JP2020042283A - Microscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、顕微鏡装置、撮像方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a microscope device, an imaging method, and a program.
STORM、PALM等のSingle-molecule Localization Microscopy法を利用した顕微鏡装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 米国特許出願公開公報2008/0182336号
There is a microscope apparatus using a single-molecule localization microscopy method such as STORM or PALM (for example, see Patent Document 1).
当該顕微鏡装置において、試料の厚み方向について広い範囲で試料の構造を再構成するには、試料と光学系とを光軸方向に相対的に移動して、複数の撮像位置で蛍光を撮像する必要がある。そこで、複数の撮像位置で撮像した撮像結果を用いた再構成画像の品質の向上が求められている。 In order to reconstruct the structure of the sample in a wide range in the thickness direction of the sample with the microscope device, it is necessary to move the sample and the optical system relatively in the optical axis direction and image fluorescence at a plurality of imaging positions. There is. Therefore, there is a need for improving the quality of a reconstructed image using imaging results obtained at a plurality of imaging positions.
本発明の第1の態様においては、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系と、対物レンズと、蛍光物質からの蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系を有し、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、試料における撮像位置を対物レンズの光軸方向に沿って移動する駆動部と、制御部とを有する顕微鏡であって、制御部は、撮像部に、第1の撮像位置および第1の撮像位置とは異なる第2の撮像位置において、それぞれ複数のフレーム数で撮像させる。 In the first aspect of the present invention, an activating light for activating a part of the fluorescent substance contained in the sample, and an illumination optical system for irradiating excitation light for exciting at least a part of the activated fluorescent substance, An objective lens, an imaging optical system that forms an image of fluorescent light, and an imaging optical system that has an astigmatism optical system that generates astigmatism for at least a part of the fluorescent light from the fluorescent substance. A microscope that has an imaging unit that captures the captured image, a driving unit that moves the imaging position of the sample along the optical axis direction of the objective lens, and a control unit, wherein the control unit includes a first imaging unit, At a second imaging position different from the imaging position and the first imaging position, imaging is performed with a plurality of frames, respectively.
本発明の第2の態様においては、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系と、対物レンズと、蛍光物質からの蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系を有し、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、試料における撮像位置を対物レンズの光軸方向に沿って移動する駆動部とを有する顕微鏡装置において、撮像部に、第1の撮像位置および第1の撮像位置とは異なる第2の撮像位置において、それぞれ複数のフレーム数で撮像させる撮像方法が提供される。 In a second aspect of the present invention, an activating light for activating a part of a fluorescent substance contained in a sample, and an illumination optical system for irradiating excitation light for exciting at least a part of the activated fluorescent substance, An objective lens, an imaging optical system that forms an image of fluorescent light, and an imaging optical system that has an astigmatism optical system that generates astigmatism for at least a part of the fluorescent light from the fluorescent substance. In a microscope apparatus having an imaging unit that captures a captured image and a driving unit that moves the imaging position of the sample along the optical axis direction of the objective lens, the imaging unit includes a first imaging position and a first imaging position. An imaging method is provided in which imaging is performed with a plurality of frames at different second imaging positions.
本発明の第3の態様においては、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系と、対物レンズと、蛍光物質からの蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系を有し、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、試料における撮像位置を対物レンズの光軸方向に沿って移動する駆動部とを有する顕微鏡装置を制御するコンピュータに、撮像部に、第1の撮像位置および第1の撮像位置とは異なる第2の撮像位置において、それぞれ複数のフレーム数で撮像させる手順を実行させるプログラムが提供される。 In a third aspect of the present invention, an activating light for activating a part of a fluorescent substance contained in a sample, and an illumination optical system for irradiating excitation light for exciting at least a part of the activated fluorescent substance, An objective lens, an imaging optical system that forms an image of fluorescent light, and an imaging optical system that has an astigmatism optical system that generates astigmatism for at least a part of the fluorescent light from the fluorescent substance. A computer that controls a microscope device having an imaging unit that captures the captured image and a driving unit that moves the imaging position of the sample along the optical axis of the objective lens. At a second imaging position different from the first imaging position, a program is provided for executing a procedure for imaging with a plurality of frames.
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the present invention is not an exhaustive listing of all features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
実施形態に係る顕微鏡装置は、例えば、STORM、PALM等のSingle-molecule Localization Microscopy法を利用した顕微鏡装置である。本実施形態に係る顕微鏡装置は、3次元の超解像画像を生成可能である。実施形態に係る顕微鏡装置は、1種類の蛍光物質で標識(ラベル)された試料の蛍光観察、及び2種類以上の蛍光物質で標識された試料の蛍光観察のいずれにも利用できる。 The microscope apparatus according to the embodiment is, for example, a microscope apparatus using a single-molecule localization microscopy method such as STORM or PALM. The microscope device according to the present embodiment can generate a three-dimensional super-resolution image. The microscope apparatus according to the embodiment can be used for both fluorescence observation of a sample labeled with one kind of fluorescent substance (label) and fluorescence observation of a sample labeled with two or more kinds of fluorescent substances.
試料は、生きた細胞(ライブセル)を含むものでもよいし、ホルムアルデヒド溶液等の組織固定液を用いて固定された細胞を含むものでもよく、組織等でもよい。蛍光物質は、シアニン(cyanine)染料等の蛍光色素でもよいし、蛍光タンパク質でもよい。蛍光色素は、活性化された状態である活性化状態で励起光を受けた場合に蛍光を発するレポータ色素を含む。また、蛍光色素は、活性化光を受けてレポータ色素を活性化状態にするアクティベータ色素を含む場合がある。蛍光色素がアクティベータ色素を含まない場合、レポータ色素は、活性化光を受けて活性化状態になる。蛍光色素は、例えば、2種類のシアニン(cyanine)染料を結合させた染料対(例、Cy3−Cy5染料対(Cy3、Cy5は登録商標)、Cy2−Cy5染料対(Cy2、Cy5は登録商標)、Cy3−Alexa Fluor647染料対(Cy3、Alexa Fluorは登録商標))、1種類の染料(例、Alexa Fluor647(Alexa Fluorは登録商標))である。蛍光タンパク質は、例えばPA−GFP、Dronpaなどである。 The sample may include living cells (live cells), may include cells fixed using a tissue fixing solution such as a formaldehyde solution, or may be a tissue. The fluorescent substance may be a fluorescent dye such as a cyanine dye or a fluorescent protein. The fluorescent dye includes a reporter dye that emits fluorescence when receiving excitation light in an activated state, which is an activated state. The fluorescent dye may include an activator dye that receives the activating light and turns the reporter dye into an activated state. If the fluorescent dye does not contain an activator dye, the reporter dye will be activated upon receiving the activating light. The fluorescent dye is, for example, a dye pair obtained by binding two kinds of cyanine dyes (eg, a Cy3-Cy5 dye pair (Cy3 and Cy5 are registered trademarks), and a Cy2-Cy5 dye pair (Cy2 and Cy5 are registered trademarks). , Cy3-Alexa Fluor 647 dye pair (Cy3, Alexa Fluor is a registered trademark)) and one type of dye (eg, Alexa Fluor 647 (Alexa Fluor is a registered trademark)). The fluorescent protein is, for example, PA-GFP, Dronpa, or the like.
