JP7308460B2 - 顕微鏡の自動焦点システム、装置及び方法 - Google Patents
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Description
ここで、平均μは全てのピクセルのグレースケールピクセル値の平均であり、s(i,j)は座標(i,j)におけるグレースケールピクセル値であり、N及びMは、それぞれ、i及びj方向のピクセルの数を示す。自動焦点システム100が使用し得る焦点の質の値の計算方法のその他の例は、Sivash Yazdanfar et al., "Simple and Robust Image-Based Autofocusing for Digital Microscopy," Optics Express Vol.16, No.12, 8670 (2008)に記載されており、その全体は参照することにより本明細書の一部をなす。上記の開示方法は単なる例であり、これを限定することを意図するものではない。
焦点カメラ70及び72が撮像した画像について、同じ相対Z位置(図5の138が示すとおり)において、鮮鋭度値が等しい(又は相互に適切な許容範囲内にある)場合に、交点が生じ得る。
Claims (12)
- 対物レンズと、
第1結像共役面上に試料を配置するステージと、
第1オフセット距離で第2結像共役面の第1の側に配置され、合焦するように構成された第1焦点カメラと、
第2オフセット距離で第2結像共役面の第2の側に配置され、合焦するように構成された第2焦点カメラと、
対物レンズ及びステージ間の距離を調節する手段とを備え、
第1オフセット距離及び第2オフセット距離が、対物レンズ及びステージ間の同じ距離において、第1焦点カメラ及び第2焦点カメラ各々が撮像した試料の画像の鮮鋭度測定値が、第2結像共役面において等しくなるように定められることを特徴とし、
さらに、一次照明源と、
第3結像共役面上に配置された撮像装置と、
第1焦点カメラ及び第2焦点カメラに連結され、第1焦点カメラを用いた試料の鮮鋭度測定値が第2焦点カメラを用いた試料の鮮鋭度測定値と等しいときに試料に合焦していると判定するように構成されるハードウェアプロセッサと、
を備えた顕微鏡の自動焦点システムであって、
前記ハードウェアプロセッサはさらに、
第1焦点カメラを使用して測定された試料の第5鮮鋭度測定値(SA3)が、第2焦点カメラを使用して測定された試料の第6鮮鋭度測定値(SB3)に等しくなるように、対物レンズ及びステージ間の距離を第3位置(Z3)に調節し、
しかる後、対物レンズ及びステージ間の距離を第4位置(Z4)に調節し、第1焦点カメラを使用して試料の第7鮮鋭度値(SA4)を、第2焦点カメラを使用して試料の第8鮮鋭度値(SB4)を測定し、
(SA4-SA3)/(Z4-Z3)に等しい第3傾きを計算し、
(SB4-SB3)/(Z4-Z3)に等しい第4傾きを計算し、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆であるか否かを判定し、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆である場合に、対物レンズ及びステージ間の距離の調節を終了し、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆でない場合には、第1焦点カメラを使用して測定された試料の鮮鋭度測定値が、第2焦点カメラを使用して測定された試料の鮮鋭度測定値と等しく、かつ、前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆となるまで、対物レンズ及びステージ間の距離を引き続き調節するよう構成される顕微鏡の自動焦点システム。 - さらに、二次照明源を備え、
一次照明源が撮像装置が受光する第1波長域の光を放射するように構成されることを特徴とし、
また、二次照明源が第1波長域とは異なる第2波長域の光を放射するように構成されており、二次照明源が第1焦点カメラ及び第2焦点カメラが受像する第4結像共役面上の焦点パターンを介して光を投影することを特徴とする、
請求項1に記載の自動焦点システム。 - さらに、二次照明源と撮像装置との間の光路内に配置され、二次照明源からの光が撮像装置に到達するのを防止する第1フィルタと、
一次照明源と第1焦点カメラ及び第2焦点カメラとの間の光路内に配置され、一次照明源からの光が第1焦点カメラ及び第2焦点カメラに到達するのを防止する第2フィルタ、
