JP7476067B2 - Imaging device and imaging method - Google Patents

Imaging device and imaging method Download PDF

Info

Publication number
JP7476067B2
JP7476067B2 JP2020157364A JP2020157364A JP7476067B2 JP 7476067 B2 JP7476067 B2 JP 7476067B2 JP 2020157364 A JP2020157364 A JP 2020157364A JP 2020157364 A JP2020157364 A JP 2020157364A JP 7476067 B2 JP7476067 B2 JP 7476067B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging
receiving element
light
light receiving
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020157364A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022051091A (en
Inventor
哲寛 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2020157364A priority Critical patent/JP7476067B2/en
Priority to PCT/JP2021/031101 priority patent/WO2022059442A1/en
Publication of JP2022051091A publication Critical patent/JP2022051091A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7476067B2 publication Critical patent/JP7476067B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

この発明は、励起光を入射させた撮像対象物から出射される蛍光を受光して撮像を行う技術に関し、特に撮像対象物を走査しつつ撮像を行う技術に関するものである。 This invention relates to a technology for capturing images by receiving fluorescence emitted from an object to which excitation light is incident, and in particular to a technology for capturing images while scanning the object.

例えば培養された細胞や病理組織の分析等を行う目的で、これらを撮像して得られた画像データを解析することが行われる。撮像すべき領域が撮像視野に対し十分に広い場合には、CCDカメラ等の撮像素子と撮像対象物とを相対的に移動させる、いわゆる走査移動を行いながら撮像対象物の全体を撮像することが行われる。 For example, for the purpose of analyzing cultured cells or pathological tissues, image data obtained by imaging these is analyzed. When the area to be imaged is sufficiently large relative to the imaging field of view, the entire object is imaged while performing a so-called scanning movement, in which the imaging element such as a CCD camera and the object are moved relative to each other.

例えば特許文献1に記載の撮像装置は、試料を保持するウェルプレートに対し撮像ユニットを走査移動させながら撮像を行うことで、ウェルプレートに設けられた複数のウェルそれぞれの画像を一括取得する。このように撮像素子と撮像対象物とを走査移動させながら間欠的な撮像を行うことで、広い範囲を高速に撮像することができる。より具体的には、上記のように走査移動を行いつつ、照明光の間欠的な点灯とこれに同期した撮像とを行う。例えば明視野撮像であれば、1回の照明光の照射時間は数十マイクロ秒程度とすることができる。 For example, the imaging device described in Patent Document 1 captures images of multiple wells in a well plate that holds samples while scanning the imaging unit, thereby acquiring images of each well in the well plate at once. By capturing images intermittently while scanning the imaging element and the object to be imaged in this way, it is possible to capture images of a wide range at high speed. More specifically, while performing scanning movement as described above, illumination light is intermittently turned on and imaging is performed in synchronization with this. For example, in the case of bright-field imaging, the illumination light irradiation time for one shot can be about several tens of microseconds.

一方、撮像対象物に例えば紫外線等の励起光を照射し、これにより撮像対象物から励起された蛍光を受光する蛍光撮像においては、撮像対象物へのダメージを抑えつつ蛍光を励起させるのに十分な露光量を与えるために、励起光の照射時間はより長く、例えばミリ秒単位となる。 On the other hand, in fluorescence imaging, in which an object to be imaged is irradiated with excitation light such as ultraviolet light and the fluorescence excited from the object is received, the irradiation time of the excitation light is longer, for example on the order of milliseconds, in order to provide a sufficient amount of exposure to excite the fluorescence while minimizing damage to the object to be imaged.

このように照明光または励起光の照射時間や露光時間が長くなると、照射中における撮像対象物の走査移動量が大きくなり、撮像された画像にボケを生じることになる。また照射時間や露光時間が短くても、走査移動速度が大きくなれば同様の現象が生じる。この問題に対応するため、特許文献2に記載の技術では、複数回の露光で撮像された画像に対し、露光中の走査移動量を加味した画像処理を行うことで画像ボケの低減が図られている。 When the irradiation time or exposure time of the illumination light or excitation light is long, the amount of scanning movement of the object to be imaged during irradiation increases, causing blurring in the captured image. Even if the irradiation time or exposure time is short, a similar phenomenon occurs if the scanning movement speed increases. To address this problem, the technology described in Patent Document 2 reduces image blurring by performing image processing that takes into account the amount of scanning movement during exposure on images captured with multiple exposures.

特開2020-052119号公報JP 2020-052119 A 米国特許出願公開第2017/0330310号US Patent Application Publication No. 2017/0330310

上記従来技術のような画像処理による方法では、処理に時間がかかり、特に撮像範囲が広い場合には実効的な撮像速度が低下してしまう。画像のボケをハードウェアで解決する方法としては、例えば撮像素子としてTDI(Time Delay Integration)センサを用いることが考えられる。しかしながら、TDIセンサは高価であり、またエリアセンサとしての用途に適したものがないため汎用性は高くない。また露光やフォーカス調整に時間がかかってしまうため、高速撮像という目的からは実用的とは言い難い。 Image processing methods such as those in the above-mentioned conventional technology take a long time to process, and the effective imaging speed decreases, especially when the imaging range is wide. One possible method for solving image blur using hardware is to use a TDI (Time Delay Integration) sensor as the imaging element. However, TDI sensors are expensive, and there are no TDI sensors suitable for use as area sensors, so they are not very versatile. In addition, exposure and focus adjustment take time, so they are not practical for the purpose of high-speed imaging.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、撮像対象物を走査しつつ蛍光撮像を行う技術において、比較的簡単な構成でありながら、広い撮像範囲を高速に撮像することのできる技術を提供することを目的とする。 This invention was developed in consideration of the above problems, and aims to provide a technology for performing fluorescent imaging while scanning an object to be imaged, which has a relatively simple configuration and is capable of imaging a wide imaging range at high speed.

この発明に係る撮像装置の一の態様は、上記目的を達成するため、撮像対象物に励起光を入射させて前記撮像対象物から出射される蛍光を受光し、前記撮像対象物を撮像する撮像部と、前記撮像対象物に対し相対的に、前記撮像部を前記励起光の入射方向と交わる方向に一定速度で走査移動させる走査移動機構とを備えている。ここで、前記撮像部は、前記励起光を出射する励起光源と、前記撮像対象物から出射される蛍光を間欠的に受光する受光素子と、前記撮像対象物の一点から前記受光素子に至る蛍光の光路が前記走査移動に伴って移動する方向を追従方向として、前記追従方向およびその逆方向に前記受光素子を所定範囲内で移動可能な追従移動機構とを有している。そして、前記受光素子は、二次元イメージセンサであり、前記追従移動機構は、前記受光素子が前記蛍光を受光する期間、前記受光素子を、所定の初期位置から前記追従方向に沿って前記走査移動速度に対応する速度で移動させることで、前記撮像対象物が前記撮像部に結像する結像位置の移動に前記受光素子を追従させ、前記受光素子が前記蛍光を受光しない期間、前記受光素子を前記逆方向に移動させて前記初期位置に戻す。 To achieve the above object, one aspect of the imaging device according to the present invention includes an imaging section that irradiates excitation light onto an object to be imaged, receives fluorescence emitted from the object, and images the object, and a scanning movement mechanism that scans and moves the imaging section at a constant speed relative to the object in a direction intersecting the direction of incidence of the excitation light. Here, the imaging section includes an excitation light source that emits the excitation light, a light receiving element that intermittently receives the fluorescence emitted from the object to be imaged, and a tracking movement mechanism that is capable of moving the light receiving element within a predetermined range in a tracking direction and in a reverse direction, the tracking direction being the direction in which an optical path of the fluorescence from a point on the object to the light receiving element moves with the scanning movement. The light receiving element is a two-dimensional image sensor, and the tracking movement mechanism moves the light receiving element from a predetermined initial position along the tracking direction at a speed corresponding to the scanning movement speed during a period in which the light receiving element receives the fluorescence, thereby causing the light receiving element to track the movement of an imaging position at which the image of the object to be imaged is formed on the imaging unit , and during a period in which the light receiving element does not receive the fluorescence, moves the light receiving element in the opposite direction to return it to its initial position.

また、この発明に係る撮像方法の一の態様は、撮像対象物に励起光を入射させ、前記撮像対象物から出射される蛍光を受光することで前記撮像対象物を撮像する撮像方法であって、上記目的を達成するため、励起光源および二次元イメージセンサである受光素子を有する撮像部と前記撮像対象物とを相対的に、前記励起光の入射方向と交わる方向に一定速度で走査移動させ、前記撮像対象物の一点から前記受光素子に至る蛍光の光路が前記走査移動に伴って移動する方向を追従方向として、前記追従方向およびその逆方向に前記受光素子を所定範囲内で往復移動させながら、前記受光素子が前記追従方向に移動している期間に前記撮像対象物からの蛍光を受光し、前記受光素子の前記追従方向への移動では、前記受光素子を前記追従方向に沿って前記走査移動速度に対応する速度で移動させることで、前記撮像対象物が前記撮像部に結像する結像位置の移動に前記受光素子を追従させる。 Moreover, one aspect of the imaging method according to the present invention is an imaging method for imaging an object by irradiating excitation light onto the object and receiving fluorescence emitted from the object, and in order to achieve the above object, an imaging section having an excitation light source and a light receiving element which is a two-dimensional image sensor , and the object are scanned and moved at a constant speed relative to the object in a direction intersecting with a direction of incidence of the excitation light, and a direction in which an optical path of the fluorescence from a point on the object to be imaged to the light receiving element moves in association with the scanning movement is defined as a tracking direction, while the light receiving element is moved back and forth within a predetermined range in the tracking direction and in the opposite direction, and receives fluorescence from the object to be imaged during a period in which the light receiving element is moving in the tracking direction , and during the movement of the light receiving element in the tracking direction, the light receiving element is moved along the tracking direction at a speed corresponding to the scanning movement speed, thereby causing the light receiving element to track the movement of an imaging position where an image of the object to be imaged is formed on the imaging section .

