JP5715371B2 - 被写界深度が向上した撮像システム及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は撮像に関し、特に、被写界深度が向上した画像の構成に関する。

癌、感染症及び他の異常などの生理的状態の予防、監視及び治療には、適切な時点でそのような生理的状態を診断することが必要とされる。一般に、疾患の解析及び識別には、患者から採取された生物標本が使用される。試料の解析及び評価のために広く使用されている技術は、顕微鏡による解析である。特に、疾患の状態を示す細胞及び／又は生体の異常数又は異常型の有無を検出するために試料を検査することもある。試料の迅速な解析を容易にし且つ時間の経過に伴って技術者が疲労を感じることにより試料の読み取りが不正確になる危険性がある手作業による解析と比較して精度を向上するために、自動顕微鏡解析システムが開発された。通常、スライドに試料を載せ、それを顕微鏡に配置する。顕微鏡のレンズ又は対物レンズの焦点は、試料の特定の領域に合わせてもよい。次に、試料の１つ以上の関心被検体が走査される。なお、高画質の画像の収集を容易にするために、試料／対物レンズの焦点を適正に合わせることがきわめて重要である。

種々の試料を観察するためにデジタル光学顕微鏡が使用される。被写界深度は、レンズ系により画像平面に結像される３次元（３Ｄ）シーンの合焦部分に対応する視軸に沿った深度範囲の測定値として定義される。通常、デジタル顕微鏡を使用して収集される画像は高い開口数で収集される。一般に、高い開口数で収集される画像は、試料と対物レンズとの離間距離の影響を非常に受けやすい。数μｍの偏差であっても、試料は簡単に焦点から外れてしまう。さらに、顕微鏡の視野が１つであっても、光学系を調整するだけでは試料全体を一度に焦点合わせすることが不可能な場合もある。

さらに、走査型顕微鏡の場合、収集される画像は複数の視野から合成されるので、上記の問題はいっそう深刻になる。試料の凹凸形状に加えて、顕微鏡のスライドの表面にも凹凸がある。顕微鏡の光軸に対して垂直な平面においてスライドを並進移動する機構は、スライドを上下動し且つ傾斜させる間に画質にさらに大きな欠陥を発生させ、それにより、収集される画像の合焦状態は不完全になる。また、スライド上に配設された試料が顕微鏡の１つの視野の中で実質的に平坦な状態ではない場合、合焦状態が不完全になるという問題はさらに悪化する。特に、スライド上に配設された試料は、スライドの平面から外れた位置に著しく多くの量の物質を含む場合がある。

スライドの平面外に著しく多くの量の物質を含む試料の撮像と関連する問題に対処するいくつかの撮像技術が開発されている。一般に、それらの技術は、顕微鏡の全視野を取り込むこと及びそれらの視野をはぎ合わせることを伴う。しかし、１つの視野の中で試料の深度が大きく変化する場合にそのような技術を使用すると、適切に焦点を合わせることができない。３次元（３Ｄ）微視的シーンの深度情報を収集するために、共焦点顕微鏡検査が採用されている。しかし、それらのシステムは複雑で高価になりがちである。また、共焦点顕微鏡検査は微視的試料の撮像に通常限定されるので、巨視的シーンの撮像には一般に実用的ではない。

他のある特定の技術は、複数の焦点平面で画像を収集し且つ保持することにより、１つの視野の中で試料の深度が著しく大きく変化する場合の自動焦点合わせの問題に対処する。それらの技術は、顕微鏡の操作者には周知の画像を提供するが、３〜４倍の量のデータを保持しなければならず、高処理能力計測器に利用するには高価すぎるだろう。

加えて、現在利用可能な他のある特定の技術は、画像を複数の一定の領域に分割すること及びそれらの領域で実現されるコントラストに基づいてソース画像を選択することを含む。これらの技術を使用した場合、残念ながら生成画像の中に望ましくないアーティファクトが発生する。さらに、特にスライド上に配設された試料が１つの視野の中で実質的に平坦ではない場合、それらの技術により生成される画像の焦点品質は限定されてしまうので、特に診断に際して高倍率が要求される場合（骨髄穿刺液など）には、病理検査室において試料中の異常を診断するためのこの種の顕微鏡の使用は制限される。

米国特許第６２０１８９９号明細書 米国特許第６３２０９７９号明細書 米国特許第７２０９２９３号明細書 米国特許第７３６５３１０号明細書

従って、画質を向上するという利点を提供する被写界深度が向上した画像を構成するように構成された確かな技術及びシステムを開発することが望ましいだろう。さらに、スライドの平面外に有意物質を含む試料を正確に撮像するように構成されたシステムが必要とされる。

本発明の態様によれば、撮像方法が提供される。本方法は、対物レンズと、撮像される試料を保持する台とを有する撮像装置を使用して複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集することを含む。さらに、本方法は複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定することを含む。本方法は、判定された性能指数に基づいて複合画像を合成することをさらに含む。

本発明の別の態様によれば、撮像装置が提供される。本装置は対物レンズを含む。さらに、本装置は試料の複数の画像を生成するように構成された一次イメージセンサを含む。本装置は、試料を撮像するために光軸に沿って対物レンズと試料との間の試料距離を調整するように構成されたコントローラをさらに含む。本装置は、試料を支持し且つ光軸に対してほぼ直交する少なくとも１つの横方向に試料を移動するための走査台をさらに含む。さらに、本装置は、複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集し、複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定し且つ判定された性能指数に基づいて複合画像を合成するための処理サブシステムを含む。

本発明の上記の特徴、面及び利点並びに他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによりさらによく理解されるだろう。図面中、同じ図中符号は一貫して同じ部分を示す。
図１は、本発明の態様を取り入れたデジタル光学顕微鏡などの撮像装置を示すブロック図である。 図２は、スライドの上に配設された平面外に有意物質を有する試料を示す概略図である。 図３は、本発明の態様に係る複数の画像の収集を示す概略図である。 図４は、本発明の態様に係る複数の画像の収集を示す概略図である。 図５は、本発明の態様に係る図２に示す試料のような試料の撮像の方法の一実施例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の態様に係る図５の撮像処理において使用するための収集画像の一部分を示す概略図である。 図７は、本発明の態様に係る図６の収集画像の部分の複数のセクションを示す概略図である。 図８は、本発明の態様に係る図６の収集画像の部分の複数のセクションを示す概略図である。 図９Ａは、本発明の態様に係る複合画像を合成する方法を示すフローチャートである。 図９Ｂは、本発明の態様に係る複合画像を合成する方法を示すフローチャートである。

