(57)【要約】【課題】一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を用いて励起光の基準光量分布画像を測定し、その画像により測定サンプルの画像を除算することにより、画像全体のシェーディングの影響を除去し、光量の非一様性を補正するようにした光量分布補正方法およびバイオチップ読取装置を提供する。【解決手段】光ビーム照射により測定サンプルの画像を読取るバイオチップ読取装置において、一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を測定して得た画像の光量分布により、測定サンプルを測定して得た測定画像の対応する位置の画素の光量値を除算することにより、前記光ビーム照射光量の非一様性を補正する。【選択図】                    図１
2005181244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム照射により測定サンプルの画像を読取るバイオチップ読取装置において、
一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を測定して得た画像の光量分布により、測定サンプルを測定して得た測定画像の対応する位置の画素の光量値を除算することにより、前記光ビーム照射光量の非一様性を補正するようにした光量分布補正方法。
【請求項２】
前記一様蛍光板を測定して得た画像の各画素の値を画像全体の平均値でそれぞれ除算した補正画像を求め、この補正画像により前記測定画像を除算することを特徴とする請求項１に記載の光量分布補正方法。
【請求項３】
前記一様蛍光板を測定して得る画像および測定画像は、多数の光ビームをサイトと一致させて照射するスキャンレス方式で測定することを特徴とする請求項１または２に記載の光量分布補正方法。
【請求項４】
前記一様蛍光板を測定して得た画像および測定画像を測定する測定用カメラや測定光学系にオフセットがあるときは、各画素の値からそのオフセット量を差引いた後に前記除算を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光量分布補正方法。
【請求項５】
光ビーム照射により測定サンプルの画像を読取るバイオチップ読取装置であって、
一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を測定して得られる画像および測定サンプルを測定して得られる測定画像を撮像するための測定用カメラを備えた撮像手段と、
この撮像手段からの画像データを記憶する記憶装置と、
この記憶装置から読み出した一様蛍光板を測定して得られた画像の光量分布により測定画像の対応する位置の画素の光量値を除算して、前記光ビーム照射光量の非一様性を補正した測定画像を求める画像処理手段と、
この画像処理手段で求めた測定画像を表示する表示装置
を備えたバイオチップ読取装置。
【請求項６】
前記画像処理手段は、前記一様蛍光板を測定して得た画像の各画素の値を画像全体の平均値でそれぞれ除算してなる補正画像を求め、この補正画像により前記測定画像を除算するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載のバイオチップ読取装置。
【請求項７】
前記画像処理手段は、前記撮像手段の測定用カメラにオフセットがあるときには、各画像について各画素の値からそのオフセット量を差引いた後に前記除算を行うように構成されたことを特徴とする請求項５または６に記載のバイオチップ読取装置。
【請求項８】
前記画像処理手段は、絶対光量を求める機能を有することを特徴とする請求項５または６または７に記載のバイオチップ読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ読取装置に係り、光源（励起光）の強度分布（シェーディング）の影響を補正する方式に関するものである。特に、バイオチップの広い測定領域を複数の光ビームで同時に測定するスキャンレス型のバイオチップ読取装置においては、このシェーディングの影響が大である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のスキャンレス型のバイオチップ読取装置は良く知られている（例えば、特許文献１参照）。図４は特許文献１に記載のスキャンレス型のバイオチップ読取装置の一例を示す要部構成図である。
【０００３】
図において、光源から出射されたレーザ光（励起光）は平行光となってマイクロレンズアレイ１に入射する。マイクロレンズアレイ１は複数のマイクロレンズＭＬを配列したもので、各マイクロレンズＭＬによりそれぞれ集光された励起光はダイクロイックミラー２を透過して測定サンプル３を照射する。測定サンプル３には複数のセルが２次元状に配置されており、各セル内にはサンプルが注入される構造となっている。
【０００４】
各サンプルからの蛍光はダイクロイックミラー２で反射され、バリアフィルタ４を介してレンズ５に入射する。バリアフィルタ４は、測定サンプル３からの蛍光は通すが測定サンプル３で反射して入って来た励起光は減衰させる作用効果を有するもので、サンプル像の背景光を除去するために使用される。レンズ５により集光し結像したサンプル像はカメラ６により撮像される。
