JP6714508B2 - 試料内の複数の点物体を局在化するための局在顕微鏡検査の光学顕微鏡的方法、並びに試料内の複数の点物体を局在化するための光学顕微鏡装置 - Google Patents
試料内の複数の点物体を局在化するための局在顕微鏡検査の光学顕微鏡的方法、並びに試料内の複数の点物体を局在化するための光学顕微鏡装置 Download PDFInfo
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Description
より詳しくは、前記本発明の第1の視点において、試料内の複数の点物体を局在化するための局在顕微鏡検査の光学顕微鏡的方法であって、
物体空間内に配置された前記試料は、前記物体空間内で自身の光軸線に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさの被写界深度範囲を有する結像光学系を用い、検知器へ結像され、そして
前記試料内に含まれる前記点物体は、前記検知器において前記試料の結像により生成される試料画像に基づき、前記光軸線に対して直角の方向における前記点物体の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲内において局在化されるという形式の方法であり、
前記点物体が局在化される前記被写界深度範囲は、前記物体空間内で前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲の軸方向の前記大きさよりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離分だけ移動され、軸方向に移動された前記被写界深度範囲において、前記試料は、前記結像光学系を用いて新たに前記検知器へ結像されて1つの更なる試料画像が生成され、
この更なる試料画像に基づき、新たに前記点物体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが検出され、そして
検出された横方向の前記x/y位置ずれから、所定の修正情報が生成され、該修正情報は、前記被写界深度範囲内の所定の基準面から前記点物体までの間隔の関数であり、該修正情報を用いて横方向の画像歪みが修正されること、及び、
前記被写界深度範囲内において、前記光軸線に対して直角に位置する少なくとも1つの基準面であって、前記被写界深度範囲の移動時には、前記被写界深度範囲に対して相対的に定置に留まる基準面が定義され、
前記試料画像の1つが、基準画像として確定され、該基準画像に基づき、1つの比較構造体であって、前記基準画像の記録時に前記被写界深度範囲の前記基準面内に配置されている前記点物体の少なくとも1つを表わす比較構造体が定義され、
前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において特定され、
異なる前記試料画像に基づき、夫々、前記比較構造体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが決定され、そして
前記修正情報は、前記比較構造体に対して検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存して作成されることを特徴とする。
更に本発明の第2の視点により、試料内の複数の点物体を局在化するための光学顕微鏡装置であって、
物体空間内で自身の光軸線に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさの被写界深度範囲を有する結像光学系と、
前記物体空間内に配置された試料が前記結像光学系により結像される検知器と、
前記結像光学系が前記検知器において生成させる試料画像に基づき、前記光軸線に対して直角の方向における前記点物体の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲内において、前記試料内に含まれる前記点物体を局在化する制御ユニットとを有するという形式の光学顕微鏡装置であり、
前記制御ユニットにより制御される位置調節ユニットが、前記点物体が局在化される前記被写界深度範囲を、前記物体空間内で前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲の軸方向の前記大きさよりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離分だけ移動させ、前記結像光学系は、軸方向に移動された前記被写界深度範囲において、前記試料を新たに前記検知器へ結像し、1つの更なる試料画像を生成させ、
前記制御ユニットは、更なる前記試料画像に基づき、新たに前記点物体の横方向のx/y位置を検出し、
前記制御ユニットは、異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれを検出し、そして
前記制御ユニットは、検出された横方向の前記x/y位置ずれから、所定の修正情報を作成し、該修正情報は、前記被写界深度範囲内の所定の基準面から前記点物体までの間隔の関数であり、前記制御ユニットは、該修正情報を用いて横方向の画像歪みを修正すること
を特徴とする光学顕微鏡装置が提供される。
より詳しくは、試料内の複数の点物体を局在化するための光学顕微鏡装置であって、
物体空間内で自身の光軸線に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさの被写界深度範囲を有する結像光学系と、
前記物体空間内に配置された試料が前記結像光学系により結像される検知器と、
前記結像光学系が前記検知器において生成させる試料画像に基づき、前記光軸線に対して直角の方向における前記点物体の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲内において、前記試料内に含まれる前記点物体を局在化する制御ユニットとを有するという形式の光学顕微鏡装置であり、
前記制御ユニットにより制御される位置調節ユニットが、前記点物体が局在化される前記被写界深度範囲を、前記物体空間内で前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲の軸方向の前記大きさよりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離分だけ移動させ、前記結像光学系は、軸方向に移動された前記被写界深度範囲において、前記試料を新たに前記検知器へ結像し、1つの更なる試料画像を生成させ、
