JP2019204002A - Microscope, image analysis device, observation method, and analysis program - Google Patents

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JP2019204002A JP2018099409A JP2018099409A JP2019204002A JP 2019204002 A JP2019204002 A JP 2019204002A JP 2018099409 A JP2018099409 A JP 2018099409A JP 2018099409 A JP2018099409 A JP 2018099409A JP 2019204002 A JP2019204002 A JP 2019204002A
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Yuki Terui
勇輝 照井
久美子 松爲
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久美子 松爲
陽輔 藤掛
Yosuke Fujikake
陽輔 藤掛
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Abstract

To evaluate a correction amount of aberration.SOLUTION: A microscope includes: an imaging unit 4 for taking an image of a sample; an aberration correction unit 8 for correcting the aberration of the image of the sample; a radiation unit 3 for radiating a stripe pattern to the sample; a calculation unit 41 for calculating a contrast value of the stripe pattern on the basis of a photographic image captured by the imaging unit photographing the sample to which the stripe pattern is radiated and a spatial frequency of the stripe pattern; and an analysis unit 42 for analyzing a correction amount of aberration by an aberration correction unit on the basis of the contrast value calculated by the calculation unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、顕微鏡、画像解析装置、観察方法、解析プログラムに関する。   The present invention relates to a microscope, an image analysis device, an observation method, and an analysis program.

顕微鏡は、試料の像を形成し、試料の観察等に利用される。試料の像は、顕微鏡の光学系等で発生する収差の影響を受ける。そこで、顕微鏡の収差を補正する技術が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。顕微鏡は、例えば収差の補正量を適切に設定可能なように、収差の補正量を評価可能であることが望まれる。   The microscope forms an image of the sample and is used for observing the sample. The sample image is affected by aberrations generated by the optical system of the microscope. Therefore, a technique for correcting the aberration of the microscope has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). It is desirable that the microscope can evaluate the aberration correction amount so that the aberration correction amount can be appropriately set, for example.

特開2010−243838号公報JP 2010-243838 A

本発明の第1の態様に従えば、試料の像を撮像する撮像部と、試料の像の収差を補正する収差補正部と、試料に縞パターンを照射する照射部と、縞パターンが照射された試料を撮像部が撮像した撮像画像と、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンのコントラスト値を算出する算出部と、算出部が算出したコントラスト値に基づいて、収差補正部による収差の補正量を解析する解析部と、を備える顕微鏡が提供される。   According to the first aspect of the present invention, the imaging unit that captures the image of the sample, the aberration correction unit that corrects the aberration of the image of the sample, the irradiation unit that irradiates the sample with the fringe pattern, and the fringe pattern are irradiated. A calculation unit that calculates the contrast value of the fringe pattern based on the captured image obtained by capturing the sample by the imaging unit and the spatial frequency of the fringe pattern, and the aberration by the aberration correction unit based on the contrast value calculated by the calculation unit A microscope including an analysis unit for analyzing the correction amount.

本発明の第2の態様に従えば、縞パターンが照射された試料の像を撮像した撮像画像と、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンのコントラスト値を算出する算出部と、算出部が算出したコントラスト値に基づいて、試料の像の収差の補正量を解析する解析部と、を備える画像解析装置が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the calculation unit that calculates the contrast value of the fringe pattern based on the captured image obtained by capturing the image of the sample irradiated with the fringe pattern and the spatial frequency of the fringe pattern; An image analysis apparatus is provided that includes an analysis unit that analyzes the correction amount of the aberration of the sample image based on the contrast value calculated by the unit.

本発明の第3の態様に従えば、試料の像を撮像することと、試料の像の収差を補正することと、試料に縞パターンを照射することと、縞パターンが照射された試料を撮像した撮像画像と、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンのコントラスト値を算出することと、コントラスト値に基づいて収差の補正量を解析することと、解析に基づいて収差の補正量を設定することと、を含む観察方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, an image of the sample is captured, the aberration of the sample image is corrected, the sample is irradiated with the fringe pattern, and the sample irradiated with the fringe pattern is imaged. The contrast value of the fringe pattern is calculated based on the captured image and the spatial frequency of the fringe pattern, the correction amount of the aberration is analyzed based on the contrast value, and the correction amount of the aberration is calculated based on the analysis. An observation method is provided.

本発明の第4の態様に従えば、コンピュータに、縞パターンが照射された試料の像を撮像した撮像画像と、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンのコントラスト値を算出することと、コントラスト値に基づいて、試料の像の収差の補正量を解析することと、を実行させる解析プログラムが提供される   According to the fourth aspect of the present invention, the computer calculates the contrast value of the fringe pattern based on the captured image obtained by capturing the image of the sample irradiated with the fringe pattern and the spatial frequency of the fringe pattern. And an analysis program for executing the analysis of the correction amount of the aberration of the image of the sample based on the contrast value.

第1実施形態に係る顕微鏡を示す図である。It is a figure which shows the microscope which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。It is a figure which shows the fringe pattern which concerns on 1st Embodiment, and the process by an image process part. 第1実施形態に係る算出部の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of the calculation part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る解析部の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of the analysis part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る観察方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the observation method which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る顕微鏡を示す図である。It is a figure which shows the microscope which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。It is a figure which shows the process by the fringe pattern which concerns on 2nd Embodiment, and an image process part. 第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。It is a figure which shows the process by the fringe pattern which concerns on 2nd Embodiment, and an image process part. 第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。It is a figure which shows the process by the fringe pattern which concerns on 2nd Embodiment, and an image process part. 第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。It is a figure which shows the process by the fringe pattern which concerns on 2nd Embodiment, and an image process part.

[第1実施形態]
次に、図面を参照しながら実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る顕微鏡1を示す図である。顕微鏡1は、ステージ2と、照射部3と、撮像部4(検出部)と、制御装置5と、表示装置6(表示部)と、記憶装置7(記憶部)とを備える。顕微鏡1は、例えば蛍光顕微鏡であり、予め蛍光染色された細胞などを含む試料Xの観察などに利用される。
[First Embodiment]
Next, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a microscope 1 according to the first embodiment. The microscope 1 includes a stage 2, an irradiation unit 3, an imaging unit 4 (detection unit), a control device 5, a display device 6 (display unit), and a storage device 7 (storage unit). The microscope 1 is a fluorescent microscope, for example, and is used for observing a sample X including cells that have been fluorescently stained in advance.

なお、顕微鏡1は、蛍光顕微鏡以外の光学顕微鏡でもよい。顕微鏡1は、光と試料とのインコヒーレントな相互作用を用いる顕微鏡(例、ラマン顕微鏡)でもよい。また、顕微鏡1は、蛍光を用いた観察と蛍光を用いない観察との双方に利用可能な顕微鏡でもよい。以下の説明において、顕微鏡1が落射照明を利用する落射照明顕微鏡であるものとする。実施形態に係る顕微鏡1は、試料Xに対する照明光の入射側の反対側において、試料Xから放射される光(例、蛍光、ラマン散乱光)を検出する顕微鏡(例、透過型顕微鏡)でもよい。   The microscope 1 may be an optical microscope other than a fluorescence microscope. The microscope 1 may be a microscope (for example, a Raman microscope) that uses incoherent interaction between light and a sample. The microscope 1 may be a microscope that can be used for both observation using fluorescence and observation using no fluorescence. In the following description, it is assumed that the microscope 1 is an epi-illumination microscope that uses epi-illumination. The microscope 1 according to the embodiment may be a microscope (eg, transmission microscope) that detects light (eg, fluorescence, Raman scattered light) emitted from the sample X on the opposite side of the illumination light incident side with respect to the sample X. .

一般的に、顕微鏡によって取得される試料の像は、光学系(例、対物レンズ、照明光学系など)の収差(例、ザイデル収差)の影響を受ける。上記収差は、例えば、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、及び歪曲収差の少なくとも1つを含む。実施形態に係る顕微鏡1は、試料Xの像の収差を補正する収差補正部8を備える。また、顕微鏡1は、収差の補正量を解析する画像処理部9を備える。画像処理部9は、例えば、解析結果として収差の補正量の最適値あるいは推奨値を出力する。ユーザは、収差の補正量の解析結果を用いて収差が適切に補正された状態で、試料Xの像を観察することが可能である。以下、顕微鏡1の各部について説明する。   In general, an image of a sample acquired by a microscope is affected by aberration (eg, Seidel aberration) of an optical system (eg, objective lens, illumination optical system, etc.). The aberration includes, for example, at least one of spherical aberration, coma, astigmatism, curvature of field, and distortion. The microscope 1 according to the embodiment includes an aberration correction unit 8 that corrects the aberration of the image of the sample X. The microscope 1 also includes an image processing unit 9 that analyzes the correction amount of aberration. For example, the image processing unit 9 outputs an optimal value or a recommended value of the correction amount of aberration as an analysis result. The user can observe the image of the sample X in a state where the aberration is appropriately corrected using the analysis result of the correction amount of the aberration. Hereinafter, each part of the microscope 1 will be described.

ステージ2は、試料Xを保持する。ステージ2は、例えば、XYステージまたはXYZステージを含む。ステージ2は、試料Xを保持した状態で、対物レンズ28(後述する)に対して可動である。ステージ2は、対物レンズ28に対して移動しなくてもよい(固定されていてもよい)。   Stage 2 holds sample X. The stage 2 includes, for example, an XY stage or an XYZ stage. The stage 2 is movable with respect to the objective lens 28 (described later) while holding the sample X. The stage 2 may not move with respect to the objective lens 28 (it may be fixed).

照射部3(照明部、照明装置)は、ステージ2に載置される試料Xに照明光を照射する。照射部3は、試料Xにおける照明光の光強度の空間分布を可変である。試料Xの観察時に、照射部3は、光強度の空間分布がほぼ均一な照明光を試料Xに照射する。また、収差の補正量の解析時に、照射部3は、光強度の空間分布が所定のパターン(所定の分布)に設定された照明光を試料Xに照射する。上記の所定のパターンは、例えば、明部と暗部とが周期的に(繰り返し)並ぶ縞パターン(後に図2に示す)に設定される。本実施形態における顕微鏡1は、照射部3が縞パターンを試料X上に形成させる照明光を照射し、試料Xから放射されて後述の対物レンズを通過(透過)した光(例、蛍光)が撮像部4によって受光されて、検出結果(撮像画像、撮像結果、受光結果、受光信号)が得られる。   The irradiation unit 3 (illumination unit, illumination device) irradiates the sample X placed on the stage 2 with illumination light. The irradiation unit 3 can vary the spatial distribution of the light intensity of the illumination light in the sample X. When observing the sample X, the irradiating unit 3 irradiates the sample X with illumination light having a substantially uniform spatial distribution of light intensity. Further, when analyzing the correction amount of aberration, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with illumination light in which the spatial distribution of light intensity is set to a predetermined pattern (predetermined distribution). The predetermined pattern is set, for example, to a stripe pattern (shown later in FIG. 2) in which bright portions and dark portions are arranged periodically (repeatedly). In the microscope 1 according to the present embodiment, the irradiation unit 3 irradiates illumination light that forms a stripe pattern on the sample X, and light (eg, fluorescence) emitted from the sample X and passing (transmitting) through an objective lens described later. Light is received by the imaging unit 4 and a detection result (a captured image, a captured result, a received light result, a received light signal) is obtained.

照射部3は、光源LSと、照明光学系11とを備える。光源LSは、例えばレーザダイオード(LD)あるいは発光ダイオード(LED)などの固体光源を含む。以下の説明において、適宜、光源LSから発せられた光を照明光という。顕微鏡1により蛍光観察を行う場合、照明光の波長は、試料Xに含まれる蛍光物質の励起波長を含む波長帯に設定される。   The irradiation unit 3 includes a light source LS and an illumination optical system 11. The light source LS includes a solid light source such as a laser diode (LD) or a light emitting diode (LED). In the following description, light emitted from the light source LS is referred to as illumination light as appropriate. When performing fluorescence observation with the microscope 1, the wavelength of the illumination light is set to a wavelength band that includes the excitation wavelength of the fluorescent substance contained in the sample X.

なお、照射部3は、光源LSの少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、顕微鏡1は、光源LSを備えない状態で提供されてもよい。光源LSは、顕微鏡1が使用される際に、顕微鏡1に取り付けられてもよい。光源LSは、照射部3に対して交換可能(取り付け可能、取り外し可能)でもよい。   Note that the irradiation unit 3 may not include at least a part of the light source LS. For example, the microscope 1 may be provided without the light source LS. The light source LS may be attached to the microscope 1 when the microscope 1 is used. The light source LS may be replaceable (attachable or removable) with respect to the irradiation unit 3.

照明光学系11は、光源LSからの照明光を試料Xに照射する。照明光学系11は、例えば、球面レンズ、非球面レンズなどの回転対称な形状の光学部材(例、レンズ部材)を含む。以下の説明において、適宜、照明光学系11に含まれる光学部材の回転対称軸を、照明光学系11の光軸11aという。なお、照明光学系11は、自由曲面レンズを含んでいてもよい。   The illumination optical system 11 irradiates the sample X with illumination light from the light source LS. The illumination optical system 11 includes, for example, a rotationally symmetric optical member (eg, a lens member) such as a spherical lens or an aspheric lens. In the following description, the rotationally symmetric axis of the optical member included in the illumination optical system 11 is referred to as the optical axis 11a of the illumination optical system 11 as appropriate. The illumination optical system 11 may include a free-form surface lens.

照明光学系11は、光源LSから試料Xに向かう順に、レンズ12、導光部材13、及びレンズ14、及び分岐部15を備える。導光部材13は、例えば光ファイバーである。レンズ12は、光源LSからの照明光を、導光部材13の光入射側の端面に集光する。導光部材13は、レンズ12からの照明光をレンズ14へ導く。レンズ14は、例えばコリメータであり、導光部材13から出射した照明光を平行光に変換する。   The illumination optical system 11 includes a lens 12, a light guide member 13, a lens 14, and a branching unit 15 in order from the light source LS toward the sample X. The light guide member 13 is an optical fiber, for example. The lens 12 condenses the illumination light from the light source LS on the light incident side end face of the light guide member 13. The light guide member 13 guides the illumination light from the lens 12 to the lens 14. The lens 14 is a collimator, for example, and converts the illumination light emitted from the light guide member 13 into parallel light.

分岐部15は、縞パターンの生成に利用される。分岐部15は、例えば回折格子を含み、照明光を複数の回折光に分岐させる。照明光学系11は、照明光を分岐部15によって複数の回折光に分岐させ、複数の回折光の干渉により形成される縞パターン(干渉縞)で試料Xを照明する。照明光学系11は、例えば、複数の回折光のうち2つの光束の干渉(2光束干渉)によって縞パターンを形成する。図1には、複数の光束のうち、0次回折光(実線で示す)、+1次回折光(破線で示す)、及び−1次回折光(2点鎖線で示す)を示した。以下の説明において、回折光のうち+1次回折光と−1次回折光の一方または双方を指す場合に、単に1次回折光と表記する。   The branching unit 15 is used for generating a stripe pattern. The branching unit 15 includes a diffraction grating, for example, and branches the illumination light into a plurality of diffracted lights. The illumination optical system 11 divides the illumination light into a plurality of diffracted lights by the branching unit 15 and illuminates the sample X with a fringe pattern (interference fringes) formed by interference of the plurality of diffracted lights. For example, the illumination optical system 11 forms a fringe pattern by interference of two light beams (two-beam interference) among a plurality of diffracted lights. FIG. 1 shows 0th-order diffracted light (shown by a solid line), + 1st-order diffracted light (shown by a broken line), and -1st-order diffracted light (shown by a two-dot chain line) among a plurality of light beams. In the following description, when referring to one or both of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light among the diffracted lights, they are simply expressed as 1st order diffracted light.