図1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。制御装置8は、ソフトウェアプログラムを読み込むことによって、後述する手順を実行するコンピュータであってよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
ステージ2は、カバーガラス51を保持する。カバーガラス51は、観察対象の試料Wを保持する。より具体的には、図1に示すように、ステージ2上にカバーガラス51が載置され、カバーガラス51上に試料Wが載置されている。なお、ステージ2はXY面内で移動してもよいし、しなくてもよい。
The
光源装置3は、活性化光源10a、励起光源10b、シャッタ11a、及びシャッタ11bを備える。活性化光源10aは、試料Wに含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光L2を発する。ここでは、蛍光物質がレポータ色素を含み、アクティベータ色素を含まないものとする。蛍光物質のレポータ色素は、活性化光L2が照射されることで、蛍光を発することが可能な活性化状態となる。蛍光物質は、レポータ色素およびアクティベータ色素を含むものでもよく、この場合、アクティベータ色素は、活性化光L2を受けた場合にレポータ色素を活性状態にする。なお、蛍光物質は、例えばPA−GFP、Dronpaなどの蛍光タンパク質でもよい。
The
励起光源10bは、試料Wにおいて活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光L1を発する。蛍光物質は、活性化状態において励起光L1が照射されると、蛍光を発するか、不活性化される。蛍光物質は、不活性化された状態(以下、不活性化状態という)において活性化光L2が照射されると、再度、活性化状態となる。
The
活性化光源10aおよび励起光源10bは、例えば、レーザ光源などの固体光源を含み、それぞれ、蛍光物質の種類に応じた波長のレーザ光を発する。活性化光源10aの射出波長、励起光源10bの射出波長は、例えば、約405nm、約457nm、約488nm、約532nm、約561nm、約640nm、約647nmなどから選択される。ここでは、活性化光源10aの射出波長が約405nmであり、励起光源10bの射出波長が約488nm、約561nm、約647nmから選択される波長であるとする。
The
シャッタ11aは、制御部42により制御され、活性化光源10aからの活性化光L2を通す状態と、活性化光L2を遮る状態とを切り替え可能である。シャッタ11bは、制御部42により制御され、励起光源10bからの励起光L1を通す状態と、励起光L1を遮る状態とを切り替え可能である。
The
また、光源装置3は、ミラー12、ダイクロイックミラー13、音響光学素子14、及びレンズ15を備える。ミラー12は、例えば、励起光源10bの射出側に設けられる。励起光源10bからの励起光L1は、ミラー12で反射し、ダイクロイックミラー13に入射する。
Further, the
ダイクロイックミラー13は、例えば、活性化光源10aの射出側に設けられる。ダイクロイックミラー13は、活性化光L2を透過し、励起光L1を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー13を透過した活性化光L2と、ダイクロイックミラー13で反射した励起光L1は、同じ光路を通って音響光学素子14に入射する。
The
音響光学素子14は、例えば音響光学フィルタなどである。音響光学素子14は、制御部42に制御され、活性化光L2の光強度および励起光L1の光強度のそれぞれを調整可能である。また、音響光学素子14は、制御部42に制御され、活性化光L2、励起光L1のそれぞれについて、音響光学素子14を通る状態である通光状態と、音響光学素子14により遮られる状態または強度が低減される状態である遮光状態とを切り替え可能である。例えば、蛍光物質がレポータ色素を含みアクティベータ色素を含まない場合、制御部42は、試料Wに対し、活性化光L2および励起光L1が同時に照射されるように、音響光学素子14を制御する。また、蛍光物質がレポータ色素およびアクティベータ色素を含む場合、制御部42は、例えば、活性化光L2の照射後に励起光L1が試料Wに照射されるように、音響光学素子14を制御する。
The acousto-
レンズ15は、例えばカプラであり、音響光学素子14からの活性化光L2、励起光L1を導光部材16に集光する。なお、顕微鏡装置1は、光源装置3の少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、光源装置3は、ユニット化されており、顕微鏡装置1に交換可能(取り付け可能、取り外し可能)に設けられていてもよい。例えば、光源装置3は、顕微鏡装置1による観察時などに、顕微鏡装置1に取り付けられてもよい。
The lens 15 is, for example, a coupler, and focuses the activation light L2 and the excitation light L1 from the acousto-
照明光学系4は、試料Wに含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光L2と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光L1とを照射する。照明光学系4は、光源装置3からの活性化光L2と励起光L1とを試料Wに照射する。照明光学系4は、導光部材16、レンズ17、レンズ18、フィルタ19、ダイクロイックミラー20、及び対物レンズ21を備える。
The illumination
導光部材16は、例えば光ファイバであり、活性化光L2、励起光L1をレンズ17へ導く。図1等において、導光部材16の射出端から試料Wまでの光路を点線で示す。レンズ17は、例えばコリメータであり、活性化光L2、励起光L1を平行光に変換する。レンズ18は、例えば、活性化光L2、励起光L1を対物レンズ21の瞳面の位置に集光する。フィルタ19は、例えば、活性化光L2および励起光L1を透過し、他の波長の光の少なくとも一部を遮る特性を有する。ダイクロイックミラー20は、活性化光L2および励起光L1を反射し、試料Wの蛍光物質が発する蛍光の波長帯の光を透過する特性を有する。フィルタ19からの光は、ダイクロイックミラー20で反射し、対物レンズ21に入射する。試料Wは、観察時に対物レンズ21の前側焦点面に配置される。
The
活性化光L2、励起光L1は、上述のような照明光学系4により、試料Wに照射される。なお、上述した照明光学系4は一例であり、適宜、変更可能である。例えば、上述した照明光学系4の一部が省略されてもよい。また、照明光学系4は、光源装置3の少なくとも一部を含んでいてもよい。また、照明光学系4は、開口絞り、照野絞りなどを備えてもよい。
The sample W is irradiated with the activating light L2 and the excitation light L1 by the illumination
結像光学系5は、試料Wに含まれる蛍光物質からの蛍光の像を形成する。結像光学系5は、試料Wから射出された蛍光の一次像を形成する第1光学系5Aと、第1光学系5Aにおいて生成された一次像から、撮像部6における二次像としての蛍光の像を形成する第2光学系5Bとを備える。第1光学系5Aは、対物レンズ21、ダイクロイックミラー20、フィルタ24、レンズ25、光路切替部材26を備える。第2光学系5Bは、レンズ27、レンズ28、及び非点収差光学系としてのシリンドリカルレンズ61を備える。
The imaging
結像光学系5は、対物レンズ21およびダイクロイックミラー20を照明光学系4と共用している。図1などにおいて、試料Wと撮像部6との間の光路を実線で示す。また、駆動部50は対物レンズ21を当該対物レンズ21の光軸方向、すなわち図1におけるZ方向に移動する。
