WO2013051147A1 - Image acquisition apparatus adjustment method, image acquisition apparatus, and image acquisition apparatus manufacturing method - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to accurately calibrate positional deviations of imaging devices on an image acquisition apparatus having a plurality of imaging devices. An image acquisition apparatus adjustment method for achieving the above-described purpose as an aspect of the present invention is a method for adjusting an image acquisition apparatus which uses a plurality of imaging devices to capture images of different regions of a subject projected by an imaging optical system, said method being characterized by comprising a first step for capturing an image of a test sample with the image acquisition apparatus, a second step for acquiring calibration values for positions of the plurality of imaging devices on the basis of a reference image and the captured image of the test sample, and a third step for calibrating the positions of the plurality of imaging devices on the basis of the calibration values.

Description

画像取得装置の調整方法、画像取得装置および画像取得装置の製造方法Method of adjusting image acquisition device, image acquisition device, and method of manufacturing image acquisition device
 本発明は、複数の撮像素子を有する画像取得装置の調整に関するものである。 The present invention relates to the adjustment of an image acquisition device having a plurality of imaging elements.
 近年、病理学等の分野において、検体を含む被検物(プレパラート)を撮像して画像を取得し、デジタル処理をすることができる画像取得装置が注目されている。 2. Description of the Related Art In recent years, in the field of pathology and the like, an image acquisition apparatus capable of imaging a subject (preparet) including a specimen to acquire an image and performing digital processing has attracted attention.
 特許文献1では、検体を撮像光学系(対物レンズ)によって拡大結像し、それを複数の撮像素子を用いて撮像する顕微鏡において、撮像光学系の視野内に収まらない大きな検体の画像を取得できるシステム構成を開示している。ここでは、検体あるいは撮像素子のいずれかを水平方向に移動させて複数回撮像し、取得画像をつなぎ合わせるスティッチング処理を行うことによって、大きな検体の全域の画像を取得している。 According to Patent Document 1, in a microscope in which a specimen is enlarged and imaged by an imaging optical system (objective lens) and imaged using a plurality of imaging elements, an image of a large specimen which does not fit within the field of view of the imaging optical system can be acquired. The system configuration is disclosed. Here, an image of a large area of a large sample is acquired by moving either the sample or the imaging element in the horizontal direction, imaging a plurality of times, and performing stitching processing to connect acquired images.
 また、特許文献2には、撮像装置における撮像素子の位置(光軸方向の位置や光軸に対する傾き)の調整方法が開示されている。具体的には、撮像光学系および撮像素子を仮配置した後に、そのいずれか一方を光軸方向に移動させて、光軸上に配置したテストサンプルを複数の所定の位置で撮像して取得した撮像情報に基づいて、撮像素子の位置の最適位置を算出し、調整を行っている。 Further, Patent Document 2 discloses a method of adjusting the position (the position in the optical axis direction or the inclination with respect to the optical axis) of the imaging element in the imaging device. Specifically, after temporarily arranging the imaging optical system and the imaging device, one of them is moved in the optical axis direction, and the test samples arranged on the optical axis are captured and acquired at a plurality of predetermined positions. The adjustment is performed by calculating the optimum position of the position of the imaging element based on the imaging information.
特開2009-3016号公報JP, 2009-3016, A 特開2005-136743号公報JP, 2005-136743, A
 観察対象の検体において、表面形状のうねりが生じている場合があるが、複数の撮像素子を有する画像取得装置によれば、そのうねりに応じて各撮像素子を個別に駆動することで、検体の全域で良好に合焦することができる。しかし、画像取得装置の組立時の設置誤差や、周囲環境の温度変化に伴う構造材料の熱膨張などが生じると、各撮像素子の位置が設計値に対して変動してしまい、上記のような各撮像素子の駆動による合焦動作を行ったとしても取得画像にボケが生じてしまう。 In the sample to be observed, there may be a case where the surface shape has a waviness, but according to the image acquisition device having a plurality of image sensors, the respective image sensors are individually driven according to the waviness. The whole area can be well focused. However, if installation errors during assembly of the image acquisition apparatus or thermal expansion of the structural material due to temperature changes in the surrounding environment occur, the positions of the respective imaging elements fluctuate with respect to the design values, as described above. Even if the focusing operation is performed by driving each imaging element, blurring occurs in the acquired image.
 よって、各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを行う必要が生じるが、特許文献2に開示されているような単一の撮像素子に対する調整方法を、複数の撮像素子の夫々に対して適用することは困難である。また、特に複数の撮像素子を有する画像取得装置においては、各撮像素子の撮像面内における回転方向に位置ズレが生じることにより、その夫々に対応する取得画像のスティッチング処理が困難となるという問題が生じる。しかし、特許文献2には、このようなスティッチング処理を考慮した、複数の撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーション方法は開示されていない。 Therefore, it is necessary to calibrate the positional deviation of each imaging device, but applying the adjustment method for a single imaging device as disclosed in Patent Document 2 to each of a plurality of imaging devices. It is difficult. In addition, particularly in an image acquisition apparatus having a plurality of imaging elements, positional deviations occur in the rotational direction of the imaging elements in the imaging plane, which makes it difficult to perform stitching processing of acquired images corresponding to each of the positional deviations. Will occur. However, Patent Document 2 does not disclose a calibration method for positional deviation of a plurality of imaging devices in consideration of such a stitching process.
 そこで、本発明は、複数の撮像素子を有する画像取得装置において、各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを高精度に行うことを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to perform calibration with high accuracy for positional deviation of each imaging device in an image acquisition apparatus having a plurality of imaging devices.
 上記目的を達成するための、本発明の一側面としての画像取得装置の調整方法は、撮像光学系によって結像された被検物の異なる領域を複数の撮像素子により夫々撮像する画像取得装置の調整方法であって、前記画像取得装置でテストサンプルを撮像して撮像画像を取得する第1工程と、前記テストサンプルの基準画像と前記撮像画像とに基づいて、前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーション値を取得する第2工程と、前記キャリブレーション値に基づいて前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーションを行う第3工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an adjustment method of an image acquisition device according to one aspect of the present invention is an image acquisition device for imaging different regions of an object formed by an imaging optical system with a plurality of imaging elements. An adjustment method, comprising: a first step of imaging a test sample with the image acquisition device to acquire a captured image; and a position of the plurality of imaging elements based on a reference image of the test sample and the captured image. It has a second step of acquiring a calibration value, and a third step of performing calibration on the positions of the plurality of imaging elements based on the calibration value.
 本発明の更なる目的またはその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。 Further objects or other features of the present invention will be made clear by the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
 本発明によれば、複数の撮像素子を有する画像取得装置において、各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを高精度に行うことができる。 According to the present invention, in an image acquisition apparatus having a plurality of imaging elements, calibration for positional deviation of each imaging element can be performed with high accuracy.
本発明の実施形態に係る画像取得装置100の概略図。FIG. 1 is a schematic view of an image acquisition apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプレパラート20の概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic of the preparation 20 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る撮像部23の上面図。FIG. 2 is a top view of an imaging unit 23 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る撮像動作の説明図。Explanatory drawing of the imaging operation which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るスティッチング処理の説明図。Explanatory drawing of the stitching process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る撮像ユニット26の概略図。FIG. 2 is a schematic view of an imaging unit 26 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る撮像ユニット26の概略図。FIG. 2 is a schematic view of an imaging unit 26 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像取得装置の調整方法を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an adjustment method of the image acquisition device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るテストサンプル28の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a test sample 28 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るテストサンプル28の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a test sample 28 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るテストサンプル28の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a test sample 28 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係るキャリブレーション曲線の概略図。The schematic of the calibration curve which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る再結像ユニット42を備えた画像取得装置100の図。FIG. 5 is a diagram of an image acquisition apparatus 100 including a re-imaging unit 42 according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2に係る再結像ユニット42の概略図。Schematic of the re-imaging unit 42 which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る再結像ユニット42の概略図。Schematic of the re-imaging unit 42 which concerns on Example 2 of this invention.
 以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて説明するが、本発明は以下に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following.
