DE112015006271T5

DE112015006271T5 - Mikroskopiesystem, Mikroskopieverfahren und Mikroskopieprogramm

Info

Publication number: DE112015006271T5
Application number: DE112015006271.8T
Authority: DE
Inventors: Yoko Abe
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2018-01-18
Also published as: JPWO2016166871A1; WO2016166871A1; JP6563486B2; US10613313B2; US20180081162A1

Abstract

Es werden ein Mikroskopiesystem und dergleichen bereitgestellt, die in der Lage sind, ein Bild zu erzeugen, das einem Benutzer ermöglicht, eine Position einer Struktur in der Z-Richtung und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen in kurzer Zeit visuell und intuitiv zu erfassen, und in der Lage sind eine Datenmenge und eine Berechnungsmenge zu verringern. Ein Mikroskopiesystem 1 umfasst eine Bildgebungseinheit 211, die ein Bild durch Aufnehmen eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem 104 eines Mikroskopgeräts 10 erzeugten Objektbilds erfasst, einen elektromotorischen Tisch 130, der eine Brennebene und eine Position eines Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems verschiebt, eine Bildgebungssteuereinheit 22, die bewirkt, dass die Bildgebungseinheit ein überlagertes Multifokusbild durch Verschieben der Brennebene und der Position des Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit erfasst, eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231, die einem Verschiebungsbetrag erfasst, um den die Position des Sichtfelds verschoben wird, eine Bilderzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232, die Bilder mit voller Tiefenschärfe jeweils basierend auf überlagerten Multifokusbildern erzeugt, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen die Verschiebungsbeträge unterschiedlich sind, und ein Anzeigegerät 30, das die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopiesystem, ein Mikroskopieverfahren und ein Mikroskopieprogramm zum Beobachten eines Objekts über ein durch eine Mikroskopvorrichtung erfasstes Bild. Hintergrund
Auf dem Gebiet der Biologie, Medizin und dergleichen besteht ein Nutzerbedarf dahingehend, dass beim Beobachten eines dicken Objekts, wie ein Zellkern oder eine Stammzelle, unter Verwendung eines biologischen Mikroskops mit einer Tiefenschärfenebene von mehreren Zehnfachen von μm, Benutzer umgehend einen Bereich von Interesse festlegen, der sich in einer Tiefenrichtung (Z-Richtung) entlang der optischen Achse eines Beobachtungs-Optiksystems befindet. Als Reaktion auf einen solchen Bedarf ist eine Technik bekannt, mit der eine Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen erfasst wird, indem eine sequenzielle Bildgebung ausgeführt wird, während die Brennebene des Beobachtungs-Optiksystems entlang der optischen Achse verschoben wird und basierend auf der Vielzahl von Bildern ein Bild mit voller Tiefenschärfe, das an jeder Position in der Z-Richtung scharfgestellt ist, erzeugt wird. Die auf diese Weise erfasste Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen wird zusammengefasst auch als Z-Stapelbild bezeichnet.
Beispiele des Verfahrens zum Erzeugen eines Bildes mit voller Tiefenschärfe umfassen ein Verfahren zum Wiederherstellen, unter Verwendung einer Unschärfenfunktion, eines durch Überlagern von Z-Stapelbildern erzeugten Multifokusbilds und ein Verfahren zum Extrahieren eines Fokusbereichs aus jedem der Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen und Ausführen einer Zusammenstellung.
Die Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine Technik, mit der zwei Bilder, die auf der nahen Endseite und der entfernten Endseite eines Objekts fokussiert werden, und ein Bild mit voller Tiefenschärfe, das durch eine Bildgebung erzeugt wird, während ein Bildsensor auf der entfernten Endseite aus der nahen Endseite des Objekts abgeschwenkt wird, erfasst werden, die auf der nahen Endseite und der entfernten Endseite fokussierten Bilder unter Verwendung des Bildes mit voller Tiefenschärfe wiederhergestellt werden und dadurch ein Unschärfebetrag in einem Teilbereich in dem Bild berechnet wird und als Ergebnis ein Abstand von einem Optiksystem zu dem Objekt erfasst wird und eine Abstandskarte geschaffen wird.
Zitatsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2011/158498

Kurzdarstellung
Technisches Problem
Zum Beobachten eines transparenten Objekts, das in einem lebenden Körper oder dergleichen unter Verwendung eines Bilds mit voller Tiefenschärfe betrachtet wird, ist es schwierig, wenn mehrere Strukturen in der Z-Richtung vorhanden sind und jede dieser Strukturen fokussiert wird, eine Position jeder Struktur in der Z-Richtung zu erfassen. Wenn sich des Weiteren mehrere Strukturen in der Z-Richtung überlappen, ist es zudem schwierig, eine anteroposteriore Beziehung zwischen diesen Strukturen, das heißt, eine Positionsbeziehung in der Z-Richtung zwischen diesen Strukturen zu erfassen. Abbilden eines Z-Stapelbildes ist zeitaufwendig und verursacht ein weiteres Problem dadurch, dass eine zu speichernde Datenmenge und eine Berechnungsmenge bei der Bildverarbeitung riesig wird.
Hinsichtlich eines solchen Problems ist es in der oben erwähnten Patentliteratur 1 durch Erzeugen einer Abstandskarte möglich, die Z-Position der in dem Bild aufgenommenen Struktur visuell zu erfassen. In der Abstandskarte ist es jedoch unmöglich, eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen in der Z-Richtung visuell zu reproduzieren und es ist schwierig für den Benutzer, die anteroposteriore Beziehung intuitiv zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obengenannten Probleme erstellt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Mikroskopiesystem, ein Mikroskopieverfahren und ein Mikroskopieprogramm bereitzustellen, die in der Lage sind, ein Bild zu erzeugen, das einem Benutzer ermöglicht, eine Z-Richtungsposition einer in einem Bild aufgenommen Struktur und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen visuell und intuitiv schneller als je zuvor zu erfassen, und die in der Lage sind, eine Datenmenge und eine Berechnungsmenge bei der Bildverarbeitung im Vergleich zu den herkömmlich bereitgestellten niedrig zu halten. Lösung des Problems
Um das obengenannte Problem zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, umfasst ein Mikroskopiesystem gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Bildgebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Bild durch Aufnehmen eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem eines Mikroskops erzeugten Objektbilds zu erfassen; eine Verschiebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Brennebene und eine Position eines Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems zu verschieben; eine Bildgebungssteuereinheit, die dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Bildgebungseinheit ein überlagertes Multifokusbild, das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben der Brennebene und der Position des Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit erfasst; eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Verschiebungsbetrag zu erfassen, um den die Position des Sichtfelds verschoben wird; eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe, die dazu konfiguriert ist, Bilder mit voller Tiefenschärfe jeweils basierend auf überlagerten Multifokusbildern zu erzeugen, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen die Verschiebungsbeträge unterschiedlich sind; und eine Anzeigeeinheit, die dazu konfiguriert ist, die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzuzeigen.
In dem oben beschriebenen Mikroskopiesystem bestimmt die Bildgebungssteuereinheit eine Bildgebungs-Startposition zu einem Zeitpunkt des Erfassens eines jeden der überlagerten Multifokusbilder basierend auf dem durch die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit erfassten Verschiebungsbetrag.
Das oben beschriebene Mikroskopiesystem umfasst ferner: eine Beobachtungsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu bestimmen, der aus einem beliebigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe als ein Beobachtungsbereich in Übereinstimmung mit einer von außen ausgeführten Bedienung ausgewählt wird; und eine Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu extrahieren, der dem Beobachtungsbereich von einem anderen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, außer demjenigen, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, entspricht, und eine Position einer Scheibe mit einer Struktur eines Objekts, die dem Beobachtungsbereich entspricht, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen einer Position des Beobachtungsbereichs in dem einem der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich gewählt wird, und einer Position des Bereichs in dem anderen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Bereich extrahiert wird, zu erfassen.
In dem oben beschriebenen Mikroskopiesystem umfasst die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe eine Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Bildgebungsposition zu dem Zeitpunkt des Erfassens eines überlagerten Multifokusbildes, während die Position des Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems während der einen Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit verschoben wird, basierend auf der Position des Beobachtungsbereichs in dem einen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, zu bestimmen.
In dem oben beschriebenen Mikroskopiesystem bestimmt die Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit die Bildgebungsposition derart, dass sich die Position des Beobachtungsbereichs in jedem Bild mit voller Tiefenschärfe unter den Bildern mit voller Tiefenschärfe nicht ändert.
Ein Mikroskopieverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren des Erfassens eines Bildes durch Aufnehmen, mit einer Bildgebungseinheit, eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem eines Mikroskops erzeugten Objektbildes, und es umfasst: einen Bildgebungsschritt des Erfassens eines überlagerten Multifokusbilds, das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben einer Brennebene und einer Position eines Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit; einen Erzeugungsschritt von Bildern mit voller Tiefenschärfe des Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe basierend jeweils auf überlagerten Multifokusbildern, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen Verschiebungsbeträge, um die das Sichtfeld verschoben wird, unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt des Bewirkens, dass eine Anzeigeeinheit die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.
Ein Mikroskopieprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Programm des Erfassen eines Bildes durch Aufnehmen, mit einer Bildgebungseinheit, eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem eines Mikroskops erzeugten Objektbildes und es bewirkt, dass ein Computer ausführt: einen Bildgebungssteuerschritt zum Ausführen einer Steuerung, um ein überlagertes Multifokusbild, das das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben einer Brennebene und einer Position des Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit zu erfassen; einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe des Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe basierend jeweils auf überlagerten Multifokusbildern, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen Verschiebungsbeträge, um die das Sichtfeld verschoben wird, unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt des Bewirkens, dass eine Anzeigeeinheit die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein überlagertes Multifokusbild durch Verschieben der Brennebene und einer Position eines Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit erfasst. Daher ist es möglich, im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Multifokusbild durch Erfassen eines Z-Stapelbilds und Ausführen einer Bildverarbeitung erzeugt wird, die Bildgebungszeit drastisch zu kürzen und eine Datenmenge und Berechnungsmenge stark zu verringern. Weiterhin werden gemäß der vorliegenden Erfindung Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unter Bedingungen erzeugt werden, in denen Verschiebungsbeträge an einer Position eines Sichtfelds unterschiedlich sind, auf einem Bildschirm angezeigt. Daher vergleicht ein Benutzer diese Bilder mit voller Tiefenschärfe und ist dadurch in der Lage, eine Z-Richtungsposition einer in einem Bild aufgenommen Struktur und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen visuell und intuitiv zu erfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration eines in 1 dargestellten Mikroskopgeräts darstellt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 1 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.
4 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe darstellt.
7 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel darstellt, in dem zwei Bilder mit voller Tiefenschärfe nebeneinander in einem in 1 dargestellten Anzeigegerät angezeigt werden.
