JP5151171B2 - Microscope image processing system and microscope image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡画像処理システムおよび顕微鏡画像処理方法に関するものである。 The present invention relates to a microscope image processing system and a microscope image processing method.
生物学や医学の分野において、標本にレーザ光を照射し、標本から発せられる蛍光をスペクトルに分解して観察する、スペクトルレーザ顕微鏡が広く使用されている。標本から発せられる蛍光は、蛍光試薬の種類、励起する波長など様々な条件に依存して、特定のスペクトル成分を有する光として発せられる。したがって、標本から発せられる蛍光のスペクトル成分を観察することにより、標本内の物質の存在、状態、反応などを確認することができる。 In the fields of biology and medicine, a spectrum laser microscope is widely used in which a specimen is irradiated with laser light and fluorescence emitted from the specimen is decomposed into a spectrum and observed. Fluorescence emitted from a specimen is emitted as light having a specific spectral component depending on various conditions such as the type of fluorescent reagent and the wavelength to be excited. Therefore, by observing the spectral component of the fluorescence emitted from the specimen, the presence, state, reaction, etc. of the substance in the specimen can be confirmed.
スペクトル成分を観察した結果を、標本の2次元画像と組み合わせて表示することが行われている(たとえば、特許文献1)。 The result of observing spectral components is displayed in combination with a two-dimensional image of a sample (for example, Patent Document 1).
また、スペクトル成分を、後処理によって、所定の帯域に分類したバンドパスデータなどに加工し、たとえば、標本の2次元画像と組み合わせて表示することも行われている。このように、スペクトル成分を平均化するなど、後処理によって加工したデータを、本明細書において後処理加工データと呼称する。 Further, the spectral components are processed into band pass data classified into a predetermined band by post-processing and displayed in combination with, for example, a two-dimensional image of a sample. Data processed by post-processing such as averaging spectral components in this way is referred to as post-processed data in this specification.
後処理加工データを作成する際には、スペクトル成分を平均化するなど、後処理加工を行った結果のみが利用される。ここで、後処理加工データは、元のスペクトル成分のデータとはリンクされていなかった。したがって、顕微鏡の利用者(以下、ユーザと呼称する)は、後処理加工データ画面において、後処理加工データが特徴を持つ特定の領域のスペクトルデータを参照することはできなかった。 When creating post-processed data, only the results of post-processing such as averaging the spectral components are used. Here, the post-processing processed data is not linked to the original spectral component data. Therefore, the user of the microscope (hereinafter referred to as a user) cannot refer to the spectral data of a specific region characterized by the post-processing processed data on the post-processing processed data screen.
後処理加工データ画面において、後処理加工データが特徴を持つ特定の領域のスペクトルデータを作成することのできる顕微鏡画像処理システム、および顕微鏡画像処理方法に対するニーズがある。 There is a need for a microscope image processing system and a microscope image processing method capable of creating spectral data of a specific region characterized by post-processing processed data on the post-processing processed data screen.
本発明の第1の態様による顕微鏡画像処理システムは、光源からの走査光を観察試料に照射したときに試料の照射部位ごとに検出された観察試料のスペクトルデータと、前記スペクトルデータが検出された前記試料中の照射部位の位置情報を収集するスペクトルデータ収集手段と、前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するスペクトルデータ格納手段と、前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成する後処理加工データ画面作成手段と、前記後処理加工データを格納する後処理加工データ格納手段と、前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基にスペクトルデータ格納手段から読み出すか、或いは作成する特定領域スペクトル読み出し・作成手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の第2の態様による顕微鏡画像処理システムは、光源からの走査光を観察試料に照射したときに試料の照射部位に対応する顕微鏡画像面の画素位置ごとに検出された観察試料のスペクトルデータと、前記スペクトルデータが検出された前記試料中の照射部位に対応する顕微鏡画像面の画素位置の位置情報を収集するスペクトルデータ収集手段と、前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するスペクトルデータ格納手段と、前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成する後処理加工データ画面作成手段と、前記後処理加工データを格納する後処理加工データ格納手段と、前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基にスペクトルデータ格納手段から読み出すか、或いは作成する特定領域スペクトル読み出し・作成手段と、を備えることを特徴とする。
In the microscope image processing system according to the first aspect of the present invention , when the observation light is irradiated with the scanning light from the light source , the spectral data of the observation sample detected for each irradiation portion of the sample and the spectrum data are detected. Spectral data collection means for collecting position information of an irradiation site in the sample, spectrum data storage means for storing the spectrum data and the position information, processing the spectrum data, creating post-processing processed data, the post-processing processing data screen creation means for creating a treatment processing data screen, and post-processed data storing means for storing the post processed data, the corresponding spectral data of the area identified in the post processed data screen Read from the spectrum data storage means based on the position information or create a specific area spectrum read Characterized in that it comprises the out-creating means.