分岐部15は、照明光学系11の光軸11aに交差する面内に、例えば1次元の周期構造を有する。この周期構造は、濃度(透過率)が周期的に変化する構造であってもよいし、段差(位相差)が周期的に変化する構造であってもよい。分岐部15が位相型である場合、±1次回折光の回折効率が高く、縞パターンの形成に±1次回折光を用いる場合に光量のロスを低減することができる。なお、分岐部15は、例えば、回折格子の代わりに空間光変調器(SLM)を用いるものでもよい(後に図6で説明する)。   The branching unit 15 has, for example, a one-dimensional periodic structure in a plane intersecting the optical axis 11 a of the illumination optical system 11. This periodic structure may be a structure in which the density (transmittance) changes periodically or a structure in which the step (phase difference) changes periodically. When the branching portion 15 is a phase type, the diffraction efficiency of ± first-order diffracted light is high, and the loss of light quantity can be reduced when ± 1st-order diffracted light is used to form a fringe pattern. The branching unit 15 may use, for example, a spatial light modulator (SLM) instead of the diffraction grating (described later in FIG. 6).

分岐部15は、試料Xにおいて観察対象の面と光学的に共役な位置(例、視野共役位置)に配置される。分岐部15は、縞パターンのコントラスト値が許容される範囲内で、視野共役位置からずれた位置(視野共役位置の近傍)に配置されてもよい。分岐部15は、照明光の光路に対して挿入および退避が可能である。収差の補正量の解析時に、分岐部15は、照明光の光路に挿入(配置)されて照明光を複数の光束に分岐させる。また、試料Xの観察時に、分岐部15は、照明光の光路から退避した位置に配置される。分岐部15は、照明光の光路に対して、アクチュエータなどの駆動部によって挿入あるいは退避されてもよいし、ユーザの手作業で挿入あるいは退避されてもよい。   The branching portion 15 is arranged at a position optically conjugate with the surface to be observed in the sample X (for example, a visual field conjugate position). The branching unit 15 may be arranged at a position shifted from the visual field conjugate position (in the vicinity of the visual field conjugate position) within a range in which the contrast value of the fringe pattern is allowed. The branch part 15 can be inserted into and retracted from the optical path of the illumination light. At the time of analyzing the correction amount of the aberration, the branching unit 15 is inserted (arranged) in the optical path of the illumination light and branches the illumination light into a plurality of light beams. Further, when observing the sample X, the branching portion 15 is disposed at a position retracted from the optical path of the illumination light. The branching unit 15 may be inserted into or retracted from the optical path of the illumination light by a driving unit such as an actuator, or may be inserted or retracted manually by the user.

照明光学系11は、分岐部15から試料Xに向かう順に、レンズ21、マスク22、レンズ23、照野絞り24、レンズ25、フィルタ26、ダイクロイックミラー27、及び対物レンズ28を含む。   The illumination optical system 11 includes a lens 21, a mask 22, a lens 23, an illumination field stop 24, a lens 25, a filter 26, a dichroic mirror 27, and an objective lens 28 in order from the branching unit 15 toward the sample X.

分岐部15で分岐した照明光は、レンズ21に入射する。レンズ21は、例えば、光源LSと同じ側の焦点面が分岐部15と一致するように、配置される。レンズ21は、例えば、試料Xと同じ側の焦点面が瞳共役面P1と一致するように配置される。瞳共役面P1は、対物レンズ28の瞳面P0と光学的に共役な面である。   The illumination light branched by the branching unit 15 enters the lens 21. For example, the lens 21 is arranged so that the focal plane on the same side as the light source LS coincides with the branching section 15. For example, the lens 21 is disposed so that the focal plane on the same side as the sample X coincides with the pupil conjugate plane P1. The pupil conjugate plane P1 is an optically conjugate plane with the pupil plane P0 of the objective lens 28.

マスク22は、縞パターンの形成に使われる回折光を通し、縞パターンの形成に使われない回折光を遮る。本実施形態において、縞パターンの形成に使われる回折光は、1次回折光(+1次回折光、−1次回折光)であり、縞パターンの形成に使われない回折光は0次回折光および2次以上の回折光である。マスク22は、1次回折光を通し、0次回折光および2次以上の回折光を遮断する。マスク22は、1次回折光の光路が他の回折光の光路から分離する位置、例えば瞳共役面P1に配置される。このように、マスク22において、0次回折光が入射する部分は照明光を遮る遮光部(非透過部)であり、1次回折光が入射する部分は回折した照明光が通る開口部(透過部)である。   The mask 22 transmits diffracted light used for forming the stripe pattern and blocks diffracted light not used for forming the stripe pattern. In this embodiment, the diffracted light used for forming the fringe pattern is the first order diffracted light (+ 1st order diffracted light, −1st order diffracted light), and the diffracted light not used for forming the fringe pattern is the 0th order diffracted light and the second or higher order. Diffracted light. The mask 22 allows the 1st-order diffracted light to pass through and blocks the 0th-order diffracted light and the second-order or higher-order diffracted light. The mask 22 is disposed at a position where the optical path of the first-order diffracted light is separated from the optical paths of other diffracted lights, for example, at the pupil conjugate plane P1. As described above, in the mask 22, the portion where the 0th-order diffracted light is incident is a light shielding portion (non-transmissive portion) that blocks the illumination light, and the portion where the first-order diffracted light is incident is an opening (transmitting portion) through which the diffracted illumination light passes. It is.

マスク22は、照明光の光路に対して挿入および退避が可能である。収差の補正量の解析時に、マスク22は、照明光の光路に挿入(配置)されて、縞パターンの形成に使われない回折光を遮る。また、試料Xの観察時にマスク22は照明光の光路から退避する。なお、マスク22は、照明光の光路に対して、アクチュエータなどの駆動部によって挿入されてもよいし、アクチュエータなどの駆動部によって退避されてもよい。また、マスク22は、照明光の光路に対して、ユーザの手作業で挿入されてもよいし、ユーザの手作業で退避されてもよい。また、マスク22は、試料Xの観察時に遮光部の位置又は透過する光量が変化するシャッタなどでもよく、照明光の光路から退避しなくてもよい。また、顕微鏡1は、マスク22を備えなくてもよい。   The mask 22 can be inserted into and retracted from the optical path of the illumination light. At the time of analyzing the correction amount of the aberration, the mask 22 is inserted (arranged) in the optical path of the illumination light to block diffracted light that is not used for forming the fringe pattern. Further, when observing the sample X, the mask 22 is retracted from the optical path of the illumination light. The mask 22 may be inserted into the optical path of the illumination light by a driving unit such as an actuator, or may be retracted by a driving unit such as an actuator. The mask 22 may be inserted manually by the user with respect to the optical path of the illumination light, or may be retracted manually by the user. The mask 22 may be a shutter that changes the position of the light-shielding portion or the amount of transmitted light when the sample X is observed, and may not be retracted from the optical path of the illumination light. Further, the microscope 1 may not include the mask 22.

マスク22を通った照明光は、レンズ23に入射する。レンズ23は、光源LSと反対側の焦点面23aが分岐部15と光学的に共役になるように配置される。照野絞り24は、焦点面23aまたはその近傍に配置される。照野絞り24は、照明光学系11の光軸11aに垂直な面内において、照明光学系11から試料Xに照明光が照射される範囲(照野、照明領域)を規定する。なお、顕微鏡1は、照野絞り24を備えなくてもよい。照野絞り24を通った照明光は、レンズ25に入射する。レンズ25は、その試料Xと同じ側の焦点面が瞳面P0の位置になるように、配置される。   The illumination light that has passed through the mask 22 enters the lens 23. The lens 23 is disposed so that the focal plane 23a opposite to the light source LS is optically conjugate with the branching portion 15. The illumination field stop 24 is disposed at or near the focal plane 23a. The illumination field stop 24 defines a range (illumination field, illumination area) in which illumination light is irradiated from the illumination optical system 11 to the sample X in a plane perpendicular to the optical axis 11 a of the illumination optical system 11. Note that the microscope 1 may not include the illumination field stop 24. The illumination light that has passed through the illumination field stop 24 enters the lens 25. The lens 25 is arranged such that the focal plane on the same side as the sample X is positioned at the pupil plane P0.

レンズ25を通った照明光は、フィルタ26に入射する。フィルタ26は、例えば励起フィルタであり、試料Xに含まれる蛍光物質の励起波長を含む波長帯の光が選択的に通る光学特性を有する。フィルタ26は、例えば、照明光のうち励起波長以外の波長の少なくとも一部、迷光、外光などを遮断する。フィルタ26を通った光は、ダイクロイックミラー27に入射する。ダイクロイックミラー27は、試料Xに含まれる蛍光物質の励起波長を含む波長帯の光が反射し、試料Xからの光のうち所定の波長帯の光(例、蛍光)が通る光学特性を有する。フィルタ26からの光は、ダイクロイックミラー27で反射し、対物レンズ28に入射する。   The illumination light that has passed through the lens 25 enters the filter 26. The filter 26 is an excitation filter, for example, and has an optical characteristic that light in a wavelength band including the excitation wavelength of the fluorescent material included in the sample X selectively passes. For example, the filter 26 blocks at least a part of the illumination light other than the excitation wavelength, stray light, external light, and the like. The light that has passed through the filter 26 enters the dichroic mirror 27. The dichroic mirror 27 has an optical characteristic in which light in a wavelength band including the excitation wavelength of the fluorescent substance contained in the sample X is reflected, and light (for example, fluorescence) in a predetermined wavelength band out of the light from the sample X passes. The light from the filter 26 is reflected by the dichroic mirror 27 and enters the objective lens 28.

対物レンズ28の焦点面28aは、観察対象の面(例、物体面)に相当する。焦点面28aは、対物レンズ28に対して光源LSと反対側の焦点面である。焦点面28aは、分岐部15と光学的に共役な位置に配置される。照射部3は、対物レンズ28を介して試料Xに縞パターンを照射する。焦点面28aには、分岐部15の周期構造に対応した縞パターン(後に図2に示す)が形成される。試料Xを観察する際に、試料Xの一部は、焦点面28aに配置される。試料Xに形成される縞パターンは、照明光学系11の光軸11aに垂直な方向に光強度の周期的な分布を有する。   The focal plane 28a of the objective lens 28 corresponds to the surface to be observed (for example, the object plane). The focal plane 28 a is a focal plane opposite to the light source LS with respect to the objective lens 28. The focal plane 28a is disposed at a position optically conjugate with the branch portion 15. The irradiation unit 3 irradiates the sample X with a fringe pattern via the objective lens 28. A stripe pattern (shown later in FIG. 2) corresponding to the periodic structure of the branching portion 15 is formed on the focal plane 28a. When observing the sample X, a part of the sample X is disposed on the focal plane 28a. The fringe pattern formed on the sample X has a periodic distribution of light intensity in a direction perpendicular to the optical axis 11 a of the illumination optical system 11.

撮像部4は、対物レンズ28を介して試料Xの像を撮像する。撮像部4は、結像光学系31および撮像素子32を備える。結像光学系31は、試料Xから撮像素子32へ向かう順に、対物レンズ28、ダイクロイックミラー27、フィルタ33、及びレンズ34を備える。対物レンズ28およびダイクロイックミラー27は、照明光学系11と結像光学系31とで共用である。照明光の照射によって試料Xから放射される光(以下、観察光という)は、対物レンズ28に入射して平行光に変換され、ダイクロイックミラー27を通ってフィルタ33に入射する。   The imaging unit 4 captures an image of the sample X via the objective lens 28. The imaging unit 4 includes an imaging optical system 31 and an imaging element 32. The imaging optical system 31 includes an objective lens 28, a dichroic mirror 27, a filter 33, and a lens 34 in order from the sample X toward the image sensor 32. The objective lens 28 and the dichroic mirror 27 are shared by the illumination optical system 11 and the imaging optical system 31. Light emitted from the sample X by irradiation of illumination light (hereinafter referred to as observation light) enters the objective lens 28 and is converted into parallel light, and enters the filter 33 through the dichroic mirror 27.

フィルタ33は、例えば蛍光フィルタである。フィルタ33は、試料Xからの観察光のうち所定の波長帯の光(例、蛍光)が選択的に通る特性を有する。この場合、フィルタ33は、例えば、試料Xで反射した照明光、外光、迷光などを遮断する。フィルタ33を通った光は、レンズ34に入射する。レンズ34は、その試料Xと同じ側の焦点面が対物レンズ28の瞳面P0と一致するように、配置される。結像光学系31は、対物レンズ28の焦点面28a(物体面)と光学的に共役な面(像面)を形成する。   The filter 33 is, for example, a fluorescent filter. The filter 33 has a characteristic that light in a predetermined wavelength band (eg, fluorescence) of observation light from the sample X selectively passes. In this case, for example, the filter 33 blocks illumination light, external light, stray light, and the like reflected from the sample X. The light that has passed through the filter 33 enters the lens 34. The lens 34 is arranged so that the focal plane on the same side as the sample X coincides with the pupil plane P 0 of the objective lens 28. The imaging optical system 31 forms a surface (image plane) optically conjugate with the focal plane 28a (object plane) of the objective lens 28.

撮像素子32は、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの二次元イメージセンサを含む。撮像素子32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。以下、撮像素子32において光電変換素子が配置される面を、適宜、受光面という。撮像素子32は、受光面が対物レンズ28の焦点面28aと光学的に共役になるように、配置される。撮像素子32は、例えば、光電変換素子への観察光の照射によって生じた電荷を、読出回路によって読み出す。撮像素子32は、読み出された電荷をデジタルデータ(例、8ビットの階調値)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画像データを出力する。撮像素子32は、撮像結果として撮像画像のデータを制御装置5に出力する。   The image sensor 32 includes a two-dimensional image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. The imaging element 32 has, for example, a structure having a plurality of pixels arranged two-dimensionally and a photoelectric conversion element such as a photodiode disposed in each pixel. Hereinafter, the surface on which the photoelectric conversion element is arranged in the image sensor 32 is appropriately referred to as a light receiving surface. The image sensor 32 is arranged so that the light receiving surface is optically conjugate with the focal plane 28a of the objective lens 28. For example, the imaging element 32 reads out the electric charge generated by the irradiation of the observation light to the photoelectric conversion element by the reading circuit. The image sensor 32 converts the read charges into digital data (for example, 8-bit gradation value), and outputs digital image data in which pixel positions and gradation values are associated with each other. The imaging element 32 outputs captured image data to the control device 5 as an imaging result.

