JP6023012B2 - Image acquisition device and focus method of image acquisition device - Google Patents
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Description
本発明は、試料等の画像取得に用いられる画像取得装置及びそのフォーカス方法に関する。 The present invention relates to an image acquisition device used for acquiring an image of a sample or the like and a focusing method thereof.
画像取得装置として、例えば試料の撮像領域を予め複数の領域に分割し、各分割領域を高倍率で撮像した後、これらを合成するバーチャル顕微鏡装置がある。このようなバーチャル顕微鏡での画像取得では、従来、生体サンプルなどの試料の画像を取得する際の撮像条件として、試料の全領域を対象とする焦点マップが設定され、焦点マップに基づく焦点制御を行いつつ試料の画像取得が行われている。 As an image acquisition device, for example, there is a virtual microscope device that divides an imaging region of a sample into a plurality of regions in advance, images each divided region at a high magnification, and then combines them. In such image acquisition with a virtual microscope, conventionally, a focus map for the entire region of the sample is set as an imaging condition when acquiring an image of a sample such as a biological sample, and focus control based on the focus map is performed. Image acquisition of the sample is performed while performing.
焦点マップの作成には、まず、マクロ光学系を備える画像取得装置を用い、試料全体をマクロ画像として取得する。次に、取得したマクロ画像を用い、試料の撮像範囲を設定すると共に、撮像範囲を複数の分割領域に分割し、各分割領域に対して焦点取得位置を設定する。焦点取得位置の設定の後、ミクロ光学系を備える画像取得装置に試料を移し、設定された焦点取得位置における焦点位置を取得し、これらの焦点位置から焦点マップを作成する。 To create a focus map, first, an entire sample is acquired as a macro image using an image acquisition device including a macro optical system. Next, using the acquired macro image, the imaging range of the sample is set, the imaging range is divided into a plurality of divided areas, and a focus acquisition position is set for each divided area. After setting the focus acquisition position, the sample is transferred to an image acquisition apparatus having a micro optical system, the focus position at the set focus acquisition position is acquired, and a focus map is created from these focus positions.
しかしながら、このような焦点マップを作成するにあたっては、処理に時間を要するという問題があった。また、取得する焦点の間隔や数を抑えれば処理に要する時間は短縮されるが、その場合にはフォーカス精度が低下するという問題があった。そのため、焦点位置を取得しつつ試料の高倍率画像を取得するダイナミックフォーカスの開発が進められている。この方式は、画像取得用の撮像装置に入射する光像よりも前に焦点が合った光像(前ピン)と、後に焦点が合った光像(後ピン)との光強度差或いはコントラスト差に基づいて現在の対物レンズの高さに対する焦点位置のずれ方向を検出し、ずれをキャンセルする方向に対物レンズを移動させて画像を取得する方式である。 However, when creating such a focus map, there is a problem that processing takes time. Further, if the interval and the number of focal points to be acquired are suppressed, the time required for processing is shortened, but in this case, there is a problem that the focus accuracy is lowered. For this reason, development of a dynamic focus for acquiring a high-magnification image of a sample while acquiring a focal position is being promoted. This method is a light intensity difference or contrast difference between a light image (front pin) focused before a light image incident on an image acquisition device for image acquisition and a light image focused later (rear pin). Is a method of detecting the shift direction of the focal position with respect to the current height of the objective lens and acquiring the image by moving the objective lens in a direction to cancel the shift.
例えば特許文献1に記載の顕微鏡システムでは、第1の撮像手段が撮像する領域よりも手前の領域を撮像する第2の撮像手段と、第2の撮像手段で撮像された画像に基づいて、第1の撮像手段の撮像位置での対物レンズの合焦位置を調整する自動合焦制御手段と、分割領域間の距離と試料の移動速度とに応じて、分割領域が第2の撮像手段の撮像位置から第1の撮像手段の撮像位置まで移動するタイミングと、第2の撮像手段で撮像された分割領域の結像位置を第1の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとを揃えるタイミング制御手段とが設けられている。また、例えば特許文献2,3に記載の顕微鏡装置では、ガラス部材を用いて焦点制御用の導光光学系内での光路長差を形成している。
For example, in the microscope system described in
上述した特許文献1に記載の顕微鏡システムでは、ハーフミラー及びミラーを用いることによって光路差光学系を形成し、第2の撮像手段の2つの撮像領域に対して光路長の異なる光をそれぞれ入射させている。この従来の顕微鏡システムでは、例えばラインセンサによって第1の撮像手段及び第2の撮像手段を構成している。ラインセンサでは露光時間が短いため、鮮明な画像を取得するために光量の確保が重要となるのに対し、この従来の顕微鏡システムでは、光路差光学系で光を分岐させているため、光量の確保が難しくなるという問題がある。また、ラインセンサの露光時間を考慮して第1の撮像手段及び第2の撮像手段による画像取得のタイミングを設定する必要がある。
In the microscope system described in
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、撮像の際の光量を確保でき、かつ試料の焦点位置を精度良く検出できる画像取得装置及びそのフォーカス方法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 an image acquisition apparatus that can secure a light amount during imaging and can accurately detect the focal position of a sample and a focusing method thereof. To do.
上記課題の解決のため、本発明に係る画像取得装置は、試料が載置されるステージと、試料に対峙して配置された対物レンズと、ステージの位置又は対物レンズの位置を対物レンズの光軸方向に駆動する駆動手段と、試料の光像を画像取得用の第1の光路及び焦点制御用の第2の光路に分岐する光分岐手段を含む導光光学系と、第1の光路に分岐された第1の光像による第1の画像データを取得する第1の撮像手段と、第2の光路に分岐された第2の光像による第2の画像データの2次元画像を取得可能な第2の撮像手段と、第2の画像データを解析し、その解析結果に基づいて駆動手段によるステージの位置又は対物レンズの位置の変更を制御する焦点制御手段と、第2の撮像手段の撮像面に、第2の光像の一部画像データを取得する第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定する領域制御手段と、第2の光路に配置され、撮像面の面内方向に沿って第2の光像に光路差を生じさせる光路差生成部材と、を備え、領域制御手段は、第1の撮像領域と第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように、撮像面に第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an image acquisition apparatus according to the present invention includes a stage on which a sample is placed, an objective lens arranged to face the sample, and the position of the stage or the position of the objective lens with respect to the light of the objective lens. A light guide optical system including a driving means for driving in the axial direction, a light branching means for branching the optical image of the sample into a first optical path for image acquisition and a second optical path for focus control; and a first optical path. A first imaging means for acquiring first image data based on the branched first light image and a two-dimensional image of the second image data based on the second light image branched on the second optical path can be acquired. A second imaging means, a focus control means for analyzing the second image data, and controlling the change of the position of the stage or the position of the objective lens by the driving means based on the analysis result, and a second imaging means A first image that acquires partial image data of the second light image on the imaging surface. An area control means for setting the imaging area and the second imaging area; an optical path difference generating member that is disposed in the second optical path and that causes an optical path difference in the second optical image along the in-plane direction of the imaging surface; And the area control means sets the first imaging area and the second imaging area on the imaging surface so that the first imaging area and the second imaging area have a predetermined interval. Yes.
