JP4874069B2 - 共焦点顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、観察対象の試料について共焦点画像を取得することができる共焦点顕微鏡に関する。

従来、点状光源によって観察対象の試料を点状に照明し、この照明された試料からの反射光を再び点状に結像させ、ピンホール開口を介して検出器で像の濃度情報を得る共焦点光学系を有する顕微鏡（以下、「共焦点顕微鏡」という）がある。

図７は、共焦点光学系の構成の概略を示している。図７に示すように、点状光源７０１から照射された光は、収差のよく補正された対物レンズ７０３によって観察対象の試料７０４上の１点に集光し、試料７０４を照明する。

試料７０４の反射光はハーフミラー７０２を介してピンホール７０５上に点として結像され、この結像された点状光をピンホール７０５を通して光検出器７０６で検出される。そして、試料７０４を、例えば、テレビのラスター走査と同じように２次元走査することによって、２次元画像（以下、「共焦点画像」という）が得られる。

ここで、対物レンズ７０３の集光位置からずれた位置イにおける反射光は、ピンホール７０５上に集光されないのでピンホール７０５を通過せず光検出器７０６で検出されない。したがって、図７に示した光学系では、対物レンズ７０３の集光位置つまり合焦位置のみの画像を得ることが可能になる。

上述した共焦点光学系は焦点深度が浅いので、試料７０４の観察面が平面状の場合には問題ないが、図８に示したように観察面の高さが異なる凹凸が存在する非平面状の試料の場合には、ピントの位置から外れた試料面の画像を得ることができなくなる。

図８は、観察面が非平面状の試料の例を示している。図８に示す試料８００は、それぞれ高さがａ、ｂおよびｃ（ｂ＞ａ＞ｃ）の観察面Ａ、ＢおよびＣを有する非平面状の試料である。Ｚは光の照射方向である。例えば、観察面Ａに合焦すると観察面ＢやＣについての観察画像は得ることができない。

したがって、一度の観察操作によって観察面Ａ、ＢおよびＣの全てを観察することは不可能である。そのため、観察面Ａ、ＢおよびＣの全てを観察するには、観察面Ａ、ＢおよびＣについて個別に合焦して得た観察画像を合成しなければならない。

しかし、例えば、観察面Ａ、ＢおよびＣ毎の合焦位置についての位置決めは、観察者が観察画像を見ながら決定しなければならなかった。そのため、図８に示した試料８００のような試料を観察する場合、その都度、すべての観察面への位置決めを行わなければならず、観察者に大きな負担がかかるという問題があった。

この問題を解決するために、特許文献１には、高さの異なる観察面を有する試料に対する画像取込み範囲を自動設定することで、すべての観察面への位置決めを行うことなく試料の観察画像を得ることができ、観察者の負担を軽減する走査型光学顕微鏡について開示されている。

特許文献１に記載の走査型光学微顕鏡によると、ユーザが画像取込み範囲を設定しなくても第１と第２のステージ位置の間を移動しながら共焦点画像を取り込み、全測定領域で焦点の合った画像（以下、「エクステンド画像」という）を取得することができる。

しかし、特許文献１では、任意のステージ位置で得られる共焦点画像において、所定レベル以下の輝度の画素数があらかじめ設定された画素数以上であるか否かで画像取込み範囲か否かを判定している。したがって、複数の段差がある試料（例えば、図８に示した試料８００）に対しては、最初の段差で画像取込み範囲が終了したと判断してしまうという問題があった。

この問題を解決するために、特許文献２では、観察面の高さの異なる形状を有した試料であっても画像取込み範囲の自動設定を確実に行なう走査型顕微鏡について開示されている。

特許文献２に記載の走査型顕微鏡では、観察対象の試料における観察面の数（平面数）が使用される。すなわち、合焦初期位置より上限方向にある平面数Ｎｕｐと下限方向にある平面数Ｎｄｏｗｎが使用される。例えば、図８に示した試料８００において、合焦初期位置がＡＣ間にあった場合、平面数Ｎｕｐ＝２、平面数Ｎｄｏｗｎ＝１となる。

そして、試料を載せたステージを一方向に移動しながら、取得した共焦点画像の輝度が所定レベル以下になっている画素数を計数し、所定の画素数以上となるか否かで平面を判別する。そして、平面を検出する毎に平面数をカウントする。

