CN105026977A - 信息处理装置、信息处理方法和信息处理程序 - Google Patents

信息处理装置、信息处理方法和信息处理程序 Download PDF

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Abstract

一种信息处理装置，设置有：搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，块形成放大图像；和对焦位置确定单元，基于第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。

Description

信息处理装置、信息处理方法和信息处理程序
技术领域
本技术涉及拍摄在样本置于其上的载片以获取图像的数码显微镜装置。
背景技术
具有数字显微镜装置和使用显微镜装置的观察器，用于观察细胞组织切片(载片)将载玻片信息存储作为数字图像并使用数字图像的图像数据进行病理诊断等。
数字显微镜装置使用放大光学系统放大细胞组织载玻片以将细胞组织载玻片投影到图像传感器上、采集图像并拼接(合并)多个图像以形成单个巨大样本图像。
此时，由于显微镜装置的视野深度非常浅(约1μm)，所以在拍摄厚细胞组织的情况下，拍摄应在光轴方向上对焦状态变得最佳的位置(Z位置)处进行。由于载玻片上的细胞组织具有不规则波纹，所以最佳聚焦位置根据细胞组织的部分而不同。因此，理想的是在每次进行拍摄时调整焦点位置。
为了自动调整焦点位置，数字显微镜装置包括采用对比度自动聚焦(以下简称为AF)系统的显微镜装置和采用相差AF系统的显微镜装置。
例如，在专利文献1中示出的AF系统的特征在于，当搜索对比度为最大的点时，使用前次对比度值和当前对比度值之间的差将差值的幅度设置为阈值，并使用阈值指定对焦位置。此外，在专利文献2中所示的AF系统，表示对比度的特征量的定义包括色调信息。在专利文献3中示出的AF系统中，表示对比度的特征量的定义采用高通分量的量。
专利文献1：日本专利申请公开号2007-86596
专利文献2：日本专利申请公开号2009-59326
专利文献3：日本专利申请公开号Hei 03-258171
发明内容
技术问题
在采用对比度AF系统的显微镜装置中，重复进行用于搜索和对比度比较的拍摄，直到对焦位置根据用于搜索而采集的图像中的对比度的峰值确定。因此，需要花费大量的时间来调整焦点位置。
由于这个原因，在实际使用中，在每次拍摄的每个拍摄位置处调整焦点位置的同时来进行拍摄是不现实的。在这方面，使用的是拍摄系统，其中焦点位置在选定的代表点处被先搜索来基于搜索的结果在拍摄区域的每个点处估计焦点位置。
在使用该拍摄系统的情况下，会产生误差，例如，由于使用代表点进行的估计而在各拍摄位置产生与最佳对焦位置的误差，以及由于与温度变化相关联的热膨胀等产生的误差，这是因为在各自点的先前测量需要时间来在各自拍摄位置进行实际拍摄。因此，每个拍摄位置的对焦状态变得不确定。
如果依次重复用于搜索的拍摄和对比度的确认，则对比度AF系统被认为是高度精确的，但它需要相当长的时间，如上所述。因此，已知一种方法来将进行多次用于搜索的拍摄次数抑制到最小，并使用曲线拟合来估计对焦位置。
在过去使用曲线拟合的对焦位置确定中，已经使用了具有以下性质的特征量：随着聚焦逐渐获得，值增加。例如，使用一个布伦纳梯度(BrennerGradient)，邻接像素的差的和的一个方法，是众所周知的。
此外，为了限制图像的显著部分，已经使用了通过使用高通滤波器或低通滤波器的空间频率来选择特征的方法。
在这些方法中，认为，通过绘制特征量而获得的曲线显示类似于对焦位置附近的洛伦兹(Lorentz)函数的特征，并且因此使用其倒数可提供曲线拟合作为简单二次函数。
然而，实际上，在许多情况下，该曲线并未显示作为洛伦兹函数的特征，例如，在样本仅占据载片上的拍摄区域的一半区域或更少的情况下，在由于染色的类型引起染色较弱进而特征不明确的情况下，和在尘埃中发现多个特征的情况下。因此，仅在样本和染色的类型确实受限的条件下，才能够使用数字显微镜装置。特别而言，在NA(数值孔径)增大以便增加分辨率的情况下，这个问题变得突出。
在另一方面，在采用相位差AF系统的情况下，对焦速度快，但根据样本的染色的类型，在某些情况下，图像中的特征差可能未由用于相位差AF的低分辨率的成像装置捕捉。在这样的情况下，存在不能正确地获得对焦位置的问题。
作为混合AF系统，也有使用上述两个自动对焦系统组合的数字显微镜装置。在这个系统中，发现一种方法，其中比较由两个AF系统计算的对焦位置(具体地，通过确认差值是否小于预定阈值)，以获得对焦位置的确定性。然而，不总是通过比较低精度的聚焦位置而获得好结果。在其中与两个系统不相容的对象被拍摄的情况下，存在一个问题：尽管离焦，两个系统也具有确定目标处于焦点的高可能性。
此外，作为另一问题，为了缩短整个时间来尽可能多获取图像，还有另一种方法，其中首先拍摄俯视图像，其中通过使用俯视图像来预先检测存在样本的区域，并且仅对于存在样本的区域进行实际拍摄。
然而，由于以低分辨率拍俯视图像，所以不可能检测样本的所有部分。因此，这种方法具有在实际拍摄中不可避免地产生未拍摄的部分的问题。
与未拍摄部分的产生相反，还有一个问题，不包括样本或包括载片的表面上的尘埃的部分被错误地检测为其中存在样本的部分，且进行了无用的实际拍摄。这个问题导致了拍摄时间的增加和最终样本图像的膨胀的问题。
如上所述，在过去，没有以高速获得适当聚焦位置并有效地进行拍摄的数字显微镜装置。
鉴于如上所述的情况，本技术的目的是提供信息处理装置、信息处理方法，和信息处理程序以用于以高速获得适当聚焦位置并有效地进行拍摄。
技术方案
为了实现上述目的，根据本技术的实施方式，提供了一种信息处理装置，包括：搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
在本技术中，为了获得所拍摄图像的对比度的特征量，不是使用例如过去使用的布伦纳梯度(Brenner Gradient)，在包括具有相同颜色的邻接像素的块(例如，其是具有相同颜色的一系列八个像素的块)中获得像素值的交流分量和直流分量。然后交流分量和直流分量的动态范围由阈值进行滤波，仅针对具有满足条件的动态范围和直流分量的块获得预定单位特征量，且在拍图像时基于第一特征量获得对焦位置，第一特征量是一个图像的单位特征量之和的值。因此，可以高精确度获得对焦位置。
第一特征量计算单元可根据根据满足第一条件和第二条件的所述块获得所述第一特征量，其中，所述第一条件中预定所述交流分量的所述动态范围，所述第二条件中预定所述直流分量。
第一特征量计算单元可针对满足所述第一条件和所述第二条件的所述块通过预定方法计算并相加单位特征量，并基于所述相加的结果获得每个所述放大图像的第一特征量。
信息处理装置还可包括曲线拟合单元，基于三个以上焦点位置处的所述第一特征量的倒数的组合在预定曲线上进行曲线拟合，并计算所述倒数在所述预定曲线上变得最小的焦点位置，其中对焦位置确定单元将由所述曲线拟合单元计算的焦点位置设置为对焦位置。
预定曲线可以是二次曲线。
第一特征量计算单元可基于每个所述块的像素值的最小值以及最大值与最小值之间的差值计算所述第一特征量。
第一特征量计算单元可使用所述动态范围作为所述单位特征量。
搜索图像获取单元可在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像以用于粗略搜索对焦位置，第一特征量计算单元可以获得每个粗略搜索放大图像的第一特征量，对焦位置确定单元可获得用于粗略搜索的对焦位置，搜索图像获取单元可在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，其中用于粗略搜索的对焦位置被设置为中心，第二间隔比第一间隔窄，第一特征量计算单元可获得每个精细搜索放大图像的第一特征量，而且对焦位置确定单元可获得用于精细搜索的对焦位置并将用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置。
搜索图像获取单元可在彼此不同的三个以上焦点位置处获取所述放大图像，第一特征量计算单元可将获取的多个所述放大图像中的每个放大图像分割为m×n个第一区域，并获得每个所述第一区域的所述第一特征量，m和n是2以上的整数，并获得每个所述第一区域的对焦位置，获得样本与每个所述区域的所述对焦位置的倾斜，并基于所述倾斜选择最终对焦位置。
当所述相加的结果小于预定值时，所述第一特征量计算单元获得每个所述放大图像的布伦纳梯度并将所述布伦纳梯度加到所述相加的所述结果上以获得所述第一特征量。
信息处理装置还可包括相位差自动聚焦(AF)处理单元，使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置，其中搜索图像获取单元可在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置。
当满足以下至少一项时，对焦位置确定单元可将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述焦点位置处的所述第一特征量的倒数满足预定关系。
信息处理装置还可包括：相位差AF处理单元使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置；和放大图像捕捉单元，针对分割包括载玻片上的样本的区域的多个小区域，拍摄所述小区域的放大图像，其中搜索图像获取单元在所述多个小区域中的第一小区域中在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像，用于粗略搜索对焦位置，第一特征量计算单元可获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量，对焦位置确定单元获得获得用于粗略搜索的对焦位置，搜索图像获取单元以所述用于粗略搜索的对焦位置为中心，在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，所述第二间隔比所述第一间隔窄，第一特征量计算单元可获得用于每个所述精细搜索放大图像的所述第一特征量，对焦位置确定单元可获得用于精细搜索的对焦位置并将所述用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置，相位差AF处理单元可计算每个第二小区域的所述相位差焦点位置，所述第二小区域是除所述多个小区域中的所述第一小区域之外的一个或多个小区域中的每个小区域，搜索图像获取单元可在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置，第一特征量计算单元可获得用于每个所述放大图像的所述第一特征量，而且当满足以下至少一项时，所述对焦位置确定单元将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述第一特征量的倒数和所述焦点位置满足预定关系。
当获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量时，所述第一特征量计算单元设置所述第一条件，在所述第一条件中所述第一特征量超过由所述放大图像捕捉单元输出的最大值的平方根值。
信息处理装置还可包括：第二特征量计算单元，将每个所述放大图像分割为p×q个第二区域，p和q是预定的正整数，针对每个所述第二区域获得每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，所述块形成所述第二区域，计数满足第一条件和第二条件的所述块，所述第一条件中所述交流分量的动态范围是预定的，所述第二条件中所述直流分量是预定的，并且获得所述计数的结果作为每个所述第二区域的第二特征量；和白图像确定单元，如果第二特征量没有超过所获得的所述第二特征量的预定值，则所述白图像确定单元将所述放大图像确定为其中未显现样本的白图像。