8 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens zum Erfassen eines überlagerten Multifokusbildes in einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben des Verfahrens des Erfassens eines überlagerten Multifokusbildes in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens eines überlagerten Multifokusbildes in einer vierten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 13 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.
15 ist ein schematisches Schaubild, das die mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt.
16 ist ein schematisches Schaubild, das ein beispielhaftes Verfahren des Auswählens eines Beobachtungsbereichs darstellt.
17 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens von Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs darstellt.
18 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
19 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 18 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.
20 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben des in 19 dargestellten Mikroskopiesystems.
21 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren des Verschiebens einer Position eines Sichtfelds in einer Modifikation der dritten Ausführungsform zeigt.
22 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Verfahren des Verschiebens der Position des Sichtfelds in einer Modifikation der dritten Ausführungsform darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Mikroskopiesystems, eines Mikroskopieverfahrens und eines Mikroskopieprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Des Weiteren sind gleiche Bezugszeichen an gleiche Teile vergeben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt umfasst ein Mikroskopiesystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, das ein Objektbild erzeugt, ein Bildgebungsgerät 20, das ein durch das Mikroskopgerät 10 erzeugtes vergrößertes Bild erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 30, das das durch das Bildgebungsgerät 20 verarbeitete Bild anzeigt.
2 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration des Mikroskopgeräts 10 darstellt. Wie in 2 dargestellt umfasst das Mikroskopgerät 10 einen im Wesentlichen C-förmigen Arm 100, einen Objektivtubus 102 und eine Okulareinheit 103, die auf dem Arm 100 über eine Trinokulartubuseinheit 101 abgestützt werden, eine Auflichtbeleuchtungseinheit 110 und eine Durchlichtbeleuchtungseinheit 120, die an dem Arm 100 vorgesehen sind, eine elektromotorische Tischeinheit 130 mit einem Tisch 131, auf dem ein Objekt S abgelegt ist, und eine Objektivlinse 140, die auf einer Endseite des Objektivtubus 102 so vorgesehen ist, dass sie dem Tisch 131 über die Trinokulartubuseinheit 101 zugewandt ist und ein Bild von Beobachtungslicht von dem Objekt S bildet. Die Objektivlinse 140, der über die Trinokulartubuseinheit 101 verbundene Objektivtubus 102 und eine Bildgebungseinheit 211 (wird später beschrieben), die an der anderen Endseite des Objektivtubus 102 vorgesehen ist, bilden ein Beobachtungs-Optiksystem (Bildgebungs-Optiksystem) 104.
Die Trinokulartubuseinheit 101 verzweigt das aus der Objektivlinse 140 einfallende Beobachtungslicht in die Richtung der Okulareinheit 103 für einen Benutzer, um das Objekt S direkt zu beobachten, und in die Richtung der später beschriebenen Bildgebungseinheit 211.
Die Auflichtbeleuchtungseinheit 110 umfasst eine Lichtquelle für eine Auflichtbeleuchtung 111 und ein Auflichtbeleuchtungs-Optiksystem 112, und bestrahlt das Objekt S mit Auflichtbeleuchtungslicht. Das Auflichtbeleuchtungs-Optiksystem 112 umfasst verschiedene Optikteile, insbesondere eine Filtereinheit, einen Verschluss, eine Feldblende, eine Aperturblende und dergleichen. Diese Optikteile sammeln das von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslicht für eine Auflichtbeleuchtung 111 und führen das Beleuchtungslicht in Richtung auf eine optische Achse L des Beobachtungs-Optiksystems 104.
Die Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 umfasst eine Lichtquelle für Durchlichtbeleuchtung 121 und ein Durchlichtbeleuchtungs-Optiksystem 122 und bestrahlt das Objekt S mit Durchlichtbeleuchtungslicht. Das Durchlichtbeleuchtungs-Optiksystem 122 umfasst verschiedene Optikteile, insbesondere eine Filtereinheit, einen Verschluss, eine Feldblende, eine Aperturblende und dergleichen. Diese Optikteile sammeln das von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslicht für eine Auflichtbeleuchtung 111 und führen das Beleuchtungslicht in Richtung auf die optische Achse L.
Entweder die Auflichtbeleuchtungseinheit 110 oder die Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 wird ausgewählt und gemäß einem mikroskopischen Untersuchungsverfahren eingesetzt. Es wird angemerkt, dass nur eine von der Auflichtbeleuchtungseinheit 110 und der Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 in dem Mikroskopgerät 10 vorgesehen werden kann.
Die elektromotorische Tischeinheit 130 umfasst den Tisch 131, eine Tischantriebseinheit 132, die den Tisch 131 bewegt, und eine Positionserkennungseinheit 133. Die Tischantriebseinheit 132 umfasst beispielsweise einen Motor. Eine Objektablagefläche 131a des Tisches 131 ist so vorgesehen, dass sie orthogonal zu der optischen Achse der Objektivlinse 140 ist. In der folgenden Beschreibung ist die Objektablagefläche 131a eine XY-Ebene, und eine Normalenrichtung der XY-Ebene, das heißt, eine Richtung parallel zur optischen Achse, ist eine Z-Richtung. In der Z-Richtung ist in der Figur eine Richtung nach unten, das heißt, eine Richtung weg von der Objektivlinse 140, eine Plus-Richtung.
Durch Bewegen des Tisches 131 innerhalb der XY-Ebene kann eine Position eines Sichtfelds der Objektivlinse 140 verschoben werden. Weiterhin ist es durch Bewegen des Tisches 131 in der Z-Richtung möglich, eine Brennebene der Objektivlinse 140 entlang der optischen Achse L zu verschieben. Das heißt, die elektromotorische Tischeinheit 130 ist eine Verschiebeeinheit, die die Brennebene und die Position des Sichtfelds durch Bewegen des Tisches 131 unter Steuerung einer später beschriebenen Bildgebungssteuereinheit 22 verschiebt.
Wenn in 2 die Brennebene und die Position des Sichtfelds verschoben werden, ist die Position des Beobachtungs-Optiksystems 104 mit den Teilen von dem Objektivtubus 102 bis zu der Objektivlinse 140 fest und der Tisch 131 wird bewegt. Die Position des Tisches 131 kann jedoch auch fest sein und das Beobachtungs-Optiksystem 104 kann bewegt werden. Alternativ können sowohl der Tisch 131 als auch das Beobachtungs-Optiksystem 102 in zueinander entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Das heißt, solange sich das Beobachtungs-Optiksystem 104 und das Objekt S relativ zueinander bewegen können, kann eine beliebige Konfiguration übernommen werden. Des Weiteren kann die Brennebene durch Verschieben des Beobachtungs-Optiksystems 104 in der Z-Richtung verschoben werden und die Position eines Sichtfelds V kann durch Bewegen des Tisches 131 in der XY-Ebene verschoben werden.
Die Positionserkennungseinheit 133 umfasst beispielsweise einen Geber, der den Rotationsbetrag der Tischantriebseinheit 132, die einen Motor umfasst, erkennt. Die Positionserkennungseinheit 133 erkennt die Position des Tisches 131 und gibt ein Erkennungssignal aus. Es wird angemerkt, dass anstelle der Tischantriebseinheit 132 und der Positionserkennungseinheit 133 eine Impulserzeugungseinheit und ein Schrittmotor, die Impulse entsprechend der Steuerung der später beschriebenen Bildgebungssteuereinheit 22 erzeugen, vorgesehen werden können.
Die Objektivlinse 140 ist an einem Revolver 142 angebracht, der mehrere Objektivlinsen (zum Beispiel die Objektivlinsen 140 und 141) mit unterschiedlichen Vergrößerungen aufnehmen kann. Durch Drehen des Revolvers 142 und Wechseln der dem Tisch 131 gegenüberliegenden Objektivlinsen 140 und 141 kann die Bildgebungsvergrößerung gewechselt werden. Es wird angemerkt, dass 2 einen Zustand darstellt, in dem die Objektivlinse 140 dem Tisch 131 zugewandt ist.
Mit Bezug wiederum zu 1 umfasst das Bildgebungsgerät 20 eine Bilderfassungseinheit 21, die ein Bild durch Aufnehmen eines durch das Beobachtungs-Optiksystem 104 des Mikroskopgeräts 10 erzeugten Objektbilds erfasst, die Bildgebungssteuereinheit 22, die den Bildgebungsvorgang der Bilderfassungseinheit 21 steuert, eine Steuereinheit 23, die verschiedene Arbeitsvorgänge an dem Bildgebungsgerät 20 steuert und das durch die Bilderfassungseinheit 21 erfasste Bild verarbeitet, eine Speichereinheit 24, die verschiedenen Arten von Informationen, wie Bilddaten des durch die Bilderfassungseinheit 21 erfassten Bilds und Steuerprogramme speichert, eine Eingabeeinheit 25, die Anweisungen und Information in das Bildgebungsgerät 20 eingibt, und eine Ausgabeeinheit 26, die Bilder basierend auf den in der Speichereinheit 24 gespeicherten Bilddaten und verschiedene Arten von Information an eine externe Vorrichtung ausgibt.
Die Bilderfassungseinheit 21 umfasst die Bildgebungseinheit 211 und einen Speicher 212. Die Bildgebungseinheit 211 ist beispielsweise mit einem Bildgebungselement (Imager) 211a versehen, das ein CCD, ein CMOS oder dergleichen umfasst, und dazu konfiguriert ist, eine Kamera zu verwenden, die ein Farbbild mit einer Pixelebene (Pixelwert) in jedem Band von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) in jedem Pixel, das das Bildgebungselement 211a aufweist, abbilden kann. Alternativ kann die Bildgebungseinheit 211 dazu konfiguriert sein, eine Kamera zu verwenden, die ein einfarbiges Bild aufnehmen kann, das einen Leuchtdichtewert Y als eine Pixelebene (Pixelwert) in jedem Pixel ausgibt.
Wie in 2 dargestellt ist die Bildgebungseinheit 211 an einem Ende des Objektivtubus 102 derart vorgesehen, dass die optische Achse L durch die Mitte der Lichtaufnahmefläche des Bildgebungselements 211a läuft. Die Bildgebungseinheit 211 wandelt auf die Lichtaufnahmefläche einfallendes Beobachtungslicht durch das Beobachtungs-Optiksystem 104, das die Teile von der Objektivlinse 140 bis zum Objektivtubus 102 umfasst, photoelektrisch um und erzeugt dadurch Bilddaten eines Objektbilds, das in das Sichtfeld der Objektivlinse 140 eingetreten ist.
