JP2013088570A - Microscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a microscope apparatus.
従来、顕微鏡等の光学機器では、生物標本等のサンプルからの光を受光素子へ照射し、その受光素子から出力される信号からサンプルのコントラスト値を検出し、その検出したコントラスト値に基づいてサンプルの合焦点を決定するコントラストAF(Autofocus、オートフォーカス)制御が用いられている。例えば、コントラストAFの方式の一つとして、光軸方向に沿うレンズを移動させながら、撮像素子で取得した画像信号のコントラスト値をコントラスト検出器で検出し、そのコントラスト値が最大となる位置を合焦点と判定する山登りサーボ方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in an optical instrument such as a microscope, a light receiving element is irradiated with light from a sample such as a biological specimen, the contrast value of the sample is detected from a signal output from the light receiving element, and the sample is based on the detected contrast value. Contrast AF (Autofocus) control for determining the in-focus point is used. For example, as one of the contrast AF methods, the contrast value of the image signal acquired by the image sensor is detected by the contrast detector while moving the lens along the optical axis direction, and the position where the contrast value is maximized is adjusted. A hill-climbing servo system for determining a focal point is known (for example, see Patent Document 1).
また、コントラストAFの方式として、予定合焦点に対して前後2ヶ所に前ピンセンサと後ピンセンサとの受光素子を配置し、前ピンセンサと後ピンセンサとにおけるサンプルのコントラスト値の差分を検出し、検出したコントラスト値の差分が0となる位置を合焦点と判定する光路差方式が知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a contrast AF method, light receiving elements of a front pin sensor and a rear pin sensor are arranged at two front and rear positions with respect to a predetermined focal point, and a difference in the contrast value of a sample between the front pin sensor and the rear pin sensor is detected and detected. There is known an optical path difference method in which a position where the contrast value difference is 0 is determined as a focal point (see, for example, Patent Document 2).
また、上述したコントラストAF技術を用いて、観察対象であるサンプルを撮像し、広視野かつ高解像度のデジタル画像を取得する顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。図7は、従来知られている顕微鏡装置の構成を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置700は、ステージ702と、透過光源703と、コンデンサレンズ704と、対物レンズ705と、結像レンズ706と、撮像素子707と、合焦点検出部708と、制御部709とを備えている。
Further, a microscope apparatus that captures a sample to be observed using the above-described contrast AF technique and acquires a digital image with a wide field of view and a high resolution is known (for example, see Patent Document 3). FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a conventionally known microscope apparatus. In the illustrated example, the microscope apparatus 700 includes a
ステージ702は、サンプル701を載置するための台であり、制御部709の制御により、水平方向(図中の直交するX軸方向とY軸方向)と光軸方向(図中のZ軸方向)とに移動する。透過光源703は光を発する。コンデンサレンズ704は、透過光源703が発した光を集光してサンプル701に照射する。これにより、ステージ702に設置されているサンプル701には、透過光源703からの光がコンデンサレンズ704を通して照射される。
The
対物レンズ705は、サンプル701に対向するように配置されている。また、対物レンズ705はサンプル701からの光束を集光させる。結像レンズ706は、サンプル701からの光を撮像素子707の撮像面上に結像させる。これにより、サンプル701からの透過光は、対物レンズ705と結像レンズ706を通して、撮像素子707に入射される。撮像素子707は、結像レンズ706により撮像面上に結像されたサンプル701の所定の領域の部分画像を撮像する。なお、撮像素子707が撮像した部分画像は、合焦点検出部708に入力される。
The
合焦点検出部708は、撮像素子707が撮像した部分画像の領域のうち、中央の領域におけるコントラスト値を検出し、コントラスト値が最も大きくなるときのサンプル701の位置(ステージ702の位置)をサンプル701の合焦点として算出する。そして、合焦点検出部708は、算出した合焦点に基づいて、サンプル701の位置が合焦点となる位置に移動するようにステージ702を光軸方向に移動させるための駆動信号を生成する。なお、合焦点検出部708は生成した駆動信号を制御部709に入力する。制御部709は、駆動信号に基づいてステージ702を光軸方向に移動させ、その後、撮像素子707に部分画像を撮像させる。撮像素子707が合焦した部分画像を撮像した後、次の部分画像を撮像するために、制御部709はステージ702を水平方向に移動させる。
The in-
顕微鏡装置700は、上述した動作を繰り返し実行することで、コントラストAF技術を用いてサンプル701の部分画像を撮像することができる。また、顕微鏡装置700は、撮像した部分画像を貼り合わせることによって、サンプル701全体を高解像度に撮像したデジタル画像を取得することができる。
The microscope apparatus 700 can capture a partial image of the
次に、顕微鏡装置700が撮像するサンプル701の領域(以下、「撮像領域」という)と、合焦点検出部708がコントラスト値を検出するサンプル701の領域(以下、「AF領域」という)とについて説明する。図8は、従来知られている顕微鏡装置700が撮像するサンプル701の撮像領域と、合焦点検出部708がコントラスト値を検出するサンプル701のAF領域とを示した概略図である。図示する例では、サンプル701の焦点面801において、AF領域803が撮像領域802の中央領域に配置されている。