 図1は、本実施形態に係る画像取得装置100の概略図である。画像取得装置100は、被検物としてのプレパラート20を撮像する顕微鏡部1と、プレパラート20の予備計測を行う予備計測部2と、顕微鏡部1や予備計測部2の制御および取得画像の画像処理を行う制御・処理手段3とを備える。この画像取得装置100では、予備計測部2でプレパラート20の予備計測を行って撮像条件を決定した後、ステージ装置15によりプレパラート20を顕微鏡部1へ搬送し、求めた撮像条件に基づいてプレパラート20の画像を取得する。さらに、本実施形態に係る画像取得装置100は、キャリブレーションに用いるテストサンプル28の基準画像を、予め記憶させておくための記憶手段4を備えている(詳細は後述)。 FIG. 1 is a schematic view of an image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment. The image acquisition apparatus 100 controls the microscope unit 1 for imaging the preparation 20 as a subject, the preliminary measurement unit 2 for performing preliminary measurement of the preparation 20, and controls the microscope unit 1 and the preliminary measurement unit 2 and processes the acquired image. Control and processing means 3 for In the image acquisition apparatus 100, after the preliminary measurement unit 2 performs preliminary measurement of the preparation 20 to determine the imaging conditions, the stage device 15 transports the preparation 20 to the microscope unit 1, and the preparation 20 is obtained based on the obtained imaging conditions. Get an image of Furthermore, the image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment includes storage means 4 for storing in advance the reference image of the test sample 28 used for calibration (the details will be described later).
 まず、顕微鏡部1について説明する。
 顕微鏡部1は、照明光学系11を介してプレパラート20を照明する撮像用光源10と、プレパラート20を結像する撮像光学系21と、プレパラート20を撮像する撮像ユニット26を有する。ステージ装置15は、プレパラート20を保持し移動する部材である。
First, the microscope unit 1 will be described.
The microscope unit 1 includes an imaging light source 10 for illuminating the preparation 20 via the illumination optical system 11, an imaging optical system 21 for imaging the preparation 20, and an imaging unit 26 for imaging the preparation 20. The stage device 15 is a member that holds and moves the slide 20.
撮像用光源10としては、白色光源やLED光源などを用いることができ、白色光源とカラーフィルタとの組み合わせによりRGBの各波長の光を生成する構成や、各波長を有するLEDを備えて切り替え可能な構成としてもよい。 A white light source, an LED light source or the like can be used as the imaging light source 10, and a combination of a white light source and a color filter is used to generate light of each wavelength of RGB or an LED having each wavelength is switchable It is good also as composition.
 ステージ装置15は、プレパラート20を保持する保持部12と、プレパラート20をXYZ方向に調整する微動ステージ13と、顕微鏡部1と予備計測部2との間でプレパラート20を移動させる粗動ステージ14を含む。ここで、Z方向は撮像光学系21の光軸方向に相当し、XY方向はその光軸に垂直な方向に相当する。保持部12、微動ステージ13および粗動ステージ14には、撮像用光源10からの光を通過させるための開口が設けられている。 The stage device 15 includes a holding unit 12 for holding the preparation 20, a fine movement stage 13 for adjusting the preparation 20 in the XYZ directions, and a coarse movement stage 14 for moving the preparation 20 between the microscope unit 1 and the preliminary measurement unit 2. Including. Here, the Z direction corresponds to the optical axis direction of the imaging optical system 21, and the XY direction corresponds to the direction perpendicular to the optical axis. The holding unit 12, the fine movement stage 13 and the coarse movement stage 14 are provided with openings for passing the light from the imaging light source 10.
 撮像光学系21は、プレパラート20を所定の倍率で拡大して撮像ユニット26の撮像面上に結像するように、プレパラート20と撮像ユニット26の撮像面とが光学的に共役となるように配置されている。また、撮像光学系21にNA絞り22を設けることで、撮像面側のNA(開口数)を調整することができる構成とすることが望ましい(詳細は後述)。 The imaging optical system 21 is arranged such that the preparation 20 and the imaging surface of the imaging unit 26 are optically conjugate so as to magnify the preparation 20 at a predetermined magnification and form an image on the imaging surface of the imaging unit 26. It is done. Further, by providing the NA stop 22 in the imaging optical system 21, it is desirable that the NA (numerical aperture) on the imaging surface side can be adjusted (details will be described later).
 図2は、プレパラート20の上面および断面を示した図である。被検物の一例であるプレパラート20は、スライドガラス19上に配置された検体18(組織切片等の生体サンプルなど)が、カバーガラス17および接着剤(不図示)で密封された構成となっている。また、スライドガラス19上には、例えば検体18の識別番号やカバーガラス17の厚さなど、プレパラート20を管理するのに必要な情報が記録されたラベル(バーコード)29が貼付されていてもよい。なお、本実施形態では、画像取得の対象となる被検物としてプレパラート20を例示したが、例えば、外観検査(異物の付着、キズの検査等)を行う目的で、基板などを被検物としてもよい。 FIG. 2 is a view showing the upper surface and the cross section of the preparation 20. As shown in FIG. The preparation 20, which is an example of the test object, has a configuration in which the sample 18 (such as a biological sample such as a tissue section) disposed on the slide glass 19 is sealed with the cover glass 17 and an adhesive (not shown). There is. Further, even if a label (bar code) 29 on which information necessary for managing the preparation 20 such as the identification number of the specimen 18 and the thickness of the cover glass 17 are recorded is attached on the slide glass 19. Good. In the present embodiment, although the slide 20 is illustrated as the test object to be an image acquisition target, for example, a substrate or the like is used as a test object for the purpose of performing an appearance inspection (foreign substance attachment, flaw inspection, etc.) It is also good.
 図1に示すように、撮像ユニット26は、調整手段25および撮像部23を含んでおり、この撮像部23をZ方向から見た上面図を図3に示す。図3に示すように、撮像部23は二次元配列された複数の撮像素子24で構成されており、夫々の撮像素子24がプレパラート20の異なる領域を撮像することで、一度に複数の画像を取得することができる。この撮像素子24としては、CCDやCMOS等を用いることができる。なお、複数の撮像素子24の配置および数は、図3に示すものに限らず、撮像光学系21の視野の形状・面積や撮像素子24の形状・構成などによって適宜決定されるものとする。また、撮像ユニット26は、本体フレーム(不図示)あるいは撮像光学系21の鏡筒によって保持されているとする。 As shown in FIG. 1, the imaging unit 26 includes an adjustment means 25 and an imaging unit 23. A top view of the imaging unit 23 viewed from the Z direction is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the imaging unit 23 is configured of a plurality of imaging elements 24 arranged in a two-dimensional array, and each imaging element 24 images a different area of the slide 20 to obtain a plurality of images at one time. It can be acquired. A CCD, a CMOS, or the like can be used as the imaging device 24. The arrangement and the number of the plurality of imaging elements 24 are not limited to those shown in FIG. 3, and are appropriately determined depending on the shape and area of the field of view of the imaging optical system 21 and the shape and configuration of the imaging element 24. In addition, it is assumed that the imaging unit 26 is held by a main body frame (not shown) or a lens barrel of the imaging optical system 21.
 このような複数の撮像素子24を有する画像取得装置100においては、各撮像素子24同士の隙間を考慮して、抜けのない画像を取得するために、プレパラート20を複数回撮像する必要がある。そのため、本実施形態では、例えば図4Aに示すように、プレパラート20または撮像部23の少なくとも一方を水平方向に移動させて相対位置を変更しながら、複数のステップに分けて検体18を撮像する。そして、図4Bに示すように、隙間なく取得した複数の画像をスティッチング処理することで、検体18の全域の画像を取得することができる。 In the image acquisition apparatus 100 having such a plurality of imaging elements 24, it is necessary to take images of the preparation 20 a plurality of times in order to acquire an image without omission in consideration of the gaps between the respective imaging elements 24. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, for example, the specimen 18 is imaged in a plurality of steps while moving at least one of the slide 20 or the imaging unit 23 in the horizontal direction to change the relative position. And as shown to FIG. 4B, the image of the whole area | region of the test object 18 can be acquired by carrying out the stitching process of the several image acquired without clearance.
 次に、図1を参照して予備計測部2について説明する。予備計測部2では、プレパラート20における検体18の存在領域の計測と、カバーガラス17(検体18)の表面形状の計測を行う。 Next, the preliminary measurement unit 2 will be described with reference to FIG. The preliminary measurement unit 2 measures the presence area of the specimen 18 in the preparation 20 and measures the surface shape of the cover glass 17 (specimen 18).