信息处理装置还可包括：放大图像捕捉单元，针对分割包括载玻片上的样本的区域的多个小区域，拍摄所述小区域的放大图像；第二特征量计算单元，将每个所述放大图像的周边部分分割为p个第二区域，p是2或更大的预定整数，针对每个所述第二区域获得每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，所述块形成所述第二区域，计数满足第一条件和第二条件的所述块，所述第一条件中所述交流分量的动态范围是预定的，所述第二条件中所述直流分量是预定的，并且获得所述计数的结果作为每个所述第二区域的第二特征量；和继续确定单元，当获得的所述第二特征量超过预定值时，所述继续确定单元将邻接所述第二区域的其他所述小区域的所述放大图像确定为显现所述样本的图像。
为了实现上述目的，根据本技术的实施方式，提供了一种信息处理方法，其包括：由搜索图像获取单元在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；由第一特征量计算单元基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和由对焦位置确定单元基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
为了实现上述目的，根据本技术的实施方式，提供了一种信息处理程序，使计算机用作：搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
技术效果
如上所述，根据本技术，能够以高速获得适当对焦位置并有效地进行拍摄。
附图说明
图1是示出根据本实施方式的数字显微镜装置100的整体构造的功能框图。
图2是示出用于实现集成控制单元51中的控制的功能的功能框图。
图3是用于描述本实施方式的数字显微镜装置100中的整个处理流程的流程图。
图4是用于描述校正处理的流程的流程图。
图5是用于描述第一特征量H计算处理的流程的流程图。
图6是示出一个块的实例的图。
图7是示出一个块的实例的图。
图8是示出在红色平面获得特征量时使用的像素的实例的图。
图9是示出在拜耳(Bayer)阵列中获得红色特征量时使用的像素的实例的图。
图10是示出其中获得直流分量DC和动态范围DR的实例的图。
图11是示出可被采用作为第一特征量H的值的实例的图。
图12是用于描述对焦位置计算处理的流程的流程图。
图13是示出其中三个点，点A(ZA、HA)、点B(ZB、HB)和点C(ZC、HC)被绘制在二维平面上的状态的图，其中Z位置被设置为水平轴且第一特征量H的倒数被设置为垂直轴。
图14是用于描述白图像确定处理的流程的流程图。
图15经受HE染色(苏木精-曙红染色)的样本SPL的图像。
图16是示出其中通过白色确定处理针对图15中所示的经受HE染色(苏木精-曙红染色)的样本SPL的图像而计算各个区域的第二特征量E的状态的示图。
图17是经受HE染色的不同样本SPL的图像。
图18是示出其中通过白色确定处理针对图17中所示的经受HE染色的不同样本SPL的图像而计算各个区域的第二特征量E的状态的示图。
图19是用于描述继续确定处理的流程的流程图。
图20是示出其中通过继续确定处理针对图15中所示的样本SPL的图像而计算各个区域的第二特征量E的状态的示图。
图21是示出其中通过继续确定处理针对图17中所示的不同样本SPL的图像而计算各个区域的第二特征量E的状态的示图。
图22是示出在曲线拟合的具体实例中使用的图像和图象的部分放大的小区域的图。
图23是图22中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图24是图22中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
图25是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图23中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图26是由本系统的对焦位置的图，这基于图24中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图27是示出在曲线拟合的具体实例中使用的另一图像和图象的部分放大的小区域的图。
图28是图27中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图29是图27中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
图30是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图28中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图31是由本系统的对焦位置的图，这基于图29中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图32是示出在曲线拟合的具体实例中使用的另一图像和图象的部分放大的小区域的图。
图33是图32中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图34是图32中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
图35是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图33中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图36是由本系统的对焦位置的图，这基于图34中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本技术的实施方式。
<第一实施方式>
图1是示出根据本实施方式的数字显微镜装置100的整体构造的功能框图。
(整体构造)
数字显微镜装置100包括俯视图像捕捉单元10、放大图像捕捉单元20、散焦量检测单元30、载物台40，和控制单元50。
俯视图像捕捉单元10捕捉生物样本SPL置于其上的整个载片PRT的图像(该图像在以下称为“俯视图像”)。
放大图像捕捉单元20捕捉通过以预定倍率放大生物样本SPL而获得的图像(该图像在以下被称为“放大图像”)。
散焦量检测单元30检测作为以下各项作为散焦量：放大图像捕捉单元20的物镜23的焦点和载片PRT上的生物样本SPL之间在光轴方向的位移的量和方向。
载物台40用于将放置在其上的载片PRT移动到由俯视图像捕捉单元10成像的位置和由放大图像捕捉单元20成像的位置。载物台40被构造为可在放大图像捕捉单元20的物镜23的光轴方向(Z轴方向)上由载物台驱动机构41移动且也可在正交于光轴方向的方向(X方向和Y轴方向)上移动。
应注意，载片PRT通过由预定固定技术将生物样本SPL固定到载玻片而获得。生物样本SPL包括结缔组织的组织切片，诸如血液、上皮组织；包括上述两种组织的组织，或类似组织，或包括涂片细胞。在必要时，这些组织切片或涂片细胞经受各种类型的染色。染色的实例不仅包括由HE(苏木精-曙红)染色、吉姆萨(Giemsa)染色、巴氏(Papanicolaou)染色、抗酸(Ziehl-Neelsen)染色，和革兰氏染色表示的普通染色，而且还包括荧光染色，诸如FISH(荧光原位杂交)和酶抗体技术。
数字显微镜装置100被附加地设置有载片装载机70，其存储每个都包含样本SPL的载片PRT并将所存储的载片PRT逐个装载到载物台40。应注意，载片装载机70可集成到数字显微镜装置100上。
接下来，将给出俯视图像捕捉单元10、放大图像捕捉单元20和散焦量检测单元30的描述。
[俯视图像捕捉单元10]
俯视图像捕捉单元10包括如图所示的光源11、物镜12，和成像装置13。
光源11设置在载物台40的表面的一侧，所述表面相对载片布置表面。
俯视图像捕捉单元10可单独设置有标签光源(未示出)。标签光源施加光以对在附接到载片PRT的标签上描述的补充信息进行成像。
物镜12设置在载物台40的表面的一侧，载片PRT布置在该侧，其中载片PRT布置表面上的俯视图像捕捉单元10的参考位置的法线被设置为光轴SR。已经通过放置在载物台40上的PRT载片传送的发射光由物镜12收集，以在设置在物镜12后面的成像装置13(即，在照明的传播方向上)上形成图像。
在放置在载物台40的载片装置表面上的整个载片PRT包括在其中的拍摄范围内的光(换言之，已经穿过整个载片PRT的发射光)在成像装置13上形成图像。形成到成像装置13上的图像用作俯视图像，其是通过成像整个载片PRT而获得的显微图像。
[放大图像捕捉单元]
如图所示，放大图像捕捉单元20包括光源21、聚光透镜22、物镜23、成像装置24和聚光透镜驱动机构25。
光源21用于施加明视场照明光。光源21设置在载物台40的表面的一侧，所述表面相对载片装置表面。
聚光透镜22是收集光的透镜，所述光从光源21施加或从明场照明光的光源施加以将光引导到载物台40上的载片PRT。聚光透镜22设置在光源21和载物台40之间，其中放大图像捕捉单元20在载片PRT布置表面上的参考位置的法线作为光轴ER。
聚光透镜驱动机构25通过沿光轴ER的方向驱动聚光透镜22来改变聚光透镜22在光轴ER上的位置。
物镜23设置在载物台40的载片PRT布置表面的一侧，其中放大图像捕捉单元20在载片PRT布置表面上的参考位置的法线作为光轴ER。在放大图像捕捉单元20中，物镜23被适当地取代，并且因此生物样本SPL可以不同放大倍率以放大形式被成像。已经穿过放置在载物台40上的载片PRT的发射光由物镜23收集，以在设置在物镜23的后面的成像装置24上(即，在照明光的行进方向上)形成图像。
分束器31设置在物镜23和成像装置24之间的光轴ER。分束器31将已经穿过物镜23的发射光的一部分引导到散焦量检测单元30。
在成像装置24上，形成拍摄范围(以下，称为小区域)的图像。根据成像装置24的像素大小和物镜23的倍率，以载物台40的载片PRT布置表面上的预定的水平和垂直宽度形成拍摄范围。应注意，物镜23扩大生物样本SPL的一部分，并且因此上述的拍摄范围成为比成像装置的拍摄范围13足够窄的范围。
[散焦量检测单位]
如图所示，散焦量检测单元30包括分束器31、场透镜32、分离透镜33和成像装置34。
如上所述，分束器31设置在放大图像捕捉单元20的成像装置24和成像装置物镜23之间的光轴ER上，并反射已经穿过物镜23的发射光的一部分。换言之，已经穿过物镜23的光由分束器31分为朝向成像装置24的反射光和朝向散焦量检测单元30中的场透镜32的透射光。
场透镜32设置在由分束器31分离的透射光的行进方向侧。场透镜32收集已经由分束器31分离的透射光并将透射光引导到设置在场透镜32后面(发射光的行进方向侧)的分离透镜33。
分离透镜33将从物镜32引导的光束分割为两束光。所分割的光束在设置在分离透镜33后面(在发射光的行进方向侧)的成像装置34的图像形成表面上形成一组被摄体的图像。
在成像装置34上，形成已经穿过分离透镜33的光束的图像。其结果是，一组被摄体图像形成于成像装置34的成像表面上。虽然已经穿过两个分离透镜33的光束在这里被假设在单个成像装置34中成像，但是已经穿过分离透镜33的光束可分别由两个成像装置34成像。由于具有各个方向的光束(其从场透镜32发射)进入分离透镜33，所以相位差存在于一组所形成的被摄体图像之间。在以下描述中，该组被摄体图象被称为“相位差图像”。
