マイクロアレイ装置及びマイクロアレイ解析方法
【課題】マイクロアレイ基板の所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定して測定出来るマイクロアレイ装置を提供する。
【解決手段】複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像しデジタル画像データを出力する撮像部１４とスポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部１６とデジタル画像データからスポット毎の輝度分布曲線を算出しスポットの位置を解析するスポット位置解析部１５とスポット位置解析部１５が出力するスポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標とスポット情報記憶部から読み出したスポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部１７とスポット位置特定部１７が出力するスポット位置において測定を行う測定部１８を含む。
【解決手段】複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像しデジタル画像データを出力する撮像部１４とスポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部１６とデジタル画像データからスポット毎の輝度分布曲線を算出しスポットの位置を解析するスポット位置解析部１５とスポット位置解析部１５が出力するスポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標とスポット情報記憶部から読み出したスポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部１７とスポット位置特定部１７が出力するスポット位置において測定を行う測定部１８を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置に関し、より詳細には、発光反応を利用するマイクロアレイの発光状態から試料中の生体分子の定性、定量を測定する際にスポット単位の位置を正確に検出し、スポットの測定誤りを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロアレイ基板は、生体分子の解析に利用され、生体分子として、主に遺伝子が広く利用されている。以下、遺伝子で例示するとマイクロアレイにより試料としての個々の細胞、組織あるいは個体での遺伝子の発現を網羅的に解析可能となっている。従来のマイクロアレイの製造方法として、１×３インチ大のガラス基板上にナノリットル単位の遺伝子溶液の液滴を点着させることによりマイクロメートル単位の微小なスポットを形成して、ガラス基板上に遺伝子断片を固定化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように製造されたマイクロアレイは、マイクロアレイ上の遺伝子を蛍光色素により標識した後、励起光により蛍光色素を励起し発生した蛍光をスキャナーやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮像することで画像を生成し、画像解析を行うマイクロアレイの測定装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような従来のマイクロアレイ装置では、マイクロアレイ上に形成されたスポット単位に測定を行うために、マイクロアレイ解析パラメータとして記憶している情報（行、列方向のスポット数、スポット半径、位置情報など）からスポット領域のテンプレート情報を生成し、撮像した画像上のスポット位置がテンプレート上のスポット位置に適合するように画像処理でスポット領域の位置補正を行い、テンプレート上のスポットの測定を行う方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０３８４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、マイクロアレイ基板に遺伝子溶液の液滴を点着させるスポッタのばらつき等が原因で、マイクロアレイ基板上の一部のスポットのみ位置ズレした場合、テンプレート上のスポット位置から外れるため、位置ズレしたスポットの測定が出来ないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でもスポットの位置を特定し、測定することが出来るマイクロアレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロアレイ装置は、基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、前記スポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部と、前記デジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出し前記スポットの位置を解析するスポット位置解析部と、前記スポット位置解析部が出力する前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部と、前記スポット位置特定部が出力するスポット位置において測定を行う測定部を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置解析部は、前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、前記ノイズ除去部で出力するノイズ除去画像データにおいて、スポットの所定位置から一定範囲をスポット検索領域として抽出する所定範囲抽出部と、前記所定範囲抽出部で出力するスポット検索領域において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線のピーク座標を検出する輝度分布解析部を含み、前記撮像部で出力する前記デジタル画像データから前記スポット毎に前記スポット検索領域を抽出し、輝度分布曲線をＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれについて算出することを特徴とするものである。
【０００９】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置特定部は、前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの配置状況を解析し測定可能なスポットかどうかを判定するスポット位置判定部と、前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報から前記スポット位置を算出するスポット位置算出部を含み、前記スポット検索領域毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定し、その結果に応じてスポットの位置を算出することを特徴とするものである。
【００１０】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置判定部は、前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標を前記スポットの中心点の座標と規定し、前記スポットの中心点と隣接するスポットの中心点との距離により、スポットが測定可能な位置にあるかどうかを判定することを特徴とするものである。
【００１１】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置算出部は、前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報において、スポットが測定可能な位置にある場合のみ、前記スポット位置を算出することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明のマイクロアレイ解析方法において、基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで得たデジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出しピークとなる座標を検出するスポット位置解析ステップと、前記スポット位置解析ステップで得た前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定するスポット位置判定ステップと、前記スポット位置判定ステップで判定されたスポットの輝度を測定する測定ステップを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロアレイ装置によれば、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定し、測定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明のマイクロアレイ装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置のブロック図を示す。図１においてマイクロアレイ装置は、サンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板１１を設置して移動可能なステージ１２と、ステージ１２の移動方向と移動量を制御するステージ制御部１３と、マイクロアレイ基板１１の画像を撮像しデジタル画像データを出力する撮像部１４と、マイクロアレイ基板上のスポットに関する情報（スポットの配列位置、スポット径など）を記憶したスポット情報記憶部１６と、デジタル画像データからスポット毎の輝度分布曲線を算出しスポット位置を解析するスポット位置解析部１５と、スポット位置解析部１５が出力するスポット位置の解析結果とスポット情報記憶部１６から読み出したスポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部１７と、スポット位置特定部１７が出力するスポット位置において測定を行う測定部１８で構成される。以下、本発明の実施の形態において図１に示したマイクロアレイ装置の構成要素毎に詳細を説明する。
【００１６】
まず、ステージ１２は、マイクロアレイ基板１１を設置可能な形状となっており、マイクロアレイ基板１１上のスポット領域を撮像部１４の撮影視野へ移動させる制御信号をステージ制御部１３により出力する。
【００１７】
撮像部１４は、マイクロアレイ基板１１上の複数のスポットから発生する蛍光または発光を撮像し、デジタル画像データを出力する。撮像は露光によって行われ、露光時間は蛍光または発光が十分観察できる時間に制御される。ここで撮像部１４は、各受光素子（画素）が受光した光の強度を積分し、その値を輝度値として全受光素子のデータを出力する。この時、全受光素子が出力する輝度値はアナログデジタル変換により離散デジタルデータに変換（量子化）される。即ち、アナログデジタル変換のサンプリング時間（ΔＴ）毎に撮像部１４の全受光素子の輝度値がデジタル画像データとして出力される。本発明においては、撮像部１４は上記の如く動作するモノクロＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどが用いられる。
【００１８】
撮像に供するマイクロアレイ基板１１として、本発明の実施の形態で例示可能な構成を図２に示す。図２において、マイクロアレイ基板１１は、縦横比１：３の無色透明なガラス基板であり、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポット２２がスポット領域２１に配置されている。スポット領域２１は、図３に例示した様なスポット２２の配列がスポッタ等によりなされる。図３（ａ）は図２のスポット領域２１を拡大した図であり、本発明の実施の形態を説明するため、６行６列でスポット２２が配置された場合を例にして以後の説明を行う。図３（ａ）において、各スポット２２を取り囲む正方形の領域は、撮像部１４で出力したデジタル画像データからスポット２２単位で位置を検出するためのデータ検索範囲であり、スポット検索領域３２と呼ぶこととする。スポット検索領域３２は、スポット２２が本来配置されるべき所定位置を含む正方形の領域であり、スポット２２が所定位置にある場合はその中心点３７がスポット検索領域３２の中心点と一致するように、スポット検索領域３２の左上隅の座標であるスポット検索領域基準座標３５とスポット検索領域幅３６により規定する。また、図３（ｂ）は図３（ａ）において隣接する任意の４つのスポット検索領域３２を拡大した図である。図３（ｂ）において、スポット２２は、中心点３７からスポット２２の半径３３の範囲の領域として規定し、隣接するスポット間の距離はスポット２２の中心点３７間の距離３４により規定する。なお、図２において実線で示しているスポット領域２１の外枠、及び図３において実線で示しているスポット検索領域３２の外枠は説明のために明示したものであり、実際のマイクロアレイ基板１１上では可視化しなくてもよい。
【００１９】
これらマイクロアレイ基板１１上のスポット２２に関連する情報は、スポット情報記憶部１６に記憶しており、撮像部１４で出力したデジタル画像データからスポット２２の位置を検出するために、スポット位置解析部１５及びスポット位置特定部１７で利用される。本発明の実施の形態では、スポット情報記憶部１６に含まれる情報は、スポット２２の配列情報３１（行方向及び列方向のスポット数）、スポット半径３３、スポット間の距離３４（スポット２２の中心点３７間の距離）、スポット検索領域基準座標３５、スポット検索領域幅３６である。
【００２０】
図３（ａ）の場合で例示すると、スポット領域２１に６行６列でスポット２２が配置されている場合、スポット情報記憶部１６のスポット配列情報３１には、６行６列という情報を記憶する。また、図３のように、スポット検索領域３２の間にスペースが無く、互いに接するように、スポット２２及びスポット検索領域３２を規定した場合は、スポット検索領域３２毎にスポット検索領域基準座標３５を指定する必要は無く、スポット領域２１内で１つのスポット検索領域基準座標３５（例えば、スポット領域２１内の左上隅のスポット検索領域３２の基準座標）を指定すればよい。本発明の実施の形態では、図３のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット２２及びスポット検索領域３２を規定し、更にスポット検索領域幅３６は、スポット半径３３の４倍の長さであるものとして以下の説明を行う。なお、上記のようなスポット２２及びスポット検索領域３２の配置条件は本発明の実施の形態の説明するための１つの例であり、適宜変更可能である。
【００２１】
撮像部１４で撮像したマイクロアレイ基板１１の蛍光あるいは発光のデジタル画像データはスポット位置解析部１５に送られる。スポット位置解析部１５は、前述のスポット情報記憶部１６に記憶してある情報を元に、撮像部１４で獲得したデジタル画像データからスポット２２の位置を特定するための前処理として、スポット検索領域３２毎に輝度分布曲線の算出を行い、輝度分布曲線のピークとなる座標を検出する。このスポット位置解析部１５のデータ処理について図４から図１７を用いて説明する。図４はスポット位置解析部１５のブロック図であり、スポット位置解析部１５はノイズ除去部４１と所定範囲抽出部４２と輝度分布解析部４３で構成される。以下、ノイズ除去部４１、所定範囲抽出部４２、輝度分布解析部４３の処理について詳細を説明する。
【００２２】
まず、ノイズ除去部４１の処理内容について図５を用いて説明する。マイクロアレイ基板１１のスポット領域２１を撮像部１４で撮像し出力されるデジタル画像データ５１には、図５（ａ）に示すように、不規則雑音５２が含まれている。デジタル画像データ５１に不規則雑音５２が含まれている場合、後述する輝度分布解析部４３の入力となるスポット検索領域３２のデータに不規則雑音５２が含まれ、輝度分布解析部４３で算出される輝度分布曲線に、輝度値の変化が急峻な箇所が現れ、以降の処理に影響を及ぼす可能性があるため、ノイズ除去部４１で予め不規則雑音５２を除去しておく必要がある。本発明の実施の形態では、平滑化フィルタを適用することで、デジタル画像データ５１から不規則雑音５２を除去する。代表的な平滑化フィルタとしては、注目画素とその周辺８画素の平均値を注目画素の輝度値とする平均値フィルタや、領域内の輝度値の中央値を注目画素の輝度値とするメディアンフィルタがあるが、平均値フィルタはエッジ部分がぼけやすいため、メディアンフィルタを適用する方が望ましい。図５（ａ）のデジタル画像データ５１に対して、ノイズ除去部４１でメディアンフィルタを適用すると、図５（ｂ）に示すような不規則雑音５２が除去されたノイズ除去画像データ５３が出力される。なお、ここでは２種類の平滑化フィルタを例示したが、その他の平滑化フィルタについても適用可能である。
【００２３】
次に、ノイズ除去部４１にて不規則雑音５２を除去したノイズ除去画像データ５３からスポット検索領域３２を抽出する所定範囲抽出部４２の処理内容について図６を用いて説明する。所定範囲抽出部４２は、図５で示したノイズ除去画像データ５３とスポット情報記憶部１６に記憶しているスポット検索領域基準座標３５、スポット検索領域幅３６及びスポット配列情報３１から、スポット２２が配置されるべき所定位置から一定の範囲（スポット検索領域３２）をスポット２２毎に抽出する。例えば、図６のようにスポット領域２１に複数のスポット２２が配置されており、スポット領域２１内のｍ行目ｎ列目のスポット６１を抽出すべき対象スポットとし、そのスポット６１の検索領域６２の基準座標６３は、次の数１で算出可能である。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ここで、（Ｘｂ、Ｙｂ）はスポット検索領域基準座標３５であり、Ｗはスポット検索領域幅３６とする。図６の場合、抽出対象スポット６１は、ｍ＝２、ｎ＝３であるため、（Ｘｂ、Ｙｂ）＝（１０、２０）、Ｗ＝５０とすると、基準座標６３（Ｘ、Ｙ）＝（｛１０＋５０Ｘ（３−１）｝、｛２０＋５０Ｘ（２−１）｝）＝（１１０、７０）となる。
【００２６】
