JP6899963B2 - リアルタイムの自動焦点調節走査 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年9月29日に出願された米国仮特許出願第62/566,155号の優先権を主張し、この特許出願は、あたかも全体が記載されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (12)
- デジタル走査装置であって、前記デジタル走査装置は、
対物レンズと、
前記対物レンズの視野を感知するための、前記対物レンズの光学経路に配置された焦点調節センサおよび撮像センサと、
少なくとも1つのプロセッサと、
を備え、
前記少なくとも1つのプロセッサは、試料の走査中に、前記対物レンズの高さを調整するように構成され、前記対物レンズの高さ調整は、
試料上のマクロフォーカス点であって、前記試料の縁および前記試料の最大長さを表すラインの両方の所定範囲内にあるマクロフォーカス点を選択することと、
前記対物レンズの前記試料からの複数の距離位置に対応する複数の像面において前記マクロフォーカス点を含む画像データを取得するために、前記マクロフォーカス点を含む単一の視野を、前記焦点調節センサを用いて走査することと、
前記複数の像面の各々に対するコントラスト値を判定することと、
前記マクロフォーカス点に対して最も高いコントラスト値を有する像面が前記撮像センサの像面に対応する、前記対物レンズの距離位置を示す真−Z値、Z1を特定することと、
画像データの複数のバッファを取得するために前記試料の前記最大長さを表す前記ラインに沿う複数の領域を走査することであって、各バッファは、複数の走査ラインを含み、各走査ラインは、複数のピクセルを含み、各バッファは、前記複数の走査ラインの数に等しいピクセルの行数および各走査ライン内の前記複数のピクセルの数に等しいピクセルの列数を備えることと、
前記複数のバッファの各々に対してコントラスト比の値を判定することと、
前記複数のバッファに対する前記判定されたコントラスト比の値に対応する複数のさらなる真−Z値、Z2〜Znを特定することであって、各さらなる真−Z値は、前記複数のバッファのそれぞれに対して、前記撮像センサの前記像面がピークコントラストを有する、前記対物レンズの距離位置を示すことと、
前記真−Z値のすべて、Z1〜Znを、それぞれの場所情報とともに格納することであって、Z1の前記場所情報は、前記マクロフォーカス点の場所を示し、Z2〜Znのそれぞれに対する前記場所情報は、前記複数のバッファのそれぞれの場所を示すことと、
走査される前記試料の領域の場所を判定することと、
前記試料の前記領域に最も近い真−Z値を、前記真−Z値、Z1〜Znに対する前記判定された場所および前記格納された場所情報に基づいて特定することと、
前記試料の前記領域に対する予測−Z値を、前記最も近い真−Z値に少なくとも部分的に基づいて判定することと、
前記対物レンズと前記試料との間の距離を、前記予測−Z値に基づいて、前記試料の前記領域の走査開始時に調整することと、
によって行う、
デジタル走査装置。 - 前記複数のバッファの各々に対してコントラスト比の値を判定することは、
前記バッファにおけるピクセルの列ごとに平均コントラスト比の値を判定することと、
前記バッファに対するコントラスト比の値を、前記バッファにおけるピクセルの列ごとの前記平均コントラスト比の値に基づいて判定することと、
を含む、
請求項1に記載のデジタル走査装置。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、前記試料の前記領域の走査後、
前記試料の前記領域に対して、真−Z値、Znewを判定し、
前記試料の前記領域に対する前記真−Z値、Znewと前記試料の前記領域に対する前記予測−Z値との差を判定し、
前記差が所定の閾値を超えるとき、前記試料の前記領域の再走査を開始する、
ように構成されている、
請求項1または2に記載のデジタル走査装置。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、前記試料の複数の走査領域の走査後、前記真−Z値と前記予測−Z値との前記差が前記複数の走査領域の所定のパーセンテージに対して前記所定の閾値を超える場合、前記試料全体の再走査を開始するように構成されている、
請求項3に記載のデジタル走査装置。 - 前記所定の閾値は、0.5〜0.9マイクロンの範囲にある、
