SE520829C2

SE520829C2 - Focus measurement method in automatic focusing microscope, involves determining relation of current focus value with optimal focus value using intensity variation of electronic representation of object

Info

Publication number: SE520829C2
Application number: SE9902863A
Authority: SE
Inventors: Anders Rosenqvist
Original assignee: Cellavision Ab
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2003-09-02
Also published as: SE9902863L; SE9902863D0

Abstract

An electronic representation of the object (14) to be studied, is produced. The variations in intensity of the electronic representation with the periphery of object is analyzed. The relation of application focus value indicating current focus position and the optimal focus position is determined using the intensity variation. Independent claims are also included for the following: (a) Focusing measurement; (b) Computer readable storage medium for analyzing electronic representation of object.

Description

lO 15 20 25 30 .. :m- 52o 829 í*ïäfïFÉ besluta om en fokuskorrektion till både tecken och belopp samt att genomföra korrektionen som exempelvis resulterar i en höjning eller sänkning av objektivet relativt objektet. lO 15 20 25 30 ..: m- 52o 829 í * ïäfïFÉ decide on a focus correction for both characters and amounts and to carry out the correction which, for example, results in an increase or decrease of the lens relative to the object.

Ett fokuseringssystem har många krav att uppfylla.A focus system has many requirements to meet.

Systemet kan bedömas bland annat utefter hur bra fokus det uppnår, hur robust det är mot olika sorters objekt, hur snabbt det uppnår fokus, hur billigt det är att till- verka och underhålla samt vilka krav det ställer på om- givningen i form av t ex utrymmes- och effektbehov.The system can be assessed according to, among other things, how good focus it achieves, how robust it is to different types of objects, how fast it achieves focus, how cheap it is to manufacture and maintain and what demands it places on the environment in the form of t eg space and power requirements.

Fokusmätningen kan göras aktivt eller passivt. Ett exempel på en aktiv mätning är att utnyttja av objektet reflekterat infrarött ljus, såsom sker i en del automa- tiskt fokuserande stillbildskameror. Ett exempel pà pas- siv mätning är att utnyttja innehållet i bilderna från en bildsensor. Bildsensorn kan vara den i ett mikroskop existerande bildsensorn eller en bildsensor som bara an- vänds för fokusmätning. Nackdelarna med att addera optik och en eller flera sensorer i ett parallellt mätsystem är dels ökande systemkomplexitet, kostnad och utrymmesbehov, dels fler icke-ideala komponenter i den optiska strål- gången, dels behovet av att kalibrera mätsystemets läge för bästa fokus relativt motsvarande hos den nyttiga, existerande sensorn.The focus measurement can be done actively or passively. An example of an active measurement is the use of infrared light reflected by the object, as is done in some autofocus still cameras. An example of passive measurement is to use the content of the images from an image sensor. The image sensor can be the image sensor existing in a microscope or an image sensor that is only used for focus measurement. The disadvantages of adding optics and one or more sensors in a parallel measuring system are partly increasing system complexity, cost and space requirements, partly more non-ideal components in the optical beam path, partly the need to calibrate the measuring system position for best focus relative to the useful, existing sensor.

Nedan behandlas endast passiva fokussystem. Utifrån bilder från en eller flera bildsensorer skall fokus- systemet alltså ställa in ett i någon mening optimalt fokus. Normalt definieras optimalt fokus som det av en specifik människa upplevda bästa fokus. För att kunna avgöra vilket som är optimalt fokus använder fokussyste- met ett s k fokusmått. Fokusmåttet är en funktion som används för att räkna ut en serie skalära fokusvärden för olika fokuslägen. Det appliceras på en hel bild eller en lO 15 20 25 30 520 829 ëfšﬂïf» delbild från en sensor för att få fram ett fokusvärde för varje bild/delbild. Om fokusmåttet fungerar väl har det ett maximum (eller minimum) vid det önskade bästa fokus.Only passive focus systems are discussed below. Based on images from one or more image sensors, the focus system must therefore set an optimal focus in some sense. Normally, optimal focus is defined as the best focus experienced by a specific person. To be able to determine which is the optimal focus, the focus system uses a so-called focus measure. The focus measure is a function used to calculate a series of scalar focus values for different focus modes. It is applied to an entire image or a sub-image from a sensor to obtain a focus value for each image / sub-image. If the focus measure works well, it has a maximum (or minimum) at the desired best focus.