以下に詳細に説明されるように、画質を向上し且つ走査速度を最適にしつつ、スライドの平面外に有意物質を含む試料などの試料を撮像する方法及びシステムが提供される。以下に説明される方法及び装置を使用することにより、試料走査の臨床作業の流れを簡略化する一方で、画質の向上及び走査の大幅なスピードアップを実現するという利点が得られる。

以下に示す例示的な実施形態はデジタル顕微鏡に関連して説明されるが、本発明と関連して、望遠鏡、カメラ又はＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムなどの医療用スキャナなどを含むが、それらに限定されない他の用途における撮像装置の使用も考えられる。

図１は、本発明の態様を取り入れたデジタル光学顕微鏡などの撮像装置１０の一実施形態を示す。撮像装置１０は、対物レンズ１２、一次イメージセンサ１６、コントローラ２０及び走査台２２を含む。図示した実施形態では、試料２４はカバースリップ２６とスライド２８との間に配設され、試料２４、カバースリップ２６及びスライド２８は走査台２２により支持される。カバースリップ２６及びスライド２８はガラスなどの透明材料から製造されてもよく、試料２４は、生物試料を含む多様な被検体又は試料を示してもよい。例えば、試料２４は、集積回路チップ又は超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）などの工業製品及び肝細胞又は腎細胞を含む生検組織などの生物試料を示してもよい。例えば、そのような試料は平均約５μｍ〜約７μｍで、数μｍのばらつきを有する厚さを有してもよく且つ約１５×１５ｍｍの側面表面積を有してもよいが、厚さ及び表面積の値はそれらに限定されない。特に、試料の大部分の物質はスライド２８の平面外にあってもよい。

対物レンズ１２は、光軸に沿ってＺ（垂直）方向に試料距離だけ試料２４から離間して配置され、対物レンズ１２は、Ｚ方向、すなわち垂直方向に対してほぼ直交するＸ−Ｙ平面（横方向又は水平方向）に焦点面を有する。対物レンズ１２は、特定の視野において試料２４から放射される光３０を集め、光３０を拡大し且つ光３０を一次イメージセンサ１６に向けて送出する。対物レンズ１２の倍率は、例えば、撮像される試料の用途及び大きさに応じて変更してもよい。一実施形態では、対物レンズ１２は、例えば、２０倍以上の倍率を有し且つ０．５以上の開口数を有する（焦点深度の小さい）高性能対物レンズであってもよいが、それに限定されない。対物レンズ１２の設計上の作業距離に応じて、対物レンズ１２は、約２００μｍ〜約数ｍｍ範囲の試料距離だけ試料２４から離間して配置してもよい。また、対物レンズ１２は、例えば、焦点面において７５０×７５０μｍの視野から光３０を集めてもよい。しかし、作業距離、視野及び焦点面は、顕微鏡の構成又は撮像される試料２４の特性に応じて変更してもよい。さらに、一実施形態では、対物レンズ１２に対して精密なモータ制御及び迅速な小視野調整を実行するために、対物レンズ１２は圧電アクチュエータのような位置制御装置に結合してもよい。

一実施形態では、一次イメージセンサ１６は、例えば、一次光路３２を使用して少なくとも１つの視野に対応する試料２４の１つ以上の画像を生成してもよい。一次イメージセンサ１６は、市販の電荷結合素子（ＣＣＤ）系イメージセンサなどの任意のデジタル撮像素子を示してもよい。

さらに、撮像装置１０は、明視野、位相差、微分干渉差及び蛍光などの多様な撮像モードを使用して試料２４を照明してもよい。従って、明視野、位相差又は微分干渉差を使用して試料２４から光３０が放射しても又は反射してもよいし、或いは蛍光を使用して試料２４（蛍光ラベル付き又は元来蛍光を発する）から光３０を放射してもよい。さらに、透照法（光源及び対物レンズ１２は試料２４の反対の側にある）又は落射照明（光源及び対物レンズ１２は試料２４の同一の側にある）を使用して光３０が発生してもよい。従って、撮像装置１０は、図示の便宜上、図面からは省略されている光源（高輝度ＬＥＤ又は水銀灯又はキセノンアーク灯又はハロゲン化金属ランプ）をさらに含んでもよい。

さらに、一実施形態では、撮像装置１０は、試料２４の多数の一次デジタル画像を迅速に取り込むように構成された高速撮像装置であってもよい。その場合、各一次デジタル画像は、特定の視野における試料の１つのスナップショットを表現する。ある特定の実施形態では、特定の視野は試料２４全体の一部のみを示してもよい。試料２４全体のデジタル表現を形成するために、各一次デジタル画像は、デジタル処理により組合せても又ははぎ合わせてもよい。

上述の通り、一次イメージセンサ１６は、一次光路３２を使用して少なくとも１つの視野に対応する試料２４の多数の画像を生成してもよい。しかし、ある特定の他の実施形態では、一次イメージセンサ１６は、一次光路３２を使用して複数の重複する視野に対応する試料２４の多数の画像を生成してもよい。一実施形態では、撮像装置１０は、種々の試料距離で収集されたそれらの試料２４の画像を取り込み、且つそれらの画像を利用して、被写界深度が向上した試料２４の複合画像を生成する。さらに、一実施形態では、少なくとも１つの視野と関連する複数の画像の収集を容易にするために、コントローラ２０は対物レンズ１２と試料２４との距離を調整してもよい。また、一実施形態では、撮像装置１０は、収集された複数の画像をデータレポジトリ３４及び／又はメモリ３８に格納してもよい。

本発明の態様によれば、撮像装置１０は、スライド２８の平面外に物質を含む試料２４のような試料を撮像するために処理サブシステム３６をさらに含んでもよい。特に、処理サブシステム３６は、収集される複数の画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定するように構成してもよい。処理サブシステム３６は、判定された性能指数に基づいて複合画像を合成するようにさらに構成してもよい。処理サブシステム３６の動作は、図５〜図９を参照して以下にさらに詳細に説明される。現時点で意図されている構成では、メモリ３８は処理サブシステム３６とは別であるように示すが、ある特定の実施形態では、処理サブシステム３６はメモリ３８を含んでもよい。さらに、現時点で意図されている構成では、処理サブシステム３６はコントローラ２０とは別であるように示すが、ある特定の実施形態では、処理サブシステム３６はコントローラ２０と組み合わせてもよい。

一般に、アクチュエータによってＺ方向に対物レンズ１２の位置を調整することにより、精密焦点が実現される。特に、アクチュエータは、スライド２８の平面に対してほぼ垂直である方向に対物レンズ１２を移動するように構成される。一実施形態では、アクチュエータは高速画像収集のために圧電変換器を含んでもよい。ある特定の他の実施形態では、アクチュエータは、広範囲にわたる移動を実現するためにモータ及び減速駆動装置を有するラックピニオン機構を含んでもよい。

