JP6753454B2 - 顕微鏡装置、観察方法、及び制御プログラム - Google Patents
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本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、像を撮像部によって撮像することと、撮像の結果を用いて画像処理を行うことと、撮像を制御することと、を含む観察方法であって、撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、制御は、撮像部の露光効率に関する情報、撮像部の撮像結果のうち画像処理に用いられるフレーム期間の比率に関する情報、及び活性化光の照射タイミングと励起光の照射タイミングとの関係に関する情報の少なくとも1つに基づいて、撮像部のフレーム期間における励起光の照射期間を設定し、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させることと、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、を含み、画像処理は、撮像の結果の少なくとも一部を用いて、1つの画像を生成することを含む、観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射し、蛍光物質からの蛍光の像を形成し、像を撮像部によって撮像し、撮像の結果を用いて画像処理を行う顕微鏡装置において撮像を制御する制御プログラムであって、撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、制御は、撮像部の露光効率に関する情報、撮像部の撮像結果のうち画像処理に用いられるフレーム期間の比率に関する情報、及び活性化光の照射タイミングと励起光の照射タイミングとの関係に関する情報の少なくとも1つに基づいて、撮像部のフレーム期間における励起光の照射期間を設定し、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させることと、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、を含み、画像処理は、撮像の結果の少なくとも一部を用いて、1つの画像を生成することを含む、制御プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間である第1のモードと、撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間と異なる第2の照射時間である第2のモードとが選択可能に構成されている顕微鏡装置が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、像を撮像部によって撮像することと、撮像の結果を用いて画像処理を行うことと、撮像を制御することと、を含む観察方法であって、撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、制御は、撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間である第1のモードおよび撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間と異なる第2の照射時間である第2のモードから一方を選択することを含む、観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射し、蛍光物質からの蛍光の像を形成し、像を撮像部によって撮像し、撮像の結果を用いて画像処理を行う顕微鏡装置において撮像を制御する制御プログラムであって、撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、制御は、撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間である第1のモードおよび撮像部のフレーム期間における励起光の照射時間が第1の照射時間と異なる第2の照射時間である第2のモードから一方を選択することを含む、制御プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、基準マーカを励起する補助光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、制御部は、第1の期間において、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、第2の期間において、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を撮像部に撮像させ、第2の期間における励起光の照射を停止させ、または、第2の期間における励起光の強度を第1の期間より低減させ、第1の期間における補助光の照射を停止させ、または、第1の期間における補助光の強度を第2の期間より低減させ、画像処理部は、第2の期間で得られた撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1の期間で得られた撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成する、ことを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、撮像部は、第1撮像部および第2撮像部を備え、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を第1撮像部に形成し、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に形成し、制御部は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの光を第1撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に撮像させ、画像処理部は、第2撮像部の撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像部の撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成する、ことを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部の第1撮像領域に形成し、基準マーカからの蛍光の像を撮像部の第2撮像領域に形成し、制御部は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、基準マーカに対して補助光を照射させ、撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、画像処理部は、第2撮像領域で得られる撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像領域で得られる撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成する、ことを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、基準マーカを励起する補助光とを照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、像を撮像することと、撮像の結果を用いて画像処理を行うことと、撮像を制御することと、を含む観察方法であって、制御は、第1の期間において、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を複数のフレーム期間で撮像させることと、第2の期間において、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を撮像させることと、第2の期間における励起光の照射を停止させること、または、第2の期間における励起光の強度を第1の期間より低減させることと、第1の期間における補助光の照射を停止させること、または、第1の期間における補助光の強度を第2の期間より低減させることと、を含み、画像処理は、第2の期間で得られた撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1の期間で得られた撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を結像光学系によって形成することと、像を撮像部によって撮像することと、撮像の結果を用いて画像処理を行うことと、撮像を制御することと、を含む観察方法であって、撮像部は、第1撮像部および第2撮像部を備え、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を第1撮像部に形成し、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に形成し、制御は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの光を第1撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に撮像させることと、を含み、画像処理は、第2撮像部の撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像部の撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を結像光学系によって形成することと、像を撮像部によって撮像することと、撮像の撮像結果を用いて画像処理を行うことと、撮像を制御することと、を含む観察方法であって、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部の第1撮像領域に形成し、基準マーカからの蛍光の像を撮像部の第2撮像領域に形成し、制御は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、基準マーカに対して補助光を照射させ、撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることを含み、画像処理は、第2撮像領域で得られる撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像領域で得られる撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、基準マーカを励起する補助光とを照射し、蛍光物質からの蛍光の像を形成し、像を撮像し、撮像の結果を用いて画像処理を行い、撮像を制御する顕微鏡装置の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、顕微鏡装置の制御は、第1の期間において、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を複数のフレーム期間で撮像させることと、第2の期間において、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を撮像させることと、第2の期間における励起光の照射を停止させること、または、第2の期間における励起光の強度を第1の期間より低減させることと、第1の期間における補助光の照射を停止させること、または、第1の期間における補助光の強度を第2の期間