The microscope image processing system according to the second aspect of the present invention is the spectral data of the observation sample detected for each pixel position on the microscope image surface corresponding to the irradiation site of the sample when the observation sample is irradiated with the scanning light from the light source. Spectrum data collecting means for collecting position information of pixel positions on a microscope image plane corresponding to an irradiation site in the sample from which the spectrum data is detected, spectrum data storing means for storing the spectrum data and the position information Processing the spectrum data, creating post-processing processing data, post-processing processing data screen creation means for creating a post-processing processing data screen, post-processing processing data storage means for storing the post-processing processing data, spectrum corresponding to the spectral data of the specified region in the post processed data screen on the basis of the position information Or read from over data storage unit, or a specific region spectrum read-generating means for generating, characterized in that it comprises a.
本発明の第3の態様による顕微鏡画像処理方法は、光源からの走査光を観察試料に照射したときに試料の照射部位ごとに検出された観察試料のスペクトルデータと、前記スペクトルデータが検出された前記試料中の照射部位の位置情報を収集するステップと、前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するステップと、前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成するステップと、前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基に読み出すか、或いは作成するステップと、を含むことを特徴とする。 In the microscope image processing method according to the third aspect of the present invention , when the observation sample is irradiated with the scanning light from the light source , the spectrum data of the observation sample detected for each irradiated portion of the sample and the spectrum data are detected. A step of collecting position information of an irradiation site in the sample; a step of storing the spectrum data and the position information; and processing the spectrum data to generate post-processing processing data and generating a post-processing processing data screen And a step of reading or creating corresponding spectrum data of the region specified on the post-processing processed data screen based on the position information.
本発明によれば、検出された観察試料のスペクトルデータと、前記スペクトルデータが検出された前記試料中の位置情報を格納しているので、後処理加工データ画面において特定された領域のスペクトルデータを、前記位置情報を基に作成することができる。したがって、ユーザは後処理加工データ画面に表示された情報と関連するスペクトルデータを参照することができ、有効な解析を行うことができる。 According to the present invention, since the spectrum data of the detected observation sample and the position information in the sample where the spectrum data is detected are stored, the spectrum data of the area specified in the post-processing processed data screen is stored. , And can be created based on the position information. Therefore, the user can refer to the spectrum data related to the information displayed on the post-processing processed data screen, and can perform an effective analysis.
本発明によれば、後処理加工データ画面において、後処理加工データが特徴を持つ特定の領域のスペクトルデータを作成することのできる顕微鏡画像処理システム、および顕微鏡画像処理方法が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a microscope image processing system and a microscope image processing method capable of creating spectrum data of a specific region characterized by post-processing processing data on the post-processing processing data screen.
図1は、本発明の一実施形態によるスペクトルレーザ顕微鏡の構成図を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a spectral laser microscope according to an embodiment of the present invention.