なお、スライド２８の上に配設された試料２４が顕微鏡の１つの視野の中で平坦ではない場合、一般に撮像に関する問題が起こる。特に、試料２４はスライド２８の平面外に物質を含むこともあり、その場合、画像の焦点は正しく合わない。次に図２を参照すると、スライド２８及びその上に配設された試料２４を示す概略図４０を示す。図２に示すように、ある特定の状況において、スライド２８の上に配設される試料２４は平坦ではない場合がある。例えば、試料２４が非物質化された場合、試料２４の物質は膨張するので、試料は、顕微鏡の１つの視野の中でスライド２８の平面外に物質を含むことになる。その結果、所定の試料距離に対して、試料のある特定の領域は焦点から外れてしまう。従って、試料２４に関して下部撮像平面Ａ４２などの第１の試料距離に対物レンズ１２の焦点を合わせた場合、試料２４の中心は焦点から外れる。逆に、上部撮像平面Ｂ４４などの第２の試料距離に対物レンズ１２の焦点を合わせた場合、試料２４の縁部は焦点から外れる。特に、試料２４全体が許容しうる焦点の中に入るような妥当な試料距離は存在しない。以下の説明中、「試料距離」という用語は、対物レンズ１２と撮像される試料２４との間の離間距離をいう。また、「試料距離」及び「焦点距離」という２つの用語は互換性をもって使用してもよい。

本発明の例示的な態様によれば、撮像装置１０は、被写界深度を向上することにより、表面に相当に大きな凹凸を有する試料を正確に撮像可能なように構成してもよい。この目的のために、撮像装置１０は、対物レンズ１２が試料２４からの一連の試料距離に位置決めされる間に少なくとも１つの視野に対応する複数の画像を収集し、複数の画像の各画素に対応する性能指数を判定し且つ判定された性能指数に基づいて複合画像を合成するように構成してもよい。

従って、一実施形態では、走査台２２及び試料２４が一定のＸ−Ｙ位置にとどまっている間に対物レンズ１２を試料２４からの複数の対応する試料距離（Ｚ高さ）に位置決めすることにより、複数の画像を収集してもよい。ある特定の他の実施形態では、対物レンズ１２をＺ方向に移動し且つ走査台２２（及び試料２４）をＸ−Ｙ方向に移動することにより、複数の画像を収集してもよい。

図３は、走査台２２及び試料２４が一定のＸ−Ｙ位置にとどまっている間に対物レンズ１２を試料２４からの複数の対応する試料距離（Ｚ高さ）に位置決めすることにより複数の画像を収集する方法を示す概略図５０である。特に、対物レンズ１２を試料２４に関して複数の試料距離に位置決めすることにより、１つの視野に対応する複数の画像を収集してもよい。本明細書において使用される場合の用語「視野」は、一次イメージセンサ１６の作業面に到達する光を放射するスライド２８の１つの領域を示すために使用される。図中符号５２、５４及び５６は、対物レンズ１２を試料２４に関して第１の試料距離、第２の試料距離及び第３の試料距離にそれぞれ位置決めすることにより収集される第１の画像、第２の画像及び第３の画像をそれぞれ示す。また、図中符号５３は対物レンズ１２の１つの視野に対応する第１の画像５２の部分を示す。同様に、図中符号５５は対物レンズ１２の１つの視野に対応する第２の画像５４の部分を示す。さらに、図中符号５７は対物レンズ１２の１つの視野に対応する第３の画像５６の部分を示す。

例えば、撮像装置１０は、対物レンズ１２が試料２４に関して第１の距離、第２の距離及び第３の距離にそれぞれ位置決めされている間に一次イメージセンサ１６を使用して試料２４の第１の画像５２、第２の画像５４及び第３の画像５６を取り込んでもよい。コントローラ２０又はアクチュエータは、対物レンズ１２を第１の方向に変位してもよい。一実施形態では、第１の方向はＺ方向を含んでもよい。従って、複数の試料距離で複数の画像を収集するために、コントローラ２０は、対物レンズ１２を試料２４に関してＺ方向に変位又は垂直方向に移動してもよい。図３に示す実施例において、複数の試料距離で複数の画像５２、５４、５６を収集するために、コントローラ２０は、走査台２２を一定のＸ−Ｙ位置に維持しつつ対物レンズ１２を試料２４に関してＺ方向に垂直に移動してもよい。その場合、複数の画像５２、５４、５６は１つの視野に対応する。或いは、コントローラ２０は、対物レンズ１２が一定の垂直位置にとどまっている間に走査台２２及び試料２４を垂直方向に移動してもよく、又は走査台２２（及び試料２４）及び対物レンズ１２の双方を垂直方向に移動してもよい。そのようにして収集された画像はメモリ３８（図１を参照）に格納してもよい。或いは、画像はデータレポジトリ３４（図１を参照）に格納してもよい。

本発明の更なる態様によれば、複数の視野に対応する複数の画像を収集してもよい。特に、重複する視野に対応する複数の画像を収集してもよい。次に図４を参照すると、対物レンズ１２が第１の方向（Ｚ方向）に移動され且つ走査台２２（及び試料２４）が第２の方向に移動される間の複数の画像の収集を示す概略図６０を示す。なお、ある特定の実施形態では、第２の方向は第１の方向に対してほぼ直交してもよい。また、一実施形態では、第２の方向はＸ−Ｙ方向を含んでもよい。特に、複数の重複する視野に対応する複数の画像の収集を示す。図中符号６２、６４及び６６は、走査台２２がＸ−Ｙ方向に移動される間に対物レンズ１２を試料２４に対して第１の試料距離、第２の試料距離及び第３の試料距離にそれぞれ位置決めすることにより収集される第１の画像、第２の画像及び第３の画像をそれぞれ示す。

なお、対物レンズ１２の視野は走査台２２の動きにつれてＸ−Ｙ方向に移動する。本発明の態様によれば、収集される複数の画像の中でほぼ類似する１つの領域を評価してもよい。従って、試料距離ごとに同一の領域が評価されるように、走査台２２の動きと同期して移動する領域を選択してもよい。図中符号６３、６５及び６７は、第１の画像６２、第２の画像６４及び第３の画像６６において走査台２２の動きと同期して移動する領域をそれぞれ示してもよい。