請求項3または4に記載のデジタル走査装置。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、前記真−Z値のすべて、Z1〜Znを用いてグローバル試料面を計算するように構成され、前記試料の前記領域に対する前記予測−Z値は、前記最も近い真−Z値および前記グローバル試料面に少なくとも部分的に基づく、
請求項3から5のいずれかに記載のデジタル走査装置。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、前記試料の前記領域の走査後、前記試料の走査領域に対して、前記真−Z値、Znewを用いて、前記グローバル試料面を再計算するように構成されている、
請求項6に記載のデジタル走査装置。 - 前記グローバル試料面は、新しい真−Z値が計算かつ格納されると、連続的に更新されて、前記試料に対する格納されているすべての真−Z値に反映を行う、
請求項6または7のいずれかに記載のデジタル走査装置。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、走査される前記試料の前記領域に隣接する領域に対応するバッファに対する真−Z値のサブセットを用いて、ローカル試料面を計算するように構成され、前記試料の前記領域に対する前記予測−Z値は、前記最も近い真−Z値および前記ローカル試料面に少なくとも部分的に基づく、
請求項1から8のいずれかに記載のデジタル走査装置。 - 前記ローカル試料面は、L字状である、
請求項9に記載のデジタル走査装置。 - 前記試料の前記最大長さを表す前記ラインに沿って走査された前記複数の領域は、集合的に、前記試料にわたって延在する前記試料の隣接部分を形成する、
請求項1から10のいずれかに記載のデジタル走査装置。 - 対物レンズと、前記対物レンズの視野を感知するための、前記対物レンズの光学経路に配置された焦点調節センサおよび撮像センサと、少なくとも1つのプロセッサと、を備えるデジタル走査装置を焦点調節する方法であって、前記デジタル走査装置の前記少なくとも1つのプロセッサによって、
試料上のマクロフォーカス点であって、前記試料の縁および前記試料の最大長さを表すラインの両方の所定範囲内にあるマクロフォーカス点を選択することと、
前記対物レンズの前記試料からの複数の距離位置に対応する複数の像面において前記マクロフォーカス点を含む画像データを取得するために、前記マクロフォーカス点を含む単一の視野を、前記焦点調節センサを用いて走査することと、
前記複数の像面の各々に対するコントラスト値を判定することと、
前記マクロフォーカス点に対して最も高いコントラスト値を有する像面が前記撮像センサの像面に対応する、前記対物レンズの距離位置を示す真−Z値、Z1を特定することと、
画像データの複数のバッファを取得するために前記試料の前記最大長さを表す前記ラインに沿う複数の領域を走査することであって、各バッファは、複数の走査ラインを含み、各走査ラインは、複数のピクセルを含み、各バッファは、前記複数の走査ラインの数に等しいピクセルの行数および各走査ライン内の前記複数のピクセルの数に等しいピクセルの列数を備えることと、
前記複数のバッファの各々に対してコントラスト比の値を判定することと、
前記複数のバッファに対する前記判定されたコントラスト比の値に対応する複数のさらなる真−Z値、Z2〜Znを特定することであって、各さらなる真−Z値は、前記複数のバッファのそれぞれに対して、前記撮像センサの前記像面がピークコントラストを有する、前記対物レンズの距離位置を示すことと、
前記真−Z値のすべて、Z1〜Znを、それぞれの場所情報とともに格納することであって、Z1の前記場所情報は、前記マクロフォーカス点の場所を示し、Z2〜Znのそれぞれに対する前記場所情報は、前記複数のバッファのそれぞれの場所を示すことと、
走査される前記試料の領域の場所を判定することと、
前記試料の前記領域に最も近い真−Z値を、前記真−Z値、Z1〜Znに対する前記判定された場所および前記格納された場所情報に基づいて特定することと、
前記試料の前記領域に対する予測−Z値を、前記最も近い真−Z値に少なくとも部分的に基づいて判定することと、
前記対物レンズと前記試料との間の距離を、前記予測−Z値に基づいて、前記試料の前記領域の走査開始時に調整することと、
を含む方法。
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