JPWO2020171173A1 - 顕微鏡システム、焦点調整プログラム、および焦点調整システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の顕微鏡システム1の一例を示す模式図である。
上記実施形態では、検出部30と、画像検出部34と、を別体として構成した場合を一例として説明した。しかし、検出部30としてCMOSイメージセンサ、または、CCDイメージセンサを用いる場合には、検出部30と画像検出部34とを共通化してもよい。
上記実施形態では、遮光部14Cによって照射光LAの一部遮光することで、光軸に対して非対称の形状の励起光LBを照射した。しかし、励起光LBの実現方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、照射光LAを分離することで、励起光LBを実現してもよい。
本変形例では、非対称の形状の励起光LBを、遮光部14Cまたは分離部14Dを用いずに実現する構成を説明する。
なお、上記実施形態および上記変形例で実現した、光軸に対して非対称な形状の励起光LBを実現するための構成は、照射光LAを発光する光源から、測定部10内への照射光LAの出力開始位置までの間の空間に、実現されていてもよい。すなわち、非対称な形状の励起光LBを発光する光学部材から励起光LBを発光する構成とし、測定部10、測定部10A、測定部10B、測定部10Cの各々内に照射するようにしてもよい。
本実施形態では、光軸に対して非対称の形状の励起光LBとして、非点収差を発生させた励起光LBを用いる形態を説明する。
本実施形態では、特定の露出値の受光部31による蛍光信号40を用いて、重心位置を特定する形態を説明する。なお、上記実施形態と同じ機能または構成を示す部分には、同じ符号を付与し、詳細な説明を省略する場合がある。
図24は、上記実施形態および変形例に係る焦点調整装置12、焦点調整装置13、および焦点調整装置19の機能を実現するコンピュータ1000の一例を示すハードウェア構成図である。
(1)
光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、
ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、
前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出する導出部を備え、導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動させる移動制御部と、
を備える、顕微鏡システム。
(2)
前記導出部は、
前記蛍光信号に含まれる前記強度値のプロファイルを生成する生成部と、
前記プロファイルに基づいて、前記蛍光信号における前記強度値の重心位置を特定する特定部と、
目標重心位置を特定し、前記重心位置と前記目標重心位置との差に基づいて、前記移動量および前記移動方向を算出する算出部と、
を有する、
上記(1)に記載の顕微鏡システム。
(3)
前記検出部は、
含まれる前記受光部の露出値が互いに異なる複数種類の単位領域が受光面に沿って配列され、
前記導出部は、
複数種類の前記単位領域の内、特定の露出値の前記受光部を含む前記単位領域を選択する選択部を含み、
前記特定部は、
選択された前記単位領域に含まれる前記受光部の前記強度値を示す前記蛍光信号の前記プロファイルに基づいて、前記重心位置を特定する、
上記(2)に記載の顕微鏡システム。
(4)
前記生成部は、
前記蛍光信号に含まれる蛍光受光領域の前記強度値を用いて、前記プロファイルを生成する、
上記(2)に記載の顕微鏡システム。
(5)
前記照射部は、
発光部から照射された照射光の一部を遮光し、前記励起光として出力する遮光部を有する、
上記(1)〜(4)の何れか1つに記載の顕微鏡システム。
(6)
前記照射部は、
発光部から照射された照射光を光軸に対して非対称の形状に分離する分離部を有する、
上記(1)〜(4)の何れか1つに記載の顕微鏡システム。
(7)
前記照射部は、
発光部から照射された照射光の一部を平行にして前記励起光として出力するコリメートレンズを有し、
前記発光部は、
前記発光部の発光位置が前記コリメートレンズの光軸から外れた位置に配置されてなる、
上記(1)〜(4)の何れか1つに記載の顕微鏡システム。
(8)
前記照射部は、
発光部から照射された照射光に非点収差を発生させた前記励起光を照射する、
上記(1)〜(4)の何れか1つに記載の顕微鏡システム。
(9)
前記導出部は、
前記蛍光信号に含まれる蛍光受光領域の広がり方向に基づいて、前記移動方向を導出する方向導出部と、
前記蛍光信号を、該蛍光受光領域上を通り且つ該蛍光受光領域の広がり方向に沿った直線を境界として2つの領域に分割し、前記蛍光信号に含まれる前記強度値の合計値に対する、2つの前記領域の各々の前記強度値の合計値の差の比を、前記移動量として導出する移動量導出部と、
を有する、
上記(8)に記載の顕微鏡システム。
(10)
前記導出部は、
前記蛍光信号を、前記対物レンズと前記測定対象部材との距離が近づくときの蛍光受光領域の広がりを示す第1の線状領域の一端部と、該第1の線状領域の他端部と、前記対物レンズと前記測定対象部材との距離が離れるときの前記蛍光受光領域の広がりを示す第2の線状領域の一端部と、該第2の線状領域の他端部と、の各々が互いに異なる領域に配置されるように4つの領域に分割し、
4つの前記領域の内、前記検出部から取得した前記蛍光信号に含まれる前記蛍光受光領域の広がり方向の両端部が位置する2つの前記領域である存在領域に応じて、前記移動方向を導出する方向導出部と、
前記蛍光信号に含まれる前記強度値の合計値に対する、4つの前記領域の内の前記存在領域の前記強度値の合計値から、4つの前記領域の内の前記存在領域以外の他の2つの前記領域の前記強度値の合計値を減算した差分の比を、前記移動量として導出する移動量導出部と、
を有する、
上記(8)に記載の顕微鏡システム。
(11)
前記検出部は、
ゲインおよび電荷蓄積時間の少なくとも一方の異なる複数種類の前記受光部を含むブロック領域を受光面に沿って複数配列してなる、
上記(1)〜(10)の何れか1つに記載の顕微鏡システム。
(12)
光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、を備えた測定部から、前記蛍光信号を取得するステップと、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出する導出部を備え、導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動制御するステップと、
をコンピュータに実行させるための焦点調整プログラム。
(13)
測定部と、前記測定部の動作の制御に使われるソフトウェアと、を含んで構成される焦点調整システムであって、
前記ソフトウェアは情報処理装置に搭載されており、
前記測定部は、
光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、
ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、