図４に示す実施例において、種々の試料距離であらゆる視野のあらゆる部分が収集されるように、種々の試料距離における重複する視野に対応する画像の収集を容易にするために、コントローラ２０は、走査台２２（及び試料２４）をＸ−Ｙ方向に移動しつつ対物レンズ１２を垂直方向に移動してもよい。特に、走査台２２の所定のＸ−Ｙ場所に対して複数の画像６２、６４及び６６が相当に幅広く重複するように、複数の画像６２、６４及び６６を収集してもよい。従って、一実施形態では、試料２４は関心領域を越えて走査されてもよく、画像平面に沿って重複しない領域に対応する画像データは後に放棄してもよい。それらの画像はメモリ３８に格納してもよい。或いは、収集された画像はデータレポジトリ３４に格納してもよい。

再び図１を参照すると、本発明の例示的な態様によれば、少なくとも１つの視野に対応する複数の画像が収集された後、撮像装置１０は、複数の試料距離で取り込まれた試料２４の複数の収集画像の各画像に関して量的特性を判定してもよい。量的特性は画質の量的測定値を示し、性能指数と呼ばれてもよい。一実施形態では、性能指数は勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。特に、一実施形態では、性能指数は、緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。従って、ある特定の実施形態では、撮像装置１０、特に処理サブシステム３６は、複数の収集画像の各画像の画素ごとに緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似の形で性能指数を判定するように構成してもよい。ある特定の実施形態では、勾配の計算中に雑音を平滑化するために、勾配に低域フィルタを適用してもよい。なお、性能指数は緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似として説明されるが、本発明と関連して、ラプラシアンフィルタ、ソーベルフィルタ、キャニーエッジ検出器又は局所画像コントラストの推定値などの他の性能指数の使用も考えられ、使用される性能指数はそれらに限定されない。

焦点の品質に関する情報を抽出するために、各収集画像は、画像中の各画素に対応する性能指数を判定することによって撮像装置１０により処理してもよい。特に、処理サブシステム３６は、複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定するように構成してもよい。上述の通り、ある特定の実施形態では、各画素に対応する性能指数は勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。特に、一実施形態では、性能指数は、緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。或いは、性能指数は、ラプラシアンフィルタ、ソーベルフィルタ、キャニーエッジ検出器又は局所画像コントラストの推定値を含んでもよい。

本発明の態様によれば、その後、各収集画像中の画素ごとに、複数の収集画像の中でその画素に対応する最良の性能指数を与える複数の画像における１つの画像の場所を特定するように処理サブシステム３６は構成してもよい。本明細書において使用される場合の用語「最良の性能指数」は、１つの空間場所で最良の焦点品質を与える性能指数を示すために使用してもよい。さらに、各画像中の画素ごとに、対応する画像が最良の性能指数を与える場合、その画素に第１の値を割り当てるように処理サブシステム３６は構成してもよい。また、複数の画像の中の別の画像が最良の性能指数を与える場合、画素に第２の値を割り当てるように処理サブシステム３６はさらに構成してもよい。ある特定の実施形態では、第１の値は「１」であってもよく、第２の値は「０」であってもよい。割り当てられたそれらの値は、データレポジトリ３４及び／又はメモリ３８に格納してもよい。

本発明の更なる態様によれば、処理サブシステム３６は、判定された性能指数に基づいて複合画像を合成するようにさらに構成してもよい。特に、複合画像は画素に割り当てられた値に基づいて合成してもよい。一実施形態では、それらの割り当て値はアレイの形で格納してもよい。なお、本発明は割り当て値を格納するためにアレイを使用するものとして説明されるが、割り当て値を格納する他の技術も考えられる。従って、処理サブシステム３６は、複数の収集画像の各画像に対応するアレイを生成するように構成してもよい。また、一実施形態では、それらのアレイは、対応する収集画像の大きさとほぼ同様の大きさを有してもよい。

それらのアレイが生成された後、各アレイの各要素に値を記入してもよい。本発明の態様によれば、アレイ中の要素は、その画素に対応する性能指数に基づいて値を記入してもよい。特に、１つの画像の中の１つの画素に第１の値が割り当てられた場合、対応するアレイの対応する要素にも第１の値が割り当てられてもよい。同様に、アレイ中の１つの画素に対応する要素は、対応する画像中のその画素が第２の値を割り当てられている場合には第２の値を割り当てられてもよい。処理サブシステム３６は、収集画像中の画素に割り当てられた値に基づいてすべてのアレイに値を記入するように構成してもよい。この処理に続いて、値記入済みアレイの集合を生成してもよい。値記入済みアレイも、例えば、データレポジトリ３４及び／又はメモリ３８に格納してもよい。

ある特定の実施形態では、処理サブシステム３６は、ビットマスクフィルタ処理アレイを生成するためにビットマスクを使用して値記入済みアレイの集合をさらに処理してもよい。例えば、ビットマスクフィルタを使用して値記入済みアレイを処理することにより、第１の値を有する要素のみを含むビットマスクフィルタ処理アレイの生成を容易にしてもよい。

さらに、処理サブシステム３６は、ビットマスクフィルタ処理アレイに基づいて複数の収集画像の各画像から画素を選択してもよい。特に、一実施形態では、関連するビットマスクフィルタ処理アレイの中で第１の値を有する要素に対応する収集画像中の画素を選択してもよい。さらに、処理サブシステム３６は、複合画像を生成するために選択された画素を使用して収集画像を混合してもよい。しかし、そのような複数の収集画像の混合は、複合画像に望ましくないブレンディングアーティファクトを発生する場合がある。ある特定の実施形態では、望ましくないブレンディングアーティファクトは、複合画像中のマッハバンドのようなバンドの形成を含んでもよい。
本発明の態様によれば、バンド形成の形で現れる望ましくないブレンディングアーティファクトは、ビットマスクフィルタ処理アレイにフィルタを適用することによって１つの画像から次の画像への境界変化を平滑化することにより実質的に最小限に抑えられてもよい。特に、本発明の態様によれば、１つの画像から次の画像への境界変化を平滑化するために双３次低域フィルタを使用することにより、バンド形成は実質的に最小限に抑えられてもよい。双３次フィルタを使用してビットマスクフィルタ処理アレイを処理することにより、フィルタ処理出力を生成してもよい。ある特定の実施形態では、フィルタ処理出力は、複数の画像に対応する双３次フィルタ処理アレイを含んでもよい。その場合、処理サブシステム３６は、複合画像を生成するように画像を混合するためにアルファチャネルとしてこのフィルタ処理出力を使用するように構成してもよい。特に、アルファブレンディングにおいて、複数の画像の各画像の各画素に一般に約０〜約１の範囲の重みが割り当てられてもよい。この割り当て重みはアルファ（α）と示してもよい。特に、収集画像中の画素値の積と対応するアルファ値とを加算すること及びその和をアルファ値の和で除算することにより、最終複合画像中の各画素を計算してもよい。一実施形態では、複合画像中の各画素（Ｒ_C，Ｇ_C，Ｂ_C）は次のように計算してもよい。