このように構成された発明では、撮像を行う間、撮像対象物の走査移動に応じて受光素子が移動する。撮像対象物と受光素子とが相対的に走査移動される場合、露光時間が長いと撮像対象物から出射される光の受光素子への入射位置が移動することにより画像のボケが生じる。蛍光撮像の場合、露光時間が長くなることは蛍光発生の原理上避けられない。そこで、この発明では、撮像対象物の一点から出射される蛍光の入射位置に移動に追従するように受光素子を移動させる。こうすることで、受光の期間においては受光素子と撮像対象物との間の相対移動をなくすことが可能である。これにより、画像のボケ発生を防止することができる。なお、画像のボケが許容範囲内に抑えられる限りにおいて、受光素子と撮像対象物との相対移動速度は完全にゼロとならなくてもよい。 In the invention configured in this way, the light receiving element moves in response to the scanning movement of the imaged object while imaging is being performed. When the imaged object and the light receiving element are scanned and moved relative to each other, if the exposure time is long, the incident position of the light emitted from the imaged object on the light receiving element moves, causing the image to blur. In the case of fluorescent imaging, a long exposure time is unavoidable due to the principle of fluorescence generation. Therefore, in this invention, the light receiving element is moved so as to follow the movement of the incident position of the fluorescent light emitted from a point on the imaged object. In this way, it is possible to eliminate the relative movement between the light receiving element and the imaged object during the light receiving period. This makes it possible to prevent the occurrence of image blur. Note that the relative movement speed between the light receiving element and the imaged object does not have to be completely zero, as long as the image blur is kept within an acceptable range.

受光素子は、間欠的な撮像において受光を行わない期間に最初の位置に戻される。これにより、次の受光期間では、先の受光の期間と同じ位置から受光を開始することができる。すなわち、受光素子は、撮像対象物に対し、連続した受光の期間中には撮像対象物の相対移動に応じて移動しつつ、全体としては撮像対象物に対する相対位置を順次変えてゆく。 The light receiving element is returned to its initial position during periods when light is not being received during intermittent imaging. This allows light reception to begin in the next light receiving period from the same position as in the previous light receiving period. In other words, the light receiving element moves in response to the relative movement of the imaged object during successive periods of light reception, and as a whole, the relative position of the light receiving element to the imaged object is sequentially changed.

受光素子の追従移動に必要とされる移動量は、受光期間中に撮像対象物が相対移動する移動量と同程度であり、非常に小さい。例えば蛍光撮像の一般的な数値として受光期間の長さを1ミリ秒、走査移動速度を毎秒10ミリメートルとすると、必要とされる移動量は10マイクロメートル程度である。したがって、一般的なアクチュエータを用いて高速での移動を実現することは十分に可能である。 The amount of movement required for the tracking movement of the light receiving element is very small, being approximately the same as the relative movement of the imaged object during the light receiving period. For example, if the length of the light receiving period is 1 millisecond and the scanning movement speed is 10 millimeters per second, which are typical values for fluorescence imaging, the amount of movement required is approximately 10 micrometers. Therefore, it is quite possible to achieve high-speed movement using a typical actuator.

なお、ここでいう「受光素子が蛍光を受光する期間、受光しない期間」とは、受光素子が蛍光を信号光として有効に受光する期間およびこれを受光しない期間を意味する。例えば受光素子側で受光・非受光を能動的に選択する方法としては、励起光源が連続的に点灯した状態で、適宜のシャッタ機構の開閉により受光素子への蛍光の入射を間欠的なものとする方法がある。また例えば給電を停止するなど受光素子の稼働を一時的に停止させる、あるいは、一定期間受光素子からの信号の読み出しを行わないもしくは読み出した信号を後の処理に使用しない等の方法により、実質的に受光素子が受光を行わない期間を設けることができる。 Note that the "period during which the light receiving element receives fluorescence and the period during which it does not receive light" refers to the period during which the light receiving element effectively receives fluorescence as signal light and the period during which it does not receive it. For example, a method for the light receiving element to actively select whether to receive light or not is to make the incidence of fluorescence on the light receiving element intermittent by opening and closing an appropriate shutter mechanism while the excitation light source is continuously turned on. It is also possible to provide a period during which the light receiving element does not actually receive light by temporarily stopping the operation of the light receiving element, for example by cutting off the power supply, or by not reading out the signal from the light receiving element for a certain period of time or not using the read signal for subsequent processing.

一方、励起光源側で励起光の照射を間欠的に行うことで、生試料から蛍光が出射されない期間を創出し、結果として蛍光が受光素子に受光される期間とされない期間とが生じるようにする方法がある。例えば光源の点灯自体を間欠的に行う場合や、連続的に点灯する光源とその出射光を一時的に遮蔽するシャッタ機構とを組み合わせた場合である。これらの場合には、受光素子自体は常時受光可能な状態であっても、受光すべき蛍光が受光素子に入射しないことで、受光が行われない。細胞等の生試料が光照射によりダメージを受ける光毒性を考慮すると、ダメージ低減のためにはこのように生試料への励起光の入射が間欠的に行われる方法がより好ましいといえる。 On the other hand, there is a method in which the excitation light source irradiates excitation light intermittently to create periods when no fluorescence is emitted from the live sample, resulting in periods when fluorescence is received by the light receiving element and periods when it is not. For example, the light source itself may be turned on intermittently, or a continuously lit light source may be combined with a shutter mechanism that temporarily blocks the emitted light. In these cases, even if the light receiving element itself is in a state where it can receive light at all times, the fluorescence that should be received does not enter the light receiving element, and light is not received. Considering the phototoxicity that causes damage to live samples such as cells when irradiated with light, a method in which excitation light is intermittently incident on the live sample is more preferable in order to reduce damage.

上記のように、本発明によれば、受光素子が受光を行う間、撮像対象物から入射する光の入射位置の移動に追従させて受光素子を移動させる。これにより、画像のボケを抑えつつ、広い撮像範囲を高速で撮像することが可能となる。 As described above, according to the present invention, while the light receiving element receives light, the light receiving element is moved to follow the movement of the incident position of the light incident from the object to be imaged. This makes it possible to capture images of a wide imaging range at high speed while suppressing image blurring.

本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す図である。1 is a diagram showing an embodiment of an imaging device according to the present invention; 間欠撮像の原理を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of intermittent imaging. 点灯パルス幅に起因する画像のボケを説明する図である。11A and 11B are diagrams illustrating image blur caused by a lighting pulse width. 本実施形態における撮像動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an imaging operation in the present embodiment. 明視野撮像と蛍光撮像とを同時処理する場合の動作を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing an operation when bright field imaging and fluorescent imaging are simultaneously processed.

図1は本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す図である。具体的には、図1(a)はこの実施形態の撮像装置1の主要構成を模式的に示す図であり、図1(b)は撮像装置1の電気的構成を示すブロック図である。図1(a)に示された座標軸において、XY平面は水平面であり、Z方向が上下方向を表している。 Figure 1 shows one embodiment of an imaging device according to the present invention. Specifically, Figure 1(a) is a diagram showing a schematic diagram of the main configuration of the imaging device 1 of this embodiment, and Figure 1(b) is a block diagram showing the electrical configuration of the imaging device 1. In the coordinate axes shown in Figure 1(a), the XY plane is the horizontal plane, and the Z direction represents the up-down direction.

撮像装置1は、試料容器Cに担持された生試料Sを撮像するための装置である。試料容器Cとしては例えば、ディッシュと呼ばれる平底の浅皿、培地を保持する窪み(ウェル)が複数配列されたウェルプレート、スライドガラス、フラスコ等各種のものを用いることができる。試料容器Cの底面は平坦かつ透明であることが望ましい。その材料としては、例えばガラス、透明樹脂等を用いることができる。 The imaging device 1 is a device for imaging a live sample S held in a sample container C. As the sample container C, various types of containers can be used, such as a shallow flat-bottomed dish called a dish, a well plate with an array of multiple wells for holding culture media, a glass slide, a flask, etc. It is desirable for the bottom surface of the sample container C to be flat and transparent. As a material for the container, for example, glass, transparent resin, etc. can be used.

生試料Sとしては例えば、生体から採取された標本組織、人工的に培養された細胞やその集塊などを適用可能である。後述する蛍光撮像に供される生試料Sについては、予め蛍光試薬等を用いた染色(ラベリング)が行われる。必要に応じ、生試料Sは適宜の培地Mとともに試料容器Cに担持される。試料容器C内の培地M中に分布する生試料Sの全体が、本実施形態における撮像対象物となる。 Examples of the live sample S include tissue specimens collected from living organisms, artificially cultured cells, and their clumps. The live sample S to be subjected to the fluorescent imaging described below is stained (labeled) in advance using a fluorescent reagent or the like. If necessary, the live sample S is supported in a sample container C together with an appropriate culture medium M. The entire live sample S distributed in the culture medium M in the sample container C becomes the subject of imaging in this embodiment.

撮像装置1は、主要な構成としてホルダ10と、撮像ユニット20と、走査移動機構30と、制御ユニット50とを備えている。ホルダ10は、試料容器Cを、その下面を開放した状態で略水平姿勢に保持する。撮像ユニット20は、ホルダ10に保持された試料容器C内の試料Sを撮像する。走査移動機構30は、ホルダ10と撮像ユニット20とを相対的に水平方向(この例ではY方向)に移動させることにより、ホルダ10に保持された試料容器Cに対する撮像ユニット20の走査移動を実現する。制御ユニット50は、装置各部の動作を制御することで、後述する撮像処理を実行する。 The imaging device 1 mainly comprises a holder 10, an imaging unit 20, a scanning movement mechanism 30, and a control unit 50. The holder 10 holds a sample container C in a substantially horizontal position with its bottom open. The imaging unit 20 images the sample S in the sample container C held by the holder 10. The scanning movement mechanism 30 moves the holder 10 and the imaging unit 20 relatively in the horizontal direction (Y direction in this example), thereby realizing the scanning movement of the imaging unit 20 relative to the sample container C held by the holder 10. The control unit 50 controls the operation of each part of the device to execute the imaging process described below.

撮像ユニット20は、光源21,22と、撮像光学系23と、焦点制御機構24と、フィルタ交換機構25と、撮像素子26と、追従移動機構27とを備えている。光源21は、生試料Sにこれを明視野撮像するための可視照明光を照射するものであり、例えば白色LED(Light Emitting Diode)光源を用いることができる。光源21はホルダ10の上方に配置され、試料容器Cの上面側から生試料Sに照明光を照射する。 The imaging unit 20 includes light sources 21 and 22, an imaging optical system 23, a focus control mechanism 24, a filter replacement mechanism 25, an imaging element 26, and a tracking movement mechanism 27. The light source 21 irradiates the live sample S with visible illumination light for bright-field imaging, and may be, for example, a white LED (Light Emitting Diode) light source. The light source 21 is disposed above the holder 10, and irradiates the live sample S with illumination light from the top side of the sample container C.

