JP6822483B2 - Spherical aberration correction calculation device, microscope, spherical aberration correction calculation program and spherical aberration correction calculation method - Google Patents

Spherical aberration correction calculation device, microscope, spherical aberration correction calculation program and spherical aberration correction calculation method Download PDF

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Description

本発明は、球面収差補正算出装置、顕微鏡、球面収差補正算出プログラム及び球面収差
補正算出方法に関する。
The present invention relates to a spherical aberration correction calculation device, a microscope, a spherical aberration correction calculation program, and a spherical aberration correction calculation method.

従来、標本及び顕微鏡の光学系により生じる球面収差の影響を調節する補正環を電動モータなどからの動力によって駆動する顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, there are known microscope devices that drive a correction ring that adjusts the influence of spherical aberration caused by the optical system of a specimen and a microscope by power from an electric motor or the like (for example, Patent Document 1).

米国特許第6563634号明細書U.S. Pat. No. 6,563,634

球面収差補正光学系を有する対物レンズと、撮像対象物を載置するステージと、第一の
収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージ
の相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、第
二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステ
ージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
を含む画像群を生成する画像群生成部と、予め定めた基準画像に基づいて前記画像群の中から第三の画像群を選択し、前記第三の画像群を構成する前記画像ごとの評価値を算出する評価値算出部と、前記評価値に基づいて、前記対物レンズの収差補正量の最適値を求める収差補正量算出部とを備え、前記基準画像とは、前記対物レンズの収差補正量を任意の収差補正量に設定し、前記撮像対象物に前記対物レンズの焦点が合った状態で撮像された観察位置の画像である球面収差補正算出装置
With the objective lens having the spherical aberration correction optical system, the stage on which the imaging object is placed, and the spherical aberration correction optical system adjusted by the first aberration correction amount, the relative distance between the objective lens and the stage is determined. The relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the second aberration correction amount and the first image group obtained by continuously shooting the imaging object while changing. An image group generation unit that generates an image group including a second image group obtained by continuously shooting the imaged object while changing the aberration, and a first of the image groups based on a predetermined reference image. An evaluation value calculation unit that selects three image groups and calculates an evaluation value for each image constituting the third image group, and an optimum value of an aberration correction amount of the objective lens based on the evaluation value. The reference image is imaged in a state where the aberration correction amount of the objective lens is set to an arbitrary aberration correction amount and the image pickup target is in focus of the objective lens. A spherical aberration correction calculation device that is an image of the observed position .

球面収差補正光学系システムの外観構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the appearance structure of the spherical aberration correction optical system system. 撮像光学系の外観構成の一部分を拡大した図である。It is an enlarged view of a part of the appearance composition of an image pickup optical system. 球面収差補正算出装置の機能構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional structure of the spherical aberration correction calculation apparatus. 球面収差補正算出装置の動作の一例を示す流れ図である。It is a flow chart which shows an example of the operation of the spherical aberration correction calculation apparatus. 撮像画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the captured image. 評価値同士を二次曲線フィッティングした一例を示す図である。It is a figure which shows an example of quadratic curve fitting of evaluation values. 球面収差補正算出装置の機能構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional structure of the spherical aberration correction calculation apparatus. 球面収差補正算出装置の動作の一例を示す流れ図である。It is a flow chart which shows an example of the operation of the spherical aberration correction calculation apparatus.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照して球面収差補正光学系システムについて説明する。
図1は、球面収差補正光学系システム100の外観構成の一例を示す図である。
球面収差補正光学系システム100は、球面収差補正算出装置10と、球面収差補正部20とを備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, the spherical aberration correction optical system system will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance configuration of the spherical aberration correction optical system system 100.
The spherical aberration correction optical system system 100 includes a spherical aberration correction calculation device 10 and a spherical aberration correction unit 20.

球面収差補正部20とは、電動モータにより球面収差の補正の程度を制御可能な補正環を備えた対物レンズにより、試料を拡大して観察と観察像の取得に関わる顕微鏡の一部構成である。試料とは、具体的には、観察対象となる生体試料、ビーズなどである。生体試料とは、厚みがある蛍光染色された細胞などの試料である。ビーズとは、蛍光標識されたポリスチレンの微小球体(例えば直径0.2umなど)である。
球面収差とは、点光源から出射される光線が、光学系を通過後に1点の焦点に集束しない収差である。球面収差は、具体的には、観察対象を通過した光の観察波長や、温度変化、カバーガラス厚、観察面の深さに応じて変化する。補正環は、この球面収差を補正する。
The spherical aberration correction unit 20 is a partial configuration of a microscope involved in magnifying a sample and observing and acquiring an observed image by an objective lens provided with a correction ring capable of controlling the degree of correction of spherical aberration by an electric motor. .. Specifically, the sample is a biological sample, beads, or the like to be observed. A biological sample is a sample such as a thick fluorescently stained cell. Beads are fluorescently labeled polystyrene microspheres (eg, 0.2 um in diameter).
Spherical aberration is an aberration in which light rays emitted from a point light source do not focus on a single focal point after passing through an optical system. Specifically, the spherical aberration changes according to the observation wavelength of the light passing through the observation target, the temperature change, the cover glass thickness, and the depth of the observation surface. The correction ring corrects this spherical aberration.

[球面収差補正部20について]
ここで、図2を参照して球面収差補正部20について説明する。以下の説明では、球面収差補正部20を倒立顕微鏡の一部構成の場合について説明するが、これに限られない。球面収差補正部20は、微分干渉顕微鏡(Differential Interference Contrast microscope;DIC)、位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡、超解像顕微鏡、二光子励起蛍光顕微鏡等の一部構成であってもよい。
図2は、顕微鏡の一部である球面収差補正部20の外観構成の一部分を拡大した図である。図1中、球面収差補正部20は、対物レンズ21と、補正環駆動部22と、ステージ23と、対物レンズ駆動部24と、撮像部25と、分岐部26とを備える。
対物レンズ駆動部24は、対物レンズ21の位置を光軸OA方向に動かすモータを有しており、対物レンズを保持するレボルバ(不図示)を上下動することで、対物レンズを光軸OA方向に動かすことができる。図2中、対物レンズ21と、撮像対象TPとの相対位置が変化すると、対物レンズ21の焦点位置が変化する。以下の説明において、対物レンズ21の焦点位置を、OFと記載する。
[About the spherical aberration correction unit 20]
Here, the spherical aberration correction unit 20 will be described with reference to FIG. In the following description, the case where the spherical aberration correction unit 20 is partially configured as an inverted microscope will be described, but the present invention is not limited to this. The spherical aberration correction unit 20 may have a partial configuration such as a differential interference microscope (DIC), a phase contrast microscope, a fluorescence microscope, a confocal microscope, a super-resolution microscope, and a two-photon excitation fluorescence microscope. ..
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the appearance configuration of the spherical aberration correction unit 20 which is a part of the microscope. In FIG. 1, the spherical aberration correction unit 20 includes an objective lens 21, a correction ring drive unit 22, a stage 23, an objective lens drive unit 24, an image pickup unit 25, and a branch unit 26.
The objective lens driving unit 24 has a motor that moves the position of the objective lens 21 in the optical axis OA direction, and moves the objective lens in the optical axis OA direction by moving the revolver (not shown) that holds the objective lens up and down. Can be moved to. In FIG. 2, when the relative position between the objective lens 21 and the imaging target TP changes, the focal position of the objective lens 21 changes. In the following description, the focal position of the objective lens 21 will be referred to as OF.

本実施形態において、対物レンズ21は、補正環21aを備える。補正環21aを調節し対物レンズ21を保持する鏡筒内であって、対物レンズ21の光軸に配置される収差補正レンズの光軸方向の位置を変更することにより、対物レンズ21の球面収差は補正される。対物レンズ21の球面収差の補正量CLは、対物レンズ21の光軸OA方向の変位に対応付いている。つまり、補正量CLを調節すると、対物レンズ21の焦点位置OFは光軸OA方向に移動する。補正量CLとは、補正環21aが補正する球面収差の程度である。このような環状の構成の補正環21aは、必須のものではなく、カム構造を用い収差補正レンズを光軸OA方向に移動させる構成でも良い。また、収差補正レンズの代わりに、球面収差を補正するミラーや、液晶素子などの光学素子を用いてもよい。球面収差を補正するミラーや、液晶素子などの光学素子は収差補正光学系として対物レンズと接眼レンズとの間に配置され、観察光学系に入射される観察光の透過を調整することにより、球面収差を補正する。 In the present embodiment, the objective lens 21 includes a correction ring 21a. Spherical aberration of the objective lens 21 by adjusting the correction ring 21a and changing the position in the optical axis direction of the aberration correction lens arranged on the optical axis of the objective lens 21 in the lens barrel that holds the objective lens 21. Is corrected. The correction amount CL of the spherical aberration of the objective lens 21 corresponds to the displacement of the objective lens 21 in the optical axis OA direction. That is, when the correction amount CL is adjusted, the focal position OF of the objective lens 21 moves in the optical axis OA direction. The correction amount CL is the degree of spherical aberration corrected by the correction ring 21a. The correction ring 21a having such an annular structure is not indispensable, and a cam structure may be used to move the aberration correction lens in the direction of the optical axis OA. Further, instead of the aberration correction lens, a mirror that corrects spherical aberration or an optical element such as a liquid crystal element may be used. Optical elements such as mirrors and liquid crystal elements that correct spherical aberration are arranged between the objective lens and the eyepiece as an aberration correction optical system, and by adjusting the transmission of observation light incident on the observation optical system, the spherical aberration is formed. Correct the aberration.