このように、上記の処理で対象スポットの検索領域基準座標６３が特定できるため、次にスポット検索領域基準座標６３から（スポット検索領域幅３６×スポット検索領域幅３６）の範囲をスポット検索領域６２と規定し、ノイズ除去画像データ５３からスポット検索領域６２の範囲のデータを抽出する。
【００２７】
次に、輝度分布解析部４３は、所定範囲抽出部４２で抽出された全てのスポット検索領域３２について、スポット検索領域３２毎にＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線においてピークとなる座標を検出する。輝度分布解析部４３の処理について、図７から図１７を用いて説明する。図７は、スポット検索領域３２内に配置されているスポット２２を示しており、輝度分布解析部４３では、まずスポット検索領域３２のＸ軸方向に引いた走査線（図７の太線矢印）上の輝度分布曲線を算出する。輝度分布解析部４３では、図７においてＹ座標がＹ０、Ｙ１、…、Ｙ９、Ｙ１０となる１１本の走査線上の輝度分布曲線を順次算出する。以下、スポット検索領域３２内でのスポット２２の配置パターンについて例を挙げ、輝度分布解析部４３で算出するＸ軸方向の輝度分布曲線を示す。
【００２８】
まず、図８（ａ）に示すように、スポット２２の位置ズレが小さく、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２内にある場合の輝度分布曲線を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、８２はＹ座標がＹ６、８３はＹ座標がＹ５及びＹ７、８４はＹ座標がＹ４及びＹ８、８５はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図８（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。
【００２９】
このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、ノイズ除去部４１で不規則雑音５２が除去されているため、輝度値に急峻な変化が無く、輝度分布曲線は図８（ｂ）に示すようにスポット２２の中心点３７でのみ、輝度分布曲線のピークが現れる。
【００３０】
次に、図９（ａ）に示すように、スポット２２の位置ズレが大きく、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２外にある場合の輝度分布曲線を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、９１はＹ座標がＹ６、９２はＹ座標がＹ５及びＹ７、９３はＹ座標がＹ４及びＹ８、９４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図９（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図９（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７のＸ座標はスポット検索領域３２のＸ座標（Ｘ０〜Ｘ１０）外にあるため、図９（ｂ）のＸ軸方向の輝度分布曲線には輝度分布曲線にピークが現れず、位置ズレしている方向（Ｘ０に近い）ほど輝度値が大きくなっている。
【００３１】
次に、図８及び図９のようにスポット２２単体が位置ズレした場合ではなく、スポット領域２１において、スポット２２がまとまって位置ズレした場合の輝度分布曲線について説明する。図１０は、スポット領域２１において、行１０１に属するスポット２２全体が左側に位置ズレした場合のスポット検索領域３２を示しており、位置ズレした行１０１のスポット検索領域３２には、複数のスポット２２が含まれている。図１０の例では、行１０１のスポット２２が全体的に左側に位置ズレしているため、行１０１の左端のスポット検索領域１０２には２つのスポット２２、右端のスポット検索領域１０３には1つのスポットが含まれている。
【００３２】
また、図１１は、スポット領域２１全体が左上側へ位置ズレした場合のスポット検索領域３２を示している。スポット領域２１全体が位置ズレすると、多くのスポット検索領域３２に複数のスポット２２が含まれる可能性がある。図１１の例では、スポット領域２１全体が左上側へ位置ズレしているため、スポット検索領域３２内のスポット２２の数は４つまたは２つまたは１つの場合があり、スポット領域２１の４隅のスポット検索領域（１１１、１１２、１１３、１１４）では、スポット２２の配置状況が大きく異なっていることが分かる。以下、図１０のようにスポット領域２１の行１０１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域（１０２、１０３）及び図１１のようにスポット領域２１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域（１１１、１１２、１１３、１１４）の輝度分布曲線を示す。
【００３３】
図１２（ａ）は、図１０において位置ズレした行１０１の左端のスポット検索領域１０２を拡大した図である。図１２（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１２１はＹ座標がＹ５、１２２はＹ座標がＹ４及びＹ６、１２３はＹ座標がＹ３及びＹ７、１２４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１２（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１２（ａ）に示すように、スポット検索領域１０２の両端にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線には両端に２つの山が現れる。左側のスポット２２は中心点３７がスポット検索領域１０２外にあるため輝度分布曲線にピークが現れないが、右側のスポット２２は中心点３７がスポット検索領域１０２内に含まれるため、輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３４】
次に、図１３（ａ）は、図１０において位置ズレした行１０１の右端のスポット検索領域１０３を拡大した図である。図１３（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１３１はＹ座標がＹ５、１３２はＹ座標がＹ４及びＹ６、１３３はＹ座標がＹ３及びＹ７、１３４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１３（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１３は、行全体が位置ズレした場合のスポット検索領域１０３であるが、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にも山は１つずつしか現れず、図９で示したスポット２２単体の位置ズレの場合と同様な輝度分布曲線となる。
【００３５】
次に、図１４（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の左上隅のスポット検索領域１１１を拡大した図である。図１４（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１４１はＹ座標がＹ９、１４２はＹ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０、１４３はＹ座標がＹ１及びＹ７、１４４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１４（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１４（ａ）に示すように、スポット検索領域１１１の４隅にスポット２２が配置されており、各スポット２２はＸ軸方向及びＹ軸方向でそれぞれ重なっている。Ｘ軸方向の輝度分布曲線には２つの山が現れる。スポット検索領域１１１の右下のスポット２２は中心点３７が含まれるため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３６】
次に、図１５（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の右上隅のスポット検索領域１１２を拡大した図である。図１５（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１５１はＹ座標がＹ９、１５２はＹ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０、１５３はＹ座標がＹ１及びＹ７、１５４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１５（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１５（ａ）に示すように、スポット検索領域１１２の左上と左下にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線では山が１つしか現れない。これは、スポット検索領域１１２内の２つのスポット２２で、Ｘ軸方向の位置ズレがないためである。
【００３７】
次に、図１６（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の左下隅のスポット検索領域１１３を拡大した図である。図１６（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１６１はＹ座標がＹ０、１６２はＹ座標がＹ１、１６３はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１６（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１６（ａ）に示すように、スポット検索領域１１３の左上と右上にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にはそれぞれ２つの山が現れる。スポット検索領域１１３の左上のスポット２２の中心点３７のＸ座標はスポット検索領域１１３に含まれないため、輝度分布曲線にはピークが現れないが、右上のスポット２２は中心点３７のＸ座標がスポット検索領域１１３に含まれるため、輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３８】
次に、図１７（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の右下隅のスポット検索領域１１４を拡大した図である。図１７（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１７１はＹ座標がＹ０、１７２はＹ座標がＹ１、１７３はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１７（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１７は、スポット領域２１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域１１４であるが、図９で示したスポット２２単体の位置ズレの場合と同様に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線で山が１つとなる。
【００３９】
なお、ここでは輝度分布曲線を算出する際のＸ軸方向の走査線の本数として１１本の場合を例示したが、走査線の本数を増やすと算出した輝度分布曲線の精度が高くなり、スポット検索領域３２全体の輝度分布を把握しやすくなるため、走査線の本数は多いほどよい。また、スポッタのばらつきが少なく、スポットの位置ズレ量が予め小さいと予測できる場合は、所定範囲抽出部４２で抽出するスポット検索領域３２の検索領域幅３６を小さくすることで、輝度分布解析部４３で処理するデータ量少なくなり処理速度を向上することが可能である。輝度分布解析部４３では、上記のように処理することで、スポット検索領域３２毎に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線を算出することが可能となる。
【００４０】
次に、輝度分布解析部４３では、算出したＸ軸方向の輝度分布曲線を加算する。輝度分布曲線を算出する際の走査線は、必ずしもスポット２２上を通るとは限らない。スポット２２上を通らない走査線上の輝度分布曲線は、ピーク及び傾斜が現れないため、１つの走査線上の輝度分布曲線だけでは、輝度分布曲線がピークとなる座標が検出できない可能性がある。本発明の実施の形態において、輝度分布解析部４３では、スポット検索領域３２全体の輝度分布を把握できるように、走査線を選択しているため、輝度分布解析部４３で算出する輝度分布曲線には、スポット２２上を通る走査線上の輝度分布曲線が必ず複数含まれおり、この輝度分布曲線を加算することで輝度分布曲線のピークが強調された輝度分布曲線を抽出でき、輝度分布曲線のピークの座標検出が容易になる。
【００４１】
次に、加算したＸ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標を検出する。スポット２２の位置ズレ具合によっては、スポット検索領域３２において、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できないことがある。この場合は、スポット検索領域３２において、輝度分布曲線の傾斜において、輝度値が最大となる座標を検出する。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、若しくは傾斜において輝度値が最大値となるＸ座標について、Ｙ軸方向の輝度分布曲線を算出する。Ｙ軸方向の輝度分布曲線の算出については、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のように複数の輝度分布曲線の算出は行わない。これは、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、既にピークとなる座標または傾斜において輝度値が最大値となる座標が分かっているためである。次に、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、Ｘ軸方向の輝度分布曲線と同様にピークとなる座標を検出する。ここで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかった場合は、輝度分布曲線の傾斜からスポット２２の位置ズレ方向を推定し、位置ズレ方向に隣接するスポット検索領域３２について再度ピーク検出を実施する。
【００４２】
以下、輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について図８から図２６を用いて説明する。
【００４３】
まず、図８（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２内にある場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図１８（ａ）の８２、８３、８４、８５で示した曲線である。これらＸ軸方向の輝度分布曲線を加算すると輝度分布曲線１８１のようになる。図１８（ａ）において、輝度分布曲線１８１のピークとなるＸ座標はＸ４となり、スポット２２の中心点３７のＸ座標はＸ４と判定される。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線がピークとなるＸ座標におけるＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図１８（ａ）では、ピークとなるＸ座標がＸ４であるため、図８（ａ）において、Ｘ座標がＸ４上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図１８（ｂ）の１８２のようになる。輝度分布曲線１８２において、ピークとなるＹ座標はＹ６となる。ここで、図８（ａ）のように、スポット２２の中心点３７が走査線上にある場合は、輝度分布曲線のピークとなる座標がスポット２２の中心点３７の座標と一致するが、必ずしもスポット２２の中心点３７が走査線上にあるとは限らない。そのため、走査線の本数が少ない場合は、輝度分布解析部４３で算出した輝度分布曲線において、極大となる点と周辺の点を利用して近似曲線を算出し、近似曲線のピーク座標を算出することで、輝度分布曲線のピーク座標を算出するとよい。
【００４４】
次に、図９（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２外にある場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図１９（ａ）の９１、９２、９３、９４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線１９１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線１９１は、図１９（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。このように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない場合、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となる座標を検出し、スポット２２の位置ズレ方向を判定する。図１９（ａ）の場合、加算した輝度分布曲線１９１において、輝度値が最大となるＸ座標はＸ０となり、スポット２２はＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図１９（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図９（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図１９（ｂ）の１９２のようになる。輝度分布曲線１９２において、ピークとなるＹ座標はＹ６となる。このように、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかった場合、スポット２２の位置ズレ方向に隣接するスポット検索領域３２について、ピーク座標の検出を行う。図１９（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００４５】