収差補正部8は、試料の像の収差を補正する。収差補正部8は、撮像素子32の受光面に形成される試料Xの像の収差を補正する。収差補正部8は、例えば、対物レンズ28に設けられる。収差補正部8は、対物レンズ28における光路(例、光軸)に沿って移動可能な光学部材(例、レンズ部材)を備える。収差補正部8は、対物レンズ28に含まれる光学部材を対物レンズ28における光路(例、光軸11a)に沿って移動させることで、収差を補正する。   The aberration correction unit 8 corrects the aberration of the sample image. The aberration correction unit 8 corrects the aberration of the image of the sample X formed on the light receiving surface of the image sensor 32. The aberration correction unit 8 is provided in the objective lens 28, for example. The aberration correction unit 8 includes an optical member (eg, a lens member) that can move along an optical path (eg, an optical axis) in the objective lens 28. The aberration correction unit 8 corrects the aberration by moving the optical member included in the objective lens 28 along the optical path (for example, the optical axis 11a) in the objective lens 28.

収差補正部8による収差の補正量は、上記光学部材の移動量に基づいて、表されてもよい。収差補正部8は、例えば、補正環などのようにユーザが操作可能な操作部材を含む。収差補正部8による収差の補正量は、上記操作部材の移動量で表されてもよい。上記補正部材が補正環である場合、補正環の移動量(回転角)を示す目盛等のマークが形成され、ユーザは、目盛などから得られる回転角を収差の補正量(収差の補正レベル)として用いることができる。なお、収差補正部8は、上記光学部材をアクチュエータなどの駆動部によって移動させる構成でもよい。また、収差補正部8は、上記光学部材の移動量をエンコーダなどで取得する構成でもよい。   The correction amount of the aberration by the aberration correction unit 8 may be expressed based on the movement amount of the optical member. The aberration correction unit 8 includes an operation member that can be operated by the user, such as a correction ring. The aberration correction amount by the aberration correction unit 8 may be represented by the movement amount of the operation member. When the correction member is a correction ring, a mark such as a scale indicating the movement amount (rotation angle) of the correction ring is formed, and the user can set the rotation angle obtained from the scale or the like as an aberration correction amount (aberration correction level). Can be used as The aberration correction unit 8 may be configured to move the optical member by a driving unit such as an actuator. The aberration correction unit 8 may be configured to acquire the movement amount of the optical member with an encoder or the like.

なお、収差補正部8は、試料から放射される光の波面を調整する波面調整部を備えてもよい。波面調整部は、対物レンズ28の瞳面P0若しくはその近傍、又は瞳面P0と光学的に共役な位置若しくはその近傍に配置される。収差補正部8が波面調整部を備える場合、収差の補正量は、波面調整部による波面の調整量に基づいて、例えばツェルニケ(Zernike)多項式の係数などを用いて表されてもよい。波面調整部は、例えば、空間光変調器(SLM)またはデフォーマブルミラーを含む。   The aberration correction unit 8 may include a wavefront adjustment unit that adjusts the wavefront of light emitted from the sample. The wavefront adjusting unit is disposed at or near the pupil plane P0 of the objective lens 28, or at a position optically conjugate with the pupil plane P0. When the aberration correction unit 8 includes a wavefront adjustment unit, the correction amount of the aberration may be expressed using, for example, a Zernike polynomial coefficient based on the adjustment amount of the wavefront by the wavefront adjustment unit. The wavefront adjustment unit includes, for example, a spatial light modulator (SLM) or a deformable mirror.

空間光変調器は、例えば強誘電性液晶を用いた液晶素子を含み、光が入射する領域(例、画素)ごとの屈折率を制御可能である。収差補正部8は、波面調整部として空間光変調器を備える場合、空間光変調器における領域ごとの屈折率を調整することで、波面を調整する。また、デフォーマブルミラーは、例えば、MEMSミラーアレイのように反射要素(マイクロミラー)のアレイを含み、光が入射する領域(例、反射要素)ごとに、デフォーマブルミラーの表面の傾き(例、反射角、反射要素の向き)を制御可能である。収差補正部8は、波面調整部としてデフォーマブルミラーを備える場合、デフォーマブルミラーの領域ごとの表面の傾きを制御することによって、波面を調整する。   The spatial light modulator includes, for example, a liquid crystal element using ferroelectric liquid crystal, and can control the refractive index for each region (for example, pixel) where light enters. When the aberration correction unit 8 includes a spatial light modulator as the wavefront adjustment unit, the aberration correction unit 8 adjusts the wavefront by adjusting the refractive index of each region in the spatial light modulator. The deformable mirror includes, for example, an array of reflective elements (micromirrors) such as a MEMS mirror array, and the surface of the deformable mirror (e.g., reflective element) is inclined for each area (e.g., reflective element). The reflection angle and the direction of the reflection element can be controlled. When the aberration correction unit 8 includes a deformable mirror as the wavefront adjustment unit, the aberration correction unit 8 adjusts the wavefront by controlling the inclination of the surface of each region of the deformable mirror.

収差の補正量を評価する手法として、例えば、試料Xの像における所望の構造のコントラスト値を評価する手法が考えられる。この場合、評価値が試料Xの構造の影響を受け、試料Xの構造が位置によって異なることによって収差の補正量を高精度に評価することが難しい。本実施形態においては、顕微鏡1は、試料Xを縞パターンで照明し、縞パターンのコントラスト値に基づいて収差の補正量を解析する。この場合、試料Xの構造がコントラスト値に及ぼす影響が低減され、収差の補正量を精度よく解析、評価することが可能である。   As a method for evaluating the correction amount of aberration, for example, a method for evaluating the contrast value of a desired structure in the image of the sample X can be considered. In this case, the evaluation value is influenced by the structure of the sample X, and it is difficult to evaluate the aberration correction amount with high accuracy because the structure of the sample X varies depending on the position. In the present embodiment, the microscope 1 illuminates the sample X with a fringe pattern, and analyzes the correction amount of the aberration based on the contrast value of the fringe pattern. In this case, the influence of the structure of the sample X on the contrast value is reduced, and the aberration correction amount can be analyzed and evaluated with high accuracy.

画像処理部9は、算出部41と、解析部42とを備える。図1において、画像処理部9(画像処理装置)は制御装置5に設けられるが、制御装置5と異なる装置に設けられてもよい。算出部41は、縞パターンが照射された試料Xを撮像部4が撮像した撮像画像(撮像結果、検出結果)と、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンのコントラスト値を算出する。例えば、画像処理部9は、該撮像画像と縞パターンの空間周波数とを用いて演算を行い、縞パターンのコントラスト値を算出する。解析部42は、算出部41が算出したコントラスト値に基づいて、収差補正部8による収差の補正量を解析して算出する。以下、画像処理部9の各部について説明する。   The image processing unit 9 includes a calculation unit 41 and an analysis unit 42. In FIG. 1, the image processing unit 9 (image processing device) is provided in the control device 5, but may be provided in a device different from the control device 5. The calculation unit 41 calculates the contrast value of the fringe pattern based on the captured image (imaging result, detection result) obtained by imaging the sample X irradiated with the fringe pattern and the spatial frequency of the fringe pattern. For example, the image processing unit 9 performs calculation using the captured image and the spatial frequency of the stripe pattern, and calculates the contrast value of the stripe pattern. The analysis unit 42 analyzes and calculates the correction amount of the aberration by the aberration correction unit 8 based on the contrast value calculated by the calculation unit 41. Hereinafter, each unit of the image processing unit 9 will be described.

図2は、本実施形態に係る算出部の処理を示す図である。図2において、符号Imは、縞パターンLPが照射された試料Xを撮像部4が撮像した撮像画像である。撮像画像Imにおいて、符号Dxは、水平走査方向であり、符号Dyは垂直走査方向である。縞パターンLPは、第1部分(例、明部LPa)と、第1部分よりも輝度が低い第2部分(例、暗部LPb)とが所定方向に繰り返し並ぶパターンである。以下の説明において、適宜、縞パターンLPで輝度が同じ位置を結ぶ線と平行な方向をライン方向と称し、ライン方向に垂直な方向を周期方向と称する。   FIG. 2 is a diagram illustrating processing of the calculation unit according to the present embodiment. In FIG. 2, symbol Im is a captured image in which the imaging unit 4 images the sample X irradiated with the stripe pattern LP. In the captured image Im, the symbol Dx is the horizontal scanning direction, and the symbol Dy is the vertical scanning direction. The stripe pattern LP is a pattern in which a first portion (eg, bright portion LPa) and a second portion (eg, dark portion LPb) having lower luminance than the first portion are repeatedly arranged in a predetermined direction. In the following description, a direction parallel to a line connecting the same luminance positions in the stripe pattern LP is referred to as a line direction, and a direction perpendicular to the line direction is referred to as a periodic direction.

算出部41は、縞パターンLPの空間周波数に基づいて、縞パターンLPのコントラスト値を算出する。算出部41は、撮像画像Imをフーリエ変換して得られる周波数スペクトルと、縞パターンLPの空間周波数とに基づいて、コントラスト値を算出する。周波数スペクトル(空間周波数スペクトル)は、周波数に対する周波数成分の強度の分布を表す。上記周波数スペクトルは、振幅スペクトルである。振幅スペクトルにおいて、各周波数成分の強度は、各周波数成分の振幅で表される。振幅スペクトルは、撮像画像Imに対して2次元の高速フーリエ変換を施して得られるパワースペクトルを用いて、各周波数成分のパワーの平方根を算出することで得られる。なお、周波数スペクトルとして上記パワースペクトルを用いてもよく、この場合に、各周波数成分の強度は、パワー(周波数成分の振幅の二乗)で表される。算出部は、周波数スペクトルにおいて縞パターンの空間周波数に対応する領域における周波数成分の強度に基づいて、コントラスト値を算出する。   The calculation unit 41 calculates the contrast value of the stripe pattern LP based on the spatial frequency of the stripe pattern LP. The calculation unit 41 calculates a contrast value based on the frequency spectrum obtained by Fourier transform of the captured image Im and the spatial frequency of the fringe pattern LP. The frequency spectrum (spatial frequency spectrum) represents the distribution of the intensity of frequency components with respect to the frequency. The frequency spectrum is an amplitude spectrum. In the amplitude spectrum, the intensity of each frequency component is represented by the amplitude of each frequency component. The amplitude spectrum is obtained by calculating the square root of the power of each frequency component using a power spectrum obtained by performing two-dimensional fast Fourier transform on the captured image Im. The power spectrum may be used as the frequency spectrum. In this case, the intensity of each frequency component is represented by power (the square of the amplitude of the frequency component). The calculation unit calculates a contrast value based on the intensity of the frequency component in a region corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern in the frequency spectrum.

算出部41は、縞パターンLPの空間周波数に基づいて、周波数スペクトルにおいて縞パターンLPに対応する領域を選択する。縞パターンLPに対応する周波数成分の強度は、撮像画像Imにおける縞パターンLPの輝度値に対応する。算出部41は、縞パターンLPに対応する領域として選択した領域における周波数成分の強度に基づいて、縞パターンLPのコントラスト値を算出する。   The calculation unit 41 selects a region corresponding to the fringe pattern LP in the frequency spectrum based on the spatial frequency of the fringe pattern LP. The intensity of the frequency component corresponding to the fringe pattern LP corresponds to the luminance value of the fringe pattern LP in the captured image Im. The calculating unit 41 calculates the contrast value of the fringe pattern LP based on the intensity of the frequency component in the region selected as the region corresponding to the fringe pattern LP.

図2において、符号Tiは、撮像画像Imをフーリエ変換して得られる変換画像である。符号Diは、水平走査方向Dxにおける空間周波数を表す第1軸方向である。符号Djは、垂直走査方向Dyにおける空間周波数を表す第2軸方向である。図2の変換画像Tiはグレースケールの画像であり、空間周波数に対する周波数成分の強度は、空間周波数に対応する位置の画素の輝度値(例、階調値、画素値)で表される。変換画像Tiにおいて、相対的に明るい(白い)領域は相対的に周波数成分の強度が高い領域であり、相対的に暗い(黒い)領域は相対的に周波数成分の強度が低い領域である。変換画像Tiは、周波数スペクトルを表す情報として利用可能である。以下の説明では、適宜、算出部41が周波数スペクトルとして変換画像Tiを用い、周波数成分の強度として変換画像Tiの各画素の輝度値を用いるものとする。   In FIG. 2, a symbol Ti is a converted image obtained by Fourier transform of the captured image Im. A symbol Di is a first axis direction representing a spatial frequency in the horizontal scanning direction Dx. A symbol Dj is a second axis direction representing a spatial frequency in the vertical scanning direction Dy. The converted image Ti in FIG. 2 is a grayscale image, and the intensity of the frequency component with respect to the spatial frequency is represented by the luminance value (eg, gradation value, pixel value) of the pixel at the position corresponding to the spatial frequency. In the converted image Ti, a relatively bright (white) region is a region having a relatively high frequency component intensity, and a relatively dark (black) region is a region having a relatively low frequency component intensity. The converted image Ti can be used as information representing a frequency spectrum. In the following description, the calculation unit 41 appropriately uses the converted image Ti as the frequency spectrum, and uses the luminance value of each pixel of the converted image Ti as the intensity of the frequency component.

変換画像Tiにおける符号TXは、周波数空間の原点T0、及び原点T0の周囲を含む領域である。原点T0は、第1軸方向Diの座標が0、かつ第2軸方向Djの座標が0の点であり、直流成分に対応する。また、変換画像Tiにおける符号TLは、縞パターンLPに対応する領域を示す。領域TLは、領域TLaおよび領域TLbを含む。領域TLbは、原点T0に関して領域TLaと対称的な位置に配置される。   A symbol TX in the converted image Ti is an area including the origin T0 of the frequency space and the periphery of the origin T0. The origin T0 is a point where the coordinate in the first axis direction Di is 0 and the coordinate in the second axis direction Dj is 0, and corresponds to a DC component. Further, the reference symbol TL in the converted image Ti indicates a region corresponding to the stripe pattern LP. The region TL includes a region TLa and a region TLb. The region TLb is arranged at a position symmetrical to the region TLa with respect to the origin T0.

変換画像Tiにおける符号Q1および符号Q2は、縞パターンLPの空間周波数に対応する位置である。位置Q2は、原点T0に関して位置Q1と点対称な位置である。ここで、撮像画像Imの水平走査方向Dxにおける縞パターンLPの空間周波数をfxで表す。また、撮像画像Imの垂直走査方向Dyにおける縞パターンLPの空間周波数をfyで表す。位置Q1は、第1軸方向Diおよび第2軸方向Djを軸とする周波数空間において座標(fx,fy)で表される。位置Q2は、周波数空間において座標(−fx,−fy)で表される。   The code Q1 and the code Q2 in the converted image Ti are positions corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern LP. The position Q2 is a point symmetric with respect to the position Q1 with respect to the origin T0. Here, the spatial frequency of the stripe pattern LP in the horizontal scanning direction Dx of the captured image Im is represented by fx. The spatial frequency of the stripe pattern LP in the vertical scanning direction Dy of the captured image Im is represented by fy. The position Q1 is represented by coordinates (fx, fy) in a frequency space with the first axis direction Di and the second axis direction Dj as axes. The position Q2 is represented by coordinates (−fx, −fy) in the frequency space.