Next, an area of the sample 701 (hereinafter referred to as “imaging area”) captured by the microscope apparatus 700 and an area of the sample 701 (hereinafter referred to as “AF area”) from which the in-
次に、顕微鏡装置700がサンプル701の部分画像を複数枚撮像し、一枚の全体画像を生成する方法について説明する。図9は、従来知られている顕微鏡装置700が撮像する部分画像と、サンプル701との関係を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置700が撮像する9枚の部分画像X1Y1〜X3Y3の領域と、サンプル701とが示されている。また、9枚の部分画像X1Y1〜X3Y3の領域における各AF領域901が示されている。
Next, a method in which the microscope apparatus 700 captures a plurality of partial images of the
まず初めに、顕微鏡装置700は、撮像素子707の撮像領域に合わせて、観察対象のサンプル701が含まれる領域を、部分画像X1Y1〜X3Y3の9つの小領域に分割する。次に、顕微鏡装置700は、それぞれの小領域ごとにAF制御を行いながら、各小領域の部分画像X1Y1〜X3Y3を順次撮像する。図示する例では、顕微鏡装置700は、部分画像X1Y1、部分画像X2Y1、部分画像X3Y1、部分画像X3Y2、部分画像X2Y2、部分画像X1Y2、部分画像X1Y3、部分画像X2Y3、部分画像X3Y3の順に撮像する。ここで、撮像素子がn番目の部分画像を撮像する動作を「第nショット目」とする。すなわち、撮像素子が部分画像X1Y1を撮像する動作を第1ショット目と呼び、部分画像X2Y1を撮像する動作を第2ショット目と呼ぶ。
First, the microscope apparatus 700 divides an area including the
続いて、顕微鏡装置700は、9枚の部分画像X1Y1〜X3Y3を撮像した後、ソフトウェアによる画像貼り合わせ技術を用いることによって、サンプル701全体を高解像度に撮像した1枚のデジタル画像を生成する。
Subsequently, the microscope apparatus 700 captures nine partial images X1Y1 to X3Y3, and then generates one digital image in which the
なお、図9に示した例では、部分画像X3Y1,X3Y3以外の部分画像の領域では、AF領域901にサンプル701が存在する。そのため、顕微鏡装置700は、部分画像X3Y1,X3Y3以外の部分画像を撮像する際に、サンプル701のコントラスト値を検出することができるため、サンプル701の合焦点を算出することができる。しかし、部分画像X3Y1,X3Y3の領域では、AF領域901にサンプル701が存在していない。そのため、顕微鏡装置700は、部分画像X3Y1,X3Y3を撮像する際に、サンプル701のコントラスト値を検出することができず、サンプル701の合焦点を算出することができない。従って、顕微鏡装置700が、図9に示すようなサンプル701の部分画像X1Y1〜X3Y3を撮像し、1枚のデジタル画像を生成する場合、一部の部分画像においてサンプル701の合焦点を算出することができず、サンプル701全体の画像を生成することができない可能性がある。
In the example shown in FIG. 9, the
この問題を解決する方法として、コントラストAFによりサンプル701の合焦点を算出することができない部分画像を撮像する際には、前回撮像した部分画像の合焦点を用いて撮像する技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。例えば、図9に示した例では、サンプル701の合焦点を算出することができない部分画像X3Y1を撮像する際には部分画像X2Y1を撮像した際の合焦点を用い、部分画像X3Y3を撮像する際には部分画像X2Y3を撮像した際の合焦点を用いて撮像する。これは、サンプル701の高さ、すなわち合焦点は徐々に変化するものであり、隣接する部分画像における合焦点は急激に変化しないことを前提としている。
As a method for solving this problem, when capturing a partial image in which the focal point of the
また、初めて部分画像を撮像する第1ショット目の部分画像を撮像する際においても、あらかじめ合焦点を算出する基準位置としてサンプル701の中央を設定し、第1ショット目の部分画像を撮像する前に、サンプル701の中央部のコントラスト値を算出することができるようにステージ702を移動させ、サンプル701の中央部における合焦点を算出する方法も知られている(例えば、特許文献4参照)。
Also, when the first shot partial image for capturing a partial image is captured for the first time, the center of the
しかしながら、上述した方法には、以下の2つの課題がある。1つ目は、基準位置の合焦点を算出するために、第1ショット目の撮像の前にステージをサンプルの中央部に移動させているので、部分画像を取得するのに時間を要する点である。2つ目は、サンプルの高さは徐々に変化するために、隣接画像との合焦点にほとんど差異は無くても、サンプルの中央部における合焦点と第1ショット目の合焦点とが一致するとは限らない点である。従って、第1ショット目において、AF領域にサンプルが存在しない場合、サンプルの中央部における合焦点情報を用いたとしても第1ショット目における実際の合焦点と異なるために、ピントが合っていない第1ショット目の撮影画像を取得する可能性がある。 However, the above-described method has the following two problems. The first is that the stage is moved to the center of the sample before imaging the first shot in order to calculate the focal point of the reference position, so that it takes time to acquire a partial image. is there. Second, since the height of the sample changes gradually, the focal point in the center of the sample matches the focal point of the first shot even though there is little difference in the focal point with the adjacent image. Is not limited. Therefore, when there is no sample in the AF area in the first shot, even if the focus information at the center of the sample is used, it is different from the actual focus in the first shot. There is a possibility of acquiring a captured image of the first shot.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、より迅速に、よりサンプルにピントが合った画像を取得することができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a microscope apparatus that can acquire an image focused on a sample more quickly.
