JP5732265B2 - 顕微鏡システム、焦点位置検出方法および焦点位置検出プログラム - Google Patents
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Description
(1)第1の発明に係る顕微鏡システムは、観察対象物の表面の状態を観察する顕微鏡システムであって、光を出射する光源と、受光素子と、光源から出射された光を集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導く光学系と、受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力する画素データ出力部と、画素データの値を調整するための受光素子のゲインを設定するとともに、観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点を光学系の光軸方向の複数の位置に移動させる制御部とを備え、制御部は、光学系の焦点の各位置で画素データ出力部から出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が、画素データが飽和する出力上限値に基づいて予め定められた上限値と、予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、光学系の光軸方向の移動により算出された評価値が上限値に達するごとに、算出される評価値が範囲内に収まるように設定された受光素子のゲインを一定量減少させ、受光素子のゲインの減少後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値を当該評価値が算出されるまでの受光素子のゲインの減少回数に基づいて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を検出するとともに、受光素子のゲインを、ピーク値を示す光学系の焦点の位置における受光素子のゲインに設定し、検出された位置から光学系の焦点を一方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、検出された位置から光学系の焦点の位置を一方向と逆の方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定するものである。
また、制御部は、検出された位置から光学系の焦点を一方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、検出された位置から光学系の焦点の位置を一方向と逆の方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定する。
この場合、光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置と他方側の移動限界位置との範囲内で移動させることにより、複数の画素の各々について、画素データがピーク値を示す光学系の焦点の位置を検出することができる。その結果、複数の画素の各々について光学系の焦点を観察対象物の表面に合わせることが可能となる。
[2]参考形態
(1)第1の参考形態に係る顕微鏡システムは、観察対象物の表面の状態を観察する顕微鏡システムであって、光を出射する光源と、受光素子と、光源から出射された光を集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導く光学系と、受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力する画素データ出力部と、光源、光学系および受光素子の少なくとも1つを制御することにより画素データの値を調整するための感度パラメータを設定するとともに、観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点を光学系の光軸方向の複数の位置に移動させる制御部とを備え、制御部は、光学系の焦点の各位置で画素データ出力部から出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように設定された感度パラメータを変更し、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値を感度パラメータの変更に応じて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を検出するものである。
その顕微鏡システムにおいては、光源から出射された光が光学系を通して集光されつつ観察対象物に照射され、観察対象物に照射された光が受光素子に導かれる。受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データが出力される。
また、観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点が制御部により光軸方向の複数の位置に移動される。光学系の焦点の各位置で画素データ出力部から出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値が算出される。
算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収
まる場合に、算出された評価値が当該位置に対応する評価値となる。一方、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように感度パラメータが変更され、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値が感度パラメータの変更に応じて補正される。補正後の評価値が各位置に対応する評価値となる。
これにより、評価値が上限値で飽和せず、評価値のピークが下限値よりも小さくならないように感度パラメータが自動的に設定および変更される。また、感度パラメータが変更された場合、その変更後に算出される評価値が補正される。このようにして、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布が得られる。