図９（ａ）の場合を例に挙げ、隣接するスポット検索領域３２においての輝度分布曲線のピーク検出について、図２０を用いて説明する。図９（ａ）とその左側（Ｘ軸の減少方向）のスポット検索領域３２の状況を図２０（ａ）に示す。図２０（ａ）において、隣接スポット２２の検索領域３２のＸ座標は（Ｘ０’、Ｘ１’、…、Ｘ９’、Ｘ１０’）で表している。検出対象スポット２０１と隣接スポット２２のスポット検索領域３２は互いに接しているため、Ｘ１０’とＸ０は同一座標であり、図中ではＸ０と表示している。
【００４６】
図９（ａ）の場合、Ｙ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＹ座標はＹ６であるため、Ｙ６上のＸ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２０（ｂ）の２０３のようになる。この例では、検出対象スポット２０１と隣接スポット２２は、同等の発光を行うものとする。
【００４７】
次に、図２０（ｂ）の輝度分布曲線２０３において、隣接するスポット２２の範囲（Ｘ０’からＸ１０’）では、輝度分布のピークとなるＸ座標が２箇所（Ｘ５’、Ｘ９’）検出できるため、検出対象スポット２０１のＸ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標は、検出対象スポット２０１の検索領域３２に近いＸ９’と判定する。ここでは、スポット２２の位置ズレによってスポット検索領域３２の領域内にてＸ軸方向の輝度分布曲線についてピークが検出できない場合を例示したが、Ｙ軸方向の輝度分布曲線についてもピークが検出できない場合は同様に処理することで、Ｙ軸方向の輝度分布のピークを検出が可能となる。
【００４８】
本発明の実施の形態のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット検索領域３２を規定した場合は、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できなくても、上記のように、隣接するスポット２２の検索領域３２まで輝度分布のピーク検索範囲を広げて、ピーク位置の検出を行うことが可能である。しかし、検出対象スポット２０１の位置ズレ量が大きく、検出対象スポット２０１の中心点２０２と隣接するスポット２２の中心点３７の距離が近くなると、互いの輝度分布が干渉し、輝度分布のピーク位置が分離できない可能性がある。このような場合は、後述するスポット位置特定部１７において測定対象外のスポットと判断する。
【００４９】
次に、図１０のようにスポット領域２１の行１０１全体が位置ズレした場合の輝度分布曲線（図１２、図１３）及び図１１のようにスポット領域２１全体が位置ズレした場合の輝度分布曲線（図１４、図１５、図１６、図１７）における輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について説明する。
【００５０】
まず、図１２（ａ）に示すように、位置ズレした行１０１の左端のスポット検索領域１０２の輝度分布解析部４３の処理について、図２１を用いて説明する。図１２（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２１（ａ）の１２１、１２２、１２３、１２４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２１１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２１１においては、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１０２には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２１１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標はＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。
【００５１】
次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２１（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１２（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２１（ｂ）の２１２のようになる。輝度分布曲線２１２において、ピークとなるＹ座標はＹ５となる。ここで、Ｘ軸方向の輝度分布曲線２１１において左側の傾斜については、ピークとなる座標が検出できなかったため、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２について、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。図２１（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００５２】
次に、図１３（ａ）に示すように、位置ズレした行１０１の右端のスポット検索領域１０３の輝度分布解析部４３の処理について、図２２を用いて説明する。図１３（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２２（ａ）の１３１、１３２、１３３、１３４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２２１ようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２２１は、図２２（ａ）に示すように、輝度分布のピークとなる座標が検出できない。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、左側に輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１０３には１つのスポット２２が配置されていると判定できる。また、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２２（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１３（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２２（ｂ）の２２２のようになる。輝度分布曲線２２２において、ピークとなるＹ座標はＹ５となる。ここで、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかったため、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２について、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。図２２（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００５３】
次に、図１４（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の左上隅のスポット検索領域１１１の輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について、図２３を用いて説明する。図１４（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向輝度分布曲線は、図２３（ａ）の１４１、１４２、１４３、１４４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２３１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２３１において、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２３１で検出した輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となる座標はＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。
【００５４】
次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２３（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１４（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２３（ｂ）の２３２のようになる。輝度分布曲線２３２において、ピークとなるＹ座標Ｙ９は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線においては、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１には、Ｙ軸方向位置ズレした位置にそれぞれ２つのスポット２２があると判定できる。輝度分布曲線２３２で検出した輝度分布曲線の傾斜において、輝度値が最大となる座標はＹ０であり、スポット２２がＹ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。図２３のように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線において、それぞれ２つのピーク及び傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１の４隅には１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。右上隅および左下隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５５】
次に、図１５（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の右上隅のスポット検索領域１１２の輝度分布解析部４３の処理について、図２４を用いて説明する。図１５（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向の輝度分布曲線は、図２４（ａ）の１５１、１５２、１５３、１５４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２４１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２４１においては、図２４（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。加算した輝度分布曲線２４１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２４（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１５（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２４（ｂ）の２４２のようになる。輝度分布曲線２３２において、ピークとなるＹ座標Ｙ９は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１２には、Ｙ軸方向で位置ズレした位置に２つのスポット２２があり、それらのスポット２２はＸ軸方向で重なっていると判定できる。図２４では、スポット検索領域１１２の左上隅及び左下隅に１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。左下隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５６】
次に、図１６（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の左下隅のスポット検索領域１１３の輝度分布解析部４３の処理について、図２５を用いて説明する。図１６（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２５（ａ）の１６１、１６２、１６３で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２５１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２５１においては、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１３には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２５１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。
【００５７】
図２５（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１６（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２５（ｂ）の２５２のようになる。輝度分布曲線２４２において、ピークとなる座標は検出できないが、輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１３には、Ｘ軸方向で位置ズレした位置に２つのスポット２２があり、それらのスポット２２はＹ軸方向で重なっていると判定できる。図２５では、スポット検索領域３２の左上隅及び右上隅に１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。右上隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５８】
次に、図１７（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の右下隅のスポット検索領域１１４の輝度分布解析部４３の処理について、図２６を用いて説明する。図１７（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向の輝度分布曲線は、図２６（ａ）の１７１、１７２、１７３で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２５１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２６１において、図２６（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。加算した輝度分布曲線２６１の輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２６（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１７（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２６（ｂ）の２６２のようになる。輝度分布曲線２６２において、ピークとなる座標は検出できないが、輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１４におけるスポット２２はＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できる。図２６では、スポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５９】
次に、スポット位置特定部１７では、まずスポット位置解析部１５で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標をスポット２２の中心点３７と規定し、隣接するスポット２２の中心点３７間の距離を算出することで、スポット２２が測定可能な位置にあるかどうかを判定する。その後、各スポット２２の中心点３７とスポット情報記憶部１６の情報を参照し、各スポット２２の位置を特定する。このスポット位置特定部１７について、図８から図３０を用いて説明する。図２８はスポット位置特定部１７のブロック図であり、スポット位置特定部１７はスポット位置判定部２７１とスポット位置算出部２７２で構成される。これらスポット位置特定部１７の各構成要素について詳細を説明する。
【００６０】
まず、スポット位置判定部２７１は、スポット位置解析部１５が出力するスポット検索領域３２におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線のピーク座標をスポット２２の中心点３７と規定し、スポット２２の中心点３７間の距離から測定可能なスポットかどうかを判定する。
【００６１】
これは、図２０（ａ）のようにスポット２０１が所定位置８１から位置ズレしている場合、スポット位置解析部１５で算出される検出対象スポット２０１とその左側の隣接スポット２２のＸ軸方向の輝度分布曲線は図２０（ｂ）で示した曲線のようになり、輝度分布曲線が相互に干渉した形となる。そのため、位置ズレしたスポット２０１だけでなく、位置ズレしたスポットに隣接する所定位置にあるスポット２２の測定結果にも影響を及ぼすことになる。よって、スポット位置判定部２７１は、スポット２２と隣接するスポット２２との位置関係を把握し、隣接するスポット２２の発光の影響が測定結果にあるかどうかを判定する。
【００６２】
次に、スポット２２が測定可能な位置かどうかの判定処理について図２８を用いて説明する。判定対象のスポット２２の中心点３７と隣接するスポット２２の中心点３７間の距離から隣接するスポット２２から影響を受けるかどうかの判定を行う。図２８（ａ）は本来配置されるべき所定位置８１から位置ズレしたスポット２８１とそれに隣接する８つのスポット２８２の様子を示している。まず、スポット位置解析部１５が出力するスポット２２の中心点２８３の座標と隣接スポット２８２の中心点３７との距離を算出する。対象スポット２８１の中心点２８３の座標を（Ｘｍ、Ｙｍ）、隣接スポット２８２の中心点３７の座標を（Ｘｎ、Ｙｎ）とすると、中心点間の距離ｄは次の数２で算出できる。