Der Speicher 212 umfasst eine Aufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise einen Halbleiterspeicher, wie einen Flash-speicher, einen RAM und einen ROM, der das Aufzeichnen aktualisieren kann. Der Speicher 212 speichert zwischenzeitlich die durch die Bildgebungseinheit 211 erzeugten Bilddaten.
Die Bildgebungssteuereinheit 22 gibt ein Steuersignal an das Mikroskopgerät 10 während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit 211 aus, um den Tisch 131 zu bewegen und dadurch die Brennebene und die Position des Sichtfeld der Objektivlinse 140 zu verschieben. Auf diese Weise führt die Bildgebungssteuereinheit 22 eine Steuerung des Erfassens eines überlagerten Multifokusbildes aus, das Bildinformation zu mehreren Ebenen in der Richtung der optischen Achse L des Beobachtungs-Optiksystems 104 umfasst.
Die Steuereinheit 23 umfasst beispielsweise Hardware, wie eine CPU, und liest ein in der Speichereinheit 24 gespeichertes Programm, und steuert dadurch gemeinsam die Arbeitsvorgänge des Bildgebungsgeräts 20 und des gesamten Mikroskopiesystems 1 basierend auf verschiedenen in der Speichereinheit 24 gespeicherten Parametern, von der Eingabeeinheit 25 eingegebene Information und dergleichen. Des Weiteren unterwirft die Steuereinheit 23 von der Bilderfassungseinheit 21 eingegebene Bilddaten einer vorbestimmten Bildverarbeitung und führt dadurch die Verarbeitung des Erzeugens eines Bildes mit voller Tiefenschärfe aus.
Insbesondere umfasst die Steuereinheit 23 eine Verschiebungsbetrags-Verarbeitungseinheit 231, die einen Verschiebungsbetrag erfasst, um den die Position des Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems 104 verschoben wird, wenn ein überlagertes Multifokusbild erfasst wird, und eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232, die ein Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt, indem das überlagerte Multifokusbild unter Verwendung einer Punktspreizfunktion, die die Unschärfe des Bildes darstellt, wiederhergestellt wird.
Die Speichereinheit 24 umfasst eine Aufzeichnungseinheit, beispielsweise ein Halbleiterspeicher, wie etwa ein Flash-Speicher, einen RAM und einen ROM, der das Aufzeichnen aktualisieren kann, ein Aufzeichnungsmedium, das eingebaut ist oder über ein Datenübertragungsendgerät, wie etwa eine Festplatte, eine MO, eine CD-R und eine DVD-R, verbunden ist, und ein Schreib-Lese-Gerät, das Information auf das Aufzeichnungsmedium schreibt und die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Information liest. Die Speichereinheit 24 umfasst eine Parameterspeichereinheit 241, die für die Berechnung in der Steuereinheit 23 verwendete Parameter speichert, und eine Programmspeichereinheit 242, die verschiedene Programme speichert. Von den Komponenten speichert die Parameterspeichereinheit 241 Parameter, wie etwa einen Verschiebungsbetrag, um den die Position des Sichtfelds verschoben wird, wenn ein überlagertes Multifokusbild erfasst wird. Weiterhin speichert die Programmspeichereinheit 242 ein Steuerprogramm, um zu bewirken, dass das Bildgebungsgerät 20 einen vorbestimmten Arbeitsvorgang, ein Bildverarbeitungsprogramm und dergleichen ausführt.
Die Eingabeeinheit 25 umfasst eine Eingabevorrichtung, wie etwa eine Tastatur, verschiedene Tasten und verschiedene Schalter, und eine Zeigevorrichtung, wie etwa eine Maus und ein Touch-Panel, und gibt ein gemäß einer auf diesen Vorrichtung ausgeführten Bedienung ein Signal in die Steuereinheit 23 ein.
Die Ausgabeeinheit 26 ist eine externe Schnittstelle, die an eine externe Vorrichtung, wie etwa das Anzeigegerät 30, ein Bild basierend auf durch die Bilderfassungseinheit 21 erfasste Bilddaten, ein durch die Steuereinheit 23 erzeugtes Bild mit voller Tiefenschärfe und andere verschiedene Arten von Information ausgibt und bewirkt, dass die externe Vorrichtung diese Bilder und die anderen Arten von Information in einem vorbestimmten Format anzeigt.
Ein solches Bildgebungsgerät 20 kann durch Kombinieren einer Universal-Digitalkamera mit einem Universalgerät, wie etwa einem Personal-Computer und einem Arbeitsplatz, über eine externe Schnittstelle konfiguriert werden.
Das Anzeigegerät 30 umfasst beispielsweise eine LCD, eine EL-Anzeige oder eine CRT-Anzeige und zeigt eine Bildausgabe von der Ausgabeeinheit 26 und damit verbundene Information an. Es wird angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform das Anzeigegerät 30 außerhalb des Bildgebungsgeräts 20 vorgesehen ist. Das Anzeigegerät 30 kann jedoch auch im Innern des Bildgebungsgeräts 20 vorgesehen werden.
Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 darstellt.
Zunächst erfasst in Schritt S10 die Bilderfassungseinheit 21 mehrere überlagerte Multifokusbilder. 4 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens der mehreren überlagerten Multifokusbilder. In der folgenden Beschreibung wird, wie in 4 dargestellt, ein Fall beschrieben, in dem ein Bereich einer Dicke D (μm) in dem Objekt S überlagernd abgebildet wird. Dieser Bereich der Dicke D wird als überlagerter Bildgebungsbereich bezeichnet. In 4 ist der überlagerte Bildgebungsbereich dargestellt, während er in mehrere Scheiben F_j=0bisN aufgeteilt wird. In der ersten Ausführungsform entspricht eine Dicke Δz jeder Scheibe F_j einer Tiefenschärfe des Beobachtungs-Optiksystems 104. Des Weiteren ist ein Bereich, der in jeder Scheibe F_j durch fettgedruckte Linien eingeschlossen ist, das Sichtfeld V des abzubildenden Beobachtungs-Optiksystems 104. Ein dem Sichtfeld V überlagert dargestellter Pfeil zeigt eine Richtung der Verschiebung der Brennebene und der Position des Sichtfelds an.
Wie in (a) von 4 dargestellt wird angenommen, dass wenn die Verarbeitung von Schritt S10 startet, die Brennebene des Beobachtungs-Optiksystems 104 auf die Scheibe F_j=0 eingestellt ist, die die durch den Benutzer gewünschte Z-Position ist, und das Sichtfeld V ist auf die durch den Benutzer gewünschte XY-Position eingestellt. Diese Positionierung kann manuell durch den Benutzer ausgeführt werden oder kann durch automatische Steuerung ausgeführt werden.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt. Zunächst erfasst in Schritt S101 die Bilderfassungseinheit 21 ein überlagertes Multifokusbild mit einem Verschiebungsbetrag von Null. Wie insbesondere in (a) von 4 dargestellt, wird unter der Steuerung der Bildgebungssteuereinheit 22 die Belichtung in der Bildgebungseinheit 211 gestartet und die Brennebene des Beobachtungs-Optiksystems 104 wird in der +Z-Richtung um die Dicke D während einer Belichtungsdauer verschoben. Als Ergebnis wird ein überlagertes Multifokusbild SI₀ erfasst, in dem Bilder in dem Sichtfeld V an derselben X-Position in den Scheiben F_j=0 bis F_j=N überlagert sind.
Im nachfolgenden Schritt S102 erfasst die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 einen Verschiebungsbetrag, um den die Position des Sichtfelds V verschoben wird, wenn ein überlagertes Multifokusbild erfasst wird. Dieser Verschiebungsbetrag kann ein voreingestellter Betrag sein oder kann basierend auf einer von der Eingabeeinheit 25 gemäß einer Benutzerbedienung eingegebenen Information erfasst werden.
Wenn, wie in (b) von 4 dargestellt, ein Verschiebungsbetrag der Position des Sichtfelds V zwischen benachbarten Scheiben F_j und F_j+1 σ ist, dann wird ein Verschiebungsbetrag s_j der Position des Sichtfelds V in jeder Scheibe F_j mit Bezug auf die Position des Sichtfelds V in der Scheibe F_j=0 an der obersten Oberfläche durch die folgende Formel (1) gegeben. s_j = σ × j (1)
Wenn des Weiteren ein Verschiebungsbetrag σ gemäß einer Benutzerbedienung bestimmt wird, wie in (b) von 4 dargestellt, wird vorzugsweise ein Winkel θ eingegeben, der gebildet wird, wenn die Sichtlinie des Benutzers in Bezug auf die Richtung direkt oberhalb des Objekts S geneigt ist. Wenn in diesem Fall ein Pixelabstand der Bildgebungseinheit 211 p (μm/Pixel) ist, wird der Verschiebungsbetrag σ (Pixel) durch die folgende Formel (2) gegeben. σ = (Z/tanθ)/p (2)
In der Formel (2) kann ein Abstand Z durch einen Abstand von der Objektivlinse 140 zu jeder Tiefe in dem Objekt S angenähert werden.
Im nachfolgenden Schritt S103 stellt die Bildgebungssteuereinheit 22 Bildgebungsparameter basierend auf dem in Schritt S102 erfassten Verschiebungsbetrag σ ein. Insbesondere berechnet die Bildgebungssteuereinheit 22 zunächst einen Bewegungsabstand t = σ × N, um den das Sichtfeld zur nächsten Bildgebungsstartposition bewegt wird. Dieser Bewegungsabstand entspricht dem Bewegen des Tisches 131 entlang der X-Richtung um den Abstand σ × N × p/M unter Verwendung eines Pixelabstands p der Bildgebungseinheit 211 und einer M-fachen Beobachtungsvergrößerung in dem Mikroskopgerät 10.
Des Weiteren berechnet die Bildgebungssteuereinheit 22 als einen Bildgebungsparameter eine Verschiebungsgeschwindigkeit v₁, mit der das Sichtfeld V entlang der X-Richtung während einer Belichtungsdauer verschoben wird. Die Verschiebungsgeschwindigkeit v₁ wird durch die folgende Formel (3) gegeben, wobei eine einmalige Belichtungsdauer T₁, der Pixelabstand p der Bildgebungseinheit 211, die Anzahl N der in der Dicke D des überlagerten Bildgebungsbereichs enthaltenen Tiefenschärfe Δz und die M-fache Beobachtungsvergrößerung eingesetzt werden. v₁ = (p × σ/M)/(T₁/N) (3)
Im nachfolgenden Schritt S104 bildet die Erfassungseinheit 21 unter der Steuerung der Bildgebungssteuereinheit 22 basierend auf den in Schritt S103 Bildgebungsparametern das Objekt S ab, während die Brennebene und die Position des Sichtfelds V des Beobachtungs-Optiksystems 104 während einer Belichtungsdauer durch die Bildgebungseinheit 211 verschoben wird. Auf diese Weise erfasst die Bilderfassungseinheit 21 ein überlagertes Multifokusbild, das den Verschiebungsbetrag σ aufweist.