 まず、予備計測用光源31からの光がコリメータレンズ32で平行光に整形され、この平行光がビームスプリッタ33で偏向させられてプレパラート20に入射する。なお、予備計測用光源31としては、LED光源または半導体レーザなどを使用することができ、少なくともカバーガラス17全域を照明するものであるとする。プレパラート20に入射した平行光は、プレパラート20を透過した透過光Tとカバーガラス17の表面で反射された反射光Rとに分割される。そして、透過光Tは検体18の存在領域を計測するためのカメラ30へ入射し、反射光Rはビームスプリッタ33を透過して、検体18の表面形状を計測するシャックハルトマン・センサ35へ入射する。なお、本実施形態では、透過光Tを検体18の存在領域の計測に用い、反射光Rを検体18の表面形状の計測に用いる構成としたが、反射光Rを存在領域の計測に用い、透過光Tを表面形状の計測に用いる構成としてもよい。 First, light from the preliminary measurement light source 31 is shaped into parallel light by the collimator lens 32, and this parallel light is deflected by the beam splitter 33 and enters the preparation 20. An LED light source or a semiconductor laser can be used as the preliminary measurement light source 31, and at least the entire cover glass 17 is illuminated. The parallel light incident on the preparation 20 is divided into a transmission light T transmitted through the preparation 20 and a reflection light R reflected by the surface of the cover glass 17. Then, the transmitted light T is incident on the camera 30 for measuring the region where the subject 18 is present, and the reflected light R is transmitted through the beam splitter 33 and is incident on the Shack-Hartmann sensor 35 for measuring the surface shape of the subject 18 . In the present embodiment, the transmitted light T is used to measure the presence area of the specimen 18, and the reflected light R is used to measure the surface shape of the specimen 18. However, the reflected light R is used to measure the presence region, The transmitted light T may be used to measure the surface shape.
 透過光Tが入射するカメラ30は、例えばCCDカメラであり、少なくともカバーガラス17の全域を撮像するように構成されている。カメラ30に入射する透過光Tのうち、検体18を透過した光の光量は、検体18を透過しなかった光の光量に比べて少ない。したがって、プレパラート20における検体18の存在領域は、カバーガラス17と検体18とスライドガラス19とを透過した光と、カバーガラス17とスライドガラス19のみを透過した光とのコントラスト差を利用して求めることができる。そして、カメラ30で撮像された画像情報は制御・処理手段3に入力され、制御・処理手段3では輝度が所定の閾値L以下である領域を検体18の存在領域として認識するという演算を行う。 The camera 30 on which the transmitted light T is incident is, for example, a CCD camera, and is configured to image at least the entire area of the cover glass 17. Of the transmitted light T incident on the camera 30, the amount of light transmitted through the subject 18 is smaller than the amount of light not transmitted through the subject 18. Therefore, the presence area of the specimen 18 in the preparation 20 is determined using the contrast difference between the light transmitted through the cover glass 17, the specimen 18 and the slide glass 19, and the light transmitted only through the cover glass 17 and the slide glass 19. be able to. Then, the image information captured by the camera 30 is input to the control and processing means 3, and the control and processing means 3 performs an operation of recognizing an area where the luminance is equal to or less than a predetermined threshold L as the existence area of the specimen 18.
 一方、反射光Rはアフォーカル系34を介して、入射光の波面を測定するシャックハルトマン・センサ35に入射する。ここで、プレパラート20とシャックハルトマン・センサ35とは光学的に共役となる位置に配置されている。反射光Rの波面はカバーガラス17表面のうねりに対応した形状となるため、シャックハルトマン・センサ35によってカバーガラス17の表面を一度に検出することで、その表面形状を高速かつ正確に計測できる。なお、シャックハルトマン・センサ35の代わりに干渉計(例えば、シアリング干渉計など)を用いて反射光Rの波面を検出してもよい。 On the other hand, the reflected light R enters the Shack-Hartmann sensor 35 that measures the wave front of the incident light through the afocal system 34. Here, the preparation 20 and the Shack-Hartmann sensor 35 are disposed at optically conjugate positions. The wavefront of the reflected light R has a shape corresponding to the waviness of the surface of the cover glass 17. Therefore, the surface shape of the cover glass 17 can be measured at high speed and accurately by detecting the surface of the cover glass 17 at once by the Shack-Hartmann sensor 35. Note that, instead of the Shack-Hartmann sensor 35, an interferometer (for example, a shearing interferometer or the like) may be used to detect the wavefront of the reflected light R.
 次に、制御・処理手段3について詳しく説明する。
 制御・処理手段3は、CPU、メモリ、ハードディスクなどを含むコンピュータによって構成されており、予備計測時や撮像時における制御を行うとともに、撮像したプレパラート20のデータを処理することで、デジタル画像を作成する。具体的には、制御・処理手段3は、ステージ装置15をXY方向に移動させながら検体18を複数回撮像し、その画像同士の位置合わせとスティッチング処理を行うことで、検体18全体の画像を取得する際の制御および処理を行う。
Next, the control and processing means 3 will be described in detail.
The control / processing means 3 is configured by a computer including a CPU, a memory, a hard disk and the like, and performs control at the time of preliminary measurement and imaging, and processing digital data of the prepared slide 20 to create digital images. Do. Specifically, the control / processing means 3 captures an image of the sample 18 a plurality of times while moving the stage device 15 in the X and Y directions, and performs alignment between the images and a stitching process to obtain an image of the entire sample 18 Control and process when acquiring
 まず、制御・処理手段3は、予備計測部2でプレパラート20を計測した結果に基づいて顕微鏡部1がプレパラート20を撮像するように、顕微鏡部1および予備計測部2を制御する。すなわち、制御・処理手段3は、予備計測部2を用いて求めた検体18の存在領域に基づいて、顕微鏡部1で撮像する範囲を決定し、その撮像範囲のみを撮像するように制御する。これにより、病理診断などに必要な領域のみを撮像することができ、プレパラート20のデジタル画像データの容量を小さくすることができるので、データのハンドリングが容易になる。なお、通常は、検体18の存在領域と等しくなるように撮像範囲を決定する。さらに、制御・処理手段3は、予備計測部2を用いて求めたカバーガラス17の表面形状および撮像光学系21の倍率に基づいて、検体18の像の合焦面を算出する。 First, the control and processing means 3 controls the microscope unit 1 and the preliminary measurement unit 2 so that the microscope unit 1 captures an image of the preparation 20 based on the measurement result of the preparation 20 by the preliminary measurement unit 2. That is, the control / processing means 3 determines the range to be imaged by the microscope unit 1 based on the presence area of the specimen 18 obtained using the preliminary measurement unit 2 and performs control to image only the imaging range. As a result, only an area necessary for pathological diagnosis and the like can be imaged, and the volume of digital image data of the slide 20 can be reduced, so that data handling becomes easy. Usually, the imaging range is determined so as to be equal to the region where the sample 18 is present. Further, the control / processing means 3 calculates the in-focus plane of the image of the subject 18 based on the surface shape of the cover glass 17 and the magnification of the imaging optical system 21 obtained using the preliminary measurement unit 2.
 ここで、カバーガラス17の表面がうねっていた場合、検体18の合焦面もそのうねりに対応した曲面となる。このような場合に、撮像部23の撮像面を同一平面上に並べた状態で検体18の像を撮像すると、一部の撮像面が検体18の像の焦点深度内に収まらなくなる。その結果、その一部の撮像面上に投影される検体18の像がボケしまう。よって、プレパラート20のうねりによる影響を抑制するために、検体の表面形状に応じて、複数の撮像素子24の夫々を個別に調整することによる合焦動作などが必要となる。しかし、組立時の設置誤差や周囲環境の温度変化による構造部材の熱膨張などが原因となって、複数の撮像素子24の位置が設計値に対して変動してしまった場合、上記のような調整を行っても取得画像にボケが生じてしまう。また特に、各撮像素子24の撮像面内における回転方向の位置ズレが生じた場合は、夫々で取得した画像同士のスティッチング処理が困難となり、1枚の画像として取得することができなくなってしまう。 Here, when the surface of the cover glass 17 is undulated, the focusing surface of the specimen 18 is also a curved surface corresponding to the undulation. In such a case, when the image of the subject 18 is captured in a state where the imaging surfaces of the imaging unit 23 are arranged on the same plane, a part of the imaging surface does not fall within the focal depth of the image of the subject 18. As a result, the image of the subject 18 projected on a part of the imaging plane is blurred. Therefore, in order to suppress the influence of the waviness of the preparation 20, a focusing operation by individually adjusting each of the plurality of imaging elements 24 in accordance with the surface shape of the sample is required. However, if the positions of the plurality of imaging elements 24 fluctuate with respect to the design values due to installation errors at the time of assembly or thermal expansion of the structural member due to temperature changes in the surrounding environment, etc., as described above Even if the adjustment is performed, blurring occurs in the acquired image. Furthermore, in particular, when positional deviation in the rotational direction in the imaging surface of each imaging element 24 occurs, the stitching processing of the images acquired by each becomes difficult, and it becomes impossible to acquire one image. .