【００６３】
【数２】
【００６４】
本発明の実施の形態のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット検索領域３２を規定し、スポット検索領域幅３６はスポット半径３３の４倍の長さとした場合、スポット半径３３をｒとすると、スポット検索領域幅３６は４ｒとなる。ここで、各スポット２２が所定位置にある場合、スポット２２の中心点間の距離ｄは上下左右方向のスポットについては４ｒ、斜め方向のスポットについては４√２ｒとなるが、図２８のように所定位置８１から位置ズレした場合、このスポット２２の中心点３７間の距離が４ｒ及び４√２ｒから変化する。
【００６５】
例えば、図２８（ｂ）に示すようにスポット２８１が所定位置８１からスポット半径３３の長さｒ分、Ｘ軸の減少方向に位置ズレした場合、隣接するスポット２８２と接する位置関係になり、スポットの中心点間の距離は２ｒとなる。この時、接している部分で互いの輝度分布が干渉し、このままそれぞれのスポットを測定しても、互いのスポットの影響が結果に含まれることになる。そこで、スポット２２の中心点間の距離ｄが２ｒ以下、つまりスポット２２が接する位置よりも中心点間の距離が近くなった場合は測定対象外のスポットと判定し、それ以外は測定対象のスポットとして判定する。このように、スポット２２の中心点３７間の距離により、スポット２２の位置関係を把握することで、測定対象のスポット２２かどうかを判定でき、測定対象外のスポット２２の測定を行う必要を排除する。
【００６６】
次に、スポット位置算出部２７２では、スポット位置判定部２７１でのスポット位置判定結果で、測定可能なスポット２２と判定された場合のみ、スポット２２の中心点３７の座標とスポット情報記憶部１６から読み出したスポットに関する情報からスポット２２の位置を算出する。スポット位置算出部２７２の処理について、図２９を用いて説明する。まずスポット位置判定結果を参照し、スポット２２が測定可能かどうかをチェックする。測定可能なスポット２２の場合は、まずスポット位置解析部１５が出力するスポット２２の中心点３７の座標を（Ｘｐ、Ｙｐ）を、図２９（ａ）に示すように規定する。次に、図２９（ｂ）に示すようにスポット２２の中心点３７から、スポット半径３３の範囲２９１（図２９（ｂ）の点線内）を対象スポットの領域として特定する。一方、測定対象外のスポット２２の場合は、隣接するスポット２２の発光の影響を受けているため、スポット２２の領域特定は行わない。
【００６７】
スポット位置特定部１７では、上記のように処理することで、スポット検索領域３２の輝度分布から各スポット２２が測定可能か否かを判定し、測定対象のスポット２２のみ位置を特定することが可能となる。
【００６８】
次に、測定部１８では、スポット位置特定部１７で出力するスポット検索領域３２毎のスポット位置情報を利用して、デジタル画像データからスポットの光量を測定する。
【００６９】
以上のようにマイクロアレイ装置を構成することにより、本来スポットされるべき所定位置からスポット２２が位置ズレした場合でも、スポット２２の位置を特定することができ、更に位置ズレを起こしたスポット２２に隣接するスポット２２を特定し測定誤りを防止することが可能となる。
【００７０】
図１から図２９において、本発明のマイクロアレイ装置の構成要素について説明したが、次に本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置の測定手順を図３０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７１】
まず、マイクロアレイ基板１１をステージ１２へ設置し、撮像部１４の撮像視野にマイクロアレイ基板１１のスポット領域２１が入る位置へステージ１２を移動するようにステージ制御部１３から指示する。ステージ１２の移動が完了すると、撮像部１４によりマイクロアレイ基板１１のスポット領域２１の撮像を行う（ステップＳ１０１）。
【００７２】
次に、図５（ａ）に示したように撮像部１４で出力するデジタル画像データ５１をスポット位置解析部１５へ入力し、スポット位置解析部１５ではノイズ除去部４１で、図５（ｂ）に示したように平滑化フィルタを適用し不規則雑音５２を除去する（ステップＳ１０２）。
【００７３】
次に、ノイズ除去部４１で出力するノイズ除去画像データ５３を所定範囲抽出部４２へ入力し、所定範囲抽出部４２は図６に示したように、スポット領域２１内からスポット２２毎の検索領域３２を規定し抽出する。次に、所定範囲抽出部４２で出力するスポット検索領域３２を輝度分布解析部４３へ入力し、まず図８に示したようにスポット検索領域３２についてＸ軸方向の輝度分布曲線を算出し、ピークとなる座標を検出し、次にＹ軸方向の輝度分布を算出し、ピークとなる座標を検出する（ステップＳ１０３）。
【００７４】
次に、スポット位置解析部１５で出力するＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線のピーク座標をスポット位置特定部１７へ入力する。スポット位置特定部１７ではまずスポット位置判定部２７１により、スポット位置解析部１５で出力する輝度分布曲線のピーク座標をスポット２２の中心点３７の座標と規定し、図２８で示したように判定対象のスポット２８１の中心点３７と隣接スポット２８２の中心点３７間の距離を算出し、スポット２２の直径の長さ以下の場合は、スポット位置がＮＧと判定し測定対象外のスポットとする。一方、スポット２２の中心点間の距離がスポット２２の直径の長さより大きい場合は、スポット位置がＯＫと判定し測定対象のスポットとする（ステップＳ１０４）。
【００７５】
次に、スポット位置判定部２７１で出力するスポット位置判定結果をスポット位置算出部２７２に入力し、ステップＳ１０４でスポット２２が測定対象のスポットと判定された場合、スポット位置解析部１５で出力するスポット２２の中心点３７の座標とスポット情報記憶部１６に記憶しているスポットに関する情報から図２９で示したようにスポット２２の中心点３７を特定し、そこからスポット半径３３の範囲２９１を対象スポットの領域として規定し、測定部１８により測定を行う。一方、ステップＳ１０４でスポット２２が測定対象外のスポットと判定された場合は測定部１８による測定は行わない（ステップＳ１０５）。
【００７６】
以上のように、実施の形態においては、マイクロアレイ基板上のスポット毎にスポット検索領域を設定して輝度分布曲線を生成した後、スポットの中心点を検出しスポット位置を特定することにより、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定することができ、更に位置ズレしたスポットに隣接するスポットを特定し測定誤りを防止することができる。
【００７７】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、撮像部の素子としてモノクロＣＣＤを例示したが、これに限定することなく、カラーＣＣＤ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、横型埋め込み式電荷蓄積部を有する増幅型撮像センサ（ＬＢＣＡＳＴ）、フォトダイオードあるいは光電子倍増管等も適用可能である。また、撮像部にイメージインテンシファイアを導入することも可能である。
【００７８】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、マイクロアレイ基板として無色透明なガラス基板を例示したが、これに限定することなく、シリコン基板、有色で不透明な基板、あるいはプラスチック基板も適用可能である。さらに、本発明の実施の形態で示したマイクロアレイ基板の大きさやスポット領域のサイズも一例であり、適時変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかるマイクロアレイ装置は、マイクロアレイ基板上に本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定することができ、更に位置ズレしたスポットに隣接するスポットを特定し測定誤りを防止することが可能であり、基板に定着したサンプルを撮像する撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明におけるマイクロアレイ装置のブロック図
【図２】マイクロアレイ基板の構成図
【図３】スポット領域の構成図
【図４】本発明におけるスポット位置解析部のブロック図
【図５】ノイズ除去部の効果を説明する図
【図６】スポット検索領域を説明する図
【図７】輝度分布解析部でのスポット検索領域の走査方法を説明する図
【図８】輝度分布曲線の算出を説明する第１の図
【図９】輝度分布曲線の算出を説明する第２の図
【図１０】行単位で位置ズレしたスポット領域を説明する図
【図１１】スポット領域全体が位置ズレした場合を説明する図
【図１２】輝度分布曲線の算出を説明する第３の図
【図１３】輝度分布曲線の算出を説明する第４の図
【図１４】輝度分布曲線の算出を説明する第５の図
【図１５】輝度分布曲線の算出を説明する第６の図
【図１６】輝度分布曲線の算出を説明する第７の図
【図１７】輝度分布曲線の算出を説明する第８の図
【図１８】輝度分布曲線の解析方法を説明する第１の図
【図１９】輝度分布曲線の解析方法を説明する第２の図
【図２０】位置ズレしたスポットの輝度分布曲線を説明する図
【図２１】輝度分布曲線の解析方法を説明する第３の図
【図２２】輝度分布曲線の解析方法を説明する第４の図
【図２３】輝度分布曲線の解析方法を説明する第５の図
【図２４】輝度分布曲線の解析方法を説明する第６の図
【図２５】輝度分布曲線の解析方法を説明する第７の図
【図２６】輝度分布曲線の解析方法を説明する第８の図
【図２７】本発明におけるスポット位置特定部のブロック図
【図２８】スポットの位置ズレを判定する方法を説明する図
【図２９】スポットの位置を特定する方法を説明する図
【図３０】マイクロアレイの測定処理のフローチャート
【符号の説明】
【００８１】
１１ マイクロアレイ基板
１２ ステージ
１３ ステージ制御部
１４ 撮像部
１５ スポット位置解析部
１６ スポット情報記憶部
１７ スポット位置特定部
１８ 測定部
２１ スポット領域
２２ スポット
３１ スポット配列情報
３２ スポット検索領域
３３ スポット半径
３４ スポット間の距離
３５ スポット検索領域基準座標
３６ スポット検索領域幅
３７ スポット中心点
４１ ノイズ除去部
４２ 所定範囲抽出部
４３ 輝度分布解析部
５１ デジタル画像データ
５２ 不規則雑音
５３ ノイズ除去画像データ
６１ 対象スポット
６２ 対象スポットの検索領域
６３ 対象スポットの検索領域基準座標
８１ スポットの所定位置
８２、９１ Ｙ座標がＹ６の走査線上の輝度分布
８３、９２ Ｙ座標がＹ５及びＹ７の走査線上の輝度分布
８４、９３ Ｙ座標がＹ４及びＹ８の走査線上の輝度分布
８５、９４ Ｙ座標がＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１０１ 位置ズレした行
１０２ スポット検索領域の第１の状態
１０３ スポット検索領域の第２の状態
１１１ スポット検索領域の第３の状態
１１２ スポット検索領域の第４の状態
１１３ スポット検索領域の第５の状態
１１４ スポット検索領域の第６の状態
１２１、１３１ Ｙ座標がＹ５の走査線上の輝度分布
１２２、１３２ Ｙ座標がＹ４及びＹ６の走査線上の輝度分布
１２３、１３３ Ｙ座標がＹ３及びＹ７の走査線上の輝度分布
１２４、１３４ Ｙ座標がＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１４１、１５１ Ｙ座標がＹ９の走査線上の輝度分布
１４２、１５２ Ｙ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０の走査線上の輝度分布
１４３、１５３ Ｙ座標がＹ１及びＹ７の走査線上の輝度分布
１４４、１５４ Ｙ座標がＹ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６の走査線上の輝度分布
１６１、１７１ Ｙ座標がＹ０の走査線上の輝度分布
１６２、１７２ Ｙ座標がＹ１の走査線上の輝度分布
１６３、１７３ Ｙ座標がＹ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１８１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線１
１８２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線１
１９１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線２
１９２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線２
２０１ 位置ズレした対象スポット
２０２ 位置ズレした対象スポットの中心点
２０３ Ｙ座標がＹ６の走査線上の輝度分布曲線
２１１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線３
２１２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線３
２２１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線４
２２２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線４
２３１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線５
２３２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線５
２４１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線６
２４２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線６
２５１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線７
２５２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線７
２６１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線８
２６２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線８
２７１ スポット位置判定部
２７２ スポット位置算出部
２８１ 位置ズレしたスポット
２８２ 位置ズレしたスポットの隣接スポット
２８３ 位置ズレしたスポットの中心点
２９１ スポット位置算出部で算出したスポット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置に関し、より詳細には、発光反応を利用するマイクロアレイの発光状態から試料中の生体分子の定性、定量を測定する際にスポット単位の位置を正確に検出し、スポットの測定誤りを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロアレイ基板は、生体分子の解析に利用され、生体分子として、主に遺伝子が広く利用されている。以下、遺伝子で例示するとマイクロアレイにより試料としての個々の細胞、組織あるいは個体での遺伝子の発現を網羅的に解析可能となっている。従来のマイクロアレイの製造方法として、１×３インチ大のガラス基板上にナノリットル単位の遺伝子溶液の液滴を点着させることによりマイクロメートル単位の微小なスポットを形成して、ガラス基板上に遺伝子断片を固定化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように製造されたマイクロアレイは、マイクロアレイ上の遺伝子を蛍光色素により標識した後、励起光により蛍光色素を励起し発生した蛍光をスキャナーやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮像することで画像を生成し、画像解析を行うマイクロアレイの測定装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような従来のマイクロアレイ装置では、マイクロアレイ上に形成されたスポット単位に測定を行うために、マイクロアレイ解析パラメータとして記憶している情報（行、列方向のスポット数、スポット半径、位置情報など）からスポット領域のテンプレート情報を生成し、撮像した画像上のスポット位置がテンプレート上のスポット位置に適合するように画像処理でスポット領域の位置補正を行い、テンプレート上のスポットの測定を行う方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０３８４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、マイクロアレイ基板に遺伝子溶液の液滴を点着させるスポッタのばらつき等が原因で、マイクロアレイ基板上の一部のスポットのみ位置ズレした場合、テンプレート上のスポット位置から外れるため、位置ズレしたスポットの測定が出来ないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でもスポットの位置を特定し、測定することが出来るマイクロアレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロアレイ装置は、基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、前記スポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部と、前記デジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出し前記スポットの位置を解析するスポット位置解析部と、前記スポット位置解析部が出力する前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部と、前記スポット位置特定部が出力するスポット位置において測定を行う測定部を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置解析部は、前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、前記ノイズ除去部で出力するノイズ除去画像データにおいて、スポットの所定位置から一定範囲をスポット検索領域として抽出する所定範囲抽出部と、前記所定範囲抽出部で出力するスポット検索領域において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線のピーク座標を検出する輝度分布解析部を含み、前記撮像部で出力する前記デジタル画像データから前記スポット毎に前記スポット検索領域を抽出し、輝度分布曲線をＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれについて算出することを特徴とするものである。