前記制御ユニットは、更なる前記試料画像に基づき、新たに前記点物体の横方向のx/y位置を検出し、
前記制御ユニットは、異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれを検出し、そして
前記制御ユニットは、検出された横方向の前記x/y位置ずれから、所定の修正情報を作成し、該修正情報は、前記被写界深度範囲内の所定の基準面から前記点物体までの間隔の関数であり、前記制御ユニットは、該修正情報を用いて横方向の画像歪みを修正すること、但し、
前記被写界深度範囲内において、前記光軸線に対して直角に位置する少なくとも1つの基準面であって、前記被写界深度範囲の移動時には、前記被写界深度範囲に対して相対的に定置に留まる基準面が定義され、
前記試料画像の1つが、基準画像として確定され、該基準画像に基づき、1つの比較構造体であって、前記基準画像の記録時に前記被写界深度範囲の前記基準面内に配置されている前記点物体の少なくとも1つを表わす比較構造体が定義され、
前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において特定され、
異なる前記試料画像に基づき、夫々、前記比較構造体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが決定され、そして
前記修正情報は、前記比較構造体に対して検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存して作成されることを特徴とする。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
(形態1)試料内の複数の点物体を局在化するための局在顕微鏡検査の光学顕微鏡的方法であって、
物体空間内に配置された前記試料は、前記物体空間内で自身の光軸線に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさの被写界深度範囲を有する結像光学系を用い、検知器へ結像され、そして
前記試料内に含まれる前記点物体は、前記検知器において前記試料の結像により生成される試料画像に基づき、前記光軸線に対して直角の方向における前記点物体の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲内において局在化されるという形式の方法であり、
前記点物体が局在化される前記被写界深度範囲は、前記物体空間内で前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲の軸方向の前記大きさよりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離分だけ移動され、軸方向に移動された前記被写界深度範囲において、前記試料は、前記結像光学系を用いて新たに前記検知器へ結像されて1つの更なる試料画像が生成され、
この更なる試料画像に基づき、新たに前記点物体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが検出され、そして
検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存し、所定の修正情報が作成され、該修正情報に基づき、異なる前記試料画像のうち少なくとも1つの試料画像に基づいて検出された前記点物体の横方向のx/y位置が修正されること。
(形態2)前記方法において、前記被写界深度範囲内において、前記光軸線に対して直角に位置する少なくとも1つの基準面であって、前記被写界深度範囲の移動時には、前記被写界深度範囲に対して相対的に定置に留まる基準面が定義され、
前記試料画像の1つが、基準画像として確定され、該基準画像に基づき、1つの比較構造体であって、前記基準画像の記録時に前記被写界深度範囲の前記基準面内に配置されている前記点物体の少なくとも1つを表わす比較構造体が定義され、
前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において特定され、
異なる前記試料画像に基づき、夫々、前記比較構造体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが決定され、そして
前記修正情報は、前記比較構造体に対して検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存して作成されることが好ましい。
(形態3)前記方法において、前記被写界深度範囲は、複数のステップにおいて軸方向に移動され、
これらのステップの各ステップにおいて、前記基準画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置に対し、対応の前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置ずれが検出され、そして
前記修正情報として所定の対応関数が作成され、該対応関数の関数値は、夫々、各々のステップにおいて検出された対応の前記比較構造体の横方向の前記x/y位置ずれを、前記光軸線に沿ったそれらの軸方向のz位置に依存して表わしていることが好ましい。
(形態4)前記方法において、前記被写界深度範囲のステップごとの移動により検出された複数の関数値の間に位置する前記対応関数の値は、補間法により決定されることが好ましい。
(形態5)前記方法において、前記点物体の横方向のx/y位置は、画像処理により、対応の前記試料画像において直接的に修正されることが好ましい。
(形態6)前記方法において、前記点物体の横方向のx/y位置は、対応の前記試料画像から取得されたデータセットにおいて修正され、この修正されたデータセットに基づき、修正された試料画像が生成されることが好ましい。
(形態7)前記方法において、前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において、前記検知器により検知された画像輝度に依存して特定されることが好ましい。
(形態8)前記方法において、横方向の前記x/y位置ずれは、相関分析法により検出されることが好ましい。
(形態9)前記方法において、軸方向の個々の前記z変位距離の合計は、実質的に前記被写界深度範囲のz方向の軸方向の前記大きさと同じであることが好ましい。