一方、光源22は、生試料Sから蛍光を励起するための短波長の光、例えば紫外線を生試料Sに照射する。例えば紫外線レーザーを光源22として用いることができる。生試料Sが複数種の蛍光試薬を投与されたものである場合には、互いに異なる複数の波長の励起光が光源22から出射される。後述するように、光源22から出射される励起光は撮像光学系23を介して生試料Sに入射する。 On the other hand, the light source 22 irradiates the live sample S with short-wavelength light, such as ultraviolet light, in order to excite fluorescence from the live sample S. For example, an ultraviolet laser can be used as the light source 22. When the live sample S is administered with multiple types of fluorescent reagents, excitation light of multiple different wavelengths is emitted from the light source 22. As described below, the excitation light emitted from the light source 22 is incident on the live sample S via the imaging optical system 23.

撮像光学系23は、対物レンズ231と、フィルタ部232と、反射ミラー233と、結像レンズ234とを備えている。対物レンズ231は、試料容器Cの下面から出射される光を集光する。対物レンズ21は焦点調整機構24に結合されており、焦点調整機構24は対物レンズ231を上下方向に移動させることでその焦点位置を調整する。 The imaging optical system 23 includes an objective lens 231, a filter section 232, a reflecting mirror 233, and an imaging lens 234. The objective lens 231 focuses the light emitted from the bottom surface of the sample container C. The objective lens 21 is coupled to a focus adjustment mechanism 24, which adjusts the focal position of the objective lens 231 by moving it vertically.

フィルタ部232は、対物レンズ231により集光される光の光路上に配置されたダイクロイックミラー232aと、光源22とダイクロイックミラー232aとの間に配置された励起フィルタ232bと、ダイクロイックミラー232aと反射ミラー233との間に配置された蛍光フィルタ232cとを備える。ダイクロイックミラー232aは、光源22から出射される励起光を反射させて試料容器Cに入射させる一方、生試料Sから出射させる光を通過させる。励起フィルタ232bは、光源22から出射される光のうち励起光として作用する特定の波長成分を選択的に通過させる。なお、光源22が出射する光自体が特定の波長成分のみを含む場合には、励起フィルタは省略可能である。 The filter section 232 includes a dichroic mirror 232a arranged on the optical path of the light focused by the objective lens 231, an excitation filter 232b arranged between the light source 22 and the dichroic mirror 232a, and a fluorescence filter 232c arranged between the dichroic mirror 232a and the reflecting mirror 233. The dichroic mirror 232a reflects the excitation light emitted from the light source 22 to enter the sample container C, while passing the light emitted from the raw sample S. The excitation filter 232b selectively passes a specific wavelength component of the light emitted from the light source 22 that acts as excitation light. Note that if the light emitted by the light source 22 itself contains only a specific wavelength component, the excitation filter can be omitted.

蛍光フィルタ232cは、蛍光撮像時に生試料Sから出射される光のうち検出対象の蛍光を通過させる一方、それ以外の成分を吸収する。蛍光フィルタ232cとしては、発光波長が異なる複数種の蛍光試薬に対応して通過波長の異なる複数種が用意されており、フィルタ交換機構25はこれらを切り替えて選択的に光路に配置する機能を有する。 The fluorescent filter 232c passes the fluorescence of the detection target among the light emitted from the live sample S during fluorescent imaging, while absorbing other components. There are multiple types of fluorescent filters 232c with different passing wavelengths corresponding to multiple types of fluorescent reagents with different emission wavelengths, and the filter replacement mechanism 25 has the function of switching between these and selectively placing them in the optical path.

光源22から出射され励起フィルタ232bを通過した光は所定の波長成分のみを有する励起光となり、ダイクロイックミラー232aで光路を折り返された励起光が対物レンズ231を介して生試料Sに入射する。励起光によって生試料Sから励起された蛍光は、対物レンズ231により集光され、蛍光フィルタ232cおよび光路折り返し用の反射ミラー233を介して結像レンズ234に入射する。結像レンズ234は、入射した光を集光して、撮像素子26の受光面261に生試料Sの像を結像させる。 Light emitted from the light source 22 and passing through the excitation filter 232b becomes excitation light having only a predetermined wavelength component, and the excitation light whose optical path is folded back by the dichroic mirror 232a is incident on the live sample S via the objective lens 231. Fluorescence excited from the live sample S by the excitation light is collected by the objective lens 231 and enters the imaging lens 234 via the fluorescence filter 232c and the reflection mirror 233 for folding back the optical path. The imaging lens 234 collects the incident light and forms an image of the live sample S on the light receiving surface 261 of the image sensor 26.

撮像素子26は二次元イメージセンサ(エリアセンサ)であり、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等を用いることができる。撮像素子26は、結像レンズ234により受光面261に結像される生試料Sの二次元像を撮像する。より具体的には、試料容器Cの底面から見た培地Mのうち生試料Sを含む所定の撮像視野内の二次元画像を撮像し、その内容に応じた画像信号を出力する。 The imaging element 26 is a two-dimensional image sensor (area sensor), and may be, for example, a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor. The imaging element 26 captures a two-dimensional image of the raw sample S formed on the light receiving surface 261 by the imaging lens 234. More specifically, it captures a two-dimensional image of the culture medium M within a predetermined imaging field including the raw sample S as viewed from the bottom surface of the sample container C, and outputs an image signal according to the content.

光源21から白色照明光が照射されているとき、撮像素子26は生試料Sの明視野画像を撮像することができる。また、光源22から励起光が照射されているとき、撮像素子26は生試料Sの蛍光画像を撮像することができる。 When white illumination light is irradiated from the light source 21, the image sensor 26 can capture a bright-field image of the live sample S. When excitation light is irradiated from the light source 22, the image sensor 26 can capture a fluorescent image of the live sample S.

撮像素子26は、追従移動機構27により上下動可能に支持されている。より詳しくは、追従移動機構27は、適宜のフレームに固定された固定部271と、固定部271に対し上下動自在に取り付けられた可動部272とを有しており、撮像素子26は可動部272に取り付けられている。適宜のアクチュエータの作動により可動部272が上下動することで、撮像素子26が上下動する。すなわち、撮像素子26は、矢印方向Dr、Dtに交互に移動することで、所定の可動範囲を往復移動する。 The imaging element 26 is supported by a tracking movement mechanism 27 so that it can move up and down. More specifically, the tracking movement mechanism 27 has a fixed part 271 fixed to an appropriate frame and a movable part 272 attached so as to be movable up and down relative to the fixed part 271, and the imaging element 26 is attached to the movable part 272. The movable part 272 moves up and down due to the operation of an appropriate actuator, thereby moving up and down the imaging element 26. In other words, the imaging element 26 moves back and forth within a predetermined movable range by moving alternately in the directions of the arrows Dr and Dt.

撮像素子26に必要とされる可動範囲は、最大でも数百マイクロメートル程度である。また、必要とされる移動速度は、走査移動機構30による走査移動速度と同程度であり、これは後述するように例えば10ミリメートル/秒程度である。これより高速での移動を実現できることがより好ましい。このような移動を実現するためのアクチュエータとしては例えば、圧電素子、リニアモータ、ソレノイド等各種のものを適用可能である。 The required range of motion for the imaging element 26 is at most several hundred micrometers. The required movement speed is the same as the scanning movement speed of the scanning movement mechanism 30, which is, for example, about 10 millimeters per second, as described below. It is more preferable to be able to achieve movement at a higher speed than this. As an actuator for achieving such movement, various types of actuators can be used, such as piezoelectric elements, linear motors, solenoids, etc.

走査移動機構30は、試料容器Cに対する撮像ユニット20の走査移動を実現する。具体的には、試料容器Cを保持するホルダ10および撮像ユニット20の少なくとも一方を水平方向に移動させる。これにより実現されるホルダ10と撮像ユニット20との間の相対移動が、試料容器Cに対する撮像ユニット20の走査移動に相当する。 The scanning movement mechanism 30 realizes the scanning movement of the imaging unit 20 relative to the sample container C. Specifically, it moves at least one of the holder 10 that holds the sample container C and the imaging unit 20 in the horizontal direction. The relative movement between the holder 10 and the imaging unit 20 thus realized corresponds to the scanning movement of the imaging unit 20 relative to the sample container C.

ホルダ10、撮像ユニット20のいずれを移動させても技術的には等価である。試料容器C内の生試料Sに振動等の刺激を与えないという点では、ホルダ10を固定し、撮像ユニット20を移動させるのが現実的である。この場合、撮像ユニット20のうち、少なくとも光源21、撮像光学系23および撮像素子26を一体的に移動させる必要がある。なお、光源21が試料容器21の全面を均一に照明する場合には、光源21を移動させる必要はない。 Moving either the holder 10 or the imaging unit 20 is technically equivalent. From the viewpoint of not applying stimuli such as vibrations to the live sample S in the sample container C, it is practical to fix the holder 10 and move the imaging unit 20. In this case, at least the light source 21, the imaging optical system 23, and the imaging element 26 of the imaging unit 20 must be moved as a unit. Note that if the light source 21 uniformly illuminates the entire surface of the sample container 21, there is no need to move the light source 21.

ただし以下では説明の便宜上、静止する撮像ユニット20に対しホルダ10が移動するものとして説明する。このときのホルダ10の移動方向、つまり撮像ユニット20から見た試料容器Cの走査移動方向を符号Dsにより表すこととする。この例では走査移動方向Dsは(+Y)方向である。 However, for the sake of convenience, the following description will be given assuming that the holder 10 moves relative to the stationary imaging unit 20. The direction of movement of the holder 10 at this time, that is, the scanning movement direction of the sample container C as seen from the imaging unit 20, will be represented by the symbol Ds. In this example, the scanning movement direction Ds is the (+Y) direction.

必要とされる走査移動速度は、例えば10ミリメートル/秒程度である。このような移動を実現するための駆動機構としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ、ベルトドライブ機構等、適宜のものを用いることができる。 The required scanning movement speed is, for example, about 10 millimeters per second. As a driving mechanism for achieving such movement, for example, a ball screw mechanism, a linear motor, a belt drive mechanism, or any other suitable mechanism can be used.