補正環駆動部22は、補正環21aの補正位置を駆動する。補正環22aは、補正位置が駆動されることにより、球面収差の補正量CLを調節する。補正環駆動部22とは、具体的には、電動モータなどの駆動装置であり、電動モータによりレンズを保持する保持部材をカム機構などで光軸方向に移動させるものが使用できる。 The correction ring driving unit 22 drives the correction position of the correction ring 21a. The correction ring 22a adjusts the correction amount CL of spherical aberration by driving the correction position. Specifically, the correction ring drive unit 22 is a drive device such as an electric motor, and a device that moves a holding member that holds the lens by the electric motor in the optical axis direction by a cam mechanism or the like can be used.

ステージ23に置かれた撮像対象TPは、対物レンズ21を介して不図示の結像レンズで撮像部25の撮像面に結像される。この一例では、撮像対象TPは、厚さTPDの生体試料である。撮像部25は、対物レンズ21によって結像された像を撮像する。本実施形態においては、撮像部25は、撮像素子としてCCDセンサまたはCMOSセンサを備えるカメラである。この一例では、撮像対象TPは、カバーガラスCGの上に配置される。撮像対象TPには、照明光が照射される。対物レンズ21は、撮像対象TPを透過した光を受光する。球面収差は、撮像対象TPを透過した光の波長によっても生じる。 The imaging target TP placed on the stage 23 is imaged on the imaging surface of the imaging unit 25 with an imaging lens (not shown) via the objective lens 21. In this example, the imaging target TP is a biological sample having a thickness of TPD. The image pickup unit 25 captures the image formed by the objective lens 21. In the present embodiment, the image pickup unit 25 is a camera including a CCD sensor or a CMOS sensor as an image pickup element. In this example, the imaging target TP is arranged on the cover glass CG. Illumination light is applied to the image target TP. The objective lens 21 receives the light transmitted through the image pickup target TP. Spherical aberration is also caused by the wavelength of light transmitted through the TP to be imaged.

分岐部26は、対物レンズ21が結像する撮像対象TPからの光を、撮像部25及び接眼レンズ(不図示)へと分岐する。具体的には、分岐部26は、撮像対象TPからの光を光路OPを介して撮像部25に分岐する。分岐部26とは、具体的には、ダイクロイックプリズムや、ハーフミラーなどの光学素子である。 The branching portion 26 branches the light from the imaging target TP imaged by the objective lens 21 into the imaging unit 25 and the eyepiece (not shown). Specifically, the branching unit 26 branches the light from the imaging target TP to the imaging unit 25 via the optical path OP. Specifically, the branch portion 26 is an optical element such as a dichroic prism or a half mirror.

また、撮像部25は、細胞に蛍光物質を励起する励起光を照射することで、細胞に添加された蛍光試薬から発光される蛍光を撮像画像として撮像する。
本実施形態においては、細胞を蛍光試薬で染色して、細胞画像を取得する。具体的には、本実施形態では、細胞を固定し、免疫染色する。ホルムアルデヒド等の試薬を用いて細胞を固定する処理を行う。なお、撮像部25が撮像する生体試料は、例えば、固定標本、透明化標本、生きたままの標本であってもよい。
In addition, the imaging unit 25 irradiates the cells with excitation light that excites a fluorescent substance, so that the fluorescence emitted from the fluorescent reagent added to the cells is imaged as an image.
In this embodiment, cells are stained with a fluorescent reagent to obtain a cell image. Specifically, in this embodiment, cells are fixed and immunostained. A treatment for fixing cells is performed using a reagent such as formaldehyde. The biological sample imaged by the imaging unit 25 may be, for example, a fixed sample, a transparent sample, or a living sample.

また、球面収差補正部20は、生体物質内に取り込まれた発色物質そのものから生じる発光或いは蛍光や、発色団を持つ物質が生体物質に結合することによって生じる発光或いは蛍光を、上述した撮像画像TIとして撮像してもよい。これにより、球面収差補正部20は、蛍光画像、二光子励起蛍光顕微鏡画像を取得することができる。
本実施形態における細胞とは、例えば、初代培養細胞や、株化培養細胞、組織切片の細胞等である。細胞を観察するために、観察される試料は細胞の集合体や組織試料、臓器、個体(動物など)を用い観察し、細胞を含む画像を取得しても構わない。なお、細胞の状態は、特に制限されず、生きている状態であっても、或いは固定されている状態であってもよく、“in-vivo”又は“in-vitro”のどちらでもよい。勿論、生きている状態の情報と、固定されている情報とを組み合わせても構わない。
Further, the spherical aberration correction unit 20 transmits the light emission or fluorescence generated from the color-developing substance itself taken into the biological substance and the light emission or fluorescence generated by the binding of the substance having a chromophore to the biological substance in the above-mentioned captured image TI. It may be imaged as. As a result, the spherical aberration correction unit 20 can acquire a fluorescence image and a two-photon excitation fluorescence microscope image.
The cells in the present embodiment are, for example, primary cultured cells, established cultured cells, cells of tissue sections, and the like. In order to observe cells, the sample to be observed may be an aggregate of cells, a tissue sample, an organ, an individual (animal, etc.), and an image containing the cells may be acquired. The state of the cell is not particularly limited, and may be a living state or a fixed state, and may be either "in-vivo" or "in-vitro". Of course, a living state information and a fixed information may be combined.

カバーガラスCGと、対物レンズ21との間には、液浸空間iが設けられる。液浸空間iは、液体によって満たされる。液浸空間iに液体が満たされることにより、対物レンズ21の開口数が改善され、分解能、焦点深度及び明るさなどの対物レンズ21の分解能を高めることができる。液浸空間iを満たす液体とは、具体的には、油、水などである。液浸空間iに油が満たされる場合には、温度変化による球面収差の変化が生じる。液浸空間iに水が満たされる場合には、カバーガラス厚による球面収差の変化が生じる。さらに、撮像対象TP内部における観察位置の変化に伴い、カバーガラスCGと焦点位置OFとの距離が変化する。対物レンズ21が油浸対物レンズの場合には、カバーガラスCGと焦点位置OFとの距離の変化により球面収差が発生する。 An immersion space i is provided between the cover glass CG and the objective lens 21. The immersion space i is filled with the liquid. By filling the immersion space i with a liquid, the numerical aperture of the objective lens 21 is improved, and the resolution of the objective lens 21 such as resolution, depth of focus and brightness can be improved. Specifically, the liquid that fills the immersion space i is oil, water, or the like. When the immersion space i is filled with oil, the spherical aberration changes due to the temperature change. When the immersion space i is filled with water, the spherical aberration changes depending on the thickness of the cover glass. Further, the distance between the cover glass CG and the focal position OF changes as the observation position changes inside the imaging target TP. When the objective lens 21 is an oil-immersed objective lens, spherical aberration occurs due to a change in the distance between the cover glass CG and the focal position OF.

図1に戻り、球面収差補正算出装置10は、像の球面収差の補正量を算出する。
本実施形態において、球面収差補正算出装置10は、表示部11と、制御部12とを備える。制御部12は、対物レンズ21の、球面収差の補正の程度を算出する。表示部11は、球面収差補正部20が撮像した撮像画像を表示する。表示部11は、制御部12が算出した結果を表示する。球面収差補正算出装置10は、これに限らずパソコンや無線により情報の送受信が可能なタブレット型の装置でもよい。
Returning to FIG. 1, the spherical aberration correction calculation device 10 calculates the correction amount of the spherical aberration of the image.
In the present embodiment, the spherical aberration correction calculation device 10 includes a display unit 11 and a control unit 12. The control unit 12 calculates the degree of correction of spherical aberration of the objective lens 21. The display unit 11 displays the captured image captured by the spherical aberration correction unit 20. The display unit 11 displays the result calculated by the control unit 12. The spherical aberration correction calculation device 10 is not limited to this, and may be a tablet-type device capable of transmitting and receiving information by a personal computer or wirelessly.

[球面収差補正算出装置10の機能構成]
次に、図3を参照して、球面収差補正算出装置10の機能構成について説明する。
図3は、第1実施形態の球面収差補正算出装置10の機能構成の一例を示す図である。
[Functional configuration of spherical aberration correction calculation device 10]
Next, the functional configuration of the spherical aberration correction calculation device 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the spherical aberration correction calculation device 10 of the first embodiment.

制御部12は、画像取得部13と、評価値算出部14と、基準フォーカス面情報取得部16と、操作検出部17と、補正量を算出する程度算出部15とを備える。ここで、程度算出部15とは、収差補正量算出部の一例である。 The control unit 12 includes an image acquisition unit 13, an evaluation value calculation unit 14, a reference focus surface information acquisition unit 16, an operation detection unit 17, and a degree calculation unit 15 for calculating a correction amount. Here, the degree calculation unit 15 is an example of an aberration correction amount calculation unit.