The imaging
試料Wからの蛍光は、対物レンズ21およびダイクロイックミラー20を通ってフィルタ24に入射する。フィルタ24は、試料Wからの光のうち所定の波長帯の光が選択的に通る特性を有する。フィルタ24は、例えば、試料Wで反射した照明光、外光、迷光などを遮断する。フィルタ24は、例えば、フィルタ19およびダイクロイックミラー20とユニット化され、このフィルタユニット29は、交換可能に設けられる。フィルタユニット29は、例えば、光源装置3から射出される光の波長(例、活性化光L2の波長、励起光L1の波長)、試料Wから放射される蛍光の波長などに応じて交換しても良いし、複数の励起、蛍光波長に対応した単一のフィルタユニットを利用しても良い。
The fluorescence from the sample W enters the
フィルタ24を通った光は、レンズ25を介して光路切替部材26に入射する。レンズ25から射出された光は、光路切替部材26を通過した後、中間像面5bに一次像を結ぶ。光路切替部材26は、例えばプリズムであり、結像光学系5の光路に挿脱可能に設けられる。光路切替部材26は、例えば、制御部42により制御される駆動部(図示せず)によって、結像光学系5の光路に挿脱される。光路切替部材26は、結像光学系5の光路に挿入された状態において、試料Wからの蛍光を内面反射によって撮像部6へ向かう光路へ導く。
The light passing through the
撮像部6は、結像光学系5(第1観察光学系5)が形成した像を撮像する。撮像部6は、撮像素子40および制御部41を備える。撮像素子40は、例えばCMOSイメージセンサであるが、CCDイメージセンサなどでもよい。撮像素子40は、例えば、二次元的に配列された複数の画素を有し、各画素にフォトダイオードなどの光電変換素子が配置された構造である。撮像素子40は、例えば、光電変換素子に蓄積された電荷を、読出回路によって読み出す。撮像素子40は、読み出された電荷をデジタルデータに変換し、画素の位置と階調値とを関連付けたデジタル形式のデータ(例、画像のデータ)を出力する。制御部41は、制御装置8の制御部42から入力される制御信号に基づいて撮像素子40を動作させ、撮像画像のデータを制御装置8に出力する。また、制御部41は、電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を制御装置8に出力する。
The
なお、上述した結像光学系5は一例であり、適宜、変更可能である。例えば、上述した結像光学系5の一部が省略されてもよい。また、結像光学系5は、開口絞り、視野絞りなどを備えてもよい。
Note that the above-described imaging
本実施形態に係る顕微鏡装置1は、観察範囲の設定などに利用される第2観察光学系30を備える。第2観察光学系30は、試料Wから観察者の視点Vpに向かう順に、対物レンズ21、ダイクロイックミラー20、フィルタ24、レンズ25、ミラー31、レンズ32、ミラー33、レンズ34、レンズ35、ミラー36、及びレンズ37を備える。観察光学系30は、対物レンズ21からレンズ25までの構成を結像光学系5と共用している。
The
試料Wからの光は、レンズ25を通った後に、光路切替部材26が結像光学系5の光路から退避した状態において、ミラー31に入射する。ミラー31で反射した光は、レンズ32を介してミラー33に入射し、ミラー33で反射した後に、レンズ34およびレンズ35を介してミラー36に入射する。ミラー36で反射した光は、レンズ37を介して、視点Vpに入射する。第2観察光学系30は、例えば、レンズ35とレンズ37との間の光路に試料Wの中間像を形成する。レンズ37は、例えば接眼レンズであり、観察者は、中間像を観察することにより観察範囲の設定などを行うことができる。
The light from the sample W enters the
制御装置8は、顕微鏡装置1の各部を総括して制御する。制御装置8は、制御部42および画像処理部7を備える。制御部42は、制御部41から供給される電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を示す信号に基づいて、音響光学素子14に、光源装置3からの光を通す通光状態と、光源装置3からの光を遮る遮光状態とを切り替える制御信号を供給する。音響光学素子14は、この制御信号に基づいて、通光状態と遮光状態とを切り替える。制御部42は、音響光学素子14を制御し、試料Wに活性化光L2が照射される期間、及び試料Wに活性化光L2が照射されない期間を制御する。また、制御部42は、音響光学素子14を制御し、試料Wに励起光L1が照射される期間、及び、試料Wに励起光L1が照射されない期間を制御する。制御部42は、音響光学素子14を制御し、試料Wに照射される活性化光L2の光強度および励起光L1の光強度を制御する。制御部42は、撮像部6を制御し、撮像素子40に撮像を実行させる。
The
なお、制御部42の代わりに制御部41は、電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を示す信号(撮像タイミングの情報)に基づいて、音響光学素子14に遮光状態と通光状態とを切り替える制御信号を供給し、音響光学素子14を制御してもよい。制御部42は、撮像部6から撮像結果としてのデータを取得する。画像処理部7は、撮像部6の撮像結果を用いて、個々の像の重心位置を求めるなどの画像処理を行う。制御部42は、撮像部6に複数のフレーム期間で撮像させ、画像処理部7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。
Note that, instead of the
制御装置8は、例えば、記憶装置43および表示装置44のそれぞれと通信可能に接続される。表示装置44は、例えば、液晶ディスプレイなどである。表示装置44は、例えば、顕微鏡装置1の各種設定を示す画像、撮像部6による撮像画像、撮像画像から生成された画像などの各種画像を表示する。制御部42は、表示装置44を制御し、表示装置44に各種画像を表示させる。例えば、制御部42は、画像処理部7が生成したSTORM画像、PALM画像などの超解像画像のデータを表示装置44に供給し、この画像を表示装置44に表示させる。例えば、顕微鏡装置1は、観察対象の試料Wの超解像画像をライブ映像で表示すること等もできる。記憶装置43は、例えば磁気ディスクや光学ディスクなどであり、顕微鏡装置1の各種設定のデータ、撮像部6による撮像結果のデータ、画像処理部7が生成した画像のデータなど各種データを記憶する。制御部42は、例えば、記憶装置43に記憶された超解像画像のデータを表示装置44に供給し、超解像画像を表示装置44に表示させることができる。制御部42は、記憶装置43を制御し、各種データを記憶装置43に記憶させる。
The
図2は、結像光学系5および撮像素子40を示す図である。なお、図1において結像光学系5は光路切替部材26で光軸5aが折れ曲がる光学系であるが、図2では、結像光学系5をストレートな光学系として概念的に示した。また、図2において、対物レンズ21とシリンドリカルレンズ61との間の構成の図示を省略した。ここでは、結像光学系5の光軸5aに平行な方向をZ方向とし、Z方向に垂直かつ互いに垂直な2方向をX方向、Y方向とする。X方向は、例えば、撮像素子40の水平方向であり、Y方向は例えば撮像素子40の垂直方向である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the imaging
シリンドリカルレンズ61は、垂直方向と水平方向のいずれか一方だけにパワー(屈折力)を有する光学部材である。ここでは、シリンドリカルレンズ61は、XZ面内でパワーを有し、YZ面内でパワーを有さないものとして説明する。なお、非点収差光学系は、シリンドリカルレンズ61の代わりに、垂直方向と水平方向の双方にパワーを持ち、これら2方向でパワーが異なるトロイダルレンズを使用したものでもよい。
The
