JP6631620B2 - 顕微鏡装置、観察方法、及び制御プログラム - Google Patents
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Description
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光を試料に対して照射することと、活性化された蛍光物質を励起する励起光を試料に対して照射することと、蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、蛍光の像を撮像することと、撮像された1以上の画像を用いて画像処理を行うことと、を含み、励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像することを、n回実行する第1の処理と、励起光の強度を低減させる、又は励起光の照射を停止させる第2の処理と、を繰り返し、画像処理は、第1の処理で撮像された2以上の画像を用いて1つの超解像画像を生成することと、第1の処理を繰り返すことで生成された2以上の超解像画像を含む動画を表示することと、を含み、nは、第1の処理ごとに決定される2以上の整数である観察方法が提供される。
本発明の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを試料に対して照射し、蛍光物質からの蛍光の像を撮像し、撮像された1以上の画像を用いて画像処理を行う顕微鏡装置の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、制御は、励起光を照射させ、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像させることを、n回実行する第1の処理と、励起光の強度を低減させる、又は励起光の照射を停止させる第2の処理と、を繰り返し、画像処理として、第1の処理で撮像された2以上の画像を用いて1つの超解像画像を生成させ、第1の処理を繰り返すことで生成された2以上の超解像画像を含む動画を表示させることを含み、
nは、第1の処理ごとに決定される2以上の整数である制御プログラムが提供される。
本発明の第1の態様に従えば、試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質を励起する励起光とを照射する照明光学系と、蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を用いて画像処理を行う画像処理部と、制御部と、を備える顕微鏡装置であって、制御部は、画像生成期間と、中断期間とを複数設け、画像生成期間において、活性化された蛍光物質に対して励起光を照射し、活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像部に複数のフレーム期間で撮像させ、中断期間における励起光の強度を、画像生成期間における強度よりも低減させ、又は中断期間における励起光の照射を停止させ、画像処理部は、複数のフレーム期間で得られた撮像結果の少なくとも一部を用いて1枚の画像を生成する、ことを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
第1実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられる蛍光色素(例、レポータ色素)が1種類である形態について説明する。図3は、本実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。顕微鏡装置1は、ステージ2、光源装置3と、照明光学系4と、結像光学系5と、撮像部6と、画像処理部7と、制御装置8とを備える。制御装置8は、顕微鏡装置1の各部を包括的に制御する制御部42を備える。
第2実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられる蛍光色素(例、レポータ色素)が2種類である形態について説明するが、蛍光色素(例、レポータ色素)の数は3種類以上でもよい。図7は、本実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第3実施形態について説明する。本実施形態では、標識に用いられる蛍光色素(例、レポータ色素)が2種類である他の形態について説明する。蛍光色素(例、レポータ色素)の数は3種類以上でもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第4実施形態について説明する。本実施形態では、顕微鏡装置1におけるステージ2などの変位(ドリフト量)を検出する形態について説明する。ここでは、蛍光色素(例、レポータ色素)が2種類である例を説明するが、蛍光色素(例、レポータ色素)は、1種類または3種類以上でもよい。図10は、本実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
なお、上記では、撮像画像Pd1からPdmまでの画像をPc1とPc2との変位の平均Vaを用いて補正する場合を例示したが、Pd1からPdmの複数の撮像画像に対する補正量を個別に算出してもよい。例えば、Pc1とPc2の変位の量を用いて、線形補間してもよい。例えば、Pc1とPc2で求められる変位の平均Vaを撮像画像の数 mで除算した値を、Pd1に対する補正量とし、以後の撮像画像は、この除算した値を撮像画像の取得順序に応じて積算した補正量としてもよい。これにより、撮像画像をより精度よく補正できる。
第5実施形態について説明する。本実施形態では、顕微鏡装置1におけるステージ2などの変位(ドリフト量)を検出する形態について説明する。ここでは、蛍光色素(例、レポータ色素)が2種類である例を説明するが、蛍光色素(例、レポータ色素)は、1種類または3種類以上でもよい。図13は、本実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
第6実施形態について説明する。本実施形態では、3次元の超解像画像を生成するモードについて説明する。図15は、本実施形態に係る顕微鏡装置1を示す図である。ここでは、照明、撮像のシーケンスが第1実施形態と同様であるものとするが、照明、撮像のシーケンスは、上述した各実施形態のいずれであってもよいし、上述した各実施形態を組み合わせたものでもよい。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を、適宜、簡略化あるいは省略する。
なお、第1実施形態、第2実施形態で説明した画像生成期間と中断期間とを設ける場合と、第4実施形態、第5実施形態で説明した基準マーカからの光(例、蛍光)の像を撮像する場合、とを組み合わせることもできる。この場合、例えば、基準マーカの変位の量を線形補間するに当たっては、画像生成期間に撮影された撮像画像のタイミングを利用して補正量を算出してもよい。
7・・・画像処理部、42・・・制御部、X・・・試料
Claims (19)
- 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光を前記試料に対して照射する第1の照明光学系と、
前記活性化された蛍光物質を励起する励起光を前記試料に対して照射する第2の照明光学系と、