画像取得部13は、撮像部25で撮像された画像信号である撮像画像TIを取得する。
撮像画像TIとは、対物レンズ21の絶対位置ZLが互いに異なる複数の位置毎に、互いに異なる複数の補正量CLによって撮像対象TPが撮像された撮像画像TIである。言い換えると、撮像画像TIとは、互いに異なる複数の補正量CLごとに、絶対位置ZLが互いに異なる複数の相対位置で撮像対象TPが撮像された複数の画像からなる撮像画像TIである。ここで、絶対位置ZLとは、撮像対象TPと対物レンズ21の位置の相対位置を変えた際の対物レンズの位置である。撮像画像TIの詳細は、後述する。
画像取得部13は、取得した撮像画像TIを、評価値算出部14に対して出力する。
The image acquisition unit 13 acquires an image captured image TI, which is an image signal captured by the image capturing unit 25.
The captured image TI is a captured image TI in which the imaging target TP is captured by a plurality of correction amounts CL that are different from each other at each of a plurality of positions where the absolute positions ZL of the objective lens 21 are different from each other. In other words, the captured image TI is a captured image TI composed of a plurality of images in which the imaging target TP is captured at a plurality of relative positions having different absolute positions ZL for each of a plurality of correction amounts CL different from each other. Here, the absolute position ZL is the position of the objective lens when the relative positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are changed. The details of the captured image TI will be described later.
The image acquisition unit 13 outputs the acquired captured image TI to the evaluation value calculation unit 14.

基準フォーカス面情報取得部16は、基準フォーカス面情報TFIを取得する。基準フォーカス面情報TFIとは、この一例では、観察者が観察したい焦点位置OFが撮像された画像である。観察者とは、球面収差補正算出装置10及び球面収差補正部20を操作して、撮像対象TPを観察する者である。基準フォーカス面情報取得部16は、取得した基準フォーカス面情報TFIを、評価値算出部14に対して出力する。 The reference focus plane information acquisition unit 16 acquires the reference focus plane information TFI. In this example, the reference focus plane information TFI is an image in which the focal position OF that the observer wants to observe is captured. The observer is a person who observes the imaging target TP by operating the spherical aberration correction calculation device 10 and the spherical aberration correction unit 20. The reference focus surface information acquisition unit 16 outputs the acquired reference focus surface information TFI to the evaluation value calculation unit 14.

操作検出部17は、観察者の入力操作を検出する。操作検出部17は、具体的には、観察者からの入力操作によって入力された、基本パラメータを検出する。基本パラメータとは、対象領域ROI(Region of Interest)、補正環開始位置CB及び撮像開始位置ZBなどの情報である。 The operation detection unit 17 detects the input operation of the observer. Specifically, the operation detection unit 17 detects the basic parameters input by the input operation from the observer. The basic parameters are information such as a target region ROI (Region of Interest), a correction ring start position CB, and an imaging start position ZB.

対象領域ROIとは、撮像画像TIの撮像ピクセルうちの、ある一部の領域のことである。対象領域ROIとは、この一例では、撮像画像のサイズの90%以下の領域である。なお、対象領域ROIは、撮像画像のサイズの全ての領域であってもよい。 The target area ROI is a part of the imaged pixels of the captured image TI. The target area ROI is, in this example, an area of 90% or less of the size of the captured image. The target region ROI may be the entire region of the size of the captured image.

補正環開始位置CB及び撮像開始位置ZBとは、撮像画像TIの撮像を開始する初期位置である。球面収差補正部20は、対物レンズ21の補正環21aの位置を補正環開始位置CB、対物レンズ21と撮像対象TPとの相対位置を撮像開始位置ZBに合わせてから、撮像対象TPの撮像を開始する。
操作検出部17は、検出した操作結果を評価値算出部14に対して出力する。
The correction ring start position CB and the image pickup start position ZB are initial positions at which the image pickup of the captured image TI is started. The spherical aberration correction unit 20 aligns the position of the correction ring 21a of the objective lens 21 with the correction ring start position CB and the relative position between the objective lens 21 and the imaging target TP with the imaging start position ZB, and then performs imaging of the imaging target TP. Start.
The operation detection unit 17 outputs the detected operation result to the evaluation value calculation unit 14.

評価値算出部14は、画像取得部13から撮像対象TPの画像信号を取得する。
評価値算出部14は、撮像画像群を構成する画像ごとの評価値を算出する。本実施形態では、評価値算出部14は、画像取得部13から取得した複数の画像からなる撮像画像TIのうちから、基準フォーカス面情報取得部16が取得する基準フォーカス面情報TFIが示す変位と対応する変位にして撮像されている撮像画像を選択する。換言すると、評価値算出部14は、基準フォーカス面情報TFIが示すフォーカス面と、類似するフォーカス面を撮像した撮像画像を、撮像画像TIから選択する。
評価値算出部14は、選択した撮像画像が撮像された絶対位置ZLにおいて撮像された撮像画像TIのうちから、補正量CLが異なる撮像画像TIに基づいて、補正量CLの評価値RVを、撮像画像TI毎にそれぞれ算出する。
評価値算出部14は、算出した評価値RVを、程度算出部15に対して出力する。
The evaluation value calculation unit 14 acquires the image signal of the image pickup target TP from the image acquisition unit 13.
The evaluation value calculation unit 14 calculates an evaluation value for each image constituting the captured image group. In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 14 determines the displacement indicated by the reference focus surface information TFI acquired by the reference focus surface information acquisition unit 16 from among the captured image TIs composed of a plurality of images acquired from the image acquisition unit 13. Select the captured image that has been captured with the corresponding displacement. In other words, the evaluation value calculation unit 14 selects an captured image obtained by capturing an image of the focus plane indicated by the reference focus plane information TFI and a similar focus plane from the captured image TI.
The evaluation value calculation unit 14 determines the evaluation value RV of the correction amount CL from the captured image TIs captured at the absolute position ZL where the selected captured image is captured, based on the captured image TIs having different correction amounts CL. It is calculated for each captured image TI.
The evaluation value calculation unit 14 outputs the calculated evaluation value RV to the degree calculation unit 15.

程度算出部15は、評価値算出部14から評価値RVを取得する。
程度算出部15は、評価値算出部14から取得した評価値に基づいて、収差補正量の最適値を求める。本実施形態では、程度算出部15は、評価値算出部14が算出する評価値RV同士を補間して、基準フォーカス面の変位と対応する補正量CLを算出する。換言すると、程度算出部15は、評価値算出部14が算出する評価値RV間の値を補間し、補正量CLの違いが評価値RVに与える影響を推定する。程度算出部15は、推定した評価値RVのピークの位置の補正量CLが、球面収差をよく補正する補正の程度CPであるとする。なお、上述した収差補正量の最適値とは、補正の程度CPである。
程度算出部15は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを、表示部11と、補正環駆動部22に対して出力する。
The degree calculation unit 15 acquires the evaluation value RV from the evaluation value calculation unit 14.
The degree calculation unit 15 obtains the optimum value of the aberration correction amount based on the evaluation value acquired from the evaluation value calculation unit 14. In the present embodiment, the degree calculation unit 15 interpolates the evaluation values RVs calculated by the evaluation value calculation unit 14 to calculate the correction amount CL corresponding to the displacement of the reference focus surface. In other words, the degree calculation unit 15 interpolates the values between the evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14, and estimates the influence of the difference in the correction amount CL on the evaluation value RV. The degree calculation unit 15 assumes that the correction amount CL of the peak position of the estimated evaluation value RV is the correction degree CP that well corrects the spherical aberration. The optimum value of the aberration correction amount described above is the degree of correction CP.
The degree calculation unit 15 outputs a correction degree CP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the display unit 11 and the correction ring drive unit 22.

本実施形態では、表示部11は、程度算出部15が算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを表示する。補正環駆動部22は、程度算出部15から基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを取得する。補正環駆動部22は、取得した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPに基づいて、補正環21aを駆動させる。 In the present embodiment, the display unit 11 displays the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus surface calculated by the degree calculation unit 15. The correction ring drive unit 22 acquires the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus surface from the degree calculation unit 15. The correction ring driving unit 22 drives the correction ring 21a based on the acquired displacement of the reference focus surface and the degree of correction CP corresponding to it.

[球面収差補正算出装置10の動作の概要]
次に、図4を参照して、球面収差補正算出装置10の動作の概要について説明する。
図4は、球面収差補正算出装置10の動作の一例を示す流れ図である。
球面収差補正算出装置10は、観察者の操作により基本パラメータを取得する(ステップS110)。
[Outline of operation of spherical aberration correction calculation device 10]
Next, an outline of the operation of the spherical aberration correction calculation device 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flow chart showing an example of the operation of the spherical aberration correction calculation device 10.
The spherical aberration correction calculation device 10 acquires basic parameters by the operation of the observer (step S110).