したがって、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を正確に検出することが可能となる。その結果、感度パラメータが適切な値に自動的に設定されるとともに観察対象物の所望の領域に対して相対的な光学系の焦点の位置が自動的に検出される。
(2)制御部は、光源から出射される光の量、光学系における光の減衰量および受光素子のゲインの少なくとも1つを制御することにより感度パラメータを設定してもよい。この場合、制御部により感度パラメータが自動的に設定および変更される。
(3)制御部は、光学系の焦点の初期の位置で評価値が上限値と下限値との間の範囲内になるように感度パラメータを設定した後に、光学系の焦点を一方向に移動させることにより光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、一方向の移動により光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値が示されない場合に、光学系の焦点の位置を一方向と逆の方向に移動させてもよい。
この場合、光学系の焦点の初期の位置にかかわらず、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を正確に検出することが可能となる。
(4)制御部は、光学系の焦点の光軸方向の移動により評価値が上限値に達したときに感度パラメータを減少させてもよい。
この場合、制御部は、簡単な処理で評価値が飽和することを防止することができる。
(5)顕微鏡システムは、画素データ出力部から出力される画素データに基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、画像データ生成部により生成される画像データに基づいて画像を表示する表示部とをさらに備え、制御部は、検出された位置に光学系の焦点が合うように光学系の焦点を移動させてもよい。
この場合、光学系の焦点が観察対象物の所定数の画素に対応する領域に合った状態で画像が表示部に表示される。したがって、使用者は、煩雑な焦点合わせの作業を行うことなく、所望の領域で光学系の焦点が合った観察対象物の画像を観察することができる。
(6)制御部は、検出された位置から光学系の焦点を一方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、検出された位置から光学系の焦点の位置を一方向と逆の方向に移動させることにより、光学系の光軸方向の複数の位置で評価値を算出し、算出された評価値が検出限界以下になった時点での光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定してもよい。
この場合、光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置と他方側の移動限界位置との範囲内で移動させることにより、複数の画素の各々について、画素データがピーク値を示す光学系の焦点の位置を検出することができる。その結果、複数の画素の各々について光学系の焦点を観察対象物の表面に合わせることが可能となる。
(7)第2の参考形態に係る焦点位置検出方法は、顕微鏡システムが備える光学系の焦点の位置を検出する焦点位置検出方法であって、光源から出射された光を光学系を通して集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導くステップと、受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力するステップと、制御部により光源、光学系および受光素子の少なくとも1つを制御することにより画素データの値を調整するための感度パラメータを設定するとともに、制御部により観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点を光学系の光軸方向の複数の位置に移動させるステップとを備え、移動させるステップは、制御部により光学系の焦点の各位置で出力するステップにより出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように設定された感度パラメータを変更し、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値を感度パラメータの変更に応じて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を制御部により検出するステップを含むものである。
その焦点位置検出方法においては、光源から出射された光が光学系を通して集光されつつ観察対象物に照射され、観察対象物に照射された光が受光素子に導かれる。受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データが出力される。
また、観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点が制御部により光軸方向の複数の位置に移動される。光学系の焦点の各位置で出力するステップにより出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値が算出される。
算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値が当該位置に対応する評価値となる。一方、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように感度パラメータが変更され、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値が感度パラメータの変更に応じて補正される。補正後の評価値が各位置に対応する評価値となる。
これにより、評価値が上限値で飽和せず、評価値のピークが下限値よりも小さくならないように感度パラメータが自動的に設定および変更される。また、感度パラメータが変更された場合、その変更後に算出される評価値が補正される。このようにして、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布が得られる。
