图像获取单元及图像获取方法技术

本发明专利技术公开了图像获取单元及图像获取方法，其中该图像获取单元包括：光源，用于生成使生物样本的荧光标签发光的激发光；图像传感器，用于形成图像；光学系统，用于将光源的激发光施加在生物样本的至少部分区域，所述部分包括荧光标签，并使图像传感器形成部分区域的荧光图像；移动控制单元，用于将光学系统的焦点位置向光学系统的光轴方向和与光轴垂直的方向移动；生成单元，用于在光学系统的焦点位置移动期间对图像传感器连续曝光，并生成部分区域的长时间曝光图像；以及，计算单元，用于分析生成的长时间曝光图像的频率，并至少利用分析结果计算荧光标签的光轴方向上的位置信息。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2012年11月13日提交的日本在先专利申请JP2012-249208的优先权，其全部内容通过引证结合于此。
本专利技术涉及利用显微镜获取图像的图像获取装置和图像获取方法。
技术介绍
过去乳腺癌的治疗中采用（例如）分析手术中取出的组织切片并且基于分析结果选择术后给病人所用的药物的方法。例如，使用日本雅培制药有限公司制造的HER-2DNA探针盒（probe kit）对手术中取出的组织切片进行荧光染色。如果对组织切片施加激发光，从HER2/neu基因生成红色荧光，从α-卫星DNA序列生成绿色荧光。因此，HER2/neu基因用红色亮点标记，α-卫星DNA序列用绿色亮点标记。在使用荧光显微镜进行诊断的过程中，计数红色亮点和绿色亮点的数量。随后，如果红色亮点的数量是绿色亮点的2.2倍以上，可确定为阳性HER2反应。这种情况下，认为，通过服用分子靶向药物，霍夫曼-拉罗奇有限公司制造的赫赛汀（注册商标），可大大提高对病人术后的预后（参见2009年9月曲妥珠单抗病理委员会制定的HER2测试准则第三版，第10页《Fish法确定方法》）。另外，日本专利申请公开第2011-107669号公开了一种从生物样本的荧光图像中检测标记细胞的亮点的技术。在日本专利申请公开第2011-107669号公开的生物样本图像获取装置中，生物样本的靶向部分由物镜放大并拍摄。通过在拍摄过程中根据需要移动物镜的焦点，提高了检测亮点的精确性。
技术实现思路
在上文所述的使用显微镜等进行诊断的过程中，重要的是适宜地设置光学系统的焦点位置。例如，将诸如组织切片等样本置于载玻片上，通过封固剂将盖玻片置于其上。将由此产生的所制备的载片放置在荧光显微镜的载物台上。此时，由于各种原因，例如，样本厚度不均匀、载玻片厚度不均匀、载玻片与载物台之间夹有灰尘，需要对置于载物台上的每个制备的载片调整焦距位置。另一方面，荧光显微镜观察的图像的分辨率和亮点的亮度随着光学系统的数值孔径(NA)的增加而增加。因此，通过使用具有较高数值孔径(NA)的光学系统的显微镜，诊断准确性趋于提高。但是，如果光学系统的数值孔径(NA)增加，则由于焦深减小，容易错过焦点位置。具体来说，上述焦点调整方式难以进行。鉴于此，例如，可设想这样的方法：即，通过每次以小于焦深的间隔改变焦点位置时拍摄图像来搜索焦点位置并分析所拍摄的图像。但是，该方法需要拍摄许多图像，需要用于存储大量所拍摄图像的数据的大容量存储器。另外，由于该方法需要基于多个图像的数据来计算焦点位置，这花费了大量工时，从而效率低下。如上所述，某些情况下使用荧光显微镜拍摄图像效率低下，因此需要在各个方面进行改进。鉴于上述情况，需要提供一种能够高效地拍摄附着有荧光标签的生物样本的图像的图像获取装置和图像获取方法。(1)根据本专利技术的一个实施例，提供了一种图像获取装置，包括：光源，用于生成使生物样本的荧光标签发光的激发光；图像传感器，用于形成图像；光学系统，用于将光源的激发光施加在生物样本的至少部分区域，所述部分包括荧光标签，并使图像传感器形成部分区域的荧光图像；移动控制单元，用于将光学系统的焦点位置向光学系统的光轴方向和与光轴垂直的方向移动；生成单元，用于在光学系统的焦点位置移动期间对图像传感器连续曝光，并生成部分区域的长时间曝光图像；以及，计算单元，用于分析生成的长时间曝光图像的频率，并至少利用分析结果计算荧光标签的光轴方向上的位置信息。