この画像取得装置では、第2の光路に光路差生成部材が配置されていることにより、第2の撮像手段の第1の撮像領域及び第2の撮像領域において、第1の撮像手段に入射する光像よりも前に焦点が合った光像(前ピン)と、後に焦点が合った光像(後ピン)とをそれぞれ撮像することができる。この画像取得装置では、焦点制御用の第2の光路での光の分岐を行わずに光路長差を形成できるので、焦点位置の情報を得るために必要な第2の光路への光量が抑えられ、第1の撮像手段での撮像を行う際の光量を確保できる。また、この画像取得装置では、第1の撮像領域と第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように撮像面に設定される。したがって、試料の同じ位置からの光を第1の撮像領域と第2の撮像領域とに入射させることが可能となり、焦点位置の制御を精度良く実施できる。 In this image acquisition device, since the optical path difference generating member is disposed in the second optical path, the first imaging area and the second imaging area of the second imaging means are incident on the first imaging means. A light image (front pin) focused before the light image and a light image (rear pin) focused later can be respectively captured. In this image acquisition device, since the optical path length difference can be formed without branching light in the second optical path for focus control, the amount of light to the second optical path necessary for obtaining information on the focal position is suppressed. Therefore, it is possible to secure a light amount when performing imaging with the first imaging means. Further, in this image acquisition device, the first imaging area and the second imaging area are set on the imaging surface so as to have a predetermined interval. Therefore, light from the same position of the sample can be incident on the first imaging region and the second imaging region, and the focus position can be controlled with high accuracy.
また、領域制御手段は、予め設定された位置にまず第1の撮像領域を設定し、第1の撮像領域での撮像が行われた後、第2の撮像領域を設定することが好ましい。この場合、簡単な制御で試料の同じ位置からの光を第1の撮像領域と第2の撮像領域とに入射させることができる。 Preferably, the area control means first sets the first imaging area at a preset position, and sets the second imaging area after imaging in the first imaging area. In this case, light from the same position of the sample can be incident on the first imaging region and the second imaging region with simple control.
また、光路差生成部材は、撮像面の面内方向に沿って連続的に厚さが変化する部分を有する部材であることが好ましい。この場合、第1の撮像領域の位置と第2の撮像領域の位置とを調整することで、前ピンと後ピンとの間隔を自在に調整できる。これにより、試料の焦点位置を精度良く検出することが可能となる。 Moreover, it is preferable that an optical path difference production | generation member is a member which has a part from which thickness changes continuously along the in-plane direction of an imaging surface. In this case, the distance between the front pin and the rear pin can be freely adjusted by adjusting the position of the first imaging region and the position of the second imaging region. As a result, the focal position of the sample can be detected with high accuracy.
また、ステージを所定の速度で走査するステージ制御手段を更に備え、第1の撮像手段は、第1の光像による1次元画像を取得可能な撮像装置であることが好ましい。この場合、第1の光像を好適に取得できる。 Moreover, it is preferable that a stage control unit that scans the stage at a predetermined speed is further provided, and the first imaging unit is an imaging device that can acquire a one-dimensional image by the first optical image. In this case, a 1st optical image can be acquired suitably.
また、第2の撮像手段は、CMOSイメージセンサであることが好ましい。この場合、第1の撮像領域及び第2の撮像領域の設定を好適に実施できる。 The second imaging means is preferably a CMOS image sensor. In this case, the setting of the first imaging region and the second imaging region can be suitably performed.
また、焦点制御手段による制御に基づいて、試料に対する対物レンズの位置を相対的に制御する対物レンズ制御手段を備え、対物レンズ制御手段は、焦点制御手段による焦点位置の解析実行中は対物レンズの駆動を行わず、焦点制御手段による焦点位置の解析非実行中に対物レンズを試料に対して一方向に移動させることが好ましい。この場合、焦点位置の解析中に対物レンズと試料との位置関係が変化しないので、焦点位置の解析精度を担保できる。 In addition, an objective lens control unit that relatively controls the position of the objective lens with respect to the sample based on the control by the focus control unit is provided, and the objective lens control unit performs the analysis of the focal position by the focus control unit. It is preferable to move the objective lens in one direction with respect to the sample while the drive is not performed and the focus position is not analyzed by the focus control means. In this case, since the positional relationship between the objective lens and the sample does not change during the analysis of the focal position, the analysis accuracy of the focal position can be ensured.
また、本発明に係る画像取得装置のフォーカス方法は、試料が載置されるステージと、試料に対峙して配置された対物レンズと、ステージの位置又は対物レンズの位置を対物レンズの光軸方向に駆動する駆動手段と、試料の光像を画像取得用の第1の光路及び焦点制御用の第2の光路に分岐する光分岐手段を含む導光光学系と、第1の光路に分岐された第1の光像による第1の画像データを取得する第1の撮像手段と、第2の光路に分岐された第2の光像による第2の画像データの2次元画像を取得可能な第2の撮像手段と、第2の画像データを解析し、その解析結果に基づいて駆動手段によるステージの位置又は対物レンズの位置の変更を制御する焦点制御手段と、を備えた画像取得装置のフォーカス方法であって、第2の撮像手段の撮像面に、第2の光像の一部画像データを取得する第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定し、撮像面の面内方向に沿って第2の光像に光路差を生じさせる光路差生成部材を第2の光路に配置し、領域制御手段によって、第1の撮像領域と第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように、撮像面に第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定することを特徴としている。 In addition, the focus method of the image acquisition apparatus according to the present invention includes a stage on which a sample is placed, an objective lens arranged to face the sample, and the position of the stage or the position of the objective lens in the optical axis direction of the objective lens. And a light guiding optical system including a light branching means for branching the optical image of the sample into a first optical path for image acquisition and a second optical path for focus control, and a first optical path. A first imaging means for acquiring first image data based on the first optical image, and a second image data capable of acquiring a two-dimensional image of the second image data based on the second optical image branched into the second optical path. Focus of an image acquisition apparatus comprising: 2 imaging units; and a focus control unit configured to analyze the second image data and control a change in the position of the stage or the position of the objective lens by the driving unit based on the analysis result A method, the imaging of the second imaging means In addition, a first imaging region and a second imaging region for acquiring partial image data of the second optical image are set, and an optical path difference is generated in the second optical image along the in-plane direction of the imaging surface. The optical path difference generating member is arranged in the second optical path, and the first imaging area and the second imaging area are arranged on the imaging surface by the area control unit so that the first imaging area and the second imaging area have a predetermined interval. It is characterized by setting the imaging region.