したがって、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を正確に検出することが可能となる。その結果、感度パラメータが適切な値に自動的に設定されるとともに観察対象物の所望の領域に対して相対的な光学系の焦点の位置が自動的に検出される。
(8)第3の参考形態に係る焦点位置検出プログラムは、顕微鏡システムが備える光学系の焦点の位置を検出する焦点位置検出処理を処理装置に実行させる焦点位置検出プログラムであって、光源から出射された光を光学系を通して集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導く処理と、受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力する処理と、制御部により光源、光学系および受光素子の少なくとも1つを制御することにより画素データの値を調整するための感度パラメータを設定するとともに、制御部により観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点の位置を光学系の光軸方向に移動させる処理とを、処理装置に実行させ、移動させる処理は、制御部により光学系の焦点の各位置で出力する処理により出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように設定された感度パラメータを変更し、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値を感度パラメータの変更に応じて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を制御部により検出する処理を含むものである。
その焦点位置検出プログラムにおいては、光源から出射された光が光学系を通して集光されつつ観察対象物に照射され、観察対象物に照射された光が受光素子に導かれる。受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データが出力される。
また、観察対象物の表面に相対的な光学系の焦点が制御部により光軸方向の複数の位置に移動される。光学系の焦点の各位置で出力する処理により出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値が算出される。
算出された評価値が予め定められた上限値と予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、算出された評価値が当該位置に対応する評価値となる。一方、算出された評価値が範囲内に収まらない場合に、算出される評価値が範囲内に収まるように感度パラメータが変更され、感度パラメータの変更後に光学系の焦点の各位置で算出される評価値が感度パラメータの変更に応じて補正される。補正後の評価値が各位置に対応する評価値となる。
これにより、評価値が上限値で飽和せず、評価値のピークが下限値よりも小さくならないように感度パラメータが自動的に設定および変更される。また、感度パラメータが変更された場合、その変更後に算出される評価値が補正される。このようにして、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布が得られる。
したがって、光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す光学系の焦点の位置を正確に検出することが可能となる。その結果、感度パラメータが適切な値に自動的に設定されるとともに観察対象物の所望の領域に対して相対的な光学系の焦点の位置が自動的に検出される。
図1は、本発明の一実施の形態に係る共焦点顕微鏡システム500の構成を示すブロック図である。図1に示すように、共焦点顕微鏡システム500は、測定部100、PC(パーソナルコンピュータ)200、制御部300および表示部400を備える。測定部100は、レーザ光源10、X−Yスキャン光学系20、受光素子30、照明用白色光源40、カラーCCD(電荷結合素子)カメラ50およびステージ60を含む。ステージ60上には、観察対象物Sが載置される。
図2は、X方向、Y方向およびZ方向を定義するための図である。図2に示すように、対物レンズ3により集光されたレーザ光が観察対象物Sに照射される。本実施の形態においては、対物レンズ3の光軸の方向をZ方向と定義する。また、Z方向と直交する面において、互いに直交する二方向をそれぞれX方向およびY方向と定義する。X方向、Y方向およびZ方向を矢印X,Y,Zでそれぞれ示す。
図4は、表示部400の一表示例を示す図である。図4に示すように、表示部400の画面上には、画像表示領域410および条件設定領域420が表示される。画像表示領域410には、共焦点画像データに基づく共焦点画像またはカメラ画像データに基づくカメラ画像が表示される。条件設定領域420には、共焦点画像ボタン422、オートフォーカスボタン423、上下限自動設定ボタン424および取得開始ボタン425が表示される。
(4−1)対物レンズのZ方向の位置
図5は、1つの画素についての対物レンズ3のZ方向の位置と受光素子30の受光強度との関係を説明するための図である。図5(d)に対物レンズ3のZ方向の位置と受光素子30の受光強度との関係が示される。図5(d)において、縦軸は受光素子30の受光強度を表し、横軸は対物レンズ3のZ方向の位置を表す。
図6は、ピーク位置z0の検出方法の概念を説明するための図である。図6には、1つの画素における対物レンズ3のZ方向の位置と受光素子30の受光強度との関係が示される。図6において、縦軸は受光素子30の受光強度を表し、横軸は対物レンズ3のZ方向の位置を表す。図6の横軸においては、左から右に向かって対物レンズ3のZ方向の位置が高くなる。
上記では、受光素子30の受光強度に基づいてピーク位置z0を検出する方法について説明したが、実際にはピーク位置z0は画素データの値に基づいて検出される。
次に、評価値を用いたピーク位置探索処理について説明する。図8は、評価値を用いたピーク位置探索処理を説明するための図である。ここで、評価値は、観察対象物Sの表面のうち予め定められた領域内の複数の画素に対応する複数の画素データの値に基づいて算出される値である。本実施の形態では、評価値は、予め定められた領域内の複数の画素(例えば5画素または10画素等)の画素データの値の和である。評価値がピーク値を示すときの対物レンズ3のZ方向の位置を評価ピーク位置Ez0と呼ぶ。また、A/D変換器の出力上限値maxと評価値を算出するための複数の画素の数との乗算値を出力上限値Emaxと呼ぶ。