平面数が設定した値（例えば、Ｎｕｐ＝２）となる位置を第１のステージ位置として記憶する。同様に、試料を載せたステージを逆方向に移動しながら、観察画像において輝度が所定レベル以下になっている画素数を計数し、所定の画素数以上となるか否かで平面を判別する。そして、平面数をカウントし、平面数が設定した値（例えば、Ｎｄｏｗｎ＝１）となる位置を第２のステージ位置として記憶する。

以上の処理により、観察面に複数の段差がある試料でも、第１および第２のステージ位置を検出し、第１ステージ位置−第２ステージ位置間の共焦点画像を取得することでエクステンド画像を取得することが可能となる。
特開平０６−３０８３９３号公報 特開平０８−２７８４５０号公報

しかし、上述の走査型顕微鏡では、合焦初期位置から上限および下限方向にある観察面の数をあらかじめ設定しておく必要がある。そのため、ユーザは試料の段差形状を意識して観察画像の取込み条件を設定する必要があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、観察対象となる試料の形状を意識することなしに容易に画像取込み範囲を決定してエクステンド画像を取得することが可能な共焦点顕微鏡を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る共焦点顕微鏡は、所定の高さ毎に集光位置を移動して観察試料の観察面における共焦点画像を取得し、該共焦点画像について画素毎に最大輝度の画素を抽出し、該集光位置の全移動領域で焦点の合った画像を生成する共焦点顕微鏡において、前記観察試料からの反射光をピンホールを介して検出する光検出手段と、前記光検出手段からの検出信号により共焦点画像を生成する共焦点画像生成手段と、前記共焦点画像の各画素が有する輝度のうち、所定のレベル以下の輝度を有する第１の画素数を計数する第１の計数手段と、前記共焦点画像について所定の条件に一致する画素のみを抽出して得る第２の画素数を計数する第２の計数手段と、前記第１および第２の画素数に基づいて前記観察試料の画像取込みの境界面か否かを判断する境界面判断手段と、を備える。

以上に説明したように、本発明によると、観察対象となる試料の形状を意識することなしに容易に画像取込み範囲を決定してエクステンド画像を取得することが可能な共焦点顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係る共焦点顕微鏡１００の構成例を示す図である。

図１に示す共焦点顕微鏡１００は、対物レンズ１０２と、対物レンズ１０２の切替えを行う対物レンズ切替部１０３と、対物レンズ１０２の光軸方向における位置（以下、「Ｚ位置」という）を検出するＺ位置検出部１０４と、対物レンズ１０２のＺ位置を制御するＺ位置制御部１０５と、ハーフミラー１０６と、光を検出する光検出部１０７と、ミラー１０８と、レーザ光を照射するレーザ照明１０９と、レーザ照明１０９の制御を行うレーザ照明制御部１１０と、情報処理装置からの指示に応じて各構成要素の制御を行う顕微鏡制御部１１１と、顕微鏡制御部１１１に対して指示を行って観察画像を取得する情報処理装置１１２と、取得した観察画像を表示するモニタ１１３と、を少なくとも備える。

レーザ照明１０９から照射されたレーザ光は、ミラー１０８、対物レンズ１０２を介して試料を照明する。試料１０１で反射したレーザ光は対物レンズ１０２、ハーフミラー１０６を介して光検出部１０７に集光する。集光したレーザ光は、図示しないピンホールを介して光検出器７で検出される。

試料１０１を照明するレーザ光を図示しない２次元スキャナ等で２次元に走査し、試料１０１からの反射光を光検出器１０７で検出することで共焦点画像を得る。この時、試料１０１において焦点が合っていない位置の反射光はピンホールに集光しないので、焦点が合った位置のみの画像を得る。

また、対物レンズ１０２をＺ位置制御部１０５で駆動し、試料１０１に対する対物レンズ１０２の相対距離を変えていき、各Ｚ位置における共焦点画像を順次取得していく。そして、取得した複数の画像から、画素毎に最大輝度を抽出することで、仝測定領域で焦点の合った画像（以下、「エクステンド画像」という）を得る。なお、この時のＺ位置の移動範囲を「画像取込み範囲」という。