図3は、試料Wにおける位置Z2からの蛍光の光路および蛍光の像を示す図である。まず、XZ面における光路について説明する。シリンドリカルレンズ61には、試料Wにおいて位置Z2に存在する蛍光物質からの蛍光が平行光として入射する。この蛍光は、シリンドリカルレンズ61での屈折により集光しつつ撮像素子40へ向かう。X方向における蛍光の像の幅Wxは、XZ面における焦点に相当する位置Z4において最小となる。また、幅Wxは、位置Z4から、試料Wと反対側(+Z側)に離れるにつれて、大きくなる。
FIG. 3 is a diagram showing an optical path of fluorescence from the position Z2 and an image of fluorescence in the sample W. First, the optical path in the XZ plane will be described. The fluorescent light from the fluorescent substance present at the position Z2 in the sample W enters the
次に、YZ面における光路について説明する。シリンドリカルレンズ61には、試料Wにおける位置Z2に存在する蛍光物質からの蛍光が平行光として入射する。この蛍光は、シリンドリカルレンズ61でほぼ屈折せずに、レンズ28入射する。この蛍光は、レンズ28の屈折により集光しつつ撮像素子40へ向かう。Y方向における蛍光の像の幅Wyは、YZ面における焦点に相当する位置Z6において最小となる。幅Wyは、位置Z6から、試料Wと同じ側(−Z側)に離れるにつれて、大きくなる。
Next, an optical path in the YZ plane will be described. Fluorescence from a fluorescent substance present at the position Z2 in the sample W is incident on the
位置Z4と位置Z6の中間の位置Z5においては、X方向における蛍光の像の幅WxとX方向における蛍光の像の幅Wyが等しくなり、蛍光の像は真円となる。したがって、位置Z5に撮像素子40を配置した場合、試料Wにおける位置Z2に存在する蛍光物質からの蛍光の像として真円の像が取得される。
At a position Z5 between the positions Z4 and Z6, the width Wx of the fluorescent image in the X direction is equal to the width Wy of the fluorescent image in the X direction, and the fluorescent image is a perfect circle. Therefore, when the
図4は、試料Wにおける位置Z1に存在する蛍光物質からの蛍光の光路および蛍光の像を示す図である。位置Z1は、位置Z2に対して、撮像素子40と反対側(−Z側)である。XZ面において、X方向における蛍光の像の幅Wxは、位置Z4より試料W側(−Z側)に離れた位置で最小となる。一方、YZ面において、Y方向における蛍光の像の幅Wyは、位置Z5において最小となる。したがって、位置Z5に撮像素子40を配置した場合、試料Wにおける位置Z1に存在する蛍光物質からの蛍光の像としてX方向を長軸とする楕円形の像が取得される。
FIG. 4 is a diagram showing an optical path of a fluorescent light from a fluorescent substance present at a position Z1 in the sample W and an image of the fluorescent light. The position Z1 is on the opposite side (−Z side) to the
図5は、試料Wにおける位置Z3に存在する蛍光物質からの蛍光の光路および蛍光の像を示す図である。位置Z3は、位置Z2に対して、撮像素子40と同じ側(+Z側)である。XZ面において、X方向における蛍光の像の幅Wxは、位置Z5において最小となる。一方、YZ面において、Y方向における蛍光の像の幅Wyは、位置Z6より試料Wと反対側(+Z側)に離れた位置で最小となる。したがって、位置Z5に撮像素子40を配置した場合、試料Wにおける位置Z3に存在する蛍光物質からの蛍光の像としてY方向を長軸とする楕円形の像が取得される。
FIG. 5 is a diagram showing an optical path of a fluorescent light from a fluorescent substance present at a position Z3 in the sample W and an image of the fluorescent light. The position Z3 is on the same side (+ Z side) as the
このように、蛍光の像の幅Wxと幅Wyとの関係、例えば比率は、試料WにおけるZ方向(対物レンズ21の光軸21aと同じ方向)の位置に応じて変化する。よって、画像処理部7は、例えば、楕円ガウシアンフィッティングを行って、蛍光の像の重心位置に加えて幅Wxおよび幅Wyを特定する。これにより、画像処理部7は重心位置から蛍光の像に対応する蛍光物質のXY面内の位置を特定するとともに、幅Wxおよび幅Wyの関係に基づいてZ方向の位置を特定することができる。
As described above, the relationship between the width Wx and the width Wy of the fluorescence image, for example, the ratio changes according to the position of the sample W in the Z direction (the same direction as the
図6は、所定の撮像位置における、画像処理部7による画像処理の一例を示す図である。ここで、撮像位置とは、試料Wにおける対物レンズ21の前側焦点の位置である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of image processing by the
図6において、符号P1からPnは予め定められた撮像フレーム期間で得られた撮像結果を表す。活性化光L2強度に応じた確率で活性化された蛍光物質が、励起光L1の照射により蛍光を発するので、1フレームにおいては当該確率に応じた数の蛍光物質が蛍光を発し、フレーム間で見ると互いに異なる蛍光物質が蛍光を発している。 In FIG. 6, reference numerals P1 to Pn represent imaging results obtained in a predetermined imaging frame period. Since the fluorescent substance activated at a probability corresponding to the intensity of the activation light L2 emits fluorescent light by irradiation with the excitation light L1, the number of fluorescent substances corresponding to the probability emits fluorescent light in one frame, and between frames. As can be seen, different fluorescent materials emit fluorescence.