Insbesondere wird, wie in (b) von 4 dargestellt, das Sichtfeld V zuerst um den Abstand t in die X-Richtung verschoben. Diese Position ist die Bildgebungsstartposition des nächsten überlagerten Multifokusbild. Dann wird die Belichtung in der Bildgebungseinheit 211 gestartet, das Sichtfeld V wird mit der Geschwindigkeit v₁ während einer Belichtungsdauer in die –X-Richtung verschoben und die Brennebene wird mit einer Geschwindigkeit D/T₁ in die –Z-Richtung verschoben. Als Ergebnis wird ein überlagertes Multifokusbild ST₁ erfasst, auf das ein Bild in dem Sichtfeld V in jeder der Scheiben F_j=0 bis F_j=N überlagert ist. Danach kehrt der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 zur Hauptroutine zurück.
Hierin ist die Richtung der Verschiebung der Brennebene und die Position des Sichtfelds V nicht auf die Richtung des in 4 dargestellten Pfeils beschränkt. Wenn beispielsweise ein in (a) von 4 dargestelltes überlagertes Multifokusbild SI₀ erfasst wird, kann die Brennebene in der –Z-Richtung (von der Scheibe F_j=N bis zur Scheibe F_j=0) verschoben werden. Wenn alternativ ein in (b) von 4 dargestelltes überlagertes Multifokusbild SI₁ erfasst wird, kann das Sichtfeld V in der +X-Richtung verschoben werden, während die Brennebene in die +Z-Richtung verschoben wird. Bevorzugt wird die Reihenfolge des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern SI₀ und SI₁ und die Verschiebungsrichtung der Brennebene und der Position des Sichtfelds V derart eingestellt, dass die Anzahl von Bewegungen und der Betrag der Bewegung des Tisches 131 so klein wie möglich sind.
In dem Schritt S11, anschließend an Schritt S10, erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein Bild mit voller Tiefenschärfe basierend auf den mehreren in Schritt S10 erfassten überlagerten Multifokusbildern.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens des Bilds mit voller Tiefenschärfe darstellt. In Schritt S111 erfasst die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 eine Punktspreizfunktion(PSF)-Information, die eine Bildunschärfe in einem Bild jeder Scheibe F_j darstellt und erzeugt ein PSF-Bild basierend auf der PSF-Information. Die Punktspreizfunktion wird in Zuordnung zu den Bildgebungsbedingungen, wie der Vergrößerung der Objektivlinse 140 in dem Mikroskopgerät 10 und der Scheibe F_j, vorab in der Parameterspeichereinheit 241 gespeichert. Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 liest die Punktspreizfunktion gemäß der Scheibe F_j aus der Parameterspeichereinheit 241 basierend auf Bildgebungsbedingungen, wie der Vergrößerung der Objektivlinse 140, und berechnet einen Pixelwert entsprechend jeder Pixelposition in einem Bild des Sichtfelds V basierend auf der Punktspreizfunktion. Auf diese Weise erzeugt die Bilderzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein PSF-Bild für jede Scheibe F_j.
Im anschließenden Schritt S112 erzeugt die Bilderzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild PI₀, das einen Verschiebungsbetrag Null entsprechend dem überlagerten Multifokusbild SI₀ aufweist. Insbesondere wird durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen unter den den mehreren Scheiben F_j=0bisN entsprechenden PSF-Bildern einander entsprechen, der mehreren in Schritt S111 erzeugten PSF-Bilder, ein Pixelwert von jedem Pixel in dem überlagerten Multifokus-PSF-Bild PI₀ berechnet.
Im anschließenden Schritt S113 erfasst die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 den Verschiebungsbetrag σ, der beim Erzeugen des überlagerten Multifokusbilds SI₁ verwendet wird, und verschiebt das PSF-Bild entsprechend jeder Scheibe F_j basierend auf dem Verschiebungsbetrag σ. Das heißt, wie in dem Fall, wenn das überlagerte Multifokusbild SI1 erzeugt wird, wird das einer weiteren Scheibe F_j entsprechende PSF-Bild um den Verschiebungsbetrag s_j = σ × j in Bezug auf das der Scheibe F_j = 0 entsprechende PSF-Bild an der obersten Fläche verschoben.
Im anschließenden Schritt S114 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild PI₁, das einen Verschiebungsbetrag σ aufweist, unter Verwendung der mehreren PSF-Bildern nach der Verschiebungsverarbeitung in Schritt S113. Insbesondere wird durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen unter den mehreren PSF-Bildern nach der Verschiebungsverarbeitung einander entsprechen, ein Pixelwert von jedem Pixel in dem überlagerten Multifokus-PSF-Bild PI₁ berechnet.
In Schritt S115 stellt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 die mehreren in Schritt S10 überlagerten Multifokusbilder SI₀ und SI₁ unter Verwendung der überlagerten Multifokus-PSF-Bilder PI₀ beziehungsweise PI₁ wieder her. Als Ergebnis wird ein Bild mit voller Tiefenschärfe AI₀ aus dem überlagerten Multifokusbild SI₀ erzeugt, und ein Bild mit voller Tiefenschärfe AI₁ wird aus dem überlagerten Multifokusbild SI₁ erzeugt. Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu der Hauptroutine zurück.
In Schritt S12, anschließend an Schritt S11, gibt das Bildgebungsgerät 20 die Bilddaten der mehreren in Schritt S11 erzeugten Bildern mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ an das Anzeigegerät 30 aus und bewirkt, dass das Anzeigegerät 30 die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ anzeigt. Ein Verfahren zum Anzeigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise können die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ nebeneinander angezeigt werden oder die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ können abwechselnd im selben Bereich angezeigt werden. Wenn die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ abwechselnd im gleichen Bereich angezeigt werden, können die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ automatisch in vorbestimmten Intervallen gewechselt werden oder können manuell durch den Benutzer unter Verwendung der Eingabeeinheit 25 gewechselt werden.
7 ist ein schematisches Schaubild, das ein Anzeigebeispiel eines Bildes mit voller Tiefenschärfe in dem Anzeigegerät 30 darstellt. Auf einem in 7 dargestellten Bildschirm m1 werden zwei Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₀ und AI₁ nebeneinander angezeigt. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1.
Wie oben beschrieben wird in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das überlagerte Multifokusbild durch Ausführen einer Bildgebung erfasst, während die Brennebene und die Position des Sichtfelds während einer Belichtungsdauer verschoben werden, und das überlagerte Multifokusbild wird wiederhergestellt. Auf diese Weise wird das Bild mit voller Tieferschärfe erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt und unter Bedingungen angezeigt, in denen die Verschiebungsbeträge der Position des Sichtfelds unterschiedlich sind. Als Ergebnis ist es möglich, einen Zustand des virtuellen Betrachtens des Objekts S von mehreren Beobachtungspunkten aus zu reproduzieren. Beispielsweise ist es im Fall von 4 durch Einstellen des Verschiebungsbetrags auf Null möglich, einen Zustand des Betrachtens des Objekts S direkt von oben zu reproduzieren. Durch Einstellen des Verschiebungsbetrags auf σ ist es möglich, einen Zustand des Betrachtens des Objekts S von links oben zu reproduzieren. Daher kann der Benutzer durch Beziehen auf diese Bilder mit voller Tiefenschärfe eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, eine anteroposteriore Beziehung zwischen Strukturen, einen überlappenden Zustand der Strukturen und dergleichen visuell und intuitiv erfassen.
Des Weiteren wird gemäß der ersten Ausführungsform das überlagerte Multifokusbild durch Ausführen einer Bildgebung erfasst, während die Brennebene während einer Belichtungsdauer bewegt wird. Daher ist es möglich, im Vergleich zu dem Fall, in dem das überlagerte Multifokusbild durch Erfassen von Z-Stapelbildern erfasst wird, indem eine Bildgebung mehrere Male ausgeführt und dann die Z-Stapelbilder ausgemittelt werden, eine Bildgebung in kurzer Zeit auszuführen und eine Datenmenge und eine Berechnungsmenge bei der Bildverarbeitung deutlich zu verringern.
Um das Verständnis zu erleichtern wurde in der ersten Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem das Sichtfeld V des Beobachtungs-Optiksystems 104 nur in der X-Richtung verschoben wird. Eine ähnliche Verarbeitung kann jedoch auch in der Y-Richtung ausgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, ein Bild mit voller Tiefenschärfe zu erzeugen, wie auch in dem Fall, in dem der virtuelle Beobachtungspunkt in Bezug auf das Objekt S entlang der Y-Richtung bewegt wird. Weiterhin ist es durch Verschieben des Sichtfelds V des Beobachtungs-Optiksystem 104 in zwei Richtungen, das heißt, der X-Richtung und der Y-Richtung, ferner möglich, ein Bild mit voller Tiefenschärfe zu erzeugen, wie auch in dem Fall, in dem ein virtueller Beobachtungspunkt in Bezug auf das Objekt S in der horizontalen Ebene bewegt wird.
(Erste Modifikation)
Als Nächstes wird eine erste Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 8 und 9 sind schematische Schaubilder zum Beschreiben eines Verfahrens zum Erfassen eines überlagerten Multifokusbilds in der ersten Modifikation.
In der ersten Modifikation ist die optische Achse des Beobachtungs-Optiksystems 104 orthogonal zu dem Tisch 131. Wenn das überlagerte Multifokusbild SI₁, das den Verschiebungsbetrag σ aufweist, erfasst wird, wird die Bildgebung ausgeführt, während der Tisch 131 in der Z-Richtung und der X-Richtung bewegt wird. Die Bildgebung kann jedoch auch durch vorhergehendes Neigen einer optischen Achse eines Beobachtungs-Optiksystems 104 in Bezug auf einen Tisch 131 ausgeführt werden.
Wie beispielsweise in 8 dargestellt ist eine Objektablagefläche 131a des Tisches 131 horizontal eingestellt und eine optische Achse L des Beobachtungs-Optiksystem 104 ist um einen Winkel α in Bezug auf eine senkrechte Linie der Objektablagefläche 131a geneigt. Als Ergebnis ist eine Brennebene Pf einer Bildgebungseinheit 211 um den Winkel α in Bezug auf die Objektablagefläche 131a geneigt. In diesem Fall wird durch Bewegen des Beobachtungs-Optiksystems 104 entlang der optischen Achse L in einer sich der Objektablagefläche 131a annähernden Richtung die Brennebene Pf in der +Z-Richtung in Bezug auf ein Objekt S bewegt, und ein Sichtfeld verschiebt sich in der +X-Richtung. Das heißt, eine Steuerung für zweidimensionales Bewegen des Beobachtungs-Optiksystems 104 wird unnötig, und eine Antriebssteuerung für das Beobachtungs-Optiksystem 104 kann vereinfacht werden.