应注意，在上面的描述中，分束器31设置在物镜23和成像装置24之间，但是将光束分支的光束分支装置不限于分束器。可使用可移动反射镜或类似装置。此外，可使用在放大图像捕捉单元20的镜筒和散焦量检测单元30的镜筒之间切换的机构。
此外，在上述描述中，包括场透镜32、分离透镜33和成像元件34的构造被示为散焦量检测单元30中的相差AF(自动聚焦)光学系统，但是相位差AF光学系统不限于这样的实例。这样的相差AF光学系统可以是不同的系统，只要可通过使用例如聚光透镜和双透镜代替场透镜和分离透镜来实现等效功能即可。
此外，设置于俯视图像捕捉单元10、放大图像捕捉单元20，和散焦量检测单元30的每个成像装置可以是一维成像装置或二维成像装置。
[控制单元50]
控制单元50包括集成控制单元51、照明控制单元52，载物台控制单元53、聚光透镜驱动控制单元54、相位差图像捕捉控制单元(相位差AF检测单元)55、俯视图像捕捉控制单元56、放大图像捕捉控制单元(放大图像捕捉单元)57、存储单元58，显影处理单元59，和图像编码单元60。
照明控制单元52根据对于生物样本SPL的照明方法的指令控制光源11和21的应用。该指令从集成控制单元51中给出。例如，照明控制单元52根据例如来自集成控制单元51的指令来选择光源11和21的照明光的强度。
例如，当从集成控制单元51接收到捕捉俯视图像的指令时，载物台控制单元53驱动载物台驱动机构41在载物台表面方向(X轴和Y轴方向)上移动载物台40，使得整个载片PRT落在成像装置13的拍摄范围内。载物台控制单元53驱动载物台驱动机构41在Z轴方向上移动载物台40，使得物镜12聚焦到整个载片PRT上。
此外，当从集成控制单元51接收到捕捉放大图像的指令时，载物台控制单元53驱动载物台驱动机构41以在载物台表面方向(X轴和Y轴方向)上移动载物台40，使得样本SPL的指示拍摄范围(小区域)落在成像装置24的拍摄范围内。载物台控制单元53驱动载物台驱动机构41以在Z轴方向上移动载物台40，使得物镜23聚焦到样本SPL上。
聚光透镜驱动控制单元54基于来自集成控制单元51的照明场阑的散焦量的信息控制聚光透镜驱动机构25，以调整光源21的照明光以便仅被施加到样本SPL的观察范围。照明场阑的信息包括散焦量和散焦的方向。这些条信息基于散焦量检测单元30产生的一组组相位差图像之间的距离而获得。
相位差图像捕捉控制单元55获取一组相位差图像(其形成于设置到散焦量检测单元30的成像装置34的图像形成表面上)的信号，并将信号提供到集成控制单元51。集成控制单元51根据加载在集成控制单元51的主存储器中的程序，基于从相位差图像捕捉控制单元55获取的一组相位差图像之间的距离，计算放大图像捕捉单元20的物镜23的焦点相对于样本SPL的散焦量和散焦的方向。
基于这些条信息，集成控制单元51产生用于载物台40的控制信息并将控制信息提供到载物台控制单元53。载物台控制单元53基于来自集成控制单元51的控制信息驱动载物台驱动机构41以在Z轴方向上移动载物台40。因此，进行其中放大图像捕捉单元20的物镜23在样本SPL上聚集的相位差AF。
基于与形成于俯视图像捕捉单元10的成像装置13的成像表面上的俯视图像对应的信号，俯视图像捕捉控制单元56产生对应于俯视图像的数据并将该数据提供到集成控制单元51。集成控制单元51根据加载在其主存储器中的程序进行处理，以例如从俯视图像捕捉控制单元56获取的俯视图像指定其中存在样本SPL的区域。
放大图像捕捉控制单元57基于与形成于放大图像捕捉单元20的成像装置24的图像形成表面上的每个拍摄范围(小区域)的放大图像对应的信号产生对应于放大图像的数据并且将该数据提供到集成控制单元51。
集成控制单元51根据加载在其主存储器的程序，将作为每个拍摄范围(小区域)的RAW数据的放大图像(其已经从放大图像捕捉控制单元57获取)提供到显影处理单元59，使得显影单元59执行显影处理。集成控制单元51进行拼接处理以将各个拍摄范围(小区域)的显影放大图像的多条数据连接为以样本SPL为单位的放大图像，进行处理以预定分辨率为单位(预定分辨率单位被称为拼贴)对以样本SPL为单位如此产生的放大图像进行分割，并进行其它处理。
此外，集成控制单元51将通过分割产生的每个拼贴提供到图像编码单元60，使得图像编码单元60产生预定压缩编码格式的图像数据，并且使存储单元58存储图像数据。
存储单元58存储程序或信息，诸如用于控制数字显微镜装置100等的各种类型的设置信息。此外，存储单元58以被称为拼贴的预定分辨率为单位存储由数字显微镜装置100获取的样本SPL的放大图像。
显影处理单元59将放大图像显影为由放大图像捕捉单元20成像的每个拍摄范围(小区域)的RAW数据。各个拍摄范围(小区域)的显影放大图像被连接以便由集成控制单元51以样本SPL为单位的放大图像。以样本SPL为单位的所连接的放大图像按照被称为拼贴的预定分辨率单位被分割并将其提供到图像编码单元60。
图像编码单元60以预定图像压缩格式编码各自拼贴的图像。在这里，例如，JPEG(联合拍摄专家组)被采用为图像压缩格式。自然，也可采用JPEG之外的压缩编码格式。以拼贴为单位的图像数据(其由图像编码单元60压缩编码)被存储在存储单元58中。
存储在存储单元58中的拼贴形式的放大图像由通信单元61通过网络62在图像管理服务器63中积聚。响应于来自查看器终端64的请求，图像管理服务器63将以拼贴为单位的一个或多个适当的放大图像发送到查看器终端64。查看器终端64通过使用从图像管理服务器63获取的以拼贴为单位的一个或多个放大图像产生用于显示的放大图像，并在查看器终端64的显示器上显示放大图像。
(放大图像捕捉单元的物镜的自动对焦)
在根据本实施方式的数字显微镜装置100中，相位差自动对焦系统和对比度自动对焦系统被实施为放大图像捕捉单元20的物镜23的自动对焦系统。在本实施方式中，为了获得对焦位置，相位差自动对焦系统和使用放大图像捕捉单元20的成像装置24的CMOS成像器的对比度自动对焦系统被组合以实现高速和准确的混合自动对焦系统。
在使用相位差自动对焦系统的情况下，集成控制单元51指示相位差图像捕捉控制单元55来捕捉相位差图像。当接收到指令时，相位差图像捕捉控制单元55从散焦量检测单元30采集在成像装置34的成像表面上并排形成的一组相位差图像的信号，并且获得两个相位差图像之间的相位差。
在这里，当物镜23的焦点进一步远离适当表面时，两个相位差图像上的观察表面的相同区域移动以便朝向成像装置24的向外方向彼此分离。相反，当物镜23的焦点比适当表面更接近时，两个相位差图像上的观察表面的相同区域移动以便朝向成像装置24的向内方向彼此接近。如上所述的相位差，集成控制单元51获得两个相位差图像上的观察表面的相同区域之间的距离。
集成控制单元51基于所获得的相位差获得物镜23的焦点相对于被观察的样本SPL的散焦量和散焦的方向。集成控制单元51基于所获得的散焦量和散焦的方向产生用于载物台40的控制信息并将控制信息提供到载物台控制单元53。载物台控制单元53基于来自集成控制单元51的控制信息驱动载物台驱动机构41以在Z轴方向上移动载物台40。因此，进行其中放大图像捕捉单元20的物镜23在样本SPL上对焦的相位差自动聚焦。
另一方面，对比度自动对焦系统是其中通过使用放大图像捕捉单元20在爬坡系统中搜索焦点位置的系统。在使用对比度自动对焦系统的情况下，集成控制单元51位移物镜23的焦点位置达预定距离并使放大图像捕捉单元20在各焦点位置处对样本SPL的拍摄范围成像。集成控制单元51将在捕捉到在所捕捉的图像中具有最高对比度的图像的时候的焦点位置确定为最佳聚焦位置。
[关于集成控制单元51]
接下来，将详细描述上述集成控制单元51。图2是示出用于实现集成控制单元51中的控制的功能的功能框图。
在本实施方式的数字显微镜装置100中，集成控制单元51根据存储在集成控制单元51中的主存储器中的程序进行控制。
如图所示，集成控制单元51包括区域检测单元511、相位差AF对焦位置计算单元(相位差AF处理单元)512、对比度AF对焦位置计算单元(搜索图像获取单元、对焦位置确定单元)513、第一特征量计算单元514、曲线拟合处理单元(曲线拟合单元)515、白图像确定单元516、第二特征量计算单元517、继续确定单元518，和对焦位置接受/拒绝确定单元(对焦位置确定单元)519。
当加载在集成控制单元51中的主存储器中的程序操作集成控制单元51时，实现这些功能块。
首先，区域检测单元511以对应于放大图像获取单元20的视野的尺寸单元在网孔中分割俯视图像(其由俯视图像捕捉控制单元56使用俯视图像捕捉单元10获取)。每个分割区域是上述的小区域。接下来，区域检测单元511确定样本SPL的图像是否出现在每个小区域中。区域检测单元511然后提取确定了样本SPL的图像出现在其中的小区域，并产生拍摄列表和拍摄序列信息。对于确定样本SPL的图像是否出现，例如，基于其中亮度值急剧变化的像素分布，在俯视图像中确定其中存在样本SPL的图像的小区域。为了检测其亮度值急剧变化的像素，例如使用用于通过边缘检测检测样本的边界的方法。
相位差AF对焦位置计算单元512基于从相位差图像捕捉控制单元55获取的一组相位差图像之间的距离，计算放大图像捕捉单元20的物镜23相对于样本SPL的散焦量(对焦位置)和的散焦的方向。此外，相位差AF对焦位置计算单元512将由两个分离透镜33形成的相位差图像的拍摄数据分割为例如，8×6个区域，并检测具有特征的区域。相位差AF对焦位置计算单元512然后针对具有特征的那些区域计算对焦位置并将位置信息以及具有特征的那些区域的对焦位置提供到集成控制单元51。
对比度AF计算单元513指示放大图像捕捉控制单元57捕捉作为拍摄目标的小区域的多个放大图像，同时指示载物台控制单元53改变样本SPL在Z轴上的位置方向。对比度AF对焦位置计算单元513还将小区域的捕捉图像提供到第一特征量计算单元514以计算每个图像的第一特征量。对比度AF对焦位置计算单元513将计算的第一特征量提供到曲线拟合处理单元515并且获取对比度AF系统中的对焦位置。
第一特征量计算单元514计算曲线拟合处理单元515的第一特征量，以用于通过曲线拟合至二次函数计算对比度AF系统中的对焦位置。将在后面描述计算第一特征量的方法。
曲线拟合处理单元515对从集成控制单元51提供的三个以上第一特征量上的二次曲线进行拟合，并从二次曲线的顶点位置计算对比度AF系统中的对焦位置。
白图像确定单元516确定提供的放大图像是否是其中根本不会出现样本SPL的图像(白图像)。对于该确定，使用由第二特征量计算单元517计算的第二特征量。将在后面描述细节。
第二特征量计算单元517计算第二特征量。第二特征量用作以下各项的指数：由白图像确定单元516对白图像的确定，和由继续确定单元518对在其与作为拍摄目标的小区域连续(邻接)的小区域中是否具有样本SPL的图像的确定中的。将在后面描述计算第二特征量的方法。
如上所述，继续确定单元518确定在其与作为用于放大拍摄的当前拍摄目标的小区域连续(邻接)的小区域中是否具有样本SPL的图像。对于该确定，使用由第二特征量计算单元517计算的第二特征量。将在后面描述细节。
对焦位置接受/拒绝确定单元519确定由相位差AF系统进行的对焦位置落入预定的容许范围(接受)内或不落在其内(拒绝)，对焦位置由相位差AF对焦位置计算单元512计算。在确定中，对焦位置接受/拒绝确定单元519指示放大图像捕捉控制单元57捕捉作为拍摄目标的小区域的多个放大图像，同时指示载物台控制单元53改变样本SPL在Z轴方向上的位置。对焦位置接受/拒绝确定单元519还将小区域的捕捉图像提供到第一特征量计算单元514以计算每个图像的第一特征量。当所计算的第一特征量的值之间的关系满足预定关系表达式时，对焦位置接受/拒绝确定单元519接受由相差AF系统进行的焦点位置。所接受的对焦位置用于放大图像的实际拍摄。
[关于整体处理流程]