画像処理部7は、撮像画像P1からPnのそれぞれについて、各画像に含まれる蛍光の像の重心位置およびXY方向のそれぞれの幅を算出する。画像処理部7は、例えば、この領域の画素値の分布に対して楕円ガウシアンフィッティングを行うことにより、重心のXY位置および幅Wx、Wyを算出する。画像処理部7は、算出された幅Wx、Wyの関係から、予め格納されたテーブル等を参照して当該重心のZ方向の位置も特定する。これにより、画像処理部7は、例えば、蛍光の像Imの重心位置Qが算出され、複数の撮像画像P1からPnに含まれる複数の蛍光の像に応じた複数の重心位置Qの少なくとも一部を用いて、重心位置Qの3次元分布情報を生成する。また、3次元分布情報に基づいて、3次元超解像画像SP1を生成し、表示する。当該超解像画像SP1は試料Wの3次元構造を再構成したものになっている。なお、所定の撮像位置において得られた3次元分布情報をレイヤと称する。
The
図6の例で、3次元超解像度画像SP1は、見る方向をユーザが指定できるような3次元画像として示されている。これに代えてまたはこれに加えて、XY平面への投影画像SP2およびXZ平面への投影画像SP3が表示されてもよい。 In the example of FIG. 6, the three-dimensional super-resolution image SP1 is shown as a three-dimensional image that allows a user to specify a viewing direction. Alternatively or additionally, a projection image SP2 on the XY plane and a projection image SP3 on the XZ plane may be displayed.
図7は、重心位置Qの3次元分布情報のデータ構成45の一例である。図7の例において、重心位置Qを識別する番号に当該重心位置QのXYZ座標が対応付けられている。さらに、輝度Bおよび幅Wx、Wyが対応付けられてよい。当該構成による3次元分布情報が記憶装置43に記憶される。
FIG. 7 is an example of a
上記図6で説明した通り、顕微鏡装置1によれば対物レンズ21を光軸方向に固定した状態でも、試料Wの厚さ方向(すなわち対物レンズの光軸方向21a)の構造を再構成することができる。しかしながら、対物レンズ21を光軸方向21aについて固定した状態では、構造を再構成できる厚さ方向の範囲は、撮像位置を中心として、結像光学系5の被写界深度や蛍光の強度、撮像素子のS/N比、シリンドリカルレンズ61の焦点距離等により制限されてしまう。試料Wを観察する場合に、構造を再構成できる厚み方向の範囲は300nm程度である。そこで、本実施形態では、対物レンズ21を駆動部50により対物レンズ21の光軸方向21aに移動させつつ撮像部6により蛍光の像を撮像することで、厚み方向に広い範囲にわたって試料Wの構造を再構成する。
As described above with reference to FIG. 6, according to the
図8は顕微鏡装置1の動作シーケンスの模式図である。図9は顕微鏡装置1の撮像処理を示すフローチャートである。また、図10は撮像処理における撮像条件を入力する画面の一例である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an operation sequence of the
撮像部6が所定の撮像位置において複数回の撮像を行うことを1の撮像処理単位とする。また、図7に示すように、予め決められた複数の撮像位置における画像取得手順をパスという。よって、パスは、例えば、撮像位置1から撮像位置8まで対物レンズ21が、対物レンズ21の光軸5aの方向に移動し、撮像することである。なお、これらの用語は説明を簡略化するために用いているものであって、権利範囲を限定するものではない。
Making the
図9のフローチャートに示されるように、まず、撮像処理において撮像条件が設定される(S100)。この場合に、顕微鏡装置1は表示装置44に図10に示すような画面100を表示する。制御装置8は、画面100を通じて、撮像条件としての、撮像最下面の位置、撮像最上面の位置、Z方向のステップサイズ、各撮像位置で取得するフレーム数および3次元分布情報を記憶するファイル名の入力を受け付ける。
As shown in the flowchart of FIG. 9, first, an imaging condition is set in an imaging process (S100). In this case, the
図10の例では、ユーザにより撮像位置の番号とそれに対応するフレーム数が手動で入力される。これに代えて、あらかじめ定められたルールに基づいて、撮像位置に対するフレーム数が自動的に計算されてもよい。例えば、染色された細胞内組織の密度が細胞の下層ほど高く、上層ほど密度が低くなるような場合に、撮像位置がカバーガラス51から離れるほどフレーム数を多くすることが好ましい。
In the example of FIG. 10, the number of the imaging position and the number of frames corresponding thereto are manually input by the user. Alternatively, the number of frames for the imaging position may be automatically calculated based on a predetermined rule. For example, when the density of the stained intracellular tissue is higher in the lower layer of the cell and lower in the upper layer, it is preferable to increase the number of frames as the imaging position moves away from the
さらに各パス内における撮像順序も指定できてよい。例えば、初期設定では、上記のように下の撮像位置から上の撮像位置への順次移動が選択されている。この撮像順序に代えて、上から下、偶数番号の撮像位置が先で奇数番号の撮像位置が後、ランダム等の撮像順序が選択できるようになっていてもよい。
また、例えば、図8に示すZ1〜Z8の撮像位置に移動する場合に、Z1、Z8、Z2、Z7、Z3、Z6、Z5の撮像順序を指定することもできる。この撮像順序により、試料の輪郭が明瞭な画像を得ることが可能となる。
Further, the imaging order in each pass may be specified. For example, in the initial setting, the sequential movement from the lower imaging position to the upper imaging position is selected as described above. Instead of this imaging order, it is also possible to select an imaging order such as random, etc., from top to bottom, even numbered imaging positions first, odd numbered imaging positions later.