制御ユニット50は、上記した装置各部を制御する。この目的のために、制御ユニット50は、CPU(Central Processing Unit)51、メモリ52、ストレージ53およびインターフェース(IF)54を備えている。 The control unit 50 controls each part of the device described above. For this purpose, the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a memory 52, a storage 53, and an interface (IF) 54.

CPU51は、予めストレージ53に記憶されている制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることで各種の処理を実現する。メモリ52は、CPU51の処理中に生成されるデータを一時的に記憶する。ストレージ53は、CPU51が実行すべき制御プログラムや、撮像により得られた原画像データやこれを加工して得られる加工後の画像データを記憶保存する。 The CPU 51 executes a control program stored in advance in the storage 53 and causes each part of the device to perform a specific operation, thereby achieving various processes. The memory 52 temporarily stores data generated during processing by the CPU 51. The storage 53 stores and saves the control program to be executed by the CPU 51, the original image data obtained by capturing an image, and the processed image data obtained by processing the original image data.

CPU51が制御プログラムを実行することで、各種の機能ブロックがソフトウェア的に実現される。このようにして実現される機能ブロックとしては、光源21,22を点灯制御する光源制御部、撮像素子26による撮像処理を制御する撮像制御部、原画像データに対し各種の画像処理を実行して所望の画像を作成する画像処理部、および、焦点調整機構24や走査移動機構30等に設けられた可動機構を制御するメカ制御部等が含まれる。なお、これらの一部がハードウェア的に実現されてもよい。 By the CPU 51 executing the control program, various functional blocks are realized in software. The functional blocks realized in this way include a light source control unit that controls the lighting of the light sources 21, 22, an imaging control unit that controls the imaging process by the imaging element 26, an image processing unit that performs various image processing on the original image data to create the desired image, and a mechanical control unit that controls the movable mechanisms provided in the focus adjustment mechanism 24, the scanning movement mechanism 30, etc. Note that some of these may be realized in hardware.

インターフェース部54は、ユーザからの操作入力の受け付けや、ユーザへの処理結果等の情報提示を行うユーザインターフェース機能のほか、通信回線を介して接続された外部装置との間でのデータ交換を行う機能を有する。ユーザインターフェース機能を実現するために、インターフェース部54には、ユーザからの操作入力を受け付ける入力受付部541と、ユーザへのメッセージや処理結果などを表示出力する表示部542とが接続されている。 The interface unit 54 has a user interface function of accepting operation input from the user and presenting information such as processing results to the user, as well as a function of exchanging data with an external device connected via a communication line. To realize the user interface function, the interface unit 54 is connected to an input acceptance unit 541 that accepts operation input from the user, and a display unit 542 that displays and outputs messages to the user, processing results, etc.

なお、制御ユニット50は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用処理装置と同等のハードウェア構成を有している。そのため、これらの汎用処理装置に、後述する処理機能を実現するための制御プログラムを組み込んだものを制御ユニット50としてもよい。すなわち、この撮像装置1の制御ユニット50として、汎用のコンピュータを利用することが可能である。汎用処理装置を用いる場合、撮像装置1には、撮像ユニット20等の各部を動作させるために必要最小限の制御機能が備わっていれば足りる。 The control unit 50 has a hardware configuration equivalent to that of a general-purpose processing device such as a personal computer or a workstation. Therefore, the control unit 50 may be a general-purpose processing device incorporating a control program for implementing the processing functions described below. In other words, a general-purpose computer can be used as the control unit 50 of this imaging device 1. When using a general-purpose processing device, it is sufficient for the imaging device 1 to have the minimum control functions required to operate each part of the imaging unit 20, etc.

以下、上記のように構成された撮像装置1における撮像処理について説明する。この撮像装置1は、1回の撮像で撮像視野に収まる領域よりも広い領域を撮像するために、試料容器Cに対し撮像ユニット20を走査移動させながら撮像を行う。撮像素子26は二次元イメージセンサであるため、撮像ユニット20を走査移動させながら間欠的に撮像を行うことで、撮像対象領域を順次撮像してゆくことができる。 The imaging process in the imaging device 1 configured as described above will be described below. In order to image an area larger than the area that can fit in the imaging field of view in one imaging session, the imaging device 1 performs imaging while moving the imaging unit 20 in a scanning manner relative to the sample container C. Because the imaging element 26 is a two-dimensional image sensor, imaging can be performed intermittently while moving the imaging unit 20 in a scanning manner, thereby sequentially capturing images of the imaging target area.

図2は間欠撮像の原理を示す図である。図2(a)に示すように、撮像対象領域Rtのうち一部領域R1が撮像ユニット20の撮像視野に収められた状態で1回の撮像を行った後、撮像視野を他の一部領域R2に移動させて撮像を行う。これを繰り返すことで、撮像視野よりも広い領域の全体を、いずれかの画像に収めることができる。それらの画像をつなぎ合わせることで、撮像対象領域Rtの全体を1つの画像に含ませることができる。スムーズなつなぎ合わせのためには、隣り合う位置で撮像された画像同士が一部オーバーラップしていることが望ましい。 Figure 2 is a diagram showing the principle of intermittent imaging. As shown in Figure 2(a), after one imaging is performed with a partial region R1 of the imaging target region Rt contained within the imaging field of view of the imaging unit 20, the imaging field of view is moved to another partial region R2 and imaging is performed again. By repeating this process, it is possible to capture an entire area larger than the imaging field of view in one of the images. By stitching these images together, it is possible to include the entire imaging target region Rt in a single image. For smooth stitching, it is desirable for images captured at adjacent positions to partially overlap each other.

例えば、撮像対象領域Rtに対し撮像視野を一定速度で走査移動させながら、一定の時間間隔で照明光を入射させてその都度撮像を行うことで、このような画像を取得することができる。例えば光源を一定の周期Tcでパルス点灯させるようにすればよい。可視光を照明光とし、その一部を直接受光する明視野撮像や位相差撮像、暗視野撮像等においては、図2(a)に示すように、パルス点灯において必要とされる点灯時間Tvは比較的短く、例えば数十マイクロ秒程度とすることができる。 For example, such images can be obtained by scanning the imaging field of view over the imaging target region Rt at a constant speed while illuminating light is incident at constant time intervals and imaging each time. For example, the light source may be pulsed at a constant period Tc. In bright-field imaging, phase-contrast imaging, dark-field imaging, etc., which use visible light as illumination light and directly receive a portion of it, the illumination time Tv required for pulsed illumination is relatively short, for example, on the order of several tens of microseconds, as shown in Figure 2(a).

一方、蛍光撮像においては、励起光を直接受光するのではなく、励起光によって励起された蛍光物質が放射する蛍光を受光する。このため、対象を励起するのに十分な露光量を確保する必要があり、図2(b)に示すように、パルス点灯において必要な点灯時間Teは例えば1ミリ秒程度となる。このように点灯時間(パルス幅)が長くなると、得られる画像にボケが発生する。 On the other hand, in fluorescence imaging, the excitation light is not received directly, but rather the fluorescence emitted by the fluorescent material excited by the excitation light is received. For this reason, it is necessary to ensure a sufficient amount of exposure to excite the subject, and as shown in Figure 2 (b), the illumination time Te required for pulse illumination is, for example, about 1 millisecond. If the illumination time (pulse width) becomes longer in this way, the obtained image will become blurred.

図3は点灯パルス幅に起因する画像のボケを説明する図である。図において上段は照明光の点灯パルス幅を、中段は点灯期間中の光の経路を示す光路図を、下段は得られる画像の例を、それぞれ示している。なお、中段の図では、図を見やすくするために、反射ミラー233による光路の折り返しはないものとしている。この図は、上段に示されるパルス幅で照明光が入射したときに、撮像対象平面Stにある一点Pの像がどのような形状となるかを示している。 Figure 3 is a diagram explaining image blurring caused by the lighting pulse width. In the diagram, the top row shows the lighting pulse width of the illumination light, the middle row shows a light path diagram showing the path of the light during the lighting period, and the bottom row shows an example of the image obtained. Note that in the middle row, to make the diagram easier to see, it is assumed that there is no folding of the light path by the reflecting mirror 233. This diagram shows the shape of the image of a point P on the imaging target plane St when illumination light is incident with the pulse width shown in the top row.

まず(a)欄に示されるように、比較的パルス幅の短い、つまり点灯時間の短い照明光が照射された場合について考える。照射開始時における点Pの像は、撮像素子26の受光面261上の位置Qに現れる。矢印方向Dsへの走査移動に伴って点Pは移動し、照射終了時には図に点P’として示される位置まで移動してきている。これに対応する像は受光面261上の位置Q’に現れる。この間、連続的に照明光が照射されるため、撮像された画像においては、一点となるべき像が走査移動方向に対応する方向に長く延び、これが画像のボケの原因となる。図の(b)欄に示すように、パルス幅が広くなると画像のボケもより大きくなる。 First, consider the case where illumination light with a relatively short pulse width, i.e., a short lighting time, is irradiated, as shown in (a). At the start of irradiation, an image of point P appears at position Q on the light receiving surface 261 of the image sensor 26. Point P moves with the scanning movement in the direction of the arrow Ds, and at the end of irradiation, it has moved to the position shown as point P' in the figure. A corresponding image appears at position Q' on the light receiving surface 261. During this time, illumination light is irradiated continuously, so in the captured image, the image that should be a single point extends long in the direction corresponding to the scanning movement direction, which causes the image to blur. As shown in (b) of the figure, the wider the pulse width, the greater the image blur.

このことは、蛍光撮像に限らず、可視光照明下での撮像においても起こり得る。例えば位相差撮像や暗視野撮像において十分な光量を確保するために照明光の点灯時間を長くすると、同様の問題が生じ得る。このような問題を解消するためにも、以下の方法を適用可能である。 This is not limited to fluorescence imaging, but can also occur in imaging under visible light illumination. For example, a similar problem can occur when the illumination light is turned on for a long time to ensure a sufficient amount of light in phase contrast imaging or dark field imaging. The following method can be applied to solve this problem.