式中、ｎは複数の収集画像中の画素の番号を示し、（α₁，α₂，…α_n）はそれに対応して複数の収集画像中の各画素に割り当てられた重みを示し、（Ｒ₁，Ｒ₂，…Ｒ_n）は複数の収集画像中の画素の赤色値を示し、（Ｇ₁，Ｇ₂，…Ｇ_n）は複数の収集画像中の画素の緑色値を示し、（Ｂ₁，Ｂ₂，…Ｂ_n）は複数の収集画像中の画素の青色値を示してもよい。

従って、被写界深度が向上した複合画像を生成するために、選択された各画素は、フィルタ処理出力に基づいて複数の画像の中の対応する画素の加重平均として混合してもよい。

本発明の更なる態様によれば、撮像装置１０は複数の画像を収集するように構成してもよい。一実施形態では、走査台２２を１つのＸ−Ｙ場所に固定保持しつつ対物レンズ１２を複数の試料距離（Ｚ高さ）に位置決めすることにより、試料２４の複数の画像を収集してもよい。特に、少なくとも１つの視野に対応する複数の画像を収集することは、走査台２２をＸ−Ｙ方向に沿って一定の場所に保持しつつ対物レンズ１２をＺ方向に沿って変位することにより、対物レンズ１２を複数の試料距離に位置決めすることを含んでもよい。従って、走査台２２を一連の不連続のＸ−Ｙ場所に固定保持しつつ対物レンズ１２を複数の試料距離（Ｚ高さ）に位置決めすることにより、試料２４の対応する複数の画像を収集してもよい。特に、走査台２２をＸ−Ｙ方向に沿って一連の不連続の場所に位置決めしつつ対物レンズ１２をＺ方向に沿って変位することで対物レンズ１２を複数の試料距離に位置決めすることにより、対応する複数の画像集合を収集してもよい。なお、走査台２２は、走査台をＸ−Ｙ方向に並進移動することにより一連の不連続のＸ−Ｙ場所に位置決めしてもよい。

別の実施形態では、走査台２２をＸ−Ｙ方向に並進移動すると同時に対物レンズ１２をＺ方向に移動することにより、複数の重複する画像を収集してもよい。それらの重複画像は、位置決め可能な各Ｚ高さで重複画像がすべてのＸ−Ｙ場所を含むように収集してもよい。

処理サブシステム３６は、その後に複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定するように構成してもよい。さらに、本発明の態様によれば、性能指数は勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。特に、ある特定の実施形態では、性能指数は勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。特に、一実施形態では、性能指数は、緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似を含んでもよい。その場合、先に図１に関して説明したように、複合画像は、処理サブシステム３６により判定された性能指数に基づいて合成してもよい。

上述の通り、複数の収集画像の混合の結果、異なる画像から画素が選択されたために合成画像にバンドが形成され、それにより、１つの画像から別の画像への急激な境界変化が起こることがある。本発明の態様によれば、複数の収集画像は双３次フィルタを使用して処理してもよい。双３次フィルタを使用して複数の収集画像を処理することにより、１つの画像から別の画像への急激な境界変化は平滑化され、その結果、複合画像におけるバンド形成は最小限に抑えられる。

次に図５を参照すると、試料を撮像する方法の一実施例を示すフローチャート８０を示す。特に、スライドの平面外に物質の大部分を含む試料を撮像する方法が提示される。方法８０はコンピュータ実行可能命令に関連して一般的に説明してもよい。一般に、コンピュータ実行可能命令は、特定の機能を実行するか又は特定の抽象データ型を実現するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、手続き、モジュール、機能などを含んでもよい。ある特定の実施形態では、コンピュータ実行可能命令は、撮像装置１０（図１を参照）に対して局所的に且つ処理サブシステム３６と動作可能に関連して、メモリ３８（図１を参照）などのコンピュータ記憶媒体に格納してもよい。ある特定の実施形態では、コンピュータ実行可能命令は、撮像装置１０（図１を参照）から取り外されるメモリ記憶装置などのコンピュータ記憶媒体に格納してもよい。さらに、撮像方法８０は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにおいて実現してもよい動作のシーケンスを含む。

方法は、少なくとも１つの視野と関連する複数の画像を収集してもよいステップ８２で始まる。特に、試料を収納するスライドが撮像装置に配置される。例えば、試料２４を含むスライド２８は、撮像装置（図１を参照）の走査台２２の上に載せられてもよい。その後、少なくとも１つの視野に対応する複数の画像を収集してもよい。一実施形態では、走査台２２（及び試料２４）が一定のＸ−Ｙ位置にとどまっている間に対物レンズ１２をＺ方向に移動することにより、１つの視野に対応する複数の画像を収集してもよい。例えば、１つの視野に対応する複数の画像は、図３を参照して説明したように収集してもよい。従って、１つの視野において、試料２４に関して第１の試料距離（Ｚ高さ）に対物レンズ１２を位置決めすることにより、試料２４の第１の画像を収集してもよい。試料２４に関して第２の試料距離に対物レンズ１２を位置決めすることにより、第２の画像を収集してもよい。同様にして、試料２４に関して対応する試料距離に対物レンズ１２を位置決めすることにより、複数の画像を収集してもよい。一実施形態では、ステップ８２における画像収集に伴って、試料２４の３〜５枚の画像を収集してもよい。或いは、１つの視野に対応する複数の画像を収集するために、対物レンズ１２が一定の垂直位置に固定されたままである間に走査台２２（及び試料２４）が垂直に移動されてもよく、走査台２２（及び試料２４）及び対物レンズ１２の双方が垂直に移動してもよい。

しかし、ある特定の他の実施形態では、走査台２２及び試料２４をＸ−Ｙ方向に移動しつつ対物レンズ１２をＺ方向に移動することにより、複数の画像を収集してもよい。例えば、図４を参照して説明したように、複数の視野に対応する複数の画像を収集してもよい。特に、少なくとも１つの収集画像が対物レンズ１２の位置（Ｚ高さ）ごとに画像平面内の任意の場所を含むように、重複する視野に対応する複数の画像が実質的に十分に近接した間隔で収集してもよい。従って、走査台２２をＸ−Ｙ方向に移動しつつ試料２４に関して第１の試料距離、第２の試料距離及び第３の試料距離に対物レンズ１２をそれぞれ位置決めすることにより、第１の画像、第２の画像及び第３の画像を収集してもよい。

