３１は、所定の波長の励起光を照射する第１の光源である第１レーザー光源２１および所定の波長の蛍光を選択する第１のフィルタである第１受光フィルタ２８を用いた第１の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料であるＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された信号画像Ｉ１を取得する。

具体的な例を用いて説明すると、取得部２３１は、５３２ｎｍの励起波長の励起光を照射する第１レーザー光源２１、６００±３７．５ｎｍの受光波長の蛍光を選択する第１受光フィルタ２８が設置された撮像条件で、ＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像装置２によって撮像された信号画像Ｉ１を取得する。

（サンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理）
取得部２３１は、励起波長および受光波長のうち少なくとも１つが第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料が撮像された第１の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得する。例えば、取得部２３１は、第１の光源である第１レーザー光源２１とは異なる波長の励起光を照射する第２の光源である第２レーザー光源２２および第１のフィルタである第１受光フィルタ２８とは異なる波長の蛍光を選択する第２のフィルタである第２受光フィルタ２９のうち少なくとも１つを用いた第２の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料であるＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像されたサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得する。

具体的な例を用いて説明すると、取得部２３１は、励起波長が第１の撮像条件と等しい５３２ｎｍであって、受光波長が第１の撮像条件と異なる７００±３７．５ｎｍである第２の撮像条件で、ＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像装置２によって撮像されたサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得する。

（信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２取得処理）
取得部２３１は、第１の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料とは異なる補正用試料が撮像された第２の補正用画像である信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を取得する。例えば、取得部２３１は、第１の撮像条件で、撮像装置２によって、補正用試料として、測定対象試料であるＤＮＡマイクロアレイ２０が発する蛍光が含まれない試料、またはミラーが撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４Ｉ２を取得する。

具体的な例を用いて説明すると、取得部２３１は、５３２ｎｍの励起波長および６００±３７．５ｎｍの受光波長が選択された第１の撮像条件で、補正用試料である表面精度が高いミラーが撮像装置２によって撮像された信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を取得する。

（サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４取得処理）
取得部２３１は、第２の撮像条件で、撮像装置２によって補正用試料が撮像された第３の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を取得する。例えば、取得部２３１は、第２の撮像条件で、撮像装置２によって、補正用試料として、測定対象試料であるＤＮＡマイクロアレイ２０が発する蛍光が含まれない試料、またはミラーが撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を取得する。

具体的な例を用いて説明すると、励起波長が第１の撮像条件と等しい５３２ｎｍであって、受光波長が第１の撮像条件と異なる７００±３７．５ｎｍである第２の撮像条件で、補正用試料である表面精度が高いミラーが撮像装置２によって撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を取得する。

（ダーク画像Ｉ５取得処理）
取得部２３１は、励起光を照射しない第３の撮像条件で撮像装置２によって撮像された第４の補正用画像を取得する。例えば、取得部２３１は、第１の光源である第１レーザー光源２１および第２の光源である第２レーザー光源２２いずれからも励起光を照射しない第３の撮像条件で、撮像装置２によって測定対象試料または補正用試料が撮像された第４の補正用画像を取得する。

具体的な例を用いて説明すると、取得部２３１は、第１レーザー光源２１および第２レーザー光源２２をいずれもオフにした励起光が照射されない第３の撮像条件で、補正用試料である表面精度が高いミラーが撮像装置２によって撮像されたダーク画像Ｉ５を取得する。

（ホワイトノイズ除去画像の取得処理）
取得部２３１は、測定対象試料であるＤＮＡマイクロアレイ２０が発する光量が読出ノイズ以上となるように信号にゲインをかけるイメージセンサ３１、または読出ノイズが所定値以下となるイメージセンサ３１を有する撮像装置２を用いて撮像された蛍光画像である信号画像Ｉ１を取得する。

（２－１－５－２．生成部２３２）
生成部２３２は、取得部２３１によって取得された各種画像から各種ノイズを除去したノイズ除去済みの画像を生成する。なお、生成部２３２は、生成したノイズ除去済みの画像を記憶部２２０に格納してもよい。以下では、信号画像Ｉ１のサンプルノイズ除去処理、信号画像Ｉ１の装置ノイズ除去処理、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２の装置ノイズ除去処理、ダークノイズ除去処理の順に各ノイズ除去処理を説明した上で、全体のノイズ除去処理について説明する。

（信号画像Ｉ１のサンプルノイズ除去処理）
生成部２３２は、第１の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を用いて、蛍光画像である信号画像Ｉ１に含まれる測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去する。

（信号画像Ｉ１の装置ノイズ除去処理）
生成部２３２は、第２の補正用画像である信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を用いて、蛍光画像である信号画像Ｉ１に含まれる撮像装置２に由来する装置ノイズを除去する。

（信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２の装置ノイズ除去処理）
生成部２３２は、第３の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を用いて、第１の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像Ｉ３に含まれる装置ノイズを除去する。

（ダークノイズの除去処理）
生成部２３２は、第４の補正用画像であるダーク画像Ｉ５を用いて、蛍光画像である信号画像Ｉ１、第１の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像Ｉ３、第２の補正用画像である信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、および第３の補正用画像であるサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４に含まれる撮像装置２の暗電流に由来するダークノイズを除去する。

（全体のノイズ除去処理）
第１に、生成部２３２は、ダーク画像Ｉ５を用いてダーク画像減算処理を実行することによって、信号画像Ｉ１からダーク補正した信号画像Ｉ６、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３からダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２からダーク補正した信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ７、およびサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４からダーク補正したサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ９を生成する。

第２に、生成部２３２は、ダーク補正した信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ７から輝度値または光量に基づく第１の装置ノイズ補正用係数である信号画像用の装置ノイズ補正用係数を算出し、ダーク補正した信号画像Ｉ６に対して信号画像用の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、信号画像Ｉ１から装置ノイズを除去した装置ノイズ補正蛍光画像Ｉ１０を生成する。