領域TLaは、位置Q1、及び位置Q1の周囲を含む領域である。領域TLaは、変換画像Tiにおいて位置Q1が配置される1つの画素、または、変換画像Tiにおいて位置Q1が配置される画素とその周囲の画素とを含む複数の画素である。領域TLbは、位置Q2、及び位置Q2の周囲を含む領域である。領域TLbは、変換画像Tiにおいて位置Q2が配置される1つの画素、または、変換画像Tiにおいて位置Q2が配置される画素とその周囲の画素とを含む複数の画素である。   The region TLa is a region including the position Q1 and the periphery of the position Q1. The region TLa is a single pixel in which the position Q1 is arranged in the converted image Ti, or a plurality of pixels including a pixel in which the position Q1 is arranged in the converted image Ti and surrounding pixels. The region TLb is a region including the position Q2 and the periphery of the position Q2. The region TLb is a single pixel in which the position Q2 is arranged in the converted image Ti, or a plurality of pixels including a pixel in which the position Q2 is arranged in the converted image Ti and surrounding pixels.

図3は、第1実施形態に係る算出部の処理を示す図である。符号LQは、変換画像Tiにおいて縞パターンLPに対応する領域TLaと領域TLbとを結ぶ線である。符号PSは、線LQ上の周波数スペクトル(周波数に対する周波数成分の強度の分布)である。周波数スペクトルPSにおいて、横軸は線LQ上の位置を表し、縦軸は周波数成分の強度(例、周波数成分の振幅)を表す。周波数スペクトルPSの周波数成分の強度は、線LQ上における画素の輝度値の分布に相当する。周波数スペクトルPSは、原点に対して対称的な分布であり、図3には原点に対して片側の部分を示した。   FIG. 3 is a diagram illustrating processing of the calculation unit according to the first embodiment. A symbol LQ is a line connecting the region TLa and the region TLb corresponding to the stripe pattern LP in the converted image Ti. The symbol PS is a frequency spectrum on the line LQ (frequency component intensity distribution with respect to frequency). In the frequency spectrum PS, the horizontal axis represents the position on the line LQ, and the vertical axis represents the intensity of the frequency component (eg, the amplitude of the frequency component). The intensity of the frequency component of the frequency spectrum PS corresponds to the distribution of the luminance values of the pixels on the line LQ. The frequency spectrum PS has a symmetrical distribution with respect to the origin, and FIG. 3 shows a portion on one side with respect to the origin.

算出部41は、縞パターンLPの空間周波数に対応する周波数スペクトルPSにおける位置(例、位置Q1、位置Q2)に基づいて、縞パターンLPに対応する領域TLaおよび領域TLbを設定する。算出部41は、領域TLaおよび領域TLbの一方または双方について、周波数成分の強度の積分値をコントラスト値として算出する。例えば、図2に示したように周波数スペクトルPSが変換画像Tiで表される場合、算出部41は、変換画像Tiにおいて領域TLに含まれる画素の輝度値の総和をコントラスト値として算出する。   The calculation unit 41 sets a region TLa and a region TLb corresponding to the fringe pattern LP based on positions (eg, position Q1, position Q2) in the frequency spectrum PS corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern LP. The calculating unit 41 calculates the integrated value of the intensity of the frequency component as a contrast value for one or both of the region TLa and the region TLb. For example, when the frequency spectrum PS is represented by the converted image Ti as illustrated in FIG. 2, the calculation unit 41 calculates the sum of the luminance values of the pixels included in the region TL in the converted image Ti as a contrast value.

算出部41は、縞パターンLPの空間周波数として、設定値を用いる。縞パターンLPの空間周波数の設定値は、照射部3の構成で定まる値である。例えば、分岐部15が回折格子である場合、上記設定値は、分岐部15の周期構造の周期、照明光学系11の倍率、縞パターンLPを生成する回折光の次数などで定まる。縞パターンLPの空間周波数は、照射部3の構成に基づいて予め求めておくことができる。縞パターンLPの空間周波数の設定値は、記憶装置7に予め記憶されている。算出部41は、記憶装置7から縞パターンLPの空間周波数の設定値を読み出して、コントラスト値の算出に用いる領域TLを設定する。   The calculation unit 41 uses a set value as the spatial frequency of the stripe pattern LP. The set value of the spatial frequency of the fringe pattern LP is a value determined by the configuration of the irradiation unit 3. For example, when the branching section 15 is a diffraction grating, the set value is determined by the period of the periodic structure of the branching section 15, the magnification of the illumination optical system 11, the order of the diffracted light that generates the fringe pattern LP, and the like. The spatial frequency of the fringe pattern LP can be obtained in advance based on the configuration of the irradiation unit 3. The set value of the spatial frequency of the fringe pattern LP is stored in the storage device 7 in advance. The calculation unit 41 reads the set value of the spatial frequency of the stripe pattern LP from the storage device 7 and sets the region TL used for calculating the contrast value.

算出部41は、縞パターンLPの空間周波数として、撮像画像Imから測定される測定値を用いてもよい。例えば、算出部41は、周波数スペクトルPS(変換画像Ti)において領域TXを除外した領域を探索し、周波数成分の強度(例、輝度値)が所定値以上(例、極大値)である位置の座標を導出し、この座標を縞パターンLPの空間周波数の測定値として用いてもよい。また、算出部41は、周波数スペクトルPS(変換画像Ti)において、縞パターンLPの空間周波数の設定値に対応する位置とその周囲を探索し、周波数成分の強度(例、輝度値)が所定値以上(例、極大値)である位置の座標を導出し、この座標を縞パターンLPの空間周波数の測定値として用いてもよい。   The calculation unit 41 may use a measurement value measured from the captured image Im as the spatial frequency of the stripe pattern LP. For example, the calculation unit 41 searches for a region excluding the region TX in the frequency spectrum PS (transformed image Ti), and at a position where the intensity (eg, luminance value) of the frequency component is equal to or greater than a predetermined value (eg, maximum value). Coordinates may be derived, and the coordinates may be used as a measurement value of the spatial frequency of the fringe pattern LP. Further, the calculation unit 41 searches the frequency spectrum PS (transformed image Ti) for a position corresponding to the set value of the spatial frequency of the fringe pattern LP and its surroundings, and the intensity (eg, luminance value) of the frequency component is a predetermined value. The coordinates of the position that is the above (for example, the maximum value) may be derived, and this coordinate may be used as a measurement value of the spatial frequency of the fringe pattern LP.

領域TLのサイズ(例、領域TLaの半径、領域TLbの半径)は、例えば、予め設定される。例えば、領域TLaは、変換画像Tiにおいて、縞パターンLPの空間周波数に相当する位置Q1が配置される1つの画素でもよいし、この画素を中心とする複数の画素(例、3行3列の画素の行列)でもよい。   The size of the region TL (for example, the radius of the region TLa, the radius of the region TLb) is set in advance, for example. For example, the region TLa may be one pixel in which the position Q1 corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern LP is arranged in the converted image Ti, or a plurality of pixels centered on this pixel (eg, 3 rows and 3 columns). Pixel matrix).

なお、領域TLのサイズ(例、領域TLaの半径、領域TLbの半径)は、撮像画像Imを用いて設定されてもよい。算出部41は、周波数スペクトルPSにおいて縞パターンLPの空間周波数に対応する位置Q1(例、周波数成分の強度の極大位置)と、周波数スペクトルPSにおいて直流成分に対応する位置(例、周波数成分の強度の極大位置、原点T0)とに基づいて、領域TLaのサイズを設定してもよい。例えば、算出部41は、領域TLaの半径R1を、位置Q1と原点T0との距離DLに対して所定の比率(例、10%、20%)となる値に設定することで、領域TLaのサイズを設定してもよい。   Note that the size of the region TL (eg, the radius of the region TLa, the radius of the region TLb) may be set using the captured image Im. The calculation unit 41 includes a position Q1 corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern LP in the frequency spectrum PS (eg, a position where the frequency component intensity is maximum) and a position corresponding to the DC component (eg, the intensity of the frequency component) in the frequency spectrum PS. The size of the region TLa may be set on the basis of the local maximum position and the origin T0). For example, the calculation unit 41 sets the radius R1 of the region TLa to a value that is a predetermined ratio (eg, 10%, 20%) with respect to the distance DL between the position Q1 and the origin T0, so that the region TLa You may set the size.

また、算出部41は、周波数スペクトルPSにおいて縞パターンLPの空間周波数(位置Q1)に対応する周波数成分の強度に基づいて、領域TLaのサイズを設定してもよい。図3において、符号PW1は、縞パターンLPの空間周波数(例、測定値、設定値)に対応する周波数成分の強度(例、極大値)である。また、符号PW2は、極大値PW1に対して所定の比率となる周波数成分の強度の値(以下、参照値という)である。所定の比率は、予め設定される任意の値(例、10%、50%、90%)である。算出部41は、算出部41は、周波数成分の強度が参照値PW2以上となる領域(範囲)を領域TLaに設定することで、領域TLaのサイズ(例、半径R1)を設定してもよい。   Further, the calculation unit 41 may set the size of the region TLa based on the intensity of the frequency component corresponding to the spatial frequency (position Q1) of the fringe pattern LP in the frequency spectrum PS. In FIG. 3, reference symbol PW <b> 1 is the intensity (e.g., local maximum value) of the frequency component corresponding to the spatial frequency (e.g., measured value, set value) of the fringe pattern LP. The symbol PW2 is a frequency component intensity value (hereinafter referred to as a reference value) having a predetermined ratio with respect to the maximum value PW1. The predetermined ratio is an arbitrary value (eg, 10%, 50%, 90%) set in advance. The calculation unit 41 may set the size (eg, radius R1) of the region TLa by setting a region (range) in which the intensity of the frequency component is equal to or greater than the reference value PW2 in the region TLa. .

解析部42は、算出部41が算出したコントラスト値に基づいて、収差補正部8による収差の補正量の評価値を算出することによって、収差の補正量を解析する。解析部42は、収差が低減されるレベル(程度)を示す評価値を演算によって算出し、評価値を用いて収差の補正量を解析する。まず、解析部42は、算出部41が算出したコントラスト値を用いて、評価値を算出する。以下、評価値について説明する。撮像画像Imの周波数スペクトル(以下、撮像画像スペクトルという)は、下記の式(1)で表される。   The analysis unit 42 analyzes the aberration correction amount by calculating an evaluation value of the aberration correction amount by the aberration correction unit 8 based on the contrast value calculated by the calculation unit 41. The analysis unit 42 calculates an evaluation value indicating a level (degree) at which the aberration is reduced by calculation, and analyzes the correction amount of the aberration using the evaluation value. First, the analysis unit 42 calculates an evaluation value using the contrast value calculated by the calculation unit 41. Hereinafter, the evaluation value will be described. The frequency spectrum of the captured image Im (hereinafter referred to as the captured image spectrum) is represented by the following formula (1).

式(1)において、kは空間周波数であり、I(k)は撮像画像スペクトルである。OTF(k)は光学伝達関数であり、O(k)は試料Xの構造に基づく物体スペクトルである。cおよびcは、縞コントラストであり、互いに複素共役な関係にある。kは縞パターンの空間周波数である。なお、図2、図3などに示した領域TXは、式(1)の右辺3項のうちO(k)の値が相対的に大きい領域(O(k)が支配的な領域)である。また、領域TLaは、式(1)の右辺3項のうちO(k−k)の値が相対的に大きい領域(O(k−k)が支配的な領域)である。撮像画像スペクトルにおいて、空間周波数がkの成分の周波数成分の強度は、式(1)においてk=kとおくことによって、下記の式(2)で表される。 In Expression (1), k is a spatial frequency and I (k) is a captured image spectrum. OTF (k) is an optical transfer function, and O (k) is an object spectrum based on the structure of the sample X. c and c * are fringe contrasts and have a complex conjugate relationship with each other. k 0 is the spatial frequency of the fringe pattern. The region TX shown in FIGS. 2 and 3 is a region where the value of O (k) is relatively large (region where O (k) is dominant) among the three terms on the right side of Equation (1). . The region TLa is a region where the value of O (k−k 0 ) is relatively large among the three terms on the right side of the equation (1) (region where O (k−k 0 ) is dominant). In the captured image spectrum, the intensity of the frequency component having a spatial frequency of k 0 is expressed by the following equation (2) by setting k = k 0 in equation (1).

解析部42は、評価値として、コントラスト値を規格化した値を算出する。ここで、撮像画像スペクトルにおける周波数成分の強度の基準値をI(0)として、評価値(|I(k)/I(0)|)を下記の式(3)で定義する。|I(k)/I(0)|は、周波数スペクトルにおける直流成分であるI(0)と、周波数スペクトルにおける縞パターンの空間周波数の成分であるI(k)との比である。|I(k)/I(0)|は、直流成分の振幅と、周波数がkの周波数成分の振幅との比の絶対値である。 The analysis unit 42 calculates a value obtained by normalizing the contrast value as the evaluation value. Here, the reference value of the intensity of the frequency component in the captured image spectrum is defined as I (0), and the evaluation value (| I (k 0 ) / I (0) |) is defined by the following equation (3). | I (k 0 ) / I (0) | is the ratio of I (0), which is a DC component in the frequency spectrum, to I (k 0 ), which is a spatial frequency component of the fringe pattern in the frequency spectrum. | I (k 0 ) / I (0) | is the absolute value of the ratio between the amplitude of the direct current component and the amplitude of the frequency component having the frequency k 0 .

O(0)は、物体スペクトルの直流成分であり、物体スペクトルの他の周波数成分であるO(k)、O(2k)と比較して、絶対値が十分に大きく、下記の式(4)の関係が成り立つ。 O (0) is a direct current component of the object spectrum, and its absolute value is sufficiently larger than O (k 0 ) and O (2k 0 ), which are other frequency components of the object spectrum. The relationship 4) holds.

式(4)と、OTF(0)=1とを用いると、式(3)の評価値(|I(k)/I(0)|)は、下記の式(5)のように近似できる。このように近似した評価値は、物体スペクトルの項を含まないので、収差の補正量を変更した際に物体スペクトルの影響を受けない。そして、収差が小さいほど|OTF(k)|が大きいことから、上記の評価値が極大になる条件で収差が最小となる。 Using equation (4) and OTF (0) = 1, the evaluation value (| I (k 0 ) / I (0) |) of equation (3) is approximated as equation (5) below: it can. Since the evaluation value approximated in this way does not include the term of the object spectrum, it is not affected by the object spectrum when the aberration correction amount is changed. Since | OTF (k 0 ) | is larger as the aberration is smaller, the aberration is minimized under the condition that the evaluation value is maximized.

図4は、本実施形態に係る解析部の処理を示す図である。撮像部4(図1参照)は、収差の補正量が異なる複数の条件(例、補正する収差により異なる条件など)で撮像を実行し、複数の撮像画像を取得する。また、算出部41は、上記複数の条件のそれぞれについてコントラスト値を算出する。算出部41は、複数の撮像画像のそれぞれについてコントラスト値を算出することで、収差の補正量が異なる複数の条件でコントラスト値を算出する。解析部42は、算出部41が算出したコントラスト値のそれぞれについて上記の評価値を算出することで、収差の補正量が異なる複数の条件のそれぞれについて、評価値を算出する。   FIG. 4 is a diagram illustrating processing of the analysis unit according to the present embodiment. The imaging unit 4 (see FIG. 1) executes imaging under a plurality of conditions (for example, conditions that vary depending on the aberration to be corrected) having different aberration correction amounts, and acquires a plurality of captured images. Further, the calculation unit 41 calculates a contrast value for each of the plurality of conditions. The calculation unit 41 calculates the contrast value for each of the plurality of captured images, thereby calculating the contrast value under a plurality of conditions with different aberration correction amounts. The analysis unit 42 calculates an evaluation value for each of a plurality of conditions having different aberration correction amounts by calculating the evaluation value for each of the contrast values calculated by the calculation unit 41.