図1において、本実施形態によるスペクトルレーザ顕微鏡は、レーザ顕微鏡本体300、スペクトルディテクタ200およびレーザ顕微鏡コントローラ100から構成されている。
In FIG. 1, the spectrum laser microscope according to the present embodiment includes a laser microscope
レーザ顕微鏡本体300は、ステージ309に置かれた標本に照射する励起光を発するレーザ光源301と、レーザ光源301からのレーザ光を平行光とするコリメートレンズ303と、レーザ光を標本に向けて反射し、標本からの蛍光を透過するダイクロックミラー305と、ダイクロックミラー305とステージ309との間に配置された、XYスキャナ311および対物レンズ307と、を含む。
The laser microscope
スペクトルデータ検出手段であるスペクトルディテクタ200は、分光素子201と、マルチチャネル光検出器203と、光信号サンプリング回路205と、を含む。レーザ顕微鏡本体300の光学系とスペクトルディテクタ200の光学系とは、図示しない光学系によって接続されている。
The
図2は、マルチチャンネル光検出器203の出力であるスペクトル成分(輝度値)を示す図である。マルチチャンネル光検出器203は、n個のチャンネルを備える。したがって、レーザを照射する標本の各部に対応してn個の出力値が得られる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a spectral component (luminance value) that is an output of the
顕微鏡コントローラ100は、光信号サンプリング回路205から各チャネルのスペクトル成分を受け取り、画像データとして処理する顕微鏡画像処理システム110と、装置制御回路120と、装置制御回路120の指令によりXYスキャナ311を駆動する、XYスキャナ駆動回路140と、装置制御回路120の指令によりマルチチャンネル光検出器203に電圧を供給する高圧電源130と、を含む。顕微鏡画像処理システム110は、顕微鏡画像を表示する表示装置115を備える。
The
図3は、本発明の一実施形態による顕微鏡画像処理システム110の構成を示す図である。顕微鏡画像処理システム110は、スペクトルデータ収集部1010と、スペクトルデータ格納部1030と、後処理加工データ画面作成部1050と、特定領域スペクトル作成部1070と、後処理加工データ格納部1090と、を備える。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the microscope
図4は、本発明の一実施形態による顕微鏡画像処理システム110の処理を示す流れ図である。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the microscope
図4のステップS4010において、顕微鏡画像処理システム110のスペクトルデータ収集部1010は、スペクトルデータを収集する。より詳細に、スペクトルデータ収集部1010は、光信号サンプリング回路205から各チャネルのスペクトル成分を受け取るとともに、装置制御回路120から、画素位置データを受け取る。画素位置は、XYスキャナ311のスキャン位置に対応する。本明細書において、XYスキャナ311のスキャン位置に対応する画素位置を、原画面の画素位置と呼称する。チャネル数はn個であるので、原画面の画素位置ごとにn個のスペクトルデータが得られる。画面の画素数は、一例として、
512×512
個である。
In step S4010 of FIG. 4, the spectrum
512x512
It is a piece.
図4のステップS4020において、スペクトルデータ収集部1010は、スペクトルデータを、スペクトルデータ格納部1030に格納する。
In step S4020 of FIG. 4, the spectrum
図5は、スペクトルデータ格納部1030のデータ構造を示す図である。スペクトルデータ格納部1030は、原画面の画素位置ごとにn個のスペクトルデータを格納する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a data structure of the spectrum
図4のステップS4030において、後処理加工データ画面作成部1050は、スペクトルデータ収集部1010に格納されたスペクトルデータに基づいて、後処理加工データ画面を作成する。
In step S4030 of FIG. 4, the post-processing processed data
以下に、後処理加工データの処理方法の具体例について説明する。 Below, the specific example of the processing method of post-processing process data is demonstrated.
バンドパスデータ処理は、nチャンネルのスペクトル成分を、より小さい数のバンド(帯域)にまとめる処理である。一例として、3個の帯域にまとめて、標本の2次元画像と重ねて、3色で後処理加工データ画面に表示してもよい。 The band pass data process is a process for collecting n-channel spectral components into a smaller number of bands. As an example, three bands may be combined and displayed on the post-processing processed data screen in three colors, superimposed on a two-dimensional image of the specimen.
スペクトル成分の比による処理(Ratio処理)は、画素ごとに、2個の、特定の波長におけるスペクトル成分の比を求める処理である。一例として、比の大きさを色に対応させて、標本の2次元画像と重ねて、後処理加工データ画面にとして表示してもよい。 The processing based on the ratio of spectral components (Ratio processing) is processing for obtaining the ratio of two spectral components at a specific wavelength for each pixel. As an example, the magnitude of the ratio may correspond to the color, and may be displayed on the post-processing processed data screen superimposed on the two-dimensional image of the specimen.
スペクトル成分の相関処理(Colocalization処理)は、2個の、特定の波長におけるスペクトル成分の相関を求める処理である。一例として、横軸によって一方の特定の波長におけるスペクトル成分を表し、縦軸に他方の特定の波長におけるスペクトル成分を表すように、後処理加工データ画面に表示してもよい。 Spectral component correlation processing (Colocalization processing) is processing for obtaining a correlation between two spectral components at a specific wavelength. As an example, a spectral component at one specific wavelength may be represented on the horizontal axis, and a spectral component at the other specific wavelength may be represented on the vertical axis.