[撮像画像TIについて]
図5は、撮像画像TIの一例を示す図である。
図5中、横軸は、収差補正量を変えた各収差補正の程度CLを示し、縦軸は対物レンズの絶対位置を変えた際の撮像対象TPと対物レンズ21の相対位置を示している。
撮像画像TIには、補正量CL毎に撮像対象TPと対物レンズ21の位置が異なる絶対位置ZLで撮像された複数の画像が含まれる。
具体的には、撮像画像TI1とは、対物レンズ21が備える補正環21aは補正量CL1に調節され、撮像対象TPと対物レンズ21の位置が異なる複数の絶対位置ZLで撮像された画像である。撮像画像TI2から撮像画像TI7は、それぞれ対物レンズ21が備える補正環21aは各々異なる補正量CL2から補正量CL7に調節され、複数の絶対位置ZLで撮像された画像である。撮像画像TI1から撮像画像TI7には、絶対位置ZLが異なる位置において撮像された撮像画像が、それぞれ7枚含まれる。この一例では、補正量CL1から補正量CL7までのそれぞれの補正量CLは、対物レンズ21の補正環21aの設定可能な値の全域を、7等分にしたものである。補正量CLの分割数が多いほど、程度算出部15が算出する基準フォーカス面の変位と対応する補正量CLの精度が向上する。
[About captured image TI]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the captured image TI.
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the degree CL of each aberration correction in which the amount of aberration correction is changed, and the vertical axis indicates the relative position between the imaging target TP and the objective lens 21 when the absolute position of the objective lens is changed. ..
The captured image TI includes a plurality of images captured at absolute positions ZL in which the positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are different for each correction amount CL.
Specifically, the captured image TI1 is an image captured at a plurality of absolute positions ZL in which the correction ring 21a included in the objective lens 21 is adjusted to the correction amount CL1 and the positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are different. .. The captured image TI2 to the captured image TI7 are images in which the correction ring 21a included in the objective lens 21 is adjusted from a different correction amount CL2 to a correction amount CL7 and captured at a plurality of absolute positions ZL. The captured images TI1 to the captured images TI7 include seven captured images captured at positions having different absolute positions ZL. In this example, each correction amount CL from the correction amount CL1 to the correction amount CL7 divides the entire range of the settable value of the correction ring 21a of the objective lens 21 into seven equal parts. As the number of divisions of the correction amount CL increases, the accuracy of the correction amount CL corresponding to the displacement of the reference focus surface calculated by the degree calculation unit 15 improves.

撮像部25は、撮像画像TIとなる観察対象物の像を撮像する。撮像部25は、撮像画像TIを、画像取得部13に対して出力する。画像取得部13は、球面収差補正部20から撮像画像TIとなる複数の画像(TI1〜TI17)を取得する(ステップS120)。基準フォーカス面情報取得部16は、観察者の操作により基準フォーカス面情報TFIを取得する(ステップS130)。具体的には、観察者が観察対処物の像(目視で確認した像や撮像された画像)を見ながら、観察したい部分に対物レンズの焦点を合わせる。このとき、収差補正は行う必要は無い。なお、ステップS120の処理と、ステップS130の処理とは、どちらの処理を先に行っても良い。評価値算出部14は、画像取得部13が取得した撮像画像TI毎に基準フォーカス面情報TFIとの相関関係をそれぞれ算出する。詳細は下記で説明する。 The image pickup unit 25 captures an image of an observation object to be a captured image TI. The imaging unit 25 outputs the captured image TI to the image acquisition unit 13. The image acquisition unit 13 acquires a plurality of images (TI1 to TI17) to be captured images TI from the spherical aberration correction unit 20 (step S120). The reference focus plane information acquisition unit 16 acquires the reference focus plane information TFI by the operation of the observer (step S130). Specifically, the observer focuses the objective lens on the part to be observed while looking at the image of the object to be observed (the image visually confirmed or the image captured). At this time, it is not necessary to correct the aberration. Either the process of step S120 or the process of step S130 may be performed first. The evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation with the reference focus plane information TFI for each captured image TI acquired by the image acquisition unit 13. Details will be described below.

[基準フォーカス面情報TFIと近い絶対位置ZLを選択する方法]
評価値算出部14が、基準フォーカス面情報TFIとフォーカス位置が近い画像を撮像画像TIの中から選択する方法について説明する。基準フォーカス面情報TFIとフォーカス位置が近い画像を撮像画像TIの中から選択する方法には、輝度の空間分布が近い画像を選択する方法がある。輝度の空間分布が近い画像を選択するには、基準フォーカス面情報TFIと撮像画像TIとの相関関係を算出する他に、基準フォーカス面情報TFIと撮像画像TIとの差分を計算する方法などがある。
[How to select the absolute position ZL close to the reference focus plane information TFI]
A method in which the evaluation value calculation unit 14 selects an image whose focus position is close to the reference focus plane information TFI from the captured image TI will be described. As a method of selecting an image having a focus position close to the reference focus plane information TFI from the captured image TI, there is a method of selecting an image having a spatial distribution of luminance close to each other. In order to select an image having a similar spatial distribution of brightness, in addition to calculating the correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, a method of calculating the difference between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, etc. is there.

具体的には、基準フォーカス面情報TFIと同じ焦点位置OFを撮像した画像は、空間分布が近い画像である。空間分布が近い画像とは、撮像した観察対象の形状や配置などが類似した画像である。
評価値算出部14は、基準フォーカス面情報TFIと、撮像画像TIとを、それぞれ輝度の相関関係を算出してもよい。輝度の相関関係は、正規化相互相関などによって算出される。
評価値算出部14は、基準フォーカス面情報TFIと撮像画像TIとの相関をそれぞれ算出し、算出された相関同士を比較してもよい。この場合には、評価値算出部14は、より高い相関を示す撮像画像が、基準フォーカス面情報TFIに撮像された焦点位置OFに近いフォーカス面を撮像したと判定する。
Specifically, the image obtained by capturing the same focal position OF as the reference focus plane information TFI is an image having a close spatial distribution. An image having a similar spatial distribution is an image in which the shape and arrangement of the captured observation objects are similar.
The evaluation value calculation unit 14 may calculate the luminance correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, respectively. The brightness correlation is calculated by normalization cross-correlation or the like.
The evaluation value calculation unit 14 may calculate the correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, and compare the calculated correlations with each other. In this case, the evaluation value calculation unit 14 determines that the captured image showing a higher correlation has captured the focus plane close to the focus position OF captured by the reference focus plane information TFI.

評価値算出部14は、撮像画像TIを形成する複数の画像の中から基準フォーカス面情報TFIとの相関が高い撮像画像を選択する。評価値算出部14は、基準フォーカス面情報TFIとの相関が高い画像が撮像された相対位置ZLにおいて撮像された撮像画像TIの評価値をそれぞれ算出する(ステップS140)。 The evaluation value calculation unit 14 selects an captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI from a plurality of images forming the captured image TI. The evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value of the captured image TI captured at the relative position ZL where the image having a high correlation with the reference focus plane information TFI was captured (step S140).

[基準フォーカス面の変位と対応する補正量CLの算出方法]
図5に示す撮像画像TI8は、評価算出部14により算出された結果に基づき、各撮像画像TIの中から選択された画像である。これは、各撮像画像TIの中において、基準フォーカス面情報TFIに撮像された焦点位置OFに近いフォーカス面を撮像した撮像画像と同じ面を撮像した撮像画像である。言い換えると、撮像画像TI同士は、同じフォーカス面を撮像した画像である。ただし、各撮像画像TIの収差補正の程度は異なるものである。
撮像画像TI8−4は、最初に撮像された撮像画像であり、基準フォーカス面画像である基準画像である。つまり、球面収差補正部20は、絶対位置ZL4及び補正量CL4を撮像した後に、絶対位置ZL及び補正量CLを変化させて撮像画像TIを撮像する。なお、撮像画像TIを撮像を開始する絶対位置ZL及び補正量CLは、どの絶対位置ZL及び補正量CLから撮像を初めてもよく、上述した絶対位置ZL及び補正量CLに限られない。また、撮像画像TI8−4は、撮像画像のうちの対象領域ROIであってもよい。
評価値算出部14は、撮像画像TI8に含まれる撮像画像それぞれの評価値を算出する。具体的には、評価値算出部14は、撮像画像の輝度の統計値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の周波数成分、撮像画像の点像分布関数などにより、評価値を算出する。
[Calculation method of correction amount CL corresponding to displacement of reference focus surface]
The captured image TI 8 shown in FIG. 5 is an image selected from each captured image TI based on the result calculated by the evaluation calculation unit 14. This is an image captured in each captured image TI, which is the same surface as the captured image obtained by capturing the focus surface close to the focus position OF captured by the reference focus surface information TFI. In other words, the captured image TIs are images obtained by capturing the same focus plane. However, the degree of aberration correction of each captured image TI is different.
The captured image TI8-4 is a reference image that is the first captured image and is a reference focus plane image. That is, the spherical aberration correction unit 20 captures the captured image TI by changing the absolute position ZL and the correction amount CL after imaging the absolute position ZL4 and the correction amount CL4. The absolute position ZL and the correction amount CL for starting the imaging of the captured image TI may be the first time to take an image from any absolute position ZL and the correction amount CL, and are not limited to the above-mentioned absolute position ZL and the correction amount CL. Further, the captured image TI8-4 may be the target region ROI of the captured image.
The evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value of each of the captured images included in the captured image TI8. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the statistical value of the brightness of the captured image, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the captured image, the point image distribution function of the captured image, and the like. calculate.