 そこで、このような問題を解決するために、本実施形態に係る画像取得装置100では、プレパラート20の画像取得動作を行う前に複数の撮像素子24の位置ズレに対するキャリブレーションを行い、その位置ズレによる影響を抑制する。 Therefore, in order to solve such a problem, the image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment performs calibration on the positional deviation of the plurality of imaging elements 24 before performing the image acquisition operation of the slide 20, and the positional deviation. Reduce the impact of
 以下、本実施例における画像取得装置の調整方法について詳細に説明する。
 本実施例に係る画像取得装置100では、図5Aに示すように、撮像ユニット26における調整手段25が複数の駆動部40を有しており、それらが複数の撮像素子24の夫々の位置を駆動調整するように構成されている。駆動部40は定盤39上に設けられており、各撮像素子24の光軸方向(Z方向)および撮像面内の回転方向の位置を駆動可能に構成されている。さらに、図5Bに示すように、駆動部40に対して駆動部41を設け、撮像素子24の光軸に対する傾きも調整できる構成としてもよい。調整手段25の例としては、リニアモータやエアシリンダおよびステッピングモータや超音波モータなどを有するリニアアクチュエータを用いた機構などが挙げられる。また、手動での調整を可能にする場合は、バネなどによる予圧を与えて各撮像素子24を固定し、ネジによる調整を行うことができるような機構などを採用することができる。
Hereinafter, the adjustment method of the image acquisition apparatus in the present embodiment will be described in detail.
In the image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the adjustment unit 25 in the imaging unit 26 has a plurality of driving units 40, which drive the respective positions of the plurality of imaging elements 24. It is configured to adjust. The drive unit 40 is provided on a surface plate 39, and is configured to be able to drive the position of each imaging element 24 in the optical axis direction (Z direction) and the rotational direction in the imaging surface. Furthermore, as shown in FIG. 5B, the drive unit 41 may be provided for the drive unit 40 so that the inclination of the imaging device 24 with respect to the optical axis can also be adjusted. Examples of the adjustment means 25 include a mechanism using a linear actuator having a linear motor, an air cylinder, a stepping motor, an ultrasonic motor, and the like. When manual adjustment is possible, it is possible to adopt a mechanism or the like capable of performing adjustment with a screw by applying a preload by a spring or the like to fix each imaging element 24.
 本実施例では、プレパラート20を撮像する際に、予備計測部2で計測した表面形状に基づいて、調整手段25によって各撮像素子24を調整する。具体的には、複数の撮像素子24のうち、撮像面と検体18の合焦面とが離れている撮像素子の位置を調整し、その撮像素子の撮像面を合焦面に近づけることで、プレパラート20のうねりによる影響を抑制することができる。しかし、上述したように、撮像前に撮像素子の位置が設計値から変動してしまうことにより、撮像条件に基づいて撮像素子24の夫々を駆動して合焦面に近づける調整を行っても、取得画像にボケが生じてしまう。また、各撮像素子の撮像面内における回転方向のズレにより、複数画像のスティッチング処理が困難となる。そこで、本実施例では、プレパラート20の画像取得動作を行う前に、複数の撮像素子24の位置ズレに対するキャリブレーションを行うために画像取得装置100の調整を行う。 In the present embodiment, when imaging the slide 20, each image sensor 24 is adjusted by the adjustment unit 25 based on the surface shape measured by the preliminary measurement unit 2. Specifically, by adjusting the position of the imaging element of the plurality of imaging elements 24 in which the imaging surface and the focusing surface of the specimen 18 are separated, the imaging surface of the imaging element is brought closer to the focusing surface. The influence of the swell of the preparation 20 can be suppressed. However, as described above, even if the position of the imaging device fluctuates from the design value before imaging, even if adjustment is made to drive each of the imaging devices 24 based on the imaging conditions and approach the focusing plane, Blurring occurs in the acquired image. In addition, due to the deviation of the rotational direction in the imaging plane of each imaging element, stitching processing of a plurality of images becomes difficult. Therefore, in the present embodiment, before performing the image acquisition operation of the slide 20, adjustment of the image acquisition apparatus 100 is performed in order to perform calibration for positional deviation of the plurality of imaging elements 24.
 以下、本実施例における画像取得装置の調整方法について、図6に示すフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートの各ステップにおける処理は、特に断りがない限り、画像取得装置100における制御・処理手段3によって行うものとする。 Hereinafter, the adjustment method of the image acquisition apparatus in the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. Note that the processing in each step of this flowchart is performed by the control and processing unit 3 in the image acquisition apparatus 100 unless otherwise noted.
 まずステップS601では、キャリブレーションに用いるテストサンプル28の基準画像を別の装置で取得し、それを予め記憶手段4に記憶させておく。基準画像を用いる理由としては、キャリブレーションを行う時点では、撮像素子24の夫々が設計値に対してどれだけ変動しているかわからないため、基準となるものを設定し、それに対するズレ量を、画像情報を介して把握する必要があるからである。本実施例では、調整対象である画像取得装置100とは別の、撮像素子にズレが生じていない正常な装置によって、安定した温度環境の下でテストサンプル28の撮像を行うことで、この基準画像を取得している。ここで、前述した別の装置も複数の撮像素子を有しており、これを基準撮像素子として、夫々が画像取得装置100における複数の撮像素子24の夫々と対応しているものとする。すなわち、制御・処理手段3によって、基準画像と画像取得装置100で取得した撮像画像とを比較することで、この基準撮像素子に対する撮像素子24のズレ量を把握でき、キャリブレーション値を取得することができる(詳細は後述)。 First, in step S601, a reference image of the test sample 28 used for calibration is acquired by another device and stored in the storage unit 4 in advance. The reason for using the reference image is that, at the time of calibration, it is not clear how much each of the imaging elements 24 fluctuates with respect to the design value, so a reference image is set, It is because it is necessary to grasp via information. In this embodiment, this standard is obtained by imaging the test sample 28 under a stable temperature environment by a normal apparatus other than the image acquisition apparatus 100 to be adjusted and in which no deviation occurs in the imaging device. I have acquired an image. Here, it is assumed that the other devices described above also have a plurality of imaging devices, which correspond to the respective imaging devices 24 in the image acquisition device 100 as a reference imaging device. That is, by comparing the reference image with the captured image acquired by the image acquisition device 100 by the control / processing means 3, the amount of displacement of the imaging device 24 with respect to this reference imaging device can be grasped, and a calibration value is acquired. (Details will be described later).
 なお、上述したような別の装置を使用せずに、ズレのない基準となる画像データを画像シミュレータ等によって作成し、それを記憶手段4に記憶させることで基準画像としてもよい。また、画像取得装置100自体に記憶手段4を設けずに、画像取得装置100に接続されたネットワーク上のサーバに基準画像を記憶させておいてもよい。テストサンプル28としては、図7A、7B、7Cに示すような格子柄や丸マークの模様を持つものを用いることで、その撮像画像から撮像素子24の位置のズレ量や画像のディストーション値を算出することができる。このように、ステップS601は画像取得装置100の調整の準備段階であり、調整をする度に行うか、あるいは製造時などの初回の調整時にだけ行うことにしてもよい。 The reference image may be generated by creating image data serving as a reference with no deviation using an image simulator or the like and storing the image data in the storage unit 4 without using another device as described above. Alternatively, the reference image may be stored in a server on a network connected to the image acquisition apparatus 100 without providing the storage unit 4 in the image acquisition apparatus 100 itself. As the test sample 28, by using a pattern having a lattice pattern or a circle mark as shown in FIGS. 7A, 7B and 7C, the amount of displacement of the position of the imaging element 24 and the distortion value of the image are calculated from the captured image. can do. As described above, step S601 is a preparation stage of adjustment of the image acquisition apparatus 100, and may be performed each time the adjustment is performed, or may be performed only at the first adjustment such as at the time of manufacturing.
 次のステップS602では、調整対象の画像取得装置100における予備計測部2で、ステップS601で用いたテストサンプル28の予備計測を行う。この予備計測により、撮像時のテストサンプル28の合焦面と撮像範囲を決定する。なお、テストサンプル28を予備計測部2のステージ装置15に設置する際に、不図示の搬送手段を用いてもよい。 In the next step S602, the preliminary measurement unit 2 in the image acquisition device 100 to be adjusted performs preliminary measurement of the test sample 28 used in step S601. By this preliminary measurement, the focal plane and the imaging range of the test sample 28 at the time of imaging are determined. When the test sample 28 is placed on the stage device 15 of the preliminary measurement unit 2, a transport unit (not shown) may be used.
 そして、ステップS603では、テストサンプル28を保持したステージ装置15を顕微鏡部1まで移動させる。ここでは、図1に示すように、テストサンプル28を撮像光学系21の焦点位置と対応するように位置決めして、その位置をステージ装置15の光軸方向の基準位置としている。さらに、ステージ装置15にプレパラート20を設置した際に、撮像光学系21の焦点位置がプレパラート20の中央となる位置を予め求めておき、そこをステージ装置15の水平方向の基準位置としてもよい。 Then, in step S603, the stage device 15 holding the test sample 28 is moved to the microscope unit 1. Here, as shown in FIG. 1, the test sample 28 is positioned to correspond to the focal position of the imaging optical system 21, and this position is used as the reference position in the optical axis direction of the stage device 15. Furthermore, when the slide 20 is installed on the stage device 15, a position where the focal position of the imaging optical system 21 is at the center of the slide 20 may be obtained in advance, and it may be used as a reference position in the horizontal direction of the stage device 15.