Ｚ位置制御部１０５、光検出部１０７およびレーザ照明制御部１１０は、顕微鏡制御部１１１を介して情報処理装置１１２と接続されている。
ここで、本実施例に係る情報処理装置１１２は、本実施例に係る共焦点顕微鏡１００を実現するプログラム等を実行するＣＰＵと、プログラム実行に用いるメモリ（例えば、ＲＡＭ）と、外部からのデータ入力手段である入力装置（例えば、キーボードやマウス）と、エクステンド画像や操作画面等をモニタ１１３に出力する出力装置と、プログラム等を記憶する記憶装置と、共焦点画像を記憶する画像メモリＡ１１２ａと、観察開始位置から現在のＺ位置までに取得した共焦点画像のうち最大輝度の画素を抽出して得る画像を記憶する画像メモリＢ１１２ｂと、を少なくとも備える。なお、ＣＰＵ、メモリ、入力装置、出力装置、記憶装置については、一般的な構成なので図１に図示していない。

情報処理装置１１２は、所定のプログラムをＣＰＵに実行させることによって、画像メモリＡ１１２ａに記憶された画像の各画素における輝度と所定の輝度レベル（以下、「基準輝度レベルＡ」という）とを比較して基準輝度レベルＡ以下の画素数をカウントする共焦点画像輝度計数手段１１２ｃと、画像メモリＢ１１２ｂに記憶された画像の各画素における輝度と所定の輝度レベル（以下、「基準輝度レベルＢ」という）とを比較して基準輝度レベルＢ以上の画素数をカウントする最大輝度計数手段１１２ｄと、共焦点画像輝度計数手段１１２ｃのカウント結果と最大輝度計数手段１１２ｄのカウント結果とから取込み終了位置を検出する取込み終了検出手段１１２ｅと、を備える。

ユーザは、モニタ１１３に出力される画像を見ながら下側焦点位置（または、上側焦点位置）に対物レンズ１０２のＺ位置を移動させて観察開始位置を決定する。そして、ユーザの操作によって、観察開始位置からエクステンド画像の取得を開始させると、共焦点顕微鏡１００は、エクステンド画像の取り込みを開始する。さらに、取込み終了位置を自動的に検出してエクステンド画像の取込み処理を終了する。

以上の構成において、第１の計数手段は共焦点画像輝度計数手段１１２ｃによって実現され、第２の計数手段は最大輝度計数手段１１２ｄによって実現される。また、境界面判断手段は、取込み終了検出手段１１２ｅによって実現される。

図２は、本発明の第１の実施例に係る共焦点顕微鏡１００の処理を示すフローチャートである。
ユーザが入力装置により所定の操作を行うと、共焦点顕微鏡１００は、エクステンド画像の取込み処理を開始し、処理をステップＳ２０１に移行する。

ステップＳ２０１において、共焦点顕微鏡１００は、動作に必要なパラメータ（以下、「動作パラメータ」という）を、例えば、情報処理装置１１２に備わる記憶装置から読出す。

ここで、動作パラメータとは、例えば、対物レンズ１０２の上限方向（または、下限方向）への最大移動量（取込み終了位置ではない）、対物レンズ１０２のＺ方向への移動ピッチ、基準輝度レベルＡ、基準輝度レベルＢ、基準画素数Ａ、基準画素数Ｂ等である。なお、基準レベルＡおよびＢ、基準画素数ＡおよびＢは、必要に応じてあらかじめ設定される基準値である。

ステップＳ２０２において、共焦点顕微鏡１００は、図１で説明した動作をおこなって共焦点画像を取得する。そして、取得した共焦点画像を画像メモリＡ１１２ａに記憶する。また、取得した共焦点画像の輝度とすでに画像メモリＢ１１２ｂに記憶されている画像の輝度とを画素毎に比較し、輝度が大きい方の画素の画像データを画像メモリＢ１１２ｂに更新して記憶する。

ステップＳ２０３において、共焦点顕微鏡１００は、画像メモリＡ１１２ａに記憶された共焦点画像の輝度値と基準輝度レベルＡとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＡ以下の画素を抽出する。そして、ステップＳ２０４において、共焦点顕微鏡１００は、ステップＳ２０３で抽出した画素を計数する。以下、この時の画素数を第１の画素数という。

ステップＳ２０５において、共焦点顕微鏡１００は、画像メモリＢ１１２ｂに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＢとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＢ以上の画素を抽出する。そして、ステップＳ２０６において、共焦点顕微鏡１００は、ステップＳ２０５で抽出した画素を計数する。以下、この時の画素数を第２の画素数という。