解析部42は、収差の補正量が異なる複数の条件での評価値と収差の補正量との関係に基づいて、評価値が極値(例、局所的な最大値、最小値など)又はその近傍値となる収差の補正量を導出する。本実施形態では、解析部42は、収差の補正量に対する評価値において、評価値が極大となる収差の補正量(図4に符号CAで示す)を、目標値(例、最適値、推奨値)として算出する。例えば、解析部42は、収差の補正量と評価値とを1組にしたデータをデータ点として、複数のデータ点に対してフィッティングカーブを求め、このフィッティングカーブから補正量の目標値を算出する。なお、解析部42は、複数のデータ点のうち評価値が最大であるデータ点の収差の補正量を上記の目標値としてもよい。   The analysis unit 42 determines whether the evaluation value is an extreme value (for example, a local maximum value, a minimum value, or the like) based on the relationship between the evaluation value under a plurality of conditions with different aberration correction amounts and the aberration correction amount. The correction amount of the aberration that is a neighborhood value is derived. In the present embodiment, the analysis unit 42 sets the aberration correction amount (indicated by reference sign CA in FIG. 4) at which the evaluation value is a maximum in the evaluation value for the aberration correction amount as a target value (eg, optimum value, recommended value). ). For example, the analysis unit 42 obtains a fitting curve with respect to a plurality of data points using data obtained by combining the aberration correction amount and the evaluation value as a data point, and calculates a correction amount target value from the fitting curve. . The analysis unit 42 may set the aberration correction amount of the data point having the maximum evaluation value among the plurality of data points as the target value.

解析部42は、算出した収差の補正量の目標値を、例えば画像処理部9の外部に出力する。ユーザは、例えば、収差補正部8による収差の補正量を、解析部42が算出した収差の補正量の目標値に設定することで、収差が適切に補正された状態で観察を行うことができる。なお、顕微鏡1は、収差補正部8による収差の補正量を、解析部42が算出した収差の補正量へ自動で設定してもよい。例えば、制御部43は、外部などからの入力指示によって又は自動的に収差補正部8を制御して、収差補正部8による収差の補正量を目標値に設定してもよい。   The analysis unit 42 outputs the calculated target value of the correction amount of aberration to, for example, the outside of the image processing unit 9. For example, the user can perform observation while the aberration is appropriately corrected by setting the correction amount of the aberration by the aberration correction unit 8 to the target value of the correction amount of the aberration calculated by the analysis unit 42. . The microscope 1 may automatically set the aberration correction amount by the aberration correction unit 8 to the aberration correction amount calculated by the analysis unit 42. For example, the control unit 43 may set the aberration correction amount by the aberration correction unit 8 to a target value by controlling the aberration correction unit 8 according to an input instruction from the outside or automatically.

制御部43は、顕微鏡1の各部を制御する。制御部43は、照射部3を制御して、試料Xに照明光を照射させる。制御部43は、撮像部4を制御して、試料Xを撮像させる。制御部43は、収差補正部8を制御して、収差の補正量を設定(例、調整)させる。制御部43は、画像処理部9を制御して、収差の補正量を解析させる。   The control unit 43 controls each unit of the microscope 1. The control unit 43 controls the irradiation unit 3 to irradiate the sample X with illumination light. The control unit 43 controls the imaging unit 4 to image the sample X. The control unit 43 controls the aberration correction unit 8 to set (eg, adjust) the correction amount of the aberration. The control unit 43 controls the image processing unit 9 to analyze the correction amount of the aberration.

次に、上述の顕微鏡1の構成に基づき、実施形態に係る観察方法について説明する。顕微鏡1の構成については、適宜、図1等を参照する。実施形態に係る観察方法は、試料Xの観察に先立ち収差の補正量を解析し、その解析結果に基づいて収差の補正量を設定した状態で、試料Xを撮像部4によって撮像して試料Xの像を取得する。図5は、実施形態に係る観察方法(画像解析方法)を示すフローチャートである。   Next, the observation method according to the embodiment will be described based on the configuration of the microscope 1 described above. As for the configuration of the microscope 1, FIG. In the observation method according to the embodiment, the aberration correction amount is analyzed prior to the observation of the sample X, and the sample X is imaged by the imaging unit 4 in a state where the aberration correction amount is set based on the analysis result. Get a statue of. FIG. 5 is a flowchart showing an observation method (image analysis method) according to the embodiment.

本実施形態において、顕微鏡1は、収差の補正量が異なる複数の条件で縞パターンLPが照射された試料Xを撮像して、収差の補正量を解析する。上記の複数の条件は、予め設定されている。複数の条件を表す情報(例、第1補正量、第2補正量、・・・・)は、記憶装置7に予め記憶されている。   In this embodiment, the microscope 1 images the sample X irradiated with the fringe pattern LP under a plurality of conditions with different aberration correction amounts, and analyzes the aberration correction amount. The plurality of conditions are set in advance. Information representing a plurality of conditions (eg, first correction amount, second correction amount,...) Is stored in the storage device 7 in advance.

ステップS1において、照射部3は、対物レンズ28を介して試料Xに縞パターンLPを照射する。ステップS2において、収差補正部8は、収差の補正量を設定する。収差補正部8は、収差の補正量を予め設定された値(例、上記第1補正量、初期設定値)に設定する。収差補正部8は、例えば、補正環がユーザによって手動で操作されることで、収差の補正量を設定する。例えば、画像処理部9は、記憶装置7から第1補正量を示す情報を取得し、第1補正量を示す画像を表示装置に表示させる。ユーザは、収差補正部8による収差の補正量が、表示装置に表示された画像に示される第1補正量になるように収差補正部8(例、補正環)を操作する。なお、収差補正部8は、制御部43によって制御されることで、収差の補正量を自動で設定してもよい。ステップS3において、撮像部4は、縞パターンLPが照射された試料Xを、対物レンズ28を介して撮像する。   In step S <b> 1, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with the fringe pattern LP via the objective lens 28. In step S2, the aberration correction unit 8 sets an aberration correction amount. The aberration correction unit 8 sets the aberration correction amount to a preset value (eg, the first correction amount, the initial setting value). For example, the aberration correction unit 8 sets the correction amount of the aberration by manually operating the correction ring by the user. For example, the image processing unit 9 acquires information indicating the first correction amount from the storage device 7 and causes the display device to display an image indicating the first correction amount. The user operates the aberration correction unit 8 (for example, a correction ring) so that the correction amount of the aberration by the aberration correction unit 8 becomes the first correction amount shown in the image displayed on the display device. The aberration correction unit 8 may automatically set the aberration correction amount by being controlled by the control unit 43. In step S <b> 3, the imaging unit 4 images the sample X irradiated with the stripe pattern LP via the objective lens 28.

ステップS4において、画像処理部9(例、解析部42)は、収差の補正量を変更するか否かを判定する。画像処理部9は、予定された複数の条件(例、第1補正量、第2補正量、・・・・)の一部についてステップS3の撮像が完了していない場合、収差の補正量を変更すると判定する。収差の補正量を変更すると画像処理部9が判定した場合(ステップS4;Yes)、顕微鏡1は、ステップS2からステップS4の処理を繰り返す。ステップS2において、収差補正部8は、収差の補正量を次の値(例、第2補正量)に設定する。ステップS3において、撮像部4は、収差の補正量が次の値(例、第2補正量)に設定された状態で、縞パターンLPが照射された試料Xを、対物レンズ28を介して撮像する。   In step S4, the image processing unit 9 (eg, the analysis unit 42) determines whether or not to change the aberration correction amount. The image processing unit 9 determines the aberration correction amount when the imaging in step S3 is not completed for a part of the plurality of scheduled conditions (eg, first correction amount, second correction amount,...). Determine to change. When the image processing unit 9 determines that the aberration correction amount is changed (step S4; Yes), the microscope 1 repeats the processing from step S2 to step S4. In step S2, the aberration correction unit 8 sets the aberration correction amount to the following value (eg, second correction amount). In step S <b> 3, the imaging unit 4 images the sample X irradiated with the fringe pattern LP through the objective lens 28 with the aberration correction amount set to the following value (for example, the second correction amount). To do.

ステップS4において、画像処理部9は、予定された複数の条件(例、第1補正量、第2補正量、・・・・)の全てについてステップS3の撮像が完了している場合、収差の補正量を変更しないと判定する。収差の補正量を変更しないと画像処理部9が判定した場合(ステップS4;No)、照射部3は、ステップS1で開始した縞パターンLPの照射を停止する。ステップS5において、算出部41は、撮像画像Imと、縞パターンの空間周波数とに基づいて、縞パターンLPのコントラスト値を算出する。算出部41は、上記複数の条件のそれぞれについて、縞パターンLPのコントラスト値を算出する。   In step S4, the image processing unit 9 determines the aberration when the imaging in step S3 is completed for all of a plurality of scheduled conditions (eg, first correction amount, second correction amount,...). It is determined that the correction amount is not changed. When the image processing unit 9 determines that the aberration correction amount is not changed (step S4; No), the irradiation unit 3 stops the irradiation of the fringe pattern LP started in step S1. In step S5, the calculation unit 41 calculates the contrast value of the fringe pattern LP based on the captured image Im and the spatial frequency of the fringe pattern. The calculation unit 41 calculates the contrast value of the stripe pattern LP for each of the plurality of conditions.

ステップS6において、解析部42は、ステップS5で算出されたコントラスト値に基づいて評価値を算出する。解析部42は、上記複数の条件のそれぞれについて、コントラスト値を算出する。ステップS7において、解析部42は、収差の補正量と評価値との関係を導出する(図4参照)。例えば、解析部42は、収差の補正量と評価値との関係を示す関数(例、評価関数)を導出する。上記関数は、数式で表されてもよいし、テーブル形式で表されてもよい。解析部42は、収差の補正量に対する評価値の関係を近似する数式の係数を導出することで、上記関数を導出する。ステップS8において、解析部42は、評価値が極値になる収差の補正量を導出する。解析部42は、例えば、上記関数において接線の傾きが0になる点に対応する収差の補正量を、収差の補正量の目標値として算出する。   In step S6, the analysis unit 42 calculates an evaluation value based on the contrast value calculated in step S5. The analysis unit 42 calculates a contrast value for each of the plurality of conditions. In step S7, the analysis unit 42 derives the relationship between the aberration correction amount and the evaluation value (see FIG. 4). For example, the analysis unit 42 derives a function (eg, evaluation function) indicating the relationship between the aberration correction amount and the evaluation value. The function may be expressed by a mathematical expression or a table format. The analysis unit 42 derives the function by deriving a coefficient of a mathematical expression that approximates the relationship between the evaluation value and the aberration correction amount. In step S8, the analysis unit 42 derives an aberration correction amount at which the evaluation value becomes an extreme value. For example, the analysis unit 42 calculates, as a target value of the aberration correction amount, the aberration correction amount corresponding to the point where the slope of the tangent is 0 in the above function.

なお、画像処理部9は、今回の条件で撮像された撮像画像と今回よりも前の条件で撮像された撮像画像との一方または双方に基づいて、今回以降の条件を決定してもよい。例えば、画像処理部9は、過去の3条件(例、2回前の条件、前回の条件、今回の条件)に対応する撮像画像から得られるコントラスト値またはコントラスト値から算出される値(例、評価値)を用いた黄金分割法などによって、次回の条件の候補を算出してもよい。この場合、画像処理部9は、次回の条件の候補が所定の条件を満たす場合に、ステップS4において、収差の補正量を変更すると判定し次回の条件の候補を次回の条件として決定(例、採用)してもよい。また、上記の所定の条件は、例えば、次回の条件の候補(例、次回の補正量の候補)と今回の条件(例、今回の補正量)との差が閾値以上である条件でもよい。   Note that the image processing unit 9 may determine the conditions after this time based on one or both of the captured image captured under the current condition and the captured image captured under the previous condition. For example, the image processing unit 9 obtains a contrast value obtained from a captured image corresponding to three past conditions (e.g., the previous two conditions, the previous condition, and the current condition) or a value calculated from the contrast value (e.g., A candidate for the next condition may be calculated by a golden section method using an evaluation value. In this case, when the next condition candidate satisfies a predetermined condition, the image processing unit 9 determines in step S4 that the aberration correction amount is to be changed, and determines the next condition candidate as the next condition (for example, Adopt). The predetermined condition may be, for example, a condition in which a difference between a next condition candidate (eg, next correction amount candidate) and a current condition (eg, current correction amount) is equal to or greater than a threshold value.

以上のようにして導出された収差の補正量に基づいて、試料の観察が実行される。ステップS9において、収差補正部8は、収差の補正量をステップS8で導出された値に設定する。ステップS9の処理は、ステップS2の処理と同様に、補正量がユーザの操作によって手動で設定されてもよいし、補正量が制御部43の制御によって自動で設定されてもよい。ステップS10において、撮像部4は、観察対象の試料を撮像する。撮像部4は、収差の補正量がステップS8で導出された値に設定された状態において、試料Xを撮像する。   Based on the aberration correction amount derived as described above, the sample is observed. In step S9, the aberration correction unit 8 sets the aberration correction amount to the value derived in step S8. In the process of step S <b> 9, the correction amount may be set manually by a user operation, or the correction amount may be automatically set by the control of the control unit 43, as in the process of step S <b> 2. In step S10, the imaging unit 4 images the sample to be observed. The imaging unit 4 images the sample X in a state where the aberration correction amount is set to the value derived in step S8.

ステップS10において撮像部4が撮像した撮像画像は、試料Xの観察に利用される。ステップS10において、照射部3は、試料Xを均一な照度の照明光で照明してもよい。また、顕微鏡1が、例えば構造化照明顕微鏡(SIM)のように構造化照明光を利用する顕微鏡である場合、ステップS10において、照射部3は、試料Xを縞パターンLPで照明してもよい。また、ステップS10における観察対象の試料は、ステップS1からステップS3における試料と同じでもよいし、異なってもよい。例えば、ステップS1からステップS3における試料は、収差の補正量の解析に用いられる解析用の試料でもよい。   The captured image captured by the imaging unit 4 in step S10 is used for observation of the sample X. In step S10, the irradiation unit 3 may illuminate the sample X with illumination light with uniform illuminance. Further, when the microscope 1 is a microscope that uses structured illumination light such as a structured illumination microscope (SIM), the irradiation unit 3 may illuminate the sample X with the fringe pattern LP in step S10. . Further, the sample to be observed in step S10 may be the same as or different from the sample in step S1 to step S3. For example, the sample in steps S1 to S3 may be an analysis sample used for analysis of the aberration correction amount.