この画像取得装置のフォーカス方法では、第2の光路に光路差生成部材が配置されていることにより、第2の撮像手段の第1の撮像領域及び第2の撮像領域において、第1の撮像手段に入射する光像よりも前に焦点が合った光像(前ピン)と、後に焦点が合った光像(後ピン)とをそれぞれ撮像することができる。この画像取得装置のフォーカス方法では、焦点制御用の第2の光路での光の分岐を行わずに光路長差を形成できるので、焦点位置の情報を得るために必要な第2の光路への光量が抑えられ、第1の撮像手段での撮像を行う際の光量を確保できる。また、この画像取得装置のフォーカス方法では、第1の撮像領域と第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように撮像面に設定される。したがって、試料の同じ位置からの光を第1の撮像領域と第2の撮像領域とに入射させることが可能となり、焦点位置の制御を精度良く実施できる。 In the focusing method of the image acquisition device, the optical path difference generating member is arranged in the second optical path, so that the first imaging unit in the first imaging region and the second imaging region of the second imaging unit is provided. A light image (front pin) focused before the light image incident on the light and a light image (rear pin) focused later can be captured respectively. In the focus method of this image acquisition device, the optical path length difference can be formed without branching the light in the second optical path for focus control, so that the second optical path necessary for obtaining information on the focal position is obtained. The amount of light is suppressed, and the amount of light when the first image pickup unit performs image capturing can be secured. In the focus method of the image acquisition device, the first imaging area and the second imaging area are set on the imaging surface so as to have a predetermined interval. Therefore, light from the same position of the sample can be incident on the first imaging region and the second imaging region, and the focus position can be controlled with high accuracy.
また、領域制御手段によって、予め設定された位置にまず第1の撮像領域を設定し、第1の撮像領域での撮像が行われた後、第2の撮像領域を設定することが好ましい。この場合、簡単な制御で試料の同じ位置からの光を第1の撮像領域と第2の撮像領域とに入射させることができる。 Further, it is preferable that the first imaging area is first set at a preset position by the area control unit, and after the imaging in the first imaging area is performed, the second imaging area is set. In this case, light from the same position of the sample can be incident on the first imaging region and the second imaging region with simple control.
また、光路差生成部材として、撮像面の面内方向に沿って連続的に厚さが変化する部分を有する部材を用いることが好ましい。この場合、第1の撮像領域の位置と第2の撮像領域の位置とを調整することで、前ピンと後ピンとの間隔を自在に調整できる。これにより、試料の焦点位置を精度良く検出することが可能となる。 Moreover, it is preferable to use a member having a portion whose thickness continuously changes along the in-plane direction of the imaging surface as the optical path difference generating member. In this case, the distance between the front pin and the rear pin can be freely adjusted by adjusting the position of the first imaging region and the position of the second imaging region. As a result, the focal position of the sample can be detected with high accuracy.
また、画像取得装置は、ステージを所定の速度で走査するステージ制御手段を更に備え、第1の撮像手段として、第1の光像による1次元画像を取得可能な撮像装置を用いることが好ましい。この場合、第1の光像を好適に取得できる。 The image acquisition apparatus preferably further includes stage control means for scanning the stage at a predetermined speed, and an image pickup apparatus capable of acquiring a one-dimensional image from the first optical image is preferably used as the first image pickup means. In this case, a 1st optical image can be acquired suitably.
また、第2の撮像手段として、CMOSイメージセンサを用いることが好ましい。この場合、第1の撮像領域及び第2の撮像領域の設定を好適に実施できる。 Moreover, it is preferable to use a CMOS image sensor as the second imaging means. In this case, the setting of the first imaging region and the second imaging region can be suitably performed.
また、画像取得装置は、焦点制御手段による制御に基づいて、試料に対する対物レンズの位置を相対的に制御する対物レンズ制御手段を備え、対物レンズ制御手段によって、焦点制御手段による焦点位置の解析実行中は対物レンズの駆動を行わず、焦点制御手段による焦点位置の解析非実行中に対物レンズを試料に対して一方向に移動させることが好ましい。この場合、焦点位置の解析中に対物レンズと試料との位置関係が変化しないので、焦点位置の解析精度を担保できる。 Further, the image acquisition apparatus includes an objective lens control unit that relatively controls the position of the objective lens with respect to the sample based on the control by the focus control unit, and the objective lens control unit performs analysis of the focal position by the focus control unit. It is preferable that the objective lens is not driven while the objective lens is moved in one direction with respect to the sample while the focus position is not analyzed by the focus control means. In this case, since the positional relationship between the objective lens and the sample does not change during the analysis of the focal position, the analysis accuracy of the focal position can be ensured.