接下来，将描述本实施方式的数字显微镜装置100中的整体处理流程。图3是用于描述本实施方式的数字显微镜装置100中的整个处理流程的流程图。
本技术和相关技术中的混合AF系统之间的差别如下。在相关技术的混合AF系统中，由相位差AF系统和对比度AF系统的两个系统获得对焦位置，且如果这两个系统的值彼此接近，则对焦位置的可靠性被认为是高的。两个AF系统的等级相同。
与此相反，在本技术中，相位差AF系统和对比度AF系统的特点相结合。在相位差AF系统中，根据样本SPL的类型，所计算的对焦位置不精确，但搜索聚焦位置所花费的时间确实短。在对比度AF系统中，搜索对焦位置所花费的时间很长，但所计算的对焦位置的精度很高。
即，本技术采用一种方法，其首先由相差AF系统获得暂定对焦位置然后由简化的对比度AF系统确认暂定对焦位置的有效性。
简化的对比度AF系统如下：由于相位差AF可对所采集的图像检测其中存在样本SPL的区域(具有特征)，所以仅对这样的区域进行本技术的对比度AF，以使对比度AF系统图像获取速度的降低最小化。
作为第一步骤，集成控制单元51指示俯视图像捕捉控制单元56采集载片PRT的俯视图像(步骤S1)。
作为下一个步骤，区域检测单元511以对应于放大图像获取单元20的视野的尺寸单元的网孔分割俯视图像。每个分割区域是上述的小区域。接下来，区域检测单元511确定样本SPL的图像是否出现在各小区域中。区域检测单元511然后提取被确定为样本SPL的图像出现在其中的小区域，并产生拍摄列表和拍摄序列信息(步骤S3)。
区域检测单元511由于下列原因而进行上述处理。
假设数字显微镜装置100使用20倍光学放大率的物镜23，在放大图像捕捉单元20的成像装置24的成像表面具有37mm×25mm的尺寸的情况下，可一次拍摄载片PRT上1.87mm×1.24mm的范围。载片PRT上的拍摄区域的尺寸60mm×25mm大于上述尺寸。因此，拍摄区域被分割为多个小区域，载物台40的移动和小区域的拍摄重复多次以拍摄整个拍摄区域，并接合小区域的图像以合并为一个巨大图像，因此可采集巨大图像。在接合时，需要至少约5％到20％的边缘来合并待接合的图像，并且因此拍摄小区域，使得邻接小区域的图像的周边部分重叠。
在其中样本SPL具有小尺寸(例如为15mm×15mm)的情况下，在这样的情况下，不知道样本SPL存在于载片PRT上的拍摄区域的位置。如果整个拍摄区域旨在被涵盖在内，则需进行小区域的拍摄达828(＝36×23)次。然而，如果样本SPL的位置被捉到且仅该部分可被拍摄，则126次(＝9×14)的拍摄足够了。
如上所述，如果使用俯视图像检测到包括样本SPL的图像的小区域，则拍摄时间可显著缩短。
如以下步骤，集成控制单元51指示载物台控制单元53移动载物台40，使得拍摄列表的第一小区域处于物镜23正下方(步骤S5)。
即，集成控制单元51将作为拍摄目标的个别小区域的多条位置信息给予载物台控制单元53。因此，基于作为拍摄目标的区域的、所给予的多条位置信息，载物台控制单元53驱动载物台驱动机构41移动载物台40，使得作为拍摄目标的小区域落在放大图像捕捉单元20的拍摄范围内。
应注意，载物台40在Z方向的位置被假设为最接近物镜23的位置。当载物台40被定位在该Z轴位置时，载物台可在由对比度AF系统搜索对焦位置时在载物台40保持远离从物镜23的方向上移动。载物台40和物镜23之间的距离具有50μm或更大间隔的最短距离。
在采集俯视图像之后，传送在物镜23正下方的载片PRT由从光源21发射的照明光照射。已经穿过载片PRT上的样本SPL的发射光经由物镜(成像透镜)23等被输入到成像放大图像捕捉单元20的成像装置24和散焦量检测单元30的成像装置34。
作为下一个步骤，集成控制单元51在相位差AF和对比度AF之间进行校准处理(步骤S7)。
校准处理在本实施方式的数字显微镜装置100中是不可缺少的处理，其中由使用组合的相位差AF系统和对比度AF系统的混合AF系统计算对焦位置。通过该处理，获得用于校正相位差AF系统进行的对焦位置和由对比度AF系统进行的对焦位置之间的位移的偏移值。将在后面描述校准处理的细节。
作为下一个步骤，集成控制单元51使用由校准处理获得的对焦位置进行小区域的实际拍摄(步骤S9)。
由集成控制单元51给放大图像捕捉控制单元57指令来进行实际拍摄。
作为下一个步骤，集成控制单元51指示白图像确定单元516进行白图像判断处理(步骤S10)。
通过该白图像确定处理，确定了通过对在校准处理中使用的小区域进行实际拍摄而获得的图像是否是样本SPL不出现其中的图像(白图像)。
作为下一个步骤，集成控制单元51确定了通过对在校准处理中使用的小区域进行实际拍摄而获得的图像是否是白图像(步骤S11)。
在图像是白图像(步骤S11的是)的情况下，由于白图像不包括样本SPL的图像，所以集成控制单元51不需要在最终被存储的图像中包括白图像，并且作为下一个步骤，设置白图像标记，使得白图像在以下处理中不被处理(步骤S13)。
在设置白图像标记之后，集成控制单元51使处理返回到步骤S5以移动载物台40，使得拍摄列表的下一个小区域处于物镜23正下方。
在图像不是白图像(步骤S11的否)的情况下，作为下一个步骤，集成控制单元51指示继续确定单元518进行继续确定处理(步骤S15)。
继续确定处理验证由实际拍摄获得的图像的边缘部分(将在后面描述)中的图像，以由此验证对样本SPL的图像是否出现在各小区域中的确定，确定由区域检测单元511在步骤3中进行。该处理可减少样本SPL的未拍摄图像。
在提前确定通过使用俯视图像拍摄的小区域的方法中，可想象，由与使用作为成像装置的CMOS成像器的实际拍摄不同的低分辨率的成像装置进行拍摄，以及尽管使用与实际拍摄相同的成像装置通过切换光学系统以低倍率进行拍摄。在这样的情况下，由于俯视图像的分辨率降低，所以未拍摄到俯视图像的细节。例如，由于难以染色的部分(诸如脂肪细胞)不能分辨在俯视图像中，所以该部分具有未被拍摄的高可能性。
在这点上，在本技术，对于不能在俯视图像被拍摄的部分，诸如脂肪细胞，检查在实际拍摄中所获取的图像的边缘部分。因此，当前拍摄的小区域(其中，在俯视图像的处理中不会检测样本SPL的图像)周围的小区域也经受了检测。
作为下一个步骤，集成控制单元51指示显影处理单元59对通过进行实际拍摄而获得的图像进行显影处理(步骤S19)。
作为下一个步骤，集成控制单元51进行通过进行实际拍摄而获得的图像的拼接处理(步骤S21)。
应注意，上述的显影处理和拼接处理与对焦位置计算处理和实际拍摄处理(其根据拍摄列表将在下一个被拍摄的小区域上进行)并行进行。
作为下一个步骤，针对拍摄列表中的所有小区域，集成控制单元51确定实际拍摄和属于实际拍摄的处理是否被终止(步骤S23)。
在其中实际拍摄和属于实际拍摄的处理针对拍摄列表中的所有小区域尚未终止的情况下(步骤S23的否)，集成控制单元51指示载物台控制单元53移动载物台40，使得拍摄列表中的下一个小区域处于物镜23正下方(步骤S25)。
作为下一个步骤，集成控制单元51进行对焦位置计算处理，以便计算对焦位置，以用于在新定位在物镜23正下方的小区域进行实际拍摄(步骤S27)。
对焦点计算处理用于由结合相位差AF系统和对比度AF系统的混合AF系统计算对焦位置。将在后面描述细节。
作为下一步骤，集成控制单元51使用由对焦点计算处理获得的对焦位置对小区域进行实际拍摄(步骤S29)。
实际拍摄可由集成控制单元51对放大图像捕捉控制单元57给出指令来进行。
作为下一个步骤，集成控制单元51指示白图像确定单元516进行白图像确定处理(步骤S30)。
这里进行的白图像确定处理不同于在校准处理之后进行的白图像确定处理，并且不具有用于确定校准的有效性的含义。这里所进行的白图像确定处理仅用于设置白图像标记。
作为下一步骤，集成控制单元51确定小区域的图像(其通过实际拍摄获得)是否是白图像(步骤S31)。
在图像为白图像(步骤S31的是)的情况下，作为下一个步骤，集成控制单元51设置白图像标记，使得白图像不包括在最终被存储的图像中(步骤S33)。
在其中实际拍摄和属于实际拍摄的处理针对拍摄列表中的所有小区域被终止的情况下(步骤S23的是)，集成控制单元51指示图像编码单元602以拼贴为单位分割巨大图像，巨大图像经受拼接处理以被组合，且编码和压缩分割的图像(步骤S35)。
作为下一个步骤，集成控制单元51将被压缩的拼接图像存储在存储单元58中(步骤S37)。
上述描述是本实施方式的数字显微镜装置100中的整体处理流程。
[关于校准处理]
接下来，将描述校准处理的流程。图4是用于描述校准处理的流程的流程图。
(相位差AF系统中的计算)
作为第一个步骤，相位差AF对焦位置计算单元512计算相位差AF系统中的对焦位置Z1(步骤S41)。
(对比度AF系统中的粗略搜索)
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513在Z轴方向上设置位置ZA、ZB和ZC(ZA>ZB>ZC)，其中例如将Z轴方向上的粗略搜索的间隔设置为25μm。此外，对比度AF对焦位置计算单元513设置在第一特征量计算单元514中粗略搜索的阈值(步骤S43)。
在对比度AF中，为了搜索粗略对焦的Z位置，首先进行粗略搜索。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示载物台控制单元53移动载物台40，使得载物台在Z方向上的位置成为在步骤S43中设置的位置(步骤S45)。
在粗略搜索中，载物台40在Z方向上与物镜23分离开的方向上移动25μm。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示放大图像捕捉控制单元57采集小区域的图像，作为用于搜索的拍摄(步骤S47)。
放大图像捕捉控制单元57从放大图像捕捉单元20的成像装置24读取所有像素(总视角)的像素值。图像数据是没有改变的RAW数据。
应注意，对应于各自三个Z位置的总共三个图像被采集。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定是否在Z方向的所有设置位置捕捉搜索图像(步骤S49)。
在其中未捕捉所有必要的图像(步骤S49的否)的情况下，处理返回到步骤S45并重复进行。
在其中所有必要的图像被捕捉的情况下(步骤S49的是)，作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示第一特征量计算单元514计算第一特征量H(步骤S51)。
每个图像计算一个第一特征量H。由于获得三个图像，所以在图上的三个点处获得第一特征量H的倒数，并且因此可实现对二次曲线的曲线拟合。由于二次曲线具有顶点(其在第一特征量H变为最大(倒数变得最小)的位置处聚焦)，所以可获得对焦位置。将在后面描述计算第一特征量H的方法。
作为下一步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定三个图像是否被处理(步骤S63)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示曲线拟合处理单元515通过使用所计算的第一特征量H来进行曲线拟合处理(步骤S65)。
在曲线拟合处理中，获得第一特征量H的倒数以对具有朝下的凸面的二次曲线进行拟合。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513根据通过曲线拟合进行的二次曲线的顶点位置计算对焦位置Z2(步骤S67)。
上面的描述是粗略搜索的流程图。直到上述处理获取的对焦位置Z2包括约±3μm的误差。为了进一步增加对焦位置的精度，进行对比度AF系统中的精细搜索处理。在下文中，将描述使用由对比度AF对焦位置计算单元513的对焦位置Z2进行精细搜索的过程。
(对比度AF系统中的精细搜索)
