JP6246551B2 - 制御装置、顕微鏡システム、制御方法およびプログラム - Google Patents
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顕微鏡により試料を撮影して得られた複数の画像と、各画像を撮影したときの制御パラメータであって、前記顕微鏡のXYステージに対する前記画像の撮影位置、撮影時刻、および、前記画像を撮影するときに前記顕微鏡に設定されていた検鏡法のいずれかを含む制御パラメータとを関連付けて記憶する記憶手段と、
タイムラプス実験中に画像を選択するための操作者による制御パラメータの指定を受け付ける受付手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像から、前記受付手段により受け付けられた制御パラメータと関連付けられている画像を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画像を表示する表示手段と、
前記操作者によって操作可能な操作手段と、
前記操作手段の操作内容に応じて前記制御パラメータである試料の撮影位置を変更する変更手段と、
前記変更手段による変更後の撮影位置に前記試料が移動するように前記XYステージを移動させ、前記励起光を前記試料に照射して前記タイムラプス実験における次回の撮影を前記顕微鏡に実行させる撮影制御手段と
を有することを特徴とする。
操作部33を通じてZスタック画像の取得(つまりZスタックの実行)が指示されると、CPU30は、Zスタックの実行を顕微鏡1の制御部20に指示する。この際に、CPU30は、操作部33を通じてユーザーにより設定された制御パラメータ(たとえば、露光時間、Zスタック数Nz、トータル撮影枚数Nt、撮影開始時刻、光源の種類、フィルタ、対物レンズの倍率、Zステージの移動範囲Wなど)も制御部20に送信される。制御部20は、制御パラメータにしたがって露光時間などを撮影装置18に設定するとともに、Zステージ(対物レンズユニット12)を撮影開始位置に移動させるためにモータ13を制御する。制御部20は、撮影開始時刻になると光源を点灯させて撮影を開始する。制御部20は、移動範囲WをZスタック数Nz撮影枚数で除算して一回の移動距離である移動ピッチPを求め、それに応じてモータ13を駆動してZステージを移動させる。つまり、1枚の画像を取得するたびに移動ピッチPだけZステージが移動する。撮影枚数がZスタック数Nzに一致するまでZステージの移動と撮影とが繰り返し実行される。これにより、指定された枚数(Zスタック数Nz)の画像が取得される。制御部20は、各画像を撮影したときの制御パラメータ(撮影時刻、対物レンズ、ZステージのZ位置)を含むメタデータを作成して各画像に添付する。ZステージのZ位置は、実質的に、対物レンズと試料3との間の距離を示しており、Z位置を示す位置データは距離を示す距離データに相当する。制御部20は、画像を取得するたびに通信部23を通じて当該画像を制御装置2に送信してもよいし、または、Zスタック数Nz分の複数の画像の取得が完了するたびにこれらの画像を一括して制御装置2に送信してもよい。なお、制御部20は、メタデータとしてZ位置を示す位置データ(距離データ)を各画像に付与してもよいが、制御パラメータに基づいてCPU30がこのようなメタデータを作成してもよい。顕微鏡1に設定した制御パラメータには移動範囲および移動ピッチの情報が含まれているため、CPU30は移動範囲を移動ピッチで除算することによって各画像のZ位置を求めることができる。CPU30は、通信インタフェース32を通じて受信した複数のレイヤー画像を記憶装置31に記憶する。このように、記憶装置31は、顕微鏡1において対物レンズと試料3との間の距離を変えながら当該試料を撮影して取得された複数の画像と、各画像を取得したときの対物レンズの光軸方向における位置を示す位置データとを関連付けて記憶する記憶手段として機能する。この複数のレイヤー画像がZスタック画像である。CPU30は、操作部33からの指示に応じてZスタック画像から3次元画像を構築して表示部34に表示してもよい。
図4は、画像の管理方法の一例を示す図である。取得された各画像とその画像を取得したときに使用された制御パラメータとの関係を管理する方法はいくつか存在する。図4に示した例では、CPU30が、地点(XY座標)、撮影時刻、検鏡法を示すチャネルごとにフォルダをツリー状に作成し、画像を保存する。これによりCPU30は、ユーザーにより指定された地点、時刻、検鏡法に対応した画像を選択して表示部に表示することができる。なお、撮影時刻は撮影開始時刻であってもよいし、撮影期間(撮影開始時刻から撮影終了時刻までの時間)であってもよい。
プレビュー画像作成部409は、操作部33の操作内容や操作量に応じて変更された制御パラメータに従った画像をプレビュー画像として作成し、表示部34に表示する。プレビュー画像作成部409は、選択された画像を操作部33の操作量に応じて表示部34の表示エリア内で移動して表示する。たとえば、画像が操作部33によってドラッグされて移動操作された場合、ドラッグ量とドラッグ方向に応じて画像が移動されて表示される。画像のうち表示エリア外に位置する部分は表示されない。これにより、観察位置(撮影範囲)がどのように変わるかを視覚的にユーザーに示すことができる。パラメータ変更部408は、操作部33の操作量に応じて撮影位置を変更する。操作部33のポインティングデバイスによって画像がドラッグされたときはドラッグ量に応じて撮影位置が変更される。たとえば、試料3の位置が観察位置の中央からずれていれば、試料3の画像が表示エリアの中央に移動させることで、試料3の像が画像の中央に位置するように撮影位置(XY座標)が変更される。