スペクトル成分を要因に分解する処理(Unmixing処理)は、複数の要因によって生じたスペクトルパターンを個々の要因によるスペクトルパターンに分解する処理である。個々の要因とは、たとえば、複数の波長の励起光などである。図9の(a)は、複数の要因によって生じたスペクトルパターンYを示す図であり、図9の(b)は、個々の要因によるスペクトルパターンYa、YbおよびYcを示す図である。演算によって以下の式を満たすa、bおよびcを求める。
一例として、a、bおよびcのそれぞれを、標本の2次元画像と重ねて、後処理加工データ画面に表示してもよい。 As an example, each of a, b, and c may be displayed on the post-processing processed data screen so as to overlap the two-dimensional image of the specimen.
後処理加工データ画面作成部1050は、たとえば、上記の処理方法によって作成した後処理加工データを後処理加工データ格納部1090に格納する。
The post-processing processed data
図6は、後処理加工データ格納部1090のデータ構造を示す図である。後処理加工データ格納部1090は、後処理加工データ画面の画素位置ごとに、当該画素位置に対応する後処理加工データを格納する。後処理加工データ格納部1090は、さらに、後処理加工データ画面の画素位置ごとに、対応する原画面の画素位置を格納する。後処理加工データ画面の画素位置が原画面の画素位置と同じ場合には、後処理加工データ画面の画素位置を原画面の画素位置として使用してもよい。又、後処理加工データ格納時に対応する画素位置を格納しているが、必ずしも必須ではなく、例えば、スペクトルデータ格納時のみ画素位置をも格納しておき、後処理加工データを表示し、表示された画像上にユーザが例えば座標を指示し、スペクトルデータを読み出してもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a data structure of the post-processing processed
図4のステップS4040において、特定領域スペクトル作成部1070は、後処理加工データ画面上で指定された特定領域のスペクトルを作成する。より詳細に、特定領域スペクトル作成部1070は、後処理加工データ格納部1090の、後処理加工データ画面上で指定された特定領域に対応する後処理加工データ画面の画素位置のデータにアクセスし、対応する原画面の画素位置を求める。つぎに、特定領域スペクトル作成部1070は、当該原画面の画素位置に基づいて、スペクトルデータ格納部1030にアクセスし、特定領域のスペクトルデータを求める。特定領域のスペクトルデータは、対応する画素のスペクトルデータを平均して求めてもよい。
In step S4040 of FIG. 4, the specific region
後処理加工データ画面上で特定領域を指定するには、四角形や円などの表示を画面上に設け、ユーザが、その表示をクリックやドラッグして所望の位置に所望の大きさで配置できるようにしてもよい。本実施の形態では、画素位置で位置情報を把握しているが、その他、座標を設け、座標により位置情報を把握してもよい。 In order to specify a specific area on the post-processing data screen, a display such as a rectangle or a circle is provided on the screen so that the user can click or drag the display and place it in a desired size at a desired position. It may be. In the present embodiment, the position information is grasped by the pixel position, but other coordinates may be provided and the position information may be grasped by the coordinates.
図7は、横軸によって一方の特定の波長Siにおけるスペクトル成分を表し、縦軸に他方の特定の波長Sjにおけるスペクトル成分を表すように後処理加工データ画面(相関処理画面)を示す図であり、Scatterグラムと称する。これは2次画像上、枠で囲んだ部分のデータの分布を見るものである。本発明によれば、後処理加工データ画面において、図7に円形で示したような特定の領域を指定してスペクトルデータを参照することができる。これにより、例えば、図9(b)に示したUnmixing処理後のスペクトルデータとUnmixing処理前のスペクトルデータを比較する場合に有効である。 FIG. 7 is a diagram showing a post-processing processed data screen (correlation processing screen) so that the horizontal axis represents the spectral component at one specific wavelength Si and the vertical axis represents the spectral component at the other specific wavelength Sj. This is called the Scatter gram. This is to look at the distribution of data in the portion surrounded by a frame on the secondary image. According to the present invention, it is possible to refer to spectrum data by designating a specific region as shown by a circle in FIG. 7 on the post-processing processed data screen. This is effective, for example, when comparing the spectrum data after the unmixing process shown in FIG. 9B and the spectrum data before the unmixing process.
図8は、スペクトルデータを参照した結果を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a result of referring to spectrum data.