具体的には、評価値算出部14は、撮像画像の輝度値に基づいて評価値を算出する場合には、撮像画像に含まれる輝度の最大値の比較をすることにより評価値を算出する。
また、評価値算出部14は、コントラストが大きくなるほど、輝度分散値が大きくなるほど、又は、隣接画素との輝度微分値が大きくなるほど、球面収差が良好に補正されていると判断して、評価値を算出する。
Specifically, when the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the brightness value of the captured image, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value by comparing the maximum value of the brightness included in the captured image.
Further, the evaluation value calculation unit 14 determines that the spherical aberration is satisfactorily corrected as the contrast becomes larger, the luminance dispersion value becomes larger, or the luminance differential value with the adjacent pixel becomes larger, and the evaluation value is evaluated. Is calculated.

評価値算出部14は、撮像画像TI8の画像の空間周波数の周波数成分に基づいて、評価値を算出する場合には、フーリエ変換などにより得られる周波数成分の値を評価値にする。球面収差が良好に補正されるほど、高周波成分の値は大きくなるからである。
評価値算出部14は、点像分布関数に基づいて評価値を算出する場合には、点像分布関数を評価値にする。球面収差が良好に補正されるほど、点像分布関数が小さくなる。
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the frequency component of the spatial frequency of the image of the captured image TI8, the value of the frequency component obtained by Fourier transform or the like is used as the evaluation value. This is because the better the spherical aberration is corrected, the larger the value of the high frequency component becomes.
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the point image distribution function, the evaluation value distribution function is used as the evaluation value. The better the spherical aberration is corrected, the smaller the point spread function.

評価値算出部14は、算出した評価値RVを、程度算出部15に対して出力する。程度算出部15は、評価値算出部14から評価値RVを取得する。程度算出部15は、取得した評価値RV同士を補間する。程度算出部15は、補間した結果に基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを算出する(ステップS150)。程度算出部15は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを、補正環駆動部22に対して出力する。 The evaluation value calculation unit 14 outputs the calculated evaluation value RV to the degree calculation unit 15. The degree calculation unit 15 acquires the evaluation value RV from the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 interpolates the acquired evaluation values RVs. The degree calculation unit 15 calculates the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus plane based on the interpolation result (step S150). The degree calculation unit 15 outputs a correction degree CP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the correction ring drive unit 22.

なお、球面収差補正算出装置10は、厚みが薄い試料が撮像される場合には、対物レンズ21の絶対位置ZLを算出しなくてもよい。この場合には球面収差補正算出装置10は、絶対位置ZLを算出せずに、評価値の算出から行えばよい。 The spherical aberration correction calculation device 10 does not have to calculate the absolute position ZL of the objective lens 21 when a thin sample is imaged. In this case, the spherical aberration correction calculation device 10 may perform the calculation from the evaluation value without calculating the absolute position ZL.

程度算出部15は、評価値算出部14が算出した評価値RVを補間する。この一例では、程度算出部15は、評価値RV同士を二次曲線フィッティングする。具体的には、程度算出部15は、最小二乗法により、評価値RV同士を二次曲線フィッティングする。なお、程度算出部15は、評価値RVによって、一次関数フィッティングや、指数関数フィッティングによって、評価値RV同士をフィッティングしてもよい。
図6は、評価値RV同士を二次曲線フィッティングした一例を示す図である。
図6に示すグラフは、横軸に補正量CL、縦軸に評価値RVをもつグラフである。
評価値RV1から評価値RV7とは、それぞれ評価値算出部14が算出した評価値RVである。曲線L1とは、二次曲線フィッティングした結果である。曲線L1のうち、ピーク部分の評価値は評価値RVPである。評価値RVPと対応する補正の程度CPとは、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度である。
The degree calculation unit 15 interpolates the evaluation value RV calculated by the evaluation value calculation unit 14. In this example, the degree calculation unit 15 fits the evaluation values RVs to each other by a quadratic curve. Specifically, the degree calculation unit 15 fits the evaluation values RVs to each other by a quadratic curve fitting method by the least squares method. The degree calculation unit 15 may fit the evaluation values RV to each other by the evaluation value RV by the linear function fitting or the exponential function fitting.
FIG. 6 is a diagram showing an example in which evaluation values RVs are fitted to each other by a quadratic curve.
The graph shown in FIG. 6 is a graph having a correction amount CL on the horizontal axis and an evaluation value RV on the vertical axis.
The evaluation value RV1 to the evaluation value RV7 are the evaluation value RV calculated by the evaluation value calculation unit 14, respectively. The curve L1 is the result of fitting a quadratic curve. The evaluation value of the peak portion of the curve L1 is the evaluation value RVP. The degree of correction corresponding to the evaluation value RVP CP is the degree of correction corresponding to the displacement of the reference focus plane.

[第1の実施形態のまとめ]
以上説明したように、球面収差補正算出装置10は、評価値算出部14と程度算出部15とを備える。評価値算出部14は、撮像画像TIから、基準フォーカス面情報TFIと相関が高い撮像画像を選択する。評価値算出部14は、基準フォーカス面情報TFIと相関が高い撮像画像が撮像された絶対位置ZLにおいて撮像された撮像画像TI毎に、評価値RVを算出する。程度算出部15は、評価値算出部14が算出した評価値RVを補間する。程度算出部15は、補間された評価値に基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを算出する。球面収差補正算出装置10は、基準フォーカス面情報TFIに焦点位置が合う球面収差の補正の程度を算出することができる。つまり、球面収差補正算出装置10は、観察者が所望する焦点位置に合わせて球面収差を補正することができる。
[Summary of the first embodiment]
As described above, the spherical aberration correction calculation device 10 includes an evaluation value calculation unit 14 and a degree calculation unit 15. The evaluation value calculation unit 14 selects an captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI from the captured image TI. The evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV for each captured image TI captured at the absolute position ZL where the captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI was captured. The degree calculation unit 15 interpolates the evaluation value RV calculated by the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 calculates the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus plane based on the interpolated evaluation value. The spherical aberration correction calculation device 10 can calculate the degree of correction of spherical aberration in which the focal position is aligned with the reference focus plane information TFI. That is, the spherical aberration correction calculation device 10 can correct the spherical aberration according to the focal position desired by the observer.

言い換えると、球面収差補正算出装置10は、対物レンズを含む球面収差補正部の球面収差の補正の程度が球面収差補正部のフォーカス面の球面収差補正部の光軸方向の変位に対応付いた球面収差補正光学系を介して、撮像対象と対物レンズとの相対位置が互いに異なる複数の相対位置毎に、互いに異なる複数の補正の程度によって撮像対象が撮像された複数の撮像画像を取得する画像取得部13と、画像取得部13が取得する複数の撮像画像TIのうちから、基準フォーカス面の画像と対応する画像が撮像されている補正量CLが異なる複数の撮像画像TIに基づいて、補正の程度の評価値RVを、複数の撮像画像TI毎にそれぞれ算出する評価値算出部14と、評価値算出部14が算出する複数の評価値RVより曲線を求め、最適な補正量を算出する程度算出部15とを備える装置である。 In other words, in the spherical aberration correction calculation device 10, the degree of correction of the spherical aberration of the spherical aberration correction unit including the objective lens corresponds to the displacement of the focus surface of the spherical aberration correction unit in the optical axis direction. Image acquisition that acquires a plurality of captured images in which the imaging target is captured by a plurality of correction degrees that are different from each other for each of the plurality of relative positions in which the relative positions of the imaging target and the objective lens are different from each other via the aberration correction optical system. Of the plurality of captured image TIs acquired by the unit 13 and the image acquisition unit 13, correction is performed based on a plurality of captured image TIs having different correction amounts CL in which the image corresponding to the image of the reference focus plane is captured. The degree to which the optimum correction amount is calculated by obtaining a curve from the evaluation value calculation unit 14 that calculates the evaluation value RV of the degree for each of the plurality of captured image TIs and the plurality of evaluation value RVs calculated by the evaluation value calculation unit 14. It is an apparatus including a calculation unit 15.

上述した説明では、撮像対象TPは、厚みがある試料の場合について説明した。この場合には、基準フォーカス面情報TFIは、基準画像に撮像されたフォーカス面である。しかし、撮像対象TPが、ビーズのように厚みが薄い撮像対象TPを観察する場合には、基準フォーカス面情報TFIは撮像画像でなくてもよい。この場合には、球面収差補正部20は、カバーガラスCGと撮像対象TPとが接触する面に焦点位置OFを固定すればよい。評価値算出部14は、対物レンズ21と撮像対象TPとの絶対位置ZLを固定して撮像された撮像画像TIの評価値RVを算出すればよい。 In the above description, the case where the imaging target TP is a thick sample has been described. In this case, the reference focus plane information TFI is the focus plane captured in the reference image. However, when the imaging target TP observes an imaging target TP having a thin thickness such as beads, the reference focus plane information TFI does not have to be an captured image. In this case, the spherical aberration correction unit 20 may fix the focal position OF on the surface where the cover glass CG and the image pickup target TP come into contact with each other. The evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV of the captured image TI imaged by fixing the absolute position ZL between the objective lens 21 and the image pickup target TP.