一般的に、顕微鏡の光学系には収差が存在する。光学系に収差が存在すると、光学伝達関数(OTF)の振幅が低下する。像の空間周波数スペクトルは物体に依存するが、物体が変動しない場合には、像のスペクトル振幅が最大になるように収差を補正することが可能である。一般には、像を取得するたびに物体が変動するため、像のスペクトルを用いた収差補正は困難である。物体の変動は、物体自身の時間的変動や、顕微鏡のステージドリフト等を含む。   In general, there are aberrations in the optical system of a microscope. If there is an aberration in the optical system, the amplitude of the optical transfer function (OTF) decreases. The spatial frequency spectrum of the image depends on the object, but if the object does not change, the aberration can be corrected so that the spectral amplitude of the image is maximized. In general, since an object changes every time an image is acquired, aberration correction using the spectrum of the image is difficult. The variation of the object includes temporal variation of the object itself, stage drift of the microscope, and the like.

本実施形態においては、物体にパターン状の照明(例、縞状の照明、構造化照明)を与える。パターン(例、縞)のコントラストが所定のレベル以上である場合、像のスペクトルの、縞の周波数成分における振幅と直流成分の振幅の比は物体に依らず、縞コントラストとOTFだけで決まる。本実施形態においては、上記の比を測定することで物体の変動の影響を低減して収差の補正量を解析(例、評価)することができ、物体の変動に対してロバストに収差を補正することが可能である。   In the present embodiment, pattern-like illumination (eg, striped illumination, structured illumination) is given to an object. When the contrast of the pattern (eg, fringe) is equal to or higher than a predetermined level, the ratio of the amplitude of the frequency component of the fringe to the amplitude of the DC component of the image spectrum is determined by only the fringe contrast and the OTF, regardless of the object. In this embodiment, by measuring the above ratio, it is possible to analyze (eg, evaluate) the amount of aberration correction by reducing the influence of object fluctuation, and to correct aberration robustly against object fluctuation. Is possible.

[第2実施形態]
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、適宜、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図6は、第2実施形態に係る顕微鏡を示す図である。本実施形態に係る顕微鏡1は、照射部3によって照射する縞パターンLP(後に図7から図10に示す)の特徴量が可変である。縞パターンLPの特徴量は、例えば、縞の方向(周期方向、ライン方向)、位相、及び空間周波数(周期)を含む。照射部3は、上記縞パターンLPの特徴量の少なくとも1つを可変である。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are appropriately denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. FIG. 6 is a diagram illustrating a microscope according to the second embodiment. In the microscope 1 according to the present embodiment, the feature amount of the fringe pattern LP (shown later in FIGS. 7 to 10) irradiated by the irradiation unit 3 is variable. The feature amount of the fringe pattern LP includes, for example, a fringe direction (period direction, line direction), a phase, and a spatial frequency (period). The irradiation unit 3 can change at least one of the feature amounts of the stripe pattern LP.

本実施形態に係る分岐部15は、偏光分離素子51および空間光変調器52を備える。偏光分離素子51は、例えば偏光ビームスプリッタプリズムである。偏光分離素子51は、光源LSの光出射方向に対して例えば45°傾いた偏光分離膜53を有する。この偏光分離膜53は、偏光分離膜53に対するP偏光が透過し、偏光分離膜53に対するS偏光が反射する特性を有する。ここでは、光源LSは、照明光として偏光分離膜53に対するP偏光を射出し、この照明光は、偏光分離膜53を透過して、空間光変調器52に入射する。以下の説明において、偏光分離膜53に対するP偏光を単にP偏光と称し、偏光分離膜53に対するS偏光を単にS偏光と称する。   The branch unit 15 according to the present embodiment includes a polarization separation element 51 and a spatial light modulator 52. The polarization separation element 51 is, for example, a polarization beam splitter prism. The polarization separation element 51 includes a polarization separation film 53 that is inclined by, for example, 45 ° with respect to the light emission direction of the light source LS. The polarization separation film 53 has a characteristic that P-polarized light with respect to the polarization separation film 53 is transmitted and S-polarized light with respect to the polarization separation film 53 is reflected. Here, the light source LS emits P-polarized light with respect to the polarization separation film 53 as illumination light, and the illumination light passes through the polarization separation film 53 and enters the spatial light modulator 52. In the following description, P-polarized light with respect to the polarization separation film 53 is simply referred to as P-polarization, and S-polarization with respect to the polarization separation film 53 is simply referred to as S-polarization.

空間光変調器52(SLM)は、例えば、強誘電性液晶(FLC)を含む。空間光変調器52は、複数の画素を有し、画素ごとに強誘電性液晶における液晶分子の方位角を制御可能である。空間光変調器52は、液晶分子の方位角を制御することによって、その各画素に入射した光の偏光状態を制御可能である。空間光変調器52は、偏光分離膜53を透過したP偏光の偏光状態を、画素ごとに維持すること、及び画素ごとにS偏光に変換することができる。   The spatial light modulator 52 (SLM) includes, for example, a ferroelectric liquid crystal (FLC). The spatial light modulator 52 has a plurality of pixels and can control the azimuth angle of the liquid crystal molecules in the ferroelectric liquid crystal for each pixel. The spatial light modulator 52 can control the polarization state of light incident on each pixel by controlling the azimuth angle of the liquid crystal molecules. The spatial light modulator 52 can maintain the polarization state of P-polarized light that has passed through the polarization separation film 53 for each pixel, and can convert the polarization state into S-polarized light for each pixel.

空間光変調器52から出射したP偏光は、偏光分離膜53を透過し、試料Xへ向かう光路から外れる。また、空間光変調器52から出射したS偏光は、偏光分離膜53で反射し、レンズ21へ向かう。照射部3は、このS偏光の干渉によって縞パターンLPを形成する。照射部3は、空間光変調器52において偏光状態を変換する画素を制御することによって、縞パターンLPの特徴量を変化させる。   P-polarized light emitted from the spatial light modulator 52 passes through the polarization separation film 53 and deviates from the optical path toward the sample X. The S-polarized light emitted from the spatial light modulator 52 is reflected by the polarization separation film 53 and travels toward the lens 21. The irradiation unit 3 forms a fringe pattern LP by the interference of the S-polarized light. The irradiation unit 3 changes the feature amount of the fringe pattern LP by controlling the pixel that converts the polarization state in the spatial light modulator 52.

図7は、第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。照射部3は、縞パターンLPとして、第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを試料Xに照射する。第1縞パターンLP1は、第1方向D1において輝度が周期的に変化する。第2縞パターンLP2は、第1方向D1と交差する第2方向において輝度が周期的に変化する。   FIG. 7 is a diagram illustrating the fringe pattern and the processing by the image processing unit according to the second embodiment. The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the first stripe pattern LP1 and the second stripe pattern LP2 as the stripe pattern LP. The first stripe pattern LP1 periodically changes in luminance in the first direction D1. The brightness of the second stripe pattern LP2 changes periodically in the second direction intersecting the first direction D1.

照射部3は、第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを異なるタイミングで試料Xに照射する。照射部3は、第1期間(第1タイミング)において第1縞パターンLP1を試料Xに照射し、第1期間と重複しない第2期間(第2タイミング)において第2縞パターンLP2を試料Xに照射する。撮像部4は、第1縞パターンLP1が照射された試料Xを撮像して、第1撮像画像Im1を取得する。撮像部4は、上記第1期間において試料Xを撮像して第1撮像画像Im1を取得する。また、撮像部4は、第2縞パターンLP2が照射された試料Xを撮像して第2撮像画像Im2を取得する。撮像部4は、上記第2期間において試料Xを撮像して第2撮像画像Im2を取得する。   The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the first stripe pattern LP1 and the second stripe pattern LP2 at different timings. The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the first stripe pattern LP1 in the first period (first timing), and applies the second stripe pattern LP2 to the sample X in the second period (second timing) that does not overlap with the first period. Irradiate. The imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the first fringe pattern LP1 and acquires a first captured image Im1. The imaging unit 4 captures the sample X in the first period and acquires the first captured image Im1. In addition, the imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the second stripe pattern LP2, and acquires the second captured image Im2. The imaging unit 4 captures the sample X in the second period and acquires the second captured image Im2.

算出部41は、第1方向D1に対応する第1縞パターンLP1の空間周波数に基づいてコントラスト値として第1コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第1撮像画像Im1をフーリエ変換して第1周波数スペクトル(例、第1変換画像Ti1)を生成する。算出部41は、第1周波数スペクトル(例、第1変換画像Ti1)において、第1縞パターンLP1に対応する領域TL1の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第1コントラスト値を算出する。領域TL1は、領域TL1aおよび領域TL1bを含む。算出部41は、領域TL1aにおける周波数成分の強度と領域TL1bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第1コントラスト値を算出する。   The calculation unit 41 calculates a first contrast value as a contrast value based on the spatial frequency of the first stripe pattern LP1 corresponding to the first direction D1. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the first captured image Im1 to generate a first frequency spectrum (for example, a first converted image Ti1). Based on the intensity of the frequency component of the region TL1 corresponding to the first stripe pattern LP1 (eg, the luminance value of the pixel) in the first frequency spectrum (eg, the first converted image Ti1), the calculation unit 41 performs the first contrast. Calculate the value. The region TL1 includes a region TL1a and a region TL1b. The calculation unit 41 calculates the first contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL1a and the intensity of the frequency component in the region TL1b.

また、算出部41は、第2方向D2に対応する第2縞パターンLP2の空間周波数に基づいてコントラスト値として第2コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第2撮像画像Im2をフーリエ変換して第2周波数スペクトル(例、第2変換画像Ti2)を生成する。算出部41は、第2周波数スペクトル(例、第2変換画像Ti2)において、第2縞パターンLP2に対応する領域TL2の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第2コントラスト値を算出する。領域TL2は、領域TL2aおよび領域TL2bを含む。算出部41は、領域TL2aにおける周波数成分の強度と領域TL2bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第2コントラスト値を算出する。   Further, the calculation unit 41 calculates the second contrast value as the contrast value based on the spatial frequency of the second stripe pattern LP2 corresponding to the second direction D2. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the second captured image Im2, and generates a second frequency spectrum (for example, the second converted image Ti2). The calculation unit 41 calculates the second contrast based on the intensity of the frequency component (eg, the luminance value of the pixel) in the region TL2 corresponding to the second stripe pattern LP2 in the second frequency spectrum (eg, the second converted image Ti2). Calculate the value. The region TL2 includes a region TL2a and a region TL2b. The calculating unit 41 calculates the second contrast value using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL2a and the intensity of the frequency component in the region TL2b.

照射部3、撮像部4、及び算出部41は、それぞれ、収差の補正量が異なる複数の条件で上述の処理を実行する。解析部42は、上記の第1コントラスト値と第2コントラスト値とに基づいて、評価値を算出する。例えば、解析部42は、第1コントラスト値と第2コントラスト値との平均値をコントラスト値に用いて、評価値を算出する。解析部42は、収差の補正量が異なる複数の条件で評価値を算出する。図7の下部に示す通り、解析部42は、評価値が極値になる収差の補正量を、収差の補正量の目標値として導出する。   The irradiation unit 3, the imaging unit 4, and the calculation unit 41 each execute the above-described process under a plurality of conditions with different aberration correction amounts. The analysis unit 42 calculates an evaluation value based on the first contrast value and the second contrast value. For example, the analysis unit 42 calculates an evaluation value by using an average value of the first contrast value and the second contrast value as the contrast value. The analysis unit 42 calculates the evaluation value under a plurality of conditions with different aberration correction amounts. As shown in the lower part of FIG. 7, the analysis unit 42 derives the aberration correction amount at which the evaluation value is an extreme value as the target value of the aberration correction amount.

なお、図7では、第1縞パターンLP1が試料Xに照射される第1期間と、第2縞パターンLP2が試料Xに照射される第2期間とが重複しないが、第2期間の少なくとも一部が第1期間と重複してもよい。例えば、照射部3は、第1縞パターンLP1の照射と並行して、第2縞パターンLP2を同時に照射してもよい。また、照射部3は、第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを合成した縞パターンLPを照射してもよい。   In FIG. 7, the first period in which the sample X is irradiated with the first stripe pattern LP1 and the second period in which the sample X is irradiated with the second stripe pattern LP2 do not overlap, but at least one of the second periods. The part may overlap with the first period. For example, the irradiation unit 3 may irradiate the second stripe pattern LP2 simultaneously with the irradiation of the first stripe pattern LP1. Moreover, the irradiation part 3 may irradiate the stripe pattern LP which synthesize | combined 1st stripe pattern LP1 and 2nd stripe pattern LP2.

図8は、第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。図8において、照射部3は、第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを合成して得られる縞パターンLPを試料Xに照射する。第1縞パターンLP1は、第1方向D1において輝度が周期的に変化する。第2縞パターンLP2は、第2方向D2において輝度が周期的に変化する。第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを合成した縞パターンLPは、第1方向D1および第2方向D2のそれぞれにおいて、輝度が周期的に変化する。   FIG. 8 is a diagram illustrating the fringe pattern and the processing by the image processing unit according to the second embodiment. In FIG. 8, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with a fringe pattern LP obtained by synthesizing the first fringe pattern LP1 and the second fringe pattern LP2. The first stripe pattern LP1 periodically changes in luminance in the first direction D1. The brightness of the second stripe pattern LP2 changes periodically in the second direction D2. The stripe pattern LP obtained by synthesizing the first stripe pattern LP1 and the second stripe pattern LP2 periodically changes in luminance in each of the first direction D1 and the second direction D2.

撮像部4は、縞パターンLPが照射された試料Xを撮像して、撮像画像Imを取得する。算出部41は、第1方向D1に対応する第1縞パターンLP1の空間周波数に基づいてコントラスト値として第1コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、撮像画像Imをフーリエ変換して周波数スペクトル(例、変換画像Ti)を生成する。算出部41は、周波数スペクトル(例、変換画像Ti)において、第1縞パターンLP1に対応する領域TL1の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第1コントラスト値を算出する。領域TL1は、領域TL1aおよび領域TL1bを含む。算出部41は、領域TL1aにおける周波数成分の強度と領域TL1bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第1コントラスト値を算出する。   The imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the stripe pattern LP, and acquires a captured image Im. The calculation unit 41 calculates a first contrast value as a contrast value based on the spatial frequency of the first stripe pattern LP1 corresponding to the first direction D1. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the captured image Im to generate a frequency spectrum (for example, a converted image Ti). The calculation unit 41 calculates the first contrast value based on the intensity (eg, the luminance value of the pixel) of the frequency component in the region TL1 corresponding to the first stripe pattern LP1 in the frequency spectrum (eg, the converted image Ti). . The region TL1 includes a region TL1a and a region TL1b. The calculation unit 41 calculates the first contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL1a and the intensity of the frequency component in the region TL1b.

また、算出部41は、第2方向D2に対応する第2縞パターンLP2の空間周波数に基づいてコントラスト値として第2コントラスト値を算出する。算出部41は、周波数スペクトル(例、変換画像Ti)において、第2縞パターンLP2に対応する領域TL2の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第2コントラスト値を算出する。領域TL2は、領域TL2aおよび領域TL2bを含む。算出部41は、領域TL2aにおける周波数成分の強度と領域TL2bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第2コントラスト値を算出する。そして、解析部42は、第1コントラスト値と第2コントラスト値とに基づいて、評価値を算出する。この処理は、図7で説明した処理と同様である。   Further, the calculation unit 41 calculates the second contrast value as the contrast value based on the spatial frequency of the second stripe pattern LP2 corresponding to the second direction D2. The calculation unit 41 calculates the second contrast value based on the intensity of the frequency component (eg, the luminance value of the pixel) in the region TL2 corresponding to the second stripe pattern LP2 in the frequency spectrum (eg, the converted image Ti). . The region TL2 includes a region TL2a and a region TL2b. The calculating unit 41 calculates the second contrast value using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL2a and the intensity of the frequency component in the region TL2b. Then, the analysis unit 42 calculates an evaluation value based on the first contrast value and the second contrast value. This process is the same as the process described in FIG.