Ett exempel på ett traditionellt fokusmått är stickprovs- variansen i en bild. (nedan enbart variansen) av intensitetsvärdena För de traditionella fokusmàtten beror toppvärdet på detaljinnehållet i bilden och är därför inte känt i för- väg. Det går alltså inte att ur ett enstaka sådant fokus- värde avgöra hur stor fysisk fokuskorrektion som behövs för att nå läget för bästa fokus. Eftersom varje värde, toppvärdet undantaget, kan uppkomma på båda sidor om toppen, kan man utifrån ett enstaka sådant fokusvärde ej heller avgöra på vilken sida om toppen bilden är tagen.An example of a traditional focus measure is the sample variance in an image. (below only the variance) of the intensity values For the traditional focus measures, the peak value depends on the detail content in the image and is therefore not known in advance. It is thus not possible to determine from a single such focus value how much physical focus correction is needed to reach the position for best focus. Since each value, the peak value excepted, can occur on both sides of the peak, it is not possible to determine on which side of the peak the image was taken on the basis of a single such focus value.

För att maximera värdet av ett traditionellt fokusmàtt krävs därför något slags sökning.To maximize the value of a traditional focus measure, some kind of search is therefore required.

När bilder från endast en sensor används, kommer sökningen ta lång tid, eftersom fokusmàttet måste ut- värderas för ett antal olika fysiska lägen hos objek- tivet. De traditionella fokusmàtten ger ej riktnings- information vilket vidare gör att det första söksteget kommer att vara ett steg i fel riktning i 50% av fallen.When images from only one sensor are used, the search will take a long time, as the focus measure must be evaluated for a number of different physical modes of the lens. The traditional focus measures do not provide directional information, which further means that the first search step will be a step in the wrong direction in 50% of cases.

Ett system med flera sensorer, som är placerade i flera bildplan, kan snabbare hitta fram med den nyttiga sensorn till maximum hos fokusmåttet. En anledning till tidsvinsten är att för varje fysiskt läge hos objektivet erhålles bilder motsvarande flera fokuslägen - ett för varje bildplan. Sökningen kan därför göras med färre fysiska objektivlägen.A system with several sensors, which are placed in several image planes, can find more quickly with the useful sensor to the maximum of the focus measure. One reason for the time saving is that for each physical position of the lens, images corresponding to several focus positions are obtained - one for each image plane. The search can therefore be done with fewer physical lens modes.

Ett exempel på ett sådant fokussystem med flera sen- sorer beskrivs i US 5912699. I detta system bestäms teck- net för fokuskorrektionen med hjälp av en normerad diffe- rens av fokusmàtten från två extra bildsensorer, som har lO l5 20 25 30 -. :m- 52o s29¥iTäë}7ö bildplan ovanför respektive nedanför den nyttiga bildsen- sorns. Den normerade differensen fungerar som ett kvali- tativt mått på om man behöver fokusera ytterligare och i så fall i vilken riktning.An example of such a multi-sensor focus system is described in US 5912699. In this system, the sign of the focus correction is determined by means of a standardized difference of the focus power from two additional image sensors, which have 10 l 25 20 25 30 -. : m- 52o s29 ¥ iTäë} 7ö image plane above and below the useful image sensor. The standardized difference serves as a qualitative measure of whether one needs to focus further and, if so, in which direction.

Sammanfattningsvis finns det åtminstone två problem med den idag kända tekniken för autofokusering, nämligen dels att ett fokusmått inte alltid ger en topp för opti- malt fokus, dels att det krävs flera bilder från olika fokuslägen för objektivet för att hitta fram till opti- malt fokus.In summary, there are at least two problems with the currently known technology for autofocus, namely that a focus measure does not always give a peak for optimal focus, and that several images from different focus modes for the lens are required to find the optimal focus. .

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med förliggande uppfinning är att elimi- nera eller åtminstone reducera ovannämnda problem.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate or at least reduce the above-mentioned problems.

Detta ändamål uppnås helt eller delvis med ett sätt enligt krav l, ett optiskt system enligt krav 10, och ett minnesmedium enligt krav 20.This object is achieved in whole or in part by a method according to claim 1, an optical system according to claim 10, and a memory medium according to claim 20.