Wie in 9 dargestellt ist alternativ die Objektablagefläche 131a des Tisches 131 horizontal eingestellt und die optische Achse L des Beobachtungs-Optiksystems 104 ist orthogonal zur Objektablagefläche 131a eingestellt. Dann wird ein Untersatz 106 mit einer schrägen Oberfläche unter einem Winkel α in Bezug auf die Unterfläche auf dem Tisch 131 installiert. Durch Aufsetzen des Objekts S auf eine Schräge 161a des Untersatzes 106 wird die Brennebene Pf der Bildgebungseinheit 211 um einen Winkel α in Bezug auf die Schräge 161a geneigt. In diesem Fall wird durch Bewegen des Tisches 131 in der –Z-Richtung oder durch Bewegen des Beobachtungs-Optiksystems 104 in der +Z-Richtung die Brennebene Pf in Bezug auf das Objekt S in der +Z-Richtung bewegt und das Sichtfeld in der +X-Richtung verschoben. In diesem Fall wird eine Steuerung für zweidimensionales Bewegen des Tisches 131 oder des Beobachtungs-Optiksystems 104 unnötig und eine Antriebssteuerung für das Beobachtungs-Optiksystem 104 kann vereinfacht werden.
Wenn daher die Brennebene Pf in Bezug auf das Objekt S geneigt wird, dann wird die Einstellung von verschiedenen Bildgebungsparametern wie folgt ausgeführt. Wenn ein Verschiebungsbetrag zwischen Scheiben in dem überlagerten Multifokusbild SI₁ σ (Pixel) ist, ein Pixelabstand der Bildgebungseinheit 211 p ist (μm/Pixel), die Anzahl einer in dem überlagerten Bildgebungsbereich mit einer Dicke D enthaltenen Tiefenschärfe Δz N ist (N = D/Δz) und eine Beobachtungsvergrößerung M-fach ist, dann wird der Winkel α durch die folgende Formel (4) gegeben. α = tan^–1{(p × σ × N/M)/D}
Eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 berechnet den Winkel α basierend auf dem Verschiebungsbetrag σ und gibt den Winkel α aus. Eine Bildgebungssteuereinheit 22 führt basierend auf dem Winkel α eine Steuerung aus, um die Brennebene Pf des Beobachtungsoptiksystems 104 in Bezug auf die Objektablagefläche 131a um den Winkel α zu neigen, wie in 8 dargestellt.
Wenn alternativ ein Untersatz 161 installiert wird, wie in 9 dargestellt, gibt der Benutzer unter Verwendung der Eingabeeinheit 25 den Winkel α der Schräge 161a in Bezug auf die Objektablagefläche 131a ein. In diesem Fall berechnet die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 den Verschiebungsbetrag σ entsprechend dem Winkel α aus der Formel (4) und die Bildgebungseinheit 22 berechnet verschiedene Steuerparameter basierend auf diesem Verschiebebetrag σ.
(Zweite Modifikation)
Als Nächstes wird eine zweite Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird ein überlagertes Multifokusbild durch kontinuierliches Verschieben der Brennebene und der Position des Sichtfelds V erfasst, während der Verschluss während einer Belichtungsdauer der Bildgebungsdauer 211 offengehalten bleibt. Es kann jedoch auch ein Verschluss, der den Lichteinfall auf eine Bildgebungseinheit 211 blockiert, in einem vorbestimmten Zyklus während einer Belichtungsdauer geöffnet und geschlossen werden, und eine Brennebene und eine Position eines Sichtfelds V kann in Stufen verschoben werden, während der Verschluss geschlossen ist.
Wie viele Male der Verschluss während einer Belichtungsdauer geöffnet und geschlossen wird, das heißt, wie viele Male ein Objekt S der Bildgebungseinheit 211 ausgesetzt wird, oder wie viele Male die Brennebene und die Position des Sichtfelds verschoben werden, und ein Positionsverschiebebetrag der Brennebene und des Sichtfelds V pro einem Mal werden gemäß einer Belichtungsdauer, einer Verschlussgeschwindigkeit und dergleichen in der Bildgebungseinheit 211 angemessen eingestellt.
Wenn beispielsweise das überlagerte Multifokusbild SI₀, das einen Verschiebungsbetrag Null aufweist, wie in (a) von 4 dargestellt, erfasst wird, wird die Brennebene um einen vorbestimmten überlagerten Bildgebungsbereich bewegt, insbesondere um mehrere Vielfache einer Tiefenschärfe (k × Δz, wobei k eine natürliche Zahl ist), während der Verschluss offen ist. Wenn des Weiteren das überlagerte Multifokusbild SI₁, das einen in (b) von 4 dargestellten Verschiebungsbetrag σ aufweist, erfasst wird, dann wird die Brennebene um einen vorbestimmten Bildgebungsbereich bewegt, insbesondere um mehrere Vielfache der Tiefenschärfe (k × Δz), und die Position des Sichtfelds V wird um mehrere Vielfache des Verschiebungsbetrags σ (k × σ) verschoben, während der Verschluss offen ist.
In diesem Fall wird in Schritt S111 von 6 ein PSF-Bild erzeugt, das mehreren Scheiben ab dem Öffnen des Verschlusses bis zum Schließen des Verschlusses entspricht. Des Weiteren wird in Schritt S113 von 6 das PSF-Bild entsprechend dem Verschiebungsbetrag der Position des Sichtfelds V gemäß dem Öffnungs- und Schließzyklus des Verschlusses verschoben. Die Verarbeitung in S112, S114 und S115 ist derjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich.
(Dritte Modifikation)
Als Nächstes wird eine dritte Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der ersten Ausführungsform werden zwei überlagerte Multifokusbilder mit Verschiebungsbeträgen von Null und σ erfasst. Es kann jedoch ferner ein überlagertes Multifokusbild mit einem unterschiedlichen Verschiebungsbetrag erfasst werden.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in der vorliegenden dritten Modifikation darstellt. Des Weiteren ist 11 ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in der dritten Modifikation. Wenn in der dritten Modifikation das Bezugszeichen des Verschiebungsbetrags positiv ist, wenn die Brennebene in der +Z-Richtung verschoben wird, dann wird das Sichtfeld V in der +X-Richtung verschoben.
Zunächst erfasst in Schritt S212 eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 einen Verschiebungsbetrag σ₁ (i = 11, 12, ..., n), der verwendet wird, wenn mehrere überlagerte Multifokusbilder erfasst werden. Hierein ist ein Index i eine Variable, die die Reihenfolge des Erfassens von überlagerten Multifokusbildern darstellt. (a) bis (c) von 11 stellen Fälle dar, in denen drei Verschiebebeträge σ_i von σ₁₁ = +k, σ₁₂ = 0, und σ₁₃ = –k erfasst werden.
Diese Verschiebebeträge σ_i können voreingestellte Mengen sein oder können basierend auf einer von der Eingabeeinheit 25 gemäß einer Benutzerbedienung eingegeben Information erfasst werden. Im letzteren Fall ist bevorzugt dass der Benutzer dazu veranlasst wird, den Winkel θ_i einzugeben, wenn die Sichtlinie des Benutzers in Bezug auf die Richtung direkt über dem Objekt S geneigt ist. Eine Beziehung zwischen dem Winkel θ_i und dem Verschiebungsbetrag σ_i wird durch die folgende Formel (5) gegeben, wobei ein Pixelabstand p einer Bildgebungseinheit 211 und ein Abstand Z (Näherungswert) von einer Objektivlinse 140 zu jeder Tiefe in dem Objekt S eingesetzt werden. σ_i = (Z/tanθ_i)/p (5)
Im nachfolgenden Schritt S122 legt die Bildgebungssteuereinheit 22 Bildgebungsparameter basierend auf dem Verschiebungsbetrag σ_i fest. Insbesondere berechnet die Bildgebungssteuereinheit 22 zunächst als Bildgebungsparameter eine Bildgebungsstartposition und einen Bewegungsabstand zu der Bildgebungsstartposition, um den das Sichtfeld V bewegt wird. Es wird angemerkt, dass es nicht nötig ist, den Bewegungsabstand des Sichtfelds V zum Zeitpunkt der ersten Bildgebung (i = 11) zu berechnen, und die Bildgebung von der Position des momentanen Sichtfelds V des Beobachtungs-Optiksystems 104 gestartet werden kann.
Weiterhin berechnet die Bildgebungssteuereinheit 22 als einen Bildgebungsparameter eine Verschiebungsgeschwindigkeit, mit der das Sichtfeld V entlang der X-Richtung während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit 211 verschoben wird. Ein Verfahren des Berechnens der Verschiebegeschwindigkeit ist demjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug zu Schritt SS103 in 5).
Im nachfolgenden Schritt S123 bildet die Bilderfassungseinheit 21 unter der Steuerung der Bildgebungssteuereinheit 22 basierend auf den in Schritt S122 eingestellten Bildgebungsparametern das Objekt S ab, während die Brennebene des Beobachtungs-Optiksystems 104 und das Sichtfeld V während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit 211 verschoben werden. Auf diese Weise erfasst die Bildgebungseinheit 21 ein überlagertes Multifokusbild SI_i mit dem Verschiebungsbetrag σ_i. Ein Verfahren des Erfassens des überlagerten Multifokusbilds SI_i ist demjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf Schritt S104 in 5). Alternativ kann, wie in der zweiten Modifikation, die Bildgebung in Stufen ausgeführt werden. Als Ergebnis wird ein überlagertes Multifokusbild SIi erfasst, in dem Bilder in dem Sichtfeld V in den Scheiben F_j=0 bis F_j=N überlagert sind.
Im anschließenden Schritt S124 bestimmt die Steuereinheit 23, ob die Variable i einen Maximalwert n erreicht hat. Wenn die Variable i den Maximalwert n nicht erreicht hat (Schritt S124: NEIN), erhöht die Steuereinheit 23 die Variable i (Schritt S125). Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu Schritt S121 zurück. Durch Wiederholen der Schritte S121 bis S123 auf diese Weise werden mehrere überlagerte Multifokusbilder SI_i mit unterschiedlichen Verschiebungsbeträgen σ_i erfasst.
Hierin wird durch angemessenes Einstellen von Bildgebungsparametern, die die Reihenfolge des Erfassens der überlagerten Multifokusbilder SI_i, der Bildgebungsstartposition und der Verschiebungsrichtung der Brennebene und der Position des Sichtfelds V regeln, ermöglicht, den Bewegungsbetrag des Tisches 131 zu verringern und die Gesamtbildgebungszeit zu verkürzen, wodurch die überlagerten Multifokusbilder SI_i effizient erfasst werden.