第３に、生成部２３２は、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ９から輝度値または光量に基づく第２の装置ノイズ補正用係数であるサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用係数を算出し、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８に対して第２の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３から装置ノイズを除去した第５の補正用画像である装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を生成する。

第４に、生成部２３２は、装置ノイズ補正蛍光画像Ｉ１０に対して、装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を除算することによって、装置ノイズ補正蛍光画像Ｉ１０からサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像Ｉ１２を生成する。

（２－２．撮像装置２の構成例）
図７を用いて、図６に示した撮像装置２の構成例について説明する。撮像装置２は、第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２、第１ミラー２３、第２ミラー２４、第３ミラー２５、第１ダイクロイックミラー２６、第２ダイクロイックミラー２７、第１受光フィルタ２８、第２受光フィルタ２９、受光光学系３０、イメージセンサ３１およびステージ３２を有する。

（２－２－１．第１レーザー光源２１）
第１レーザー光源２１は、信号画像用レーザー光源であって、第１の撮像条件において、ステージ３２に設置されたＤＮＡマイクロアレイ２０または装置ノイズ補正用サンプルにレーザー光を照射する。例えば、第１レーザー光源２１は、単波長のレーザー光または当該レーザー光のエキスパンド光を射出するレーザー光源、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、白色光を放出するランプ、ＬＥＤと波長フィルタとの組合せからなる光源等により実現され得る。

（２－２－２．第２レーザー光源２２）
第２レーザー光源２２は、サンプルノイズ補正用画像用レーザー光源であって、第２の撮像条件において、ステージ３２に設置されたＤＮＡマイクロアレイ２０または装置ノイズ補正用サンプルにレーザー光を照射する。例えば、第２レーザー光源２２は、単波長のレーザー光または当該レーザー光のエキスパンド光を射出するレーザー光源、ＬＥＤ、白色光を放出するランプ、ＬＥＤと波長フィルタとの組合せからなる光源等により実現され得る。

（２－２－３．第１ミラー２３）
第１ミラー２３は、第１レーザー光源２１から出射されたレーザー光を第２ミラー２４へと導く。

（２－２－４．第２ミラー２４）
第２ミラー２４は、第１レーザー光源２１から出射され、第１ミラー２３によって反射されたレーザー光を第３ミラー２５へと導く。

（２－２－５．第３ミラー２５）
第３ミラー２５は、第１レーザー光源２１から出射され、第１ミラー２３によって反射され、第２ミラー２４によって反射されたレーザー光を、第１ダイクロイックミラー２６へと導く。また、第３ミラー２５は、第２レーザー光源２２から出射されたレーザー光を、第２ダイクロイックミラー２７へと導く。

（２－２－６．第１ダイクロイックミラー２６）
第１ダイクロイックミラー２６は、第１レーザー光源２１から出射され、第１ミラー２３によって反射され、第２ミラー２４によって反射され、第３ミラー２５によって反射されたレーザー光を、ステージ３２へと導く。

（２－２－７．第２ダイクロイックミラー２７）
第１ダイクロイックミラー２６は、第２レーザー光源２２から出射され、第３ミラー２５によって反射されたレーザー光を、ステージ３２へと導く。

（２－２－８．第１受光フィルタ２８）
第１受光フィルタ２８は、第１レーザー光源２１から出射されたレーザー光によって励起され、ＤＮＡマイクロアレイ２０または補正用試料から放射された蛍光を受光光学系３０へと導く。このとき、第１受光フィルタ２８は、照射光であるレーザー光の反射を除去し、蛍光のみを透過させる。

（２－２－９．第２受光フィルタ２９）
第２受光フィルタ２９は、第２レーザー光源２２から出射されたレーザー光によって励起され、ＤＮＡマイクロアレイ２０または装置ノイズ補正用サンプルから放射された蛍光を受光光学系３０へと導く。このとき、第２受光フィルタ２９は、照射光であるレーザー光の反射を除去し、蛍光のみを透過させる。

（２－２－１０．受光光学系３０）
受光光学系３０は、第１受光フィルタ２８を透過した蛍光をイメージセンサ３１へと導く。また、受光光学系３０は、第２受光フィルタ２９を透過した蛍光をイメージセンサ３１へと導く。

（２－２－１１．イメージセンサ３１）
イメージセンサ３１は、受光光学系３０によって結像された蛍光を電気信号へと変換する。例えば、イメージセンサ３１は、ＥＭ（Electron Multiplying）－ＣＣＤ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等により実現され得る。

（２－２－１２．ステージ３２）
ステージ３２は、ＤＮＡマイクロアレイ２０または装置ノイズ補正用サンプルを固定する。

（２－３．各種処理の具体例）
図８～図１２を用いて、実施形態に係る画像取得システム２０００の各種処理の具体例について説明する。以下では、信号画像Ｉ１取得処理における波長選択、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理における波長選択、装置ノイズ補正用画像取得処理、ノイズ除去処理における画像処理演算、ホワイトノイズ除去処理、ノイズ低減効果の確認、画像データ取得処理およびノイズ除去処理の変形例の順に説明する。

（２－３－１．信号画像Ｉ１取得処理における波長選択）
以下では、信号画像Ｉ１取得処理における波長選択について説明する。信号画像Ｉ１取得処理において、信号画像用レーザー光源である第１レーザー光源２１は、例えば、単波長のレーザー光または当該レーザー光のエキスパンド光を射出するレーザー光源、ＬＥＤ、白色光を放出するランプ、ＬＥＤと波長フィルタとの組合せからなる光源等を用いることができる。一般に白色光を用いる場合は励起波長に該当する波長領域のみを切り出すためにバンドバスフィルタが使用されるが、フィルタにより本来カットされる波長帯の光がフィルタの不透過性の不完全性によってカットされず励起光に含まれてしまい、その透過した励起光の波長が蛍光波長と被ると背景光の要因となってしまうので、高感度計測においては光源が有する励起波長帯が狭いレーザー光源が使用されることが多い。一方でレーザー光源を使用する場合には市販されている波長が限られるため、市販品から波長を選択することになる。