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513在Z轴方向上设置位置，ZA、ZB和ZC(ZA>ZB>ZC)，其中例如以对焦位置Z2为中心，在Z轴方向上的精细搜索的间隔被设置为±3μm(步骤S69)。
此外，对比度AF对焦位置计算单元513设置用于在第一特征量计算单元514中进行精细搜索的阈值(步骤S70)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示载物台控制单元53移动载物台40，使得载物台在Z方向上的位置成为在步骤S69中设置的位置(步骤S71)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示放大图像捕捉控制单元57采集小区域的图像，作为搜索的拍摄(步骤S73)。
放大图像捕捉控制单元57从放大图像捕捉单元20的成像装置24读取所有像素(总视角)的像素值。对应于各自三个Z轴位置的总共三个图像被采集。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定是否在Z方向的所有设置位置捕捉搜索图像(步骤S75)。
在其中未捕捉所有必要的图像(步骤S75的否)的情况下，处理返回到步骤S71并重复进行。
在其中所有必要的图像被捕捉的情况下(步骤S75的是)，作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示第一特征量计算单元514计算第一特征量H(步骤S79)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定三个图像是否被处理(步骤S81)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示曲线拟合处理单元515通过使用所计算的第一特征量H来进行曲线拟合处理(步骤S91)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513根据通过曲线拟合进行的二次曲线的顶点位置计算对焦位置Z3(步骤S93)。
作为最后步骤，集成控制单元51计算焦位置Z1和Z3之间的差作为由于AF系统中的差引起的偏移值(步骤S95)。
这里计算的AF偏移值用于在对比度AF系统中使用在相位差AF系统中获得的对焦位置时转换对焦位置计算处理。
以上，描述校准处理的流程。
[关于计算第一特征量H的处理]
接下来，将描述第一特征量H计算处理的流程。图5是用于描述第一特征量H计算处理的流程的流程图。
作为第一步骤，第一特征量计算单元514从整个目标RAW图像或分割区域读取一个块的像素值(步骤S101)。
在具有相同颜色的像素的布置中，一个块由i个垂直布置的像素乘以j个水平布置的像素形成(i和j是预定的整数)。例如，如在图6中所示的红色平面和如图7中所示的拜耳阵列，包括一个垂直布置的红色像素乘以八个水平布置的红色像素的区域可被设置为一个块。
应注意，图8是在红色平面中获得特征量时使用像素的实例。图9是在拜耳阵列中获得红色特征量时使用像素的实例。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514根据读取块中的各像素的像素值获得最大值和最小值。从下式获得直流分量值DC和交流分量的动态范围DR(步骤S103)。
直流分量DC＝(最小值)
交流分量的动态范围DR＝(最大值)-(最小值)
应注意，最小值在这里称为直流分量。图10是示出其中获得直流分量DC和交流分量的动态范围DR的实例的图。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514确定所获得的DC和DR每个是否超过阈值(所获得的DC和DR每个是否满足第一条件和第二条件)(步骤S105)。
用于确定所获得的DC和DR每个是否超过阈值的阈值DCt_min和DRt_min在具有12位的输出的成像装置中例如如下：在粗略搜索的情况下，DCt_min＝0且DRt_min＝128；且在精细搜索的情况下，DCt_min＝0且DRt_min＝250。
应注意，限定DC和DR的有效上限的上限值DCt_max和DRt_max在粗略搜索的情况下例如是4096，并且在精细搜索的情况下例如是DCt_min＝0且DRt_min＝250。
粗略搜索中的DRt_min被设置为128的原因如下：在粗略搜索的情况下，旨在抑制第一特征量的衰减，因为在远距离内进行该搜索，而包括在白色部分中的噪声旨在被至少切割。成像装置涉及散粒噪声。通过其相对于信号的强度的平方根出现散粒噪声。噪声的幅度由下式获得为64，因为像素值的最大值为在具有12位输出的成像装置的情况下是4096。
噪声强度：sqr(4096)＝64
根据像素值的最大值和最小值之间的差来计算动态范围DR。因此，在最大值的噪声和最小值的噪声上下波动时得到的作为最大值的64×2＝128被设置为阈值。
应注意，阈值需要根据所使用的光学系统或成像装置的特性来调整。
在所获得的DC和DR每个都超过阈值的情况下(步骤S105的是)，作为下一个步骤，第一特征量计算单元514采用动态范围DR用于块的单位特征量(步骤S107)。
使用动态范围DR，而不是通常使用的布伦纳梯度，第一特征量H的变化是渐进的，以形成适于拟合的曲线。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514将单位特征量(这在前面的步骤中采用)加到第一特征量H中(步骤S109)。
应注意，在本实施方式中，动态范围DR的总和被用作第一特征量H，但除此之外，图11所示的值每个都可用作第一特征量H。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514确定是否针对所有像素计算特征量(步骤S111)。
在尚未针对所有像素计算特征量的情况下(步骤S111的否)，处理返回到步骤S101，并继续下一个数据块。应注意，作为下一个块的开始点，使用与先前开始点位移k个像素的像素的位置(k是1或更大的预定整数)。例如，在包括一个垂直布置的像素乘以八个水平布置的像素的块的情况下，开始点可位移一个像素或八个像素。
如果块的开始点没有位移一个像素而是位移k个像素，则算术运算的总数可减少，且在特征量的变化可成为渐进的。其结果是，可形成更适于拟合的曲线。
(特征量计算方法的选择)
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514确定第一特征量H的值(其通过相加所有单位特征量而获得)是否是极小(步骤S113)。
在第一特征量H的值非常小的情况下(步骤S113的是)，第一特征量计算单元514向其中过滤效果降低的方向改变阈值DCT和DRT(步骤S115)。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514获得整个目标RAW图像或分割区域的布伦纳梯度的值(步骤S117)。
作为下一个步骤，第一特征量计算单元514将所获得的布伦纳梯度的值加到第一特征量H的极小值中(步骤S119)。
使用动态范围DR的特征量具有在聚焦移位时大大降低的性质。此外，因为是邻接像素的差的平方的总和，布伦纳梯度也具有类似于动态范围DR的急剧变化的特征量。因此，当同时使用两者时，特征量的急剧变化的特征突出，且当两者用于拟合时，误差可能会增大。然而，在由于小样本SPL等的原因而使第一特征量H极小并且该值旨在甚至增加一点的情况下，也可组合地使用布伦纳梯度。如上所述，通过选择计算特征量的方法，这适于为其获得第一特征量H的图像的状态，可进一步增加对焦精度。
迄今为止，已经描述了第一特征量H计算处理的流程。
[关于对焦位置计算处理]
接下来，将描述对焦位置计算处理的流程。图12是用于描述对焦位置计算处理的流程的流程图。
在基本流程中，由相差AF系统快速获得对焦位置，且位置的有效性由对比度AF系统验证。作为验证的结果，在由相差AF系统获得的对焦位置有效的情况下，采用该位置用于实际拍摄。在由相差AF系统获得的对焦位置无效的情况下，由对比度AF系统再次获得对焦位置。
(相位差AF系统中的计算)
作为第一步骤，相位差AF对焦位置计算单元512计算相位差AF系统中的对焦位置Z1(步骤S201)。
应注意，在该步骤中，待拍摄的小区域被分为m×n个区域(m和n是1或更大的预定整数)，且针对每个区域确定特征的存在或不存在，以获得具有特征的每个区域的位置信息。在后面的步骤中，在从放大图像捕捉单元20的成像装置24以条状形式读取(部分读取)像素值时使用所获得的位置信息。
(对比度AF系统中的验证)
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519例如以焦点位置Z1为中心，在Z轴方向上的用于验证的间隔被设置为±1μm，在Z轴方向上设置位置，ZA、ZB和ZC(ZA>ZB>ZC)(步骤S203)。
此外，对焦位置接受/拒绝确定单元519将在第一特征量计算单元514中进行精细搜索的阈值设置为进行验证的阈值(步骤S205)。
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519指示载物台控制单元53移动载物台40，使得载物台在Z方向上的位置成为在步骤S203中设置的位置(步骤S207)。
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519指示放大图像捕捉控制单元57采集小区域的图像，作为验证的拍摄(步骤S209)。
放大图像捕捉控制单元57将放大图像捕捉单元20的成像装置24的成像表面分为在步骤S201中m×n个区域，并基于在步骤S201中获得的多条位置信息以条状形式仅读取具有部分特征的区域的像素值。由于部分进行读取，且在以后的处理中处理的数据量减少，所以验证处理所需的处理时间可缩短。
应注意，对应于三个Z位置的总共三个图像被采集。
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519确定是否在Z方向的所有设置位置处捕捉验证图像(步骤S211)。
在其中未捕捉所有必要的图像的情况下(步骤S211的否)，处理返回到步骤S207，并重复进行。
在其中所有必要的图像被捕捉的情况下(步骤S211的是)，作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519指示第一特征量计算单元514计算第一特征量H(步骤S213)。
应注意，在步骤S213中，除了第一特征量H，也可获得具有特征的每个区域的特征量Gmn(区域特征量Gmn)。
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519确定是否采集三个图像(步骤S215)。
每个图像计算一个第一特征量H。获得三个第一特征量HA、HB和HC以分别对应于三个Z位置ZA、ZB和ZC。图13示出其中三个点，点A(ZA、HA)、点B(ZB、HB)和点C(ZC、HC)被绘制在二维平面上的状态，其中Z位置被设置为水平轴且第一特征量H的倒数被设置为垂直轴。
作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519确定HB在三个第一特征量H中是否是最大(步骤S217)。
在HB是最大的情况下(步骤S217的是)，对焦位置接受/拒绝确定单元519采用对焦位置Z1(其在相位差AF系统中获得)用于实际拍摄的聚焦位置(步骤S219)。
在HB不是最大的情况下(步骤S217的否)，作为下一个步骤，对焦位置接受/拒绝确定单元519确定上述三点(点A，B和C)中的倾斜是否满足下述条件表达式(步骤S221)。