とを備えた請求項2に記載の自動焦点システム。 - 前記撮像装置が、第1焦点カメラ及び第2焦点カメラにより試料に合焦していると判定されたときに、試料の画像を撮像するように構成されることを特徴とする、請求項1に記載の自動焦点システム。
- 前記ハードウェアプロセッサが、さらに、ステージ及び対物レンズの少なくともいずれかを移動させて、粗焦点及び微焦点を合わせるように構成されることを特徴とする、請求項1に記載の自動焦点システム。
- 前記ハードウェアプロセッサが、さらに、対物レンズに対するステージの位置、ステージの絶対位置及び対物レンズの絶対位置のうち少なくとも1つを保存するように構成されることを特徴とする、請求項1に記載の自動焦点システム。
- 少なくとも対物レンズと、第1結像共役面上に試料を配置するためのステージと、第1オフセット距離で第2結像共役面の第1の側に配置され、合焦するように構成される第1焦点カメラと、第2オフセット距離で第2結像共役面の第2の側に配置され、合焦するように構成される第2焦点カメラと、対物レンズ及びステージ間の距離を調節する手段とを備え、第1オフセット距離及び第2オフセット距離が、対物レンズ及びステージ間の同じ距離において、第1焦点カメラ及び第2焦点カメラ 各々が撮像した試料の画像の鮮鋭度測定値が、第2結像共役面において等しくなるように定められることを特徴とし、さらに、一次照明源と、第3結像共役面上に配置された撮像装置と、を備えた顕微鏡の自動焦点方法であって、
第1焦点カメラを使用して測定された試料の第5鮮鋭度測定値(SA3)が、第2焦点カメラを使用して測定された試料の第6鮮鋭度測定値(SB3)に等しくなるように、対物レンズ及びステージ間の距離を第3位置(Z3)に調節するステップと、
しかる後、対物レンズ及びステージ間の距離を第4位置(Z4)に調節し、第1焦点カメラを使用して試料の第7鮮鋭度値(SA4)を、第2焦点カメラを使用して試料の第8鮮鋭度値(SB4)を測定ステップと、
(SA4-SA3)/(Z4-Z3)に等しい第3傾きを計算するステップと、
(SB4-SB3)/(Z4-Z3)に等しい第4傾きを計算するステップと、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆であるか否かを判定するステップと、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆である場合に、対物レンズ及びステージ間の距離の調節を終了し、
前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆でない場合には、第1焦点カメラを使用して測定された試料の鮮鋭度測定値が、第2焦点カメラを使用して測定された試料の鮮鋭度測定値と等しく、かつ、前記第3傾きと前記第4傾きとの正負が逆となるまで、対物レンズ及びステージ間の距離を引き続き調節するステップとを
を含む顕微鏡の自動焦点方法。 - 前記顕微鏡が二次照明源も有し、一次照明源が撮像装置が受光する第1波長域の光を放射するように構成され、二次照明源が第1波長域とは異なる第2波長域の光を放射するように構成され、かつ、第1焦点カメラ及び第2焦点カメラが受光する、第4結像共役面上に位置する焦点パターンを通して光を投射することを特徴とする、請求項7に記載の自動焦点方法。
- 前記顕微鏡が、二次照明源と撮像装置との間の光路内に配置され、二次照明源からの光が撮像装置に到達するのを防ぐ第1フィルタ、及び一次照明源、第1焦点カメラと第2焦点カメラとの間の光路内に配置され、一次照明源からの光が第1焦点カメラと第2焦点カメラに到達するのを防ぐ第2フィルタをも有することを特徴とする、請求項8に記載の自動焦点方法。
- 第1焦点カメラ及び第2焦点カメラが試料に合焦していると判定したときに、試料の画像を撮像するように、撮像装置が構成されることを特徴とする、請求項7に記載の自動焦点方法。
- ステージ及び対物レンズの少なくともいずれかを移動させて、粗焦点及び微焦点を合わせるステップを更に含む、請求項7に記載の自動焦点方法。
- 対物レンズに対するステージの位置、ステージの絶対位置及び対物レンズの絶対位置のうちの少なくとも1つを保存する、請求項7に記載の自動焦点方法。
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