【０００５】
このような構成によれば、励起光の走査を行わないスキャンレス方式でバイオチップの複数のセル（サイト）を同時に測定することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８７９９号公報（第６頁、図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来のバイオチップ読取装置では、励起光の強度分布がそのままバイオチップの測定面の励起光強度分布となり、同一チップ内でもサイトによって励起光強度が異なり、次のような課題があった。
【０００８】
（１）同一チップ上で励起光が強い部分と弱い部分があり、蛍光発光量に影響する。特にスキャンレス型の場合は、この強弱の差が極めて大きい。
（２）単純に光量をある係数で補正すると、絶対光量校正系を用いている場合には、光量が分らなくなってしまう。
（３）単純に光量をある係数で補正すると、簡単に画素が飽和したり、全体の階調が低下することがある。
【０００９】
本発明の目的は、このような課題を解決するもので、一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を用いて励起光の基準光量分布画像を測定し、その画像により測定サンプルの画像を除算することにより、画像全体のシェーディングの影響を除去し、光量の非一様性を補正するようにした光量分布補正方法およびバイオチップ読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、
光ビーム照射により測定サンプルの画像を読取るバイオチップ読取装置において、
一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を測定して得た画像の光量分布により、測定サンプルを測定して得た測定画像の対応する位置の画素の光量値を除算することにより、前記光ビーム照射光量の非一様性を補正することを特徴とする。
このような補正方法により励起光のシェーディングの影響を容易に除去することができる。
【００１１】
この場合、測定画像を除算するための補正画像として、請求項２のように、一様蛍光板を測定して得た画像全体の平均値で各画素値を除算した画像を用いると、全光量エネルギーは維持される。したがって、絶対光量校正系を用いている場合において、光量が分らなくなるようなことはない。また、補正によって、画素値が飽和したり、全体の階調が低下したりすることもない。
【００１２】
また、一様蛍光板を測定して得た画像および測定画像は、一般のスキャン方式だけでなく、請求項３のように、多数の光ビームをサイトと一致させて照射するスキャンレス方式で得るようにしてもよい。
【００１３】
測定用カメラや測定光学系に迷光などのオフセットがある場合は、請求項４のように、まず各画素の値からオフセット量を差引いた後に除算演算を行うと、適切にオフセットの影響を除くことができる。
【００１４】
請求項５の発明は、
光ビーム照射により測定サンプルの画像を読取るバイオチップ読取装置であって、
一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を測定して得られる画像および測定サンプルを測定して得られる測定画像を撮像するための測定用カメラを備えた撮像手段と、
この撮像手段からの画像データを記憶する記憶装置と、
この記憶装置から読み出した一様蛍光板を測定して得られた画像により測定画像を除算して、前記光ビーム照射光量の非一様性を補正した測定画像を求める画像処理手段と、
この画像処理手段で求めた測定画像を表示する表示装置
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、請求項１の発明を実施するバイオチップ読取装置を容易に実現することができる。
この場合、画像処理手段は、請求項６のように、一様蛍光板を測定して得た画像の各画素の値を画像全体の平均値でそれぞれ除算してなる補正画像を求めるように構成することができる。この補正画像は、全光量エネルギーが維持され、画素値が飽和したり、全体の階調が低下したりすることもない。
【００１６】
また、画像処理手段は、測定用カメラや測定光学系にオフセットがある場合、請求項７のように、まず各画素の値からオフセット量を差引いた後に除算演算を行うと、適切にオフセットの影響を除くことができる。
また、画像処理手段は、請求項８のように、絶対光量を求める機能を有し、絶対光量測定が可能である。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）一様蛍光板の画像の平均階調を求め、その値で各画素の強度を除算することにより、平均を１にした光源強度補正の補正画像を得て、この補正画像により測定画像を除算することにより、容易に光量の非一様性を補正した測定画像を得ることができる。
（２）上記のように平均を１にした光源強度補正の補正画像を得ているため、全エネルギーが変化しない、すなわち全光量エネルギーが維持された補正画像が得られる。
また、このような補正によれば、いずれの画素値も、極端に大きくあるいは極端に小さくなることはない。