本発明によれば、撮像の際の光量を確保でき、かつ試料の焦点位置を精度良く検出できる。 According to the present invention, it is possible to secure the amount of light at the time of imaging and to accurately detect the focal position of the sample.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る画像取得装置及び画像取得装置のフォーカス方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an image acquisition device and a focus method of the image acquisition device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る画像取得装置を構成するマクロ画像取得装置の一実施形態を示す図である。また、図2は、本発明に係る画像取得装置を構成するミクロ画像取得装置の一実施形態を示す図である。図1及び図2に示すように、画像取得装置Mは、試料Sのマクロ画像を取得するマクロ画像取得装置M1と、試料Sのミクロ画像を取得するミクロ画像取得装置M2とによって構成されている。画像取得装置Mは、マクロ画像取得装置M1で取得したマクロ画像に対して例えばライン状の複数の分割領域40(図13参照)を設定し、各分割領域40をミクロ画像取得装置M2で高倍率に取得して合成することにより、バーチャルマイクロ画像を生成する装置である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a macro image acquisition device constituting an image acquisition device according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a micro image acquisition device constituting the image acquisition device according to the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the image acquisition device M includes a macro image acquisition device M1 that acquires a macro image of the sample S and a micro image acquisition device M2 that acquires a micro image of the sample S. . The image acquisition apparatus M sets, for example, a plurality of line-shaped divided areas 40 (see FIG. 13) for the macro image acquired by the macro image acquisition apparatus M1, and each of the divided
マクロ画像取得装置M1は、図1に示すように、試料Sが載置されるステージ1を備えている。ステージ1は、例えばステッピングモータ(パルスモータ)或いはピエゾアクチュエータなどのモータやアクチュエータによって水平方向に駆動するXYステージである。画像取得装置Mで観察する試料Sは、例えば細胞などの生体サンプルであり、スライドガラスに密封された状態でステージ1に載置される。このステージ1をXY面内で駆動させることにより、試料Sに対する撮像位置を移動させることができる。
As shown in FIG. 1, the macro image acquisition apparatus M1 includes a
ステージ1は、マクロ画像取得装置M1とミクロ画像取得装置M2との間を往復可能となっており、両装置間で試料Sを搬送する機能を有している。なお、マクロ画像取得においては、試料Sの全体画像を1度の撮像で取得してもよく、試料Sを複数の領域に分割して撮像してもよい。また、ステージ1は、マクロ画像取得装置M1及びミクロ画像取得装置M2の双方にそれぞれ設けておいてもよい。
The
ステージ1の底面側には、試料Sに向けて光を照射する光源2と、光源2からの光を試料Sに集光する集光レンズ3とが配置されている。光源2は、試料Sに向けて斜めに光を照射するように配置されていてもよい。また、ステージ1の上面側には、試料Sからの光像を導光する導光光学系4と、試料Sの光像を撮像する撮像装置5とが配置されている。導光光学系4は、試料Sからの光像を撮像装置5の撮像面に結像させる結像レンズ6を有している。また、撮像装置5は、例えば2次元画像を取得可能なエリアセンサである。撮像装置5は、導光光学系4を経て撮像面に入射した試料Sの光像の全体画像を取得し、後述のバーチャルマイクロ画像格納部39に格納する。
A
ミクロ画像取得装置M2は、図2に示すように、ステージ1の底面側にマクロ画像取得装置M1と同様の光源12及び集光レンズ13を有している。また、ステージ1の上面側には、試料Sからの光像を導光する導光光学系14が配置されている。光源12からの光を試料Sに照射させる光学系には、試料Sに励起光を照射するための励起光照射光学系や試料Sの暗視野画像を取得するための暗視野照明光学系を採用してもよい。
As shown in FIG. 2, the micro image acquisition device M2 has a
導光光学系4は、試料Sと対峙して配置された対物レンズ15と、対物レンズ15の後段に配置されたビームスプリッタ(光分岐手段)16とを有している。対物レンズ15には、ステージ1の載置面に直交するZ方向に対物レンズ15を駆動するステッピングモータ(パルスモータ)或いはピエゾアクチュエータなどのモータやアクチュエータが設けられている。これらの駆動手段によって対物レンズ15のZ方向の位置を変えることにより、試料Sの画像取得における撮像の焦点位置が調整可能になっている。なお、焦点位置の調整は、ステージ1のZ方向の位置を変えてもよく、対物レンズ15及びステージ1の双方のZ方向の位置を変えてもよい。
The light guide
ビームスプリッタ16は、試料Sの光像を画像取得用の第1の光路L1と焦点制御用の第2の光路L2とに分岐する部分である。このビームスプリッタ16は、光源12からの光軸に対しておよそ45度の角度で配置されており、図2において、ビームスプリッタ16を通過する光路が第1の光路L1となっており、ビームスプリッタ16で反射する光路が第2の光路となっている。
The
第1の光路L1には、ビームスプリッタ16を通過した試料Sの光像(第1の光像)を結像させる結像レンズ17と、結像レンズ17の結像位置に撮像面を配置した第1の撮像装置(第1の撮像手段)18とが配置されている。第1の撮像装置18は、試料Sの第1の光像による1次元画像(第1の画像)を取得可能な装置であり、例えばTDI(Time Delay Integration)駆動が可能な2次元CCDセンサやラインセンサが用いられる。また、ステージ1を一定の速度で制御しながら、試料Sの画像を順次取得する方式であれば、第1の撮像装置18は、CMOSセンサやCCDセンサなどの2次元画像を取得可能な装置であってもよい。第1の撮像装置18で撮像された第1の画像は、レーンバッファなどの一時保存メモリに順次保存された後、圧縮されて後述の画像生成部38に出力される。
In the first
一方、第2の光路L2には、ビームスプリッタ16で反射した試料の光像(第2の光像)を縮小する視野調整レンズ19と、第2の撮像装置(第2の撮像手段)20とが配置されている。また、第2の撮像装置20の前段には、第2の光像に光路差を生じさせる光路差生成部材21が配置されている。視野調整レンズ19は、第2の光像が第1の光像と同程度の大きさで第2の撮像装置20に結像するように構成されていることが好ましい。
On the other hand, in the second optical path L2, a
第2の撮像装置20は、試料Sの第2の光像による2次元画像(第2の画像)を取得可能な装置であり、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)などのセンサが用いられる。また、ラインセンサを用いてもよい。
The