ここで、光源、ダイクロイックミラー、受光フィルタの波長選択は、適宜背景光と検出対象の蛍光分子の波長特性から背景光量Ｂにしたがって増加するショットノイズを含むノイズＮと、蛍光分子が集合したＤＮＡスポットの光量Ｓの、Ｓ／Ｎが高く検出可能な波長を選択することが望ましい。

（２－３－２．サンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理における波長選択）
以下では、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理における波長選択について説明する。光源は信号画像Ｉ１取得処理と同様に、種々の光源から選択される。すなわち、サンプルノイズ補正用画像用のレーザー光源である第２レーザー光源２２は、例えば、単波長のレーザー光または当該レーザー光のエキスパンド光を射出するレーザー光源、ＬＥＤ、白色光を放出するランプ、ＬＥＤと波長フィルタとの組合せからなる光源等を用いることができる。

サンプルノイズ補正用画像Ｉ３は、固定パターンノイズとして存在する、基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらを除去することを目的に取得される。好ましくは、信号となる蛍光分子の蛍光を検出せず、基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらが検出される波長がよい。一般的に蛍光分子の蛍光波長は特異的なピークを持ったスペクトルを有し、基板等のガラスや樹脂の材料はブロードな蛍光スペクトルを持つとされている。蛍光分子の励起波長帯を避けた波長の励起光源や、蛍光波長帯を避けた受光フィルタで取得することにより、目的の画像を取得できる。

ここで、図８を用いて、装置波長の選択に用いる３次元蛍光スペクトルについて説明する。図８は、実施形態に係る装置波長の選択に用いる３次元蛍光スペクトルの一例を示す図である。図８の例では、ガラス基板の３次元蛍光スペクトルを示す。基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらを反映した画像を取得するために、３次元蛍光スペクトルから蛍光分子の蛍光波長帯を外した範囲において、励起波長と受光波長を選択することもできる。また、蛍光分子の蛍光波長帯を外した範囲でよいことから、励起波長と受光波長の両方を信号画像取得から変える必要はなくどちらかの変更で目的の画像を取得できる。

（２－３－３．装置ノイズ補正用画像取得処理）
以下では、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２取得処理、およびサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４取得処理に共通する、装置ノイズ補正用画像取得処理について説明する。装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４は、固定パターンノイズとして存在する、照射光の不均一性、装置外からの外乱光、装置内の迷光、光学素子の自家蛍光の影響を除去することを目的に取得される。装置ノイズ補正用画像は、好ましくは、信号となる蛍光分子の蛍光を検出せず、サンプルノイズである基板表面形状による反射光むらおよび基板自家蛍光の蛍光むらなどが検出されず、装置単体の影響を反映した画像がよい。

補正用試料である装置ノイズ補正用サンプルＩ２、Ｉ４として、基板表面形状を反映しないように、蛍光分子が捕捉されていないＤＮＡマイクロアレイ２０を複数箇所撮影して得られた平均画像や、表面精度が高いミラー等を用いることができる。信号画像取得用の光学系とサンプルノイズ補正用画像取得用の光学系では光学素子の変更があるため、それぞれに対して取得することが好ましい。また、装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４に含まれる照射光の不均一性などの長周期的な固定パターンノイズが多く、この場合平滑化なので画像フィルタをかけることも有効である。

（２－３－４．ノイズ除去処理における画像処理演算）
図９を用いて、ノイズ除去処理における画像処理演算について説明する。実施形態に係るノイズ補正信号画像生成処理の一例を示す図である。図９の例では、取得した信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４、ダーク画像Ｉ５から、ノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する画像処理演算の流れを示す。

第１に、画像取得装置２００は、信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４に対して、ダーク画像Ｉ５を除算し、ダークノイズを除去するダーク補正を実行する。

第２に、画像取得装置２００は、ダーク補正した信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ７とダーク補正したサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ９それぞれについて、装置ノイズ補正用係数を算出する。例えば、画像取得装置２００は、装置ノイズ補正用係数として、装置ノイズ補正用画像の画像全体の平均輝度値を算出し、画像全体の各画素の輝度値を平均輝度値で除算した、平均値を１に規格化した補正用係数行列を作成する。このとき、画像取得装置２００は、光量をもとに装置ノイズ補正用係数を作成してもよい。また、画像取得装置２００は、装置ノイズ補正用係数を画像全体に対してだけではなく、スポットを検出する任意の視野ＲＯＩ（対象領域）の領域で実施してもよく、画像全体を複数の区画に分割したそれぞれに対して装置ノイズ補正用係数を作成してもよい。また、画像取得装置２００は、スポット検出がラインプロファイルによる背景光とＤＮＡスポットの信号の差により評価される場合は、スポット検出に用いられるラインプロファイルと同座標の、装置ノイズ補正用画像のラインプロファイルを取得し、同様にラインプロファイルの平均輝度値を算出し、ラインプロファイル全体の各画素の輝度値を平均輝度値で除算した、平均値を１に規格化した装置ノイズ補正用係数を作成する。なお、画像取得装置２００は、上記のラインプロファイルを用いるＤＮＡスポットの検出手法に代えて、輪郭抽出や特徴抽出等の画像処理によってＤＮＡスポットのエリアを識別し、補正することもできる。