ここで、(c)欄に示すように、走査移動による点Pの移動に伴う像の位置Qの移動に追従するように、その移動方向Dtに沿って、かつその移動速度と等速で撮像素子26を変位させたとする。そうすると、点Pが移動しても、それが結像する受光面261上の位置は変わらない。つまり、点Pの像は画像ボケのない鮮明な点として画像に記録される。このように、走査移動に伴う結像位置の移動に追従させるように撮像素子26を移動させることで、画像ボケのない像を得ることが可能である。このような撮像素子26の移動を、本明細書では「追従移動」と称する。また、走査移動に伴う結像位置の移動方向に沿った方向を「追従方向Dt」と称し、その反対方向を「逆方向Dr」と称する。 As shown in (c), the image sensor 26 is displaced along the moving direction Dt at the same speed as the moving speed of the image position Q associated with the movement of the point P due to the scanning movement. Then, even if the point P moves, the position on the light receiving surface 261 where the image is formed does not change. In other words, the image of the point P is recorded in the image as a clear point without image blur. In this way, by moving the image sensor 26 so as to follow the movement of the image formation position associated with the scanning movement, it is possible to obtain an image without image blur. Such movement of the image sensor 26 is referred to as "following movement" in this specification. Also, the direction along the moving direction of the image formation position associated with the scanning movement is referred to as the "following direction Dt", and the opposite direction is referred to as the "reverse direction Dr".

本実施形態では、上記のような追従移動を実現するために、撮像素子26は追従移動機構27により支持されている。以下、試料容器Cの走査移動、励起光の間欠照射および撮像素子26の追従移動を組み合わせた本実施形態の撮像動作について説明する。なお、以下の説明のために、図3(c)に示される撮像素子26の位置のうち、実線で示される点灯開始時における位置を符号P1により、また点線で示される点灯終了時における位置を符号P2により表す。 In this embodiment, in order to achieve the above-described tracking movement, the image sensor 26 is supported by a tracking movement mechanism 27. Below, the imaging operation of this embodiment, which combines the scanning movement of the sample container C, the intermittent irradiation of the excitation light, and the tracking movement of the image sensor 26, will be described. For the following explanation, of the positions of the image sensor 26 shown in FIG. 3(c), the position at the start of illumination, indicated by a solid line, is represented by the symbol P1, and the position at the end of illumination, indicated by a dotted line, is represented by the symbol P2.

図4は本実施形態における撮像動作を示すタイミングチャートである。前記したように、撮像ユニット20に対し試料容器Cを一定速度で走査移動させながら、一定周期Tcで間欠的に励起光を試料容器Cに入射させる。このとき、追従移動機構27により、撮像素子26を周期Tcで往復移動させる。すなわち、追従移動機構27は、撮像素子26の可動範囲のうち所定の移動開始位置Psと移動終了位置Peとの間で撮像素子26を往復移動させる。移動開始位置Psから移動終了位置Peへ向かう方向が追従方向Dtであり、これと反対の方向が逆方向Drである。 Figure 4 is a timing chart showing the imaging operation in this embodiment. As described above, the sample container C is scanned relative to the imaging unit 20 at a constant speed, while excitation light is intermittently incident on the sample container C at a constant period Tc. At this time, the tracking movement mechanism 27 moves the imaging element 26 back and forth at the period Tc. That is, the tracking movement mechanism 27 moves the imaging element 26 back and forth between a predetermined movement start position Ps and movement end position Pe within the movable range of the imaging element 26. The direction from the movement start position Ps to the movement end position Pe is the tracking direction Dt, and the opposite direction is the reverse direction Dr.

励起光の点灯と追従移動とは次のように同期が取られている。すなわち、追従移動の往復周期は励起光の点灯周期Tcと同じである。また、励起光が点灯している期間においては、撮像素子26が追従方向Dtに向かって移動するようにする。励起光がオンとなる時刻における撮像素子26の位置が、図3(c)に示す位置P1であり、励起光がオフとなる時刻における撮像素子26の位置が、図3(c)に示す位置P2である。少なくとも撮像素子26が位置P1から位置P2へ向かって移動するときの速度は、走査移動速度に対応した速度とされる。 The illumination of the excitation light and the tracking movement are synchronized as follows. That is, the reciprocating period of the tracking movement is the same as the illumination period Tc of the excitation light. In addition, during the period when the excitation light is illuminated, the image sensor 26 moves in the tracking direction Dt. The position of the image sensor 26 at the time when the excitation light is turned on is position P1 shown in FIG. 3(c), and the position of the image sensor 26 at the time when the excitation light is turned off is position P2 shown in FIG. 3(c). At least the speed at which the image sensor 26 moves from position P1 to position P2 corresponds to the scanning movement speed.

励起光がオンとなっている期間に撮像素子26に入射する光が、有効な信号光として受光される。この間、撮像素子26は位置P1から位置P2に向かって一定速度で移動し、走査移動に伴う結像位置の移動に追従する。これにより、生試料Sの一点から出射される光は、走査移動による変位によらず、撮像素子26の受光面261上の同一点に入射することになる。したがって画像のボケは生じない。 Light incident on the image sensor 26 during the period when the excitation light is on is received as valid signal light. During this time, the image sensor 26 moves from position P1 to position P2 at a constant speed, following the movement of the imaging position associated with the scanning movement. As a result, light emitted from one point on the raw sample S is incident on the same point on the light receiving surface 261 of the image sensor 26, regardless of displacement due to the scanning movement. Therefore, no blurring of the image occurs.

励起光がオフになってから次にオンになるまでの期間内の任意のタイミングで、撮像素子26から画像信号を読み出すことができる。また、この期間内に、追従移動機構27は撮像素子26を逆方向Drへ移動させて移動開始位置Psに戻す。そして、励起光が次にオンになる前に、追従方向Dtへの移動を再開する。 The image signal can be read out from the image sensor 26 at any timing within the period from when the excitation light is turned off to when it is turned on again. During this period, the tracking movement mechanism 27 moves the image sensor 26 in the reverse direction Dr back to the movement start position Ps. Then, before the excitation light is next turned on, it resumes movement in the tracking direction Dt.

このような動作を繰り返しながら撮像を行うことで、巨視的には撮像対象たる生試料Sに対し撮像素子26が走査移動しつつ、微視的には励起光がオンになっている短い期間については撮像素子26と生試料Sとの間の相対位置は実質的に不変となる。これにより、励起光の照射中に生試料Sと撮像素子26との位置関係が走査移動により変化することに起因して生じる画像のボケを防止することができる。 By repeating such operations while performing imaging, macroscopically, the image sensor 26 scans and moves relative to the live sample S to be imaged, while microscopically, the relative position between the image sensor 26 and the live sample S remains substantially unchanged during the short period when the excitation light is on. This makes it possible to prevent blurring of the image caused by the positional relationship between the live sample S and the image sensor 26 changing due to scanning movement during irradiation with the excitation light.

なお、図4における撮像素子26は、移動開始位置Psから移動終了位置Peまで一定速度で移動し、その後一定速度で移動開始位置Psに戻る。しかしながら、画像のボケを防止する上での要件は、少なくとも位置P1から位置P2までの移動(追従移動)が、追従方向Dtに向けて、しかも走査移動速度に対応する一定速度で行われることと、次の励起光の点灯までの間に元の位置に戻っていることとの二点である。したがって、他の区間における移動の態様はこれに限定されない。例えば、移動終了位置Peおよび移動開始位置Psの少なくとも一方で、撮像素子26が一定期間停止していてもよい。また、逆方向Drの移動については一定速度でなくてもよい。このことから、追従移動機構27としては、一方向への移動速度と反対方向への移動速度とが同じになるような機構、同じにならない機構のいずれも使用可能である。 In addition, the image sensor 26 in FIG. 4 moves at a constant speed from the movement start position Ps to the movement end position Pe, and then returns to the movement start position Ps at a constant speed. However, the requirements for preventing the image from becoming blurred are that at least the movement from position P1 to position P2 (following movement) is performed in the following direction Dt at a constant speed corresponding to the scanning movement speed, and that the image sensor 26 returns to the original position before the next excitation light is turned on. Therefore, the manner of movement in other sections is not limited to this. For example, the image sensor 26 may stop for a certain period of time at least at the movement end position Pe and the movement start position Ps. In addition, the movement in the reverse direction Dr does not have to be at a constant speed. For this reason, as the following movement mechanism 27, a mechanism in which the movement speed in one direction is the same as the movement speed in the opposite direction, or a mechanism in which the movement speeds are not the same, can be used.

上記説明では、撮像素子26が位置P1から位置P2へ追従移動するときの速度は、「走査移動速度に対応する速度」としている。すなわち、このときの速度は、走査移動速度と必ずしも同じではない。あくまで、走査移動によって試料容器C中の一点が走査移動速度で移動するときの、撮像素子26の受光面261における結像位置の移動速度が、追従移動の速度となるべきである。例えば撮像光学系23が拡大光学系あるいは縮小光学系である場合には、その倍率により結像位置の移動速度も変わる。したがって、実際の結像速度の移動速度に応じて、追従移動の速度が定められる必要がある。 In the above explanation, the speed at which the imaging element 26 moves in a tracking manner from position P1 to position P2 is "a speed corresponding to the scanning movement speed." In other words, the speed at this time is not necessarily the same as the scanning movement speed. The moving speed of the imaging position on the light receiving surface 261 of the imaging element 26 when a point in the sample container C moves at the scanning movement speed due to the scanning movement should be the tracking movement speed. For example, if the imaging optical system 23 is a magnifying optical system or a reducing optical system, the moving speed of the imaging position also changes depending on the magnification. Therefore, the speed of the tracking movement needs to be determined according to the moving speed of the actual imaging speed.

なお、結像位置の移動速度と追従移動の速度とは厳密に同じでなくてもよい。これらの速度が同じであるとき、撮像素子26上での結像位置は不変であるため、原理的に画像のボケは全く生じない。一方、ある程度の画像ボケが許容される場合には、多少の速度差は許容されることがある。例えば結像位置のずれが撮像素子26の画素サイズよりも小さければ、実質的にそのずれは無視することが可能である。 The moving speed of the imaging position and the speed of the tracking movement do not have to be exactly the same. When these speeds are the same, the imaging position on the image sensor 26 remains unchanged, so in principle no image blurring occurs. On the other hand, if a certain degree of image blurring is acceptable, some speed difference may be acceptable. For example, if the deviation in the imaging position is smaller than the pixel size of the image sensor 26, the deviation can be essentially ignored.