本発明は、第1の面に結像された像に基づいて画像信号を出力する撮像素子と、第2の面に入射された光に基づいてコントラスト信号を出力するAF素子と、サンプル全体を含む第1の領域の一部である第2の領域の像を前記第1の面に結像させ、前記第2の領域の中にあり前記第2の領域の中心から少なくとも第1の方向にずれた位置に設定された第3の領域からの光を前記第2の面に入射する光学系と、前記サンプルが設置されるステージと、前記コントラスト信号に基づいて前記第2の領域の合焦点を算出する合焦点検出部と、前記合焦点検出部が算出した前記合焦点に基づいて前記第2の領域を合焦位置に合わせ、前記第2の領域が前記第1の領域上を前記第1の方向に走査するように前記光学系と前記ステージとの相対位置を変化させながら、前記撮像素子が複数の前記画像信号を出力するよう制御する制御部と、複数の前記画像信号に基づいて前記サンプルの画像を作成する画像信号生成部と、を備えることを特徴とする顕微鏡装置である。 The present invention relates to an imaging element that outputs an image signal based on an image formed on a first surface, an AF element that outputs a contrast signal based on light incident on a second surface, and an entire sample. An image of a second region that is a part of the first region is formed on the first surface, is in the second region, and is at least in the first direction from the center of the second region An optical system for injecting light from a third region set at a shifted position onto the second surface, a stage on which the sample is installed, and a focal point of the second region based on the contrast signal An in-focus detection unit for calculating the in-focus position, and the second region is adjusted to an in-focus position based on the in-focus point calculated by the in-focus detection unit, and the second region is positioned on the first region. The relative position of the optical system and the stage is changed so as to scan in one direction. And a control unit that controls the image pickup device to output a plurality of the image signals, and an image signal generation unit that creates an image of the sample based on the plurality of the image signals. It is a microscope apparatus.
また、本発明の顕微鏡装置において、前記第3の領域は、前記第2の領域の中心からさらに第2の方向にずれた位置に設定され、前記制御部は、前記第2の領域が前記第1の領域上をさらに前記第2の方向に走査するように前記光学系と前記ステージの相対位置を変化させ、前記第1の方向と前記第2の方向は垂直であることを特徴とする。 In the microscope apparatus of the present invention, the third region is set at a position further shifted in the second direction from the center of the second region, and the control unit is configured so that the second region is the first region. The relative position between the optical system and the stage is changed so that the region of 1 is further scanned in the second direction, and the first direction and the second direction are perpendicular to each other.
また、本発明の顕微鏡装置において、前記制御部は、前記合焦点検出部が前記合焦点を算出できない場合、前記合焦点検出部が前回算出した前記合焦点に基づいて前記第2の領域を合焦位置に合わせることを特徴とする。 In the microscope apparatus of the present invention, when the in-focus detection unit cannot calculate the in-focus, the control unit adjusts the second region based on the in-focus calculated by the in-focus detection unit last time. It is characterized by being adjusted to the focal position.
また、本発明の顕微鏡装置において、前記第2の面は前記第1の面と同一であり、前記第3の領域は少なくとも前記第2の領域の一部であることを特徴とする。 In the microscope apparatus of the present invention, the second surface is the same as the first surface, and the third region is at least a part of the second region.
本発明によれば、撮像素子は第1の面に結像された像に基づいて画像信号を出力する。また、AF素子は、第2の面に入射された光に基づいてコントラスト信号を出力する。また、光学系は、サンプル全体を含む第1の領域の一部である第2の領域の像を第1の面に結像させ、第2の領域の中にあり第2の領域の中心から少なくとも第1の方向にずれた位置に設定された第3の領域からの光を第2の面に入射する。また、ステージはサンプルが設置される。また、合焦点検出部は、コントラスト信号に基づいて第2の領域の合焦点を算出する。また、制御部は、合焦点検出部が算出した合焦点に基づいて第2の領域を合焦位置に合わせ、第2の領域が第1の領域上を第1の方向に走査するように光学系とステージとの相対位置を変化させながら、撮像素子が複数の画像信号を出力するよう制御する。また、画像信号生成部は、複数の画像信号に基づいてサンプルの画像を作成する。 According to the present invention, the image sensor outputs an image signal based on the image formed on the first surface. The AF element outputs a contrast signal based on the light incident on the second surface. In addition, the optical system forms an image of the second region, which is a part of the first region including the entire sample, on the first surface, and is in the second region from the center of the second region. Light from the third region set at a position shifted in at least the first direction is incident on the second surface. In addition, a sample is installed on the stage. The in-focus detection unit calculates the in-focus point of the second region based on the contrast signal. In addition, the control unit optically adjusts the second region to the in-focus position based on the focal point calculated by the focal point detection unit, and scans the second region in the first direction on the first region. The image sensor is controlled to output a plurality of image signals while changing the relative position between the system and the stage. The image signal generation unit creates a sample image based on the plurality of image signals.