第３に、画像取得装置２００は、装置ノイズを除去した装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０を生成するために、ダーク補正した信号画像Ｉ６に上記で作成した信号画像用の装置ノイズ補正用係数行列を除算する。これにより、照射光の不均一性、装置外からの外乱光、装置内の迷光、光学素子の自家蛍光の影響を除去することができる。画像取得装置２００は、装置ノイズ補正用係数の算出と同様に、画像全体ではなく、任意の視野ＲＯＩに対してや、画像全体を複数の区画に分割したそれぞれの領域、ラインプロファイルに対して装置ノイズ補正を行ってもよい。また、画像取得装置２００は、ダーク補正した信号画像Ｉ６の装置ノイズ補正と同様に、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８についても、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用係数行列によって装置ノイズ補正を行い、装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を生成する。

第４に、画像取得装置２００は、サンプルノイズを除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成するため、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０から装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を除算する。このとき、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０と装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１は、ベースラインとなる背景光の輝度値が揃っていないので、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０または装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１に定数を乗算した上で除算することが好ましい。定数は、それぞれの画像の輝度値のベースラインの平均値の比によって算出することができる。また、除算後の画像の輝度値のベースラインから標準偏差を算出し、定数を変数、標準偏差を最小することを目的としてソルバーによって、定数を決定することもできる。

以上によって、画像取得装置２００は、センサノイズの固定パターンノイズである暗電流むらの影響、装置ノイズの固定パターンノイズである照射光の不均一性、装置外からの外乱光、装置内の迷光、光学素子の自家蛍光の影響、サンプルノイズの固定パターンノイズである基板表面形状による反射光ムラおよび基板自家蛍光の蛍光むらの影響を除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成できる。

（２－３－５．ホワイトノイズ除去処理）
以下では、ホワイトノイズ除去処理について説明する。サンプルの信号および背景の光量が非常に低い場合には、センサノイズの信号量に依存しないホワイトノイズである読出ノイズ、暗電流によるショットノイズが大きく支配的になり、上記の固定パターンノイズより大きくなり、固定パターンノイズの除去効果がなくなる。一般に、読出ノイズを超える光量範囲で検出するため露光時間の延長による信号の増加や、複数枚取得した画像の平均化によって読出ノイズの畳み込みによるノイズ低減を行うが撮像時間が長くなる欠点がある。ここで、イメージセンサ３１として、測定対象の光量が読出ノイズを超えるように信号にゲインをかけるＥＭ－ＣＣＤや、低読出ノイズのデジタルＣＭＯＳカメラ等の高感度イメージセンサを使用することで、短時間の撮影でセンサノイズの信号量に依存しないホワイトノイズの影響を低減できる。また、これらの高感度イメージセンサはセンサを低温に冷却することでショットノイズも抑えられている。

また、センサノイズの信号量に依存して変化するホワイトノイズである信号電流によるショットノイズは、背景の光量の平方根に依存するノイズとして発生する。露光時間の延長により、ＤＮＡスポットの光量の露光時間に対するリニア増加に対して、平方根に比例したノイズ増加によってＳ／Ｎを向上させる。また、複数枚の画像を積算することで同様にＳ／Ｎを向上する。上記高感度イメージセンサは、短時間の露光でセンサに対して電荷が飽和してしまうので、上記の積算による手法が有効である。

（２－３－６．ノイズ低減効果の確認）
図１０～図１２を用いて、ノイズ低減効果の確認について説明する。図１０および図１１は、実施形態に係るＤＮＡマイクロアレイ２０上のラインプロファイルの具体例を示す図である。図１２は、実施形態に係るサンプルノイズ補正および装置ノイズ補正によるノイズ低減効果の一例を示す図である。

まず、画像取得装置２００は、信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４、ダーク画像Ｉ５をそれぞれ取得する。ここで、画像取得装置２００は、ダーク画像Ｉ５として、レーザーをオフの状態でＥＭ－ＣＣＤセンサによって露光時間３秒の画像を１０００枚取得し、平均画像から算出する。また、画像取得装置２００は、信号画像Ｉ１として、５３２ｎｍ発振波長のレーザーによりＤＮＡマイクロアレイ２０を励起し、６００±３７．５ｎｍの波長範囲の受光フィルタを設定する。このとき、画像取得装置２００は、ＥＭ－ＣＣＤセンサによって露光時間３秒の画像を１０００枚取得し、平均画像から算出する。また、画像取得装置２００は、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３として、５３２ｎｍ発振波長のレーザーによりＤＮＡマイクロアレイ２０を励起し、７００±３７．５ｎｍの波長範囲の受光フィルタを設定する。このとき、画像取得装置２００は、ＥＭ－ＣＣＤセンサによって露光時間３秒の画像を１０００枚取得し、平均画像から算出する。画像取得装置２００は、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２およびサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４として、それぞれ上記と同じ波長の設定で、サンプルと同じＤＮＡマイクロアレイ２０の未使用品について、ＤＮＡマイクロアレイ２０上の異なる位置の５箇所で露光時間３秒の画像を１００枚ずつ取得し、合計５００枚からの平均画像から算出する。

次に、画像取得装置２００は、上述した図９のノイズ除去処理によって、それぞれ取得した画像からのノイズ除去済みの画像を作成する。画像取得装置２００は、信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４をそれぞれダーク画像減算により補正する。このとき、画像取得装置２００は、信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４に対して同じ座標の任意のラインプロファイル領域を設定する。

そして、画像取得装置２００は、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２とサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４それぞれから得られたラインプロファイルに対して、１９点平滑化を実施する。画像取得装置２００は、それぞれのラインプロファイルの輝度値の平均値を求め、ラインプロファイル全体の各画素の輝度値を平均輝度値で除算し、平均値を１に規格化した装置ノイズ補正用係数を設定する。また、画像取得装置２００は、ダーク補正した信号画像Ｉ６、およびダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８のラインプロファイルに上記で設定した装置ノイズ補正用係数をそれぞれ除算することで、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０および装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１をそれぞれ生成する。ここで、図１０に示す装置ノイズ補正前のラインプロファイルと図１１に示す装置ノイズ補正後のラインプロファイルとを比較すると、装置ノイズ補正後のラインプロファイルは、信号画像Ｉ１とサンプルノイズ補正用画像Ｉ３のベースラインが揃い、数～数十画素の周期のノイズを反映していることが確認される。