Insbesondere wird zunächst, wie in (a) von 11 dargestellt, die Position des Sichtfelds V in der X-Richtung mit einer Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags k verschoben, während die Brennebene in der +Z-Richtung während einer Belichtungsdauer verschoben wird. Auf diese Weise wird ein überlagertes Multifokusbild SI₁₁ mit einem Verschiebungsbetrag σ₁₁ erfasst. Anschließend wird, wie in (b) von 11 dargestellt, nachdem die Bildgebungsstartposition in der –X-Richtung um den Abstand t₁₂ = σ₁₁ × N verschoben wird, die Belichtung gestartet und die Brennebene wird in die –Z-Richtung verschoben. Auf diese Weise wird ein überlagertes Multifokusbild SI₁₂ mit dem Verschiebungsbetrag σ₁₂ = 0 der Position des Sichtfelds V erfasst. Anschließend wird, wie in (c) von 11 dargestellt, die Belichtung an einer direkt vorhergehenden Bildgebungsendposition gestartet und die Position des Sichtfelds V wird in der –X-Richtung mit der Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags k verschoben, während die Brennebene in der +Z-Richtung verschoben wird. Auf diese Weise wird ein überlagertes Multifokusbild SI₁₃ mit dem Verschiebungsbetrag σ₁₃ erfasst.
Wenn andererseits die Variable i den Maximalwert n in Schritt S124 erreicht (Schritt S124: JA), kehrt der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 zur Hauptroutine zurück.
Die Verarbeitung des Erzeugens eines Bilds mit voller Tiefenschärfe basierend auf mehreren auf diese Weise erzeugten überlagerten Multifokusbildern SI_i (mit Bezug auf Schritt S11 in 3, und 6) ist im Allgemeinen derjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich. Bei der Verarbeitung wird in den in 6 dargestellten Schritten S112 bis S115 ein überlagertes PSF-Multifokusbild für jedes der überlagerten Multifokusbilder SI_i unter Verwendung des Verschiebungsbetrags σ_i erzeugt, der verwendet wird, wenn die überlagerten Multifokusbilder SI_i erzeugt werden. Durch Verwenden eines jeden dieser überlagerten Multifokus-PSF-Bilder wird das überlagerte Multifokusbild SI_i wiederhergestellt. Als Ergebnis werden mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unterschiedliche Verschiebungsbeträge σ_i aufweisen, erzeugt.
Wenn des Weiteren mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe angezeigt werden (mit Bezug auf Schritt S12 in 3), werden die mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe nebeneinander angezeigt oder diese Bilder mit voller Tiefenschärfe werden sequenziell gewechselt und im selben Bereich angezeigt. Beispielsweis können die von den in (a) bis (c) von 11 dargestellten mehreren überlagerten Multifokusbildern SI_i erfassten mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe wiederholt gewechselt werden gemäß Verschiebungsbetrag σ₁₁ = +k → in den Verschiebungsbetrag σ₁₂ = 0 → in den Verschiebungsbetrag σ₁₃ = –k → in den Verschiebungsbetrag σ₁₂ = 0 → in den Verschiebungsbetrag σ₁₁ = +k → in den Verschiebungsbetrag σ₁₂ = 0 → ...
Wie oben beschrieben werden gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe, in denen die Richtung des Verschiebend der Position des Sichtfelds V unterschiedlich ist, erzeugt und angezeigt. Daher ist es möglich, einen Zustand des virtuellen Betrachtens des Objekts direkt von oben (θ₁₂), von links oben (θ₁₁) und von rechts oben (θ₁₂) zu reproduzieren. Daher wird es dem Benutzer durch Beziehen auf ein solches Bild mit voller Tiefenschärfe möglich, eine Überlappungsbedingung zwischen Strukturen in der Z-Richtung in dem Objekt S und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen ausführlicher zu erfassen.
(Vierte Modifikation)
Als Nächstes wird eine vierte Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der oben beschriebenen dritten Modifikation ist die Größe des Verschiebungsbetrags σ_i der Position des Sichtfelds V zwischen den zwei überlagerten Multifokusbildern SI₁₁ und SI₁₃ die gleiche. Der Verschiebungsbetrag σ_i kann jedoch unter den mehreren überlagerten Multifokusbildern SI_i auch variieren.
12 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der Verarbeitung des Erfassens eines überlagerten Multifokusbilds in der vierten Modifikation. In den in (a) bis (e) von 12 dargestellten überlagerten Multifokusbildern SI₂₁ bis SI₂₅ erhöhen sich die Größen der Verschiebungsbeträge σ₂₁ bis σ₂₅ gemäß σ₂₁ < σ₂₂ < σ₂₃ < σ₂₄ < σ₂₅. Durch Ändern der Größe des Verschiebungsbetrags σ₁ auf diese Weise ist es möglich, einen Zustand des virtuellen Beobachtens des Objekts S aus verschiedenen Winkeln zu reproduzieren. Das Verarbeiten des Erfassens dieser überlagerten Multifokusbilder SI_i ist demjenigen in der dritten Modifikation ähnlich (mit Bezug auf 10).
Auch in diesem Fall ist es durch angemessenes Einstellen von Steuerparametern, wie der Reihenfolge des Erfassens der überlagerten Multifokusbilder SI_i, der Bildgebungsstartposition eines jeden überlagerten Multifokusbilds SI_i, der Verschieberichtung der Brennebene und der Position des Sichtfelds V, möglich, den Bewegungsbetrag des Tisches 131 zu verringern und die Gesamtbildgebungszeit zu verkürzen und dadurch das überlagerte Multifokusbild SI_i effizient zu erfassen.
Insbesondere wird zunächst, wie in (a) von 12 dargestellt, durch Verschieben der Brennebene in der +Z-Richtung während einer Belichtungsdauer ein überlagertes Multifokusbild SI₂₁ mit einem Verschiebungsbetrag σ₂₁ = 0 erfasst. Anschließend wird, wie in (b) von 12 dargestellt, nachdem die Bildgebungsstartposition in die +X-Richtung um den Abstand t₂₂ (t₂₂ = σ₂₂ × N) bewegt wird, die Belichtung gestartet und die Brennebene wird in die –Z-Richtung verschoben, während das Sichtfeld V in der –X-Richtung mit der Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags σ₂₂ verschoben wird. Auf diese Weise wird das überlagerte Multifokusbild SI₂₂ erfasst. Anschließend wird, wie in (c) von 12 dargestellt, die Belichtung an der unmittelbar vorhergehenden Bildgebungsendposition gestartet und die Position des Sichtfelds V wird in der +X-Richtung mit der Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags σ₂₃ verschoben, während die Brennebene in der –Z-Richtung verschoben wird. Auf diese Weise wird ein überlagertes Multifokusbild S123 erfasst. Anschließend wird, wie in (d) von 12 dargestellt, nachdem die Bildgebungsstartposition in der +X-Richtung um den Abstand t₂₄ (t₂₄ = σ24 × N – σ₂₃ × N) bewegt wird, die Belichtung gestartet und das Sichtfeld V wird in der –X-Richtung mit einer Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags σ₂₄ verschoben, während die Brennebene in der –Z-Richtung verschoben wird. Auf diese Weise wird das überlagerte Multifokusbild SI₂₄ erfasst. Des Weiteren wird, wie in (e) von 12 dargestellt, die Belichtung an der unmittelbar vorhergehenden Bildgebungsendposition gestartet und das Sichtfeld V wird in der +X-Richtung mit einer Geschwindigkeit des Verschiebungsbetrags σ₂₅ verschoben, während die Brennebene in der +Z-Richtung verschoben wird. Auf diese Weise wird das überlagerte Multifokusbild SI₂₅ erfasst.
Die Verarbeitung des Erzeugens von mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe basierend auf diesen überlagerten Multifokusbildern SI_i und die Verarbeitung des Anzeigens von mehreren Bilder sind denjenigen in der dritten Modifikation ähnlich.
Wie oben beschrieben wird gemäß der vierten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Größe des Verschiebungsbetrags σ₁ unter den mehreren überlagerten Multifokusbildern SI_i geändert. Daher ist es möglich, einen Zustand des virtuellen Beobachtens des Objekts S von mehreren Richtungen in einem breiteren Bereich zu reproduzieren. Daher kann der Benutzer eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, einen Überlappungszustand von Strukturen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen intuitiv und realistischer erfassen.
(Zweite Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 13 dargestellt umfasst ein Mikroskopiesystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, ein Bildgebungsgerät 40, das ein Bild eines durch das Mikroskopgerät 10 erzeugten Objektbilds erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 50, das das durch das Bildgebungsgerät 40 verarbeitete Bild und dergleichen anzeigt. Unter den Bauteilen sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Mikroskopgeräts 10 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 2).
Das Bildgebungsgerät 40 umfasst eine Steuereinheit 41 anstatt der in 1 dargestellten Steuereinheit 23. Die Steuereinheit 41 umfasst ferner im Vergleich zu der Steuereinheit 23 eine Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411. Die Arbeitsabläufe der Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 und die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 sind denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich.
Die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 erfasst eine Z-Richtungsposition einer Scheibe, die eine Struktur in dem Objekt S umfasst, die einem von dem später beschriebenen Anzeigegerät 50 über eine Eingabeeinheit 25 eingegebenen Beobachtungsbereich entspricht, und bestimmt die Scheibe als eine Beachtungsscheibe.
Das Anzeigegerät 50 umfasst beispielsweise eine LCD, eine EL-Anzeige oder eine CRT-Anzeige und ist mit einer Bildanzeigeeinheit 51 versehen, die eine Bildausgabe von einer Ausgabeeinheit 26 und eine damit zusammenhängende Information anzeigt, und eine Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 52, die als einen Beobachtungsbereich einen Bereich in einem in der Bildanzeigeeinheit 51 angezeigten Bild mit voller Tiefenschärfe gemäß einer von außerhalb ausgeführten Bedienung bestimmt, und gibt ein den Beobachtungsbereich darstellendes Signal in die Steuereinheit 41 ein.
Als Nächstes wird ein Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2 beschrieben. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2 darstellt. Es wird angemerkt, dass die Arbeitsabläufe in den Schritten S10 bis S12 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Des Weiteren ist 15 ein schematisches Schaubild, das mehrere in Schritt S10 erzeugte überlagerte Multifokusbilder SI_i (i = 31 bis 34) darstellt. In der zweiten Ausführungsform wird angenommen, dass mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe AI_i durch Wiederherstellen dieser überlagerten Multifokusbilder SI_i erzeugt werden und anschließend sequenziell gewechselt und auf der Bildanzeigeeinheit 51 angezeigt werden.