For example, when moving to the imaging positions Z1 to Z8 shown in FIG. 8, the imaging order of Z1, Z8, Z2, Z7, Z3, Z6, and Z5 can be designated. With this imaging order, it is possible to obtain an image in which the outline of the sample is clear.
上記撮像条件が入力されて撮像開始ボタンが押されると、制御装置8は当該撮像条件から撮像位置、すなわち駆動部50による駆動量を算出する(S102)。この場合に、隣接するレイヤ間で試料Wの厚み方向の一部が重なるよう撮像位置および・または他の撮像条件が設定されることが好ましい。図8には、レイヤ数が8でパス数が1の動作シーケンスの例が示されている。
When the imaging condition is input and the imaging start button is pressed, the
照明光学系4は光源3からの活性化光L2および励起光L1を試料W1に照射し(S104)、撮像部6による撮像(S106)を撮像位置に対応した所定のフレーム数行う(S108:No)。
The illumination
所定のフレーム数の撮像が完了したら(S108:Yes)、駆動部50は対物レンズ21を次の撮像位置に移動させる(S109)。算出された撮像位置について上記ステップS104からS109を繰り返す(S110:No)。
When the imaging of the predetermined number of frames is completed (S108: Yes), the
最終の撮像位置における撮像が完了したら(S110:Yes)、制御部8は最終のパスに至ったか否かを判断する(S111)。最終のパスに至っていない場合に(S111:No)、次のパスへ移行し、ステップS104からS110を繰り返す。最終のパスに至った場合に(S111:Yes)、撮像処理が終了する。
When the imaging at the final imaging position is completed (S110: Yes), the
以上、本実施形態によれば、STORM等の方法で試料の構造を再構成する場合において、シリンドリカルレンズの焦点距離 等から制限される厚み方向の範囲よりも広い範囲で、試料の構造を再構成することができる。特に、撮像位置ごとに異なるフレーム数の撮像結果を基にして試料の構造を再構成するので、試料の形状や性質に応じた再構成画像の画質の向上を見込むことができる。 As described above, according to the present embodiment, when reconstructing the structure of a sample by a method such as STORM, the structure of the sample is reconstructed in a range wider than the range in the thickness direction limited by the focal length of the cylindrical lens and the like. can do. In particular, since the structure of the sample is reconstructed on the basis of the imaging results of the different number of frames for each imaging position, improvement in the image quality of the reconstructed image according to the shape and properties of the sample can be expected.
上記撮像処理中にまたは撮像処理後に、画像処理部7は各々の撮像フレームにおいて図6で説明したように、蛍光の重心位置を特定する。画像処理部7はさらに、撮像位置ごとに撮像処理単位に含まれる各々の撮像フレームで特定された重心位置の3次元分布情報を図7に示したデータ構成のファイルとして記憶装置43に記憶する。
During or after the imaging processing, the
図11は、複数の撮像位置での撮像により特定された複数のレイヤを示す模式図である。図11には、レイヤ数が3でパス数が1の場合が示されている。 FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a plurality of layers specified by imaging at a plurality of imaging positions. FIG. 11 shows a case where the number of layers is 3 and the number of paths is 1.
画像処理部7は、パスごとかつレイヤごと、すなわち、撮影処理単位ごとに特定した蛍光の重心位置を、パスおよびレイヤを識別する情報に対応付けて、記憶装置43に記憶する。試料空間における各蛍光の重心のZ位置は、駆動部50の駆動量に基づく撮像位置と、各レイヤ内での蛍光の重心のZ位置(撮像された蛍光画像から算出される重心のZ位置)とを用いて特定される。撮像位置とは、上述したように、試料における対物レンズ21の前側焦点の位置であるが、前側焦点の位置は、カバーガラス51を基準とした位置でもよい。
The
図12は、試料Wの再構成の表示画像を設定する画面150の一例である。画面150は表示装置44に表示されて、パス、レイヤまたはその両方を視覚的に区別して表示するか否かの設定を受け付ける。
FIG. 12 is an example of a
図12では、視覚的に区別する方法として表示色を用いる例が示されている。この場合にパスとレイヤとで色の三属性のうちの異なるもの、例えばパスは色相、レイヤは明度、で区別してもよい。これにより、パスごとかつレイヤごとの両方を視覚的に区別することができる。 FIG. 12 shows an example in which display colors are used as a method for visually distinguishing. In this case, the path and the layer may be distinguished by different ones of the three attributes of the color, for example, the hue of the path and the brightness of the layer. This makes it possible to visually distinguish both the path and the layer.
表示色に代えてまたは表示色に加えて、ハッチングや形状、例えば丸、三角、バツ印等で視覚的に区別できるようにしてもよい。 Instead of or in addition to the display colors, hatching or shapes, such as circles, triangles, crosses, etc., may be used so that they can be visually distinguished.
画面150の領域152は、レイヤごとの色分けをするか否かを選択するものであり、領域154はパスごとの色分けをするか否かを選択するものである。領域152の右側には、白抜きの各レイヤが上下方向に並んだ状態が模式的に表されており、さらにその右側には、色分けを選択した場合にレイヤごとに色分けがされる状態が模式的に表されている。領域154の右側には、白抜きの各パスが左右方向に並んだ状態が模式的に表されており、さらにその右側には、色分けを選択した場合にパスごとに色分けがされる状態が模式的に表されている。また、ボックス156は表示するZ方向の範囲の下限を入力するものであり、ボックス157は上限を入力するものである。さらに、ボックス158は表示するパスの下限を入力するものであり、ボックス159は上限を入力するものである。
An
画面150にはさらに撮影処理で得られたデータ構成及びデータ範囲の情報が表示される。データ構成としては、レイヤの厚み、レイヤ数及びパス数が表示される。
The
図13は、図11の3次元分布情報を用いて、図12の設定によりレイヤごとに色分けされた表示画像CL1を示す。ただし、図中にカラーを用いることができないので、白、ハッチング、黒を用いてカラーの代用とした。 FIG. 13 shows a display image CL1 color-coded for each layer by the setting of FIG. 12 using the three-dimensional distribution information of FIG. However, since colors cannot be used in the drawing, white, hatching, and black were used instead of colors.