この構成により、第3の領域は第2の領域の中心から少なくとも第1の方向にずれた位置に設定されているため、AF素子が出力するコントラスト値はサンプルのコントラスト値である確率が高い。従って、より迅速に、よりサンプルにピントが合った画像を取得することができる。 With this configuration, since the third region is set at a position shifted at least in the first direction from the center of the second region, the contrast value output by the AF element is highly likely to be the contrast value of the sample. Therefore, it is possible to acquire an image that is more focused on the sample more quickly.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態における顕微鏡装置100の構成を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置100は、ステージ102と、透過光源103と、コンデンサレンズ104と、光学系109と、撮像素子110と、AF素子111と、合焦点検出部112と、記憶部113と、制御部114と、画像信号生成部115とを備えている。また、光学系109は、対物レンズ105と、光路分割装置106と、第1の結像レンズ107と、第2の結像レンズ108とを備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a microscope apparatus 100 according to the present embodiment. In the illustrated example, the microscope apparatus 100 includes a
ステージ102は、サンプル101を載置するための台であり、制御部113の制御により、水平方向(図中の直交するX軸方向(第1の方向)とY軸方向(第2の方向))と光軸方向(図中のZ軸方向)とに移動する。透過光源103は光を発する。コンデンサレンズ104は、透過光源103が発した光を集光してサンプル101に照射する。これにより、ステージ102に設置されているサンプル101には、透過光源103からの光がコンデンサレンズ104を通して照射される。
The
対物レンズ105は、サンプル101に対向するように配置されている。また、対物レンズ105はサンプル101からの光束を集光させ、光路分割装置106に照射する。これにより、サンプル101の透過光は光路分割装置106に照射される。光路分割装置106はハーフミラーなどであり、照射されたサンプル101の透過光の一部を第2の結像レンズ108の方向に反射し、一部を第1の結像レンズ107の方向に透過する。
The
第1の結像レンズ107は、光路分割装置106が透過したサンプル101からの光を撮像素子110の撮像面(第1の面)上に結像させる。これにより、サンプル101からの透過光の一部は、対物レンズ105と、光路分割装置106と、第1の結像レンズ107とを介して撮像素子110に入射される。撮像素子110は、第1の結像レンズ107により撮像面上に結像されたサンプル101の所定の領域の部分画像を撮像する。なお、撮像素子110が撮像した部分画像(画像信号)は、画像信号生成部115に入力される。
The
第2の結像レンズ108は、光路分割装置106が反射したサンプル101からの光をAF素子111の受光面(第2の面)上に結像させる。これにより、サンプル101からの透過光の一部は、対物レンズ105と、光路分割装置106と、第2の結像レンズ108とを介してAF素子111に入射される。AF素子111は、第2の結像レンズ108により受光面上に結像されたサンプル101の所定のAF領域のコントラスト値(コントラスト信号)を検出する。なお、AF素子111が検出したコントラスト値は、合焦点検出部112に入力される。
The
合焦点検出部112は、山登りサーボ方式などを用い、AF素子111から入力されたコントラスト値を解析することによって、撮像素子110が部分画像を撮像する撮像領域におけるサンプル101の合焦点を算出する。具体的には、合焦点検出部112はAF素子111から入力されるコントラスト値が最も大きくなるときのサンプル101の位置(ステージ102の位置)を合焦点と算出する。そして、合焦点検出部112は、算出した合焦点に基づいて、サンプル101の位置が合焦点となる位置に移動するようにステージ102を光軸方向に移動させるための駆動信号を生成する。なお、合焦点検出部112が生成したステージ102の駆動信号は、制御部114に入力される。
The focal
制御部114は、合焦点検出部112から入力された駆動信号に基づいて、ステージ102を光軸方向に移動させる。なお、制御部114は、光軸方向に移動させた後のステージ102の位置情報を記憶部113に記憶させる。また制御部114は、図示しない水平駆動信号生成部から送信される水平信号に基づいて、ステージ102を水平方向(X軸方向およびY軸方向)に移動させる。
The
記憶部113は、制御部114から入力されたステージ102の位置情報をサンプル101の合焦点情報として記憶する。なお、記憶部113が記憶する合焦点情報は、合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できない場合に、合焦点検出部112により読み出される。例えば、AF素子111がコントラスト値を検出するAF領域にサンプル101が存在せず、コントラスト値が低いため合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できない場合、合焦点検出部112は、記憶部113が記憶している合焦点情報を読み出す。そして、合焦点検出部112は、読み出した合焦点情報に基づいて駆動信号を生成する。これにより、AF領域にサンプル101が存在しない場合においても、サンプル101の位置が合焦点となる位置にステージ102を移動させることができる。
The
撮像素子110は、合焦動作が完了した後に、第1の結像レンズ107により撮像面上に結像されたサンプル101の部分画像を撮像する。なお、撮像素子110は、撮像した部分画像を画像信号生成部115に入力する。画像信号生成部115は、撮像素子110が撮像した複数の部分画像を貼り合せることによって、サンプル101全体を高解像度に撮像した1枚のデジタル画像を生成する。
The
次に、顕微鏡装置100がサンプル101の部分画像を複数枚撮像し、一枚の全体画像を生成する方法について説明する。図2は、本実施形態における顕微鏡装置100が撮像する部分画像と、サンプル101との関係を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置100が撮像する4枚の部分画像201〜204の領域と、サンプル101とが示されている。