上述のように、縞パターンLPが複数の周期方向(第1方向D1、第2方向D2)を有する場合、解析部42は、軸非対称な収差が加味された補正量を解析することができる。縞パターンLPの周期方向の数は、図7および図8において2つ(第1方向D1、第2方向D2)であるが、3つでもよいし4以上でもよい。   As described above, when the fringe pattern LP has a plurality of periodic directions (the first direction D1 and the second direction D2), the analysis unit 42 can analyze the correction amount in consideration of the axially asymmetric aberration. The number of stripe patterns LP in the periodic direction is two (first direction D1 and second direction D2) in FIGS. 7 and 8, but may be three or four or more.

なお、図7のように、第1縞パターンLP1が試料Xに照射される第1期間と、第2縞パターンLP2が試料Xに照射される第2期間とが重複しない場合に、照射部3は、撮像部4による露光期間(例、受光期間、1フレームの期間)において上記第1期間と上記第2期間とを切り替えてもおい。この場合、撮像部4は、第1縞パターンLP1と第2縞パターンLP2とを合成した縞パターンLPが試料Xに照射された状態と同様の撮像画像Imを取得可能である。   As shown in FIG. 7, when the first period during which the first stripe pattern LP1 is irradiated onto the sample X and the second period during which the second stripe pattern LP2 is irradiated onto the sample X do not overlap, the irradiation unit 3 May be switched between the first period and the second period in the exposure period (eg, light reception period, one frame period) by the imaging unit 4. In this case, the imaging unit 4 can acquire a captured image Im similar to the state in which the sample X is irradiated with the stripe pattern LP obtained by combining the first stripe pattern LP1 and the second stripe pattern LP2.

次に、図9、図10を参照して第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理の変形例について説明する。図9、図10は、第2実施形態に係る縞パターン及び画像処理部による処理を示す図である。照射部3は、縞パターンLPとして、第3縞パターンLP3と第4縞パターンLP4とを試料Xに照射する。第3縞パターンLP3と第4縞パターンLP4とは、位相が互いに異なる。第3縞パターンLP3の位相と第4縞パターンLP4の位相とは、試料X上の各点における照明光(第3縞パターンLP3、第4縞パターンLP4)の輝度の時間平均値が、試料X上で空間的に均一になるように設定される。   Next, a modification of the fringe pattern and the processing by the image processing unit according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. 9 and 10 are diagrams showing the fringe pattern and the processing by the image processing unit according to the second embodiment. The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the third stripe pattern LP3 and the fourth stripe pattern LP4 as the stripe pattern LP. The third stripe pattern LP3 and the fourth stripe pattern LP4 have different phases. The phase of the third stripe pattern LP3 and the phase of the fourth stripe pattern LP4 indicate that the time average value of the luminance of the illumination light (third stripe pattern LP3, fourth stripe pattern LP4) at each point on the sample X is the sample X. It is set to be spatially uniform above.

位相が異なるN種類の縞パターンを用いる場合、N種類の縞パターンの位相は、例えば(360°/N×m)に設定される。Nは2以上の任意の自然数であり、mは0以上N未満の自然数(0、1、2・・・(N−1))である。m=0は、基準の位相に対応する。ここでは、N=2であり、m=1に相当する第4縞パターンLP4の位相は、m=0に相当する第3縞パターンLP3の位相と180°ずれている。なお、Nは、2以上の自然数から任意に選択される。例えば、縞パターンLPとして3種類の縞パターンを用いる場合、N=3であり、3種類の縞パターンの位相を基準の位相(m=0)と、基準の位相から120°ずれた位相(m=1)と、基準の位相から240°ずれた位相(m=2)とに設定すればよい。   When N types of fringe patterns having different phases are used, the phases of the N types of fringe patterns are set to (360 ° / N × m), for example. N is an arbitrary natural number of 2 or more, and m is a natural number of 0 or more and less than N (0, 1, 2,... (N−1)). m = 0 corresponds to the reference phase. Here, N = 2 and the phase of the fourth fringe pattern LP4 corresponding to m = 1 is shifted by 180 ° from the phase of the third fringe pattern LP3 corresponding to m = 0. Note that N is arbitrarily selected from two or more natural numbers. For example, when three types of stripe patterns are used as the stripe pattern LP, N = 3, and the phases of the three types of stripe patterns are shifted from the reference phase (m = 0) by 120 ° from the reference phase (m = 1) and a phase shifted by 240 ° from the reference phase (m = 2).

照射部3は、第3期間に、第3縞パターンLP3を試料Xに照射する。そして、撮像部4は、第3期間において第3縞パターンLPが照射されている試料Xを撮像し、第3撮像画像Im3を取得する。また、照射部3は、第3期間の少なくとも一部と重複しない第4期間に、第4縞パターンLP4を試料Xに照射する。第4縞パターンLP4は、第3縞パターンLP3の明部LPaと暗部LPbとを入れ替えた縞パターンに相当する。そして、撮像部4は、第4期間において、第4縞パターンLP4が照射されている試料Xを撮像し、第4撮像画像Im4を取得する。   The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the third stripe pattern LP3 in the third period. Then, the imaging unit 4 images the sample X irradiated with the third fringe pattern LP in the third period, and acquires a third captured image Im3. In addition, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with the fourth stripe pattern LP4 in a fourth period that does not overlap at least part of the third period. The fourth stripe pattern LP4 corresponds to a stripe pattern in which the bright portion LPa and the dark portion LPb of the third stripe pattern LP3 are interchanged. Then, in the fourth period, the imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the fourth stripe pattern LP4, and acquires a fourth captured image Im4.

算出部41は、第3縞パターンLP3と第4縞パターンLP4との一方または双方についてコントラスト値を算出する。算出部41は、第3縞パターンLP3の空間周波数に基づいてコントラスト値として第3コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第3撮像画像Im3をフーリエ変換して、第3周波数スペクトル(例、第3変換画像Ti3)を生成する。算出部41は、第3周波数スペクトル(例、第3変換画像Ti3)において、第3縞パターンLP3に対応する領域TL3の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第3コントラスト値を算出する。領域TL3は、領域TL3aおよび領域TL3bを含む。算出部41は、領域TL3aにおける周波数成分の強度と領域TL3bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第3コントラスト値を算出する。   The calculation unit 41 calculates a contrast value for one or both of the third stripe pattern LP3 and the fourth stripe pattern LP4. The calculation unit 41 calculates a third contrast value as a contrast value based on the spatial frequency of the third stripe pattern LP3. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the third captured image Im3 to generate a third frequency spectrum (eg, a third converted image Ti3). The calculation unit 41 calculates the third contrast based on the intensity of the frequency component (eg, the luminance value of the pixel) in the region TL3 corresponding to the third stripe pattern LP3 in the third frequency spectrum (eg, the third converted image Ti3). Calculate the value. The region TL3 includes a region TL3a and a region TL3b. The calculation unit 41 calculates the third contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL3a and the intensity of the frequency component in the region TL3b.

また、算出部41は、第4縞パターンLP4の空間周波数に基づいてコントラスト値として第4コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第4撮像画像Im4をフーリエ変換して第4周波数スペクトル(例、第4変換画像Ti4)を生成する。図9において、第4縞パターンLP4の空間周波数は、第3縞パターンLP3の空間周波数と同じである。算出部41は、第4周波数スペクトル(例、第4変換画像Ti4)において、第4縞パターンLP4に対応する領域TL4の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第4コントラスト値を算出する。領域TL4は、領域TL4aおよび領域TL4bを含む。算出部41は、領域TL4aにおける周波数成分の強度と領域TL4bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第4コントラスト値を算出する。解析部42は、第3コントラスト値と第4コントラスト値とに基づいて、評価値を算出する。この処理は、図7で説明した処理と同様である。   Further, the calculation unit 41 calculates the fourth contrast value as the contrast value based on the spatial frequency of the fourth stripe pattern LP4. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the fourth captured image Im4 to generate a fourth frequency spectrum (eg, a fourth converted image Ti4). In FIG. 9, the spatial frequency of the fourth stripe pattern LP4 is the same as the spatial frequency of the third stripe pattern LP3. The calculation unit 41 calculates the fourth contrast based on the intensity of the frequency component (eg, the luminance value of the pixel) of the region TL4 corresponding to the fourth stripe pattern LP4 in the fourth frequency spectrum (eg, the fourth converted image Ti4). Calculate the value. The region TL4 includes a region TL4a and a region TL4b. The calculation unit 41 calculates the fourth contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the area TL4a and the intensity of the frequency component in the area TL4b. The analysis unit 42 calculates an evaluation value based on the third contrast value and the fourth contrast value. This process is the same as the process described in FIG.

このように2種類以上の位相を有する縞パターンLPを用いる場合、顕微鏡1は、試料X上の各位置における輝度の時間平均値の空間的なばらつきを低減することができ、試料Xにおける蛍光物質の退色のレベルの空間的なばらつきを低減することができる。   Thus, when using the fringe pattern LP having two or more types of phases, the microscope 1 can reduce the spatial variation of the time average value of the luminance at each position on the sample X, and the fluorescent material in the sample X Spatial variation in the level of fading can be reduced.

なお、撮像部4は、第3縞パターンLP3が試料Xに照射されている状態または第4縞パターンLP4が試料Xに照射されている状態において、試料Xを撮像しなくてもよい。例えば、撮像部4は、第3縞パターンLP3が照射されている試料Xを撮像し、第4縞パターンLP4が照射されている試料Xを撮像しなくてもよい。この場合、算出部41は、第3撮像画像Im3に基づいて第3縞パターンLP3のコントラスト値を算出する。また、解析部42は、算出部41が算出した第3縞パターンLP3のコントラスト値に基づいて、収差の補正量の目標値を算出する。このように、第3縞パターンLP3または第4縞パターンLP4に関する撮像およびその後の処理を行わない場合であっても、試料Xにおける輝度の時間平均値の空間分布を均一化することができる。   Note that the imaging unit 4 may not image the sample X in a state where the third stripe pattern LP3 is irradiated on the sample X or in a state where the fourth stripe pattern LP4 is irradiated on the sample X. For example, the imaging unit 4 may image the sample X irradiated with the third stripe pattern LP3 and may not image the sample X irradiated with the fourth stripe pattern LP4. In this case, the calculation unit 41 calculates the contrast value of the third stripe pattern LP3 based on the third captured image Im3. Further, the analysis unit 42 calculates a target value for the aberration correction amount based on the contrast value of the third fringe pattern LP3 calculated by the calculation unit 41. As described above, even when the imaging and the subsequent processing regarding the third stripe pattern LP3 or the fourth stripe pattern LP4 are not performed, the spatial distribution of the time average value of the luminance in the sample X can be made uniform.

図10において、照射部3は、縞パターンLPとして、第5縞パターンLP5と第6縞パターンLP6とを試料Xに照射する。第5縞パターンLP5と第6縞パターンLP6とは、空間周波数が互いに異なる。図10において、第5縞パターンLP5の空間周波数は、第6縞パターンLP6の空間周波数よりも高い(縞の周期が短い、縞の周期が第6縞パターンと異なる周期)。   In FIG. 10, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with the fifth stripe pattern LP5 and the sixth stripe pattern LP6 as the stripe pattern LP. The fifth stripe pattern LP5 and the sixth stripe pattern LP6 have different spatial frequencies. In FIG. 10, the spatial frequency of the fifth fringe pattern LP5 is higher than the spatial frequency of the sixth fringe pattern LP6 (the fringe period is short and the fringe period is different from the sixth fringe pattern).

照射部3は、第5期間に、第5縞パターンLP5を試料Xに照射する。そして、撮像部4は、第5期間において第5縞パターンLP5が照射されている試料Xを撮像し、第5撮像画像Im5を取得する。また、照射部3は、第5期間の少なくとも一部と重複しない第6期間に、第6縞パターンLP6を試料Xに照射する。そして、撮像部4は、第6期間において、第6縞パターンLP6が照射されている試料Xを撮像し、第6撮像画像Im6を取得する。   The irradiation unit 3 irradiates the sample X with the fifth stripe pattern LP5 in the fifth period. Then, the imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the fifth stripe pattern LP5 in the fifth period, and acquires a fifth captured image Im5. In addition, the irradiation unit 3 irradiates the sample X with the sixth stripe pattern LP6 in a sixth period that does not overlap with at least a part of the fifth period. Then, the imaging unit 4 captures the sample X irradiated with the sixth striped pattern LP6 in the sixth period, and acquires a sixth captured image Im6.

算出部41は、第5縞パターンLP5と第6縞パターンLP6とのそれぞれについてコントラスト値を算出する。算出部41は、第5縞パターンLP5の空間周波数に基づいてコントラスト値として第5コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第5撮像画像Im5をフーリエ変換して、第5周波数スペクトル(例、第5変換画像Ti5)を生成する。算出部41は、第5周波数スペクトル(例、第5変換画像Ti5)において、第5縞パターンLP5に対応する領域TL5の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第5コントラスト値を算出する。領域TL5は、領域TL5aおよび領域TL5bを含む。算出部41は、領域TL5aにおける周波数成分の強度と領域TL5bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第5コントラスト値を算出する。   The calculation unit 41 calculates a contrast value for each of the fifth stripe pattern LP5 and the sixth stripe pattern LP6. The calculation unit 41 calculates a fifth contrast value as a contrast value based on the spatial frequency of the fifth stripe pattern LP5. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the fifth captured image Im5 to generate a fifth frequency spectrum (eg, a fifth converted image Ti5). Based on the intensity of the frequency component of the region TL5 corresponding to the fifth stripe pattern LP5 (eg, the luminance value of the pixel) in the fifth frequency spectrum (eg, the fifth converted image Ti5), the calculation unit 41 performs the fifth contrast. Calculate the value. The region TL5 includes a region TL5a and a region TL5b. The calculation unit 41 calculates the fifth contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL5a and the intensity of the frequency component in the region TL5b.