第2の撮像装置20の撮像面20aは、第2の光路L2に直交するXZ面と略一致するように配置されている。この撮像面20aには、図3に示すように、第2の光像の一部画像を取得する第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bが設定されている。第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bは、試料Sの走査に伴う撮像面20a上での第2の光像の移動方向(走査方向:Z方向)に対して垂直となる向きに設定される。第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとは、所定の間隔をもって設定されており、いずれも第2の光像の一部をライン状に取得する。これにより、第1の撮像装置18で取得される試料Sの第1の光像と同じ領域の光像を第2の光像として第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bで取得できる。なお、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとを別々のラインセンサを用いて設定してもよい。この場合、各ラインセンサを別々に制御することで、第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bの設定に要する時間を短縮させることができる。
The
光路差生成部材21は、撮像面20aの面内方向に沿って第2の光像に光路差を生じさせるガラス部材である。図4に示す例では、光路差生成部材21Aは、断面三角形のプリズム状をなしており、撮像面20aのZ方向の中央部分に頂部が略一致するように配置されている。したがって、撮像面20aに入射する第2の光像は、撮像面20aにおけるZ方向の中央部分で最も光路が長くなり、撮像面20aにおけるZ方向の両端部分に向かうほど光路が短くなる。また、光路差生成部材21は、第2の撮像装置20と対向する面が第2の撮像装置の撮像面(受光面)20aと平行となるように配置されることが好ましい。これにより、第2の撮像装置20と対向する面による光の屈折を低減でき、第2の撮像装置20で受光する光量を確保することができる。
The optical path
これにより、第2の撮像装置20では、第1の撮像領域22Aの位置と第2の撮像領域22Bの位置に基づいて、第1の撮像装置18に入射する第1の光像よりも前に焦点が合った光像(前ピン)と、後に焦点が合った光像(後ピン)とを取得できる。本実施形態では、例えば第1の撮像領域22Aが前ピンとなり、第2の撮像領域22Bが後ピンとなるように第1の撮像領域22Aの位置と第2の撮像領域22Bの位置とが設定される。前ピンと後ピンとの間のフォーカス差は、第1の撮像領域22Aに入射する第2の光像が通過する光路差生成部材21Aの厚さt1及び屈折率と、第2の撮像領域22Bに入射する第2の光像が通過する光路差生成部材21Aの厚さt2及び屈折率との差に依存する。
Thereby, in the
なお、光路差生成部材は、撮像面20aの面内方向に沿って厚みが変化する部分を有する部材のほか、図5(a)に示すように、平板形状のガラス部材で形成された光路差生成部材21Bを用いることもできる。この場合、図5(b)に示すように、撮像面20aにおけるZ方向の下半分領域が光路差生成部材21Bに重なるようにし、第1の撮像領域22Aを撮像面20aの上半分領域に設定し、第2の撮像領域22Bを撮像面20aの下半分領域に設定することで、光路差生成部材21Bの厚さ及び屈折率に応じて前ピンと後ピンとの間のフォーカス差を形成できる。
The optical path difference generating member is an optical path difference formed of a flat glass member as shown in FIG. 5A in addition to a member having a portion whose thickness changes along the in-plane direction of the
また、この場合、光路差生成部材21Bのエッジ部分Eは、撮像面20aにおける第2の光像の影23を形成するおそれがある。したがって、図5(b)に示すように、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dを影23の幅よりも広くし、影23を避けた位置に第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとを設定することが好適である。
In this case, the edge portion E of the optical path
さらに、図6(a)に示すように、Z方向の長さが異なる複数の平板形状のガラス部材を重ね合わせた光路差生成部材21Cを用いることもできる。この場合も、図6(b)に示すように、撮像面20aにおけるZ方向の下半分領域が光路差生成部材21Cに重なるようにし、第1の撮像領域22Aを撮像面20aの上半分領域に設定し、第2の撮像領域22Bを撮像面20aの下半分領域に設定することで、光路差生成部材21Cの厚さ及び屈折率に応じて前ピンと後ピンとの間のフォーカス差を形成できる。
Furthermore, as shown to Fig.6 (a), 21C of optical path difference production | generation members which piled up the several flat glass member from which the length of a Z direction differs can also be used. Also in this case, as shown in FIG. 6B, the lower half area in the Z direction on the
この場合も、光路差生成部材21Cのエッジ部分Eは、撮像面20aにおける第2の光像の影23を形成するおそれがある。したがって、図6(b)に示すように、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dを影23の幅よりも広くし、影23を避けた位置に第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとを設定することが好適である。
Also in this case, the edge portion E of the optical path
その他、図7(a)に示すように、断面直角三角形のプリズム状をなす光路差生成部材21Dを、Z方向に進むにつれて厚さが増加するように配置してもよく、図7(b)に示すように、図5と同様の平板形状の光路差生成部材22Eを、撮像面20aのZ方向の中心に一致するように配置してもよい。図7(b)の場合、光路差生成部材22Eの2つのエッジ部分Eが撮像面20aに投影されるので、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dを影23の幅よりも広くし、これら2つの影23を避けた位置に第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとを設定することが好適である。
In addition, as shown in FIG. 7A, the optical path
図8は、画像取得装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。同図に示すように、画像取得装置Mは、CPU、メモリ、通信インタフェイス、ハードディスクといった格納部、キーボードなどの操作部31、モニタ32等を備えたコンピュータシステムを備え、制御部33の機能的な構成要素として、焦点制御部34と、領域制御部35と、対物レンズ制御部36と、ステージ制御部37と、画像生成部38と、バーチャルマイクロ画像格納部39とを備えている。
FIG. 8 is a block diagram illustrating functional components of the image acquisition apparatus. As shown in the figure, the image acquisition apparatus M includes a computer system including a CPU, a memory, a communication interface, a storage unit such as a hard disk, an
焦点制御部34は、第2の撮像装置20で取得した第2の画像を解析し、その解析結果に基づいて第1の撮像装置18による撮像の焦点位置を制御する部分である。より具体的には、焦点制御部34は、まず、第2の撮像装置20において、第1の撮像領域22Aで取得した画像のコントラスト値と、第2の撮像領域22Bで取得した画像のコントラスト値との差分を求める。
The
ここで、図9に示すように、試料Sの表面に対して対物レンズ15の焦点位置が合っている場合、第1の撮像領域22Aで取得した前ピンの画像コントラスト値と第2の撮像領域22Bで取得した後ピンの画像コントラスト値とが略一致し、これらの差分値はほぼゼロとなる。
Here, as shown in FIG. 9, when the focal position of the