Next, a method in which the microscope apparatus 100 captures a plurality of partial images of the
まず初めに、顕微鏡装置100は、撮像素子110の撮像領域に合わせて、観察対象のサンプル101が含まれる領域(第1の領域)を、部分画像201〜204の4つの小領域(第2の領域)に分割する。次に、顕微鏡装置100は、それぞれの小領域ごとにAF制御を行いながら、各小領域の部分画像201〜204を順次撮像する。図示する例では、顕微鏡装置100は、部分画像201、部分画像202、部分画像203、部分画像204の順に撮像する。ここで、撮像素子がn番目の部分画像を撮像する動作を「第nショット目」とする。すなわち、撮像素子が部分画像201を撮像する動作を第1ショット目と呼び、部分画像202を撮像する動作を第2ショット目と呼ぶ。
First, the microscope apparatus 100 divides an area (first area) including the
具体的には、第1ショット目で部分画像201を撮像するために、制御部114は、部分画像201の領域が撮像素子110の撮像領域に入るようにステージ102をX方向およびY方向に移動させる。続いて、AF素子111は、部分画像201のAF領域(第3の領域)のコントラスト値を検出する。続いて、合焦点検出部112は、AF素子111が検出したコントラスト値に基づいてサンプル101の合焦点を算出する。
Specifically, in order to capture the
続いて、制御部114は、合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できた場合には、合焦点検出部112が生成した駆動信号を用いてステージ102を光軸方向(Z方向)に移動させる。また、制御部114は、光軸方向に移動させた後のステージ102の位置情報を記憶部113に記憶させる。その後、撮像素子110は、上述した合焦動作が完了した後、第1の結像レンズ107により撮像面上に結像されたサンプル101の部分画像201を撮像する。
Subsequently, when the in-
一方、第1ショット目の動作において、部分画像201のAF領域にサンプル101が存在せず、合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できない場合には、サンプル101の位置が合焦点となる位置に移動するようにステージ102を光軸方向に移動させるための駆動信号を生成することができない。なお、第2ショット目以降であれば、前回部分画像を撮像した際のステージ102の位置情報を記憶部113が記憶しているため、制御部114は、記憶部113が記憶している位置情報を用いて駆動信号を生成することができる。本実施形態では、第1ショット目の処理においてAF領域にサンプル101が存在する確率を高くすることで、サンプル101の各部分画像201〜204の撮影画像をピントの合った状態で鮮明に取得できる可能性を高くする。
On the other hand, in the operation of the first shot, when the
なお、第1ショット目の部分画像201の撮像を行う際にステージ102が移動する方向は顕微鏡装置100毎に予め決まっている。また、サンプル101の各部分画像201〜204の撮像順序(ステージ102が移動する順序)に関しても顕微鏡装置100毎に予め決まっている。本実施形態における顕微鏡装置100は、部分画像201、部分画像202、部分画像203、部分画像204の順に撮像する。また、一般的に、サンプル101は全体画像の中央領域に存在している。以上のことから、第1ショット目の撮像領域において、最もサンプル101が存在する確率が高い領域は、第1ショット目の撮像領域の中心部よりも第2ショット目の撮像領域に近い領域である。
Note that the direction in which the
すなわち、第1ショット目の撮像領域において、最もサンプル101が存在する確率が高い領域は、第1ショット目の撮像領域の中心部よりも、サンプル101の中央側である走査方向(X軸方向)側(ステージ102の進行方向とは逆側)に位置する領域である。従って、撮像領域の中心部よりも走査方向側に位置する領域にAF領域を設けることによって、AF領域にサンプル101が存在する確率を高くすることができ、サンプル101の合焦点を算出することができる確率を高くすることができる。このように、本実施形態では、第1ショット目の撮像領域である部分画像201の領域のうち、サンプル101の中央側の領域にAF領域を設けることで、第1ショット目の処理においてAF領域にサンプル101が存在する確率を高くすることができる。
That is, in the imaging area of the first shot, the region with the highest probability of the
また、第1ショット目の部分画像201を撮像する際にはAF領域にサンプル101が存在する確率が高いため、従来のように第1ショット目の処理を行う前に、サンプル101の中心部分などの予め定められている位置のコントラスト値を測定し、合焦点を算出する必要がない。従って、迅速に第1ショット目の部分画像201を撮像することができる。
Further, when the
また、従来のように、サンプル101の中央の合焦点を用いて第1ショット目の部分画像201を撮像した場合、第1ショット目の領域とサンプル101の中央部との距離が離れているため、サンプル101の中央部における合焦点と第1ショット目の合焦点とが一致するとは限らず、ピントが合っていない第1ショット目の部分画像201を撮像する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、第1ショット目の撮像領域においてサンプル101の合焦点を算出することができる確率が高いため、ピントが合った第1ショット目の部分画像201を撮像することができる。従って、本実施形態における顕微鏡装置100は、第1ショット目においてサンプル101にピントが合った部分画像201を撮像することができる。
In addition, when the
図3は、本実施形態における顕微鏡装置100が撮像するサンプル101の撮像領域と、AF素子111がコントラスト値を検出するサンプル101のAF領域とを示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置100の焦点面301と、撮像素子110が部分画像201〜204を撮像する領域である撮像領域302と、AF素子111がコントラスト値を検出する領域であるAF領域303とが示されている。また、サンプル101の焦点面301において、AF領域303が撮像領域302の中央領域ではなく、サンプル101の中央側である走査方向(X軸方向)側(ステージ102の進行方向とは逆側)の領域に配置されている。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an imaging area of the