画像処理部7は、記憶装置43に記憶された蛍光の重心位置を呼び出し、レイヤを識別する情報に基づいて、色を割り当てる。画像処理部7は、レイヤ1の蛍光の重心位置に白を割り当て、レイヤ2の蛍光の重心位置にハッチングを割り当て、レイヤ3の蛍光の重心位置に黒を割り当て、表示画像CL1を生成して、表示装置44に表示する。
The
以上、本実施形態によれば、画像処理部7が複数のレイヤのいずれに属する重心位置であるかを視覚的に区別可能に表示するので、レイヤ間において対物レンズ21とステージ2のドリフト(例えば、位置ずれとして現れる)がどの程度あったかをユーザが容易に認識することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
図14は、レイヤ間における試料の厚み方向の重なりを示す模式図である。上記した通り、複数の撮像位置は、その結果として生成される3次元分布情報の一部が、試料の厚み方向に重なるように設定されることが好ましい。図14においては、レイヤ1とレイヤ2との間に重なりLwがあることを示している。そこで、図12の設定画面150において、手動によりまたは自動により、重なりLwに含まれる重心位置を表示するよう設定できることが好ましい。
FIG. 14 is a schematic diagram showing the overlap of the sample in the thickness direction between the layers. As described above, it is preferable that the plurality of imaging positions are set such that a part of the three-dimensional distribution information generated as a result overlaps in the thickness direction of the sample. FIG. 14 shows that there is an overlap Lw between
図15は、重なりLwに含まれる重心位置を表示する表示画像CL2を説明する模式図である。画像処理部7は、各レイヤの3次元分布情報の中から、重なりLwに含まれるZ座標を有する重心位置を特定する。図15に示す例では、レイヤ1およびレイヤ2で破線で囲まれた重心位置が、重なりLwに含まれるものであると特定されている。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a display image CL2 that displays the position of the center of gravity included in the overlap Lw. The
画像処理部7は、レイヤ1における上記重心位置に白を割り当て、レイヤ2の上記重心位置にハッチングを割り当てて、表示画像CL2を生成して、表示装置44に表示する。これにより、レイヤ間における対物レンズ21とステージ2のドリフトの程度をより容易に認識することができる。
The
図16は、顕微鏡装置1の他の動作シーケンスの模式図である。図17は図16に対応した撮像処理における撮像条件を入力する画面110の例である。
FIG. 16 is a schematic diagram of another operation sequence of the
図16の例において、顕微鏡装置1はパスを複数回繰り返す。具体的には、パス1からパス10まで10回のパスを繰り返す。
In the example of FIG. 16, the
パスの数は、図17の画面110を用いてユーザから入力される。さらに、画面110は、図10の画面100と同様に、撮像最下面の位置、撮像最上面の位置、Z方向のステップサイズ、各パス内における撮像順序および3次元分布情報を記憶するファイル名の入力を受け付ける。画面110はさらに、各レイヤに用いる全フレーム数の入力も受け付ける。
The number of passes is input by the user using the
図16および図17の撮像処理も、図9のフローチャートに沿って実行されてよい。この場合に、ステップS102において、画面110から入力された全フレーム数をパス数で割ることにより、各パスの各撮像位置で取得するフレーム数、すなわち各撮像処理単位のフレーム数が算出される。例えば各撮像位置について全パスの合計で用いるフレーム数が10000であり、パス数が10の場合に、各撮像位置で得るフレーム数は1000となる。なお、図8から図10の例のように、撮像位置ごとにフレーム数が異なってもよい。
The imaging processing of FIGS. 16 and 17 may also be executed according to the flowchart of FIG. In this case, in step S102, by dividing the total number of frames input from the
これにより、図16に示すように、撮像位置1から8を順に移動する動作を1パスとして、これを10回繰り返す。言い換えると、各撮像位置にパスの回数分移動し、それぞれの撮像位置で上記撮像処理単位分のフレームが撮像される。
Thus, as shown in FIG. 16, the operation of sequentially moving the
STORM、PALM等のSingle-molecule Localization Microscopy法を利用した顕微鏡装置では、上述したように、撮像フレーム数が多くなるため、パスを1回に設定して撮像を行うと、撮像時間が後になるにつれて蛍光物質が褪色してしまい、例えば、一番最初の撮像位置におけるレイヤと、一番最後の撮像位置におけるレイヤとで、蛍光物質の量が大きく異なってしまう場合がある。
本実施形態によれば、複数パスを設定することが出来るので、レイヤ間での退色による蛍光物質の量の差を低減することができ、レイヤ間での画質の差を低減することができる。
In the microscope apparatus using the Single-molecule Localization Microscopy method such as STORM and PALM, as described above, since the number of imaging frames is large, if imaging is performed by setting a single pass, as the imaging time becomes longer, The amount of the fluorescent substance may be greatly different between the layer at the first imaging position and the layer at the last imaging position, for example.
According to the present embodiment, since a plurality of passes can be set, a difference in the amount of fluorescent substance due to fading between layers can be reduced, and a difference in image quality between layers can be reduced.
図18は、複数のパスおよび複数の撮像位置での撮像により特定された複数のレイヤを示す模式図である。図18には、レイヤ数が3でパス数が2の場合が示されている。 FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a plurality of layers specified by imaging at a plurality of paths and a plurality of imaging positions. FIG. 18 shows a case where the number of layers is 3 and the number of paths is 2.
図19は、図18のパスを用いて、レイヤごとに色分けされた表示画像CL3を示す。ただし、図13と同様の理由により、白、ハッチング、黒を用いてカラーの代用とした。 FIG. 19 shows a display image CL3 color-coded for each layer using the path of FIG. However, for the same reason as in FIG. 13, white, hatching, and black were used instead of color.