ステップＳ２０７において、共焦点顕微鏡１００は、ステップＳ２０４において計数した第１の画素数とあらかじめ設定された基準画素数Ａとを比較する。そして、第１の画素数が基準画素数Ａより大きい場合には処理をステップＳ２０８に移行し、第１の画素数が基準画素数Ａ以下の場合には処理をステップＳ２０９に移行する。

ステップＳ２０８において、共焦点顕微鏡１００は、ステップＳ２０６において計数した第２の画素数とあらかじめ設定された基準画素数Ｂとを比較する。そして、第２の画素数が基準画素数Ｂより大きい場合には、画像取込み範囲の終了位置と判断し、処理をステップＳ２１０に移行する。また、第２の画素数が基準画素数Ｂ以下の場合には処理をステップＳ２０９に移行する。

ステップＳ２０９において、共焦点顕微鏡１００は、動作パラメータに設定された移動ピッチだけＺ軸上方（または、Ｚ軸下方）にＺ位置を移動する。そして、処理をステップＳ２０２に移行して、ステップＳ２０２〜Ｓ２０７又はステップＳ２０２〜Ｓ２０９を実行する。

ステップＳ２１０において、共焦点顕微鏡１００は、共焦点画像の取得処理を終了し、ステップＳ２１１に移行する。そして、取得した共焦点画像より、エクステンド画像を生成して処理を終了する。

以上に説明したように、本実施例に係る共焦点顕微鏡１００は、画像メモリＡ１１２ａに記憶された共焦点画像の輝度値と基準輝度レベルＡとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＡ以下の画素を計数した第１の画素数と、画像メモリＢ１１２ｂに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＢとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＢ以上の画素を計数した第２の画素数に応じて画像取込み範囲の終了位置を判別するので、ユーザは観察試料の段差形状を意識することなく容易に画像取込み範囲を決定してエクステンド画像を取得することが可能となる。

以上に説明した基準画素数Ｂには、あらかじめ設定された定数を使用しているが、例えば、図３に示すように共焦点画像の取込み位置に応じて基準画素数Ｂを決めてもよい。
この場合、ステップＳ２０６において、共焦点顕微鏡１００が、現在の画像取込み位置（Ｚ位置）を取得し、記憶装置等に記憶した図３に示す画像取込み位置と基準画素数Ｂとの関係を示す情報（例えば、テーブル）を参照し、画像取込み位置に応じた基準画素数Ｂを決定し、画像メモリＢ１１２ｂに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＢとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＢ以上の画素を抽出すればよい。

図３は、画像取込み位置と基準画素数Ｂとの関係を決定するグラフの例を示す図である。
グラフ３０１は、画像取込み位置と基準画素数Ｂとが線形式で表される関係にあり、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｂが減少する関係のグラフである。画像取込み位置が所定の位置に達した場合に基準画素数Ｂは０となる。

グラフ３０２は、所定の位置以下の画像取込み位置では基準画素数Ｂが一定値である。画像取込み位置が所定の位置を超えると、グラフ３０１のように、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｂが減少する。そして、画像取込み位置がある位置に達したときに基準画素数Ｂが０となる。

グラフ３０３は、画像取込み位置と基準画素数Ｂとが非線形式で表される関係にあり、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｂが減少する関係のグラフである。画像取込み位置が所定の位置に達した場合に基準画素数Ｂは０となる。

以上に説明したグラフ３０１〜３０３のような関係から基準画素数Ｂを決定することにより、取込み処理（例えば、ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理）がいつまでも完了しない等の不具合を防止することが可能となる。
（第２の実施例）
図４は、本発明の第２の実施例に係る共焦点顕微鏡４００の構成例を示す図である。

図４に示す共焦点顕微鏡４００は、対物レンズ１０２と、対物レンズ１０２の切替えを行う対物レンズ切替部１０３と、対物レンズ１０２のＺ位置を検出するＺ位置検出部１０４と、対物レンズ１０２のＺ位置を制御するＺ位置制御部１０５と、ハーフミラー１０６と、光を検出する光検出部１０７と、ミラー１０８と、レーザ光を照射するレーザ照明１０９と、レーザ照明１０９の制御を行うレーザ照明制御部１１０と、情報処理装置からの指示に応じて各構成要素の制御を行う顕微鏡制御部１１１と、顕微鏡制御部１１１に対して指示を行って観察画像を取得する情報処理装置４０１と、取得した観察画像を表示するモニタ１１３と、を少なくとも備える。

