JP4792208B2 - 顕微鏡装置、画像表示方法および画像表示プログラム - Google Patents
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Description
1.試料に平行光を照射し、試料の観測位置および対物倍率を決定し、焦点を合わせる。
2.照射するレーザ光を、1つあるいは複数選択し、各強度および照射する順番があればそれを決定する。
3.1つあるいは複数の光検出器の検出波長および検出感度を決定する。
4.走査する範囲を決定する。
5. 走査する速度および分解能を設定する。
6.レーザ光を連続走査させ、試料の焦点を調整する。
等の作業が発生する。なお、上述の作業の流れは簡単に示したが、実際にはさらに多くの設定項目があり、それらの項目を最適な値に設定し、理想的な画像を得るためには、操作者は多くの経験を必要とする。
この特許文献1に記載の顕微鏡本体は、光路が走査型顕微鏡に関する光路と撮像装置に関する光路との2つに分かれており、走査型顕微鏡で得られる画像を第1の画像として記憶するとともに、撮像装置で得られた画像を第2の画像として記憶し、記憶されたこれらの画像のずれ量の補正を行ない、これらの画像を重ねて表示するというものである。
レーザ走査で得られた試料の全体像あるいは基準となる領域像を第1の画像とし、第1の画橡より小さい試料上の注目領域である第2の画像を得る作業において、第2の画像取得中は、これらの画像を重ねて表示する技術であり、これらの画像は2次元あるいは3次元の蛍光履歴画橡としてリアルタイム表示する機能を有する。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像表示方法は、顕微鏡装置が実行する画像表示方法であって、試料に対しレーザ光線を照射し、上記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得し、上記取得した画像情報を第1の画像情報としてメモリに格納し、上記メモリに格納された第1の画像情報に、上記取得した画像情報を第2の画像情報として重畳表示することを特徴とする。
まず、図1乃至図9を用いて、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明を適用した走査型顕微鏡の構成を説明するための図である。
コンピュータの動作は、ステージ13の制御、ガルバノミラー4、5の駆動および座標制御、レーザ発振器1の調光およびON/OFF、光強度検出器12から送出された光強度情報の蓄積、ガルバノミラー4、5の座標で示される位置と光強度情報を座標上の画素として扱うことによって、点または線または2次元または3次元の色情報を付加した画像としてディスプレイに表示する。
さらには、所謂コンピュータを使用するのではなく、走査型顕微鏡100の実装機能に特化した測定器あるいは制御ボックスを設けても構わない。例えば、コンピュータの場合、画橡情報を表示するディスプレイは2次元だが、これをホログラムのような3次元表示可能な出力装置に変更すれば、より立体的な試料像を表現することが可能となる。
図2は、蛍光観察を行うプロセスの流れを示すフローチャートである。
具体的には、まず、レーザ走査可能な範囲からガルバノミラー4およびガルバノミラー5を走査させる座標を設定し、走査範囲と分解能とスピードを設定する。次に、試料9を染色した蛍光ブローブを選択し、蛍光ブローブを励起させる1つあるいは複数個設置されたレーザ発振器1を、1つあるいは複数選択する。レーザ発振器1は、上記設定過程の走査範囲の間にのみレーザ光を照射するように設定する。これは、ガルバノミラー4およびガルバノミラー5が、線または四角形のラスタ走査(1ライン毎に最初のラインに乗る作業が発生する走査方式)にする場合、ガルバノミラー4およびガルバノミラー5には帰線期間が生じる。この帰線期間の間、試料9上に不要な退色痕が残らないようにレーザ光をOFFする制御が必要となる。レーザ発振器1のON/OFFには音響光学素子を用いることが多いが、最近では、半導体レーザを用いることで、レーザ自身をON/OFFすることもできる。
このように、走査型顕微鏡の最低限の設定が一通り終了したら、試料9にレーザ光を連続走査させ、標本9の焦点を合わせる。
図3乃至図8は、表示例を示す図である。
図3は、第1の画像(図中の斜線部分)のみを表示した表示例であり、図4は、点走査によって得られた第2の画像(図中の黒丸部分)を第1の画像に重ねあわせて表示した表示例であり、図5は、線走査によって得られた第2の画像(図中の黒線部分)を第1の画像に重ねあわせて表示した表示例であり、図6は、2次元走査によって得られた第2の画像(図中の黒い矩形領域部分)を第1の画像に重ねあわせて表示した表示例である。
図9に示したような表現方法は、第2の画像が点走査または線走査によるものの場合、蛍光強度画像として表現することができる。また、走査回数を目視で確認することができるため、過剰な走査回数を防ぐ指標ともなる。
本第2の実施の形態は、上述の第1実施の形態における第1の画像を、撮像装置から得られた画像とするものである。
顕微鏡システム200は、試料9に平行光を照射するための光源14と、光源14からの光を観察光路と対物光路とに分割する光路切替光学部品19と、試料9を観察する際の拡大率を決定する対物レンズ8と、試料9を3次元方向に移動させるためのステージ13と、試料9の像を肉眼で確認するための接眼レンズ16と、撮像装置18へ光を導く鏡筒17と、光源14の光を照射することによって得られる試料9の画像を取得し、制御部であるコンピュータヘ送出する機能を有する撮像装置18と、走査型顕微鏡のレーザ光を導光する光路を有する光学部材15とを備える。なお、ステージ13は、電動で動くものであり、それらは制御部であるコンピュータによって制御される。
図11は、第2の実施の形態における蛍光観察を行うプロセスの流れを示すフローチャートである。
まず、ステップS21において、試料9をステージ13に設置し、ステップS22において、光源からの光を試料9に照射することによって、ステージ13の粗調整を行ない、試料9の焦点を合わせる。この際、好ましくは撮像装置18の映像から自動的にステージ13を移動させながら、自動的に焦点を合わせる機能、すなわちオートフォーカス機能が実装されていると操作性の向上が図れる。