 さらに、ステップS604では、テストサンプル28を被検物として撮像処理を行う。ここでは、制御・処理手段3により、例えば図5A、5Bで示したような調整手段25を制御することで、ステップS602における予備計測結果に基づいて、各撮像素子の位置を駆動させる。この際、テストサンプル28の合焦面近傍において、ウォブリングなどの方法により複数の撮像素子24の夫々の位置を変化させながら複数回撮像を行う。なお、ここで言う位置とは、各撮像素子24の光軸方向(Z方向)の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方のことを示している。そして、制御・処理手段3は、各撮像素子24において取得した複数の撮像画像より、コントラストなどの画質を示すパラメータと撮像時の各撮像素子24の位置との関係を、キャリブレーション曲線として取得する。例えば、複数の撮像素子24のうち、ある撮像素子AおよびBに対しては図8で示すような曲線が得られるとし、これを全ての撮像素子24に対して取得する。 Furthermore, in step S604, imaging processing is performed with the test sample 28 as a test object. Here, the control / processing means 3 controls the adjustment means 25 as shown in FIGS. 5A and 5B, for example, to drive the position of each imaging element based on the preliminary measurement result in step S602. At this time, in the vicinity of the focal plane of the test sample 28, imaging is performed multiple times while changing the positions of the plurality of imaging elements 24 by a method such as wobbling. Note that the position referred to here indicates at least one of the position in the optical axis direction (Z direction) of each imaging element 24 and the inclination with respect to the optical axis. Then, the control / processing means 3 acquires, as a calibration curve, the relationship between the parameter indicating the image quality such as contrast and the position of each imaging device 24 at the time of imaging from the plurality of captured images acquired in each imaging device 24 . For example, it is assumed that a curve as shown in FIG. 8 is obtained for certain imaging devices A and B among the plurality of imaging devices 24, and this is acquired for all the imaging devices 24.
 続くステップS605では、テストサンプル28の基準画像と撮像画像とに基づいて、各撮像素子24の位置に対するキャリブレーション値を取得する。まず、ステップS604で取得した複数の撮像素子24に対する夫々のキャリブレーション曲線から、最も画質が高い時の撮像素子24の位置を、制御・処理手段3により導出する。この際、ステップS601で取得した各基準撮像素子における基準画像と、その各基準撮像素子に対応する撮像素子24の夫々におけるキャリブレーション曲線とに基づき、基準画像の画質と同じ画質の値を持つ撮像画像に対する撮像素子24の位置を導出してもよい。このようにして導出された撮像素子24の位置を、光軸方向の位置や光軸に対する傾きのキャリブレーション位置とし、このキャリブレーション位置に対する位置ズレを調整するためのキャリブレーション値を、制御・処理手段3によって取得する。  In the subsequent step S605, a calibration value for the position of each imaging device 24 is acquired based on the reference image of the test sample 28 and the captured image. First, the control and processing unit 3 derives the position of the image sensor 24 at the highest image quality from the calibration curves for the plurality of image sensors 24 acquired in step S604. At this time, based on the reference image in each reference imaging element acquired in step S601 and the calibration curve in each of the imaging elements 24 corresponding to each reference imaging element, imaging having the same image quality value as the image quality of the reference image The position of the imaging device 24 with respect to the image may be derived. The position of the image sensor 24 derived in this manner is used as a calibration position of the position in the optical axis direction or the inclination with respect to the optical axis, and a calibration value for adjusting positional deviation with respect to this calibration position is controlled and processed. Acquired by means 3.
 また、制御・処理手段3は、ステップS604で得られた撮像画像のうち、このキャリブレーション位置におけるものと、それに対応するステップS601で取得した基準画像とを比較し、各撮像素子24の撮像面内における回転方向の位置ズレ量を取得する。ここでは、各画像同士のテストサンプル28の模様を比較することで、基準画像に対する各撮像画像の回転方向の位置ズレ量を取得している。そして、各撮像画像の位置ズレ量より、撮像素子24における回転方向の位置のキャリブレーション値を取得することができる。このように、テストサンプル28の基準画像と撮像画像とに基づいて、各撮像素子24の位置(光軸方向、傾き、回転方向)に対するキャリブレーション値を取得できる。 Further, the control / processing means 3 compares the one at the calibration position among the captured images obtained in step S604 with the corresponding reference image acquired in step S601, and selects the imaging surface of each imaging element 24. The position shift amount in the rotation direction in the inside is acquired. Here, the amount of positional deviation in the rotational direction of each captured image with respect to the reference image is acquired by comparing the patterns of the test samples 28 of the respective images. Then, the calibration value of the position in the rotational direction of the imaging device 24 can be acquired from the positional displacement amount of each captured image. As described above, based on the reference image of the test sample 28 and the captured image, the calibration value for the position (optical axis direction, inclination, rotation direction) of each imaging element 24 can be acquired.
 最後のステップS606では、ステップS605で得られたキャリブレーション値に基づいて、各撮像素子24の位置ズレに対するキャリブレーションを行う。本実施例では、キャリブレーション値に基づき、制御・処理手段3により調整手段25を制御し、各撮像素子24の光軸方向の位置、光軸に対する傾きおよび回転方向の位置を駆動して、夫々をキャリブレーション位置に位置決めすることでキャリブレーションを行う。 In the final step S606, calibration for positional deviation of each image sensor 24 is performed based on the calibration value obtained in step S605. In this embodiment, based on the calibration value, the control / processing means 3 controls the adjustment means 25 to drive the position of each imaging device 24 in the optical axis direction, the inclination with respect to the optical axis and the position in the rotational direction. Perform calibration by positioning the at the calibration position.
 ここで、キャリブレーション後に再びテストサンプルを撮像し、取得した撮像画像の画質の値が、良好な画像を得る所定値になっていたら画像取得装置100の調整を終了する、というシーケンスとしてもよい。この場合、S607において、撮像画像の画質が所定値になったかどうかを判定し、もし所定値に達していなかったらステップS603に戻り、所定値になるまで調整を繰り返す。このシーケンスは、温度変化などによってステージ装置15が変形して、ステップS603におけるテストサンプル28の位置が撮像光学系21の焦点位置から変動してしまう場合など、1度の調整で良好な画像を取得できない場合に有効である。 Here, a sequence may be adopted in which the test sample is imaged again after calibration, and the adjustment of the image acquisition apparatus 100 is ended if the value of the image quality of the acquired captured image is a predetermined value for obtaining a good image. In this case, it is determined in S607 whether the image quality of the captured image has reached a predetermined value. If the image quality has not reached the predetermined value, the process returns to step S603, and adjustment is repeated until the predetermined value is obtained. In this sequence, when the stage device 15 is deformed due to a temperature change or the like and the position of the test sample 28 in step S603 fluctuates from the focal position of the imaging optical system 21, a good image is obtained by one adjustment. It is effective when not possible.
 このような方法で、予め撮像素子24の夫々の位置ズレに対するキャリブレーションを行っておくことにより、プレパラート20の撮像時に前述したような各撮像素子24の個別駆動による合焦動作を行って、ボケの少ない良好な画像を取得することができる。特に、各撮像素子24の撮像面内における回転方向の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことにより、夫々の取得画像のズレを抑制することができ、複数画像のスティッチング処理を良好に行うことができる。 By performing calibration with respect to the respective positional deviations of the imaging device 24 in this manner, the focusing operation by the individual driving of each imaging device 24 as described above is performed at the time of imaging of the slide 20, You can get a good image with less. In particular, by performing calibration with respect to positional displacement in the rotational direction within the imaging surface of each imaging element 24, displacement of each acquired image can be suppressed, and stitching processing of a plurality of images can be favorably performed. .
 以上、本実施例に係る画像取得装置の調整方法によれば、複数の撮像素子を有する画像取得装置において、各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを高精度に行うことができる。このことにより、構造材料の熱膨張や組立時の設置誤差などによって生じる、各撮像素子の設計値に対する位置ズレによる影響を抑制することができる。 As described above, according to the adjustment method of the image acquisition apparatus according to the present embodiment, in an image acquisition apparatus having a plurality of imaging elements, calibration for positional deviation of each imaging element can be performed with high accuracy. By this, it is possible to suppress the influence of the positional deviation with respect to the design value of each imaging device, which is caused by the thermal expansion of the structural material, the installation error at the time of assembly, or the like.