ここで、本実施例に係る情報処理装置４０１は、本実施例に係る共焦点顕微鏡４００を実現するプログラム等を実行するＣＰＵと、プログラム実行に用いるメモリ（例えば、ＲＡＭ）と、外部からのデータ入力手段である入力装置（例えば、キーボードやマウス）と、エクステンド画像や操作画面等をモニタ１１３に出力する出力装置と、プログラム等を記憶する記憶装置と、共焦点画像を記憶する画像メモリＡ１１２ａと、観察開始位置から現在のＺ位置までに取得した共焦点画像について画素毎に輝度値の積算値を求めて得る画像を記憶する画像メモリＣ４０１ａと、を少なくとも備える。なお、ＣＰＵ、メモリ、入力装置、出力装置、記憶装置については、一般的な構成なので図４に図示していない。

情報処理装置１１２は、所定のプログラムをＣＰＵに実行させることによって、画像メモリＡ１１２ａに記憶された画像の各画素における輝度と基準輝度レベルＡとを比較して基準輝度レベルＡ以下の画素数をカウントする共焦点画像輝度計数手段１１２ｃと、画像メモリＣ４０１ａに記憶された画像の各画素における輝度と所定の輝度レベル（以下、「基準輝度レベルＣ」という）とを比較して基準輝度レベルＣ以上の画素数をカウントする積算輝度計数手段４０１ｂと、共焦点画像輝度計数手段１１２ｃのカウント結果と積算輝度計数手段４０１ｂのカウント結果とから取込み終了位置を検出する取込み終了検出手段４０１ｃと、を備える。

なお、上述した以外は図１に示した構成と同じなので詳細な説明は省略する。
以上の構成において、第１の計数手段は共焦点画像輝度計数手段１１２ｃによって実現され、第２の計数手段は積算輝度計数手段４０１ｂによって実現される。また、境界面判断手段は、取込み終了検出手段４０１ｃによって実現される。

図５は、本発明の第２の実施例に係る共焦点顕微鏡４００の処理を示すフローチャートである。
ユーザが入力装置により所定の操作を行うと、共焦点顕微鏡４００は、エクステンド画像の取込み処理を開始し、処理をステップＳ５０１に移行する。そして、動作パラメータを、例えば、情報処理装置１１２に備わる記憶装置から読出す。

ここで、動作パラメータとは、例えば、対物レンズ１０２の上限方向（または、下限方向）への最大移動量（取込み終了位置ではない）、対物レンズ１０２のＺ方向への移動ピッチ、基準輝度レベルＡ、基準輝度レベルＣ、基準画素数Ａ、基準画素数Ｃ等である。なお、基準レベルＡおよびＣ、基準画素数ＡおよびＣは、必要に応じてあらかじめ設定される基準値である。

ステップＳ５０２において、共焦点顕微鏡４００は、図１で説明した動作をおこなって共焦点画像を取得する。そして、取得した共焦点画像を画像メモリＡ１１２ａに記憶する。また、取得した共焦点画像の輝度とすでに画像メモリＣ４０１ａに記憶されている画像の輝度とを画素毎に積算して得た画像データを画像メモリＣ４０１ａに更新して記憶する。

ステップＳ５０３において、共焦点顕微鏡４００は、画像メモリＡ１１２ａに記憶された共焦点画像の輝度値と基準輝度レベルＡとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＡ以下の画素を抽出する。そして、ステップＳ５０４において、共焦点顕微鏡４００は、ステップＳ５０３で抽出した画素を計数する。以下、この時の画素数を第１の画素数という。

ステップＳ５０５において、共焦点顕微鏡４００は、画像メモリＣ４０１ａに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＣとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＣ以上の画素を抽出する。そして、ステップＳ５０６において、共焦点顕微鏡４００は、ステップＳ５０５で抽出した画素を計数する。以下、この時の画素数を第３の画素数という。

ステップＳ５０７において、共焦点顕微鏡４００は、ステップＳ５０４において計数した第１の画素数とあらかじめ設定された基準画素数Ａとを比較する。そして、第１の画素数が基準画素数Ａより大きい場合には処理をステップＳ５０８に移行し、第１の画素数が基準画素数Ａ以下の場合には処理をステップＳ５０９に移行する。