一方、図10に示すように、試料Sの表面までの距離が対物レンズ15の焦点距離よりも長い場合、第1の撮像領域22Aで取得した前ピンの画像コントラスト値よりも第2の撮像領域22Bで取得した後ピンの画像コントラスト値の方が大きくなり、これらの差分値はプラスとなる。この場合、焦点制御部34は、対物レンズ制御部36に対し、対物レンズ15を試料Sに近づける向きに駆動する旨の指示情報を出力する。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the distance to the surface of the sample S is longer than the focal length of the
また、図11に示すように、試料Sの表面までの距離が対物レンズ15の焦点距離よりも短い場合、第1の撮像領域22Aで取得した前ピンの画像コントラスト値よりも第2の撮像領域22Bで取得した後ピンの画像コントラスト値の方が小さくなり、これらの差分値はマイナスとなる。この場合、焦点制御部34は、対物レンズ制御部36に対し、対物レンズ15を試料Sに遠ざける向きに駆動する旨の指示情報を出力する。
Further, as shown in FIG. 11, when the distance to the surface of the sample S is shorter than the focal length of the
領域制御部35は、第2の撮像装置20の撮像面20aにおける第1の撮像領域22Aの位置及び第2の撮像領域22Bの位置を制御する部分である。領域制御部35は、操作部31からの操作に基づき、予め設定された位置にまず第1の撮像領域22Aを設定し、第1の撮像領域22Aでの撮像が行われた後、第1の撮像領域22Aの設定を解除する。次に、第1の撮像領域22AからZ方向(走査方向)に所定の間隔をもって第2の撮像領域22Bを設定し、第2の撮像領域22Bでの撮像が行われた後、第2の撮像領域22Bの設定を解除する。
The
このとき、第1の撮像領域22Aでの撮像から第2の撮像領域22Bでの撮像までの待ち時間Wは、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dと、ステージ1の走査速度vに基づいて設定される。例えば、待ち時間Wを第1の撮像領域22Aでの撮像開始から第2の撮像領域22Bでの撮像開始までの時間W1とすると、第1の撮像領域22Aでの撮像の露光時間el、第1の撮像領域22Aの設定を解除してから第2の撮像領域22Bを設定するまでの時間stを考慮して、W1=d/v−el−stで求めることができる。
At this time, the waiting time W from the imaging in the
また、待ち時間Wを第1の撮像領域22Aでの撮像開始から第2の撮像領域22Bでの撮像完了までの待ち時間W2とすると、第1の撮像領域22Aの設定を解除してから第2の撮像領域22Bを設定するまでの時間stを考慮して、W2=d/v−stで求めることができる。また、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dは、光路差生成部材21によって生じる光路長差に基づいて設定される。ただし、この間隔dは、実際には試料Sのスライド上の距離に対応しており、最終的には間隔dを第2の撮像領域22Bの画素数に変換する必要がある。第2の撮像装置20の画素サイズをAFpsz、倍率をAFmagとした場合、間隔dに対応する画素数dpixは、dpix=d÷(AFpsz/AFmag)で求められる。
Further, when the waiting time W is a waiting time W2 from the start of imaging in the
また、領域制御部35は、操作部31からの操作に基づき、第1の撮像領域22Aの位置と第2の撮像領域22Bの位置の少なくとも一方を撮像面20aの面内の走査方向(ここではZ方向)に沿って変更することができる。この場合、第1の撮像領域22Aの位置及び第2の撮像領域22Bの位置のいずれか一方のみを変更してもよく、第1の撮像領域22Aの位置及び第2の撮像領域22Bの位置の双方を変更してもよい。また、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dを維持したまま、第1の撮像領域22Aの位置及び第2の撮像領域22Bの位置の双方を変更してもよい。
Further, based on an operation from the
第1の撮像領域22Aの位置と第2の撮像領域22Bの位置を変更することにより、例えば図4に示したようなプリズム状の光路差生成部材21Aを用いる場合には、第1の撮像領域22Aに入射する第2の光像が通過する光路差生成部材21Aの厚さt1と、第2の撮像領域22Bに入射する第2の光像が通過する光路差生成部材21Aの厚さt2とを変化させることができる。これにより、前ピン及び後ピンの間隔が変わり、コントラスト値の差分を求める際の分解能を調整できる。また、例えば図6に示したような平板状のガラス部材を重ねてなる光路差生成部材21Cを用いる場合にも、第2の撮像領域22Bの位置をガラス厚の異なる位置に切り替えることで、前ピンと後ピンとの間のフォーカス差を段階的に切り替えることができる。
By changing the position of the
対物レンズ制御部36は、対物レンズ15の駆動を制御する部分である。対物レンズ制御部36は、焦点制御部34から出力される指示情報を受け取ると、指示情報の内容に従って、対物レンズ15をZ方向に駆動させる。これにより、試料Sに対する対物レンズ15の焦点位置が調整される。
The objective
なお、対物レンズ制御部36は、焦点制御部34による焦点位置の解析中は対物レンズ15の駆動は行わず、また、次の焦点位置の解析が開始されるまで、対物レンズ15をZ方向に沿って一方向にのみ駆動させる。図12は、ステージの走査時間に対する対物レンズと試料の表面との距離の関係を示す図である。同図に示すように、試料Sの走査中は、焦点位置の解析期間Aと、解析結果に基づく対物レンズ駆動期間Bとが交互に生じることとなる。このように、焦点位置の解析中に対物レンズ15と試料Sとの位置関係を変化させないことで、焦点位置の解析精度を担保できる。
The objective
ステージ制御部37は、ステージ1の駆動を制御する部分である。より具体的には、ステージ制御部37は、操作部31からの操作に基づき、試料Sが載置されたステージ1を所定の速度で走査させる。このステージ1の走査により、第1の撮像装置18及び第2の撮像装置20での試料Sの撮像視野が相対的に順次移動する。ステージ1の走査方向は、図13(a)に示すように、一つの分割領域40の走査が終了する度にステージ1の位置を走査開始位置まで戻してから次の分割領域40を同一方向に走査する一方向走査であってもよく、図13(b)に示すように、一つの分割領域40の走査が終了した後、ステージ1を走査方向と直交する方向に移動させて次の分割領域40を反対方向に走査する双方向走査であってもよい。
The
また、画像取得の間のステージ1の走査速度は一定であるが、実際には走査の開始直後にステージ1の振動等の影響によって走査速度が不安定な期間が存在する。このため、図14に示すように、分割領域40よりも長い走査幅を設定し、ステージ1が加速する加速期間C、ステージ1の走査速度が安定化するまでの安定化期間D、及びステージ1が減速する減速期間Fのそれぞれが、分割領域40よりも外側を走査しているときに生じるようにすることが好ましい。これにより、ステージ1の走査速度が一定となる一定速度期間Eに合わせて画像取得を行うことが可能となる。なお、安定化期間D中に撮像を開始し、画像取得後に安定化期間D中に取得したデータ部分を削除するようにしてもよい。このような手法は、データの空読みが必要な撮像装置を用いる場合に好適である。
Further, although the scanning speed of the
画像生成部38は、取得した画像を合成してバーチャルマイクロ画像を生成する部分である。画像生成部38は、第1の撮像装置18から出力される第1の画像、すなわち、各分割領域40の画像を順次受け取り、これらを合成して試料Sの全体の画像を合成する。そして、この合成画像に基づいてこれよりも低い解像度の画像を作成し、高解像度の画像と低解像度の画像とを関連付けてバーチャルマイクロ画像格納部39に格納する。バーチャルマイクロ画像格納部39では、マクロ画像取得装置M1で取得した画像も更に関連付けてもよい。バーチャルマイクロ画像は、1枚の画像として格納してもよく、複数に分割された画像として格納してもよい。
The
続いて、上述した画像取得装置Mの動作について説明する。 Next, the operation of the image acquisition device M described above will be described.