第1ショット目で部分画像201の撮像を完了した後、第2ショット目で部分画像202を撮像するために、制御部114は、部分画像202の領域が撮像素子110の撮像領域に入るようにステージ102をX方向と逆方向に移動させる。続いて、AF素子111は、部分画像202のAF領域のコントラスト値を検出する。続いて、合焦点検出部112は、AF素子111が検出したコントラスト値に基づいてサンプル101の合焦点を算出する。なお、合焦点検出部112は、第2ショット目の動作において、部分画像202のAF領域にサンプル101が存在せず、合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できない場合には、部分画像201を撮像した際のステージ102の位置情報を合焦点情報として記憶部113が記憶しているため、記憶部113が記憶している合焦点情報を用いて駆動信号を生成する。
After completing the imaging of the
続いて、制御部114は、合焦点検出部112が生成した駆動信号を用いてステージ102を光軸方向(Z軸方向)に駆動させる。また、制御部114は、光軸方向に移動させた後のステージ102の位置情報を記憶部113に記憶させる。上述した合焦動作が完了した後、撮像素子110は、第1の結像レンズ107により撮像面上に結像されたサンプル101の部分画像202を撮像する。なお、部分画像203,204の撮像も部分画像202の撮像と同様に行う。
Subsequently, the
撮像素子110が部分画像201〜204を撮像した後、画像信号生成部115は、撮像素子110が撮像した複数の部分画像を貼り合せることによって、サンプル101全体を高解像度に撮像した1枚のデジタル画像を生成する。
After the
上述した通り、本実施形態によれば、第1ショット目の撮像領域である部分画像201の領域のうち、サンプル101の中央側の領域にAF領域を設ける、すなわち、撮像領域の中心部からステージ102の進行方向とは逆側に位置する領域にAF領域303を設けることによって、第1ショット目の部分画像201を撮像する際にAF領域303にサンプル101が存在する確率を高くする。これにより、第1ショット目のサンプル101のコントラスト値を算出できる確率を高くし、サンプル101の合焦点を算出することができるために、第1ショット目においてピントが合った部分画像201を撮像することができる。
As described above, according to the present embodiment, the AF area is provided in the area on the center side of the
また、第1ショット目の部分画像201を撮像する際にはAF領域303にサンプル101が存在する確率が高いため、従来のように第1ショット目の処理を行う前に、サンプル101の中心部分などの予め定められている位置のコントラスト値を測定し、合焦点を算出する必要がない。従って、迅速に第1ショット目の部分画像201を撮像することができる。
Further, when the
また、従来のように、サンプル101の中央の合焦点を用いて第1ショット目の部分画像201を撮像した場合、第1ショット目の領域とサンプル101の中央部との距離が離れているため、サンプル101の中央部における合焦点と第1ショット目の合焦点とが一致するとは限らず、ピントが合っていない第1ショット目の部分画像201を撮像する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、第1ショット目の撮像領域においてサンプル101の合焦点を算出することができる確率が高いため、ピントが合った第1ショット目の部分画像201を撮像することができる。従って、本実施形態における顕微鏡装置100は、第1ショット目においてサンプル101にピントが合った部分画像201を撮像することができる。
In addition, when the
これにより、顕微鏡装置100は、より迅速に、サンプル101にピントが合った部分画像201〜204を取得することができ、取得した部分画像201〜204を貼り合わせることによって、サンプル101全体を高解像度に撮像したデジタル画像を取得することができる。
Thereby, the microscope apparatus 100 can acquire the
また、第2ショット目以降のAF領域303にサンプル101が存在せず、合焦点検出部112がサンプル101のコントラスト値に基づいて合焦点を算出することができなくても、前回部分画像201〜204を撮像した際のステージ102の位置情報である合焦点情報を記憶部113が記憶しているため、記憶部113が記憶している合焦点情報を用いて駆動信号を生成することができる。
Even if the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態における顕微鏡装置100の構成と第1の実施形態における顕微鏡装置100の構成とは同様の構成である。本実施形態と第1の実施形態とで異なる点は、本実施形態では、部分画像を撮像する際に、制御部114は、ステージ102を実施の形態1で示したX軸方向に加えてY軸方向にも駆動する点と、ステージ102の水平方向の駆動に合わせて、AF領域を撮像領域の中央部からX軸方向およびY軸方向にずれた位置に配置している点である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the microscope apparatus 100 in the present embodiment is the same as the configuration of the microscope apparatus 100 in the first embodiment. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that, in this embodiment, when capturing a partial image, the
図4は、本実施形態における顕微鏡装置100が撮像するサンプル101の撮像領域と、AF素子111がコントラスト値を検出するサンプル101のAF領域とを示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置100の焦点面401と、撮像素子110が部分画像を撮像する領域である撮像領域402と、AF素子111がコントラスト値を検出する領域であるAF領域403とが示されている。また、サンプル101の焦点面401において、AF領域403は、撮像領域402の中央領域ではなく、第1の方向であるX軸方向と第2の方向であるY軸方向にずれた位置に配置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an imaging area of the