假设点A和点B之间的倾斜表示为倾斜AB且L是预定值，则条件表达式如下：
当倾斜AB>倾斜BC时，
L>|BC倾斜|/|AB倾斜|；以及
当倾斜AB<倾斜BC时，
L>|倾斜AB|/|倾斜BC|。
在三个点中的倾斜满足条件表达式(步骤S221的是)的情况下，对焦位置接受/拒绝确定单元519采用对焦位置Z1(其在相位差AF系统中获得)用于实际拍摄的对焦位置(步骤S219)。
应注意，在上述处理中，不进行曲线拟合且由用于倾斜的条件表达式验证对焦位置Z1的有效性。然而，当在这里进行曲线拟合以再次获得对焦位置时，可获得更准确的对焦位置。如果再次获得对焦位置，则需要载物台40被再次移动到该位置，这相应地需要更多的时间。因此，可根据图像质量和处理时间的优先顺序，选择任何系统。
当在步骤S219中进行曲线拟合的情况下，使用多个区域特征量Gmn和第一特征量H进行曲线拟合，以获得对焦位置ZH和对焦位置ZGmn。
由于从对焦位置ZGmn已知小区域中样本SPL的倾斜，为了在图像接合时遮蔽边界处的接缝，选择多个对焦位置ZGmn中的一个，使得边界处的对焦位置的位移变得最小。在选择中，将具有与对焦位置ZH显著不同的值的ZGmn从选择的候选中排除。
具体而言，在小区域的中心附近的区域的对焦位置ZGmn不同于周围区域的对焦位置ZGmn的情况下，周围区域的对焦位置ZGmn被采用作为实际拍摄的对焦位置。在其中样本SP整体倾斜的情况下，中心附近的区域的对焦位置ZGmn被采用作为实际拍摄的对焦位置。在样本SPL作为整体是均匀而不倾斜的情况下，对焦位置ZH被采用作为实际拍摄的对焦位置。
针对每个区域获得区域特征量Gmn，并根据其值的条件，对焦位置被精细调整。因此，与从一个小区域的图像获得仅一个特征量的情况相比，在图像拼接时的边界处的接缝可被遮蔽。
通过该方法，有可能获得聚焦误差被抑制到0.8μm的对焦位置。
在三个点中的倾斜不满足条件表达式的情况下(步骤S221的否)，在相位差AF系统中获得的对焦位置Z1不能被采用作为实际拍摄的对焦位置。对焦位置接受/拒绝确定单元519然后控制对比度AF对焦位置计算单元513来由对比度AF系统计算对焦位置。应注意，对焦位置与邻接小区域的对焦位置(其已经获得)不会位移太大。因此，粗略搜索不会基本进行且搜索从精细搜索开始。
(对比度AF系统中的精细搜索)
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513在Z轴方向上设置位置，ZA、ZB和ZC(ZA>ZB>ZC)，其中在Z轴方向上的精细搜索的间隔被设置为±3μm，例如中心处于对焦位置Z 1(步骤S223)。
应注意，用于精细搜索的阈值在步骤S203中被设置，并且因此不再次设置。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示载物台控制单元53移动载物台40，使得载物台在Z方向上的位置成为在步骤S223中设置的位置(步骤S225)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示放大图像捕捉控制单元57采集小区域的图像，作为搜索的拍摄(步骤S227)。
放大图像捕捉控制单元57从放大图像捕捉单元20的成像装置24读取所有像素(总视角)的像素值。当相位差AF系统中的对焦位置被验证的时候，基于由相位差AF系统获得的位置信息针对最小区域读取像素值。然而，在不能采用由相差AF系统进行的焦点位置的情况下，由相位差AF系统获得的位置信息被确定为不可靠，并且不是通过基于位置信息部分读取而针对所有区域(总视角)来读取像素值。
应注意，对应于三个Z位置的总共三个图像被采集。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定是否在Z方向的所有设置位置捕捉搜索图像(步骤S229)。
在未捕捉所有必要的图像(步骤S229的否)的情况下，处理返回到步骤S225并重复进行。
在所有必要的图像被捕捉的情况下(步骤S229的是)，作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示第一特征量计算单元514计算第一特征量H(步骤S231)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513确定三个图像是否被处理(步骤S233)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513指示曲线拟合处理单元515通过使用所计算的第一特征量H来进行曲线拟合处理(步骤S235)。
作为下一个步骤，对比度AF对焦位置计算单元513根据通过曲线拟合进行的二次曲线的顶点位置计算对焦位置Z2，并采用所计算的对焦位置Z2作为实际拍摄的对焦位置(步骤S237)。
在所计算的焦点位置Z2不适于被采用的情况下，对比度AF对焦位置计算单元513可再次从粗略搜索进行处理，或者，如果在邻接小区域被实际拍摄时存在关于对焦位置的信息，则该信息可被内插以供使用。
通过上述处理，能够实现其中以高速获得图像且对焦精度高的混合AF系统。
例如，在1000个小区域被拍摄的情况下，假设相位差AF的处理时间是20msec，则用于确定接受或拒绝的拍摄(部分读取，对于总视角的具有特征的10％的区域，三个图像)的处理时间是51msec，且用于精细搜索的拍摄(总视角的读取，三个图像)的处理时间是510msec。假设在接受/拒绝确定中被拒绝且进行用于精细搜索的拍摄的可能性(失败率)是X，且混合AF系统中的处理时间和对比度AF中的处理时间彼此相等，则下面的表达式成立。
(20msec+51msec+510msec x X)x 1000＝510msec x 1000
如果该表达式被求解，则X＝0.86。即，在具有特征的区域占据总面积的10％的情况下，混合AF系统可实现更高速度的拍摄，只要失败率不超过86％即可。
迄今为止，已经描述了焦点位置计算处理的流程。
[关于白图像确定处理]
接下来，将描述白图像确定处理的流程。图14是用于描述白图像确定处理的流程的流程图。
作为第一步骤，白图像确定单元516将通过拍摄获得的小区域的整个图像分割为p×q(p和q是预定正整数)个区域(步骤S301)。
作为下一个步骤，白图像确定单元516设置由第二特征量计算单元517使用的阈值(步骤S303)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517将待处理的区域的第二特征量E清零(步骤S305)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517读取一个块的像素值(步骤S307)。
块的定义与计算第一特征量时的定义相同，因此其描述在这里将被省略。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517计算直流组分DC和动态范围DR(步骤S309)。
计算直流分量DC和动态范围DR的方法与计算第一特征量时的方法相同，因此其描述将被省略。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517确定所计算的直流分量DC和动态范围DR是否满足以下条件表达式(步骤S311)。
假设直流分量DC的最小阈值是DCt_min，其最大阈值是DCt_max，动态范围DR的最小阈值是DRt_min，且其最大阈值是DRt_max，条件表达式如下：
DCt_min<DC<DCt_max；以及
DRt_min<DR<DRt_max。
阈值的值例如是DCt_min＝1800，和DRt_min＝200。
在直流分量DC和动态范围DR满足上述条件表达式的情况下(步骤S311的是)，第二特征量计算单元517递增第二特征量E(步骤S313)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517确定是否对所有像素进行处理(步骤S315)。
在尚未针对所有像素进行处理的情况下(步骤S315的否)，处理返回到步骤S307，并针对随后的块继续。
在针对所有像素进行处理的情况下(步骤S315的是)，作为下一个步骤，白图像确定单元516确定是否针对所有区域计算第二特征量E(步骤S317)。
在尚未针对所有区域计算第二特征量E的情况下(步骤S317的否)，处理返回到步骤S305，并针对随后区域继续。
在针对所有区域计算第二特征量E的情况下(步骤S317的是)，作为下一个步骤，白图像确定单元516确定是否存在超过样本存在确认阈值Et的第二特征量E(步骤S319)。
样本存在确认阈值Et的值例如是2500。
当针对所有区域计算第二特征量E时，计算总共p×q个第二特征量。
图16示出其中通过在图15中所示的经受HE染色(苏木精-曙红染色)的样本SPL的图像中的白色确定处理计算各个区域的第二特征量E的状态。
此外，图18示出其中通过在图17中所示的经受不同的HE染色的样本SPL的图像中的白色确定处理计算各个区域的第二特征量E的状态。
在其中即使存在一个超过样本存在确认阈值Et的第二特征量E的情况下(步骤S319的是)，白图像确定单元516确定所采集的图像不是白图像，因为样本SPL出现在所拍摄的图像中(步骤S321)。
在其中不存在即使一个超过样本存在确认阈值Et的第二特征量E的情况下(步骤S319的否)，白图像确定单元516确定所采集的图像是其中不出现样本SPL的白图像(步骤S323)。
在被确定为白图像的小区域的图像中，白图像标记对其进行设置，且在显影处理和后续处理中不处理该图像。因此，可实现缩短处理时间并减少用于存储图像的容量。
迄今为止，已经描述了白图像确定处理的流程。
[关于继续确定处理]
接下来，将描述继续确定处理的流程。图19是用于描述继续确定处理的流程的流程图。
作为第一步骤，继续确定单元518将通过拍摄所获得小区域的图像的周边部分(边缘部分)分割为p个区域(p是2或更大的预定整数)(步骤S401)。
作为下一个步骤，继续确定单元518设置由第二特征量计算单元517使用的阈值(步骤S403)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517将待处理的区域的第二特征量E清零(步骤S405)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517读取一个块的像素值(步骤S407)。
块的定义与计算第一特征量时的定义相同，因此其描述在这里将被省略。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517计算直流组分DC和动态范围DR(步骤S409)。
计算直流分量DC和动态范围DR的方法与计算第一特征量时的方法相同，因此其描述将被省略。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517确定所计算的直流分量DC和动态范围DR是否满足以下条件表达式(步骤S411)。
假设直流分量DC的最小阈值是DCt_min，其最大阈值是DCt_max，动态范围DR的最小阈值是DRt_min，且其最大阈值是DRt_max，条件表达式如下：
DCt_min<DC<DCt_max；以及
DRt_min<DR<DRt_max。
阈值的值例如是DCt_min＝1800，和DRt_min＝200。
在直流分量DC和动态范围DR满足上述条件表达式的情况下(步骤S411的是)，第二特征量计算单元517递增第二特征量E(步骤S413)。
作为下一个步骤，第二特征量计算单元517确定是否对所有像素进行处理(步骤S415)。
在尚未针对所有像素进行处理的情况下(步骤S415的否)，处理返回到步骤S407，并针对随后块继续。