（３）図１（ｃ）の画像の左下丸枠内に見られるように、図１（ｂ）に示す画像では見えなかったサイトも容易に見えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。本発明における光量分布補正方法の手順は次の通りである。バイオチップ読取装置はスキャンレス型またはスキャン型のいずれでもよい。
（１）まず、測定サンプルの測定領域と同等な広さの領域に一様な蛍光分布を呈する一様蛍光板を用意し、バイオチップ読取装置により励起光を照射して、この一様蛍光板の蛍光画像すなわち基準光量分布画像ａを測定する。このときの各画素の値（光強度）をａi（iは画素数で、1〜n）とする。
【００１９】
（２）得られた基準光量分布画像ａの平均階調ａAveを求め、その平均階調ａAveで各画素の値をそれぞれ除算して光源強度補正画像ａ'を求める[各画素の値をａ'i（i=1〜n）とする]。
これにより、基準光量分布画像ａの階調を１に正規化し、全体のエネルギー値を不変とする、図１（ａ）に示すような、光源強度補正画像が得られる。なお、図１はスキャン型のバイオチップ読取装置で測定した画像である。
【００２０】
（３）前記と同じバイオチップ読取装置の同じ強度分布の光源を使用して測定サンプルを測定し、図１（ｂ）に示すような測定サンプル画像ｂ[各画素の値はｂi（i=1〜n）]を得る。
（４）次に、次式（１）のように、各画素ごとに、測定サンプル画像ｂを前記光源強度補正画像ａ'で除算し、図１（ｃ）に示すような補正サンプル画像ｃ[各画素の値はｃi（i=1〜n）]を求める。
ｃi＝ｂi÷ａ'i                      …（１）
【００２１】
このような補正方法によれば、次のような効果がある。
（１）補正画像の階調を１に正規化することで
・全エネルギーは変化しない。つまり、全光量エネルギーは維持される。
・画素値が極端に大きな値や小さな値になってしまうことはない。
（２）補正することで、図１（ｃ）の左下の丸枠に示すように、図１（ｂ）では見えなかったサイトの蛍光画像も見えるようになる。つまり、高感度の計測が可能になる。
【００２２】
なお、バイオチップ読取装置が光ビームを走査しないスキャンレス型の場合は、図２（ａ）に示すように図１（ｂ）に示す画像よりも遥かに強烈な強度分布が発生するが、これも同様な手法で補正できる。同図（ｂ）に、同図（ａ）のラインＡ上のサイトの補正強度分布を示す。
また、画像撮像用のカメラなどにオフセットｘがある場合には、次式（２）に示すように、除算の前に各画素の値からオフセット分を差引いておく。
ｃi＝（ｂi−ｘ）÷{（ａi−ｘ）÷（ａAve−ｘ）}              …（２）
【００２３】
図３はこのような本発明の方法を実施するためのバイオチップ読取装置の一実施例を示す要部構成図である。なお、図３では、スキャンレス型のバイオチップチップ読取装置を示し、図４と同等部分には同一符号を付してある。
図において、記憶装置１０は撮像手段に含まれるカメラ６で測定した画像データを保存する。画像処理手段２０は、記憶装置１０から読み出した画像データを基に上記光量分布補正方法に示す演算や画像処理を行う。得られた測定サンプルの補正サンプル画像は表示装置３０で表示される。
【００２４】
このような構成においては、まずはじめに、測定サンプル３の位置に一様蛍光板を載置して蛍光測定を行い、撮像手段のカメラ６で得た基準光量分布画像ａの画像データを記憶装置１０に格納する。
次に、一様蛍光板に代えて測定サンプル３を載置し、同様にしてカメラ６でサンプルの画像を測定し、その測定サンプル画像ｂの画像データを記憶装置１０に格納する。
【００２５】
画像処理手段２０では、記憶装置１０から読み出した基準光量分布画像ａの全画素の平均階調ａAveを求め、この平均階調ａAveで元の基準光量分布画像ａの各画素の値をそれぞれ除算する。これを光源強度補正画像ａ'とする。続いて、測定サンプル画像ｂを前記光源強度補正画像ａ'により対応画素ごとに除算する。
このようにして求めた補正サンプル画像ｃは表示装置３０で表示される。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、記憶装置１０と画像処理手段２０は、個別ではなく一体構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光量分布補正方法を説明するための図である。
【図２】スキャンレス型の場合の強度分布および光量分布を説明するための図である。
【図３】本発明の方法を用いたバイオチップ読取装置の一実施例を示す要部構成図である。
【図４】従来のスキャンレス型のバイオチップ読取装置の一例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  マイクロレンズアレイ
２  ダイクロイックミラー
３  測定サンプル
４  バリアフィルタ
５  レンズ
６  カメラ
１０  記憶装置
２０  画像処理手段
３０  表示装置
【図３】
2005181244.tif 000003
【図４】
2005181244.tif 000004
【図１】
2005181244.tif 000005
【図２】
2005181244.tif 000006