次に、本実施形態における顕微鏡装置100が撮像する部分画像と、サンプル101と、AF領域との関係について説明する。図5は、本実施形態における顕微鏡装置100が撮像する部分画像と、サンプル101と、AF領域との関係を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置100が撮像する35枚の部分画像501〜535の領域と、サンプル101と、AF領域403とが示されている。また、顕微鏡装置100が部分画像501〜535を撮像する順を示した破線が示されている。なお、顕微鏡装置100が部分画像501〜535を撮像する方法、および部分画像501〜535を貼り合せることによって、サンプル101全体を高解像度に撮像した1枚のデジタル画像を生成する方法については第1の実施形態における各方法と同様である。
Next, the relationship between the partial image captured by the microscope apparatus 100 according to the present embodiment, the
図示する例では、顕微鏡装置100は、第1ショット目の処理では部分画像501を撮像する。また、部分画像501はサンプル101の左下の領域の画像である。従って、第1ショット目の撮像領域である部分画像501の領域において、最もサンプル101が存在する確率が高い領域は、サンプル101の中央側の領域である右上の領域である。従って、本実施形態では、撮像領域402の右上の領域にAF領域403を設ける。
In the example illustrated, the microscope apparatus 100 captures the
このように、第1ショット目の撮像領域である部分画像501の領域のうち、サンプル101の中央側の領域、すなわち、撮影領域の中心から部分画像501を取得後のX方向の走査方向かつY方向の走査方向側の領域に、AF領域403を設けることで、第1ショット目の処理においてAF領域にサンプル101が存在する確率を高くすることができる。また、第1ショット目の処理においてAF領域403にサンプル101が存在する確率を高くすることができるため、サンプル101の合焦点を算出することができる確率を高くすることができる。
As described above, among the areas of the
図6は、図5に示したサンプル101の部分画像501〜535を撮像する際におけるサンプル101の焦点検出結果を示す。図示する例では、○印は合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できることを示す。また、△印は合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出できていないが、前回部分画像501〜535を撮像した際の合焦点情報を用いて駆動情報を生成することを示す。図示する例では、部分画像504,507,508,521,522,529,534,535を撮像する際に、合焦点検出部112はサンプル101の合焦点を算出することができない。しかしながら、第1ショット目の撮像領域である部分画像501を撮像する際には、合焦点検出部112はサンプル101の合焦点を算出することができる。
FIG. 6 shows a focus detection result of the
上述した通り、本実施形態によれば、第1ショット目の撮像領域である部分画像501の領域のうち、サンプル101の中央側の領域、すなわち部分画像501を取得後のX方向の走査方向かつY方向の走査方向側の領域にAF領域403を設けることで、第1ショット目の処理においてAF領域403にサンプル101が存在する確率を高くすることができる。また、第1ショット目の処理においてAF領域403にサンプル101が存在する確率を高くすることができるため、サンプル101の合焦点を算出することができる確率を高くすることができる。従って、顕微鏡装置100は、第1ショット目においてピントが合った部分画像501を撮像することができる。
As described above, according to the present embodiment, the area on the center side of the
また、第1ショット目の部分画像501を撮像する際にはAF領域403にサンプル101が存在する確率が高いため、従来のように第1ショット目の処理を行う前に、サンプル101の中心部分などの予め定められている位置のコントラスト値を測定し、合焦点を算出する必要がない。従って、本実施形態における顕微鏡装置100は、迅速に第1ショット目の部分画像501を撮像することができる。
In addition, since the probability that the
また、従来のように、サンプル101の中央の合焦点を用いて第1ショット目の部分画像501を撮像した場合、第1ショット目の領域とサンプル101の中央部との距離が離れているため、サンプル101の中央部における合焦点と第1ショット目の合焦点とが一致するとは限らず、ピントが合っていない第1ショット目の部分画像501を撮像する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、第1ショット目の撮像領域においてサンプル101の合焦点を算出することができる確率が高いため、ピントが合った第1ショット目の部分画像501を撮像することができる。従って、本実施形態における顕微鏡装置100は、第1ショット目においてサンプル101にピントが合った部分画像501を撮像することができる。
Further, when the
また、顕微鏡装置100は、第2ショット目以降の処理で部分画像502〜535を撮像する際において、AF領域403にサンプル101が存在せず、合焦点検出部112がサンプル101の合焦点を算出することができなくても、記憶部113が記憶している、前回部分画像501〜535を撮像した際の合焦点情報(ステージ102の位置情報)を用いてステージ102を光軸方向に移動させるために、ピントが合った部分画像502〜535を撮像することができる。
In addition, when the microscope apparatus 100 captures the
これにより、顕微鏡装置100は、より迅速に、サンプル101にピントが合った部分画像501〜535を取得することができ、取得した部分画像501〜535を貼り合わせることによって、サンプル101全体を高解像度に撮像したデジタル画像を取得することができる。
As a result, the microscope apparatus 100 can acquire the
以上、この発明の第1の実施形態および第2の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and does not depart from the gist of the present invention. Range design etc. are also included.