さらに、画像取得装置２００は、サンプルノイズを除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を取得するために、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０から装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１のラインプロファイルを除算する。このとき、画像取得装置２００は、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３に定数を乗算する。画像取得装置２００は、定数として、除算後の画像の輝度値のベースラインから標準偏差を算出し、定数を変数、標準偏差を最小することを目的としてエクセルソルバーによって、定数を決定する。ここで、上記の処理によってノイズ補正済みの画像を取得した結果を図１２に示す。図１２の例は、ノイズの低減効果を確認するために、ラインプロファイルの標準偏差を５、１０、２０、１００、２００画素の範囲で算出したものである。装置ノイズ補正およびサンプルノイズ補正（図１２「Ａ×Ｂ効果」参照）を実行することによって１．３～２．６倍程度のノイズ低減効果が確認できる。また、装置ノイズ補正（図１２「Ｂ．装置ノイズ補正効果」参照）、サンプルノイズ補正（図１２「Ａ．サンプルノイズ補正効果」参照）をそれぞれ単独に実行した結果もノイズ低減効果が大きいことが確認できるが、両補正を実行することによってノイズ低減効果がより大きいことが確認できる。特に、画素数が多い、つまり輝度のベースラインの傾きの影響が大きい画素数が多い範囲では装置ノイズの補正効果が大きくなることが確認できる。

（２－３－７．画像データ取得処理およびノイズ除去処理の変形例）
以下では、ノイズ除去処理の変形例について、ダーク画像および装置ノイズ補正用画像が不要な変形例、ダーク補正が不要な変形例、装置ノイズ補正が不要な変形例の順に説明する。

（２－３－７－１．ダーク画像および装置ノイズ補正用画像が不要な変形例）
サンプルの測定ごとにダークノイズ、装置ノイズのパターンが変わらないことが想定される場合には、サンプルの測定ごとに、ダーク画像Ｉ５、装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４を取得する必要はない。除去しようとするノイズのパターンを有する画像をあらかじめ用意することができる。また、ダーク画像減算において、信号画像Ｉ１等に含まれるホワイトノイズとダーク画像Ｉ５に含まれるホワイトノイズは誤差伝播によって√２倍に増加してしまう。ダーク画像Ｉ５に含まれるホワイトノイズを低減するために、複数枚のダーク画像Ｉ５を平均した画像を用いることが好ましい。装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４についても装置ノイズ補正用係数にホワイトノイズが含まれるので、複数枚の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４を平均した画像を用いることが好ましい。

（２－３－７－２．ダーク補正が不要な変形例）
信号画像Ｉ１とサンプルノイズ補正用画像Ｉ３との輝度のベースラインの大きさが近い場合には、ダークノイズ減算しなくてもよい。ダークノイズは信号画像Ｉ１と、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３の両者に含まれる。そのため、サンプルノイズ補正における画像の除算において、ダークノイズは除算されて補正されるので、ダーク画像Ｉ５の取得および演算処理におけるダーク補正は不要となる。

（２－３－７－３．装置ノイズ補正が不要な変形例）
信号画像Ｉ１とサンプルノイズ補正用画像Ｉ３との取得時の装置構成が近しく、照射光の不均一性等のパターンが同じである場合には、装置ノイズ補正は行わなくてもよい。サンプルノイズ補正における信号画像Ｉ１とサンプルノイズ補正用画像Ｉ３の減算処理で、画像輝度のベースラインの傾きを補正することが可能であるので、装置ノイズ補正用画像Ｉ２、Ｉ４の取得および演算処理における装置ノイズ補正は不要となる。なお、この場合、照射光の不均一性による照射光の強弱に基づく、ＤＮＡスポットの光量の強弱は補正されない。

〔３．画像取得システム２０００の処理の流れ〕
図１３を用いて、実施形態に係る画像取得システム２０００の処理の流れについて説明する。図１３は、実施形態に係る画像取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、ステップＳ２０１～Ｓ２０３のダーク画像Ｉ５取得処理、ステップＳ２０４の信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２取得処理、ステップＳ２０５～Ｓ２０６のサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４取得処理、ステップＳ２０７～Ｓ２０８のサンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理、ステップＳ２０９～Ｓ２１０の信号画像Ｉ１取得処理、ステップＳ２１１～Ｓ２１２のノイズ信号画像Ｉ１２取得処理の順に説明する。なお、下記のステップＳ２０１～Ｓ２１２の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２０１～Ｓ２１２の処理のうち、省略される処理があってもよい。

（３－１．ダーク画像Ｉ５取得処理）
第１に、撮像装置２は、イメージセンサ３１を起動する（ステップＳ２０１）。第２に、撮像装置２は、ステージ３２に装置ノイズ補正用サンプルを設置する（ステップＳ２０２）。このとき、撮像装置２は、信号画像用レーザー光源である第１レーザー光源２１およびサンプルノイズ補正用画像用レーザー光源である第２レーザー光源２２をともにオフにした第３の撮像条件に設定する。第３に、画像取得装置２００は、撮像装置２によって撮像されたダーク画像Ｉ５を取得する（ステップＳ２０３）。

（３－２．信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２取得処理）
第１に、撮像装置２は、第１レーザー光源２１をオン、第２レーザー光源２２をオフにした第１の撮像条件を設定し、信号画像用ダイクロイックミラーである第１ダイクロイックミラー２６および信号画像用受光フィルタである第１受光フィルタ２８を配置することによって励起波長および受光波長を選択する。第２に、画像取得装置２００は、撮像装置２によって撮像された信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を取得する（ステップＳ２０４）。