●(次回撮影時のXY座標) = (選択画像のXY座標) + (画像の平行移動量)*(画像1pixelあたりの長さ[um/pixel])
●(次回撮影時のZスタック基準位置) = (選択画像のZ位置)
●(次回撮影時のカメラパラメータ)=(操作画面600における指示値)
S907で、CPU30(パラメータ変更部408)は決定された制御パラメータを、撮影制御部401を通じて顕微鏡1に設定する。S908で、CPU30(撮影制御部401)はタイマーを監視して次回の撮影タイミングが到来したかどうかを判定する。次回の撮影タイミングが到来すると、S909に進む。S909で、CPU30(撮影制御部401)は撮影の実行を顕微鏡1に指示する。
本実施形態では、Zスタックを伴うタイムラプス撮影において、過去の撮影タイミングにおいて取得されたZスタック画像から合焦位置が判定され、合焦位置を撮影基準位置(以下、単に基準位置と称す)として次回の撮影が実行されてもよい。基準位置は、ZスタックにおけるZステージの移動範囲Wを決定するための基準となる位置である。たとえば、基準位置が移動範囲Wおいて中央の位置となるように移動範囲Wの上限位置Zhiと下限位置Zloとが決定される。つまり、移動範囲Wは上限位置Zhiから下限位置Zloまでの範囲である。移動範囲Wは一回のZスタックにおけるZステージの移動距離である。この移動距離を2Lと仮定すると、基準位置から+LとなるZ位置がZスタックの開始位置(または終了位置)となり、基準位置から−LとなるZ位置がZスタックの終了位置(または開始位置)となる。もちろんこれは一例にすぎず、試料3の移動方向が予測可能であれば、移動方向をカバーするようにZステージの移動範囲を決定すればよい。たとえば、試料3が基準位置から+方向に移動(成長)することがわかっていれば、基準位置を開始位置に決定してもよい。
を狭くすることで、Zスタック画像を構成する画像の枚数が減少することになる。
Claims (11)
- 一定の間隔で試料に励起光を照射して該試料を撮影するタイムラプス実験に使用される顕微鏡を制御する制御装置であって、
顕微鏡により試料を撮影して得られた複数の画像と、各画像を撮影したときの制御パラメータであって、前記顕微鏡のXYステージに対する前記画像の撮影位置、撮影時刻、および、前記画像を撮影するときに前記顕微鏡に設定されていた検鏡法のいずれかを含む制御パラメータとを関連付けて記憶する記憶手段と、
タイムラプス実験中に画像を選択するための操作者による制御パラメータの指定を受け付ける受付手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像から、前記受付手段により受け付けられた制御パラメータと関連付けられている画像を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画像を表示する表示手段と、
前記操作者によって操作可能な操作手段と、
前記操作手段の操作内容に応じて前記制御パラメータである試料の撮影位置を変更する変更手段と、
前記変更手段による変更後の撮影位置に前記試料が移動するように前記XYステージを移動させ、前記励起光を前記試料に照射して前記タイムラプス実験における次回の撮影を前記顕微鏡に実行させる撮影制御手段と
を有することを特徴とする制御装置。 - 前記表示手段は、前記操作手段の操作量に応じて変更された制御パラメータに従った画像をプレビュー画像として表示することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記表示手段は、前記選択手段により選択された画像を前記操作手段の操作量に応じて前記表示手段の表示エリア内で移動して表示し、
前記変更手段は、前記操作量に応じて前記制御パラメータのうち前記撮影位置を変更することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。 - 前記選択手段により選択された画像の輝度値を前記操作手段により入力された露光時間に応じて変更することで前記プレビュー画像を作成する作成手段を有することを特徴とする請求項2または3に記載の制御装置。
- 前記選択手段により選択された画像の輝度値を前記操作手段により入力された前記顕微鏡のビニングの設定またはゲインの設定に応じて変更することで前記プレビュー画像を作成する作成手段を有することを特徴とする請求項2または3に記載の制御装置。
- 前記顕微鏡の対物レンズの倍率の変更が指定されると、前記選択手段により選択された画像を変更後の倍率に応じて拡大して前記プレビュー画像を作成する作成手段を有することを特徴とする請求項2または3に記載の制御装置。
- 前記顕微鏡は、前記顕微鏡の対物レンズと前記試料との間の距離を変えながら複数の画像を撮影するZスタック撮影を実行する顕微鏡であり、
前記制御パラメータには、前記複数の画像それぞれを撮影したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離を示すZ方向の位置が含まれており、