 本実施例では、図9Aに示すように、光路上に反射部材43および再結像系44を備えたシステム構成の画像取得装置100の調整方法について説明する。なお、以下の説明において実施例1と同一または同等の構成部分については、その説明を簡略もしくは省略する。 In this embodiment, as shown in FIG. 9A, a method of adjusting the image acquisition apparatus 100 having a system configuration in which the reflection member 43 and the re-imaging system 44 are provided on the light path will be described. In the following description, the description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be simplified or omitted.
 本実施例に係る画像取得装置100では、複数の撮像素子24の夫々を分離して配置し、1つ1つを撮像ユニット26として構成している。さらに、各撮像ユニット26は、プレパラート20の異なる領域を透過し撮像光学系21を介して結像される各光束を反射する複数の反射部材43と、各反射部材43からの光束を各撮像素子24の撮像面上に結像する複数の再結像系44とを有している。ここでは、各撮像ユニット26と夫々に対応する各反射部材43および各再結像系44とで、複数の再結像ユニット42を構成しているとする。なお、各再結像ユニット42に駆動系45を設け、夫々を制御・処理手段3によって制御することで、各再結像ユニット42の位置を調整可能な構成としてもよい。この駆動系45も、実施例1における調整手段25と同様の機構を用いることができる。また、制御・処理手段3によって各再結像系44の焦点調節が可能となるように構成することで、各撮像素子24に対する焦点調節を行うようにしてもよい。本実施例では、各再結像系44に補正光学素子46を備え、不図示の駆動機構によって各補正光学素子46を光軸方向(Y方向)に駆動することで焦点位置を変更できる構成としている。 In the image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment, each of the plurality of imaging elements 24 is separately disposed, and each one is configured as an imaging unit 26. Furthermore, each imaging unit 26 transmits a different region of the slide 20 and reflects a plurality of light fluxes formed through the imaging optical system 21, and the light fluxes from the respective reflection members 43 as respective imaging elements And a plurality of re-imaging systems 44 for forming images on 24 imaging planes. Here, it is assumed that a plurality of re-imaging units 42 are configured by each imaging unit 26 and each reflecting member 43 and each re-imaging system 44 corresponding to each imaging unit 26. The position of each re-imaging unit 42 may be adjusted by providing a drive system 45 in each re-imaging unit 42 and controlling each with the control / processing means 3. The drive system 45 can also use the same mechanism as the adjustment unit 25 in the first embodiment. In addition, by configuring the control and processing means 3 so that focusing of each re-imaging system 44 is possible, focusing on each imaging device 24 may be performed. In this embodiment, each re-imaging system 44 is provided with the correction optical element 46, and the focal position can be changed by driving each correction optical element 46 in the optical axis direction (Y direction) by a drive mechanism (not shown). There is.
 ここで、図9Bに示すように、各撮像ユニット26に調整手段25として駆動部40を設けることで、各撮像素子24の光軸方向(Y方向)および撮像面内の回転方向の位置を駆動可能に構成することができる。さらに、図9Cに示すように、駆動部40に対して駆動部41を設け、各撮像素子24の光軸に対する傾きも調整できる構成としてもよい。なお、本実施例においては、駆動部40が光軸方向(Y方向)には駆動しない構成でもよい(詳細は後述)。 Here, as shown in FIG. 9B, by providing the drive unit 40 as the adjustment means 25 in each imaging unit 26, the position of the optical axis direction (Y direction) of each imaging element 24 and the rotational direction in the imaging plane are driven. It can be configured as possible. Furthermore, as shown in FIG. 9C, the drive unit 41 may be provided for the drive unit 40 so that the inclination of each image sensor 24 with respect to the optical axis can also be adjusted. In the present embodiment, the drive unit 40 may not be driven in the optical axis direction (Y direction) (details will be described later).
 画像取得装置100が図9A~9C示すような構成である場合でも、実施例1における方法と同様の方法で各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことができる。さらに、図9Bおよび図9Cに示すような再結像ユニット42を備える構成において、特に、各撮像素子24の光軸に対する傾きを駆動しない場合の画像取得装置の調整方法について、図6を用いて説明する。 Even when the image acquisition apparatus 100 is configured as shown in FIGS. 9A to 9C, it is possible to perform calibration on the positional deviation of each imaging element in the same manner as the method in the first embodiment. Furthermore, in the configuration provided with the re-imaging unit 42 as shown in FIG. 9B and FIG. 9C, in particular, the adjustment method of the image acquisition device in the case of not driving the inclination of each imaging element 24 with respect to the optical axis explain.
 まずステップS601では、実施例1と同様に、テストサンプル28の基準画像を予め記憶手段4に記憶させておく。また、次のステップS602およびステップS603においても、実施例1と同様にテストサンプル28の予備計測を行ってから、撮像光学系21の焦点位置まで移動させる。 First, in step S601, as in the first embodiment, the reference image of the test sample 28 is stored in the storage unit 4 in advance. In the next steps S602 and S603 as well, after preliminary measurement of the test sample 28 is performed as in the first embodiment, the test optical system is moved to the focal position of the imaging optical system 21.
 そして、ステップS604ではテストサンプル28の撮像処理を行う。実施例1では複数の撮像素子24の各位置を変化させながら複数回撮像を行っているが、本実施例においては、ステップS602における予備計測結果に基づいて1度だけ撮像し、各撮像素子に対する撮像画像を取得する。 Then, in step S604, an imaging process of the test sample 28 is performed. In the first embodiment, imaging is performed a plurality of times while changing the positions of the plurality of imaging elements 24. However, in the present embodiment, imaging is performed only once based on the preliminary measurement result in step S602. Acquire a captured image.
 続くステップS605では、テストサンプル28の基準画像と撮像画像とに基づいて、各撮像素子24の位置に対するキャリブレーション値を取得する。まず、ステップS601で取得した、別の装置における基準となる各撮像素子による基準画像と、その夫々に対応する、ステップS604で取得した撮像画像とを比較する。具体的には、制御・処理手段3によって、基準画像と撮像画像との画質(コントラストなど)の値のズレ量および回転方向の位置ズレ量を導出する。そして、制御・処理手段3は、各画像から導出した画質の値のズレ量および回転方向の位置ズレ量に基づいて、各画像に対応する各撮像素子24の光軸方向および回転方向のキャリブレーション位置を算出する。このようにして得られたキャリブレーション位置に基づいて、画像取得装置100における各撮像素子の位置(光軸方向、回転方向)に対するキャリブレーション値を、制御・処理手段3によって取得できる。 In the subsequent step S605, a calibration value for the position of each imaging device 24 is acquired based on the reference image of the test sample 28 and the captured image. First, a reference image by each imaging device serving as a reference in another apparatus acquired in step S601 is compared with a captured image acquired in step S604 corresponding to each of the reference images. Specifically, the control / processing means 3 derives the shift amount of the image quality (contrast etc.) value between the reference image and the captured image and the positional shift amount in the rotational direction. Then, the control / processing means 3 calibrates the optical axis direction and the rotational direction of each image sensor 24 corresponding to each image based on the amount of displacement of the image quality value derived from each image and the positional displacement amount in the rotational direction. Calculate the position. Based on the calibration position obtained in this manner, the calibration value with respect to the position (optical axis direction, rotation direction) of each imaging element in the image acquisition device 100 can be acquired by the control and processing means 3.
 最後のステップS606では、ステップS605で得られたキャリブレーション値に基づいて、画像取得装置100の調整を行う。すなわち、キャリブレーション値に基づいて、制御・処理手段3により調整手段25を制御し、各撮像素子24の光軸方向(Y方向)および回転方向の位置を駆動することで、各撮像素子24の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことができる。 In the final step S606, the image acquisition apparatus 100 is adjusted based on the calibration value obtained in step S605. That is, based on the calibration value, the control / processing means 3 controls the adjustment means 25 to drive the position of each imaging element 24 in the optical axis direction (Y direction) and rotational direction, It is possible to perform calibration for positional deviation.
 ここで、前述した撮像素子24をY方向に駆動することによる焦点調節は、図9A~9Cに示すような構成においては、再結像ユニット42をZ方向に駆動することや、補正光学素子46をY方向に駆動することなどによっても可能である。すなわち、本実施例に係る画像取得装置100においては、各撮像素子24自体を光軸方向(Y方向)に駆動しなくても、各撮像素子24の光軸方向の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことができる。 Here, in the configuration as shown in FIGS. 9A to 9C, the focus adjustment by driving the imaging device 24 in the Y direction may be performed by driving the re-imaging unit 42 in the Z direction, or the correction optical element 46. By driving in the Y direction. That is, in the image acquisition apparatus 100 according to the present embodiment, calibration is performed for positional deviation of each imaging element 24 in the optical axis direction without driving each imaging element 24 itself in the optical axis direction (Y direction). be able to.