また、追従方向Dtについても、走査移動方向とは必ずしも同じではない。上記のように光路の折り返しや、撮像光学系23が正立系か倒立系かによっても、追従方向Dtは変わる。あくまで、走査移動によって撮像素子26上での結像位置が変化する方向が、追従方向Dtとなる。 The tracking direction Dt is also not necessarily the same as the scanning movement direction. As mentioned above, the tracking direction Dt changes depending on whether the optical path is turned back or whether the imaging optical system 23 is an upright or inverted system. The tracking direction Dt is simply the direction in which the imaging position on the imaging element 26 changes due to scanning movement.

なお、上記の説明では、原理の理解を容易にするために、1周期Tcの間に1回の蛍光撮像のみを行う例を採り上げた。しかしながら、医療や研究の現場においては、明視野画像等の目視観察に適した画像と蛍光画像とを対比させて観察することもよく行われる。この目的のために、同一試料の明視野画像と蛍光画像とが共に取得されることが望ましい。明視野撮像のための走査と蛍光撮像のための走査とがそれぞれ個別に行われてもよいが、これらの一連の走査で同時に取得することができれば、撮像に要する時間を短縮することができて便宜である。これは以下のようにして実現することができる。 In the above explanation, in order to make it easier to understand the principle, an example was given in which only one fluorescence image is taken during one period Tc. However, in medical and research settings, it is common to compare an image suitable for visual observation, such as a bright-field image, with a fluorescence image. For this purpose, it is desirable to acquire both a bright-field image and a fluorescence image of the same sample. Although the scanning for bright-field imaging and the scanning for fluorescence imaging may be performed separately, it is convenient to acquire these images simultaneously in a series of scans, as this shortens the time required for imaging. This can be achieved as follows.

図5は明視野撮像と蛍光撮像とを同時処理する場合の動作を示すタイミングチャートである。まず白色光源を用いた明視野撮像に着目する。一定速度での走査移動が行われている状態で、明視野撮像用の白色照明光は、周期Tcのうち一定期間のみ点灯される。点灯ごとに撮像素子26に入射する光を受光することで、それぞれ1つの撮像視野における明視野画像Iv1,Iv2,Iv3,…,が順に取得される。これらの明視野画像において撮像視野が少しずつオーバーラップするように、点灯周期Tcが走査移動速度との関係から定められている。 Figure 5 is a timing chart showing the operation when bright-field imaging and fluorescent imaging are simultaneously processed. First, we focus on bright-field imaging using a white light source. With scanning movement at a constant speed, the white illumination light for bright-field imaging is turned on only for a fixed period of the cycle Tc. By receiving light incident on the image sensor 26 each time it is turned on, bright-field images Iv1, Iv2, Iv3, ..., for each imaging field are acquired in sequence. The lighting cycle Tc is determined in relation to the scanning movement speed so that the imaging fields of view in these bright-field images overlap slightly.

白色照明光の消灯後、青色(B)蛍光を励起するための励起光(ここでは「励起光B」と略記)が一定期間点灯する。このとき青色に対応する蛍光フィルタ232cが、信号光の光路に配置される。撮像素子26に入射する信号光から、青色蛍光画像(ここでは「蛍光画像B」と略記)Ib1,Ib2,Ib3,…,が取得される。なお、必要に応じ、フィルタ部232の全体が交換される、つまりダイクロイックミラー232aおよび励起フィルタ232bが蛍光フィルタ232cとともに切り替えられる態様であってもよい。 After the white illumination light is turned off, excitation light (abbreviated here as "excitation light B") for exciting blue (B) fluorescence is turned on for a certain period of time. At this time, a fluorescent filter 232c corresponding to blue is placed in the optical path of the signal light. Blue fluorescent images (abbreviated here as "fluorescent images B") Ib1, Ib2, Ib3, ... are acquired from the signal light incident on the image sensor 26. Note that the entire filter section 232 may be replaced as necessary, that is, the dichroic mirror 232a and excitation filter 232b may be switched together with the fluorescent filter 232c.

同様に、励起光Bの消灯後に、フィルタ交換機構25により蛍光フィルタ232cが緑色(G)に対応したものに切り替えられ、緑色蛍光を励起するための励起光(ここでは「励起光G」と略記)が一定期間点灯する。その消灯後に、蛍光フィルタ232cが赤色(R)に対応したものに切り替えられ、赤色蛍光を励起するための励起光(ここでは「励起光G」と略記)が一定期間点灯する。これらの点灯期間において、それぞれ緑色蛍光画像(ここでは「蛍光画像G」と略記)Ig1,Ig2,Ig3,…,と、赤色蛍光画像(ここでは「蛍光画像R」と略記)Ir1,Ir2,Ir3,…,とが取得される。 Similarly, after the excitation light B is turned off, the filter replacement mechanism 25 switches the fluorescent filter 232c to one corresponding to green (G), and the excitation light for exciting green fluorescence (abbreviated here as "excitation light G") is turned on for a certain period of time. After the light is turned off, the fluorescent filter 232c is switched to one corresponding to red (R), and the excitation light for exciting red fluorescence (abbreviated here as "excitation light G") is turned on for a certain period of time. During these turn-on periods, green fluorescent images (abbreviated here as "fluorescence images G") Ig1, Ig2, Ig3, ..., and red fluorescent images (abbreviated here as "fluorescence images R") Ir1, Ir2, Ir3, ..., are acquired.

これらの明視野画像および蛍光画像それぞれの撮像視野は、点灯タイミングの違いに起因して少しずつずれている。しかしながら、互いにオーバーラップする画像を合成することで連続した画像を得ることができるため、撮像位置のずれは実質的に問題にならない。また画像間の位置ずれ量も既知であるため、その情報に基づいて各色の画像の位置合わせを行うことも容易である。 The imaging fields of view of these bright-field images and fluorescent images are slightly shifted due to differences in the lighting timing. However, because a continuous image can be obtained by combining overlapping images, the shift in imaging position is not a real problem. In addition, because the amount of positional shift between images is known, it is easy to align the images of each color based on that information.

この間、上記原理に基づき、撮像素子26は追従方向Dtおよび逆方向Drに往復移動する。より具体的には、各色の蛍光撮像を行う度に、撮像素子26は追従方向Dtに移動し、撮像終了後、次の色の撮像開始前に逆方向Drに移動する。いずれの色の撮像においても、撮像素子26は、励起光の点灯開始時には位置P1に、点灯終了時には位置P2にある。これにより各色の蛍光画像における画像のボケの発生が防止される。また、撮像時における撮像光学系23と撮像素子26との位置関係はどの色でも同じであり、撮像光学系23および撮像素子26の視野を有効に利用することができる。 During this time, based on the above principle, the imaging element 26 moves back and forth in the following direction Dt and the reverse direction Dr. More specifically, each time fluorescence imaging of each color is performed, the imaging element 26 moves in the following direction Dt, and after imaging is completed, moves in the reverse direction Dr before imaging of the next color begins. When imaging any color, the imaging element 26 is at position P1 when the excitation light starts to be turned on, and at position P2 when it ends. This prevents blurring of the fluorescence images of each color. Furthermore, the positional relationship between the imaging optical system 23 and the imaging element 26 during imaging is the same for all colors, allowing the fields of view of the imaging optical system 23 and the imaging element 26 to be used effectively.

明視野撮像における撮像素子26の追従移動は必須ではない。このため撮像素子26は停止させておくことができる。このときの位置を位置P1としておけば、明視野画像と蛍光画像との間においても、撮像光学系23と撮像素子26との位置関係を同じにすることができる。なお、原理的には明視野撮像の場合にも結像位置の移動に撮像素子26を追従させることは有効である。光源21の点灯時間が十分に短いとはいえ、その間にも走査移動は行われているからである。 The tracking movement of the image sensor 26 is not essential in bright-field imaging. For this reason, the image sensor 26 can be left stationary. If the position at this time is set to position P1, the positional relationship between the imaging optical system 23 and the image sensor 26 can be made the same for bright-field images and fluorescent images. In principle, it is effective to have the image sensor 26 track the movement of the imaging position even in the case of bright-field imaging. This is because, even though the illumination time of the light source 21 is sufficiently short, scanning movement is still performed during that time.

なお、上記はRGB各色の蛍光画像をそれぞれ個別に撮像する場合の動作である。このように使用する蛍光フィルタを切り替えながら各色の蛍光撮像を行う方法では、撮像素子26としては例えばモノクロ撮像用のものを使用することが可能である。一方、カラー撮像用の撮像素子26を使用する場合には、撮像後にRGBを分版することができる。これにより観察対象となる個々の蛍光色を分離できる場合には、色の区別をせずカラー画像として一括撮像してもよい。この場合、蛍光フィルタの切り替えは必要ない。また、ダイクロイックフィルタ232a、励起フィルタ232bおよび蛍光フィルタ232として例えばマルチバンド対応のものを用いれば、各色を個別に撮像する場合でもフィルタ部の交換は不要である。 The above is the operation when capturing the fluorescent images of each color of RGB individually. In this method of capturing fluorescent images of each color while switching the fluorescent filter used, it is possible to use, for example, an image sensor 26 for monochrome imaging. On the other hand, when an image sensor 26 for color imaging is used, RGB can be separated after capturing images. In this way, if the individual fluorescent colors to be observed can be separated, the images may be captured collectively as color images without distinguishing between colors. In this case, there is no need to switch fluorescent filters. Also, if multi-band compatible filters are used as the dichroic filter 232a, excitation filter 232b, and fluorescent filter 232, there is no need to replace the filter section even when capturing images of each color individually.

以上のように、上記実施形態の撮像装置1では、走査移動に伴う結像位置の変位に追従するように撮像素子26を移動させることで、照明光(励起光)が比較的長い期間照射される蛍光撮像においても、画像ボケの発生を防止することができる。撮像素子26に求められる移動量は微小であり、また単なる往復移動でよいため、比較的小規模の簡単な機構部品により追従動作を実現可能である。 As described above, in the imaging device 1 of the above embodiment, by moving the imaging element 26 so as to follow the displacement of the imaging position accompanying the scanning movement, it is possible to prevent image blurring even in fluorescence imaging in which illumination light (excitation light) is irradiated for a relatively long period of time. The amount of movement required of the imaging element 26 is very small, and simple reciprocating movement is sufficient, so that the tracking operation can be achieved with relatively small and simple mechanical components.