次に、ステップS23において、観察光路をレーザ走査側に変更し、レーザ走査光学系を操作し、共焦点効果による画像を取得するために、レーザ光を照射し、ステージ13の再調整を行う。この際、第1の画像から、試料9がレーザ光による退色のダメージを受けても問題のない領域を焦点調整範囲に選び、焦点調整を行うことが望ましい。このことによって、レーザ走査における焦点調整が難航しても、試料9の観察すべき着目範囲のダメージ軽減が図れる。ただし、条件として、撮像装置18で得られた画像は、走査によって得られる画像と1対1の座標管理ができ、拡大縮小しても分解能を損なうことのない情報量が記憶されている必要がある。
また、これらの図11に示す作業手順が制御部であるコンピュータの操作のみで実行できれば、手作業が軽減され、危険なレーザ光を誤って眼で見てしまうような危険からも逃れることができる。
2 ビームエキスパンダ
3 光路分割素子
4 ガルバノミラー
5 ガルバノミラー
6 瞳投影レンズ
7 結像レンズ
8 対物レンズ
9 試料
10 共焦点アバーチャ
11 波長選択素子
12 光強度検出器
13 ステージ
14 光源
15 光学部材
16 接眼レンズ
17 鏡筒
18 撮像装置
19 光路切替光学部品
100 走査型顕微鏡
200 顕微鏡システム
Claims (9)
- 試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記画像情報取得手段によって取得した画像情報を第1の画像情報として格納する画像情報格納手段と、
前記画像情報格納手段に格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について前記画像情報取得手段によって取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示する画像情報表示手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。 - 試料を撮像することにより画像情報を取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得した画像情報を第1の画像情報として格納する画像情報格納手段と、
前記試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記画像情報格納手段に格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について前記画像情報取得手段によって取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示する画像情報表示手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。 - 前記画像情報表示手段は、前記画像情報格納手段に格納された同一の前記第1の画像情報に対して、時間の経過とともに前記画像情報取得手段によって取得した第2の画像情報を、リアルタイムに重畳表示することを特徴とする請求項1又は2に記載の顕微鏡装置。
- 前記画像情報表示手段は、前記画像情報格納手段に格納された同一の前記第1の画像情報に対して、時間の経過とともに前記画像情報取得手段によって取得した複数の第2の画像情報を、変化履歴が分かるように表示位置をずらして重畳表示することを特徴とする請求項1又は2に記載の顕微鏡装置。
- 前記画像情報取得手段は、点走査または線走査または2次元走査することにより画像情報を取得することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の顕微鏡装置。
- 顕微鏡装置が実行する画像表示方法であって、
試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得し、
前記取得した画像情報を第1の画像情報としてメモリに格納し、
前記メモリに格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示することを特徴とする画像表示方法。 - 顕微鏡装置が実行する画像表示方法であって、
試料を撮像することにより画像情報を取得し、
前記撮像によって取得した画像情報を第1の画像情報としてメモリに格納し、
前記試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得し、
前記メモリに格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について前記検出によって取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示することを特徴とする画像表示方法。 - 顕微鏡装置に実行させるための画像表示プログラムであって、
試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得する手順と、
前記取得した画像情報を第1の画像情報としてメモリに格納する手順と、
前記メモリに格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能な画像表示プログラム。 - 顕微鏡装置に実行させるための画像表示プログラムであって、
試料を撮像することにより画像情報を取得する手順と、
前記撮像によって取得した画像情報を第1の画像情報としてメモリに格納する手順と、
前記試料に対しレーザ光線を照射し、前記試料からの観察光を検出することにより画像情報を取得する手順と、
前記メモリに格納された第1の画像情報と共に、前記第1の画像情報を取得するための前記試料の観察領域の一部である注目領域について前記検出によって取得した画像情報を第2の画像情報として前記第1の画像情報上の対応する位置に重畳表示する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能な画像表示プログラム。
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