さらに図５を参照すると、複数の画像が収集された後、ステップ８４で示すように、複数の画像の各画像の各画素に対応する性能指数などの品質特性を判定してもよい。上述の通り、本発明の態様による一実施形態では、各画素に対応する性能指数は、勾配ベクトルの離散近似を示してもよい。特に、一実施形態では、各画素に対応する性能指数は、緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似を示してもよい。ある特定の他の実施形態では、先に述べたように、性能指数は、ラプラシアンフィルタ、ソーベルフィルタ、キャニーエッジ検出器又は局所画像コントラストの推定値を含んでもよい。複数の画像の各画像の各画素に対応する性能指数の判定は、図６〜図８を参照することによりさらによく理解されるだろう。

通常、第１の画像５２（図３を参照）などの画像は、赤色「Ｒ」画素、青色「Ｂ」画素及び緑色「Ｇ」画素の配列を含む。図６は、複数の画像の中の１つの収集画像の一部分１００を示す。例えば、部分１００は第１の画像５２の一部分を示してもよい。図中符号１０２は部分１００の第１のセクションを示し、部分１００の第２のセクションは図中符号１０４により示してもよい。

上述の通り、性能指数は、緑色チャネルの空間位置に関する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似を示してもよい。図７は、図６の部分１００の第１のセクション１０２を示す概略図である。従って、図７に示すように、緑色「Ｇ」画素１０６の勾配ベクトルの離散近似は次のように判定してもよい。

式中、Ｇ_LR、Ｇ_LL、Ｇ_UL及びＧ_URは、緑色「Ｇ」画素１０６に隣接する緑色「Ｇ」画素を示す。

図８は、図６の部分１００の第２のセクション１０４を示す。従って、画素が赤色「Ｒ」画素又は青色「Ｂ」画素を含む場合、赤色「Ｒ」画素１０８（又は青色「Ｂ」画素）の勾配ベクトルの離散近似は次のように判定してもよい。

式中、Ｇ_R、Ｇ_L、Ｇ_U及びＧ_Dは、赤色「Ｒ」画素１０６又は青色「Ｂ」画素に隣接する緑色「Ｇ」画素を示す。

図５に戻ると、ステップ８４において、複数の画像の各画像の各画素に対応する緑色チャネルの強さの勾配ベクトルの離散近似の形の性能指数は、図６〜図８を参照して説明したように判定してもよい。図中符号８６は、一般に判定された性能指数を示してもよい。一実施形態では、ステップ８４で判定された性能指数はデータレポジトリ３４（図１を参照）に格納してもよい。

なお、重複する視野に対応する複数の画像の収集を伴う実施形態では、対物レンズ１２の視野はＸ−Ｙ方向への走査台２２の動きに伴って移動する。本発明の態様によれば、複数の収集画像に沿ってほぼ同様の１つの領域を評価してもよい。従って、試料距離ごとに同一の領域が評価されるように、走査台２２の動きと同期して移動する領域を選択してもよい。複数の画像中の領域の選択に続いて、試料距離ごとにほぼ同様の領域が評価されるように、選択された領域のみに対応する性能指数を判定してもよい。

本発明の態様によれば、次のステップ８８において、ステップ８４で判定された性能指数に基づいて、被写界深度が向上した複合画像を合成してもよい。ステップ８８は、図９を参照することによりさらによく理解されるだろう。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、複数の画像中の画素と関連して判定された性能指数８６に基づく複合画像の合成を示すフローチャート１１０を示す。特に、図９Ａ及び図９Ｂには、図５のステップ８８がさらに詳細に示す。

上述の通り、一実施形態では、複合画像の生成に際して複数のアレイを使用してもよい。従って、方法は、複数の画像の各画像に対応する１つのアレイを形成してもよいステップ１１２で始まる。ある特定の実施形態では、各アレイが複数の画像中の対応する画像の大きさとほぼ同様の大きさを有するように、アレイの大きさは規定してもよい。例えば、複数の画像の各画像が（Ｍ×Ｎ）の大きさを有する場合、対応するアレイは（Ｍ×Ｎ）の大きさを有するように形成してもよい。

さらに、ステップ１１４において、複数の収集画像の各画像の画素ごとに、複数の画像の中の対応する画素と比べてその画素に対して最良の性能指数を与える複数の画像の中の１つの画像を識別してもよい。先に述べたように、最良の性能指数は、１つの空間場所で最良の焦点品質を与える性能指数を示す。その後、各画像の各画素は、対応する画像がその画素に対して最良の性能指数を与える場合に第１の値を割り当てられてもよい。さらに、複数の画像の中の別の画像が最良の性能指数を与える場合、画素に第２の値が割り当てられてもよい。ある特定の実施形態では、第１の値は「１」であってもよく、第２の値は「０」であってもよい。一実施形態では、それらの割り当て値はデータレポジトリ３４に格納してもよい。

さらに、本発明の例示的な態様によれば、ステップ１１２で生成されたアレイに値を記入してもよい。特に、識別された性能指数に基づいて各アレイの各要素に第１の値又は第２の値を割り当てることにより、そのアレイに値を記入してもよい。例えば、複数の収集画像の中の１つの画像の１つの画素を選択してもよい。特に、（１，１）の（ｘ，ｙ）座標を有する第１の画像５２（図３を参照）の画素を示す画素ｐ_1,1を選択してもよい。

次に、ステップ１１６において、第１の画像５２の画素ｐ_1,1に対応する性能指数が複数の画像５２、５４、５６（図３を参照）の中のすべての第１の画素に対応する「最良の」性能指数であるか否かを検証するために検査を実行してもよい。特に、ステップ１１６において、１つの画素に関連する値が第１の値であるか又は第２の値であるかを検証するために検査を実行してもよい。ステップ１１６において、画素ｐ_1,1に対応する画像が最良の性能指数を与え、従って、その画素に関連する値は第１の値であると判定された場合、ステップ１１８で示すように、第１の画像５２と関連するアレイ中の対応するエントリに第１の値が割り当てられてもよい。ある特定の実施形態では、第１の値は「１」であってもよい。しかし、ステップ１１６において、第１の画素ｐ_1,1に対応する第１の画像５２が最良の性能指数を与えず、従って、その画素に関連する値は第２の値であると検証された場合、ステップ１２０で示すように、第１の画像５２と関連するアレイ中の対応するエントリは第２の値を割り当てられてもよい。ある特定の実施形態では、第２の値は「０」であってもよい。従って、対応する画像中の１つの画素が複数の画像の中で最良の性能指数を与える場合、その画素に対応するアレイ中のエントリに第１の値が割り当てられてもよい。しかし、複数の収集画像の中の別の画像が最良の性能指数を与える場合、その画素に対応するアレイ中のエントリに第２の値が割り当てられてもよい。