(形態10)前記方法において、軸方向の前記z変位距離は、センサを用いて検知されることが好ましい。
(形態11)前記方法において、前記被写界深度範囲は、前記光軸線に沿って前記試料が前記結像光学系に対して相対的に移動されるか又は前記光軸線に沿って前記結像光学系が前記試料に対して相対的に移動されることにより、軸方向の前記z変位距離分だけ、前記物体空間内において前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に移動されることが好ましい。
(形態12)前記方法において、前記光軸線に沿った各々の前記点物体のz位置は、各々の前記試料画像において前記点物体を描写する光点の特性値を検出し、この特性値に対し、予め定められた対応情報に基づいてz位置を対応させることにより検出されることが好ましい。
(形態13)前記方法において、前記試料画像において検出された前記点物体のz位置は、予め定められた軸方向の前記z変位距離に依存して他の前記試料画像において検出された同じ前記点物体のz位置と比較され、そして
この比較に依存し、所定のz修正情報が作成され、該z修正情報に基づき、前記対応情報に依存して検出された前記点物体のz位置が修正されることが好ましい。
(形態14)試料内の複数の点物体を局在化するための光学顕微鏡装置であって、
物体空間内で自身の光軸線に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさの被写界深度範囲を有する結像光学系と、
前記物体空間内に配置された試料が前記結像光学系により結像される検知器と、
前記結像光学系が前記検知器において生成させる試料画像に基づき、前記光軸線に対して直角の方向における前記点物体の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲内において、前記試料内に含まれる前記点物体を局在化する制御ユニットとを有するという形式の光学顕微鏡装置であり、
前記制御ユニットにより制御される位置調節ユニットが、前記点物体が局在化される前記被写界深度範囲を、前記物体空間内で前記光軸線に沿って前記試料に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲の軸方向の前記大きさよりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離分だけ移動させ、前記結像光学系は、軸方向に移動された前記被写界深度範囲において、前記試料を新たに前記検知器へ結像し、1つの更なる試料画像を生成させ、
前記制御ユニットは、更なる前記試料画像に基づき、新たに前記点物体の横方向のx/y位置を検出し、
前記制御ユニットは、異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれを検出し、そして
前記制御ユニットは、検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存し、所定の修正情報を作成し、該修正情報に基づき、前記制御ユニットは、異なる前記試料画像のうち少なくとも1つの試料画像に基づいて検出された前記点物体の横方向のx/y位置を修正すること。
(形態15)前記光学顕微鏡装置において、前記被写界深度範囲の軸方向の前記z変位距離を検知するためのセンサが設けられていることが好ましい。
12 結像光学系
14 試料
16 検知器
18 被写界深度範囲
20 制御ユニット
22 位置調節ユニット(ピエゾアクチュエータ)
24 センサ
26 点物体
28 試料支持体
30 PSF(点像分布関数)
32 パイプ状の構造体
32 X字形の構造体
34 基準面(被写界深度範囲の焦点面)
Claims (10)
- 試料(14)内の複数の点物体(26)を局在化するための局在顕微鏡検査の光学顕微鏡的方法であって、
物体空間内に配置された前記試料(14)は、前記物体空間内で自身の光軸線(O)に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさ(t)の被写界深度範囲(18)を有する結像光学系(12)を用い、検知器(16)へ結像され、そして
前記試料(14)内に含まれる前記点物体(26)は、前記検知器(16)において前記試料(14)の結像により生成される試料画像に基づき、前記光軸線(O)に対して直角の方向における前記点物体(26)の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲(18)内において局在化されるという形式の方法であり、
前記点物体(26)が局在化される前記被写界深度範囲(18)は、前記物体空間内で前記光軸線(O)に沿って前記試料(14)に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲(18)の軸方向の前記大きさ(t)よりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離(Δz)分だけ移動され、軸方向に移動された前記被写界深度範囲(18)において、前記試料(14)は、前記結像光学系(12)を用いて新たに前記検知器(16)へ結像されて1つの更なる試料画像が生成され、
この更なる試料画像に基づき、新たに前記点物体(26)の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体(26)の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが検出され、そして
検出された横方向の前記x/y位置ずれから、所定の修正情報が生成され、該修正情報は、前記被写界深度範囲(18)内の所定の基準面(34)から前記点物体(26)までの間隔の関数であり、該修正情報を用いて横方向の画像歪みが修正されること、及び、
前記被写界深度範囲(18)内において、前記光軸線(O)に対して直角に位置する少なくとも1つの基準面(34)であって、前記被写界深度範囲(18)の移動時には、前記被写界深度範囲(18)に対して相対的に定置に留まる基準面(34)が定義され、
前記試料画像の1つが、基準画像として確定され、該基準画像に基づき、1つの比較構造体であって、前記基準画像の記録時に前記被写界深度範囲(18)の前記基準面(34)内に配置されている前記点物体(26)の少なくとも1つを表わす比較構造体が定義され、