【０００９】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置特定部は、前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの配置状況を解析し測定可能なスポットかどうかを判定するスポット位置判定部と、前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報から前記スポット位置を算出するスポット位置算出部を含み、前記スポット検索領域毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定し、その結果に応じてスポットの位置を算出することを特徴とするものである。
【００１０】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置判定部は、前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標を前記スポットの中心点の座標と規定し、前記スポットの中心点と隣接するスポットの中心点との距離により、スポットが測定可能な位置にあるかどうかを判定することを特徴とするものである。
【００１１】
さらにマイクロアレイ装置において、前記スポット位置算出部は、前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報において、スポットが測定可能な位置にある場合のみ、前記スポット位置を算出することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明のマイクロアレイ解析方法において、基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで得たデジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出しピークとなる座標を検出するスポット位置解析ステップと、前記スポット位置解析ステップで得た前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定するスポット位置判定ステップと、前記スポット位置判定ステップで判定されたスポットの輝度を測定する測定ステップを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロアレイ装置によれば、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定し、測定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明のマイクロアレイ装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置のブロック図を示す。図１においてマイクロアレイ装置は、サンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板１１を設置して移動可能なステージ１２と、ステージ１２の移動方向と移動量を制御するステージ制御部１３と、マイクロアレイ基板１１の画像を撮像しデジタル画像データを出力する撮像部１４と、マイクロアレイ基板上のスポットに関する情報（スポットの配列位置、スポット径など）を記憶したスポット情報記憶部１６と、デジタル画像データからスポット毎の輝度分布曲線を算出しスポット位置を解析するスポット位置解析部１５と、スポット位置解析部１５が出力するスポット位置の解析結果とスポット情報記憶部１６から読み出したスポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部１７と、スポット位置特定部１７が出力するスポット位置において測定を行う測定部１８で構成される。以下、本発明の実施の形態において図１に示したマイクロアレイ装置の構成要素毎に詳細を説明する。
【００１６】
まず、ステージ１２は、マイクロアレイ基板１１を設置可能な形状となっており、マイクロアレイ基板１１上のスポット領域を撮像部１４の撮影視野へ移動させる制御信号をステージ制御部１３により出力する。
【００１７】
撮像部１４は、マイクロアレイ基板１１上の複数のスポットから発生する蛍光または発光を撮像し、デジタル画像データを出力する。撮像は露光によって行われ、露光時間は蛍光または発光が十分観察できる時間に制御される。ここで撮像部１４は、各受光素子（画素）が受光した光の強度を積分し、その値を輝度値として全受光素子のデータを出力する。この時、全受光素子が出力する輝度値はアナログデジタル変換により離散デジタルデータに変換（量子化）される。即ち、アナログデジタル変換のサンプリング時間（ΔＴ）毎に撮像部１４の全受光素子の輝度値がデジタル画像データとして出力される。本発明においては、撮像部１４は上記の如く動作するモノクロＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどが用いられる。
【００１８】
撮像に供するマイクロアレイ基板１１として、本発明の実施の形態で例示可能な構成を図２に示す。図２において、マイクロアレイ基板１１は、縦横比１：３の無色透明なガラス基板であり、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポット２２がスポット領域２１に配置されている。スポット領域２１は、図３に例示した様なスポット２２の配列がスポッタ等によりなされる。図３（ａ）は図２のスポット領域２１を拡大した図であり、本発明の実施の形態を説明するため、６行６列でスポット２２が配置された場合を例にして以後の説明を行う。図３（ａ）において、各スポット２２を取り囲む正方形の領域は、撮像部１４で出力したデジタル画像データからスポット２２単位で位置を検出するためのデータ検索範囲であり、スポット検索領域３２と呼ぶこととする。スポット検索領域３２は、スポット２２が本来配置されるべき所定位置を含む正方形の領域であり、スポット２２が所定位置にある場合はその中心点３７がスポット検索領域３２の中心点と一致するように、スポット検索領域３２の左上隅の座標であるスポット検索領域基準座標３５とスポット検索領域幅３６により規定する。また、図３（ｂ）は図３（ａ）において隣接する任意の４つのスポット検索領域３２を拡大した図である。図３（ｂ）において、スポット２２は、中心点３７からスポット２２の半径３３の範囲の領域として規定し、隣接するスポット間の距離はスポット２２の中心点３７間の距離３４により規定する。なお、図２において実線で示しているスポット領域２１の外枠、及び図３において実線で示しているスポット検索領域３２の外枠は説明のために明示したものであり、実際のマイクロアレイ基板１１上では可視化しなくてもよい。
【００１９】
これらマイクロアレイ基板１１上のスポット２２に関連する情報は、スポット情報記憶部１６に記憶しており、撮像部１４で出力したデジタル画像データからスポット２２の位置を検出するために、スポット位置解析部１５及びスポット位置特定部１７で利用される。本発明の実施の形態では、スポット情報記憶部１６に含まれる情報は、スポット２２の配列情報３１（行方向及び列方向のスポット数）、スポット半径３３、スポット間の距離３４（スポット２２の中心点３７間の距離）、スポット検索領域基準座標３５、スポット検索領域幅３６である。
【００２０】
図３（ａ）の場合で例示すると、スポット領域２１に６行６列でスポット２２が配置されている場合、スポット情報記憶部１６のスポット配列情報３１には、６行６列という情報を記憶する。また、図３のように、スポット検索領域３２の間にスペースが無く、互いに接するように、スポット２２及びスポット検索領域３２を規定した場合は、スポット検索領域３２毎にスポット検索領域基準座標３５を指定する必要は無く、スポット領域２１内で１つのスポット検索領域基準座標３５（例えば、スポット領域２１内の左上隅のスポット検索領域３２の基準座標）を指定すればよい。本発明の実施の形態では、図３のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット２２及びスポット検索領域３２を規定し、更にスポット検索領域幅３６は、スポット半径３３の４倍の長さであるものとして以下の説明を行う。なお、上記のようなスポット２２及びスポット検索領域３２の配置条件は本発明の実施の形態の説明するための１つの例であり、適宜変更可能である。
【００２１】
撮像部１４で撮像したマイクロアレイ基板１１の蛍光あるいは発光のデジタル画像データはスポット位置解析部１５に送られる。スポット位置解析部１５は、前述のスポット情報記憶部１６に記憶してある情報を元に、撮像部１４で獲得したデジタル画像データからスポット２２の位置を特定するための前処理として、スポット検索領域３２毎に輝度分布曲線の算出を行い、輝度分布曲線のピークとなる座標を検出する。このスポット位置解析部１５のデータ処理について図４から図１７を用いて説明する。図４はスポット位置解析部１５のブロック図であり、スポット位置解析部１５はノイズ除去部４１と所定範囲抽出部４２と輝度分布解析部４３で構成される。以下、ノイズ除去部４１、所定範囲抽出部４２、輝度分布解析部４３の処理について詳細を説明する。
【００２２】
まず、ノイズ除去部４１の処理内容について図５を用いて説明する。マイクロアレイ基板１１のスポット領域２１を撮像部１４で撮像し出力されるデジタル画像データ５１には、図５（ａ）に示すように、不規則雑音５２が含まれている。デジタル画像データ５１に不規則雑音５２が含まれている場合、後述する輝度分布解析部４３の入力となるスポット検索領域３２のデータに不規則雑音５２が含まれ、輝度分布解析部４３で算出される輝度分布曲線に、輝度値の変化が急峻な箇所が現れ、以降の処理に影響を及ぼす可能性があるため、ノイズ除去部４１で予め不規則雑音５２を除去しておく必要がある。本発明の実施の形態では、平滑化フィルタを適用することで、デジタル画像データ５１から不規則雑音５２を除去する。代表的な平滑化フィルタとしては、注目画素とその周辺８画素の平均値を注目画素の輝度値とする平均値フィルタや、領域内の輝度値の中央値を注目画素の輝度値とするメディアンフィルタがあるが、平均値フィルタはエッジ部分がぼけやすいため、メディアンフィルタを適用する方が望ましい。図５（ａ）のデジタル画像データ５１に対して、ノイズ除去部４１でメディアンフィルタを適用すると、図５（ｂ）に示すような不規則雑音５２が除去されたノイズ除去画像データ５３が出力される。なお、ここでは２種類の平滑化フィルタを例示したが、その他の平滑化フィルタについても適用可能である。
【００２３】
次に、ノイズ除去部４１にて不規則雑音５２を除去したノイズ除去画像データ５３からスポット検索領域３２を抽出する所定範囲抽出部４２の処理内容について図６を用いて説明する。所定範囲抽出部４２は、図５で示したノイズ除去画像データ５３とスポット情報記憶部１６に記憶しているスポット検索領域基準座標３５、スポット検索領域幅３６及びスポット配列情報３１から、スポット２２が配置されるべき所定位置から一定の範囲（スポット検索領域３２）をスポット２２毎に抽出する。例えば、図６のようにスポット領域２１に複数のスポット２２が配置されており、スポット領域２１内のｍ行目ｎ列目のスポット６１を抽出すべき対象スポットとし、そのスポット６１の検索領域６２の基準座標６３は、次の数１で算出可能である。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ここで、（Ｘｂ、Ｙｂ）はスポット検索領域基準座標３５であり、Ｗはスポット検索領域幅３６とする。図６の場合、抽出対象スポット６１は、ｍ＝２、ｎ＝３であるため、（Ｘｂ、Ｙｂ）＝（１０、２０）、Ｗ＝５０とすると、基準座標６３（Ｘ、Ｙ）＝（｛１０＋５０Ｘ（３−１）｝、｛２０＋５０Ｘ（２−１）｝）＝（１１０、７０）となる。
【００２６】
このように、上記の処理で対象スポットの検索領域基準座標６３が特定できるため、次にスポット検索領域基準座標６３から（スポット検索領域幅３６×スポット検索領域幅３６）の範囲をスポット検索領域６２と規定し、ノイズ除去画像データ５３からスポット検索領域６２の範囲のデータを抽出する。
【００２７】
次に、輝度分布解析部４３は、所定範囲抽出部４２で抽出された全てのスポット検索領域３２について、スポット検索領域３２毎にＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線においてピークとなる座標を検出する。輝度分布解析部４３の処理について、図７から図１７を用いて説明する。図７は、スポット検索領域３２内に配置されているスポット２２を示しており、輝度分布解析部４３では、まずスポット検索領域３２のＸ軸方向に引いた走査線（図７の太線矢印）上の輝度分布曲線を算出する。輝度分布解析部４３では、図７においてＹ座標がＹ０、Ｙ１、…、Ｙ９、Ｙ１０となる１１本の走査線上の輝度分布曲線を順次算出する。以下、スポット検索領域３２内でのスポット２２の配置パターンについて例を挙げ、輝度分布解析部４３で算出するＸ軸方向の輝度分布曲線を示す。
【００２８】
まず、図８（ａ）に示すように、スポット２２の位置ズレが小さく、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２内にある場合の輝度分布曲線を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、８２はＹ座標がＹ６、８３はＹ座標がＹ５及びＹ７、８４はＹ座標がＹ４及びＹ８、８５はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図８（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。
【００２９】
このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、ノイズ除去部４１で不規則雑音５２が除去されているため、輝度値に急峻な変化が無く、輝度分布曲線は図８（ｂ）に示すようにスポット２２の中心点３７でのみ、輝度分布曲線のピークが現れる。
【００３０】
次に、図９（ａ）に示すように、スポット２２の位置ズレが大きく、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２外にある場合の輝度分布曲線を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、９１はＹ座標がＹ６、９２はＹ座標がＹ５及びＹ７、９３はＹ座標がＹ４及びＹ８、９４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図９（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図９（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７のＸ座標はスポット検索領域３２のＸ座標（Ｘ０〜Ｘ１０）外にあるため、図９（ｂ）のＸ軸方向の輝度分布曲線には輝度分布曲線にピークが現れず、位置ズレしている方向（Ｘ０に近い）ほど輝度値が大きくなっている。
【００３１】
次に、図８及び図９のようにスポット２２単体が位置ズレした場合ではなく、スポット領域２１において、スポット２２がまとまって位置ズレした場合の輝度分布曲線について説明する。図１０は、スポット領域２１において、行１０１に属するスポット２２全体が左側に位置ズレした場合のスポット検索領域３２を示しており、位置ズレした行１０１のスポット検索領域３２には、複数のスポット２２が含まれている。図１０の例では、行１０１のスポット２２が全体的に左側に位置ズレしているため、行１０１の左端のスポット検索領域１０２には２つのスポット２２、右端のスポット検索領域１０３には1つのスポットが含まれている。
【００３２】
また、図１１は、スポット領域２１全体が左上側へ位置ズレした場合のスポット検索領域３２を示している。スポット領域２１全体が位置ズレすると、多くのスポット検索領域３２に複数のスポット２２が含まれる可能性がある。図１１の例では、スポット領域２１全体が左上側へ位置ズレしているため、スポット検索領域３２内のスポット２２の数は４つまたは２つまたは１つの場合があり、スポット領域２１の４隅のスポット検索領域（１１１、１１２、１１３、１１４）では、スポット２２の配置状況が大きく異なっていることが分かる。以下、図１０のようにスポット領域２１の行１０１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域（１０２、１０３）及び図１１のようにスポット領域２１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域（１１１、１１２、１１３、１１４）の輝度分布曲線を示す。
【００３３】
