JP6147006B2 - 撮像装置、顕微鏡システム及び撮像方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施の形態1に係る撮像装置1は、観察対象であるサンプルSPを載置するステージ100と、ステージ100に載置されたサンプルSPを撮像する撮像部110とを備える。以下において、ステージ100のサンプル載置面(以下、サンプル面PSPと記す)をXY面とし、サンプル面PSPと直交する方向をZ方向とする。
次に、本発明の実施の形態1の変形例1−1について説明する。
図6は、変形例1−1に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図7は、変形例1−1に係る撮像方法を説明するためのグラフである。なお、変形例1−1に係る撮像装置の構成は、実施の形態1と同様である。
ステップS105に続くステップS121において、駆動パラメータ演算部180は、サンプルSPの合焦傾向を求める。本実施の形態1の変形例1−1では、駆動パラメータ演算部180は、合焦傾向として、ステップS105において算出された合焦位置のXY面内における分布に基づき、各Z座標を通るXY平面と平行な面のうち、サンプルSPに合焦している(即ち、合焦評価値が最も高い)領域の総面積が最も大きい面(最大合焦領域面)を算出する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図8は、本発明の実施の形態2に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図9A、図9B及び図10は、実施の形態2に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、実施の形態2に係る撮像装置の構成は、実施の形態1と同様である。
ステップS105に続くステップS201において、駆動パラメータ演算部180は、サンプルSPの合焦傾向を求める。本実施の形態2では、駆動パラメータ演算部180は、合焦傾向として、ステップS105において算出された合焦位置の位置座標(以下、合焦位置座標という)から最小自乗平面を算出する。例えば、図9Aの場合、領域Riに対する撮像結果に基づいて、最小自乗平面PLSが算出される。最小自乗平面は、一般的な最小自乗法により求めることができる。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図12は、本発明の実施の形態3に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図13は、実施の形態3に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、実施の形態3に係る撮像装置の構成は、実施の形態1と同様である。
ステップS102に続くステップS301において、撮像条件設定部190は、サンプルSPの合焦傾向を推定するための複数の領域Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)を設定する。ここで、後述するように、実施の形態3においては領域Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)の撮像結果に基づいて平面を算出するため、領域Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)としては、同一直線上にない3点が選択される。
{(y2−y1)(z3−z1)−(y3−y1)(z2−z1)}(x−x1)
+{(z2−z1)(x3−x1)−(z3−z1)(x2−x1)}(y−y1)
+{(x2−x1)(y3−y1)−(x3−x1)(y2−y1)}(z−z1)
=0
また、Y方向の走査が終了した場合(ステップS310:Yes)、撮像装置1の動作は終了する。
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−1について説明する。
図14は、変形例3−1に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図15は、変形例3−1に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、変形例3−1に係る撮像装置の構成は、実施の形態1と同様である。
ステップS102に続くステップS311において、撮像条件設定部190は、サンプルSPの合焦傾向を推定するための複数の領域Ri(1)’及びRi(2)’を設定する。
図16は、顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図16に示すように、この顕微鏡システムは、顕微鏡10と、入力装置21及び表示装置22が設けられた制御装置20とを備える。
表示装置22は、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ等によって構成される。
10 顕微鏡
11 ベース
12 ステージ台
13 支柱
14 調節ツマミ
15 透過照明光学系
20 制御装置
21 入力装置
22 表示装置
100 ステージ
110 撮像部
111 撮像素子
111a 撮像面
112 観察光学系
112a 対物レンズ
113 レボルバ
120 XY駆動部
130 傾斜機構
140 Z駆動部
150 XY駆動制御部
160 Z駆動制御部
170 合焦位置算出部
180 駆動パラメータ演算部
190 撮像条件設定部
Claims (13)
- 物体が載置されるステージと、
前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、
前記物体の載置面内の少なくとも1つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第1の移動機構と、
前記撮像部の撮像動作中、前記第1の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させた状態で前記撮像部を保持する傾斜機構と、
前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第2の移動機構と、
前記第1の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第1の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第1の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算する演算部と、
前記合焦傾向に基づいて前記第2の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第1の領域とは異なる前記物体の第2の領域を撮像させる際の、前記撮像面に結像する前記物体の像の合焦位置である前記観察光の結像特性を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記制御部は、前記撮像部の光軸方向の焦点位置と、前記物体と、の相対的な位置関係を調整することにより、前記観察光の結像特性を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、前記ステージと前記撮像部との間の距離を変化させることにより、前記撮像面に結像する前記物体の像の位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の領域に関する情報は、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最大となる位置である合焦位置の分布であって、前記載置面内の少なくとも1つの方向における分布である、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、前記載置面と直交する方向における輝度値のコントラストに基づいて前記合焦位置の分布を取得する、
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、前記第1の領域に関する情報に加えて、前記第1の領域に対する撮像と前記第2の領域に対する撮像との間における前記第1の移動機構による移動量に応じて前記結像特性が変化するように調整を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記合焦傾向として、前記合焦位置の分布の代表値を算出し、
前記制御部は、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記代表値との関係に基づいて、前記第2の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させる、
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記合焦傾向として、前記載置面と平行な面であって、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面を算出し、
前記制御部は、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記最大となる面との関係に基づいて、前記第2の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させる、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記合焦評価値が最も大きい領域のうち、所定の閾値よりも大きい領域の面積のみを前記総面積に算入する、
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記合焦傾向として、前記合焦位置の分布の最小自乗平面又は最小自乗曲面を算出し、前記焦点面の範囲と前記最小自乗平面又は最小自乗曲面との関係に基づいて前記載置面と直交する方向の駆動パラメータを算出し、
前記制御部は、前記駆動パラメータにしたがって前記第2の移動機構を制御しつつ、前記第1の移動機構を動作させながら、前記第2の領域を撮像させる際の前記結像特性を調整する、
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記第1の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の互いに異なる複数の前記第1の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記複数の第1の領域の各々における合焦面を算出し、前記合焦傾向として、各領域の代表位置と各領域の合焦面の平均高さとを用いて広域の合焦面を算出し、前記焦点面の範囲と前記広域の合焦面との関係に基づいて前記載置面と直交する方向の駆動パラメータを算出し、
前記制御部は、前記駆動パラメータにしたがって前記第2の移動機構を制御しつつ、前記第1の移動機構を動作させながら、前記複数の第1の領域と異なる領域を撮像させる際の前記結像特性を調整し、
前記演算部は、前記合焦面を算出する際、各領域における合焦位置の分布と、該合焦位置の分布の代表値又は統計値と、前記載置面と平行な面であって前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面の情報と、前記合焦位置の分布の最小自乗平面又は最小自乗曲面の情報と、のいずれかを用いる、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記物体を照明する照明手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。 - 物体が載置されるステージと、前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、前記物体の載置面内の少なくとも1つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第1の移動機構と、前記撮像部の撮像動作中、前記第1の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させた状態で前記撮像部を保持する傾斜機構と、前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第2の移動機構と、を備える撮像装置が、前記第1の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第1の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第1の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算するステップと、
前記撮像装置が、前記合焦傾向に基づいて前記第2の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第1の領域とは異なる前記物体の第2の領域を撮像する際の、前記撮像面に結像する前記物体の像の合焦位置である前記観察光の結像特性を調整するステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。
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