以上説明したように、上記実施形態においては、撮像ユニット20が本発明の「撮像部」として機能しており、そのうち光源22、撮像素子26および追従移動機構27が、本発明の「励起光源」、「受光素子」および「追従移動機構」としてそれぞれ機能している。また、光源21が本発明の「照明光源」として機能している。 As described above, in the above embodiment, the imaging unit 20 functions as the "imaging section" of the present invention, and the light source 22, the image sensor 26, and the tracking movement mechanism 27 function as the "excitation light source," "light receiving element," and "tracking movement mechanism" of the present invention, respectively. Also, the light source 21 functions as the "illumination light source" of the present invention.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、前記したように試料容器Cと撮像ユニット20との間の走査移動は、どちらを移動させてもよく、また両方を移動させてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as described above, the scanning movement between the sample container C and the imaging unit 20 may involve moving either one or both.

また、上記実施形態では撮像素子26を追従移動機構27により上下動させて追従移動を実現しているが、撮像光学系23に含まれるレンズやミラー等の光学素子を駆動することで、光学系に対し相対的な撮像素子の移動が実現されてもよい。 In addition, in the above embodiment, the imaging element 26 is moved up and down by the tracking movement mechanism 27 to achieve tracking movement, but the imaging element may be moved relative to the optical system by driving optical elements such as lenses and mirrors included in the imaging optical system 23.

また、上記実施形態における追従動作では、励起光の点灯期間中に撮像素子26を位置P1から位置P2まで移動させるのに際して、より外側の移動開始位置Psと移動終了位置Peとの間で往復移動を行わせている。これは、位置P1から位置P2までの移動を一定速度で安定的に行わせるためである。しかしながら、例えば同様に安定した移動速度が実現可能である、またはある程度の速度変動が許容されるのであれば、移動は位置P1から開始されてもよく、また位置P2で終了されてもよい。 In addition, in the tracking operation in the above embodiment, when the image sensor 26 is moved from position P1 to position P2 during the illumination period of the excitation light, the image sensor 26 is moved back and forth between the outer movement start position Ps and movement end position Pe. This is to ensure stable movement from position P1 to position P2 at a constant speed. However, if a similarly stable movement speed is achievable or a certain degree of speed fluctuation is acceptable, the movement may be started from position P1 and may be ended at position P2.

また例えば、上記実施形態では光源をパルス点灯させることで間欠撮像を行っているが、撮像素子による受光を間欠的に実行することによっても同様の効果が得られる。例えばグローバルシャッタを備える撮像ユニットを使用し、一定周期の一部期間のみシャッタを開くことで間欠撮像を行うことが可能である。ただし、生試料Sに対し強い光を長時間照射することは生試料Sにダメージを与える(光毒性)から、上記のように撮像時以外には光源を点灯させないことが望ましい。また、ローリングシャッタを備える撮像ユニットを使用し、ローリングシャッタと光源の点灯とを同期させることで、生試料Sへの照射時間を短くし、また撮像素子の追従精度の向上を図ることが可能である。 For example, in the above embodiment, intermittent imaging is performed by pulsating the light source, but the same effect can be obtained by intermittently receiving light using the image sensor. For example, it is possible to perform intermittent imaging by using an imaging unit equipped with a global shutter and opening the shutter for only a portion of a certain period. However, since irradiating the live sample S with strong light for a long period of time can damage the live sample S (phototoxicity), it is desirable not to turn on the light source except when imaging, as described above. In addition, by using an imaging unit equipped with a rolling shutter and synchronizing the rolling shutter and the lighting of the light source, it is possible to shorten the irradiation time of the live sample S and improve the tracking accuracy of the image sensor.

また、上記実施形態では、明視野撮像と蛍光撮像とを組み合わせてこれらを同時に実行するようにしているが、原理説明の通り、明視野撮像を伴わない蛍光撮像においても本発明は有効に機能する。また、明視野撮像に代えて、位相差撮像や暗視野撮像等、他の撮像方式での撮像が組み合わされてもよい。 In addition, in the above embodiment, bright-field imaging and fluorescent imaging are combined and performed simultaneously, but as explained in the principle explanation, the present invention also functions effectively in fluorescent imaging without bright-field imaging. In addition, imaging using other imaging methods, such as phase contrast imaging or dark-field imaging, may be combined instead of bright-field imaging.

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明においては、例えば励起光源は励起光を間欠的に撮像対象物に入射させるものであってもよい。このような構成によれば、励起光の間欠的な点灯によって蛍光の発生も間欠的となり、受光素子に蛍光を間欠的に受光させることができる。 As described above by way of example of specific embodiments, in the present invention, for example, the excitation light source may be one that intermittently irradiates excitation light onto the object to be imaged. With such a configuration, the intermittent illumination of the excitation light also results in intermittent generation of fluorescence, and the fluorescence can be intermittently received by the light receiving element.

この場合、例えば、励起光源から撮像対象物への励起光の入射と同期させて、追従移動機構が受光素子を移動させる構成であってもよい。このような構成によれば、間欠的な励起光の照射に同期して受光素子が移動することになるので、照射ごとに撮像される画像のそれぞれで画像ボケの発生を防止することができる。 In this case, for example, the tracking movement mechanism may be configured to move the light receiving element in synchronization with the incidence of excitation light from the excitation light source to the imaged object. With such a configuration, the light receiving element moves in synchronization with the intermittent irradiation of excitation light, making it possible to prevent image blurring in each image captured for each irradiation.

また例えば、受光素子は二次元イメージセンサであってもよい。このような構成によれば、一回の撮像で広い二次元領域を撮像することができるので、撮像位置を順次変化させることで広い撮像対象領域を高速に撮像することができる。この場合、連続的な撮像では走査移動により画像が流れてしまうが、間欠的な撮像を行うことでこの問題を抑制することができる。 For example, the light receiving element may be a two-dimensional image sensor. With this configuration, a wide two-dimensional area can be imaged in one capture, so a wide target area can be imaged at high speed by sequentially changing the imaging position. In this case, continuous imaging causes image blurring due to scanning movement, but this problem can be suppressed by performing intermittent imaging.

また例えば、撮像部は、撮像対象物に可視光を入射させる照明光源を備え、走査移動の間に、撮像対象物に可視光を入射させつつ行う撮像と、励起光を入射させつつ行う撮像とを交互に繰り返して実行してもよい。このような構成によれば、1回の走査で可視光域の撮像と蛍光撮像とを実行することができるので、これら種類の異なる画像を取得するために必要な時間を短縮することができる。また、撮像の時間差が小さいため、画像間で撮像対象物の状態が変化することも避けられる。 For example, the imaging unit may be equipped with an illumination light source that causes visible light to be incident on the imaging target, and during scanning movement, imaging performed while causing visible light to be incident on the imaging target and imaging performed while causing excitation light to be incident thereon may be repeated in alternation. With this configuration, imaging in the visible light range and fluorescence imaging can be performed in a single scan, thereby shortening the time required to obtain these different types of images. In addition, because the time difference between imaging is small, changes in the state of the imaging target between images can be avoided.

また例えば、受光素子が互いに波長の異なる複数の前記蛍光を互いに時間を異ならせて受光する場合には、追従移動機構は、受光素子が一の波長について受光する間、受光素子を初期位置から追従方向に移動させ、次の波長についての受光が開始されるよりも前に、受光素子を初期位置に戻すように構成されてもよい。このような構成によれば、発光波長の異なる複数の蛍光成分を時系列で受光するのに際して、蛍光が受光素子に入射する位置を各波長成分の間で揃えることが可能となり、画像品質の良好な画像を得ることができる。例えば、撮像光学系の視野を有効に活用して撮像を行うことができる。 For example, when the light receiving element receives multiple fluorescent light having different wavelengths at different times, the tracking movement mechanism may be configured to move the light receiving element from the initial position in the tracking direction while the light receiving element receives light for one wavelength, and to return the light receiving element to the initial position before light reception for the next wavelength begins. With such a configuration, when multiple fluorescent components having different emission wavelengths are received in time series, the position at which the fluorescent light enters the light receiving element can be aligned for each wavelength component, and images with good image quality can be obtained. For example, imaging can be performed by effectively utilizing the field of view of the imaging optical system.

また、本発明は、撮像対象物が容器内で培養された細胞、または病理組織標本であるときに、特に優れた効果を奏するものである。 The present invention is particularly effective when the object to be imaged is cells cultured in a container or a pathological tissue specimen.

この発明は、撮像対象物を走査しながら蛍光撮像する撮像技術全般に適用することができる。特に、細胞や組織標本等の生試料の観察に好適であり、医療や生化学の分野に有用なものである。 This invention can be applied to all imaging techniques that capture fluorescent images while scanning an object. It is particularly suitable for observing living specimens such as cells and tissue samples, and is useful in the fields of medicine and biochemistry.