図１２（ａ）は、図１０において位置ズレした行１０１の左端のスポット検索領域１０２を拡大した図である。図１２（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１２１はＹ座標がＹ５、１２２はＹ座標がＹ４及びＹ６、１２３はＹ座標がＹ３及びＹ７、１２４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１２（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１２（ａ）に示すように、スポット検索領域１０２の両端にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線には両端に２つの山が現れる。左側のスポット２２は中心点３７がスポット検索領域１０２外にあるため輝度分布曲線にピークが現れないが、右側のスポット２２は中心点３７がスポット検索領域１０２内に含まれるため、輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３４】
次に、図１３（ａ）は、図１０において位置ズレした行１０１の右端のスポット検索領域１０３を拡大した図である。図１３（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１３１はＹ座標がＹ５、１３２はＹ座標がＹ４及びＹ６、１３３はＹ座標がＹ３及びＹ７、１３４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１３（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１３は、行全体が位置ズレした場合のスポット検索領域１０３であるが、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にも山は１つずつしか現れず、図９で示したスポット２２単体の位置ズレの場合と同様な輝度分布曲線となる。
【００３５】
次に、図１４（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の左上隅のスポット検索領域１１１を拡大した図である。図１４（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１４１はＹ座標がＹ９、１４２はＹ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０、１４３はＹ座標がＹ１及びＹ７、１４４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１４（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１４（ａ）に示すように、スポット検索領域１１１の４隅にスポット２２が配置されており、各スポット２２はＸ軸方向及びＹ軸方向でそれぞれ重なっている。Ｘ軸方向の輝度分布曲線には２つの山が現れる。スポット検索領域１１１の右下のスポット２２は中心点３７が含まれるため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３６】
次に、図１５（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の右上隅のスポット検索領域１１２を拡大した図である。図１５（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１５１はＹ座標がＹ９、１５２はＹ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０、１５３はＹ座標がＹ１及びＹ７、１５４はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１５（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１５（ａ）に示すように、スポット検索領域１１２の左上と左下にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線では山が１つしか現れない。これは、スポット検索領域１１２内の２つのスポット２２で、Ｘ軸方向の位置ズレがないためである。
【００３７】
次に、図１６（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の左下隅のスポット検索領域１１３を拡大した図である。図１６（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１６１はＹ座標がＹ０、１６２はＹ座標がＹ１、１６３はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１６（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１６（ａ）に示すように、スポット検索領域１１３の左上と右上にスポット２２が配置されているため、Ｘ軸方向の輝度分布曲線にはそれぞれ２つの山が現れる。スポット検索領域１１３の左上のスポット２２の中心点３７のＸ座標はスポット検索領域１１３に含まれないため、輝度分布曲線にはピークが現れないが、右上のスポット２２は中心点３７のＸ座標がスポット検索領域１１３に含まれるため、輝度分布曲線にはピークが現れる。
【００３８】
次に、図１７（ａ）は、図１１においてスポット領域２１全体が位置ズレした場合の右下隅のスポット検索領域１１４を拡大した図である。図１７（ｂ）は、Ｘ軸方向に引いた走査線上の輝度分布曲線であり、１７１はＹ座標がＹ０、１７２はＹ座標がＹ１、１７３はＹ座標が上記以外の場合の走査線上の輝度分布曲線をそれぞれ示している。図１７（ｂ）の縦軸は輝度値、横軸はＸ軸座標を示し、左端の座標がＸ０、右端の座標がＸ１０となる。図１７は、スポット領域２１全体が位置ズレした場合のスポット検索領域１１４であるが、図９で示したスポット２２単体の位置ズレの場合と同様に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線で山が１つとなる。
【００３９】
なお、ここでは輝度分布曲線を算出する際のＸ軸方向の走査線の本数として１１本の場合を例示したが、走査線の本数を増やすと算出した輝度分布曲線の精度が高くなり、スポット検索領域３２全体の輝度分布を把握しやすくなるため、走査線の本数は多いほどよい。また、スポッタのばらつきが少なく、スポットの位置ズレ量が予め小さいと予測できる場合は、所定範囲抽出部４２で抽出するスポット検索領域３２の検索領域幅３６を小さくすることで、輝度分布解析部４３で処理するデータ量少なくなり処理速度を向上することが可能である。輝度分布解析部４３では、上記のように処理することで、スポット検索領域３２毎に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線を算出することが可能となる。
【００４０】
次に、輝度分布解析部４３では、算出したＸ軸方向の輝度分布曲線を加算する。輝度分布曲線を算出する際の走査線は、必ずしもスポット２２上を通るとは限らない。スポット２２上を通らない走査線上の輝度分布曲線は、ピーク及び傾斜が現れないため、１つの走査線上の輝度分布曲線だけでは、輝度分布曲線がピークとなる座標が検出できない可能性がある。本発明の実施の形態において、輝度分布解析部４３では、スポット検索領域３２全体の輝度分布を把握できるように、走査線を選択しているため、輝度分布解析部４３で算出する輝度分布曲線には、スポット２２上を通る走査線上の輝度分布曲線が必ず複数含まれおり、この輝度分布曲線を加算することで輝度分布曲線のピークが強調された輝度分布曲線を抽出でき、輝度分布曲線のピークの座標検出が容易になる。
【００４１】
次に、加算したＸ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標を検出する。スポット２２の位置ズレ具合によっては、スポット検索領域３２において、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できないことがある。この場合は、スポット検索領域３２において、輝度分布曲線の傾斜において、輝度値が最大となる座標を検出する。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、若しくは傾斜において輝度値が最大値となるＸ座標について、Ｙ軸方向の輝度分布曲線を算出する。Ｙ軸方向の輝度分布曲線の算出については、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のように複数の輝度分布曲線の算出は行わない。これは、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、既にピークとなる座標または傾斜において輝度値が最大値となる座標が分かっているためである。次に、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、Ｘ軸方向の輝度分布曲線と同様にピークとなる座標を検出する。ここで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかった場合は、輝度分布曲線の傾斜からスポット２２の位置ズレ方向を推定し、位置ズレ方向に隣接するスポット検索領域３２について再度ピーク検出を実施する。
【００４２】
以下、輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について図８から図２６を用いて説明する。
【００４３】
まず、図８（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２内にある場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図１８（ａ）の８２、８３、８４、８５で示した曲線である。これらＸ軸方向の輝度分布曲線を加算すると輝度分布曲線１８１のようになる。図１８（ａ）において、輝度分布曲線１８１のピークとなるＸ座標はＸ４となり、スポット２２の中心点３７のＸ座標はＸ４と判定される。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線がピークとなるＸ座標におけるＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図１８（ａ）では、ピークとなるＸ座標がＸ４であるため、図８（ａ）において、Ｘ座標がＸ４上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図１８（ｂ）の１８２のようになる。輝度分布曲線１８２において、ピークとなるＹ座標はＹ６となる。ここで、図８（ａ）のように、スポット２２の中心点３７が走査線上にある場合は、輝度分布曲線のピークとなる座標がスポット２２の中心点３７の座標と一致するが、必ずしもスポット２２の中心点３７が走査線上にあるとは限らない。そのため、走査線の本数が少ない場合は、輝度分布解析部４３で算出した輝度分布曲線において、極大となる点と周辺の点を利用して近似曲線を算出し、近似曲線のピーク座標を算出することで、輝度分布曲線のピーク座標を算出するとよい。
【００４４】
次に、図９（ａ）に示すように、スポット２２の中心点３７がスポット検索領域３２外にある場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図１９（ａ）の９１、９２、９３、９４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線１９１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線１９１は、図１９（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。このように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない場合、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となる座標を検出し、スポット２２の位置ズレ方向を判定する。図１９（ａ）の場合、加算した輝度分布曲線１９１において、輝度値が最大となるＸ座標はＸ０となり、スポット２２はＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図１９（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図９（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図１９（ｂ）の１９２のようになる。輝度分布曲線１９２において、ピークとなるＹ座標はＹ６となる。このように、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかった場合、スポット２２の位置ズレ方向に隣接するスポット検索領域３２について、ピーク座標の検出を行う。図１９（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００４５】
図９（ａ）の場合を例に挙げ、隣接するスポット検索領域３２においての輝度分布曲線のピーク検出について、図２０を用いて説明する。図９（ａ）とその左側（Ｘ軸の減少方向）のスポット検索領域３２の状況を図２０（ａ）に示す。図２０（ａ）において、隣接スポット２２の検索領域３２のＸ座標は（Ｘ０’、Ｘ１’、…、Ｘ９’、Ｘ１０’）で表している。検出対象スポット２０１と隣接スポット２２のスポット検索領域３２は互いに接しているため、Ｘ１０’とＸ０は同一座標であり、図中ではＸ０と表示している。
【００４６】
図９（ａ）の場合、Ｙ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＹ座標はＹ６であるため、Ｙ６上のＸ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２０（ｂ）の２０３のようになる。この例では、検出対象スポット２０１と隣接スポット２２は、同等の発光を行うものとする。
【００４７】
次に、図２０（ｂ）の輝度分布曲線２０３において、隣接するスポット２２の範囲（Ｘ０’からＸ１０’）では、輝度分布のピークとなるＸ座標が２箇所（Ｘ５’、Ｘ９’）検出できるため、検出対象スポット２０１のＸ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標は、検出対象スポット２０１の検索領域３２に近いＸ９’と判定する。ここでは、スポット２２の位置ズレによってスポット検索領域３２の領域内にてＸ軸方向の輝度分布曲線についてピークが検出できない場合を例示したが、Ｙ軸方向の輝度分布曲線についてもピークが検出できない場合は同様に処理することで、Ｙ軸方向の輝度分布のピークを検出が可能となる。
【００４８】
本発明の実施の形態のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット検索領域３２を規定した場合は、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できなくても、上記のように、隣接するスポット２２の検索領域３２まで輝度分布のピーク検索範囲を広げて、ピーク位置の検出を行うことが可能である。しかし、検出対象スポット２０１の位置ズレ量が大きく、検出対象スポット２０１の中心点２０２と隣接するスポット２２の中心点３７の距離が近くなると、互いの輝度分布が干渉し、輝度分布のピーク位置が分離できない可能性がある。このような場合は、後述するスポット位置特定部１７において測定対象外のスポットと判断する。
【００４９】
次に、図１０のようにスポット領域２１の行１０１全体が位置ズレした場合の輝度分布曲線（図１２、図１３）及び図１１のようにスポット領域２１全体が位置ズレした場合の輝度分布曲線（図１４、図１５、図１６、図１７）における輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について説明する。
【００５０】
まず、図１２（ａ）に示すように、位置ズレした行１０１の左端のスポット検索領域１０２の輝度分布解析部４３の処理について、図２１を用いて説明する。図１２（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２１（ａ）の１２１、１２２、１２３、１２４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２１１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２１１においては、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１０２には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２１１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標はＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。
【００５１】
次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２１（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１２（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２１（ｂ）の２１２のようになる。輝度分布曲線２１２において、ピークとなるＹ座標はＹ５となる。ここで、Ｘ軸方向の輝度分布曲線２１１において左側の傾斜については、ピークとなる座標が検出できなかったため、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２について、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。図２１（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００５２】