複数の画像の各画像に対応するアレイに値を記入するこの処理は、アレイ中のすべてのエントリに値が記入されるまで繰り返してもよい。従って、ステップ１２２において、各画像のすべての画素の処理が終了したか否かを検証するために検査を実行してもよい。ステップ１２２において、複数の画像の各画像のすべての画素の処理が終了したと検証された場合、制御はステップ１２４に移行してもよい。しかし、ステップ１２２において、複数の画像の各画像の画素の中に未処理の画素があると検証された場合、制御はステップ１１４に戻してもよい。ステップ１１４〜１２２の処理の結果、各エントリが第１の値又は第２の値のいずれかを有する値記入済みアレイ１２４の集合を生成してもよい。特に、値記入済みアレイの集合の各アレイは、１つの画像が最良の性能指数を与える空間場所では第１の値を含み、別の画像が最良の性能指数を与える場所では第２の値を含む。なお、関連する値が第１の値である１つの画像中の空間場所は、その画像の中で最良の焦点品質を与える空間場所を示してもよい。同様に、関連する値が第２の値であるその画像中の空間場所は、別の画像が最良の焦点品質を与える空間場所を示してもよい。

さらに図９を参照すると、値記入済みアレイの集合１２４に基づいて複合画像を合成してもよい。ある特定の実施形態では、ステップ１２６で示すように、ビットマスクフィルタ処理値記入済みアレイを生成するために、各値記入済みアレイ１２４はビットマスクを使用することにより処理してもよい。なお、ある特定の実施形態では、ステップ１２６は任意のステップであってもよい。一実施形態では、それらのビットマスクフィルタ処理アレイは、例えば、関連する値として第１の値を有する要素のみを含んでもよい。その後、ビットマスクフィルタ処理アレイを使用して複合画像を合成してもよい。

本発明の態様によれば、ステップ１２８に示すように、対応するビットマスクフィルタ処理アレイに基づいて、複数の画像から適切な画素を選択してもよい。特に、各収集画像の中で関連する値として第１の値を有するビットマスクフィルタ処理アレイ中のエントリに対応する画素を選択してもよい。選択された画素に基づいて複数の収集画像は混合してもよい。なお、先に説明したように画素を選択することにより、異なる試料距離（Ｚ高さ）で収集された画像から隣接する画素が取り出される場合もある。その結果、異なる試料距離で収集された画像から画素が取り出されるために、選択された画素に基づく画像の混合によって、混合画像の中にマッハバンドなどの望ましくないブレンディングアーティファクトが発生することがある。

本発明の態様によれば、双３次フィルタの使用により、それらの望ましくないブレンディングアーティファクトは実質的に最小限に抑えられてもよい。特に、ステップ１３０で示すように、混合画像におけるバンド形成を最小限に抑えるのを容易にするために、選択された画素に基づく画像の混合に先立って双３次フィルタを使用してビットマスクフィルタ処理アレイを処理してもよい。一実施形態では、双３次フィルタは、以下の式に示すような対称特性を有する双３次フィルタを含んでもよい。

式中、ｓはフィルタの中心からの画素の変位を示し、Ｒは一定の半径である。

なお、一定の半径Ｒの値は、フィルタがぼけ又はゴースト画像を発生せずに画素に滑らかな見かけを与えるように選択してもよい。一実施形態では、一定の半径は約４〜約３２の範囲の値を有してもよい。

さらに、一実施形態では、双３次フィルタは以下の式により表される特性を有してもよい。

式中、前述のように、ｓはフィルタの中心からの画素変位であり、Ｒは一定の半径である。

なお、フィルタ特性は回転対称であってもよい。或いは、フィルタ特性はＸ軸及びＹ軸で個別に適用してもよい。

ステップ１３０で双３次フィルタを使用してビットマスクフィルタ処理アレイを処理した結果、フィルタ処理出力１３２が生成される。一実施形態では、フィルタ処理出力１３２は双３次フィルタ処理アレイであってもよい。特に、双３次フィルタを使用するビットマスクフィルタ処理アレイの処理の結果、各画素がそれと関連して対応する重みを有するフィルタ処理出力１３２が生成される。本発明の例示的な態様によれば、複合画像９０を生成するように複数の収集画像の混合を助けるために、このフィルタ処理出力１３２はアルファチャネルとして使用してもよい。特に、フィルタ処理出力１３２において、各ビットマスクフィルタ処理アレイ中の各画素はその画素の関連する重みを有する。例えば、ビットマスクフィルタ処理アレイの中で１つの画素が値１，０，０を有する場合、双３次フィルタを使用してビットマスクフィルタ処理アレイを処理することにより、フィルタ処理出力１３２の中で双３次フィルタ処理アレイのその画素は０．８，０．３，０．１の重みを有することになる。従って、所定の画素について、対応するビットマスクフィルタ処理アレイの中の１から０又は０から１への急激な境界変化と比較して、双３次フィルタ処理アレイの中の境界変化はより滑らかになる。さらに、双３次フィルタを使用するフィルタ処理は、鮮鋭な空間的特徴を平滑化し且つ空間的不確実性を取り除くことにより、１つの画像から別の画像への急激な境界変化の除去を容易にする。

その後、ステップ１３６において、合成画像９０を生成するために、ステップ１２８で選択された画素を採用し且つフィルタ処理出力１３２をアルファチャネルとして使用することにより複数の収集画像を混合してもよい。特に、フィルタ処理出力１３２の双３次フィルタ処理アレイに基づいて、合成画像９０の各（ｘ，ｙ）場所にある画素は、複数の画像の中のその画素の加重平均として判定してもよい。特に、本発明の態様によれば、先に図１を参照して説明したように、撮像装置１０の処理サブシステム３６は、選択された画素に対応する画素値と対応するアルファ値との積を加算すること及びその和をアルファ値の和で除算することによって複合画像中の各画素を計算することにより複合画像を生成するように構成してもよい。例えば、一実施形態では、複合画像９０（図５を参照）のような複合画像の各画素（Ｒ_C，Ｇ_C，Ｂ_C）は、式（１）を使用して計算してもよい。

この処理の結果、被写界深度が向上した複合画像９０（図５を参照）が生成される。特に、複合画像９０を生成するために異なる試料距離で収集された複数の画像の中で最良の性能指数を有する画素が使用されるので、複合画像９０は収集画像の被写界深度より大きい被写界深度を有する。