在针对所有像素进行处理的情况下(步骤S415的是)，作为下一个步骤，继续确定单元518确定是否针对所有区域计算第二特征量E(步骤S417)。
在尚未针对所有区域计算第二特征量E的情况下(步骤S417的否)，处理返回到步骤S405，并针对后续区域继续。
当针对所有区域计算第二特征量E时，计算总共P个二特征量E。
图20示出其中通过图15中所示的样本SPL的图像中的继续确定处理计算各个区域的第二特征量E的状态。
此外，图21示出其中通过图17中所示的不同样本SPL的图像中的继续确定处理计算各个区域的第二特征量E的状态。
在针对所有区域计算第二特征量E的情况下(步骤S417的是)，作为下一个步骤，继续确定单元518确定每个区域的第二特征量E是否超过样本存在确认阈值Et(步骤S419)。
样本存在确认阈值Et的值例如是2500。
在第二特征量E超过样本存在确认阈值Et的情况下(步骤S419中的是)，继续确定单元518将邻接该区域的小区域加到拍摄列表(步骤S421)。
在邻接小区域已经在拍摄列表的情况下，不进行添加处理。
作为下一个步骤，继续确定单元518确定是否针对所有区域进行步骤S417的确定(步骤S423)。
在尚未针对所有区域进行步骤S417的确定(步骤S423的否)的情况下，处理返回到步骤S417，并针对剩余区域继续。
通过继续确定处理，能够防止样本SPL部分未被拍摄。
迄今为止，已经描述了继续确定处理的流程。
[曲线拟合的具体实例]
接下来，将描述通过曲线拟合处理进行的曲线拟合的具体实例，比较由相关技术的布伦纳梯度系统(在下文中，称为现有技术的系统)计算第一特征量H的情况与由动态范围DR系统(在下文中，称为本系统)计算第一特征量H的情况。
图22是示出在以下具体实例中使用的图像和图象的部分放大小区域的图。
图23是图22中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图24是图22中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
通过这些图，可以发现，在相关技术的绘图形成粗糙曲线，而本系统中的曲线形成平滑二次曲线。形状的差异对拟合的结果具有很大影响。
接下来，将描述由拟合计算的对焦位置的变化。
图25是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图23中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图26是由本系统的对焦位置的图，这基于图24中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
在图中，σ表示在对焦位置的少量变化。在相关技术的系统中，变化频繁发生且σ＝0.31，而在本系统中，σ＝0.13，这是个很好的结果。这意味着，在搜索中由对比度AF系统在任何三个点上进行拟合时发生较少的对焦位置的变化。另一方面，在在相关技术的系统中，所计算的对焦位置的值由于用于搜索而选择的三个Z位置而变化。当分开采集并组合图像时，这会导致图像接合的边界处的突出散焦。
此外，现有技术的系统中的最大误差是0.49μm，而在本系统中是0.2μm。本系统显示较高性能。
此外，在图28至图31和图33至图36中示出针对两个图像验证的结果。
图27是示出另一图像和图象的部分放大小区域的图。
图28是图27中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图29是图27中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
图30是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图28中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图31是由本系统的对焦位置的图，这基于图29中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图32是示出在又一图像和图象的部分放大小区域的图。
图33是图32中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由相关技术的系统获得特征量。
图34是图32中所示的小区域的图，其中在Z方向所采集的多个图像的特征量的倒数基于拍摄位置而绘制，由本系统获得特征量。
图35是由相关技术的系统的对焦位置的图，这基于图33中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
图36是由本系统的对焦位置的图，这基于图34中绘制的曲线通过进行曲线拟合而获得。
[本技术的另一种构造]
应注意，本技术可采取以下构造。
(1)一种信息处理装置，包括：
搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
(2)根据(1)所述的信息处理装置，其中
所述第一特征量计算单元根据满足第一条件和第二条件的所述块获得所述第一特征量，其中，所述第一条件中预定所述交流分量的所述动态范围，所述第二条件中预定所述直流分量。
(3)根据(2)所述的信息处理装置，其中
所述第一特征量计算单元针对满足所述第一条件和所述第二条件的所述块通过预定方法计算并相加单位特征量，并基于所述相加的结果获得每个所述放大图像的第一特征量。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的信息处理装置，其还包括
曲线拟合单元，基于三个以上焦点位置处的所述第一特征量的倒数的组合在预定曲线上进行曲线拟合，并计算所述倒数在所述预定曲线上变得最小的焦点位置，其中
所述对焦位置确定单元将由所述曲线拟合单元计算的焦点位置设置为对焦位置。
(5)根据(4)所述的信息处理装置，其中预定曲线是二次曲线。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的信息处理装置，其中
所述第一特征量计算单元基于每个所述块的像素值的最小值以及最大值与最小值之间的差值计算所述第一特征量。
(7)根据(3)所述的信息处理装置，其中所述第一特征量计算单元使用所述动态范围作为所述单位特征量。
(8)根据(3)所述的信息处理装置，其中所述第一特征量计算单元使用布伦纳梯度作为所述单位特征量。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的信息处理装置，其中
所述搜索图像获取单元在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像以用于粗略搜索对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于粗略搜索的对焦位置，
所述搜索图像获取单元以所述用于粗略搜索的对焦位置为中心，在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，所述第二间隔比所述第一间隔窄，
所述第一特征量计算单元获得每个所述精细搜索放大图像的所述第一特征量，而且
所述对焦位置确定单元获得用于精细搜索的对焦位置并将所述用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置。
(10)根据(1)至(8)中任一项的信息处理装置，其中
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取所述放大图像，
所述第一特征量计算单元将获取的多个所述放大图像中的每个放大图像分割为m×n个第一区域，并获得每个所述第一区域的所述第一特征量，m和n是2以上的整数，并且
所述对焦位置确定单元获得每个所述第一区域的对焦位置，获得样本与每个所述区域的所述对焦位置的倾斜，并基于所述倾斜选择最终对焦位置。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的信息处理装置，其中
当所述相加的结果小于预定值时，所述第一特征量计算单元获得每个所述放大图像的布伦纳梯度并将所述布伦纳梯度加到所述相加的所述结果上以获得所述第一特征量。
(12)根据(1)至(8)中任一项所述的信息处理装置，其还包括
相位差自动聚焦(AF)处理单元，使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置，其中
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置。
(13)根据(12)所述的信息处理装置，其中
当满足以下至少一项时，所述对焦位置确定单元将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述焦点位置处的所述第一特征量的倒数满足预定关系。
(14)根据(2)所述的信息处理装置，其还包括：
相位差AF处理单元，使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置；和
放大图像捕捉单元，针对分割包括载玻片上的样本的区域的多个小区域，拍摄所述小区域的放大图像，其中
所述搜索图像获取单元在所述多个小区域中的第一小区域中在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像，用于粗略搜索对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于粗略搜索的对焦位置，
所述搜索图像获取单元以所述用于粗略搜索的对焦位置为中心，在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，所述第二间隔比所述第一间隔窄，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述精细搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于精细搜索的对焦位置并将所述用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置，
所述相位差AF处理单元计算每个第二小区域的所述相位差焦点位置，所述第二小区域是除所述多个小区域中的所述第一小区域之外的一个或多个小区域中的每个小区域，
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述放大图像的所述第一特征量，而且
当满足以下至少一项时，所述对焦位置确定单元将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述第一特征量的倒数和所述焦点位置满足预定关系。
(15)根据(14)所述的信息处理装置，其中，
当获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量时，所述第一特征量计算单元设置所述第一条件，在所述第一条件中所述第一特征量超过由所述放大图像捕捉单元输出的最大值的平方根值。
(16)一种信息处理装置，包括：
第二特征量计算单元：
将每个所述放大图像分割为p×q个第二区域，p和q是预定的正整数，
针对每个所述第二区域获得每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，所述块形成所述第二区域，
计数满足第一条件和第二条件的所述块，所述第一条件中所述交流分量的动态范围是预定的，所述第二条件中所述直流分量是预定的，并且
获得所述计数的结果作为每个所述第二区域的第二特征量；和