前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において特定され、
異なる前記試料画像に基づき、夫々、前記比較構造体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが決定され、そして
前記修正情報は、前記比較構造体に対して検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存して作成されること
を特徴とする方法。 - 前記被写界深度範囲(18)は、複数のステップにおいて軸方向に移動され、
これらのステップの各ステップにおいて、前記基準画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置に対し、対応の前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置ずれが検出され、そして
前記修正情報として所定の対応関数が作成され、該対応関数の関数値は、夫々、各々のステップにおいて検出された対応の前記比較構造体の横方向の前記x/y位置ずれを、前記光軸線(O)に沿ったそれらの軸方向のz位置に依存して表わしていること
を特徴とする、請求項1に記載の光学顕微鏡的方法。 - 前記被写界深度範囲(18)のステップごとの移動により検出された複数の関数値の間に位置する前記対応関数の値は、補間法により決定されること
を特徴とする、請求項2に記載の光学顕微鏡的方法。 - 前記点物体(26)の横方向のx/y位置は、画像処理により、対応の前記試料画像において直接的に修正されること
を特徴とする、請求項2又は3に記載の光学顕微鏡的方法。 - 前記点物体(26)の横方向のx/y位置は、対応の前記試料画像から取得されたデータセットにおいて修正され、この修正されたデータセットに基づき、修正された試料画像が生成されること
を特徴とする、請求項2又は3に記載の光学顕微鏡的方法。 - 軸方向の個々の前記z変位距離(Δz)の合計は、実質的に前記被写界深度範囲(18)のz方向の軸方向の前記大きさ(t)と同じであること
を特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学顕微鏡的方法。 - 軸方向の前記z変位距離(Δz)は、センサ(24)を用いて検知されること
を特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学顕微鏡的方法。 - 前記被写界深度範囲(18)は、前記光軸線(O)に沿って前記試料(14)が前記結像光学系(12)に対して相対的に移動されるか又は前記光軸線(O)に沿って前記結像光学系(12)が前記試料(14)に対して相対的に移動されることにより、軸方向の前記z変位距離(Δz)分だけ、前記物体空間内において前記光軸線(O)に沿って前記試料(14)に対して相対的に移動されること
を特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学顕微鏡的方法。 - 試料内の複数の点物体(26)を局在化するための光学顕微鏡装置(10)であって、
物体空間内で自身の光軸線(O)に沿って予め定められたz方向の軸方向の大きさ(t)の被写界深度範囲(18)を有する結像光学系(12)と、
前記物体空間内に配置された試料(14)が前記結像光学系(12)により結像される検知器(16)と、
前記結像光学系(12)が前記検知器(16)において生成させる試料画像に基づき、前記光軸線(O)に対して直角の方向における前記点物体(26)の横方向のx/y位置を検出することにより、前記被写界深度範囲(18)内において、前記試料(14)内に含まれる前記点物体(26)を局在化する制御ユニット(20)とを有するという形式の光学顕微鏡装置であり、
前記制御ユニット(20)により制御される位置調節ユニット(22)が、前記点物体(26)が局在化される前記被写界深度範囲(18)を、前記物体空間内で前記光軸線(O)に沿って前記試料(14)に対して相対的に、少なくとも一回、前記被写界深度範囲(18)の軸方向の前記大きさ(t)よりも小さい予め定められた軸方向のz変位距離(Δz)分だけ移動させ、前記結像光学系(12)は、軸方向に移動された前記被写界深度範囲(18)において、前記試料(14)を新たに前記検知器(16)へ結像し、1つの更なる試料画像を生成させ、
前記制御ユニット(20)は、更なる前記試料画像に基づき、新たに前記点物体(26)の横方向のx/y位置を検出し、
前記制御ユニット(20)は、異なる前記試料画像に基づいて検出された夫々同じ前記点物体(26)の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれを検出し、そして
前記制御ユニット(20)は、検出された横方向の前記x/y位置ずれから、所定の修正情報を作成し、該修正情報は、前記被写界深度範囲(18)内の所定の基準面(34)から前記点物体(26)までの間隔の関数であり、前記制御ユニット(20)は、該修正情報を用いて横方向の画像歪みを修正すること、但し、
前記被写界深度範囲(18)内において、前記光軸線(O)に対して直角に位置する少なくとも1つの基準面(34)であって、前記被写界深度範囲(18)の移動時には、前記被写界深度範囲(18)に対して相対的に定置に留まる基準面(34)が定義され、
前記試料画像の1つが、基準画像として確定され、該基準画像に基づき、1つの比較構造体であって、前記基準画像の記録時に前記被写界深度範囲(18)の前記基準面(34)内に配置されている前記点物体(26)の少なくとも1つを表わす比較構造体が定義され、
前記比較構造体は、少なくとも1つの他の前記試料画像において特定され、
異なる前記試料画像に基づき、夫々、前記比較構造体の横方向のx/y位置が検出され、
異なる前記試料画像に基づいて検出された前記比較構造体の横方向のx/y位置の間における横方向のx/y位置ずれが決定され、そして
前記修正情報は、前記比較構造体に対して検出された横方向の前記x/y位置ずれに依存して作成されること
を特徴とする光学顕微鏡装置。 - 前記被写界深度範囲(18)の軸方向の前記z変位距離を検知するためのセンサ(24)が設けられていること
を特徴とする、請求項9に記載の光学顕微鏡装置。
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