Närmare bestämt avser uppfinningen enligt en första aspekt ett sätt för automatisk fokusering av ett objektiv på en struktur, hos ett fysiskt objekt, vilken struktur har en periferi, innefattande stegen att avbilda struk- turen med hjälp av objektivet, åstadkomma en elektronisk representation av den av objektivet avbildade strukturen, analysera hur en intensitet i den elektroniska represen- tationen varierar vid strukturens periferi, och bestämma, med hjälp av denna intensitetsvariation, ett fokusvärde som anger hur objektivets aktuella fokusläge förhåller sig till ett optimalt fokusläge.More particularly, according to a first aspect, the invention relates to a method for automatically focusing an objective on a structure, of a physical object, which structure has a periphery, comprising the steps of imaging the structure by means of the objective, providing an electronic representation of the the lens depicted the structure, analyze how an intensity in the electronic representation varies at the periphery of the structure, and determine, with the help of this intensity variation, a focus value that indicates how the lens' current focus position relates to an optimal focus position.

Det har överraskande visat sig att det vid avbild- ningen av vissa strukturer uppstår intensitetsvariationer vid strukturens periferi vilka innehåller direkt använd- bar information om hur det aktuella fokusläget är place- rat i förhållande till det optimala. Dessa intensitets- variationer är basen för ett nytt fokusmått, som medger lO 15 20 25 30 » ~ | ~ .a szo 829 §“ïff¿äïsíí4¿4 att man ur exempelvis en enda bild av en struktur kan be- stämma en fokuskorrektion för uppnàende av optimalt fokus.It has surprisingly been found that during the imaging of certain structures, intensity variations occur at the periphery of the structure which contain directly useful information about how the current focus position is placed in relation to the optimum. These intensity variations are the basis for a new focus measure, which allows 10 15 20 25 30 »~ | § 829 § “ïff¿äïsíí4¿4 that from a single image of a structure, for example, one can determine a focus correction for achieving optimal focus.

Detta nya fokusmàtt betecknas i det följande ett prediktivt fokusmàtt eftersom det ger möjlighet att ur ett enstaka fokusvärde prediktera eller förutsäga en lämplig fokuskorrektion.This new focus measure is hereinafter referred to as a predictive focus measure because it provides an opportunity to predict or predict an appropriate focus correction from a single focus value.

Det har vidare visat sig att det prediktiva fokus- màttet fungerar bättre än traditionella fokusmàtt för vissa strukturer.It has also been shown that the predictive focus measure works better than traditional focus measures for certain structures.

Det prediktiva fokusmàttet fungerar även pà en del av en bild, vilket i sin tur medför att man kan bestämma flera fokusvärden för en bild. Detta är fördelaktigt för dä kan man snabbt få fram ett värde under början av det att en bild läses ut frän en bildsensor och därmed hinna korrigera eventuellt felläge innan nästa bild exponeras.The predictive focus measure also works on a part of an image, which in turn means that you can determine several focus values for an image. This is advantageous because then you can quickly obtain a value during the beginning of an image being read out from an image sensor and thus have time to correct any error position before the next image is exposed.

Vidare kan man få fram hur fokus varierar med läget i bilden. Med traditionella fokusmätt kan man inte göra detta, eftersom man inte kan jämföra dess fokusvärde för en delbild med dess fokusvärde för en annan delbild.Furthermore, you can see how the focus varies with the position in the image. With traditional focus measurements, you can not do this, because you can not compare its focus value for one frame with its focus value for another frame.

Struktur skall i detta sammanhang tolkas mycket brett. Det kan vara ett separat tredimensionellt objekt eller en del av ett objekt. Strukturen karaktäriseras i den elektroniska representationen av att det är ett sam- manhängande område som vid sin periferi har en intensitet som skiljer sig fràn den i området kring strukturen. Den verkliga strukturen skiljer sig från sin omgivning genom att den har annan utsträckning parallellt med objektivets längdaxel än omgivningen. Strukturens periferi markerar alltså en höjdskillnad till omgivningen. Alternativt kan strukturen ha ett annat brytningsindex eller andra opti- ska egenskaper som gör att den optiska väglängden genom strukturen parallellt med objektivets längdaxel skiljer lO 15 20 25 30 520 829 sig från den för omgivningen. Uttryckt med andra ord skiljer sig det optimala fokusläget för strukturen från det för dess omgivning.Structure must be interpreted very broadly in this context. It can be a separate three-dimensional object or part of an object. The structure is characterized in the electronic representation by the fact that it is a coherent area which at its periphery has an intensity that differs from that in the area around the structure. The actual structure differs from its surroundings in that it has a different extent parallel to the longitudinal axis of the lens than the surroundings. The periphery of the structure thus marks a difference in height to the surroundings. Alternatively, the structure may have a different refractive index or other optical properties that cause the optical path length through the structure parallel to the longitudinal axis of the lens to differ from that of the environment. Expressed in other words, the optimal focus position of the structure differs from that of its surroundings.