（３－３．サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４取得処理）
第１に、撮像装置２は、第１レーザー光源２１をオフ、第２レーザー光源２２をオンにした第２の撮像条件を設定し、サンプルノイズ補正用画像用ダイクロイックミラーである第２ダイクロイックミラー２７およびサンプルノイズ補正用画像用受光フィルタである第２受光フィルタ２９を配置することによって励起波長および受光波長を切り替える（ステップＳ２０５）。第２に、画像取得装置２００は、撮像装置２によって撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を取得する（ステップＳ２０６）。

（３－４．サンプルノイズ補正用画像Ｉ３取得処理）
第１に、撮像装置２は、装置ノイズ補正用サンプルに代えて、測定対象サンプルであるＤＮＡマイクロアレイ２０をステージ３２に設置する（ステップＳ２０７）。第２に、画像取得装置２００は、撮像装置２によってステップＳ２０６の撮像条件および装置構成で撮像されたサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得する（ステップＳ２０８）。

（３－５．信号画像Ｉ１取得処理）
第１に、撮像装置２は、再度、撮像条件および装置構成をステップＳ２０４の状態に変更することによって励起波長および受光波長を切り替える（ステップＳ２０９）。第２に、画像取得装置２００は、撮像装置２によって撮像された信号画像Ｉ１を取得する（ステップＳ２１０）。

（３－６．ノイズ信号画像Ｉ１２取得処理）
第１に、画像取得装置２００は、ステップＳ２０１～Ｓ２１０の処理によって取得した信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４、ダーク画像Ｉ５から、ノイズ補正の演算処理を実行する（ステップＳ２１１）。第２に、画像取得装置２００は、ノイズが除去されたノイズ補正画像Ｉ１２を取得する（ステップＳ２１２）。

〔４．実施形態の効果〕
最後に、実施形態の効果について説明する。以下では、実施形態に係る処理に対応する効果１～８について説明する。

（４－１．効果１）
第１に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された信号画像Ｉ１を取得し、励起波長および受光波長のうち少なくとも１つが第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像されたサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得し、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３を用いて、信号画像Ｉ１に含まれるサンプルノイズを除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、信号画像Ｉ１のサンプルノイズを除去することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－２．効果２）
第２に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、第１の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０とは異なる装置ノイズ補正用サンプルが撮像された信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２をさらに取得し、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を用いて、信号画像Ｉ１に含まれる装置ノイズをさらに除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、信号画像Ｉ１の装置ノイズをさらに除去することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－３．効果３）
第３に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、第２の撮像条件で、撮像装置２によって装置ノイズ補正用サンプルが撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４をさらに取得し、サンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を用いて、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３に含まれる装置ノイズをさらに除去し、装置ノイズを除去したサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を用いて、信号画像Ｉ１に含まれる装置ノイズをさらに除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３の装置ノイズをさらに除去することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－４．効果４）
第４に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、励起光を照射しない第３の撮像条件で撮像装置２によって撮像されたダーク画像Ｉ５をさらに取得し、ダーク画像Ｉ５を用いて、信号画像Ｉ１、サンプルノイズ補正用画像Ｉ３、信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２、およびサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４に含まれるダークノイズをさらに除去し、ノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、信号画像Ｉ１のダークノイズをさらに除去することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－５．効果５）
第５に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、第１レーザー光源２１および第１受光フィルタ２８を用いた第１の撮像条件で、撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像された信号画像Ｉ１を取得し、第２レーザー光源２２および第２受光フィルタ２９のうち少なくとも１つを用いた第２の撮像条件で撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０が撮像されたサンプルノイズ補正用画像Ｉ３を取得し、第１の撮像条件で撮像装置２によって装置ノイズ補正用サンプルとしてＤＮＡマイクロアレイ２０が発する蛍光が含まれない試料またはミラーが撮像された信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ２を取得し、第２の撮像条件で撮像装置２によって装置ノイズ補正用サンプルが撮像されたサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ４を取得し、第１レーザー光源２１および第２レーザー光源２２いずれからも励起光を照射しない第３の撮像条件で撮像装置２によってＤＮＡマイクロアレイ２０または装置ノイズ補正用サンプルが撮像されたダーク画像Ｉ５を取得する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、サンプルノイズ、装置ノイズおよびダークノイズを除去するための各種画像を取得することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－６．効果６）
第６に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、ダーク補正した信号画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ７から輝度値または光量に基づく信号画像用の装置ノイズ補正用係数を算出し、ダーク補正した信号画像Ｉ１に対して信号画像用の装置ノイズ補正用係数を除算することによって信号画像Ｉ１から装置ノイズを除去した装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０を生成し、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用画像Ｉ９から輝度値または光量に基づくサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用係数を算出し、ダーク補正したサンプルノイズ補正用画像Ｉ８に対してサンプルノイズ補正用画像用の装置ノイズ補正用係数を除算することによってサンプルノイズ補正用画像Ｉ３から装置ノイズを除去した装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を生成し、装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０に対して装置ノイズ補正サンプルノイズ補正用画像Ｉ１１を除算することによって装置ノイズ補正信号画像Ｉ１０からサンプルノイズを除去したノイズ補正信号画像Ｉ１２を生成する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、サンプルノイズ、装置ノイズおよびダークノイズを除去するための各種演算を実行することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

（４－７．効果７）
第７に、上述した実施形態に係る処理では、画像取得装置２００は、ＤＮＡマイクロアレイ２０が発する光量が読出ノイズ以上となるように信号にゲインをかけるイメージセンサ３１、または読出ノイズが所定値以下となるイメージセンサ３１を有する撮像装置２を用いて撮像された信号画像Ｉ１を取得する。このため、実施形態に係る処理では、ＤＮＡマイクロアレイ法において、ホワイトノイズを除去した画像を取得することによって、検出精度の高い蛍光画像を取得することができる。

〔実施形態の適用例〕
以下では、実施形態の適用例について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態の適用例により限定されるものではない。