 具体的には、まずステップS605において、算出した各撮像素子24のY方向のキャリブレーション値に基づいて、夫々に対応する各再結像ユニット42のZ方向のキャリブレーション値または各補正光学素子46のY方向のキャリブレーション値を取得する。そして、ステップS606では、制御・処理手段3により駆動系45または不図示の駆動機構を制御し、各再結像ユニット42の位置調整(Z方向)、もしくは各補正光学素子46の位置調整(Y方向)を行う。このように、制御・処理手段3により、各再結像ユニット42の位置調整または各再結像系44の焦点調節を行うことで、各撮像素子24のY方向の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことができる。また、各撮像素子24の回転方向の位置ズレに対しては、駆動部40により各撮像素子24を回転させることでキャリブレーションを行う。なお、再結像系44が、液体レンズや液晶レンズである場合など、補正光学素子46を有さない可変焦点レンズである場合は、夫々の構成に応じてキャリブレーション値を取得することで、各撮像素子24の位置ズレに対するキャリブレーションが可能となる。 Specifically, first, in step S605, based on the calculated calibration value of each imaging element 24 in the Y direction, the calibration value in the Z direction of each reimaging unit 42 corresponding to each or each correction optical element 46 Get the calibration value in the Y direction of. Then, in step S606, the control / processing means 3 controls the drive system 45 or a drive mechanism (not shown) to adjust the position of each reimaging unit 42 (Z direction) or adjust the position of each correction optical element 46 (Y Direction). As described above, the position adjustment of each re-imaging unit 42 or the focus adjustment of each re-imaging system 44 is performed by the control / processing means 3 to calibrate the positional deviation of each image sensor 24 in the Y direction. be able to. In addition, with respect to positional deviation in the rotational direction of each image sensor 24, calibration is performed by rotating each image sensor 24 by the drive unit 40. In the case where the re-imaging system 44 is a variable focus lens that does not have the correction optical element 46, such as when the re-imaging system 44 is a liquid lens or a liquid crystal lens, calibration values are obtained according to each configuration. Calibration for positional deviation of each imaging element 24 is possible.
 このような方法で、予め撮像素子24の夫々の位置ズレに対するキャリブレーションを行っておくことにより、プレパラート20の撮像時に前述したような各撮像素子24の個別駆動による合焦動作を行って、ボケの少ない良好な画像を取得することができる。特に、各撮像素子24の撮像面内における回転方向の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことにより、夫々の取得画像のズレを抑制することができ、複数画像のスティッチング処理を良好に行うことができる。 By performing calibration with respect to the respective positional deviations of the imaging device 24 in this manner, the focusing operation by the individual driving of each imaging device 24 as described above is performed at the time of imaging of the slide 20, You can get a good image with less. In particular, by performing calibration with respect to positional displacement in the rotational direction within the imaging surface of each imaging element 24, displacement of each acquired image can be suppressed, and stitching processing of a plurality of images can be favorably performed. .
 以上、本実施例に係る画像取得装置の調整方法によれば、複数の撮像素子を有する画像取得装置において、各撮像素子の位置ズレに対するキャリブレーションを高精度に行うことができる。特に、各撮像素子の光軸方向の位置および光軸に対する傾きを駆動しない構成においても、各撮像素子の設計値に対する位置ズレによる影響を抑制することができる。 As described above, according to the adjustment method of the image acquisition apparatus according to the present embodiment, in an image acquisition apparatus having a plurality of imaging elements, calibration for positional deviation of each imaging element can be performed with high accuracy. In particular, even in a configuration in which the position of each imaging element in the optical axis direction and the inclination with respect to the optical axis are not driven, it is possible to suppress the influence of the positional deviation on the design value of each imaging element.
 実施例1および2におけるステップS606では、キャリブレーション値に基づいて各撮像素子24を回転させているが、この各撮像素子24の回転方向の位置ズレに対しては、画像処理を用いてキャリブレーションを行ってもよい。すなわち、各撮像素子24の回転方向の位置ズレによって生じる各撮像画像のズレに対して、ステップS605で求めたキャリブレーション値に基づいて、制御・処理手段3で画像処理による補正量の算出を行い、この補正量をオフセット値として取得しておく。これにより、観察対象のプレパラート20を撮像してスティッチング処理を行う際に、制御・処理手段3によりこのオフセット値を加味した補正が行われるので、撮像素子24の位置ズレによる影響を抑制することができる。よって、画像処理を用いることにより、各撮像素子を駆動しなくても、各撮像素子における回転方向の位置ズレに対するキャリブレーションを行うことができる。 In step S606 in the first and second embodiments, each image sensor 24 is rotated based on the calibration value. However, with respect to the positional deviation in the rotational direction of each image sensor 24, calibration using image processing is performed. You may That is, for the displacement of each captured image caused by the positional displacement in the rotational direction of each imaging element 24, the control / processing means 3 calculates the correction amount by image processing based on the calibration value obtained in step S605. The correction amount is obtained as an offset value. As a result, when imaging the preparation 20 to be observed and performing a stitching process, the control / processing means 3 performs correction with the offset value taken into consideration, so that the influence of the positional deviation of the imaging device 24 is suppressed. Can. Therefore, by using image processing, calibration can be performed for positional deviation in the rotational direction of each imaging element without driving each imaging element.
その他の実施例Other embodiments
 以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention.
 例えば、上述した各実施例に係る画像取得装置の調整方法において、テストサンプル28の撮像時とプレパラート20の撮像時とでは、撮像光学系21のNAを異なる値に設定することが、高精度なキャリブレーションを行う上で有効な手段となる。 For example, in the adjustment method of the image acquisition apparatus according to each embodiment described above, it is highly accurate to set the NA of the imaging optical system 21 to different values at the time of imaging of the test sample 28 and at the time of imaging of the slide 20. It is an effective means for performing calibration.
 具体的には、平面度が小さいテストサンプル28を撮像する場合においては、うねりのあるプレパラート20の撮像時よりも高NAに設定することによって、より高解像度な画像を取得できるため、高精度なキャリブレーション値を得ることができる。また、より高精度なキャリブレーション値を得るためにディストーション補正を行う際にも、NAを調整することが有効な手段として考えられる。ディストーションの補正量を算出するには、図7B、7Cに示すようなテストサンプルを撮像した際の、各撮像画像における丸マークの重心位置を検出する必要がある。この時に、NA絞り22によってNAを変えて撮像画像のコントラストを調整することができ、丸マークの重心位置の検出精度を高めることができる。 Specifically, in the case of imaging a test sample 28 having a small degree of flatness, a higher resolution image can be obtained by setting the NA to a higher NA than when imaging the preparation 20 having a wave, so that high accuracy is achieved. Calibration values can be obtained. Also, when performing distortion correction in order to obtain a more accurate calibration value, adjusting the NA can be considered as an effective means. In order to calculate the distortion correction amount, it is necessary to detect the barycentric position of the round mark in each captured image when capturing a test sample as shown in FIGS. 7B and 7C. At this time, the NA can be changed by the NA stop 22 to adjust the contrast of the captured image, and the detection accuracy of the center-of-gravity position of the round mark can be enhanced.
 このように、用途に応じてNA絞り22を調整することは画像取得装置の高精度なキャリブレーションを実現する上で有効な手段といえる。なお、NAを調整するNA絞り22としては、複数の異なる開口の視野遮蔽板を用途に応じて配置できるものや、複数の視野遮蔽羽根からなる虹彩絞りなど用いることができる。 As described above, adjusting the NA stop 22 according to the application can be said to be an effective means to realize high-precision calibration of the image acquisition apparatus. In addition, as the NA stop 22 for adjusting the NA, it is possible to use one capable of arranging a field blocking plate with a plurality of different apertures according to the application, an iris diaphragm comprising a plurality of field blocking blades, or the like.
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following claims are attached to disclose the scope of the present invention.
3 制御・処理手段
5 記憶手段
20 プレパラート
21 撮像光学系
22 NA絞り
24 撮像素子
25 調整手段
28 テストサンプル
100 画像取得装置
3 Control / Processing Means 5 Storage Means 20 Preparate 21 Imaging Optical System 22 NA Aperture 24 Imaging Element 25 Adjustment Means 28 Test Sample 100 Image Acquisition Device

Claims (19)

  1.  撮像光学系によって結像された被検物の異なる領域を複数の撮像素子により夫々撮像する画像取得装置の調整方法であって、
     前記画像取得装置でテストサンプルを撮像して撮像画像を取得する第1工程と、
     前記テストサンプルの基準画像と前記撮像画像とに基づいて、前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーション値を取得する第2工程と、
     前記キャリブレーション値に基づいて前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーションを行う第3工程と、
    を有することを特徴とする画像取得装置の調整方法。
    An adjustment method of an image acquisition apparatus, which images different areas of an object formed by an imaging optical system with a plurality of imaging elements, respectively.