画像処理部7は、記憶装置43に記憶された蛍光の像のXYZ位置を呼び出し、少なくともレイヤを識別する情報に基づいて、色を割り当てる。画像処理部7は、全パスに含まれるレイヤ1の蛍光の像に白を割り当て、全パスに含まれるレイヤ2の蛍光の像にハッチングを割り当て、全パスに含まれるレイヤ3の蛍光の像に黒を割り当てた表示画像CL3を生成し、表示装置44に表示する。この場合に、レイヤ1からレイヤ3まで色を凡例として示すとともに、パスごとには区別されていないことを「全パス」の文字列等で示すことが好ましい。
The
以上、本実施形態によれば、画像処理部7が複数のレイヤのいずれの撮像結果に基づいて特定された3次元位置であるかを視覚的に区別可能に表示するので、レイヤ間の撮像時間の違いにより生じる試料Wと対物レンズ間において生じるドリフト(位置ずれ)がどの程度あったかをユーザが容易に認識することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
図20は、図18のレイヤを用いて、パスごとに色分けされた表示画像CL4を示す。ただし、白と黒を用いてカラーの代用とした。 FIG. 20 shows a display image CL4 color-coded for each path using the layer of FIG. However, white and black were used instead of color.
画像処理部7は、記憶装置43に記憶された蛍光の像のXYZ位置を呼び出し、少なくともパスを識別する情報に基づいて、色を割り当てる。図12の例において、画像処理部7は、パス1に含まれる全レイヤの蛍光の像に白を割り当て、パス2に含まれる全レイヤの蛍光の像に黒を割り当て、表示画像CL4を生成し、表示装置44に表示する。その場合に、画像処理部7は凡例として、パス1の色とパス2の色を示すとともに、レイヤごとには区別されていないことを「全レイヤ」の文字列等で示すことが好ましい。
The
以上、本実施形態によれば、画像処理部7が複数のパスのいずれの撮像結果に基づいて特定された3次元位置であるかを視覚的に区別可能に表示するので、パス間において試料Wのドリフトがどの程度あったかをユーザが容易に認識することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、各撮像位置でフレーム数を全て撮像してから次の撮像位置に移動していくと、時間的に後の撮像位置ほど蛍光が退色してしまっており、十分な画質が得られないおそれがある。これに対し、図16のシーケンスを用いた実施形態によれば、各レイヤで用いるフレーム数を複数のパスに分散して撮像するので、時間的に後の撮像位置でも良好な画質を得ることができる。 In addition, when moving to the next imaging position after imaging all frames at each imaging position, the fluorescence fades toward the later imaging position in time, and sufficient image quality may not be obtained. There is. On the other hand, according to the embodiment using the sequence of FIG. 16, the number of frames used in each layer is distributed over a plurality of passes and imaging is performed, so that good image quality can be obtained even at an imaging position that is later in time. it can.
なお、図11、図15、図18から図20では、3次元分布情報が「画像」として示されているが、これは説明のためのものである。すなわち、表示装置44に「表示画像」として表示させる場合以外においては、画像処理部7は画像を生成しなくてよく、図7に示されるようなデータのまま扱えばよい。
In FIGS. 11, 15, 18 and 20, the three-dimensional distribution information is shown as "image", but this is for explanation. That is, the
なお、上記実施形態においては、駆動部50が対物レンズ21を光軸方向5aに移動することにより撮像位置を移動させた。これに代えて、駆動部50がステージ2を対物レンズ21の光軸方向5aすることにより撮像位置を移動させてもよい。
In the above-described embodiment, the image pickup position is moved by the
また、2種類の蛍光物質を用いる場合には、例えば複数パスのうち奇数のパスには一の蛍光物質を励起する波長の励起光を照射し、偶数のパスに他の蛍光物質を励起する波長の励起光を照射してもよい。 When two types of fluorescent substances are used, for example, an odd number of paths among plural paths is irradiated with excitation light having a wavelength for exciting one fluorescent substance, and an even number of paths is used for exciting other fluorescent substances. May be applied.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each processing such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before”, “before”. It should be noted that they can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the specification, and the drawings is described using “first,” “second,” or the like for convenience, it means that it is essential to perform the operation in this order. Not something.
1 顕微鏡装置、2 ステージ、3 光源装置、4 照明光学系、5 結像光学系、6 撮像部、7 画像処理部、8 制御装置、10a 活性化光源、10b 励起光源、11a シャッタ、11b シャッタ、13 ダイクロイックミラー、14 音響光学素子、15 レンズ、16 導光部材、17 レンズ、18 レンズ、19 フィルタ、20 ダイクロイックミラー、21 対物レンズ、24 フィルタ、25 レンズ、26 光路切替部材、28 レンズ、29 フィルタユニット、30 観察光学系、31 ミラー、32 レンズ、33 ミラー、34 レンズ、35 レンズ、36 ミラー、37 レンズ、40撮像素子、41 制御部、42 制御部、43 記憶装置、44 表示装置、50 駆動部、51 カバーガラス、61 シリンドリカルレンズ、100 画面、110 画面、150 画面、152 領域、154 領域、156 ボックス、157 ボックス、158 ボックス、159 ボックス
DESCRIPTION OF
Claims (1)
対物レンズと、前記蛍光物質からの蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる非点収差光学系を有し、前記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、
前記試料における撮像位置を前記対物レンズの光軸方向に沿って移動する駆動部と、
制御部と
を有し、
前記制御部は、前記撮像部に、第1の撮像位置および前記第1の撮像位置とは異なる第2の撮像位置において、それぞれ複数のフレーム数で撮像させ、
前記制御部は、前記第1の撮像位置における撮像と、第2の撮像位置における撮像とを行う撮像動作を複数回行うことを特徴とする
顕微鏡装置。 Activation light for activating a part of the fluorescent substance contained in the sample, and an illumination optical system for irradiating excitation light for exciting at least a part of the activated fluorescent substance,
An objective lens, having an astigmatism optical system that generates astigmatism for at least a part of the fluorescence from the fluorescent substance, and an imaging optical system that forms an image of the fluorescence,
An imaging unit that captures an image formed by the imaging optical system;
A driving unit that moves an imaging position on the sample along an optical axis direction of the objective lens,
And a control unit.
The control unit causes the image capturing unit to capture images at a plurality of frames at a first image capturing position and a second image capturing position different from the first image capturing position, respectively.
The microscope apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs an imaging operation of performing imaging at the first imaging position and imaging at a second imaging position a plurality of times.
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