また、算出部41は、第6縞パターンLP6の空間周波数に基づいてコントラスト値として第6コントラスト値を算出する。例えば、算出部41は、第6撮像画像Im6をフーリエ変換して第6周波数スペクトル(例、第6変換画像Ti6)を生成する。算出部41は、第6周波数スペクトル(例、第6変換画像Ti6)において、第6縞パターンLP6に対応する領域TL6の周波数成分の強度(例、画素の輝度値)に基づいて、第6コントラスト値を算出する。領域TL6は、領域TL6aおよび領域TL6bを含む。算出部41は、領域TL6aにおける周波数成分の強度と領域TL6bにおける周波数成分の強度との一方または双方を用いて、第6コントラスト値を算出する。解析部42は、第5コントラスト値と第6コントラスト値とに基づいて、評価値を算出する。この処理は、図7で説明した処理と同様である。   Further, the calculation unit 41 calculates a sixth contrast value as a contrast value based on the spatial frequency of the sixth stripe pattern LP6. For example, the calculation unit 41 performs a Fourier transform on the sixth captured image Im6 to generate a sixth frequency spectrum (eg, a sixth converted image Ti6). Based on the intensity (eg, pixel luminance value) of the frequency component of the region TL6 corresponding to the sixth striped pattern LP6 in the sixth frequency spectrum (eg, sixth transformed image Ti6), the calculation unit 41 calculates the sixth contrast. Calculate the value. The region TL6 includes a region TL6a and a region TL6b. The calculating unit 41 calculates the sixth contrast value by using one or both of the intensity of the frequency component in the region TL6a and the intensity of the frequency component in the region TL6b. The analysis unit 42 calculates an evaluation value based on the fifth contrast value and the sixth contrast value. This process is the same as the process described in FIG.

なお、照射部3は、縞パターンLPとして、複数の種類の特徴量(縞の方向、位相、空間周波数)のうち2以上の種類の特徴量が異なる複数の縞パターンを試料Xに照射してもよい。例えば、照射部3は、縞パターンLPとして、縞の方向および空間周波数が互いに異なる複数の種類の縞パターンを試料Xに照射してもよい。   The irradiating unit 3 irradiates the sample X with a plurality of stripe patterns having two or more types of feature amounts (a plurality of types of feature amounts (stripe direction, phase, spatial frequency)) as the stripe pattern LP. Also good. For example, the irradiation unit 3 may irradiate the sample X with a plurality of types of stripe patterns having different stripe directions and spatial frequencies as the stripe pattern LP.

また、照射部3は、第1実施形態で説明した分岐部15(回折格子)を、照明光学系11の光軸11aを回転中心として回転させることによって、縞パターンLPの周期方向を変更してもよい。また、照射部3は、第1実施形態で説明した分岐部15(回折格子)を、照明光学系11の光軸11aと交差する方向に移動させることによって、縞パターンLPの位相を変更してもよい。また、照射部3は、分岐部15として、周期構造の周期が互いに異なる第1回折格子と第2回折格子とを含み、照明光学系11の光路に第1回折格子が配置される状態と第2回折格子が配置される状態とが切り替えられることによって、縞パターンLPの空間周波数を変更してもよい。   The irradiation unit 3 changes the periodic direction of the fringe pattern LP by rotating the branching unit 15 (diffraction grating) described in the first embodiment about the optical axis 11a of the illumination optical system 11 as a rotation center. Also good. Further, the irradiation unit 3 changes the phase of the fringe pattern LP by moving the branching unit 15 (diffraction grating) described in the first embodiment in a direction intersecting the optical axis 11a of the illumination optical system 11. Also good. The irradiation unit 3 includes, as the branching unit 15, a first diffraction grating and a second diffraction grating having different periods of the periodic structure, and the first diffraction grating is disposed in the optical path of the illumination optical system 11 and the first diffraction grating. The spatial frequency of the fringe pattern LP may be changed by switching the state where the two diffraction gratings are arranged.

上述の実施形態において、制御装置5は、例えばコンピュータシステムを含む。制御装置5は、記憶装置7に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って各種の処理を実行する。上記プログラムは、例えば、解析プログラム(画像解析プログラム)を含む。上記解析プログラムは、コンピュータに、対物レンズ28を介して縞パターンLPが照射された試料Xを対物レンズを介して撮像した撮像画像Imと、縞パターンLPの空間周波数とに基づいて、縞パターンLPのコントラスト値を算出することと、コントラスト値に基づいて、試料Xの像の収差の補正量を解析することと、を実行させる。この解析プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。   In the above-described embodiment, the control device 5 includes, for example, a computer system. The control device 5 reads a program stored in the storage device 7 and executes various processes according to the program. The program includes, for example, an analysis program (image analysis program). The analysis program causes the computer to check the fringe pattern LP based on the captured image Im obtained by imaging the sample X irradiated with the fringe pattern LP via the objective lens 28 via the objective lens and the spatial frequency of the fringe pattern LP. And calculating the correction amount of the aberration of the image of the sample X based on the contrast value. This analysis program may be provided by being recorded on a computer-readable storage medium.

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。   The technical scope of the present invention is not limited to the aspects described in the above-described embodiments. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. In addition, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. In addition, as long as it is permitted by law, the disclosure of all documents cited in the above-described embodiments and the like is incorporated as a part of the description of the text.

1・・・顕微鏡、3・・・照射部、4・・・撮像部、8・・・収差補正部、9・・・画像処理部(画像処理装置)、X・・・試料、41・・・算出部、42・・・解析部、LP・・・縞パターン、PS・・・周波数スペクトル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microscope, 3 ... Irradiation part, 4 ... Imaging part, 8 ... Aberration correction part, 9 ... Image processing part (image processing apparatus), X ... Sample, 41 ... Calculation unit, 42 ... analysis unit, LP ... fringe pattern, PS ... frequency spectrum

Claims (19)

試料の像を撮像する撮像部と、
前記試料の像の収差を補正する収差補正部と、
前記試料に縞パターンを照射する照射部と、
前記縞パターンが照射された前記試料を前記撮像部が撮像した撮像画像と、前記縞パターンの空間周波数とに基づいて、前記縞パターンのコントラスト値を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記コントラスト値に基づいて、前記収差補正部による前記収差の補正量を解析する解析部と、を備える顕微鏡。
An imaging unit for capturing an image of the sample;
An aberration correction unit for correcting aberration of the image of the sample;
An irradiation unit for irradiating the sample with a stripe pattern;
A calculation unit that calculates a contrast value of the fringe pattern based on a captured image obtained by the imaging unit imaging the sample irradiated with the fringe pattern and a spatial frequency of the stripe pattern;
A microscope comprising: an analysis unit that analyzes a correction amount of the aberration by the aberration correction unit based on the contrast value calculated by the calculation unit.
前記算出部は、前記撮像画像をフーリエ変換して得られる周波数スペクトルと、前記縞パターンの空間周波数とに基づいて、前記コントラスト値を算出する、
請求項1に記載の顕微鏡。
The calculation unit calculates the contrast value based on a frequency spectrum obtained by Fourier transform of the captured image and a spatial frequency of the fringe pattern.
The microscope according to claim 1.
前記算出部は、前記周波数スペクトルにおいて前記縞パターンの空間周波数に対応する領域における周波数成分の強度に基づいて、前記コントラスト値を算出する、
請求項2に記載の顕微鏡。
The calculation unit calculates the contrast value based on the intensity of a frequency component in a region corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern in the frequency spectrum.
The microscope according to claim 2.
前記算出部は、前記周波数スペクトルにおいて前記縞パターンの空間周波数に対応して周波数成分の強度が極大になる位置に基づいて、前記領域の位置を設定する、
請求項3に記載の顕微鏡。
The calculation unit sets the position of the region based on the position where the intensity of the frequency component becomes maximum corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern in the frequency spectrum.
The microscope according to claim 3.
前記算出部は、前記周波数スペクトルにおいて前記縞パターンの空間周波数に対応する周波数成分の強度の極大値に基づいて、前記領域のサイズを設定する、
請求項3または請求項4に記載の顕微鏡。
The calculation unit sets the size of the region based on the maximum value of the intensity of the frequency component corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern in the frequency spectrum.
The microscope according to claim 3 or 4.
前記算出部は、前記周波数スペクトルにおいて前記縞パターンの空間周波数に対応して周波数成分の強度が極大になる位置と、前記周波数スペクトルにおいて直流成分に対応して周波数成分の強度が極大になる位置とに基づいて、前記領域のサイズを設定する、
請求項3または請求項4に記載の顕微鏡。
The calculation unit includes a position where the intensity of the frequency component is maximized corresponding to the spatial frequency of the fringe pattern in the frequency spectrum, and a position where the intensity of the frequency component is maximized corresponding to the DC component in the frequency spectrum; Set the size of the area based on
The microscope according to claim 3 or 4.
前記算出部は、予め設定された前記縞パターンの空間周波数に基づいて、前記領域の位置を設定する、
請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The calculation unit sets the position of the region based on a preset spatial frequency of the fringe pattern,
The microscope according to any one of claims 3 to 6.
前記算出部は、前記撮像画像をフーリエ変換して得られる変換画像を前記周波数スペクトルとして用い、前記変換画像の画素の輝度値を前記周波数スペクトルにおける周波数成分の強度として用いる、
請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The calculation unit uses a converted image obtained by Fourier transforming the captured image as the frequency spectrum, and uses a luminance value of a pixel of the converted image as an intensity of a frequency component in the frequency spectrum.
The microscope according to any one of claims 2 to 7.
前記解析部は、前記周波数スペクトルにおける直流成分と、前記周波数スペクトルにおける前記縞パターンの空間周波数の成分との比を評価値に用いて、前記収差の補正量の目標値を算出する、
請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The analysis unit calculates a target value of the correction amount of the aberration by using a ratio of a direct current component in the frequency spectrum and a spatial frequency component of the fringe pattern in the frequency spectrum as an evaluation value;
The microscope according to any one of claims 2 to 8.
前記撮像部は、前記収差の補正量が異なる複数の条件で撮像を実行し、
前記算出部は、前記複数の条件のそれぞれについて前記コントラスト値を算出し、
前記解析部は、前記コントラスト値に基づく評価値が極値となる前記収差の補正量を算出する、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The imaging unit executes imaging under a plurality of conditions with different correction amounts of the aberration,
The calculation unit calculates the contrast value for each of the plurality of conditions,
The analysis unit calculates a correction amount of the aberration at which the evaluation value based on the contrast value is an extreme value;
The microscope according to any one of claims 1 to 9.
前記照射部は、前記縞パターンとして、第1方向において輝度が周期的に変化する第1縞パターンと、前記第1方向に交差する第2方向において輝度が周期的に変化する第2縞パターンとを前記試料に照射し、
前記算出部は、前記第1方向に対応する前記第1縞パターンの空間周波数に基づいて前記コントラスト値として第1コントラスト値を算出し、前記第2方向に対応する前記第2縞パターンの空間周波数に基づいて前記コントラスト値として第2コントラスト値を算出し、
前記解析部は、前記算出部が算出した前記第1コントラスト値および前記第2コントラスト値に基づいて、前記収差の補正量を解析する、
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The irradiation unit includes a first stripe pattern whose luminance periodically changes in a first direction and a second stripe pattern whose luminance periodically changes in a second direction intersecting the first direction, as the stripe pattern. To the sample,
The calculation unit calculates a first contrast value as the contrast value based on a spatial frequency of the first stripe pattern corresponding to the first direction, and a spatial frequency of the second stripe pattern corresponding to the second direction. A second contrast value is calculated as the contrast value based on
The analysis unit analyzes the correction amount of the aberration based on the first contrast value and the second contrast value calculated by the calculation unit;
The microscope according to any one of claims 1 to 10.
前記照射部は、前記縞パターンとして、位相が互いに異なる第3縞パターンと第4縞パターンとを前記試料に照射し、
前記算出部は、前記第3縞パターンと前記第4縞パターンと一方または双方について前記コントラスト値を算出する、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The irradiation unit irradiates the sample with a third stripe pattern and a fourth stripe pattern having different phases as the stripe pattern,
The calculation unit calculates the contrast value for one or both of the third stripe pattern and the fourth stripe pattern,
The microscope according to any one of claims 1 to 11.
前記第4縞パターンの位相は、前記第3縞パターンの位相と180°ずれている、
請求項12に記載の顕微鏡。
The phase of the fourth stripe pattern is 180 ° out of phase with the third stripe pattern.
The microscope according to claim 12.
前記照射部は、前記縞パターンとして、空間周波数が互いに異なる第5縞パターンと第6縞パターンとを前記試料に照射し、
前記算出部は、前記第5縞パターンおよび前記第6縞パターンのそれぞれについて前記コントラスト値を算出する、
請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The irradiation unit irradiates the sample with a fifth stripe pattern and a sixth stripe pattern having different spatial frequencies as the stripe pattern,
The calculation unit calculates the contrast value for each of the fifth stripe pattern and the sixth stripe pattern;
The microscope according to any one of claims 1 to 13.
前記収差補正部は、前記試料から放射される光の光路に沿って移動可能な光学部材を備え、
前記収差の補正量は、前記光学部材の移動量に基づいて、表される、
請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The aberration correction unit includes an optical member movable along an optical path of light emitted from the sample,
The correction amount of the aberration is expressed based on the movement amount of the optical member.
The microscope according to any one of claims 1 to 14.
前記収差補正部は、前記試料から放射される光の波面を調整する波面調整部を備え、
前記収差の補正量は、前記波面調整部による波面の調整量に基づいて、表される、
請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The aberration correction unit includes a wavefront adjustment unit that adjusts a wavefront of light emitted from the sample,
The correction amount of the aberration is expressed based on the adjustment amount of the wavefront by the wavefront adjustment unit,
The microscope according to any one of claims 1 to 15.
縞パターンが照射された試料の像を撮像した撮像画像と、前記縞パターンの空間周波数とに基づいて、前記縞パターンのコントラスト値を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記コントラスト値に基づいて、前記試料の像の収差の補正量を解析する解析部と、を備える画像処理装置。
A calculation unit that calculates a contrast value of the fringe pattern based on a captured image obtained by capturing an image of a sample irradiated with the fringe pattern and a spatial frequency of the fringe pattern;
An image processing apparatus comprising: an analysis unit that analyzes a correction amount of an aberration of an image of the sample based on the contrast value calculated by the calculation unit.
試料の像を撮像することと、
前記試料の像の収差を補正することと、
前記試料に縞パターンを照射することと、
前記縞パターンが照射された前記試料を撮像した撮像画像と、前記縞パターンの空間周波数とに基づいて、前記縞パターンのコントラスト値を算出することと、
前記コントラスト値に基づいて前記収差の補正量を解析することと、
前記解析に基づいて前記収差の補正量を設定することと、を含む観察方法。
Taking an image of the sample;
Correcting aberrations in the sample image;
Irradiating the sample with a stripe pattern;
Calculating a contrast value of the stripe pattern based on a captured image obtained by imaging the sample irradiated with the stripe pattern and a spatial frequency of the stripe pattern;
Analyzing the correction amount of the aberration based on the contrast value;
Setting an amount of correction of the aberration based on the analysis.
コンピュータに、
縞パターンが照射された試料の像を撮像した撮像画像と、前記縞パターンの空間周波数とに基づいて、前記縞パターンのコントラスト値を算出することと、
前記コントラスト値に基づいて、前記試料の像の収差の補正量を解析することと、を実行させる解析プログラム。
On the computer,
Calculating a contrast value of the fringe pattern based on a captured image obtained by capturing an image of the sample irradiated with the fringe pattern and a spatial frequency of the fringe pattern;
Analyzing the amount of correction of the aberration of the image of the sample based on the contrast value.
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WO2020137530A1 (en) 2018-12-26 2020-07-02 東レ株式会社 Sheet manufacturing method, polyolefin microporous film manufacturing method, kneading measurement device, and discharge device
WO2022014579A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 国立研究開発法人情報通信研究機構 Optical aberration correction program and optical wavefront estimation program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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