次に、図１３（ａ）に示すように、位置ズレした行１０１の右端のスポット検索領域１０３の輝度分布解析部４３の処理について、図２２を用いて説明する。図１３（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２２（ａ）の１３１、１３２、１３３、１３４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２２１ようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２２１は、図２２（ａ）に示すように、輝度分布のピークとなる座標が検出できない。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、左側に輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１０３には１つのスポット２２が配置されていると判定できる。また、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２２（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１３（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２２（ｂ）の２２２のようになる。輝度分布曲線２２２において、ピークとなるＹ座標はＹ５となる。ここで、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークとなる座標が検出できなかったため、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２について、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。図２２（ａ）のように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークが検出でき、Ｘ軸方向の輝度分布曲線におけるピーク座標が検出できない場合は、Ｘ軸の減少方向に隣接するスポット検索領域３２において、Ｙ軸方向の輝度分布曲線におけるピークとなるＹ座標上の輝度分布曲線を算出し、ピーク座標の検出を行う。
【００５３】
次に、図１４（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の左上隅のスポット検索領域１１１の輝度分布解析部４３での輝度分布曲線の加算及びピーク検出について、図２３を用いて説明する。図１４（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向輝度分布曲線は、図２３（ａ）の１４１、１４２、１４３、１４４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２３１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２３１において、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２３１で検出した輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となる座標はＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。
【００５４】
次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２３（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１４（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２３（ｂ）の２３２のようになる。輝度分布曲線２３２において、ピークとなるＹ座標Ｙ９は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線においては、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１には、Ｙ軸方向位置ズレした位置にそれぞれ２つのスポット２２があると判定できる。輝度分布曲線２３２で検出した輝度分布曲線の傾斜において、輝度値が最大となる座標はＹ０であり、スポット２２がＹ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。図２３のように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線において、それぞれ２つのピーク及び傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１１の４隅には１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。右上隅および左下隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５５】
次に、図１５（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の右上隅のスポット検索領域１１２の輝度分布解析部４３の処理について、図２４を用いて説明する。図１５（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向の輝度分布曲線は、図２４（ａ）の１５１、１５２、１５３、１５４で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２４１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２４１においては、図２４（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。加算した輝度分布曲線２４１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２４（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１５（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、図２４（ｂ）の２４２のようになる。輝度分布曲線２３２において、ピークとなるＹ座標Ｙ９は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１２には、Ｙ軸方向で位置ズレした位置に２つのスポット２２があり、それらのスポット２２はＸ軸方向で重なっていると判定できる。図２４では、スポット検索領域１１２の左上隅及び左下隅に１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。左下隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５６】
次に、図１６（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の左下隅のスポット検索領域１１３の輝度分布解析部４３の処理について、図２５を用いて説明する。図１６（ａ）の場合、Ｘ軸方向の輝度分布曲線は、図２５（ａ）の１６１、１６２、１６３で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２５１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２５１においては、ピークとなるＸ座標Ｘ９．５（Ｘ９とＸ１０の中間点）は検出できるが、左側にも輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｘ軸方向の輝度分布曲線において、ピークの座標が１箇所と別の輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１３には、Ｘ軸方向に位置ズレした位置に２つのスポット２２があると判定できる。加算した輝度分布曲線２５１の左側にある輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線のピークとなるＸ座標、及び傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。
【００５７】
図２５（ａ）では、輝度分布曲線のピークとなるＸ座標がＸ９．５、傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１６（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上とＸ９．５上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２５（ｂ）の２５２のようになる。輝度分布曲線２４２において、ピークとなる座標は検出できないが、輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１３には、Ｘ軸方向で位置ズレした位置に２つのスポット２２があり、それらのスポット２２はＹ軸方向で重なっていると判定できる。図２５では、スポット検索領域３２の左上隅及び右上隅に１つずつスポット２２があると判定できる。左上隅のスポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。右上隅のスポット２２についても同様に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５８】
次に、図１７（ａ）に示すように、スポット領域２１全体が位置ズレした場合の右下隅のスポット検索領域１１４の輝度分布解析部４３の処理について、図２６を用いて説明する。図１７（ａ）の場合、輝度分布算出部１５で出力されるＸ軸方向の輝度分布曲線は、図２６（ａ）の１７１、１７２、１７３で示した曲線であり、これらを加算すると輝度分布曲線２５１のようになる。加算したＸ軸方向の輝度分布曲線２６１において、図２６（ａ）に示すように、輝度分布曲線のピークとなる座標が検出できない。加算した輝度分布曲線２６１の輝度分布の傾斜において、輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であり、スポット２２がＸ軸の減少方向へ位置ズレしていると判定できる。次に、Ｘ軸方向の輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標でのＹ軸方向の輝度分布曲線を算出する。図２６（ａ）では、輝度分布曲線の傾斜において輝度値が最大となるＸ座標がＸ０であるため、図１７（ａ）において、Ｘ座標がＸ０上のＹ軸方向の輝度分布曲線を算出すると、どちらも図２６（ｂ）の２６２のようになる。輝度分布曲線２６２において、ピークとなる座標は検出できないが、輝度分布の傾斜が見られる。このように、Ｙ軸方向の輝度分布曲線において、輝度分布の傾斜が検出された場合、スポット検索領域１１４におけるスポット２２はＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できる。図２６では、スポット２２はＸ軸及びＹ軸の減少方向に位置ズレしていると判定できるため、左斜め上方向に隣接するスポット検索領域３２について輝度分布曲線におけるピーク座標を検出する。
【００５９】
次に、スポット位置特定部１７では、まずスポット位置解析部１５で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標をスポット２２の中心点３７と規定し、隣接するスポット２２の中心点３７間の距離を算出することで、スポット２２が測定可能な位置にあるかどうかを判定する。その後、各スポット２２の中心点３７とスポット情報記憶部１６の情報を参照し、各スポット２２の位置を特定する。このスポット位置特定部１７について、図８から図３０を用いて説明する。図２８はスポット位置特定部１７のブロック図であり、スポット位置特定部１７はスポット位置判定部２７１とスポット位置算出部２７２で構成される。これらスポット位置特定部１７の各構成要素について詳細を説明する。
【００６０】
まず、スポット位置判定部２７１は、スポット位置解析部１５が出力するスポット検索領域３２におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線のピーク座標をスポット２２の中心点３７と規定し、スポット２２の中心点３７間の距離から測定可能なスポットかどうかを判定する。
【００６１】
これは、図２０（ａ）のようにスポット２０１が所定位置８１から位置ズレしている場合、スポット位置解析部１５で算出される検出対象スポット２０１とその左側の隣接スポット２２のＸ軸方向の輝度分布曲線は図２０（ｂ）で示した曲線のようになり、輝度分布曲線が相互に干渉した形となる。そのため、位置ズレしたスポット２０１だけでなく、位置ズレしたスポットに隣接する所定位置にあるスポット２２の測定結果にも影響を及ぼすことになる。よって、スポット位置判定部２７１は、スポット２２と隣接するスポット２２との位置関係を把握し、隣接するスポット２２の発光の影響が測定結果にあるかどうかを判定する。
【００６２】
次に、スポット２２が測定可能な位置かどうかの判定処理について図２８を用いて説明する。判定対象のスポット２２の中心点３７と隣接するスポット２２の中心点３７間の距離から隣接するスポット２２から影響を受けるかどうかの判定を行う。図２８（ａ）は本来配置されるべき所定位置８１から位置ズレしたスポット２８１とそれに隣接する８つのスポット２８２の様子を示している。まず、スポット位置解析部１５が出力するスポット２２の中心点２８３の座標と隣接スポット２８２の中心点３７との距離を算出する。対象スポット２８１の中心点２８３の座標を（Ｘｍ、Ｙｍ）、隣接スポット２８２の中心点３７の座標を（Ｘｎ、Ｙｎ）とすると、中心点間の距離ｄは次の数２で算出できる。
【００６３】
【数２】
【００６４】
本発明の実施の形態のように、スポット検索領域３２間のスペースが無く、互いに接するようにスポット検索領域３２を規定し、スポット検索領域幅３６はスポット半径３３の４倍の長さとした場合、スポット半径３３をｒとすると、スポット検索領域幅３６は４ｒとなる。ここで、各スポット２２が所定位置にある場合、スポット２２の中心点間の距離ｄは上下左右方向のスポットについては４ｒ、斜め方向のスポットについては４√２ｒとなるが、図２８のように所定位置８１から位置ズレした場合、このスポット２２の中心点３７間の距離が４ｒ及び４√２ｒから変化する。
【００６５】
例えば、図２８（ｂ）に示すようにスポット２８１が所定位置８１からスポット半径３３の長さｒ分、Ｘ軸の減少方向に位置ズレした場合、隣接するスポット２８２と接する位置関係になり、スポットの中心点間の距離は２ｒとなる。この時、接している部分で互いの輝度分布が干渉し、このままそれぞれのスポットを測定しても、互いのスポットの影響が結果に含まれることになる。そこで、スポット２２の中心点間の距離ｄが２ｒ以下、つまりスポット２２が接する位置よりも中心点間の距離が近くなった場合は測定対象外のスポットと判定し、それ以外は測定対象のスポットとして判定する。このように、スポット２２の中心点３７間の距離により、スポット２２の位置関係を把握することで、測定対象のスポット２２かどうかを判定でき、測定対象外のスポット２２の測定を行う必要を排除する。
【００６６】
次に、スポット位置算出部２７２では、スポット位置判定部２７１でのスポット位置判定結果で、測定可能なスポット２２と判定された場合のみ、スポット２２の中心点３７の座標とスポット情報記憶部１６から読み出したスポットに関する情報からスポット２２の位置を算出する。スポット位置算出部２７２の処理について、図２９を用いて説明する。まずスポット位置判定結果を参照し、スポット２２が測定可能かどうかをチェックする。測定可能なスポット２２の場合は、まずスポット位置解析部１５が出力するスポット２２の中心点３７の座標を（Ｘｐ、Ｙｐ）を、図２９（ａ）に示すように規定する。次に、図２９（ｂ）に示すようにスポット２２の中心点３７から、スポット半径３３の範囲２９１（図２９（ｂ）の点線内）を対象スポットの領域として特定する。一方、測定対象外のスポット２２の場合は、隣接するスポット２２の発光の影響を受けているため、スポット２２の領域特定は行わない。
【００６７】
スポット位置特定部１７では、上記のように処理することで、スポット検索領域３２の輝度分布から各スポット２２が測定可能か否かを判定し、測定対象のスポット２２のみ位置を特定することが可能となる。
【００６８】
次に、測定部１８では、スポット位置特定部１７で出力するスポット検索領域３２毎のスポット位置情報を利用して、デジタル画像データからスポットの光量を測定する。
【００６９】
以上のようにマイクロアレイ装置を構成することにより、本来スポットされるべき所定位置からスポット２２が位置ズレした場合でも、スポット２２の位置を特定することができ、更に位置ズレを起こしたスポット２２に隣接するスポット２２を特定し測定誤りを防止することが可能となる。
【００７０】
図１から図２９において、本発明のマイクロアレイ装置の構成要素について説明したが、次に本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置の測定手順を図３０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７１】
まず、マイクロアレイ基板１１をステージ１２へ設置し、撮像部１４の撮像視野にマイクロアレイ基板１１のスポット領域２１が入る位置へステージ１２を移動するようにステージ制御部１３から指示する。ステージ１２の移動が完了すると、撮像部１４によりマイクロアレイ基板１１のスポット領域２１の撮像を行う（ステップＳ１０１）。
【００７２】
次に、図５（ａ）に示したように撮像部１４で出力するデジタル画像データ５１をスポット位置解析部１５へ入力し、スポット位置解析部１５ではノイズ除去部４１で、図５（ｂ）に示したように平滑化フィルタを適用し不規則雑音５２を除去する（ステップＳ１０２）。
【００７３】
次に、ノイズ除去部４１で出力するノイズ除去画像データ５３を所定範囲抽出部４２へ入力し、所定範囲抽出部４２は図６に示したように、スポット領域２１内からスポット２２毎の検索領域３２を規定し抽出する。次に、所定範囲抽出部４２で出力するスポット検索領域３２を輝度分布解析部４３へ入力し、まず図８に示したようにスポット検索領域３２についてＸ軸方向の輝度分布曲線を算出し、ピークとなる座標を検出し、次にＹ軸方向の輝度分布を算出し、ピークとなる座標を検出する（ステップＳ１０３）。