Det skall vidare nämnas att den elektroniska repre- sentationen kan vara endimensionell eller tvädimensionell och att analysen av intensitetsvariationen kan göras vid ett eller flera ställen längs strukturens periferi. Hela periferin kan, men behöver alltså inte användas.It should also be mentioned that the electronic representation can be one-dimensional or two-dimensional and that the analysis of the intensity variation can be done at one or more places along the periphery of the structure. The entire periphery can, but does not need to be used.

I ett fördelaktigt utförande av sättet bestäms ett fokusvärde som anger om objektivets aktuella fokusläge ligger över eller under det optimala fokusläget, dvs om objektivets fokusplan och strukturen skall flyttas när- mare eller längre ifrän varandra för att uppnå optimal fokus. Fokusvärdet ger alltså i detta fall riktningen för fokuskorrektionen, varför man vid en sökning inte behöver riskera att gà i fel riktning.In an advantageous embodiment of the method, a focus value is determined which indicates whether the lens 'current focus position is above or below the optimal focus position, ie whether the lens' focus plane and structure are to be moved closer or further apart to achieve optimal focus. In this case, the focus value thus provides the direction for the focus correction, which is why you do not have to risk going in the wrong direction when searching.

Fokusvärdet kan vidare med fördel bestämmas pà så sätt att det anger hur långt objektivets aktuella fokus- läge befinner sig från den optimala fokusläget. Fokusvär- det ger alltsà i detta fall storleken pà fokuskorrek- tionen.Furthermore, the focus value can advantageously be determined in such a way that it indicates how far the current focus position of the lens is from the optimal focus position. The focus value thus in this case gives the size of the focus correction.

Fokusvärdet används lämpligen för att åstadkomma en styrsignal för ändring av objektivets och strukturens in- bördes placering för ästadkommande av en önskad fokuse- ring. Den önskade fokuseringen behöver inte alltid vara den optimala utan den kan även vara en defokusering med en bestämd storlek.The focus value is suitably used to provide a control signal for changing the relative position of the lens and the structure to achieve a desired focus. The desired focus does not always have to be the optimal one, but it can also be a defocus with a certain size.

I ett fördelaktigt utförande àstadkommes styrsigna- len pà basis av enbart nämnda fokusvärde. Det är emeller- tid tänkbart att man i vissa tillämpningar kan vilja åstadkomma styrsignalen pä basis av en kombination av flera fokusvärden beräknade med hjälp av enbart det pre- diktiva fokusmàttet eller med det prediktiva fokusmättet lO 15 20 25 30 . . . , 1 v 520 829 Hïff och traditionella fokusmàtt. Man kan också vilja växla mellan olika fokusmátt vid beräkning av styrsignalen. Ett fokusmàtt kan t ex användas för grovfokusering och ett annat för finfokusering.In an advantageous embodiment, the control signal is provided on the basis of only the mentioned focus value. However, it is conceivable that in some applications one may want to achieve the control signal on the basis of a combination of several focus values calculated using only the predictive focus measure or with the predictive focus measure 10 15 20 25 30. . . , 1 v 520 829 Hïff and traditional focus measures. You may also want to switch between different focus powers when calculating the control signal. One focus measure can, for example, be used for coarse focusing and another for fine focusing.

I ett fördelaktigt utförande àstadkommes den elek- troniska representationen med hjälp av en enda ljuskäns- lig sensor och en enda exponering. I detta fall krävs alltsà ingen inbördes förflyttning av objektiv och struk- tur för bestämning av en fokuskorrektion och det krävs heller inga extra komponenter.In an advantageous embodiment, the electronic representation is achieved with the aid of a single light-sensitive sensor and a single exposure. In this case, therefore, no mutual movement of lenses and structure is required to determine a focus correction, nor are any additional components required.

Den ljuskänsliga sensorn kan vara en svart/vit sen- sor eller en enchips färgsensor. Den ljuskänsliga sensorn kan också bestà av flera delsensorer som registrerar ljus fràn ett och samma bildplan. Med flera sensorer avses alltså flera sensorer typ som registrerar ljus frán olika bildplan.The light-sensitive sensor can be a black / white sensor or a single-chip color sensor. The light-sensitive sensor can also consist of several sub-sensors that detect light from one and the same image plane. By several sensors is thus meant several type sensors that register light from different image planes.