実施形態は、特定のターゲット分子として、核酸、糖鎖、タンパク質の生体高分子に適用することができる。

実施形態は、ＤＮＡマイクロアレイの蛍光法、化学発光法、比色法による画像取得および解析に適用することができる。

実施形態は、ＤＮＡマイクロアレイ等において、基板上に固相固定するプローブに蛍光分子等のシグナル発生源が修飾されている核酸配列計測デバイス、シグナリングアレイプローブによる非修飾ターゲット検出、洗浄不要の核酸配列計測用デバイスのマイクロアレイ検出に適用することができる。

実施形態は、ＤＮＡマイクロアレイ等において、基板上に固相固定するプローブに、蛍光分子等のシグナル発生源が修飾されているターゲット分子を捕捉し、観察する核酸配列計測デバイスの検出に適用することができる。

実施形態は、ＤＮＡマイクロアレイ等において、基板上に固相固定するプローブに、ターゲット分子に特異的に結合する蛍光分子等のシグナル発生源が修飾されているラベリング分子が結合したターゲット分子を捕捉し、観察する核酸配列計測デバイスの検出に適用することができる。

実施形態は、核酸をターゲットとした場合、遺伝子発現解析、ジェノタイピング、塩基配列解析に適用することができる。

実施形態は、糖鎖をターゲットとした場合、糖鎖プロファイリングに適用することができる。

実施形態は、タンパク質をターゲットとした場合、抗体プロファイリング、タンパク質間相互作用解析に適用することができる。

実施形態は、産業への応用として、創薬研究開発、バイオマーカ検出、疾病の診断、疾病の予防・予後管理、バイオマーカ探索、診断方法の開発、抗体の抗原探索、植物の品種判別、畜産品農産品の遺伝子判別検査、食品の遺伝子組換え試験、アレルギ表示試験、環境衛生検査における微生物検出・微生物同定、製品品質管理における微生物検査、発酵プロセスのモニタリング、発酵プロセスの種菌管理、微生物資材の有用菌探索、医薬品・食品製造プロセスの危害菌の性状評価に適用することができる。

〔システム〕
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

〔ハードウェア〕
次に、画像取得装置２００のハードウェア構成例を説明する。図１４は、実施形態に係るハードウェア構成例を示す図である。図１４に示すように、画像取得装置２００は、通信装置２００ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２００ｂ、メモリ２００ｃ、プロセッサ２００ｄを有する。また、図１４に示した各部は、バス等で相互に接続される。

通信装置２００ａは、ネットワークインタフェースカードなどであり、他のサーバとの通信を行う。ＨＤＤ２００ｂは、図７に示した機能を動作させるプログラムやＤＢを記憶する。

プロセッサ２００ｄは、図７に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ２００ｂ等から読み出してメモリ２００ｃに展開することで、図７等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。例えば、このプロセスは、画像取得装置２００が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ２００ｄは、取得部２３１、生成部２３２等と同様の機能を有するプログラムをＨＤＤ２００ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ２００ｄは、取得部２３１、生成部２３２等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。

このように、画像取得装置２００は、プログラムを読み出して実行することで各種処理方法を実行する装置として動作する。また、画像取得装置２００は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施形態と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施形態でいうプログラムは、画像取得装置２００によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。

〔その他〕
開示される技術特徴の組合せのいくつかの例を以下に記載する。

（１）所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得する取得部と、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する生成部と、を備える画像取得装置。

（２）前記取得部は、前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料とは異なる補正用試料が撮像された第２の補正用画像をさらに取得し、前記生成部は、前記第２の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる撮像装置に由来する装置ノイズをさらに除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、（１）に記載の画像取得装置。

（３）前記取得部は、前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記補正用試料が撮像された第３の補正用画像をさらに取得し、前記生成部は、前記第３の補正用画像を用いて、前記第１の補正用画像に含まれる前記装置ノイズをさらに除去し、前記装置ノイズを除去した前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記装置ノイズをさらに除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、（２）に記載の画像取得装置。

（４）前記取得部は、励起光を照射しない第３の撮像条件で前記撮像装置によって撮像された第４の補正用画像をさらに取得し、前記生成部は、前記第４の補正用画像を用いて、前記蛍光画像、前記第１の補正用画像、前記第２の補正用画像、および前記第３の補正用画像に含まれる前記撮像装置の暗電流に由来するダークノイズをさらに除去し、前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、（３）に記載の画像取得装置。

（５）前記取得部は、所定の波長の励起光を照射する第１の光源および所定の波長の蛍光を選択する第１のフィルタを用いた前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された前記蛍光画像を取得し、前記第１の光源とは異なる波長の励起光を照射する第２の光源および前記第１のフィルタとは異なる波長の蛍光を選択する第２のフィルタのうち少なくとも１つを用いた前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された前記第１の補正用画像を取得し、前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって、前記補正用試料として、前記測定対象試料が発する蛍光が含まれない試料、またはミラーが撮像された前記第２の補正用画像を取得し、前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記補正用試料が撮像された前記第３の補正用画像を取得し、前記第１の光源および前記第２の光源いずれからも励起光を照射しない前記第３の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料または前記補正用試料が撮像された前記第４の補正用画像を取得する、（４）に記載の画像取得装置。

（６）前記生成部は、前記ダークノイズを除去した前記第２の補正用画像から輝度値または光量に基づく第１の装置ノイズ補正用係数を算出し、前記ダークノイズを除去した前記蛍光画像に対して前記第１の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、前記蛍光画像から前記装置ノイズを除去した装置ノイズ補正蛍光画像を生成し、前記ダークノイズを除去した前記第３の補正用画像から輝度値または光量に基づく第２の装置ノイズ補正用係数を算出し、前記ダークノイズを除去した前記第１の補正用画像に対して前記第２の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、前記第１の補正用画像から前記装置ノイズを除去した第５の補正用画像を生成し、前記装置ノイズ補正蛍光画像に対して前記第５の補正用画像を除算することによって、前記装置ノイズ補正蛍光画像から前記サンプルノイズを除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、（４）または（５）に記載の画像取得装置。