図15は、画像取得装置Mの動作を示すフローチャートである。同図に示すように、画像取得装置Mでは、まず、マクロ画像取得装置M1による試料Sのマクロ画像の取得がなされる(ステップS01)。取得したマクロ画像は、例えば所定の閾値を用いて二値化された後、モニタ32に表示され、所定のプログラムを用いた自動設定又は操作者による手動設定により、マクロ画像の中からミクロ画像を取得する範囲が設定される(ステップS02)。
FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the image acquisition apparatus M. As shown in the figure, in the image acquisition device M, first, the macro image of the sample S is acquired by the macro image acquisition device M1 (step S01). The acquired macro image is binarized using, for example, a predetermined threshold, and then displayed on the
次に、試料Sがミクロ画像取得装置M2側に移送され、焦点取得条件の設定がなされる(ステップS03)。ここでは、上述したように、ステージ1の走査速度vと、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dとに基づいて、第2の撮像領域22Bでの撮像が開始されるまでの待ち時間Wを設定する。より好ましくは、第1の撮像領域22Aでの撮像の露光時間el、及び第1の撮像領域22Aの設定を解除してから第2の撮像領域22Bを設定するまでの時間st等を考慮する。
Next, the sample S is transferred to the micro image acquisition device M2 side, and focus acquisition conditions are set (step S03). Here, as described above, imaging in the
焦点取得条件を設定した後、ステージ1の走査を開始し、ミクロ画像取得装置M2による試料Sの各分割領域40ごとのミクロ画像の取得がなされる(ステップS04)。第1の撮像装置18でのミクロ画像の取得の際、第2の撮像装置20では第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bによって前ピンのコントラスト値と後ピンのコントラスト値の差分に基づいて試料Sに対する対物レンズ15のずれ方向が解析され、対物レンズ15の位置の調整がリアルタイムで実行される。全ての分割領域40についてミクロ画像の取得が完了した後、取得したミクロ画像が合成され、バーチャルマイクロ画像が生成される(ステップS05)。
After setting the focus acquisition conditions, scanning of the
以上説明したように、画像取得装置Mでは、第2の光路L2に光路差生成部材21(21A〜21E)が配置されていることにより、第2の撮像装置20の第1の撮像領域22A及び第2の撮像領域22Bにおいて、第1の撮像装置18に入射する光像よりも前に焦点が合った光像(前ピン)と、後に焦点が合った光像(後ピン)とをそれぞれ撮像することができる。この画像取得装置Mでは、焦点制御用の第2の光路L2での光の分岐を行わずに、光路長差を形成できるため、焦点位置の情報を得るために必要な第2の光路への光量が抑えられ、第1の撮像装置18で撮像を行う際の光量を十分に確保できる。また、この画像取得装置Mでは、ステージの走査速度vと、第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとの間の間隔dとに基づいて、第1の撮像領域22Aでの撮像から第2の撮像領域22Bでの撮像までの待ち時間Wが設定される。したがって、試料Sの同じ位置からの光が第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bとに入射するため、対物レンズ15の焦点位置の制御を精度良く実施できる。
As described above, in the image acquisition device M, the optical path difference generation member 21 (21A to 21E) is arranged in the second optical path L2, and thus the
本実施形態の光路差生成部材として、第2の撮像装置20における撮像面20aの面内方向に沿って厚みが変化する部分を有するガラス部材からなる光路差生成部材21(21A,21D)を用いる場合、領域制御部35によって第1の撮像領域22Aの位置と第2の撮像領域22Bの位置とを調整することで、前ピンと後ピンとの間隔を自在に調整できる。これにより、例えば第2の撮像装置20で撮像した画像のコントラストのピークが複数存在する場合やピーク形状が平らである場合などに、前ピンと後ピンとのフォーカス差を調整することによって試料Sの焦点位置を精度良く検出することが可能となる。
As the optical path difference generating member of the present embodiment, an optical path difference generating member 21 (21A, 21D) made of a glass member having a portion whose thickness changes along the in-plane direction of the
また、本実施形態の光路差生成部材として、平板形状のガラス部材からなる光路差生成部材21(21B,21C,21E)を用いる場合には、光路差生成部材21の構成を簡単化できる。この場合、平板部材のエッジ部分Eは、第2の撮像装置20の撮像面20aにおける第2の光像の影23を形成するので、影23を避けて第1の撮像領域22Aと第2の撮像領域22Bを設定することで、対物レンズ15の焦点位置の制御の精度を担保できる。
Moreover, when using the optical path difference generation member 21 (21B, 21C, 21E) which consists of a flat glass member as an optical path difference generation member of this embodiment, the structure of the optical path
上述した実施形態では、バーチャルマイクロ画像を生成する装置を例示したが、本発明に係る画像取得装置は、ステージ等によって試料を所定の速度で走査しながら画像を取得する装置であれば、種々の装置に適用することができる。 In the above-described embodiment, an apparatus for generating a virtual micro image has been exemplified. However, the image acquisition apparatus according to the present invention may be various as long as it acquires an image while scanning a sample at a predetermined speed with a stage or the like. It can be applied to the device.