図9は、1つの画素についての対物レンズ3のZ方向の位置と有効な画素データの値との関係を説明するための図である。図9において、縦軸は画素データの値を表し、横軸は対物レンズ3のZ方向の位置を表す。図9の横軸においては、左から右に向かって対物レンズ3のZ方向の位置が高くなる。
図11は、オートフォーカス処理のフローチャートである。上述のように、オートフォーカス処理は、使用者により図4の条件設定領域420のオートフォーカスボタン423が操作されることにより開始される。図1のCPU210は、記憶装置240に記憶される焦点位置検出プログラムを実行することによりオートフォーカス処理を行う。以下の説明では、Z方向における対物レンズ3の位置をZ位置と呼ぶ。
図12〜図14は、ピーク位置探索処理のフローチャートである。ピーク位置探索処理は、上記のオートフォーカス処理および後述する上下限自動設定処理の一部を構成する。ピーク位置探索処理は、オートフォーカス処理のステップS3,S6の処理時に開始される。また、ピーク位置探索処理は、後述する上下限自動設定処理の後述するステップS32,S41の処理時に開始される。
図15および図16は、上下限自動設定処理のフローチャートである。上述のように、上下限自動設定処理は、使用者により図4の条件設定領域420の上下限自動設定ボタン424が操作されることにより開始される。図1のCPU210は、記憶装置240に記憶される焦点位置検出プログラムを実行することにより上下限自動設定処理を行う。
図17は、境界位置探索処理のフローチャートである。上述のように、境界位置探索処理は、上下限自動設定処理のステップS36,S38,S46の処理時に開始される。
(10−1)上記では、共焦点顕微鏡システム500においてオートフォーカス処理、ピーク位置探索処理、上下限自動設定処理および境界位置探索処理が実行される。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
3 対物レンズ
4〜6 ハーフミラー
7 ピンホール部材
8 NDフィルタ
10 レーザ光源
20 X−Yスキャン光学系
30 受光素子
40 照明用白色光源
50 カラーCCDカメラ
60 ステージ
61 ステージ操作部
62 ステージ駆動部
63 レンズ駆動部
100 測定部
200 PC
210 CPU
220 ROM
230 作業用メモリ
240 記憶装置
300 制御部
400 表示部
410 画像表示領域
420 条件設定領域
422 共焦点画像ボタン
423 オートフォーカスボタン
424 上下限自動設定ボタン
425 取得開始ボタン
500 共焦点顕微鏡システム
BP 下限位置
Enl 乗算値
Ez0 評価ピーク位置
fp 焦点位置
l1,l2 曲線
ma1,ma2,mb1,mb2,z1,z2,zs1,zs2 位置
max,Emax 出力上限値
nl ノイズレベル
pi1,pi2 値
S 観察対象物
s1〜s4 単位領域
SV 共焦点画像
UP 上限位置
z0 ピーク位置
zt1 下端位置
zt2 上端位置
Claims (6)
- 観察対象物の表面の状態を観察する顕微鏡システムであって、
光を出射する光源と、
受光素子と、
前記光源から出射された光を集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を前記受光素子に導く光学系と、
前記受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力する画素データ出力部と、
画素データの値を調整するための前記受光素子のゲインを設定するとともに、観察対象物の表面に相対的な前記光学系の焦点を前記光学系の光軸方向の複数の位置に移動させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記光学系の焦点の各位置で前記画素データ出力部から出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、前記算出された評価値が、画素データが飽和する出力上限値に基づいて予め定められた上限値と、予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、前記算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、前記光学系の光軸方向の移動により前記算出された評価値が前記上限値に達するごとに、算出される評価値が前記範囲内に収まるように設定された前記受光素子のゲインを一定量減少させ、前記受光素子のゲインの減少後に前記光学系の焦点の各位置で算出される評価値を当該評価値が算出されるまでの前記受光素子のゲインの減少回数に基づいて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、前記光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す前記光学系の焦点の位置を検出するとともに、前記受光素子のゲインを、ピーク値を示す前記光学系の焦点の位置における前記受光素子のゲインに設定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点を一方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点の位置を前記一方向と逆の方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が前記検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定することを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記光学系の光軸方向の任意の位置において算出される評価値は、前記光学系の光軸方向の一方に隣り合う位置で算出される評価値に対して予め定められた第1の値より大きくかつ光学系の他方に隣り合う位置で算出される評価値に対して予め定められた第2の値よりも大きい場合に前記ピーク値として検出されることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡システム。
- 前記制御部は、前記光学系の焦点の初期の位置で前記評価値が前記上限値と前記下限値との間の範囲内になるように前記受光素子のゲインを設定した後に、前記光学系の焦点を一方向に移動させることにより前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、前記一方向の移動により前記光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値が示されない場合に、前記光学系の焦点の位置を前記一方向と逆の方向に移動させることを特徴とする請求項1または2記載の顕微鏡システム。
- 前記画素データ出力部から出力される画素データに基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、
前記画像データ生成部により生成される画像データに基づいて画像を表示する表示部とをさらに備え、
前記制御部は、前記検出された位置に前記光学系の焦点が合うように前記光学系の焦点を移動させる請求項1〜3のいずれかに記載の顕微鏡システム。 - 顕微鏡システムが備える光学系の焦点の位置を検出する焦点位置検出方法であって、
光源から出射された光を前記光学系を通して集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導くステップと、
前記受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力するステップと、
画素データの値を調整するための前記受光素子のゲインを設定するとともに、観察対象物の表面に相対的な前記光学系の焦点を前記光学系の光軸方向の複数の位置に移動させるステップとを備え、
前記移動させるステップは、
前記光学系の焦点の各位置で前記出力するステップにより出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が、画素データが飽和する出力上限値に基づいて予め定められた上限値と、予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、前記算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、前記光学系の光軸方向の移動により前記算出された評価値が前記上限値に達するごとに、算出される評価値が前記範囲内に収まるように設定された前記受光素子のゲインを一定量減少させ、前記受光素子のゲインの減少後に前記光学系の焦点の各位置で算出される評価値を当該評価値が算出されるまでの前記受光素子のゲインの減少回数に基づいて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、前記光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す前記光学系の焦点の位置を検出するとともに、前記受光素子のゲインを、ピーク値を示す前記光学系の焦点の位置における前記受光素子のゲインに設定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点を一方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点の位置を前記一方向と逆の方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が前記検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定するステップを含むことを特徴とする焦点位置検出方法。 - 顕微鏡システムが備える光学系の焦点の位置を検出する焦点位置検出処理を処理装置に実行させる焦点位置検出プログラムであって、
光源から出射された光を前記光学系を通して集光しつつ観察対象物に照射するとともに、観察対象物に照射された光を受光素子に導く処理と、
前記受光素子の出力信号に基づいて複数の画素に対応する画素データを出力する処理と、
画素データの値を調整するための前記受光素子のゲインを設定するとともに、観察対象物の表面に相対的な前記光学系の焦点の位置を前記光学系の光軸方向の複数の位置に移動させる処理とを、
前記処理装置に実行させ、
前記移動させる処理は、
前記光学系の焦点の各位置で前記出力する処理により出力される画素データのうち所定数の画素に対応する画素データの値を用いた評価値を算出し、算出された評価値が、画素データが飽和する出力上限値に基づいて予め定められた上限値と、予め定められた下限値との間の範囲内に収まる場合に、前記算出された評価値を当該位置に対応する評価値とし、前記光学系の光軸方向の移動により前記算出された評価値が前記上限値に達するごとに、算出される評価値が前記範囲内に収まるように設定された前記受光素子のゲインを一定量減少させ、前記受光素子のゲインの減少後に前記光学系の焦点の各位置で算出される評価値を当該評価値が算出されるまでの前記受光素子のゲインの減少回数に基づいて補正し、補正後の評価値を各位置に対応する評価値とし、前記光学系の焦点の複数の位置に対応する複数の評価値の分布においてピーク値を示す前記光学系の焦点の位置を検出するとともに、前記受光素子のゲインを、ピーク値を示す前記光学系の焦点の位置における前記受光素子のゲインに設定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点を一方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が予め定められた検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を一方側の移動限界位置として判定し、前記検出された位置から前記光学系の焦点の位置を前記一方向と逆の方向に移動させることにより、前記光学系の光軸方向の複数の位置で前記評価値を算出し、算出された評価値が前記検出限界以下になった時点での前記光学系の焦点の位置を他方側の移動限界位置として判定する処理を含むことを特徴とする焦点位置検出プログラム。
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