ステップＳ５０８において、共焦点顕微鏡４００は、ステップＳ５０６において計数した第３の画素数とあらかじめ設定された基準画素数Ｃとを比較する。そして、第３の画素数が基準画素数Ｃより大きい場合には、画像取込み範囲の終了位置と判断し、処理をステップＳ５１０に移行する。また、第３の画素数が基準画素数Ｃ以下の場合には処理をステップＳ５０９に移行する。

ステップＳ５０９において、共焦点顕微鏡４００は、動作パラメータに設定された移動ピッチだけＺ軸上方（または、Ｚ軸下方）にＺ位置を移動する。そして、処理をステップＳ５０２に移行して、ステップＳ５０２〜Ｓ５０７又はステップＳ５０２〜Ｓ５０９を実行する。

ステップＳ５１０において、共焦点顕微鏡４００は、共焦点画像の取得処理を終了し、ステップＳ５１１に移行する。そして、エクステンド画像を生成して処理を終了する。
以上に説明したように、本実施例に係る共焦点顕微鏡４００は、画像メモリＡ１１２ａに記憶された共焦点画像の輝度値と基準輝度レベルＡとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＡ以下の画素を計数した第１の画素数と、画像メモリＣ４０１ａに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＣとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＣ以上の画素を計数した第３の画素数に応じて画像取込み範囲の終了位置を判別するので、ユーザは観察試料の段差形状を意識することなく容易に画像取込み範囲を決定してエクステンド画像を取得することが可能となる。

以上に説明した基準画素数Ｃには、あらかじめ設定された定数を使用しているが、例えば、図６に示すように共焦点画像の取込み位置に応じて基準画素数Ｃを決めてもよい。
この場合、ステップＳ５０６において、共焦点顕微鏡４００が、現在の画像取込み位置（Ｚ位置）を取得し、記憶装置等に記憶した図６に示す画像取込み位置と基準画素数Ｃとの関係を示す情報（例えば、テーブル）を参照し、画像取込み位置に応じた基準画素数Ｃを決定し、画像メモリＣ４０１ａに記憶された画像の輝度値と基準輝度レベルＣとを画素毎に比較し、基準輝度レベルＣ以上の画素を抽出すればよい。

図６は、画像取込み位置と基準画素数Ｃとの関係を決定するグラフの例を示す図である。
グラフ６０１は、画像取込み位置と基準画素数Ｃとが線形式で表される関係にあり、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｃが減少する関係のグラフである。画像取込み位置が所定の位置に達した場合に基準画素数Ｃは０となる。

グラフ６０２は、所定の位置以下の画像取込み位置では基準画素数Ｃが一定値である。画像取込み位置が所定の位置を超えると、グラフ６０１のように、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｃが減少する。そして、画像取込み位置がある位置に達したときに基準画素数Ｃが０となる。

グラフ６０３は、画像取込み位置と基準画素数Ｃとが非線形式で表される関係にあり、画像取込み位置の増加に応じて基準画素数Ｃが減少する関係のグラフである。画像取込み位置が所定の位置に達した場合に基準画素数Ｃは０となる。

以上に説明したグラフ６０１〜６０３のような関係から基準画素数Ｃを決定することにより、取込み処理（例えば、ステップＳ５０２〜Ｓ５０９の処理）がいつまでも完了しない等の不具合を防止することが可能となる。

以上に説明した第１および第２の実施例において、観察終了位置の検出処理（ステップＳ２０３〜Ｓ２０９、ステップＳ５０３〜Ｓ５０９）を実行する領域を指定する領域指定手段を情報処理装置１１２、４０１内に備えてもよい。

この場合、領域指定手段は情報処理装置１１２、４０１に備わる入力装置によって実現できる。例えば、ユーザがモニタ１１３に表示される観察画像にマウス等で範囲を指定できるようにすればよい。

このように、観察終了位置の検出処理を実行する領域を指定し、指定された領域において、観察終了位置の検出処理を実行することにより、例えば、画像取込み範囲の一部に段差形状の領域がある場合でも、取込み終了位置を自動的に、短時間に検出するので、取込みたい領域のエクステンド画像を容易に取得することが可能となる。

以上に説明した第１および第２の実施例では、取込み終了位置のみを自動的に検出しているが、同様の処理によって、取込み開始位置と取込み開始位置を自動的に検出するようにしてもよい。