    A first step of imaging a test sample with the image acquisition device to acquire a captured image;
    A second step of acquiring calibration values for the positions of the plurality of imaging elements based on the reference image of the test sample and the captured image;
    A third step of performing calibration on the positions of the plurality of imaging devices based on the calibration value;
    A method of adjusting an image acquisition apparatus, comprising:
  2.  前記第3工程は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子の夫々の撮像面内における回転方向の位置を調整する工程であることを特徴とする請求項1に記載の画像取得装置の調整方法。 The image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the third step is a step of adjusting a position in a rotational direction in each imaging surface of the plurality of imaging elements based on the calibration value. How to adjust the
  3.  前記第3工程は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子の夫々における光軸方向の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方を調整する工程であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像取得装置の調整方法。 The third step is a step of adjusting at least one of the position in the optical axis direction and the inclination with respect to the optical axis in each of the plurality of imaging elements based on the calibration value. The adjustment method of the image acquisition apparatus as described in 2.
  4.  前記第3工程は、
     前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子と、前記撮像光学系と前記複数の撮像素子との間の光路上に配置された複数の反射部材と、該複数の反射部材の夫々により反射された光束によって、前記被検物を前記複数の撮像素子の夫々の撮像面上に結像する複数の再結像系と、の位置を調整する工程、
     または、前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の再結像系の夫々の焦点調節をする工程、
    であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像取得装置の調整方法。
    The third step is
    Based on the calibration value, the plurality of imaging elements, the plurality of reflecting members disposed on the optical path between the imaging optical system and the plurality of imaging elements, and the plurality of reflecting members respectively reflect Adjusting the positions of a plurality of re-imaging systems for imaging the test object on the respective imaging surfaces of the plurality of imaging elements by the light beam thus produced;
    Or focusing each of the plurality of reimaging systems based on the calibration value;
    The adjustment method of the image acquisition device according to claim 1 or 2, characterized in that:
  5.  前記第3工程は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記撮像画像の面内における回転方向の位置ズレに対する補正量を算出し、該補正量を画像処理におけるオフセット値として取得する工程であることを特徴とする請求項1または3に記載の画像取得装置の調整方法。 The third step is a step of calculating a correction amount for positional deviation in the rotational direction in the plane of the captured image based on the calibration value, and acquiring the correction amount as an offset value in image processing. The adjustment method of the image acquisition device according to claim 1 or 3 characterized by the above-mentioned.
  6.  前記第1工程においては、前記撮像光学系の開口数を前記テストサンプル以外の被検物の撮像時とは異なる開口数に調整することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像取得装置の調整方法。 In the first step, the numerical aperture of the imaging optical system is adjusted to a numerical aperture different from that at the time of imaging of an object other than the test sample. The adjustment method of the image acquisition apparatus as described.
  7.  前記第1工程においては、前記撮像画像に応じて前記撮像光学系の開口数を調整することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像取得装置の調整方法。 The adjustment method of the image acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein in the first step, a numerical aperture of the imaging optical system is adjusted according to the captured image.
  8.  被検物を結像する撮像光学系と、
     該撮像光学系により結像された前記被検物の異なる領域を夫々撮像する複数の撮像素子と、を有する画像取得装置であって、
     テストサンプルの基準画像が記憶させられた記憶手段と、
     前記基準画像と、前記画像取得装置により取得される前記テストサンプルの撮像画像と、に基づいて前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーション値を取得する処理手段と、を備え、
     前記キャリブレーション値に基づいて前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーションを行う
    ことを特徴とする画像取得装置。
    An imaging optical system for imaging an object to be examined;
    An image acquisition apparatus comprising: a plurality of imaging elements respectively imaging different areas of the test object imaged by the imaging optical system;
    Storage means in which a reference image of a test sample is stored;
    Processing means for acquiring calibration values for the positions of the plurality of imaging devices based on the reference image and the captured image of the test sample acquired by the image acquisition device;
    An image acquisition apparatus characterized by performing calibration on positions of the plurality of imaging devices based on the calibration value.
  9.  前記キャリブレーション値に基づいて前記複数の撮像素子の夫々における位置を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項8に記載の画像取得装置。 9. The image acquisition apparatus according to claim 8, further comprising an adjustment unit configured to adjust the position of each of the plurality of imaging elements based on the calibration value.
  10.  前記調整手段は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子の夫々の撮像面内における回転方向の位置を調整可能であることを特徴とする請求項9に記載の画像取得装置。 10. The image acquisition apparatus according to claim 9, wherein the adjustment unit is capable of adjusting the position in the rotational direction in each imaging surface of the plurality of imaging elements based on the calibration value.
  11.  前記調整手段は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子の夫々における光軸方向の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方を調整可能であることを特徴とする請求項9または10に記載の画像取得装置。 11. The apparatus according to claim 9, wherein the adjusting unit is capable of adjusting at least one of the position in the optical axis direction and the inclination with respect to the optical axis in each of the plurality of imaging elements based on the calibration value. Image acquisition device as described.
  12.  前記撮像光学系と前記複数の撮像素子との間の光路上に配置された複数の反射部材と、
     該複数の反射部材の夫々により反射された光束によって、前記被検物を前記複数の撮像素子の夫々の撮像面上に結像する複数の再結像系と、
    を有することを特徴とするとする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の画像取得装置。
    A plurality of reflecting members disposed on an optical path between the imaging optical system and the plurality of imaging elements;
    A plurality of re-imaging systems for forming an image of the subject on respective imaging surfaces of the plurality of imaging devices by light beams reflected by the plurality of reflecting members;
    The image acquisition apparatus according to any one of claims 9 to 11, characterized in that
  13.  前記キャリブレーション値に基づいて、前記複数の撮像素子と前記複数の反射部材と前記複数の再結像系と、の位置を調整する駆動系を有することを特徴とする請求項12に記載の画像取得装置。 13. The image according to claim 12, further comprising: a drive system that adjusts the positions of the plurality of imaging elements, the plurality of reflecting members, and the plurality of reimaging systems based on the calibration value. Acquisition device.
  14.  前記複数の再結像系は、前記キャリブレーション値に基づいて焦点調節が可能であることを特徴とする請求項12に記載の画像取得装置。 The image acquisition apparatus according to claim 12, wherein the plurality of reimaging systems are capable of focusing based on the calibration value.
  15.  前記処理手段は、前記キャリブレーション値に基づいて、前記撮像画像の面内における回転方向の位置ズレに対する補正量を算出し、該補正量を画像処理におけるオフセット値として取得することを特徴とする請求項8または11に記載の画像取得装置。 The processing means calculates a correction amount for positional deviation in a rotational direction within the plane of the captured image based on the calibration value, and acquires the correction amount as an offset value in image processing. Item 12. The image acquisition device according to item 8 or 11.
  16.  前記テストサンプルの撮像時における前記撮像光学系の開口数を、前記テストサンプル以外の被検物の撮像時とは異なる開口数に調整可能なNA絞りを有することを特徴とする請求項8乃至15のいずれか1項に記載の画像取得装置。 The numerical aperture of the imaging optical system at the time of imaging of the test sample is characterized by having an NA stop that can be adjusted to a numerical aperture different from that at the time of imaging of an object other than the test sample. The image acquisition device according to any one of the above.
  17.  前記NA絞りは、前記テストサンプルの撮像画像に応じて前記撮像光学系の開口数を調整可能であることを特徴とする請求項16に記載の画像取得装置。 The image acquisition apparatus according to claim 16, wherein the NA stop is capable of adjusting the numerical aperture of the imaging optical system in accordance with the imaged image of the test sample.
  18.  前記基準画像は、前記画像取得装置とは別の装置によって取得されたものであることを特徴とする請求項8乃至17のいずれか1項に記載の画像取得装置。 The image acquisition apparatus according to any one of claims 8 to 17, wherein the reference image is acquired by an apparatus different from the image acquisition apparatus.
  19.  複数の撮像素子によって被検物の異なる領域を夫々撮像する画像取得装置を組み立てる工程と、
     前記画像取得装置でテストサンプルを撮像して撮像画像を取得する工程と、
     前記テストサンプルの基準画像と前記撮像画像とに基づいて、前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーション値を取得する工程と、
     前記キャリブレーション値に基づいて前記複数の撮像素子の位置に対するキャリブレーションを行う工程と、
    を有することを特徴とする画像取得装置の製造方法。
    Assembling an image acquisition device for respectively imaging different regions of the object by a plurality of imaging elements;
    Imaging the test sample with the image acquisition device to acquire a captured image;
    Acquiring calibration values for positions of the plurality of imaging devices based on the reference image of the test sample and the captured image;
    Calibrating the position of the plurality of imaging devices based on the calibration value;
    A method of manufacturing an image acquisition apparatus, comprising:
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