【００７４】
次に、スポット位置解析部１５で出力するＸ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線のピーク座標をスポット位置特定部１７へ入力する。スポット位置特定部１７ではまずスポット位置判定部２７１により、スポット位置解析部１５で出力する輝度分布曲線のピーク座標をスポット２２の中心点３７の座標と規定し、図２８で示したように判定対象のスポット２８１の中心点３７と隣接スポット２８２の中心点３７間の距離を算出し、スポット２２の直径の長さ以下の場合は、スポット位置がＮＧと判定し測定対象外のスポットとする。一方、スポット２２の中心点間の距離がスポット２２の直径の長さより大きい場合は、スポット位置がＯＫと判定し測定対象のスポットとする（ステップＳ１０４）。
【００７５】
次に、スポット位置判定部２７１で出力するスポット位置判定結果をスポット位置算出部２７２に入力し、ステップＳ１０４でスポット２２が測定対象のスポットと判定された場合、スポット位置解析部１５で出力するスポット２２の中心点３７の座標とスポット情報記憶部１６に記憶しているスポットに関する情報から図２９で示したようにスポット２２の中心点３７を特定し、そこからスポット半径３３の範囲２９１を対象スポットの領域として規定し、測定部１８により測定を行う。一方、ステップＳ１０４でスポット２２が測定対象外のスポットと判定された場合は測定部１８による測定は行わない（ステップＳ１０５）。
【００７６】
以上のように、実施の形態においては、マイクロアレイ基板上のスポット毎にスポット検索領域を設定して輝度分布曲線を生成した後、スポットの中心点を検出しスポット位置を特定することにより、本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定することができ、更に位置ズレしたスポットに隣接するスポットを特定し測定誤りを防止することができる。
【００７７】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、撮像部の素子としてモノクロＣＣＤを例示したが、これに限定することなく、カラーＣＣＤ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、横型埋め込み式電荷蓄積部を有する増幅型撮像センサ（ＬＢＣＡＳＴ）、フォトダイオードあるいは光電子倍増管等も適用可能である。また、撮像部にイメージインテンシファイアを導入することも可能である。
【００７８】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、マイクロアレイ基板として無色透明なガラス基板を例示したが、これに限定することなく、シリコン基板、有色で不透明な基板、あるいはプラスチック基板も適用可能である。さらに、本発明の実施の形態で示したマイクロアレイ基板の大きさやスポット領域のサイズも一例であり、適時変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかるマイクロアレイ装置は、マイクロアレイ基板上に本来スポットされるべき所定位置からスポットが位置ズレした場合でも、スポットの位置を特定することができ、更に位置ズレしたスポットに隣接するスポットを特定し測定誤りを防止することが可能であり、基板に定着したサンプルを撮像する撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明におけるマイクロアレイ装置のブロック図
【図２】マイクロアレイ基板の構成図
【図３】スポット領域の構成図
【図４】本発明におけるスポット位置解析部のブロック図
【図５】ノイズ除去部の効果を説明する図
【図６】スポット検索領域を説明する図
【図７】輝度分布解析部でのスポット検索領域の走査方法を説明する図
【図８】輝度分布曲線の算出を説明する第１の図
【図９】輝度分布曲線の算出を説明する第２の図
【図１０】行単位で位置ズレしたスポット領域を説明する図
【図１１】スポット領域全体が位置ズレした場合を説明する図
【図１２】輝度分布曲線の算出を説明する第３の図
【図１３】輝度分布曲線の算出を説明する第４の図
【図１４】輝度分布曲線の算出を説明する第５の図
【図１５】輝度分布曲線の算出を説明する第６の図
【図１６】輝度分布曲線の算出を説明する第７の図
【図１７】輝度分布曲線の算出を説明する第８の図
【図１８】輝度分布曲線の解析方法を説明する第１の図
【図１９】輝度分布曲線の解析方法を説明する第２の図
【図２０】位置ズレしたスポットの輝度分布曲線を説明する図
【図２１】輝度分布曲線の解析方法を説明する第３の図
【図２２】輝度分布曲線の解析方法を説明する第４の図
【図２３】輝度分布曲線の解析方法を説明する第５の図
【図２４】輝度分布曲線の解析方法を説明する第６の図
【図２５】輝度分布曲線の解析方法を説明する第７の図
【図２６】輝度分布曲線の解析方法を説明する第８の図
【図２７】本発明におけるスポット位置特定部のブロック図
【図２８】スポットの位置ズレを判定する方法を説明する図
【図２９】スポットの位置を特定する方法を説明する図
【図３０】マイクロアレイの測定処理のフローチャート
【符号の説明】
【００８１】
１１ マイクロアレイ基板
１２ ステージ
１３ ステージ制御部
１４ 撮像部
１５ スポット位置解析部
１６ スポット情報記憶部
１７ スポット位置特定部
１８ 測定部
２１ スポット領域
２２ スポット
３１ スポット配列情報
３２ スポット検索領域
３３ スポット半径
３４ スポット間の距離
３５ スポット検索領域基準座標
３６ スポット検索領域幅
３７ スポット中心点
４１ ノイズ除去部
４２ 所定範囲抽出部
４３ 輝度分布解析部
５１ デジタル画像データ
５２ 不規則雑音
５３ ノイズ除去画像データ
６１ 対象スポット
６２ 対象スポットの検索領域
６３ 対象スポットの検索領域基準座標
８１ スポットの所定位置
８２、９１ Ｙ座標がＹ６の走査線上の輝度分布
８３、９２ Ｙ座標がＹ５及びＹ７の走査線上の輝度分布
８４、９３ Ｙ座標がＹ４及びＹ８の走査線上の輝度分布
８５、９４ Ｙ座標がＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１０１ 位置ズレした行
１０２ スポット検索領域の第１の状態
１０３ スポット検索領域の第２の状態
１１１ スポット検索領域の第３の状態
１１２ スポット検索領域の第４の状態
１１３ スポット検索領域の第５の状態
１１４ スポット検索領域の第６の状態
１２１、１３１ Ｙ座標がＹ５の走査線上の輝度分布
１２２、１３２ Ｙ座標がＹ４及びＹ６の走査線上の輝度分布
１２３、１３３ Ｙ座標がＹ３及びＹ７の走査線上の輝度分布
１２４、１３４ Ｙ座標がＹ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１４１、１５１ Ｙ座標がＹ９の走査線上の輝度分布
１４２、１５２ Ｙ座標がＹ０及びＹ８及びＹ１０の走査線上の輝度分布
１４３、１５３ Ｙ座標がＹ１及びＹ７の走査線上の輝度分布
１４４、１５４ Ｙ座標がＹ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６の走査線上の輝度分布
１６１、１７１ Ｙ座標がＹ０の走査線上の輝度分布
１６２、１７２ Ｙ座標がＹ１の走査線上の輝度分布
１６３、１７３ Ｙ座標がＹ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０の走査線上の輝度分布
１８１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線１
１８２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線１
１９１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線２
１９２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線２
２０１ 位置ズレした対象スポット
２０２ 位置ズレした対象スポットの中心点
２０３ Ｙ座標がＹ６の走査線上の輝度分布曲線
２１１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線３
２１２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線３
２２１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線４
２２２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線４
２３１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線５
２３２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線５
２４１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線６
２４２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線６
２５１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線７
２５２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線７
２６１ Ｘ軸方向の輝度分布の加算曲線８
２６２ Ｙ軸方向の輝度分布曲線８
２７１ スポット位置判定部
２７２ スポット位置算出部
２８１ 位置ズレしたスポット
２８２ 位置ズレしたスポットの隣接スポット
２８３ 位置ズレしたスポットの中心点
２９１ スポット位置算出部で算出したスポット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、
前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、
前記スポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部と、
前記デジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出し前記スポットの位置を解析するスポット位置解析部と、
前記スポット位置解析部が出力する前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部と、
前記スポット位置特定部が出力するスポット位置において測定を行う測定部を含む、
ことを特徴とするマイクロアレイ装置。
【請求項２】
前記スポット位置解析部は、
前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部で出力するノイズ除去画像データにおいて、スポットの所定位置から一定範囲をスポット検索領域として抽出する所定範囲抽出部と、
前記所定範囲抽出部で出力するスポット検索領域において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線のピーク座標を検出する輝度分布解析部を含み、
前記撮像部で出力する前記デジタル画像データから前記スポット毎に前記スポット検索領域を抽出し、輝度分布曲線をＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれについて算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項３】
前記スポット位置特定部は、
前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの配置状況を解析し測定可能なスポットかどうかを判定するスポット位置判定部と、
前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報から前記スポット位置を算出するスポット位置算出部を含み、
前記スポット検索領域毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定し、その結果に応じてスポットの位置を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項４】
前記スポット位置判定部は、
前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標を前記スポットの中心点の座標と規定し、前記スポットの中心点と隣接するスポットの中心点との距離により、スポットが測定可能な位置にあるかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項５】
前記スポット位置算出部は、
前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報において、スポットが測定可能な位置にある場合のみ、前記スポット位置を算出する、
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項６】
基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで得たデジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出しピークとなる座標を検出するスポット位置解析ステップと、
前記スポット位置解析ステップで得た前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定するスポット位置判定ステップと、
前記スポット位置判定ステップで判定されたスポットの輝度を測定する測定ステップを含む、
ことを特徴とするマイクロアレイ解析方法。
【請求項１】
基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、
前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、
前記スポットに関する情報を記憶したスポット情報記憶部と、
前記デジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出し前記スポットの位置を解析するスポット位置解析部と、
前記スポット位置解析部が出力する前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報からスポット位置を特定するスポット位置特定部と、
前記スポット位置特定部が出力するスポット位置において測定を行う測定部を含む、
ことを特徴とするマイクロアレイ装置。
【請求項２】
前記スポット位置解析部は、
前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部で出力するノイズ除去画像データにおいて、スポットの所定位置から一定範囲をスポット検索領域として抽出する所定範囲抽出部と、
前記所定範囲抽出部で出力するスポット検索領域において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度分布曲線を算出し、輝度分布曲線のピーク座標を検出する輝度分布解析部を含み、
前記撮像部で出力する前記デジタル画像データから前記スポット毎に前記スポット検索領域を抽出し、輝度分布曲線をＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれについて算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項３】
前記スポット位置特定部は、
前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの配置状況を解析し測定可能なスポットかどうかを判定するスポット位置判定部と、
前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報と前記スポット情報記憶部から読み出した前記スポットに関する情報から前記スポット位置を算出するスポット位置算出部を含み、
前記スポット検索領域毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定し、その結果に応じてスポットの位置を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項４】
前記スポット位置判定部は、
前記スポット位置解析部で出力する輝度分布曲線のピークとなる座標を前記スポットの中心点の座標と規定し、前記スポットの中心点と隣接するスポットの中心点との距離により、スポットが測定可能な位置にあるかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項５】
前記スポット位置算出部は、
前記スポット位置判定部で出力する前記スポット配置情報において、スポットが測定可能な位置にある場合のみ、前記スポット位置を算出する、
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項６】
基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで得たデジタル画像データから前記スポット毎の輝度分布曲線を算出しピークとなる座標を検出するスポット位置解析ステップと、
前記スポット位置解析ステップで得た前記スポット毎の輝度分布曲線のピークとなる座標から前記スポットの位置関係を判定するスポット位置判定ステップと、
前記スポット位置判定ステップで判定されたスポットの輝度を測定する測定ステップを含む、
ことを特徴とするマイクロアレイ解析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−６８９９６（Ｐ２００９−６８９９６Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３７７２５（Ｐ２００７−２３７７２５）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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