白图像确定单元，如果第二特征量没有超过所获得的所述第二特征量的预定值，则所述白图像确定单元将所述放大图像确定为其中未显现样本的白图像。
(17)一种信息处理装置，其包括：
搜索图像获取单元，其在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
放大图像捕捉单元，其拍摄分割包括在载玻片上的样本的区域的多个小区域的放大图像；
第二特征量计算单元，其
将每个放大图像的周边部分分割为p个第二区域，p是2或更大的预定整数，
针对每个第二区域获得用于形成第二区域的每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，
计数满足其中交流分量的动态范围被预定的第一条件和其中直流分量被预定的第二条件的块，并且
获得计数的结果作为每个第二区域的第二特征量；和
继续确定单元，当获得的第二特征量超过预定值时，继续确定单元将邻接第二区域的不同小区域的放大图像确定为样本显示的图像。
(18)一种信息处理方法，其包括：
由搜索图像获取单元在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
由第一特征量计算单元基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
由对焦位置确定单元基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
(19)一种信息处理程序，使计算机用作：
搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
[补充说明]
另外，本技术不限于上述的实施方式，可以进行各种修改作为理所当然的事，而不脱离本发明的技术的主旨。
附图标记说明
10 俯视图像捕捉单元
11 光源
12 物镜
13 成像装置
20 放大图像捕捉单元
21 光源
22 聚光透镜
23 物镜
24 成像装置
25 聚光透镜驱动机构
30 散焦量检测单元
31 分束器
32 场透镜
33 分离透镜
34 成像装置
40 载物台
41 载物台驱动机构
50 控制单元
51 集成控制单元
511 区域检测单元
512 相位差AF对焦位置计算单元
513 对比度AF对焦位置计算单元
514 第一特征量计算单元
515 曲线拟合处理单元
516 白图像确定部分
517 第二特征量计算单元
518 继续确定单元
519 对焦位置接受/拒绝确定单元
52 照明控制单元
53 载物台控制单元
54 聚光透镜驱动控制单元
55 相位差图像捕捉控制单元
56 俯视图像捕捉控制单元
57 放大图像捕捉控制单元
58 存储单元
59 显影处理单元
60 图像编码单元
70 载片装载机
100 数字显微镜装置
PRT 载片
SPL 生物样本

Claims (19)

1.一种信息处理装置，包括：
搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述第一特征量计算单元根据满足第一条件和第二条件的所述块获得所述第一特征量，其中，所述第一条件中预定所述交流分量的所述动态范围，所述第二条件中预定所述直流分量。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，
所述第一特征量计算单元针对满足所述第一条件和所述第二条件的所述块通过预定方法计算并相加单位特征量，并基于所述相加的结果获得每个所述放大图像的第一特征量。
4.根据权利要求3所述的信息处理装置，还包括：
曲线拟合单元，基于三个以上焦点位置处的所述第一特征量的倒数的组合在预定曲线上进行曲线拟合，并计算所述倒数在所述预定曲线上变得最小的焦点位置，其中
所述对焦位置确定单元将由所述曲线拟合单元计算的焦点位置设置为对焦位置。
5.根据权利要求4所述的信息处理装置，其中，
所述预定曲线是二次曲线。
6.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中，
所述第一特征量计算单元基于每个所述块的像素值的最小值以及最大值与最小值之间的差值计算所述第一特征量。
7.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中，
所述第一特征量计算单元使用所述动态范围作为所述单位特征量。
8.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中，
所述第一特征量计算单元使用布伦纳梯度作为所述单位特征量。
9.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述搜索图像获取单元在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像以用于粗略搜索对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于粗略搜索的对焦位置，
所述搜索图像获取单元以所述用于粗略搜索的对焦位置为中心，在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，所述第二间隔比所述第一间隔窄，
所述第一特征量计算单元获得每个所述精细搜索放大图像的所述第一特征量，而且
所述对焦位置确定单元获得用于精细搜索的对焦位置并将所述用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置。
10.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取所述放大图像，
所述第一特征量计算单元将获取的多个所述放大图像中的每个放大图像分割为m×n个第一区域，并获得每个所述第一区域的所述第一特征量，m和n是2以上的整数，并且
所述对焦位置确定单元获得每个所述第一区域的对焦位置，获得样本与每个所述区域的所述对焦位置的倾斜，并基于所述倾斜选择最终对焦位置。
11.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
当所述相加的结果小于预定值时，所述第一特征量计算单元获得每个所述放大图像的布伦纳梯度并将所述布伦纳梯度加到所述相加的所述结果上以获得所述第一特征量。
12.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：
相位差自动聚焦(AF)处理单元，使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置，其中
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置。
13.根据权利要求12所述的信息处理装置，其中，
当满足以下至少一项时，所述对焦位置确定单元将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述焦点位置处的所述第一特征量的倒数满足预定关系。
14.根据权利要求2所述的信息处理装置，还包括：
相位差AF处理单元，使相位差AF检测单元检测相位差对焦位置，所述相位差AF检测单元以相差AF方式检测对焦位置；和
放大图像捕捉单元，针对分割包括载玻片上的样本的区域的多个小区域，拍摄所述小区域的放大图像，其中
所述搜索图像获取单元在所述多个小区域中的第一小区域中在以第一间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取粗略搜索放大图像，用于粗略搜索对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于粗略搜索的对焦位置，
所述搜索图像获取单元以所述用于粗略搜索的对焦位置为中心，在以第二间隔彼此分离的三个以上焦点位置处获取精细搜索放大图像以用于精细搜索对焦位置，所述第二间隔比所述第一间隔窄，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述精细搜索放大图像的所述第一特征量，
所述对焦位置确定单元获得用于精细搜索的对焦位置并将所述用于精细搜索的对焦位置设置为最终对焦位置，
所述相位差AF处理单元计算每个第二小区域的所述相位差焦点位置，所述第二小区域是除所述多个小区域中的所述第一小区域之外的一个或多个小区域中的每个小区域，
所述搜索图像获取单元在彼此不同的三个以上焦点位置处获取放大图像，在所述三个以上焦点位置中包含所述相位差对焦位置，
所述第一特征量计算单元获得用于每个所述放大图像的所述第一特征量，而且
当满足以下至少一项时，所述对焦位置确定单元将所述相位差对焦位置设置为最终对焦位置：所述相位差对焦位置处的所述第一特征量是最大，所述第一特征量的倒数和所述焦点位置满足预定关系。
15.根据权利要求14所述的信息处理装置，其中，
当获得用于每个所述粗略搜索放大图像的所述第一特征量时，所述第一特征量计算单元设置所述第一条件，在所述第一条件中所述第一特征量超过由所述放大图像捕捉单元输出的最大值的平方根值。
16.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：
第二特征量计算单元：
将每个所述放大图像分割为p×q个第二区域，p和q是预定的正整数，
针对每个所述第二区域获得每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，所述块形成所述第二区域，
计数满足第一条件和第二条件的所述块，所述第一条件中所述交流分量的动态范围是预定的，所述第二条件中所述直流分量是预定的，并且
获得所述计数的结果作为每个所述第二区域的第二特征量；和
白图像确定单元，如果第二特征量没有超过所获得的所述第二特征量的预定值，则所述白图像确定单元将所述放大图像确定为其中未显现样本的白图像。
17.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：
放大图像捕捉单元，针对分割包括载玻片上的样本的区域的多个小区域，拍摄所述小区域的放大图像；
第二特征量计算单元，其
将每个所述放大图像的周边部分分割为p个第二区域，p是2或更大的预定整数，
针对每个所述第二区域获得每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围，所述块形成所述第二区域，
计数满足第一条件和第二条件的所述块，所述第一条件中所述交流分量的动态范围是预定的，所述第二条件中所述直流分量是预定的，并且
获得所述计数的结果作为每个所述第二区域的第二特征量；和
继续确定单元，当获得的所述第二特征量超过预定值时，所述继续确定单元将邻接所述第二区域的其他所述小区域的所述放大图像确定为显现所述样本的图像。
18.一种信息处理方法，包括：
由搜索图像获取单元在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
由第一特征量计算单元基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
由对焦位置确定单元基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
19.一种信息处理程序，使计算机用作：
搜索图像获取单元，在彼此不同的焦点位置处获取放大图像；
第一特征量计算单元，基于每个块的像素值的直流分量和交流分量的动态范围针对拍摄的多个所述放大图像中的每个放大图像获得第一特征量，其中，所述块形成所述放大图像；和
对焦位置确定单元，基于所述第一特征量确定所述放大图像的对焦位置。
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