前記蛍光物質からの蛍光の像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された1以上の画像を用いて画像処理を行う画像処理部と、
制御部と、
表示部と、を備え、
前記制御部は、
前記励起光を照射させ、前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に撮像させることを、n回実行する第1の処理と、
前記第1の処理の後に前記励起光の強度を低減させる、又は前記励起光の照射を停止させる第2の処理と、を繰り返し、
前記画像処理部に、前記第1の処理で撮像された2以上の画像を用いて1つの超解像画像を生成させ、
前記表示部に前記第1の処理を繰り返すことで生成された2以上の超解像画像を含む動画を表示させ、
前記nは、前記第1の処理ごとに決定される2以上の整数である
顕微鏡装置。 - 前記第1の照明光学系と前記第2の照明光学系とで少なくとも一部が共有されている、
請求項1に記載の顕微鏡装置。 - 前記制御部は、前記第1の処理と前記第2の処理とを交互に実行する、
請求項1または請求項2に記載の顕微鏡装置。 - 前記第2の処理が実行される時間の各々は、繰り返される前記第1の処理のそれぞれにおいて各撮像に要する時間のいずれよりも長い、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。 - 前記第2の処理が実行される時間は、繰り返される前記第1の処理のそれぞれに要する時間よりも長い、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。 - 試料に含まれる基準マーカの位置を検出するための補助光を前記試料に対して照射する第3の照明光学系をさらに備え、
前記制御部は、
前記補助光を照射させ、前記基準マーカからの光の像を前記撮像部に撮像させる処理を、複数回実行させる、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。 - 前記補助光の光強度は、前記励起光の光強度よりも弱い、
請求項6に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記基準マーカの移動に基づいて、前記第1の処理において撮像される少なくとも1つの画像を補正する
請求項6または7に記載の顕微鏡装置。 - 前記第1の処理は、
第1波長の前記励起光を照射させ、前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に撮像させることを、p回実行する処理と、
第2波長の前記励起光を照射させ、前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を前記撮像部に撮像させることを、q回実行する処理と、を含み、
前記制御部は、前記画像処理部に、前記p回実行する処理と前記q回実行する処理とにおいて撮像される画像の2以上を用いて少なくとも1つの超解像画像を生成させる、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記p回実行する処理で撮像される画像と、前記q回実行する処理で撮像される画像とを用いて1つの超解像画像を生成する、
請求項9に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記p回実行する処理において撮像される2以上の画像を用いて第1の超解像画像を形成し、前記q回実行する処理で撮像される2以上の画像を用いて第2の超解像画像を形成する、
請求項9に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、前記第1の超解像画像および前記第2の超解像画像を用いて1つの超解像画像を生成する、
請求項11に記載の顕微鏡装置。 - 試料に含まれる基準マーカの位置を検出するための補助光を前記試料に対して照射する第3の照明光学系をさらに備え、
前記制御部は、
前記補助光を照射させ、前記基準マーカからの光の像を前記撮像部に撮像させる処理を、複数回実行させる、
請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。 - 前記補助光の光強度は、前記励起光の光強度よりも弱い、
請求項13に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記基準マーカの移動に基づいて、前記第1の処理において撮像される少なくとも1つの画像を補正する
請求項13または14に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記基準マーカの移動に基づいて、前記p回実行する処理において撮像される少なくとも1つの画像を補正し、前記q回実行する処理において撮像される少なくとも1つの画像を補正する、
請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。 - 前記画像処理部は、
前記基準マーカの移動に基づいて、前記p回実行する処理において撮像される少なくとも1つの画像と、前記q回実行する処理において撮像される少なくとも1つの画像との位置関係を補正する、
請求項13から請求項16のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。 - 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光を前記試料に対して照射することと、
前記活性化された蛍光物質を励起する励起光を前記試料に対して照射することと、
前記蛍光物質からの蛍光の像を形成することと、
前記蛍光の像を撮像することと、
前記撮像された1以上の画像を用いて画像処理を行うことと、を含み、
前記励起光を照射させ、前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像することを、n回実行する第1の処理と、
前記励起光の強度を低減させる、又は前記励起光の照射を停止させる第2の処理と、を繰り返し、
前記画像処理は、前記第1の処理で撮像された2以上の画像を用いて1つの超解像画像を生成することと、
前記第1の処理を繰り返すことで生成された2以上の超解像画像を含む動画を表示することと、を含み、
前記nは、前記第1の処理ごとに決定される2以上の整数である
観察方法。 - 試料に含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、前記活性化された蛍光物質を励起する励起光とを前記試料に対して照射し、前記蛍光物質からの蛍光の像を撮像し、前記撮像された1以上の画像を用いて画像処理を行う顕微鏡装置の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記制御は、
前記励起光を照射させ、前記活性化された蛍光物質からの蛍光の像を撮像させることを、n回実行する第1の処理と、
前記励起光の強度を低減させる、又は前記励起光の照射を停止させる第2の処理と、を繰り返し、
前記画像処理として、前記第1の処理で撮像された2以上の画像を用いて1つの超解像画像を生成させ、
前記第1の処理を繰り返すことで生成された2以上の超解像画像を含む動画を表示させることを含み、
前記nは、前記第1の処理ごとに決定される2以上の整数である
制御プログラム。
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