具体的には、以下のように処理を行えばよい。
図２で説明したようにステップＳ２０１〜Ｓ２０９（ただし、対物レンズ１０２をＺ軸下方に移動）を実行する。そして、ステップＳ２１０において、ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理で検出したＺ位置を画像取込み開始位置とする。その後、図２で説明したステップＳ２０２〜Ｓ２１２（ただし、Ｓ２０９では対物レンズ１０２をＺ軸上方に移動）を実行すればよい。

以上の処理によると、ユーザは、取込み開始位置と取込み開始位置のいずれも意識することなくエクステンド画像を取込むことが可能となる。すなわち、観察試料の段差形状を意識することなく容易にエクステンド画像を取込むことが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る共焦点顕微鏡の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る共焦点顕微鏡の処理を示すフローチャートである。 画像取込み位置と基準画素数Ｂとの関係を決定するグラフの例を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る共焦点顕微鏡の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る共焦点顕微鏡の処理を示すフローチャートである。 画像取込み位置と基準画素数Ｃとの関係を決定するグラフの例を示す図である。 共焦点光学系の構成の概略を示す図である。 観察面が非平面状の試料の例を示している。

符号の説明

１００ ・・・ 共焦点顕微鏡
１１２ａ ・・・ 画像メモリＡ
１１２ｂ ・・・ 画像メモリＢ
１１２ｃ ・・・ 共焦点画像輝度計数手段
１１２ｄ ・・・ 最大輝度計数手段
１１２ｅ ・・・ 取込み終了検出手段

Claims (7)

1. 所定の高さ毎に集光位置を移動して観察試料の観察面における共焦点画像を取得し、該共焦点画像について画素毎に最大輝度の画素を抽出し、該集光位置の全移動領域で焦点の合った画像を生成する共焦点顕微鏡において、
   前記観察試料からの反射光をピンホールを介して検出する光検出手段と、
   前記光検出手段からの検出信号により共焦点画像を生成する共焦点画像生成手段と、
   前記共焦点画像の各画素が有する輝度のうち、所定のレベル以下の輝度を有する第１の画素数を計数する第１の計数手段と、
   前記共焦点画像生成手段が生成した全ての共焦点画像から画素毎に最高輝度の画素を抽出して得た画像の各画素が有する輝度のうち、所定のレベル以上の輝度を有する第２の画素数を計数する第２の計数手段と、
   前記第１および第２の画素数に基づいて前記観察試料の画像取込みの境界面か否かを判断する境界面判断手段と、
   を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
2. 所定の高さ毎に集光位置を移動して観察試料の観察面における共焦点画像を取得し、該共焦点画像について画素毎に最大輝度の画素を抽出し、該集光位置の全移動領域で焦点の合った画像を生成する共焦点顕微鏡において、
   前記観察試料からの反射光をピンホールを介して検出する光検出手段と、
   前記光検出手段からの検出信号により共焦点画像を生成する共焦点画像生成手段と、
   前記共焦点画像の各画素が有する輝度のうち、所定のレベル以下の輝度を有する第１の画素数を計数する第１の計数手段と、
   前記共焦点画像生成手段が生成した全ての共焦点画像について画素毎に輝度値を積算して得た画像の各画素が有する輝度のうち、所定のレベル以上の輝度を有する第２の画素数を計数する第２の計数手段と、
   前記第１および第２の画素数に基づいて前記観察試料の画像取込みの境界面か否かを判断する境界面判断手段と、
   を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
3. 前記境界面判断手段は、
   前記第１の画素数が該第１の画素数に対応する所定の基準画素数以上、かつ、前記第２の画素数が該第２の画素数に対応する所定の基準画素数以上となった場合に、前記観察試料の画像取込みの境界面であると判断する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。
4. 前記第２の画素数に対応する所定の基準画素数は、前記高さが高くなるとともに任意の変化率で減少する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の共焦点顕微鏡。
5. 前記共焦点画像生成手段によって共焦点画像を取得する領域を指定する領域指定手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。
6. 前記共焦点画像取得手段は、境界面判断手段が検出した境界面を画像取込み範囲の終了位置と判断する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。
7. 前記共焦点画像取得手段は、境界面判断手段が最初に検出した境界面を画像取込み範囲の開始位置と判断し、次に検出した境界面を画像取込み範囲の終了位置と判断する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。