Im Schritt S21, anschließend an Schritt S12, bestimmt die Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 52, ob eine Benutzerbedienung zum Auswählen eines Beobachtungsbereichs für ein beliebiges der auf der Anzeigeeinheit 51 angezeigten Bilder mit voller Tiefenschärfe AI₃₁, AI₃₂, AI₃₃ und AI₃₄ ausgeführt wurde.
Wenn die Benutzerbedienung nicht ausgeführt wurde (Schritt S21: NEIN), kehrt der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2 zu Schritt S12 zurück.
Wenn andererseits die Benutzerbedienung ausgeführt wurde, (Schritt S21: JA), bestimmt die Beobachtungsbereichs-Bestimmungseinheit 52 den durch die Benutzerbedienung als einen Beobachtungsbereich ausgewählten Bereich und gibt ein den Beobachtungsbereich darstellendes Signal in die Steuereinheit 41 ein (Schritt S22). 16 ist ein schematisches Schaubild, das ein beispielhaftes Verfahren des Auswählens eines Beobachtungsbereichs darstellt. Wie beispielsweise in 16 dargestellt wird ein Beobachtungsbereich durch Einfassen eines gewünschten Bereichs in einem auf der Anzeigeeinheit 51 angezeigten Bild mit voller Tiefenschärfe durch einen Zeigevorgang mittels einer Maus oder dergleichen ausgewählt.
Im anschließenden Schritt S23 erfasst die Steuereinheit 41 die Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs basierend auf einer den Beobachtungsbereich darstellenden Information, die von der Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 52 eingegeben wird. 17 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens der Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs darstellt. In der folgenden Beschreibung wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, in dem ein Bereich R₃₄ innerhalb des in 15 dargestellten Bilds mit voller Tiefenschärfe AI₃₄ als ein Beobachtungsbereich bestimmt wird.
In Schritt S231 erfasst die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 die XY-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs R34 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe A₃₄.
Im anschließenden Schritt S232 extrahiert die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 die Bereiche R'₃₁, R'₃₂ und R'₃₃, die der Beobachtungsfläche R₃₄ aus den Bildern mit voller Tiefenschärfe AI₃₁, AI₃₂ und AI₃₃, außer dem Bild mit voller Tiefenschärfe A₃₄, entsprechen und erfasst die XY-Positionsinformation von jedem Bereich. Die Bereiche R'₃₁, R'₃₂ und R'₃₃ können unter Verwendung einer bekannten Bilderkennungstechnik, wie Mustererkennung, extrahiert werden. Nachfolgend werden diese Bereiche R'₃₁, R'₃₂ und R'₃₃ auch als Beobachtungsbereiche bezeichnet.
Im anschließenden Schritt S233 erfasst die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 den Verschiebungsbetrag der Beobachtungsbereiche R'₃₁, R'₃₂ und R'₃₃ und R₃₄ in der XY-Position zwischen den Bildern mit voller Tiefenschärfe AI₃₁, AI₃₂, AI₃₃ und AI₃₄. In den Fällen von (a) bis (d) von 15 werden ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs R'₃₁ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₁ und der Position des Beobachtungsbereichs R'₃₂ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₂, ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs R'₃₂ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₂ und der Position des Beobachtungsbereichs R'₃₃ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₃ und ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs R'₃₃ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₃ und der Position des Beobachtungsbereichs R₃₄ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₄ erfasst.
Im anschließenden Schritt S234 erfasst die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 eine Scheibe F_j, die diese Beobachtungsbereiche R'₃₁, R'₃₂, R'₃₃ und R'₃₄ umfasst, basierend auf den Verschiebungsbeträgen der Beobachtungsbereiche R'₃₁, R'₃₂, R'₃₃ und R'₃₄.
Hierein wird, wenn der Verschiebungsbetrag in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI_i σ_i ist, der Verschiebungsbetrag s_i,j der Position des Sichtfelds V in jeder Scheibe F_j in Bezug auf die Position des Sichtfelds V in der Scheibe F_j = 0 an der obersten Fläche durch die folgende Formel (6) gegeben. s_i,j = σ_i × j (6)
Wenn daher der Verschiebungsbetrag |s_(i+1),j – s_i,j| zwischen den Beobachtungsbereichen R'₃₁, R'₃₂, R'₃₃ und R'₃₄ gegeben ist, ist es möglich, die Scheibe Fj, die die Beobachtungsbereiche R'₃₁, R'₃₂, R'₃₃ und R'₃₄ umfasst, gemäß der folgenden Formel (7) festzustellen. |s_(i+1),j – s_i,j| = σ_i+1 × j – σ_i × j j = |s_(i+1),j – s_i,j|/(σ_i+1 – σ_i) (7)
Wenn beispielsweise, wie in (c) und (d) von 15 dargestellt, der Verschiebungsbetrag σ₃₃ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₃ zwei Pixel beträgt, beträgt der Verschiebungsbetrag σ₃₄ in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AI₃₄ drei Pixel, und der Verschiebungsbetrag zwischen den Beobachtungsbereichen R'₃₃ und R'₃₄ beträgt zwei Pixel, j = 2 ist aus der Formel (7) gegeben. Das heißt, es ist ersichtlich, dass der Beobachtungsbereich R₃₄ in einer Scheibe F_j=2 enthalten ist.
Die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 gibt die auf diese Weise erfasste Scheibe F_j als die Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs aus. Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 41 zu der Hauptroutine zurück.
In Schritt S24, anschließend an Schritt S23, fokussiert die Steuereinheit 41 auf diese Z-Position basierend auf der durch die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411 ausgegebene Z-Positionsinformation und führt eine Bildgebung aus. Auf diese Weise erfasst die Steuereinheit 41 ein Bild der den Beobachtungsbereich enthaltenden Scheibe und bewirkt, dass das Anzeigegerät 50 das Bild der Scheibe anzeigt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuereinheit 41, zusammen mit dem Bild der den Beobachtungsbereich enthaltenden Scheibe, Bilder von anderen, der oben genannten Scheibe benachbarten, Scheiben erfassen und anzeigen. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung ist es dem Benutzer möglich, Z-Richtungspositionen von Strukturen, die sich gegenseitig auf einer Ebene zu überlappen scheinen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen intuitiv und leicht zu erfassen.
(Dritte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 18 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 18 dargestellt umfasst ein Mikroskopiesystem 3 gemäß der dritten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, ein Bildgebungsgerät 60, das ein Bild eines durch das Mikroskopgerät 10 erzeugten Objektbilds erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 50, das das durch das Bildgebungsgerät 60 verarbeitete Bild und dergleichen anzeigt. Unter den Bauteilen sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Mikroskopgeräts 10 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 2). Des Weiteren sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Anzeigegeräts 50 denjenigen in der zweiten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 13).
Das Bildgebungsgerät 60 umfasst eine Steuereinheit 61 anstatt der in 13 dargestellten Steuereinheit 41. Die Steuereinheit 61 umfasst, im Vergleich zur Steuereinheit 41, eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 611 anstatt der Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232. Die Konfiguration und die Arbeitsweise jeder Einheit in dem Bildgebungsgerät 60, außer der Steuereinheit 61, und die Konfiguration und Arbeitsweise jeder Einheit in der Steuereinheit 61, außer der Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 611, sind denjenigen in der dritten Ausführungsform ähnlich.
Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 611 umfasst eine Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 612, die, basierend auf einer Position einer durch eine Beachtungsscheiben-Bestimmungseinheit 411 bestimmten Beachtungsscheibe, eine Bildgebungsposition zu dem Zeitpunkt des Erfassens eines überlagerten Multifokusbilds bestimmt.
Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3 beschrieben. 19 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3 darstellt. Es wird angemerkt, dass die Schritte S10 bis S24 denjenigen in der zweiten Ausführungsform ähnlich sind (mit Bezug auf 14). Des Weiteren ist 20 ein schematisches Diagramm zum Beschreiben des Arbeitsablaufs des Mikroskopiesystems 3. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass ein Beobachtungsbereich R in Schritt S22 bestimmt wird und in Schritt S23 festgestellt wird, dass der Beobachtungsbereich R in einer Scheibe F_j=2 enthalten ist.
In Schritt S31, anschließend an Schritt S24, bestimmt die Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 612 eine Bildgebungsposition zu dem Zeitpunkt des Erfassens eines überlagerten Multifokusbilds derart, dass sich die Position des in Schritt S22 bestimmten Beobachtungsbereich unter einer Vielzahl von Bildern mit voller Tiefenschärfe nicht ändert. Beispielsweise bestimmt in dem Fall von 20 die Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 612 eine Position eines Sichtfelds V in der Scheibe F_j=2, die den Beobachtungsbereich R enthält, derart, dass sich die Position des Beobachtungsbereichs R unter den Bildern mit voller Tiefenschärfe AI₄₁, AI₄₂, AI₄₃ und AI₄₄ nicht ändert. In (a) bis (d) von 20 wird die Position des Sichtfelds V derart bestimmt, dass der Beobachtungsbereich R die Mitte des Sichtfelds V ist. Eine Bildgebungsstartposition eines jeden der überlagerten Multifokusbilder SI₄₁, SI₄₂, SI₄₃ und SI₄₄ wird basierend auf den Verschiebungsbeträgen σ₄₁, σ₄₂, σ₄₃ und σ₄₄, die jeweils für die überlagerten Multifokusbilder SI₄₁, SI₄₂, SI₄₃ und SI₄₄ eingestellt werden, berechnet, während die bestimmte Position des Sichtfelds V als eine Referenz genommen wird. Mit dieser Bildgebungsstartposition und den Verschiebungsbeträgen σ₄₁, σ₄₂, σ₄₃ und σ₄₄ wird eine Bildgebungsposition in Bezug auf jede Scheibe F_j zum Zeitpunkt des Erfassens eines jeden der überlagerten Multifokusbilder SI₄₁, SI₄₂, SI₄₃ und SI₄₄ bestimmt.
Im anschließenden Schritt S32 steuert die Bildgebungssteuereinheit 22 die Position eines Tisches 131 und einer Bildgebungseinheit 211 basierend auf der durch die Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 612 bestimmten Bildgebungsposition. Auf diese Weise erfasst die Bildgebungssteuereinheit 22 erneut mehrere überlagerte Multifokusbilder. Die Verarbeitung des erneuten Erfassens der mehreren überlagerten Multifokusbildern ist derjenigen in Schritt S11 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Bildgebungsparameter unterschiedlich sind.
Im anschließenden Schritt S33 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 611 mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, indem die in Schritt S32 erfassten überlagerten Multifokusbilder unter Verwendung einer PSF-Funktion wiederhergestellt werden. Diese Verarbeitung der Erzeugung von Bildern mit voller Tiefenschärfe ist derjenigen in Schritt S12 ähnlich.
Im anschließenden Schritt S34 bewirkt das Bildgebungsgerät 60, dass das Anzeigegerät 50 die mehreren in Schritt S33 erzeugten Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3.