例えば、第1の実施形態および第2の実施形態では、顕微鏡装置100は、撮像素子110とAF素子111とを備えているがこれに限らず、撮像素子110の少なくとも一部の領域をAF素子111として用いてもよい。この場合、撮像素子110とAF素子111との方向にサンプルからの光を分割する必要が無いため、光路分割装置106も必要ない。また、顕微鏡装置100は、光源として透過光源103を用いているがこれに限らず、落射光源や反射光源などを用いてもよい。また、顕微鏡装置100は、ステージ102を移動させてサンプル101を合焦させているがこれに限らず、対物レンズ105を移動させる事でサンプル101を合焦させてもよい。また、合焦点を検出する方法は、山登りサーボ方式でもよく、光路差方式でもよい。
For example, in the first embodiment and the second embodiment, the microscope apparatus 100 includes the
100,700・・・顕微鏡装置、101,701・・・サンプル、102,702・・・ステージ、103,703・・・透過光源、104,704・・・コンデンサレンズ、105,705・・・対物レンズ、106・・・光路分割装置、107・・・第1の結像レンズ、108・・・第2の結像レンズ、109・・・光学系、110,707・・・撮像素子、111・・・AF素子、112,708・・・合焦点検出部、113・・・記憶部、114,709・・・制御部、115・・・画像信号生成部、201〜204,501〜535・・・部分画像、301,401,801・・・焦点面、302,402,802・・・撮像領域、303,403,803・・・AF領域、706・・・結像レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,700 ... Microscope apparatus, 101,701 ... Sample, 102,702 ... Stage, 103,703 ... Transmission light source, 104,704 ... Condenser lens, 105,705 ... Objective Lens, 106... Optical path splitting device, 107... First image forming lens, 108... Second image forming lens, 109. ... AF element 112,708 ... focus
Claims (4)
第2の面に入射された光に基づいてコントラスト信号を出力するAF素子と、
サンプル全体を含む第1の領域の一部である第2の領域の像を前記第1の面に結像させ、前記第2の領域の中にあり前記第2の領域の中心から少なくとも第1の方向にずれた位置に設定された第3の領域からの光を前記第2の面に入射する光学系と、
前記サンプルが設置されるステージと、
前記コントラスト信号に基づいて前記第2の領域の合焦点を算出する合焦点検出部と、
前記合焦点検出部が算出した前記合焦点に基づいて前記第2の領域を合焦位置に合わせ、前記第2の領域が前記第1の領域上を前記第1の方向に走査するように前記光学系と前記ステージとの相対位置を変化させながら、前記撮像素子が複数の前記画像信号を出力するよう制御する制御部と、
複数の前記画像信号に基づいて前記サンプルの画像を作成する画像信号生成部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。 An image sensor that outputs an image signal based on an image formed on the first surface;
An AF element that outputs a contrast signal based on light incident on the second surface;
An image of a second region that is part of the first region including the entire sample is formed on the first surface, and is in the second region and is at least first from the center of the second region. An optical system for entering light from the third region set at a position shifted in the direction of
A stage on which the sample is placed;
An in-focus detection unit that calculates an in-focus point of the second region based on the contrast signal;
Based on the in-focus point calculated by the in-focus detection unit, the second area is aligned with the in-focus position, and the second area scans the first area in the first direction. A control unit that controls the imaging device to output a plurality of the image signals while changing a relative position between an optical system and the stage;
An image signal generation unit that creates an image of the sample based on a plurality of the image signals;
A microscope apparatus comprising:
前記制御部は、前記第2の領域が前記第1の領域上をさらに前記第2の方向に走査するように前記光学系と前記ステージの相対位置を変化させ、
前記第1の方向と前記第2の方向は垂直である
ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。 The third region is set at a position further shifted in the second direction from the center of the second region;
The control unit changes a relative position between the optical system and the stage so that the second region further scans the first region in the second direction,
The microscope apparatus according to claim 1, wherein the first direction and the second direction are perpendicular to each other.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の顕微鏡装置。 The control unit adjusts the second region to a focus position based on the focus calculated previously by the focus detection unit when the focus detection unit cannot calculate the focus. The microscope apparatus according to claim 1 or 2.
前記第3の領域は少なくとも前記第2の領域の一部である
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。 The second surface is identical to the first surface;
The microscope apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the third region is at least a part of the second region.
Priority Applications (1)
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JP2011228043A JP2013088570A (en) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | Microscope apparatus |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108051897A (en) * | 2018-01-17 | 2018-05-18 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and real-time focusing method |
CN108254853A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-06 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and its real-time focusing method |
JP2019219632A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | オリンパス株式会社 | Imaging system, image construction method |
-
2011
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Cited By (5)
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CN108051897A (en) * | 2018-01-17 | 2018-05-18 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and real-time focusing method |
CN108254853A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-06 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and its real-time focusing method |
CN108254853B (en) * | 2018-01-17 | 2023-08-11 | 宁波舜宇仪器有限公司 | Microscopic imaging system and real-time focusing method thereof |
JP2019219632A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | オリンパス株式会社 | Imaging system, image construction method |
JP7163079B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-10-31 | 株式会社エビデント | Imaging system, image construction method |
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