従来の画像処理システムにおいては、後処理加工データ画面を表示するためのデータは、スペクトルデータ格納部1030に格納された、画素ごとのスペクトルデータとリンクされていなかった。したがって、後処理加工データ画面からスペクトルデータを参照することはできなかった。
In the conventional image processing system, the data for displaying the post-processing processed data screen is not linked to the spectral data for each pixel stored in the spectral
これに対して、本発明においては、後処理加工データ画面を表示するためのデータは、スペクトルデータ格納部1030に格納された、画素ごとのスペクトルデータとリンクされているので、後処理加工データ画面からスペクトルデータを参照することができる。
On the other hand, in the present invention, the data for displaying the post-processing processed data screen is linked with the spectral data for each pixel stored in the spectral
このように、本発明によれば、後処理加工データ画面において、後処理加工データが特徴を持つ特定の領域のスペクトルを作成することができるので、ユーザが解析を行う際に有効な手段を提供することができる。 As described above, according to the present invention, since a spectrum of a specific region characterized by post-processing processed data can be created on the post-processing processed data screen, it provides an effective means for the user to perform analysis. can do.
1010…スペクトルデータ収集部、1030…スペクトルデータ格納部、1050…後処理加工データ画面作成部、1070…特定領域スペクトル作成部、1090…特定領域スペクトル作成部 1010: Spectrum data collection unit, 1030 ... Spectrum data storage unit, 1050 ... Post-processing processed data screen creation unit, 1070 ... Specific region spectrum creation unit, 1090 ... Specific region spectrum creation unit
Claims (8)
前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するスペクトルデータ格納手段と、
前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成する後処理加工データ画面作成手段と、
前記後処理加工データを格納する後処理加工データ格納手段と、
前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基にスペクトルデータ格納手段から読み出すか、或いは作成する特定領域スペクトル読み出し・作成手段と、を備えることを特徴とする、顕微鏡画像処理システム。 Spectral data that collects the spectral data of the observation sample detected for each irradiated part of the sample when the observation sample is irradiated with the scanning light from the light source, and the position information of the irradiated part in the sample from which the spectral data was detected Collecting means;
Spectrum data storage means for storing the spectrum data and the position information;
Processing the spectrum data, creating post-processing processing data, post-processing processing data screen creation means for creating a post-processing processing data screen,
Post-processing processing data storage means for storing the post-processing processing data;
A specific region spectrum reading / creating unit that reads or creates corresponding spectrum data of the region identified on the post-processing processed data screen from the spectrum data storage unit based on the position information is provided. Microscope image processing system.
前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するスペクトルデータ格納手段と、
前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成する後処理加工データ画面作成手段と、
前記後処理加工データを格納する後処理加工データ格納手段と、
前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基にスペクトルデータ格納手段から読み出すか、或いは作成する特定領域スペクトル読み出し・作成手段と、を備えることを特徴とする、顕微鏡画像処理システム。 And spectral data of the observation sample detected for each pixel position of the microscope image plane corresponding to the irradiated portion of the sample when irradiated with scanning light from a light source to an observation sample, irradiation of the sample to the spectral data is detected Spectral data collection means for collecting position information of the pixel position on the microscope image surface corresponding to the site ;
Spectrum data storage means for storing the spectrum data and the position information;
Processing the spectrum data, creating post-processing processing data, post-processing processing data screen creation means for creating a post-processing processing data screen,
Post-processing processing data storage means for storing the post-processing processing data;
A specific region spectrum reading / creating unit that reads or creates corresponding spectrum data of the region identified on the post-processing processed data screen from the spectrum data storage unit based on the position information is provided. Microscope image processing system.
前記スペクトルデータと前記位置情報を格納するステップと、
前記スペクトルデータを処理し、後処理加工データを作成し、後処理加工データ画面を作成するステップと、
前記後処理加工データ画面において特定された領域の対応するスペクトルデータを前記位置情報を基に読み出すか、或いは作成するステップと、を含むことを特徴とする、顕微鏡画像処理方法。 Collecting the spectral data of the observation sample detected for each irradiation region of the sample when the observation sample is irradiated with the scanning light from the light source, and the position information of the irradiation region in the sample where the spectral data is detected; ,
Storing the spectral data and the position information;
Processing the spectral data, creating post-processed processed data, creating a post-processed processed data screen;
Reading or creating spectral data corresponding to a region specified on the post-processing processed data screen based on the position information.
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