前記変更手段は、前記選択手段により選択された画像に関連付けられているZ方向の位置を、次回に撮影する画像のZ方向の基準位置として設定することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記顕微鏡は、蛍光試薬を添加された前記試料に対して励起光を照射し、前記試料から発する蛍光を撮影する蛍光顕微鏡であり、
前記撮影制御手段は、前記制御パラメータを変更する際には前記励起光を出力する光源を停止させることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の制御装置。 - 顕微鏡と、当該顕微鏡を制御する制御装置とを有する顕微鏡システムであって、
前記顕微鏡は、
試料が載置される載置手段と、
対物レンズと、
前記対物レンズを移動させて前記対物レンズと前記試料との間の距離を変更する移動手段と、
前記試料からの光を結像する結像レンズと、
前記試料からの光が結像される撮影手段と
を有し、
前記制御装置は、
顕微鏡により試料を撮影して得られた複数の画像と、各画像を撮影したときの制御パラメータであって、前記顕微鏡のXYステージに対する前記画像の撮影位置、撮影時刻、および、前記画像を撮影するときに前記顕微鏡に設定されていた検鏡法のいずれかを含む制御パラメータとを関連付けて記憶する記憶手段と、
一定の間隔で試料に励起光を照射して該試料を撮影するタイムラプス実験中に画像を選択するための操作者による制御パラメータの指定を受け付ける受付手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像から、前記受付手段により受け付けられた制御パラメータと関連付けられている画像を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画像を表示する表示手段と、
前記操作者によって操作可能な操作手段と、
前記操作手段の操作内容に応じて前記制御パラメータである試料の撮影位置を変更する変更手段と、
前記変更手段による変更後の撮影位置に前記試料が移動するように前記XYステージを移動させ、前記励起光を前記試料に照射して前記タイムラプス実験における次回の撮影を前記顕微鏡に実行させる撮影制御手段と
を有することを特徴とする顕微鏡システム。 - 一定の間隔で試料に励起光を照射して該試料を撮影するタイムラプス実験に使用される顕微鏡を制御する制御装置を、
顕微鏡により試料を撮影して得られた複数の画像と、各画像を撮影したときの制御パラメータであって、前記顕微鏡のXYステージに対する前記画像の撮影位置、撮影時刻、および、前記画像を撮影するときに前記顕微鏡に設定されていた検鏡法のいずれかを含む制御パラメータとを関連付けて記憶する記憶手段と、
タイムラプス実験中に画像を選択するための操作者による制御パラメータの指定を受け付ける受付手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像から、前記受付手段により受け付けられた制御パラメータと関連付けられている画像を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画像を表示する表示手段と、
前記操作者によって操作可能な操作手段と、
前記操作手段の操作内容に応じて前記制御パラメータである試料の撮影位置を変更する変更手段と、
前記変更手段による変更後の撮影位置に前記試料が移動するように前記XYステージを移動させ、前記励起光を前記試料に照射して前記タイムラプス実験における次回の撮影を前記顕微鏡に実行させる撮影制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。 - 一定の間隔で試料に励起光を照射して該試料を撮影するタイムラプス実験に使用される顕微鏡を制御する制御方法であって、
顕微鏡により試料を撮影して得られた複数の画像と、各画像を撮影したときの制御パラメータであって、前記顕微鏡のXYステージに対する前記画像の撮影位置、撮影時刻、および、前記画像を撮影するときに前記顕微鏡に設定されていた検鏡法のいずれかを含む制御パラメータとを関連付けて記憶手段に記憶する記憶工程と、
タイムラプス実験中に画像を選択するための操作者による制御パラメータの指定を受け付ける受付工程と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像から、前記受付工程により受け付けられた制御パラメータと関連付けられている画像を選択する選択工程と、
前記選択工程において選択された画像を表示手段に表示する表示工程と、
前記操作者によって操作可能な操作手段の操作内容に応じて前記制御パラメータである試料の撮影位置を変更する変更工程と、
前記変更工程による変更後の撮影位置に前記試料が移動するように前記XYステージを移動させ、前記励起光を前記試料に照射して前記タイムラプス実験における次回の撮影を前記顕微鏡に実行させる撮影制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
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JP2013221498A JP6246551B2 (ja) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | 制御装置、顕微鏡システム、制御方法およびプログラム |
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