なお、上述した説明では、対物レンズ21が油浸対物レンズ、又は水浸対物レンズなど液浸対物レンズの場合について説明したが、どのような対物レンズであってもよい。つまり、対物レンズ21は、液浸に対応していないドライ対物レンズであってもよい。 In the above description, the case where the objective lens 21 is an oil immersion objective lens or an immersion objective lens such as a water immersion objective lens has been described, but any objective lens may be used. That is, the objective lens 21 may be a dry objective lens that does not correspond to immersion.

上述した、対象領域ROIの縦及び横のピクセル数が、32ピクセルの整数倍の数のピクセルの場合には、評価値算出部14は、対象領域ROI中の空間周波数を、高速フーリエ変換によって算出することができる。この場合には、評価値算出部14は、高速に評価値RVを算出することができる。 When the number of vertical and horizontal pixels of the target area ROI described above is an integral multiple of 32 pixels, the evaluation value calculation unit 14 calculates the spatial frequency in the target area ROI by a fast Fourier transform. can do. In this case, the evaluation value calculation unit 14 can calculate the evaluation value RV at high speed.

なお、上述した説明では、評価値算出部14は、撮像画像の輝度値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の空間周波数の周波数成分、撮像画像の点像分布関数などに基づいて評価値を算出する場合について説明した。
評価値算出部14は、空間周波数成分に基づいて評価値を算出する場合には、補正量CLが異なる撮像画像TI毎に、基準フォーカス面情報TFIが示す空間周波数と、撮像画像TIのうちのある撮像画像が示す空間周波数とに基づいて、ある撮像画像についての評価値を算出する。
In the above description, the evaluation value calculation unit 14 is based on the brightness value of the captured image, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the spatial frequency of the captured image, the point image distribution function of the captured image, and the like. The case of calculating the evaluation value was described.
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the spatial frequency component, the spatial frequency indicated by the reference focus plane information TFI and the captured image TI for each captured image TI having a different correction amount CL. The evaluation value for a certain captured image is calculated based on the spatial frequency indicated by a certain captured image.

具体的には、評価値算出部14は、空間周波数のうち所定の帯域の空間周波数に基づいて、評価値を算出する。この一例では、評価値算出部14は、低周波成分と高周波成分との値の比に基づいて評価値を算出する。 Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the spatial frequency of a predetermined band among the spatial frequencies. In this example, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the ratio of the values of the low frequency component and the high frequency component.

[第2の実施形態]
ここまでは、球面収差補正算出装置10が、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを算出する構成について説明した。次に、第2の実施形態の球面収差補正算出装置が、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを固定して、対物レンズ21の基準フォーカス面の変位と対応する相対位置を算出する構成について説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成及び動作については同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Up to this point, the configuration in which the spherical aberration correction calculation device 10 calculates the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus plane has been described. Next, the spherical aberration correction calculation device of the second embodiment fixes the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface and calculates the relative position corresponding to the displacement of the reference focus surface of the objective lens 21. The configuration will be described. The same configurations and operations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

次に、図7を参照して、球面収差補正算出装置10aの機能構成について説明する。
図7は、第2実施形態の球面収差補正算出装置10aの機能構成の一例を示す図である。
球面収差補正算出装置10aは、制御部12aを備える。制御部12aは、第2の画像取得部130と、撮像状態評価値算出部131と、相対位置算出部132とを備える。
Next, the functional configuration of the spherical aberration correction calculation device 10a will be described with reference to FIG. 7.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the functional configuration of the spherical aberration correction calculation device 10a of the second embodiment.
The spherical aberration correction calculation device 10a includes a control unit 12a. The control unit 12a includes a second image acquisition unit 130, an imaging state evaluation value calculation unit 131, and a relative position calculation unit 132.

第2の画像取得部130は、第2の撮像画像ZIを撮像部25から取得する。
第2の撮像画像ZIとは、撮像対象TPと対物レンズ21との相対位置が互いに異なる複数の第2の相対位置毎に、程度算出部15が算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPによって撮像された複数の撮像画像である。
第2の画像取得部130は、撮像部25から取得した第2の撮像画像ZIを、撮像状態評価値算出部131に対して出力する。
The second image acquisition unit 130 acquires the second captured image ZI from the image pickup unit 25.
The second captured image ZI is a correction corresponding to the displacement of the reference focus surface calculated by the degree calculation unit 15 for each of a plurality of second relative positions in which the relative positions of the image target TP and the objective lens 21 are different from each other. It is a plurality of captured images captured by the degree CP.
The second image acquisition unit 130 outputs the second image ZI acquired from the image pickup unit 25 to the image pickup state evaluation value calculation unit 131.

撮像状態評価値算出部131は、第2の画像取得部130から第2の撮像画像ZIを取得する。
撮像状態評価値算出部131は、第2の画像取得部130から取得した第2の撮像画像ZIに基づいて、第2の評価値ZVを算出する。第2の評価値ZVとは、撮像対象TPの撮像状態の程度を示す評価値である。撮像対象TPの撮像状態の程度を示す評価値とは、第2の撮像画像ZIの撮像画像の輝度値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の周波数成分及び撮像画像の点像分布関数などの評価値である。
撮像状態評価値算出部131は、算出した第2の評価値ZVを、相対位置算出部132に対して出力する。
The image pickup state evaluation value calculation unit 131 acquires the second image capture image ZI from the second image acquisition unit 130.
The imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the second evaluation value ZV based on the second image ZI acquired from the second image acquisition unit 130. The second evaluation value ZV is an evaluation value indicating the degree of the imaging state of the imaging target TP. The evaluation values indicating the degree of the imaging state of the imaging target TP are the brightness value of the captured image of the second captured image ZI, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the captured image, and the point image of the captured image. It is an evaluation value such as a distribution function.
The imaging state evaluation value calculation unit 131 outputs the calculated second evaluation value ZV to the relative position calculation unit 132.

相対位置算出部132は、撮像状態評価値算出部131から第2の評価値ZVを取得する。相対位置算出部132は、撮像状態評価値算出部131から取得した第2の評価値ZV同士を補間する。相対位置算出部132は、補間した第2の評価値ZVに基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを算出する。相対位置算出部132は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを、対物レンズ駆動部24及び表示部11に対して出力する。 The relative position calculation unit 132 acquires the second evaluation value ZV from the imaging state evaluation value calculation unit 131. The relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation values ZV acquired from the imaging state evaluation value calculation unit 131. The relative position calculation unit 132 calculates the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane based on the interpolated second evaluation value ZV. The relative position calculation unit 132 outputs the absolute position ZLP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the objective lens driving unit 24 and the display unit 11.

対物レンズ駆動部24は、相対位置算出部132から基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを取得する。対物レンズ駆動部24は、対物レンズ21と、撮像対象TPとの相対位置を、絶対位置ZLPに調節する。球面収差補正部20は、対物レンズ21が、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLP及び基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPの状態で、撮像対象TPを撮像する。 The objective lens driving unit 24 acquires the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface from the relative position calculation unit 132. The objective lens driving unit 24 adjusts the relative position between the objective lens 21 and the imaging target TP to the absolute position ZLP. The spherical aberration correction unit 20 images the image target TP in a state where the objective lens 21 has an absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface and a degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface.

表示部11は、相対位置算出部132から基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを取得する。表示部11は、相対位置算出部132から取得した基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを表示する。 The display unit 11 acquires the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface from the relative position calculation unit 132. The display unit 11 displays the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane acquired from the relative position calculation unit 132.

[球面収差補正算出装置10aの動作の概要]
次に、図8を参照して、球面収差補正算出装置10aの動作の概要について説明する。
図8は、球面収差補正算出装置10aの動作の一例を示す流れ図である。
[Outline of operation of spherical aberration correction calculation device 10a]
Next, an outline of the operation of the spherical aberration correction calculation device 10a will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a flow chart showing an example of the operation of the spherical aberration correction calculation device 10a.

第2の画像取得部130は、撮像部25から、第2の撮像画像ZIを取得する(ステップS210)。第2の画像取得部130は、撮像部25から取得した第2の撮像画像ZIを、撮像状態評価値算出部131に対して出力する。 The second image acquisition unit 130 acquires the second image ZI from the image pickup unit 25 (step S210). The second image acquisition unit 130 outputs the second image ZI acquired from the image pickup unit 25 to the image pickup state evaluation value calculation unit 131.

撮像状態評価値算出部131は、第2の画像取得部130から第2の撮像画像ZIを取得する。撮像状態評価値算出部131は、第2の画像取得部130から取得した第2の撮像画像ZIの評価値を、第2の評価値ZVとして算出する(ステップS220)。
撮像状態評価値算出部131は、上述した評価値算出部14と同様の方法で、第2の撮像画像ZI毎に第2の評価値ZVを算出する。撮像状態評価値算出部131は、算出した第2の評価値ZVを、相対位置算出部132に対して出力する。
The image pickup state evaluation value calculation unit 131 acquires the second image capture image ZI from the second image acquisition unit 130. The imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the evaluation value of the second captured image ZI acquired from the second image acquisition unit 130 as the second evaluation value ZV (step S220).
The imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the second evaluation value ZV for each second captured image ZI in the same manner as the evaluation value calculation unit 14 described above. The imaging state evaluation value calculation unit 131 outputs the calculated second evaluation value ZV to the relative position calculation unit 132.