Wie oben beschrieben ist es gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unterschiedliche virtuelle Beobachtungspunkte aufweisen, anzuzeigen, ohne die Position des durch den Benutzer gewählten Beobachtungsbereichs in den Bildern mit voller Tiefenschärfe zu ändern. Daher kann der Benutzer die Position des Beobachtungsbereichs in der Z-Richtung, die anteroposteriore Beziehung mit anderen Strukturen und dergleichen intuitiv erfassen, ohne die Sichtlinie zu dem durch den Benutzer ausgewählten Beobachtungsbereich zu ändern.
(Modifikation)
Als Nächstes wird eine Modifikation der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der dritten Ausführungsform ist der Verschiebungsbetrag zwischen benachbarten Scheiben in jedem überlagerten Multifokusbild derselbe. Der Verschiebungsbetrag zwischen den benachbarten Scheiben kann jedoch auch in einem überlagerten Multifokusbild geändert werden.
21 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren zum Verschieben einer Position eines Sichtfelds gemäß der Modifikation der dritten Ausführungsform darstellt. In 21 werden überlagerte Multifokusbilder SI51 und SI52 derart erfasst, dass sich die Position des in einer Scheibe F_j=1 enthaltenen Beobachtungsbereichs R₁ unter mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe nicht ändert.
Wenn der Verschiebungsbetrag der Position des Sichtfelds V in jeder Scheibe F_j in Bezug auf die Position des Sichtfelds V in der Scheibe F_j=0 als eine Referenz zwischen den in (a) und (b) von 21 überlagerten Multifokusbildern SI₅₁ und SI₅₂ verglichen wird, beispielsweise die Verschiebungsbeträge s_51,N und s_52,N verglichen werden, ist der Verschiebungsbetrag in dem überlagerten Multifokusbild SI₅₂ größer. Des Weiteren erhöht sich in jedem der überlagerten Multifokusbilder SI₅₁ und SI₅₂ der Verschiebungsbetrag σ der Position des Sichtfelds V zwischen benachbarten Scheiben je näher sich die benachbarten Scheiben an der Referenzscheibe F_j=0 befinden.
Somit wird der Verschiebungsbetrag der Position des Sichtfelds V zwischen benachbarten Scheiben erhöht, je näher sich die benachbarten Scheiben an der Scheibe befinden, die den Beobachtungsbereich enthält, den der Benutzer beachtet. Auf diese Weise ist es möglich, eine Struktur der Scheibe, die der Benutzer beachtet, leicht zu erfassen.
Weiterhin wird in der dritten Ausführungsform der Verschiebungsbetrag in Bezug auf das Sichtfeld V in der obersten Scheibe F_j=0 oder der untersten Scheibe F_j=N derart sequenziell erhöht oder verringert, dass die Positionen des Sichtfelds V in den jeweiligen Scheiben F_j=0 bis F_j=N in einer Richtung ausgerichtet sind. Die Erhöhung und Verringerung des Verschiebungsbetrags der Position des Sichtfelds kann jedoch entsprechend der Scheibe geändert werden.
22 ist ein schematisches Schaubild, das ein weiteres Verfahren zum Verschieben des Sichtfelds in der Modifikation der dritten Ausführungsform darstellt. In 22 werden überlagerte Multifokusbilder SI61 und SI62 derart erfasst, dass sich die Position des in einer Scheibe enthaltenen Beobachtungsbereichs R2 unter den mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe nicht ändert.
In den in (a) und (b) von 22 dargestellten überlagerten Multifokusbildern SI₆₁ und SI₆₂ wird eine Erhöhung oder Verringerung eines Verschiebungsbetrags zwischen benachbarten Scheiben an der Scheibe F_j=3, die den Beobachtungsbereich enthält, rückgängig gemacht. Als Ergebnis wird es selbst dann, wenn ein Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt wird, möglich, die Scheibe, die den durch den Benutzer ausgewählten Beobachtungsbereich enthält, deutlicher anzuzeigen.
Die oben beschriebene erste bis dritte Ausführungsform und die Modifikationen sind nicht auf diese eingeschränkt. Es ist möglich, verschiedene Erfindungen durch angemessenes Kombinieren mehrerer in jeder Ausführungsform und den Modifikationen offenbarter Bestandteile zu bilden. Beispielsweise können die Erfindungen durch Ausschließen einiger Bestandteile aus allen in der Ausführungsform dargestellten Bestandteilen gebildet werden. Alternativ können die Erfindungen durch angemessenes Kombinieren der in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellten Bestandteile gebildet werden.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3: MIKROSKOPIESYSTEM
10: MIKROSKOPGERÄT
20, 40, 60: BILDGEBUNGSGERÄT
21: BILDERFASSUNGSEINHEIT
22: BILDGEBUNGSSTEUEREINHEIT
23, 41, 61: STEUEREINHEIT
24: SPEICHEREINHEIT
25: EINGABEEINHEIT
26: AUSGABEEINHEIT
30, 50: ANZEIGEGERÄT
51: BILDANZEIGEEINHEIT
52: BEOBACHTUNGSBEREICHS-BESTIMMUNGSEINHEIT
100: ARM
101: TRINOKULARTUBUSEINHEIT
102: OBJEKTIVTUBUS
103: OKULAREINHEIT
104: BEOBACHTUNGS-OPTIKSYSTEM
110: AUFLICHTBELEUCHTUNGSEINHEIT
111: LICHTQUELLE FÜR AUFLICHTBELEUCHTUNG
112: AUFLICHTBELEUCHTUNGS-OPTIKSYSTEM
120: DURCHLICHTBELEUCHTUNGSEINHEIT
121: LICHTQUELLE FÜR DURCHLICHTBELEUCHTUNG
122: DURCHLICHTBELEUCHTUNGS-OPTIKSYSTEM
130: ELEKTROMOTORISCHE TISCHEINHEIT
131: TISCH
132: TISCHANTRIEBSEINHEIT
133: POSITONSERKENNUNGSEINHEIT
140, 141: OBJEKTIVLINSE
142: REVOLVER
161: UNTERSATZ
161A: SCHRÄGE
211: BILDGEBUNGSEINHEIT
212: SPEICHER
231: VERSCHIEBUNGSBETRAGSERFASSUNGS-VERARBEITUNGSEINHEIT
232, 611: ERZEUGUNGSEINHEIT FÜR BILDER MIT VOLLER TIEFENSCHÄRFE
241: PARAMETERSPEICHEREINHEIT
242: PROGRAMMSPEICHEREINHEIT
411: BEACHTUNGSSCHEIBEN-ERFASSUNGSEINHEIT
612: BILDGEBUNGSPOSITIONSBESTIMMUNGS-VERARBEITUNGSEINHEIT

Claims

Mikroskopiesystem, umfassend: eine Bildgebungseinheit, die dazu konfiguriert ist ein Bild durch Aufnehmen eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem eines Mikroskops erzeugten Objektbilds zu erfassen; eine Verschiebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Brennebene und eine Position eines Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems zu verschieben; eine Bildgebungssteuereinheit, die dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Bildgebungseinheit ein überlagertes Multifokusbild, das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben der Brennebene und der Position des Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit erfasst; eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Verschiebungsbetrag zu erfassen, um den die Position des Sichtfelds verschoben wird; eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe, die dazu konfiguriert ist, Bilder mit voller Tiefenschärfe jeweils basierend auf überlagerten Multifokusbildern zu erzeugen, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen die Verschiebungsbeträge unterschiedlich sind; und eine Anzeigeeinheit, die dazu konfiguriert ist, die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzuzeigen.
Mikroskopiesystem nach Anspruch 1, wobei die Bildgebungssteuereinheit eine Bildgebungsstartposition zu einem Zeitpunkt des Erfassens eines jeden überlagerten Multifokusbildes basierend auf dem durch die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit erfassten Verschiebungsbetrag bestimmt.
Mikroskopiesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Beobachtungsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu bestimmen, der aus einem beliebigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe als ein Beobachtungsbereich in Übereinstimmung mit einer von außen ausgeführten Bedienung ausgewählt wird; und eine Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu extrahieren, der dem Beobachtungsbereich von einem anderen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, außer demjenigen, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, entspricht, und eine Position einer Scheibe mit einer Struktur eines Objekts, die dem Beobachtungsbereich entspricht, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen einer Position des Beobachtungsbereichs in dem einen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich gewählt wird, und einer Position des Bereichs in dem anderen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Bereich extrahiert wird, zu erfassen.
Mikroskopsystem nach Anspruch 3, wobei die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe eine Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Bildgebungsposition zu dem Zeitpunkt des Erfassens eines überlagerten Multifokusbildes, während die Position des Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems während der einen Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit verschoben wird, basierend auf der Position des Beobachtungsbereichs in dem einen der Bilder mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, zu bestimmen.
Mikroskopiesystem nach Anspruch 4, wobei die Bildgebungspositionsbestimmungs-Verarbeitungseinheit die Bildgebungsposition derart bestimmt, dass sich die Position des Beobachtungsbereich in jedem Bild mit voller Tiefenschärfe unter den Bildern mit voller Tiefenschärfe nicht ändert.
Mikroskopieverfahren eines Erfassens eines Bildes durch Aufnehmen, mit einer Bildgebungseinheit, eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem des Mikroskops erzeugtes Objektbildes, wobei das Mikroskopieverfahren umfasst: einen Bildgebungsschritt eines Erfassens eines überlagerten Multifokusbilds, das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben einer Brennebene und einer Position eines Sichtfelds während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit; einen Erzeugungsschritt von Bildern mit voller Tiefenschärfe eines Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe basierend jeweils auf überlagerten Multifokusbildern, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen Verschiebungsbeträge, um die das Sichtfeld verschoben wird, unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt eines Bewirkens, dass eine Anzeigeeinheit die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.
Mikroskopieprogramm eines Erfassens eines Bildes durch Aufnehmen, mit einer Bildgebungseinheit, eines durch ein Beobachtungs-Optiksystem eines Mikroskops erzeugten Objektbildes, wobei das Mikroskopieprogramm bewirkt, dass ein Computer ausführt: einen Bildgebungssteuerschritt eines Ausführens einer Steuerung, um ein überlagertes Multifokusbild, das Bildinformation zu Ebenen in einer optischen Achsenrichtung des Beobachtungs-Optiksystems umfasst, durch Verschieben einer Brennebene und einer Position eines Sichtfelds des Beobachtungs-Optiksystems während einer Belichtungsdauer der Bildgebungseinheit zu erfassen; einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe eines Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe basierend jeweils auf überlagerten Multifokusbildern, die unter Bedingungen erfasst werden, in denen Verschiebungsbeträge, um die das Sichtfeld verschoben wird, unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt des Bewirkens, dass eine Anzeigeeinheit die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.