1 撮像装置
20 撮像ユニット(撮像部)
21 光源(照明光源)
22 光源(励起光源)
26 撮像素子(受光素子)
27 追従移動機構
30 走査移動機構
Ds 走査移動方向
Dt 追従方向
Ps 移動開始位置(初期位置)
S 生試料(撮像対象物)
1 Imaging device 20 Imaging unit (imaging section)
21 Light source (illumination light source)
22 Light source (excitation light source)
26 Imaging element (light receiving element)
27 Follow-up movement mechanism 30 Scanning movement mechanism Ds Scanning movement direction Dt Follow-up direction Ps Movement start position (initial position)
S: Raw sample (image subject)

Claims (8)

撮像対象物に励起光を入射させて前記撮像対象物から出射される蛍光を受光し、前記撮像対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像対象物に対し相対的に、前記撮像部を前記励起光の入射方向と交わる方向に一定速度で走査移動させる走査移動機構と
を備え、
前記撮像部は、
前記励起光を出射する励起光源と、
前記撮像対象物から出射される蛍光を間欠的に受光する受光素子と、
前記撮像対象物の一点から前記受光素子に至る蛍光の光路が前記走査移動に伴って移動する方向を追従方向として、前記追従方向およびその逆方向に前記受光素子を所定範囲内で移動可能な追従移動機構と
を有し、
前記受光素子は、二次元イメージセンサであり、
前記追従移動機構は、
前記受光素子が前記蛍光を受光する期間、前記受光素子を、所定の初期位置から前記追従方向に沿って前記走査移動速度に対応する速度で移動させることで、前記撮像対象物が前記撮像部に結像する結像位置の移動に前記受光素子を追従させ
前記受光素子が前記蛍光を受光しない期間、前記受光素子を前記逆方向に移動させて前記初期位置に戻す、撮像装置。
an imaging section that irradiates an imaging object with excitation light, receives fluorescence emitted from the imaging object, and images the imaging object;
a scanning movement mechanism that scans and moves the imaging unit at a constant speed in a direction intersecting with a direction of incidence of the excitation light relative to the imaging object,
The imaging unit includes:
An excitation light source that emits the excitation light;
a light receiving element that intermittently receives the fluorescence emitted from the image capturing object;
a tracking movement mechanism that is capable of moving the light receiving element within a predetermined range in a tracking direction and an opposite direction to the tracking direction, the direction being a direction in which an optical path of the fluorescent light moves in association with the scanning movement from a point on the image capture object to the light receiving element;
the light receiving element is a two-dimensional image sensor,
The following movement mechanism includes:
During a period in which the light receiving element receives the fluorescent light, the light receiving element is moved from a predetermined initial position along the tracking direction at a speed corresponding to the scanning movement speed , thereby causing the light receiving element to track the movement of an imaging position where an image of the imaged object is formed on the imaging unit ;
The imaging device moves the light receiving element in the reverse direction and returns it to the initial position during a period in which the light receiving element does not receive the fluorescent light.
前記励起光源は、前記励起光を間欠的に前記撮像対象物に入射させる請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the excitation light source intermittently irradiates the excitation light onto the imaging subject. 前記励起光源から前記撮像対象物への前記励起光の入射と同期させて、前記追従移動機構が前記受光素子を移動させる請求項2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 2, wherein the tracking movement mechanism moves the light receiving element in synchronization with the incidence of the excitation light from the excitation light source on the imaging object. 前記受光素子の前記追従方向への移動における速度は、前記一定速度での走査移動によって前記結像位置が移動する速度と等しい、請求項1に記載の撮像装置。The imaging device according to claim 1 , wherein a speed at which the light receiving element moves in the tracking direction is equal to a speed at which the imaging position moves due to the constant speed scanning movement. 前記撮像部は、前記撮像対象物に可視光を入射させる照明光源を備え、前記走査移動の間に、前記撮像対象物に前記可視光を入射させつつ行う撮像と、前記励起光を入射させつつ行う撮像とを交互に繰り返して実行する請求項1ないし4のいずれかに記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging unit includes an illumination light source that causes visible light to be incident on the imaging target, and during the scanning movement, imaging performed while the visible light is incident on the imaging target and imaging performed while the excitation light is incident thereon are alternately performed. 前記受光素子は、互いに波長の異なる複数の前記蛍光を互いに時間を異ならせて受光し、
前記追従移動機構は、前記受光素子が一の波長成分について受光する間、前記受光素子を前記初期位置から前記追従方向に移動させ、次の波長成分についての受光が開始されるよりも前に、前記受光素子を前記初期位置に戻す、請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像装置。
the light receiving element receives the plurality of fluorescent lights having different wavelengths at different times;
6. The imaging device according to claim 1, wherein the tracking movement mechanism moves the light receiving element from the initial position in the tracking direction while the light receiving element receives light of one wavelength component, and returns the light receiving element to the initial position before light reception of a next wavelength component begins.
撮像対象物に励起光を入射させ、前記撮像対象物から出射される蛍光を受光することで前記撮像対象物を撮像する撮像方法において、
励起光源および二次元イメージセンサである受光素子を有する撮像部と前記撮像対象物とを相対的に、前記励起光の入射方向と交わる方向に一定速度で走査移動させ、
前記撮像対象物の一点から前記受光素子に至る蛍光の光路が前記走査移動に伴って移動する方向を追従方向として、前記追従方向およびその逆方向に前記受光素子を所定範囲内で往復移動させながら、前記受光素子が前記追従方向に移動している期間に前記撮像対象物からの蛍光を受光し、
前記受光素子の前記追従方向への移動では、前記受光素子を前記追従方向に沿って前記走査移動速度に対応する速度で移動させることで、前記撮像対象物が前記撮像部に結像する結像位置の移動に前記受光素子を追従させる、撮像方法。
1. An imaging method for imaging an object by irradiating excitation light onto the object and receiving fluorescence emitted from the object, comprising:
an imaging unit having an excitation light source and a light receiving element which is a two-dimensional image sensor , and the imaging object are relatively scanned and moved at a constant speed in a direction intersecting with the incident direction of the excitation light;
a direction in which an optical path of the fluorescence from a point on the image capture object to the light receiving element moves in association with the scanning movement is defined as a tracking direction, and the light receiving element is reciprocated within a predetermined range in the tracking direction and an opposite direction thereto, while receiving the fluorescence from the image capture object during a period in which the light receiving element is moving in the tracking direction;
In the movement of the light receiving element in the tracking direction, the light receiving element is moved along the tracking direction at a speed corresponding to the scanning movement speed, thereby causing the light receiving element to track the movement of an imaging position where the object to be imaged is imaged on the imaging unit .
前記撮像対象物が、容器内で培養された細胞または病理組織標本である請求項7に記載の撮像方法。 The imaging method according to claim 7, wherein the imaging subject is a cell cultured in a container or a pathological tissue specimen.
JP2020157364A 2020-09-18 2020-09-18 Imaging device and imaging method Active JP7476067B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020157364A JP7476067B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Imaging device and imaging method
PCT/JP2021/031101 WO2022059442A1 (en) 2020-09-18 2021-08-25 Imaging device and imaging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020157364A JP7476067B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Imaging device and imaging method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022051091A JP2022051091A (en) 2022-03-31
JP7476067B2 true JP7476067B2 (en) 2024-04-30

Family

ID=80776837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020157364A Active JP7476067B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Imaging device and imaging method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7476067B2 (en)
WO (1) WO2022059442A1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106750A (en) 2003-10-01 2005-04-21 Sony Corp Substrate for use in bioassay and bioassay device
JP2005214924A (en) 2004-02-02 2005-08-11 Olympus Corp Measuring method and measuring instrument
JP2007093488A (en) 2005-09-29 2007-04-12 Olympus Corp Method and device for acquiring image of test sample of biological origin using optical imaging means
JP2007198790A (en) 2006-01-24 2007-08-09 Sharp Corp Analysis method and analysis device
JP2008507719A (en) 2004-07-23 2008-03-13 ジーイー・ヘルスケア・ナイアガラ・インク Confocal fluorescence microscopy and equipment
WO2008029730A1 (en) 2006-09-08 2008-03-13 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Semiconductor fluorescent microparticle, biosubstance fluorescent labeling agent and method of bioassay
JP2008157814A (en) 2006-12-25 2008-07-10 Sharp Corp Substrate for analysis, and analyzer
WO2018012130A1 (en) 2016-07-13 2018-01-18 株式会社Screenホールディングス Image processing method, image processing device, imaging device, and imaging method
JP2018509622A (en) 2015-03-13 2018-04-05 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー Aberration correction in incoherent imaging systems using Fourier typography techniques
WO2019069509A1 (en) 2017-10-02 2019-04-11 ソニー株式会社 Fluorescence microscope device and fluorescence microscope system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106750A (en) 2003-10-01 2005-04-21 Sony Corp Substrate for use in bioassay and bioassay device
JP2005214924A (en) 2004-02-02 2005-08-11 Olympus Corp Measuring method and measuring instrument
JP2008507719A (en) 2004-07-23 2008-03-13 ジーイー・ヘルスケア・ナイアガラ・インク Confocal fluorescence microscopy and equipment
JP2007093488A (en) 2005-09-29 2007-04-12 Olympus Corp Method and device for acquiring image of test sample of biological origin using optical imaging means
JP2007198790A (en) 2006-01-24 2007-08-09 Sharp Corp Analysis method and analysis device
WO2008029730A1 (en) 2006-09-08 2008-03-13 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Semiconductor fluorescent microparticle, biosubstance fluorescent labeling agent and method of bioassay
JP2008157814A (en) 2006-12-25 2008-07-10 Sharp Corp Substrate for analysis, and analyzer
JP2018509622A (en) 2015-03-13 2018-04-05 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー Aberration correction in incoherent imaging systems using Fourier typography techniques
WO2018012130A1 (en) 2016-07-13 2018-01-18 株式会社Screenホールディングス Image processing method, image processing device, imaging device, and imaging method
WO2019069509A1 (en) 2017-10-02 2019-04-11 ソニー株式会社 Fluorescence microscope device and fluorescence microscope system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022059442A1 (en) 2022-03-24
JP2022051091A (en) 2022-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2824447C (en) Pathology slide scanner
US9810895B2 (en) Biological observation apparatus
JP5316161B2 (en) Observation device
JP7167276B2 (en) Low-Resolution Slide Imaging, Slide Label Imaging and High-Resolution Slide Imaging Using Dual Optical Paths and Single Imaging Sensor
JP2018097382A (en) High-resolution luminescence microscopy
WO2014175220A1 (en) Image acquisition device and method and system for creating focus map for specimen
JP7009619B2 (en) Double-pass macro image
US8542438B2 (en) Laser scanning microscope having a microelement array
CA2849330A1 (en) Slide scanner with a tilted image
WO2015064116A1 (en) Image acquisition device and image acquisition method for image acquisition device
JP6940696B2 (en) Two-dimensional and three-dimensional fixed Z-scan
JP7004808B2 (en) Opposed edge system for scanning and processing glass slides
JP7476067B2 (en) Imaging device and imaging method
JP6134249B2 (en) Image acquisition device and image acquisition method of image acquisition device
JP7119085B2 (en) Impact rescan system
JP2008051772A (en) Fluorescence image acquisition device and fluorescence image acquisition method
US11480777B2 (en) Observation device, observation method, and observation device control program storage medium
KR20180126585A (en) Observation apparatus and method and observation apparatus control program
US20240184090A1 (en) Sample observation device and sample observation method
JP4110473B2 (en) Screening method and screening apparatus
EP4006613A1 (en) Digital microscope and method of operating a digital microscope
JP2006030280A (en) Illumination device and method for microscope, and computer program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7476067

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150