相対位置算出部132は、撮像状態評価値算出部131から第2の評価値ZVを取得する。相対位置算出部132は、取得した第2の評価値ZVを2次元フィッティングにより補間する。相対位置算出部132は、上述した程度算出部15と同様の方法で、第2の評価値ZVを補間する。相対位置算出部132は、補間した第2の評価値ZVから、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを算出する(ステップS230)。相対位置算出部132は、補間した第2の評価値ZVのピークと対応する相対位置が、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPであると算出する。 The relative position calculation unit 132 acquires the second evaluation value ZV from the imaging state evaluation value calculation unit 131. The relative position calculation unit 132 interpolates the acquired second evaluation value ZV by two-dimensional fitting. The relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation value ZV in the same manner as the degree calculation unit 15 described above. The relative position calculation unit 132 calculates the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane from the interpolated second evaluation value ZV (step S230). The relative position calculation unit 132 calculates that the relative position corresponding to the peak of the interpolated second evaluation value ZV is the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane.

[第2の実施形態のまとめ]
以上説明したように、球面収差補正算出装置10aは、撮像状態評価値算出部131と、相対位置算出部132とを備える。撮像状態評価値算出部131は、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを固定し、絶対位置ZLが異なる第2の撮像画像ZIの第2の評価値ZVを算出する。相対位置算出部132は、第2の評価値ZV同士を補間し、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを算出する。球面収差補正部20は、球面収差補正算出装置10aが算出する基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CP及び基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPに、対物レンズ21を調節する。球面収差補正部20は、基準フォーカス面情報TFIにより近い面に、対物レンズ21の焦点位置を調節することができる。
[Summary of the second embodiment]
As described above, the spherical aberration correction calculation device 10a includes an imaging state evaluation value calculation unit 131 and a relative position calculation unit 132. The image pickup state evaluation value calculation unit 131 fixes the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface, and calculates the second evaluation value ZV of the second captured image ZI having different absolute positions ZL. The relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation values ZVs and calculates the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane. The spherical aberration correction unit 20 adjusts the objective lens 21 to the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface calculated by the spherical aberration correction calculation device 10a and the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface. The spherical aberration correction unit 20 can adjust the focal position of the objective lens 21 to a surface closer to the reference focus surface information TFI.

[評価値の算出順について]
上述の説明では、評価値算出部14は、観察者によって入力される補正環開始位置CB及び撮像開始位置ZBから順に、評価値RVを算出する。
[About the calculation order of evaluation values]
In the above description, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV in order from the correction ring start position CB and the imaging start position ZB input by the observer.

評価値算出部14は、補正環開始位置CBの代わりに、補正環21aが補正できる範囲の中央値近傍の補正の程度によって撮像された撮像画像から順に評価値RVを算出してもよい。具体的には、評価値算出部14は、図5に示す補正量CL4から評価値RVを算出し、補正量CL4から補正量CL7、補正量CL4から補正量CL1の順に評価値RVを算出する。 Instead of the correction ring start position CB, the evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV in order from the captured image captured by the degree of correction near the median in the range where the correction ring 21a can be corrected. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV from the correction amount CL4 shown in FIG. 5, and calculates the evaluation value RV in the order of the correction amount CL4 from the correction amount CL7 and the correction amount CL4 to the correction amount CL1. ..

また、評価値算出部14は、補正量CL4の近傍の補正の程度から評価値RVを算出してもよい。具体的には、評価値算出部14は、CL3及び補正量CL5、補正量CL2及び補正量CL6、補正量CL1及び補正量CL7の順に、評価値RVを算出する。 Further, the evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV from the degree of correction in the vicinity of the correction amount CL4. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV in the order of CL3 and the correction amount CL5, the correction amount CL2 and the correction amount CL6, the correction amount CL1 and the correction amount CL7.

評価値算出部14は、対物レンズ21の光学特性に基づいて、撮像画像TIのうちから評価値RVを算出する順番を決定してもよい。評価値算出部14は、対物レンズ21の光学特性に基づくと、補正量CLの調節に伴う焦点位置OFの変位と、絶対位置ZLの変化とが対応付けられる。評価値算出部14は、焦点位置OFの変位に基づいて、評価値RVを算出する順番を決定することができる。評価値算出部14は、評価値RVのピークの算出に必要な撮像画像TIの撮像枚数を減らすことができる。球面収差補正部20は、撮像画像TIを撮像する回数を減らすことができる。つまり、撮像対象TPが染色された試料の場合には、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを算出するための撮像による、試料の退色の程度を抑えることができ、より鮮明な撮像画像を撮像することができる。 The evaluation value calculation unit 14 may determine the order in which the evaluation value RV is calculated from the captured image TI based on the optical characteristics of the objective lens 21. Based on the optical characteristics of the objective lens 21, the evaluation value calculation unit 14 associates the displacement of the focal position OF with the adjustment of the correction amount CL with the change of the absolute position ZL. The evaluation value calculation unit 14 can determine the order in which the evaluation value RV is calculated based on the displacement of the focal position OF. The evaluation value calculation unit 14 can reduce the number of captured images TI required for calculating the peak of the evaluation value RV. The spherical aberration correction unit 20 can reduce the number of times the captured image TI is captured. That is, in the case of a sample in which the TP to be imaged is stained, the degree of fading of the sample can be suppressed by imaging for calculating the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus plane, and clearer imaging can be performed. Images can be captured.

[基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPの算出について]
程度算出部15は、評価値算出部14が算出する評価値RV同士を順次補間していき、補完された評価値RVのピークを算出できればよい。程度算出部15は、評価値RVのピークが検出できた時点で処理を終了し、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPを算出してもよい。程度算出部15は、ピークが検出できた時点で処理を終了する為、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度CPの算出にかかる時間を短くすることができる。
[About the calculation of the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus plane]
The degree calculation unit 15 may be able to sequentially interpolate the evaluation value RVs calculated by the evaluation value calculation unit 14 and calculate the peak of the complemented evaluation value RVs. The degree calculation unit 15 may end the process when the peak of the evaluation value RV can be detected, and calculate the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus surface. Since the degree calculation unit 15 ends the process when the peak can be detected, the time required for calculating the degree CP of the correction corresponding to the displacement of the reference focus plane can be shortened.

[絶対位置ZLの調節について]
上述した説明では、対物レンズ21と撮像画像TIとの絶対位置ZLは、対物レンズ21を対物レンズ駆動部24が駆動することにより調節する構成について説明したが、ステージ23を光軸OA方向に移動させて調節してもよい。ステージ23を調節する場合には、球面収差補正部20はステージ駆動部(不図示)を備える。この場合には、ステージ駆動部は、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ZLPを取得すると、ステージ23を駆動させる。ステージ23が駆動されると、対物レンズ21と撮像対象TPとの絶対位置ZLが調節される。なお、ステージの上下動駆動機構は、一般的な顕微鏡のステージ上下動機構が使用できる。例えば、カム機構や歯車と歯車にかみ合う係合部材が使用できる。また、対物レンズ側を光軸方向に移動させる機構も一般的な顕微鏡で用いられている機構を使用できる。例えば、歯車と係合部材、リンク機構による上下動機構、カム機構などが使用できる。
[Adjustment of absolute position ZL]
In the above description, the absolute position ZL between the objective lens 21 and the captured image TI has been adjusted by driving the objective lens 21 by the objective lens driving unit 24, but the stage 23 is moved in the optical axis OA direction. You may adjust it. When adjusting the stage 23, the spherical aberration correction unit 20 includes a stage drive unit (not shown). In this case, the stage drive unit drives the stage 23 when it acquires the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface. When the stage 23 is driven, the absolute position ZL between the objective lens 21 and the imaging target TP is adjusted. As the vertical movement drive mechanism of the stage, a general vertical stage vertical movement mechanism of a microscope can be used. For example, a cam mechanism or an engaging member that meshes with a gear can be used. Further, as a mechanism for moving the objective lens side in the optical axis direction, a mechanism used in a general microscope can be used. For example, a gear and an engaging member, a vertical movement mechanism by a link mechanism, a cam mechanism, and the like can be used.

次に、球面収差補正部20を備える顕微鏡について説明する。
顕微鏡は、球面収差補正光学系を有する対物レンズと、撮像対象物を載置するステージと、画像群生成部を備える。ここで、顕微鏡とは、画像群生成装置の一例である。
Next, a microscope including the spherical aberration correction unit 20 will be described.
The microscope includes an objective lens having a spherical aberration correction optical system, a stage on which an imaging object is placed, and an image group generating unit. Here, the microscope is an example of an image group generating device.

画像群生成部は、第一の画像群と、第二の画像群とを含む画像群を生成する。画像群生成部とは、図7の例えば画像取得部13内に設けられる装置である。また、画像生成装置とは、画像取得部を有する装置である。 The image group generation unit generates an image group including the first image group and the second image group. The image group generating unit is a device provided in, for example, the image acquisition unit 13 in FIG. 7. The image generation device is a device having an image acquisition unit.