さらに、上述の実施例、実例説明及び撮像装置１０及び／又は処理サブシステム３６により実行してもよいような処理ステップは、汎用コンピュータ又は専用コンピュータなどのプロセッサ利用システムにおいて適切なコードにより実現してもよい。なお、本発明の種々の実現形態は、本明細書において説明されるステップの一部又はすべてを異なる順序で又はほぼ同時に、すなわち、並行して実行してもよい。さらに、機能は、Ｃ++又はJava（登録商標）を含むが、それに限定されない種々のプログラミング言語で実現してもよい。そのようなコードは、格納されたコードを実行するためにプロセッサ利用システムによりアクセスしてもよいデータレポジトリチップ、ローカルハードディスク又はリモートハードディスク、光ディスク（すなわち、ＣＤ又はＤＶＤ）、メモリ３８（図１を参照）などのメモリ又は他の媒体などの１つ以上の有形機械可読媒体に格納されるか又は格納されるように適合してもよい。なお、有形媒体は命令が印刷される紙又は別の適切な媒体を含んでもよい。例えば、紙又は他の媒体の光学的走査によって命令が電子的に取り込まれ、コンパイルされ、必要に応じて解釈されるか又は適切な方法で処理され、その後、データレポジトリ３４又はメモリ３８に格納してもよい。

本明細書において説明される試料を撮像する方法及び撮像装置は、特にスライドの平面外に相当に大きな物質部分を含む試料を撮像する場合に画質を著しく向上する。特に、先に説明した方法及びシステムの使用により、被写界深度が向上した複合画像の生成が容易になる。特に、方法は、表面凹凸を含む試料に対応するために、試料から離間する一連の位置で対物レンズ１２によって画像を収集することにより「被写界深度」を拡張する。さらに、走査台２２及び試料２４をＸ−Ｙ方向に移動しつつ対物レンズ１２をＺ方向に移動することにより画像を収集してもよい。その場合、画像の面に沿って各画像で画質が評価される。最も鮮鋭な焦点を与える試料距離に対応する画素は、種々の試料距離で収集された画像から選択される。さらに、混合関数の使用により１つの焦点深度から別の焦点深度への変化を滑らかにする処理が容易になるので、複合画像におけるバンドの形成／バンドの出現が最小限に抑えられる。双３次フィルタの使用により、対応する複数の試料距離で収集された複数の画像を使用する被写界深度が向上した複合画像の生成が可能になる。深度（Ｚ）軸に沿った変化をＸ方向及びＹ方向のスライドの走査と組み合わせることにより、試料の深度変化を追跡した１つの大きく平坦な画像を生成してもよい。

本発明のある特定の特徴のみを図示し且つ説明したが、多くの変形及び変更が当業者には明らかだろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に入るそのような変形及び変更のすべてを含むことを意図すると理解すべきである。

１０ 撮像装置
１２ 対物レンズ
１６ 一次イメージセンサ
２０ コントローラ
２２ 走査台
２４ 試料
２６ カバースリップ
２８ スライド
３０ 光
３２ 一次光路
３４ データレポジトリ
３６ 処理サブシステム
３８ メモリ
４０ 凹凸を含む試料
４２ 第１の撮像平面
４４ 第２の撮像平面

Claims (10)

1. 対物レンズと、撮像される試料を保持する台とを有する撮像装置を使用して複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集することと、
   複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定することと、
   判定された性能指数に基づいて複合画像を合成することとを含み、
   前記複合画像を合成することは、
   前記複数の収集画像の各画像の画素ごとに、その画素に対して最良の性能指数を与える前記複数の画像の中の１つの画像を識別することと、
   画素に対応する画像が最良の性能指数を示す場合、前記画素に第１の値を割り当てることと、
   別の画像の対応する画素が最良の性能指数を示す場合、前記画素に第２の値を割り当てることと、
   前記複数の画像の画像ごとにアレイを生成することと、
   値記入済みアレイの集合を生成するために、判定された最良の性能指数に基づいて前記アレイに値を記入することとを含み、
   更に、
   ビットマスクフィルタ処理アレイを生成するために、ビットマスクを使用して前記値記入済みアレイの集合の各値記入済みアレイを処理することと、
   フィルタ処理出力を生成するために、フィルタを使用して前記ビットマスクフィルタ処理アレイを処理することと、
   被写界深度が向上した複合画像を生成するために、前記フィルタ処理出力に基づいて選択された画素を前記複数の画像の中の対応する画素の加重平均として混合すること、
   を含む、
   撮像方法。
2. 前記複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集することは、前記対物レンズを第１の方向に変位することを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記走査台を第２の方向に移動することをさらに含む、請求項２記載の方法。
4. 前記性能指数を判定することは、前記第２の方向への前記走査台の移動と同期して移動する前記試料の１つの領域に対応する性能指数を判定することを含む、請求項３記載の方法。
5. 前記複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集することは、異なる試料距離であらゆる視野のあらゆる部分が収集されるように異なる試料距離で重複する視野に対応する画像を収集することを含む、請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集することは、
   前記試料の関心領域の外側の領域に対応する画像データを収集することと、
   前記複数の収集画像の中で重複しない領域に対応する画像データを放棄することとをさらに含む、請求項５記載の方法。
7. 前記性能指数は勾配ベクトルの離散近似を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 前記フィルタは、双３次フィルタである、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 前記複合画像を表示装置に表示することとをさらに含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 対物レンズ（１２）と、
    試料（２４）の複数の画像を生成するように構成された一次イメージセンサ（１６）と、
    前記試料（２４）を撮像するために光軸に沿って前記対物レンズ（１２）と前記試料（２４）との間の試料距離を調整するように構成されたコントローラ（２０）と、
    前記試料（２４）を支持し且つ前記光軸に対してほぼ直交する少なくとも１つの横方向に前記試料（２４）を移動するための走査台（２２）と、
    複数の試料距離で重複する視野に対応する複数の画像を収集し、
    複数の収集画像の各画像の各画素に対応する性能指数を判定し、且つ
    判定された性能指数に基づいて複合画像を合成するための処理サブシステム（３６）とを備え、
    前記処理サブシステム（３６）は、
    前記複数の収集画像の各画像の画素ごとに、その画素に対して最良の性能指数を与える前記複数の画像の中の１つの画像を識別することと、
    画素に対応する画像が最良の性能指数を示す場合、前記画素に第１の値を割り当てることと、
    別の画像の対応する画素が最良の性能指数を示す場合、前記画素に第２の値を割り当てることと、
    前記複数の画像の画像ごとにアレイを生成することと、
    値記入済みアレイの集合を生成するために、判定された最良の性能指数に基づいて前記アレイに値を記入することと、
    ビットマスクフィルタ処理アレイを生成するために、ビットマスクを使用して前記値記入済みアレイの集合の各値記入済みアレイを処理することと、
    フィルタ処理出力を生成するために、フィルタを使用して前記ビットマスクフィルタ処理アレイを処理することと、
    被写界深度が向上した複合画像を生成するために、前記フィルタ処理出力に基づいて選択された画素を前記複数の画像の中の対応する画素の加重平均として混合することにより、前記複合画像を合成する、
    撮像装置（１０）。