（７） 前記取得部は、
前記測定対象試料が発する光量が読出ノイズ以上となるように信号にゲインをかけるイメージセンサ、または読出ノイズが所定値以下となるイメージセンサを有する前記撮像装置を用いて撮像された前記蛍光画像を取得する、（１）～（６）のうちいずれか１つに記載の画像取得装置。

（８）前記測定対象試料は、ＤＮＡマイクロアレイである、（１）～（７）のうちいずれか１つに記載の画像取得装置。

（９）コンピュータが、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、処理を実行する画像取得方法。

（１０）コンピュータに、所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、処理を実行させる画像取得プログラム。

１ 撮像装置
１０ レーザー光源
１１ ミラー
１２ ダイクロイックミラー
１３ 受光フィルタ
１４ 受光光学系
１５ イメージセンサ
１６ ステージ
２０ ＤＮＡマイクロアレイ
１００ 画像取得装置
１０００ 画像取得システム
２ 撮像装置
２１ 第１レーザー光源
２２ 第２レーザー光源
２３ 第１ミラー
２４ 第２ミラー
２５ 第３ミラー
２６ 第１ダイクロイックミラー
２７ 第２ダイクロイックミラー
２８ 第１受光フィルタ
２９ 第２受光フィルタ
３０ 受光光学系
３１ イメージセンサ
３２ ステージ
２００ 画像取得装置
２１０ 通信部
２２０ 記憶部
２３０ 制御部
２３１ 取得部
２３２ 生成部
２０００ 画像取得システム

Claims (10)

1. 所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、
   前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得する取得部と、
   前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する生成部と、
   を備える画像取得装置。
2. 前記取得部は、
   前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料とは異なる補正用試料が撮像された第２の補正用画像をさらに取得し、
   前記生成部は、
   前記第２の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記撮像装置に由来する装置ノイズをさらに除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、
   請求項１に記載の画像取得装置。
3. 前記取得部は、
   前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記補正用試料が撮像された第３の補正用画像をさらに取得し、
   前記生成部は、
   前記第３の補正用画像を用いて、前記第１の補正用画像に含まれる前記装置ノイズをさらに除去し、
   前記装置ノイズを除去した前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記装置ノイズをさらに除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、
   請求項２に記載の画像取得装置。
4. 前記取得部は、
   励起光を照射しない第３の撮像条件で前記撮像装置によって撮像された第４の補正用画像をさらに取得し、
   前記生成部は、
   前記第４の補正用画像を用いて、前記蛍光画像、前記第１の補正用画像、前記第２の補正用画像、および前記第３の補正用画像に含まれる前記撮像装置の暗電流に由来するダークノイズをさらに除去し、前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、
   請求項３に記載の画像取得装置。
5. 前記取得部は、
   所定の波長の励起光を照射する第１の光源および所定の波長の蛍光を選択する第１のフィルタを用いた前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された前記蛍光画像を取得し、
   前記第１の光源とは異なる波長の励起光を照射する第２の光源および前記第１のフィルタとは異なる波長の蛍光を選択する第２のフィルタのうち少なくとも１つを用いた前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された前記第１の補正用画像を取得し、
   前記第１の撮像条件で、前記撮像装置によって、前記補正用試料として、前記測定対象試料が発する蛍光が含まれない試料、またはミラーが撮像された前記第２の補正用画像を取得し、
   前記第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記補正用試料が撮像された前記第３の補正用画像を取得し、
   前記第１の光源および前記第２の光源いずれからも励起光を照射しない前記第３の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料または前記補正用試料が撮像された前記第４の補正用画像を取得する、
   請求項４に記載の画像取得装置。
6. 前記生成部は、
   前記ダークノイズを除去した前記第２の補正用画像から輝度値または光量に基づく第１の装置ノイズ補正用係数を算出し、前記ダークノイズを除去した前記蛍光画像に対して前記第１の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、前記蛍光画像から前記装置ノイズを除去した装置ノイズ補正蛍光画像を生成し、
   前記ダークノイズを除去した前記第３の補正用画像から輝度値または光量に基づく第２の装置ノイズ補正用係数を算出し、前記ダークノイズを除去した前記第１の補正用画像に対して前記第２の装置ノイズ補正用係数を除算することによって、前記第１の補正用画像から前記装置ノイズを除去した第５の補正用画像を生成し、
   前記装置ノイズ補正蛍光画像に対して前記第５の補正用画像を除算することによって、前記装置ノイズ補正蛍光画像から前記サンプルノイズを除去した前記ノイズ補正蛍光画像を生成する、
   請求項５に記載の画像取得装置。
7. 前記取得部は、
   前記測定対象試料が発する光量が読出ノイズ以上となるように信号にゲインをかけるイメージセンサ、または読出ノイズが所定値以下となるイメージセンサを有する前記撮像装置を用いて撮像された前記蛍光画像を取得する、
   請求項６に記載の画像取得装置。
8. 前記測定対象試料は、ＤＮＡマイクロアレイである、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の画像取得装置。
9. コンピュータが、
   所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、
   前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、
   前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、
   処理を実行する画像取得方法。
10. コンピュータに、
    所定の励起波長および所定の受光波長を用いた第１の撮像条件で、撮像装置によって測定対象試料が撮像された蛍光画像を取得し、
    前記励起波長および前記受光波長のうち少なくとも１つが前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で、前記撮像装置によって前記測定対象試料が撮像された第１の補正用画像を取得し、
    前記第１の補正用画像を用いて、前記蛍光画像に含まれる前記測定対象試料に由来するサンプルノイズを除去したノイズ補正蛍光画像を生成する、
    処理を実行させる画像取得プログラム。

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