第一の画像群は、第一の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる。相対距離とは、対物レンズとステージとの間隔であり、対物レンズとステージの各位置とを対象とすれば相対位置と同義である。 The first image group is obtained by continuously shooting an image-imaging object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the first aberration correction amount. The relative distance is the distance between the objective lens and the stage, and is synonymous with the relative position when the positions of the objective lens and the stage are targeted.

第二の画像群は、第二の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージとの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる。なお、第1の画像群とは、図5において、例えば撮像画像TI1であり、第2の画像群とは、例えば撮像画像TI2である。 The second image group can be obtained by continuously shooting an imaging object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the second aberration correction amount. In FIG. 5, the first image group is, for example, a captured image TI1, and the second image group is, for example, a captured image TI2.

連写とは、上述した図5の補正量CL1の補正の程度において撮像され、各対物レンズの位置ZLを各位置で停止して、異なる対物レンズの位置ZLの画像を続けて撮像することである。 Continuous shooting means that images are taken with the degree of correction of the correction amount CL1 in FIG. 5 described above, the position ZL of each objective lens is stopped at each position, and images of different objective lens positions ZL are continuously imaged. is there.

画像群生成部とは、上述した図7の例えば画像取得部13内に設けられる装置である。また、画像生成装置とは、画像取得部を有する装置である。 The image group generating unit is a device provided in, for example, the image acquisition unit 13 of FIG. 7 described above. The image generation device is a device having an image acquisition unit.

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and may be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. it can.

なお、上述の球面収差補正算出装置10及び球面収差補正算出装置10aは内部にコンピュータを有している。そして、上述した装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The spherical aberration correction calculation device 10 and the spherical aberration correction calculation device 10a described above have a computer inside. The process of each process of the device described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, this computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions.
Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

10…球面収差補正算出装置、11…表示部、12,12a…制御部、13…画像取得部、14…評価値算出部、15…程度算出部、16…基準フォーカス面情報取得部、17…操作検出部、20…球面収差補正部、21…対物レンズ、21a…補正環、22…補正環駆動部、23…ステージ、24…対物レンズ駆動部、25…撮像部、100…球面収差補正光学系システム、130…第2の画像取得部、131…撮像状態評価値算出部、132…相対位置算出部 10 ... Spherical aberration correction calculation device, 11 ... Display unit, 12, 12a ... Control unit, 13 ... Image acquisition unit, 14 ... Evaluation value calculation unit, 15 ... Degree calculation unit, 16 ... Reference focus plane information acquisition unit, 17 ... Operation detection unit, 20 ... Spherical aberration correction unit, 21 ... Objective lens, 21a ... Correction ring, 22 ... Correction ring drive unit, 23 ... Stage, 24 ... Objective lens drive unit, 25 ... Imaging unit, 100 ... Spherical aberration correction optics System system, 130 ... second image acquisition unit, 131 ... imaging state evaluation value calculation unit, 132 ... relative position calculation unit

Claims (8)

球面収差補正光学系を有する対物レンズと、
撮像対象物を載置するステージと、
第一の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、
第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
を含む画像群を生成する画像群生成部と
予め定めた基準画像に基づいて前記画像群の中から第三の画像群を選択し、前記第三の画像群を構成する前記画像ごとの評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記対物レンズの収差補正量の最適値を求める収差補正量算出部と
を備え、
前記基準画像とは、前記対物レンズの収差補正量を任意の収差補正量に設定し、前記撮像対象物に前記対物レンズの焦点が合った状態で撮像された観察位置の画像である
球面収差補正算出装置。
An objective lens with a spherical aberration correction optical system and
The stage on which the object to be imaged is placed and
With the first image group obtained by continuously shooting the image pickup object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the first aberration correction amount. ,
With the second image group obtained by continuously shooting the image pickup object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the second aberration correction amount. With the image group generation unit that generates the image group including
An evaluation value calculation unit that selects a third image group from the image groups based on a predetermined reference image and calculates an evaluation value for each image constituting the third image group.
With the aberration correction amount calculation unit that obtains the optimum value of the aberration correction amount of the objective lens based on the evaluation value.
With
The reference image is an image of an observation position imaged in a state where the aberration correction amount of the objective lens is set to an arbitrary aberration correction amount and the objective lens is in focus on the imaging object.
Spherical aberration correction calculation device.
前記収差補正量算出部は、
前記評価値算出部が算出する複数の前記評価値同士を補間して前記収差補正量を算出する
請求項に記載の球面収差補正算出装置。
The aberration correction amount calculation unit is
The spherical aberration correction calculation device according to claim 1 , wherein a plurality of the evaluation values calculated by the evaluation value calculation unit are interpolated to calculate the aberration correction amount.
前記評価値算出部は、
前記収差補正量が異なる複数の前記画像毎に、
前記基準画像が示す空間周波数と、複数の前記画像のうちのある前記画像が示す空間周波数とに基づいて評価値を算出する
請求項1又は請求項2に記載の球面収差補正算出装置。
The evaluation value calculation unit
For each of the plurality of images having different aberration correction amounts,
The spherical aberration correction calculation device according to claim 1 or 2 , wherein an evaluation value is calculated based on the spatial frequency indicated by the reference image and the spatial frequency indicated by a certain image among the plurality of the images.
前記評価値算出部は、
前記空間周波数のうち所定の帯域の空間周波数に基づいて、前記評価値を算出する、
請求項に記載の球面収差補正算出装置。
The evaluation value calculation unit
The evaluation value is calculated based on the spatial frequency of a predetermined band among the spatial frequencies.
The spherical aberration correction calculation device according to claim 3 .
請求項から請求項のいずれかの球面収差補正算出装置で算出された評価値に基づいて、前記対物レンズの球面収差補正光学系を光軸方向に移動する収差補正光学系の駆動部を備える顕微鏡。 Based claims 1 to evaluation value calculated by any of the spherical aberration correction calculation device according to claim 4, the driving unit of the aberration correction optical system moves in the optical axis direction the spherical aberration correcting optical system of the objective lens Equipped with a microscope. 前記顕微鏡は、前記駆動部による収差補正光学系を移動した後に前記対物レンズと前記ステージの相対位置を光軸方向に移動させる駆動部を備える
請求項に記載の顕微鏡。
The microscope is a microscope according to claim 5, comprising a drive unit that moves in the optical axis direction relative position of the objective lens and the stage after moving the aberration correction optical system by the driving unit.
コンピュータ
一の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、球面収差補正光学系を有する対物レンズと撮像対象物を載置するステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、
第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
を含む画像群を生成する画像群生成ステップと、
予め定めた基準画像に基づいて前記画像群の中から第三の画像群を選択し、前記第三の画像群を構成する前記画像ごとの評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値に基づいて、前記対物レンズの収差補正量の最適値を求める収差補正量算出ステップと、
を実行させるための球面収差補正算出プログラムであって、
前記基準画像とは、前記対物レンズの収差補正量を任意の収差補正量に設定し、前記撮像対象物に前記対物レンズの焦点が合った状態で撮像された観察位置の画像である
球面収差補正算出プログラム
In computer
With the spherical aberration correction optical system adjusted by the first aberration correction amount, the image pickup object is continuously photographed while changing the relative distance between the objective lens having the spherical aberration correction optical system and the stage on which the image pickup object is placed. The first image group obtained by doing
With the second image group obtained by continuously shooting the image pickup object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the second aberration correction amount. an image group generating step of generating an image group including,
An evaluation value calculation step of selecting a third image group from the image groups based on a predetermined reference image and calculating an evaluation value for each of the images constituting the third image group.
An aberration correction amount calculation step for obtaining an optimum value of the aberration correction amount of the objective lens based on the evaluation value, and
A spherical aberration correction calculation program for execution,
The reference image is an image of an observation position imaged in a state where the aberration correction amount of the objective lens is set to an arbitrary aberration correction amount and the objective lens is in focus on the imaging object.
Spherical aberration correction calculation program .
第一の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、球面収差補正光学系を有する対物レンズと撮像対象物を載置するステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、
第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
を含む画像群を生成し、
予め定めた基準画像に基づいて前記画像群の中から第三の画像群を選択し、前記第三の画像群を構成する前記画像ごとの評価値を算出し、
前記評価値に基づいて、前記対物レンズの収差補正量の最適値を求める、
球面収差補正算出方法であって、
前記基準画像とは、前記対物レンズの収差補正量を任意の収差補正量に設定し、前記撮像対象物に前記対物レンズの焦点が合った状態で撮像された観察位置の画像である
球面収差補正算出方法。
With the spherical aberration correction optical system adjusted by the first aberration correction amount, the image pickup object is continuously photographed while changing the relative distance between the objective lens having the spherical aberration correction optical system and the stage on which the image pickup object is placed. The first image group obtained by doing
With the second image group obtained by continuously shooting the image pickup object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted by the second aberration correction amount.
Generates a group of images containing
A third image group is selected from the image group based on a predetermined reference image, and an evaluation value for each image constituting the third image group is calculated.
Based on the evaluation value, the optimum value of the aberration correction amount of the objective lens is obtained.
Spherical aberration correction calculation method
The reference image is an image of an observation position imaged in a state where the aberration correction amount of the objective lens is set to an arbitrary aberration correction amount and the objective lens is in focus on the imaging object.
Spherical aberration correction calculation method.
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