より低減させることと、を含み、画像処理は、第2の期間で得られた撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1の期間で得られた撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする制御プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射し、蛍光物質からの蛍光の像を結像光学系によって形成し、像を撮像部によって撮像し、撮像の結果を用いて画像処理を行い、撮像を制御する顕微鏡装置の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、撮像部は、第1撮像部および第2撮像部を備え、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を第1撮像部に形成し、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に形成し、顕微鏡装置の制御は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの光を第1撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を第2撮像部に撮像させることと、を含み、画像処理は、第2撮像部の撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像部の撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする制御プログラムが提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、励起光と波長が異なり基準マーカを励起する補助光とを照射し、蛍光物質からの蛍光の像を結像光学系によって形成し、像を撮像部によって撮像し、撮像の撮像結果を用いて画像処理を行い、撮像を制御する顕微鏡装置の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、結像光学系は、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部の第1撮像領域に形成し、基準マーカからの蛍光の像を撮像部の第2撮像領域に形成し、顕微鏡装置の制御は、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、基準マーカに対して補助光を照射させ、撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることを含み、画像処理は、第2撮像領域で得られる撮像結果に含まれる基準マーカからの蛍光の像を用いて、第1撮像領域で得られる撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成することを含む、ことを特徴とする制御プログラムが提供される。
本発明の第1の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光と、基準マーカを励起する補助光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、制御部は、第1の期間において、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、第2の期間において、補助光を基準マーカに対して照射させ、基準マーカからの蛍光の像を撮像部に撮像させ、第2の期間における励起光の照射を停止させ、または、第2の期間における励起光の強度を第1の期間より低減させ、第1の期間における補助光の照射を停止させ、または、第1の期間における補助光の強度を第2の期間より低減させ、画像処理部は、第2の期間で得られた撮像結果を用いて、第1の期間で得られた撮像結果の少なくとも一部を補正し、補正後の撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成する、ことを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
第1実施形態について説明する。実施形態に係る顕微鏡装置は、例えば、STORM、PALM等のSingle-molecule Localization Microscopy法を利用した顕微鏡装置である。本実施形態では、試料の標識に用いられるレポータ色素が1種類であって、レポータ色素からの蛍光の検出と試料の位置の検出とを時分割で行う形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。顕微鏡装置1は、ステージ2、光源装置3と、照明光学系4と、結像光学系5と、撮像部6と、制御装置8とを備える。制御装置8は、画像処理部7と、制御部42とを備える。
第2実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられるレポータ色素が2種類であって、レポータ色素からの蛍光の検出と試料の位置の検出とを時分割で行う形態について説明する。レポータ色素の数は1種類または3種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第3実施形態について説明する。本実施形態では、レポータ色素からの蛍光の光路と、試料の位置の検出に用いられる光の光路とを空間的に分離する形態について説明する。レポータ色素は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第4実施形態について説明する。本実施形態では、レポータ色素からの蛍光の光路と、試料の位置の検出に用いられる光の光路とを空間的に分離する他の形態について説明する。レポータ色素は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第5実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられるレポータ色素が2種類であって、露光期間の設定を切り替える形態について説明する。レポータ色素は、1種類でもよいし、3種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。本実施形態に係る顕微鏡装置1において、撮像部6の撮像素子40(図1参照)は、CMOSイメージセンサを含む。顕微鏡装置1は、ローリングシャッタ照明モード(以下、RS照明モードという)と、グローバル露光照明モード(以下、GE照明モードという)とを有し、これら2つの照明モードを切替可能である。
第6実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられるレポータ色素が2種類であって、露光期間の設定を切り替える他の形態について説明する。レポータ色素は、3種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第7実施形態について説明する。本実施形態では、3次元の超解像画像を生成するモードについて説明する。照明のシーケンスは、上述した各実施形態のいずれであってもよいし、上述した各実施形態を組み合わせたものでもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
6a・・・第1撮像領域、6b・・・第2撮像領域、7・・・画像処理部、
41・・・制御部、42・・・制御部、55・・・第1撮像部、56・・・第2撮像部
Claims (3)
- 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、前記活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射する照明光学系と、
前記蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、
前記撮像部を制御する制御部と、を備える顕微鏡装置であって、
前記撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、
前記制御部は、
前記撮像部の露光効率に関する情報、前記撮像部の撮像結果のうち前記画像処理に用いられるフレーム期間の比率に関する情報、及び前記活性化光の照射タイミングと前記励起光の照射タイミングとの関係に関する情報の少なくとも1つに基づいて、前記撮像部のフレーム期間における前記励起光の照射期間を設定し、前記活性化された蛍光物質に対して前記励起光を照射させ、
前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、
前記画像処理部は、
前記撮像部の撮像結果の少なくとも一部を用いて、1つの画像を生成する、
顕微鏡装置。 - 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、
前記活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射することと、
前記蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、
前記像を撮像部によって撮像することと、
前記撮像の結果を用いて画像処理を行うことと、
前記撮像を制御することと、を含む観察方法であって、
前記撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、
前記制御は、
前記撮像部の露光効率に関する情報、前記撮像部の撮像結果のうち前記画像処理に用いられるフレーム期間の比率に関する情報、及び前記活性化光の照射タイミングと前記励起光の照射タイミングとの関係に関する情報の少なくとも1つに基づいて、前記撮像部のフレーム期間における前記励起光の照射期間を設定し、前記活性化された蛍光物質に対して前記励起光を照射させることと、
前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、を含み、
前記画像処理は、
前記撮像の結果の少なくとも一部を用いて、1つの画像を生成することを含む、
観察方法。 - 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、前記活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射し、前記蛍光物質からの蛍光の像を形成し、前記像を撮像部によって撮像し、前記撮像の結果を用いて画像処理を行う顕微鏡装置において前記撮像を制御する制御プログラムであって、
前記撮像部は、CMOSイメージセンサを含み、
前記制御は、
前記撮像部の露光効率に関する情報、前記撮像部の撮像結果のうち前記画像処理に用いられるフレーム期間の比率に関する情報、及び前記活性化光の照射タイミングと前記励起光の照射タイミングとの関係に関する情報の少なくとも1つに基づいて、前記撮像部のフレーム期間における前記励起光の照射期間を設定し、前記活性化された蛍光物質に対して前記励起光を照射させることと、
前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に複数のフレーム期間で撮像させることと、を含み、
前記画像処理は、
前記撮像の結果の少なくとも一部を用いて、1つの画像を生成することを含む、
制御プログラム。
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