在本专利技术该实施例中，分析长时间曝光图像的频率，至少基于分析结果计算光轴方向上荧光标签的位置信息，并基于计算的位置信息拍摄用于诊断的荧光图像。因此，可高效拍摄附着了荧光标签的生物样本的图像。(2)在图像获取装置中，计算单元可分析与预先设置的互相垂直的两个方向不同的至少一个方向上的长时间曝光图像的频率，确定具有最高频率分量的方向，并基于确定的方向计算位置信息。在本专利技术该实施例中，由于在至少三个方向分析长时间曝光图像的频率，所以可准确确定至少三个方向中最大频率分量最高的方向。(3)在图像获取装置中，计算单元可预先存储要确定的方向与位置信息之间的相关性信息，并基于相关性信息计算所确定的方向中的位置信息。在本专利技术该实施例中，预先存储要确定的方向与位置信息之间的相关性信息，并基于相关性信息进行处理。因此，即使拍摄长时间曝光图像时光学系统的焦点位置不以恒定速度移动，也可准确计算位置信息。(4)在图像获取装置中，计算单元可生成移动图像，移动图像通过将长时间曝光图像按为每个方向预先设置的像素数量移动而获得；获得长时间曝光图像与每个移动图像之间的相关性；并且，确定相关性最低的方向。在本专利技术该实施例中，可仅通过（例如）移动图像并利用与原始图像的差计算相关系数的简单处理，确定相关性最低的方向。(5)根据本专利技术的一个实施例，提供了一种图像获取方法，包括：生成使生物样本的荧光标签发光的激发光；由光学系统将激发光施加在生物样本的至少部分区域，所述部分包括荧光标签，并通过光学系统使图像传感器形成部分区域的荧光图像；将光学系统的焦点位置向光学系统的光轴方向和与光轴垂直的方向移动；在光学系统的焦点位置移动期间对图像传感器连续曝光，并生成部分区域的长时间曝光图像；分析生成的长时间曝光图像的频率，并至少利用分析结果计算荧光标签的光轴方向上的位置信息。如上所述，根据本专利技术，可高效拍摄附着了荧光标签的生物样本的图像。根据附图所示的本专利技术最佳实施例的以下详细说明，本专利技术的这些和其他目的、特征和优点得以更加明确。附图说明图1为示出了根据本专利技术实施例的图像获取装置的示意图；图2为从侧面方向示出了置于载物台11上的生物样本的示意图；图3为示出了数据处理单元20的硬件配置的框图；图4为根据该实施例的获取生物样本的图像的过程的功能框图；图5为示出了由图像获取装置拍摄图像的区域的示意图；图6A为示出了在载物台11移动的情况下光学系统的焦点位置的移动的示意图；图6B为示出了在载物台11移动的情况下光学系统的焦点位置的移动的示意图；图7为示出了曝光时由于载物台11的移动改变了焦点位置，图像传感器14拍摄的图像的形状和位置随着时间变化的示意图；图8A为用于详细说明根据该实施例的焦点位置的移动范围的示意图；图8B为详细说明根据该实施例的焦点位置的移动范围的示意图；图9为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.11.13 JP 2012-2492081.一种图像获取装置，包括：
光源，被配置为生成使生物样本的荧光标签发光的激发光；
图像传感器，被配置为形成图像；
光学系统，被配置为：
将来自所述光源的所述激发光施加至所述生物样本的至
少部分区域，所述部分区域包括所述荧光标签，并且
使所述图像传感器形成所述部分区域的荧光图像；
移动控制单元，被配置为使所述光学系统的焦点位置在所述光
学系统的光轴方向和与所述光轴垂直的方向上移动；
生成单元，被配置为：
在所述光学系统的焦点位置移动期间对所述图像传感器
进行连续曝光，并且
生成所述部分区域的长时间曝光图像；以及
计算单元，被配置为：
分析生成的所述长时间曝光图像的频率，并且
至少利用所述分析的结果计算所述荧光标签的在所述光
轴方向上的位置信息。
2.根据权利要求1所述的图像获取装置，其中
所述计算单元被配置为：
分析与预先设置的两个方向以及与所述两个方向不同的
至少一个方向上的所述长时间曝光图像的频率，所述两个方向
互相垂直，
确定方向中具有最高频率分量的一个方向，并且
基于确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：木岛公一朗，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：