前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、
を含み、
前記ソフトウェアは、
前記検出部から、前記蛍光信号を取得し、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズの焦点を前記測定対象領域に合わせるための、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出し、
導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動制御する、
焦点調整システム。
10、10A、10B、10C 測定部
12、13、19 焦点調整装置
12A、13A、19A 取得部
12B、13B、19B 導出部
12C、13C、19C 移動制御部
12D、19D 生成部
12E、19E 特定部
12F、19F 算出部
13D 方向導出部
13E 移動量導出部
14、15A、15B 照射部
19G 選択部
20 対物レンズ
22 測定対象部材
22A ガラス部材
22B 測定対象領域
30、35、39 検出部
Claims (13)
- 光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、
ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、
前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出する導出部を備え、導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動させる移動制御部と、
を備える、顕微鏡システム。 - 前記導出部は、
前記蛍光信号に含まれる前記強度値のプロファイルを生成する生成部と、
前記プロファイルに基づいて、前記蛍光信号における前記強度値の重心位置を特定する特定部と、
目標重心位置を特定し、前記重心位置と前記目標重心位置との差に基づいて、前記移動量および前記移動方向を算出する算出部と、
を有する、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記検出部は、
含まれる前記受光部の露出値が互いに異なる複数種類の単位領域が受光面に沿って配列され、
前記導出部は、
複数種類の前記単位領域の内、特定の露出値の前記受光部を含む前記単位領域を選択する選択部を含み、
前記特定部は、
選択された前記単位領域に含まれる前記受光部の前記強度値を示す前記蛍光信号の前記プロファイルに基づいて、前記重心位置を特定する、
請求項2に記載の顕微鏡システム。 - 前記生成部は、
前記蛍光信号に含まれる蛍光受光領域の前記強度値を用いて、前記プロファイルを生成する、
請求項2に記載の顕微鏡システム。 - 前記照射部は、
発光部から照射された照射光の一部を遮光し、前記励起光として出力する遮光部を有する、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記照射部は、
発光部から照射された照射光を光軸に対して非対称の形状に分離する分離部を有する、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記照射部は、
発光部から照射された照射光の一部を平行にして前記励起光として出力するコリメートレンズを有し、
前記発光部は、
前記発光部の発光位置が前記コリメートレンズの光軸から外れた位置に配置されてなる、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記照射部は、
発光部から照射された照射光に非点収差を発生させた前記励起光を照射する、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記導出部は、
前記蛍光信号に含まれる蛍光受光領域の広がり方向に基づいて、前記移動方向を導出する方向導出部と、
前記蛍光信号を、該蛍光受光領域上を通り且つ該蛍光受光領域の広がり方向に沿った直線を境界として2つの領域に分割し、前記蛍光信号に含まれる前記強度値の合計値に対する、2つの前記領域の各々の前記強度値の合計値の差の比を、前記移動量として導出する移動量導出部と、
を有する、
請求項8に記載の顕微鏡システム。 - 前記導出部は、
前記蛍光信号を、前記対物レンズと前記測定対象部材との距離が近づくときの蛍光受光領域の広がりを示す第1の線状領域の一端部と、該第1の線状領域の他端部と、前記対物レンズと前記測定対象部材との距離が離れるときの前記蛍光受光領域の広がりを示す第2の線状領域の一端部と、該第2の線状領域の他端部と、の各々が互いに異なる領域に配置されるように4つの領域に分割し、
4つの前記領域の内、前記検出部から取得した前記蛍光信号に含まれる前記蛍光受光領域の広がり方向の両端部が位置する2つの前記領域である存在領域に応じて、前記移動方向を導出する方向導出部と、
前記蛍光信号に含まれる前記強度値の合計値に対する、4つの前記領域の内の前記存在領域の前記強度値の合計値から、4つの前記領域の内の前記存在領域以外の他の2つの前記領域の前記強度値の合計値を減算した差分の比を、前記移動量として導出する移動量導出部と、
を有する、
請求項8に記載の顕微鏡システム。 - 前記検出部は、
ゲインおよび電荷蓄積時間の少なくとも一方の異なる複数種類の前記受光部を含むブロック領域を受光面に沿って複数配列してなる、
請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、を備えた測定部から、前記蛍光信号を取得するステップと、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出する導出部を備え、導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動制御するステップと、
をコンピュータに実行させるための焦点調整プログラム。 - 測定部と、前記測定部の動作の制御に使われるソフトウェアと、を含んで構成される焦点調整システムであって、
前記ソフトウェアは情報処理装置に搭載されており、
前記測定部は、
光軸に対して非対称の形状の励起光を照射する照射部と、
ガラス部材と測定対象領域とを含む測定対象部材に前記励起光を集光する対物レンズと、
前記励起光により前記測定対象領域から発せられた蛍光を受光する少なくとも1つ以上の受光部を備え、各々の前記受光部で受光した蛍光の強度値を示す蛍光信号を出力する検出部と、
を含み、
前記ソフトウェアは、
前記検出部から、前記蛍光信号を取得し、
前記蛍光信号に基づいて、前記対物レンズの焦点を前記測定対象領域に合わせるための、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方の移動量および移動方向を導出し、
導出された前記移動量および前記移動方向に、前記対物レンズおよび前記測定対象部材の少なくとも一方を移動制御する、
焦点調整システム。
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