1…ステージ、12…光源、14…導光光学系、15…対物レンズ、16…ビームスプリッタ(光分岐手段)、18…第1の撮像装置(第1の撮像手段)、20…第2の撮像装置(第2の撮像手段)、20a…撮像面、21(21A〜21E)…光路差生成部材、22A…第1の撮像領域、22B…第2の撮像領域、34…焦点制御部(焦点制御手段)、35…領域制御部(領域制御手段)、36…対物レンズ制御部(対物レンズ制御手段)、E…エッジ部分、L1…第1の光路、L2…第2の光路、M…画像取得装置、M1…マクロ画像取得装置、M2…ミクロ画像取得装置、S…試料。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記試料に対峙して配置された対物レンズと、
前記ステージの位置又は前記対物レンズの位置を前記対物レンズの光軸方向に駆動する駆動手段と、
前記試料の光像を画像取得用の第1の光路及び焦点制御用の第2の光路に分岐する光分岐手段を含む導光光学系と、
前記第1の光路に分岐された第1の光像による第1の画像データを取得する第1の撮像手段と、
前記第2の光路に分岐された第2の光像による第2の画像データの2次元画像を取得可能な第2の撮像手段と、
前記第2の画像データを解析し、その解析結果に基づいて前記駆動手段による前記ステージの位置又は前記対物レンズの位置の変更を制御する焦点制御手段と、
前記第2の撮像手段の撮像面に、前記第2の光像の一部画像データを取得する第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定する領域制御手段と、
前記第2の光路に配置され、光の入力面及び出力面がいずれも平面であり、前記撮像面の面内方向に沿って前記第2の光像に光路差を生じさせる光路差生成部材と、
前記ステージを所定の速度で走査するステージ制御手段と、を備え、
前記第1の撮像領域及び前記第2の撮像領域は、前記ステージの走査に伴う前記撮像面上での前記第2の光像の移動方向に対して垂直となる向きに設定され、
前記領域制御手段は、前記ステージ制御手段によって前記ステージが走査される間、前記撮像面の予め設定された位置にまず前記第1の撮像領域を設定し、前記第1の撮像領域での撮像が行われた後、前記第1の撮像領域と前記第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように前記第2の撮像領域を設定することを特徴とする画像取得装置。 A stage on which the sample is placed;
An objective lens disposed opposite the sample;
Driving means for driving the position of the stage or the position of the objective lens in the optical axis direction of the objective lens;
A light guide optical system including a light branching unit that branches the optical image of the sample into a first optical path for image acquisition and a second optical path for focus control;
First imaging means for acquiring first image data by a first optical image branched into the first optical path;
A second imaging means capable of acquiring a two-dimensional image of the second image data based on the second optical image branched into the second optical path;
A focus control unit that analyzes the second image data and controls the change of the position of the stage or the position of the objective lens by the driving unit based on the analysis result;
Area control means for setting a first imaging area and a second imaging area for acquiring partial image data of the second optical image on the imaging surface of the second imaging means;
An optical path difference generating member that is disposed in the second optical path, the light input surface and the output surface are both flat, and causes an optical path difference in the second optical image along an in-plane direction of the imaging surface; ,
Stage control means for scanning the stage at a predetermined speed ,
The first imaging area and the second imaging area are set in a direction perpendicular to the moving direction of the second optical image on the imaging surface associated with scanning of the stage,
The area control means first sets the first imaging area at a preset position on the imaging surface while the stage is scanned by the stage control means, and imaging in the first imaging area is performed. After being performed, the second imaging area is set so that the first imaging area and the second imaging area have a predetermined interval.
前記対物レンズ制御手段は、前記焦点制御手段による焦点位置の解析実行中は前記対物レンズの駆動を行わず、前記焦点制御手段による焦点位置の解析非実行中に前記対物レンズを前記試料に対して一方向に移動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の画像取得装置。 An objective lens control means for controlling the position of the objective lens relative to the sample based on the control by the focus control means;
The objective lens control means does not drive the objective lens while the focus position analysis is performed by the focus control means, and the objective lens is not applied to the sample while the focus position analysis is not performed by the focus control means. image acquisition device according to any one of claims 1-4, characterized in that moving in one direction.
前記試料に対峙して配置された対物レンズと、
前記ステージの位置又は前記対物レンズの位置を前記対物レンズの光軸方向に駆動する駆動手段と、
前記試料の光像を画像取得用の第1の光路及び焦点制御用の第2の光路に分岐する光分岐手段を含む導光光学系と、
前記第1の光路に分岐された第1の光像による第1の画像データを取得する第1の撮像手段と、
前記第2の光路に分岐された第2の光像による第2の画像データの2次元画像を取得可能な第2の撮像手段と、
前記第2の画像データを解析し、その解析結果に基づいて前記駆動手段による前記ステージの位置又は前記対物レンズの位置の変更を制御する焦点制御手段と、
前記ステージを所定の速度で走査するステージ制御手段と、を備えた画像取得装置のフォーカス方法であって、
前記第2の撮像手段の撮像面に、前記ステージの走査に伴う前記撮像面上での前記第2の光像の移動方向に対して垂直となる向きに、前記第2の光像の一部画像データを取得する第1の撮像領域及び第2の撮像領域を設定し、
光の入力面及び出力面がいずれも平面であり、前記撮像面の面内方向に沿って前記第2の光像に光路差を生じさせる光路差生成部材を前記第2の光路に配置し、
前記ステージ制御手段によって前記ステージが走査される間、領域制御手段によって、予め設定された位置にまず前記第1の撮像領域を設定し、前記第1の撮像領域での撮像が行われた後、前記第1の撮像領域と前記第2の撮像領域とが所定の間隔を持つように前記第2の撮像領域を設定することを特徴とする画像取得装置のフォーカス方法。 A stage on which the sample is placed;
An objective lens disposed opposite the sample;
Driving means for driving the position of the stage or the position of the objective lens in the optical axis direction of the objective lens;
A light guide optical system including a light branching unit that branches the optical image of the sample into a first optical path for image acquisition and a second optical path for focus control;
First imaging means for acquiring first image data by a first optical image branched into the first optical path;
A second imaging means capable of acquiring a two-dimensional image of the second image data based on the second optical image branched into the second optical path;
A focus control unit that analyzes the second image data and controls the change of the position of the stage or the position of the objective lens by the driving unit based on the analysis result;
A stage control means for scanning the stage at a predetermined speed, and a focus method for an image acquisition apparatus comprising:
A part of the second optical image on the imaging surface of the second imaging means in a direction perpendicular to the moving direction of the second optical image on the imaging surface as the stage scans Setting a first imaging area and a second imaging area for acquiring image data;
An optical input surface and an output surface are both flat, and an optical path difference generating member that generates an optical path difference in the second optical image along the in-plane direction of the imaging surface is disposed in the second optical path,
While the stage is scanned by the stage control means, the area control means first sets the first imaging area at a preset position, and after the imaging in the first imaging area is performed, A focusing method for an image acquisition apparatus, wherein the second imaging area is set so that the first imaging area and the second imaging area have a predetermined interval.
前記焦点制御手段による制御に基づいて、前記試料に対する前記対物レンズの位置を相対的に制御する対物レンズ制御手段を備え、
前記対物レンズ制御手段によって、前記焦点制御手段による焦点位置の解析実行中は前記対物レンズの駆動を行わず、前記焦点制御手段による焦点位置の解析非実行中に前記対物レンズを前記試料に対して一方向に移動させることを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項記載の画像取得装置のフォーカス方法。 The image acquisition device includes:
An objective lens control means for controlling the position of the objective lens relative to the sample based on the control by the focus control means;
The objective lens control means does not drive the objective lens during execution of the focus position analysis by the focus control means, and the objective lens is not applied to the sample while the focus position analysis is not executed by the focus control means. The focus method for an image acquisition apparatus according to claim 6 , wherein the focus is moved in one direction.
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