Analysen av hur intensiteten varierar vid struktu- rens periferi innefattar med fördel mätning av minst en av följande parametrar för intensitetsvariationen: lut- ningen, höjden hos en översläng, bredden hos en över- släng, bredden hos en undersläng, förekomsten av en terrass och bredden hos en terrass.The analysis of how the intensity varies at the periphery of the structure advantageously includes measuring at least one of the following parameters for the intensity variation: the slope, the height of an overthrow, the width of an overthrow, the width of an underthrow, the presence of a terrace and the width at a terrace.

Intensitetsvariationen analyseras med fördel väsent- ligen vinkelrätt mot strukturens periferi. På detta sätt kan man summera information fràn olika delar av peri- ferin.The intensity variation is advantageously analyzed substantially perpendicular to the periphery of the structure. In this way, information from different parts of the periphery can be summed up.

Sättet enligt uppfinningen utnyttjas med fördel för sådana strukturer för vilka variansen för intensiteten i den elektroniska representationen av strukturen är asym- metrisk för olika fokuslägen kring det fokusläge som ger optimal fokusering av objektivet på strukturen. För så- dana strukturer har det prediktiva fokusmàttet nämligen 10 15 20 25 30 v , n; . v 1- -. . I .. v." - v ,» . . u. i 4 . . | _ ..,; -- -1 f 1 . . . 1 > 1 . L. , u . ~ i - . . . n a 1 . 1 f u . i 1 = y u u . u , , =. ..» J. _. v." . 1 g visat sig fungera bättre än det traditionella varians- måttet.The method according to the invention is used to advantage for such structures for which the variance of the intensity in the electronic representation of the structure is asymmetrical for different focus positions around the focus position which gives optimal focusing of the lens on the structure. For such structures, the predictive focus measure has namely 10 15 20 25 30 v, n; . v 1- -. . I .. v. "- v,».. U. I 4.. | _ ..,; - -1 f 1... 1> 1. L., u. ~ I -... Na 1 . 1 fu. I 1 = yuu. U,, =. .. »J. _. V." . 1 g has been shown to work better than the traditional variance measure.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen avser denna ett optiskt system innefattande ett objektiv för avbild- ning av en struktur hos ett fysiskt objekt, vilken struk- tur har en periferi och en ljuskänslig sensor för åstad- kommande av en elektronisk representation av strukturen.According to a second aspect of the invention, it relates to an optical system comprising an objective for imaging a structure of a physical object, which structure has a periphery and a light-sensitive sensor for providing an electronic representation of the structure.

Systemet har vidare en första fokusanalysator, som är anordnad att motta den av sensorn åstadkomna elektroniska representationen av strukturen, att analysera hur en intensitet i den elektroniska representationen varierar vid strukturens periferi, och att bestämma, med hjälp av denna intensitetsvariation, ett fokusvärde som anger hur objektivets aktuella fokusläge förhåller sig till ett optimalt fokusläge, samt en fokusstyrare, som är anordnad att på basis av nämnda fokusvärde från fokusanalysatorn åstadkomma en styrsignal till en fokusmekanism för styr- ning av objektivets och strukturens inbördes placering.The system further has a first focus analyzer, which is arranged to receive the electronic representation of the structure provided by the sensor, to analyze how an intensity in the electronic representation varies at the periphery of the structure, and to determine, by means of this intensity variation, a focus value indicating how the current focus position of the lens relates to an optimal focus position, and a focus controller, which is arranged to provide a control signal to a focus mechanism for controlling the mutual position of the lens and the structure on the basis of said focus value from the focus analyzer.

Fördelarna med det optiska systemet framgår av dis- kussionen ovan angående sättet för automatisk fokusering.The advantages of the optical system are apparent from the discussion above regarding the method of autofocus.

Sensorn kan vara en analog eller digital sensor av någon typ som kan åstadkomma en en- eller tvà-dimensio- nell elektronisk representation av den bild av strukturen som objektivet skapar i ett bildplan där sensorn är placerad. Sensorn är emellertid med fördel en digital areasensor och den elektroniska representationen utgörs då av en digital bild.The sensor can be an analog or digital sensor of any type that can provide a one- or two-dimensional electronic representation of the image of the structure that the lens creates in an image plane where the sensor is located. However, the sensor is advantageously a digital area sensor and the electronic representation then consists of a digital image.

Sensorn kan vara en extra sensor som används enbart för autofokuseringen, men den är med fördel det optiska systemets sensor för åstadkommande av för applikationen nyttiga bilder.The sensor may be an additional sensor used only for autofocus, but it is advantageously the optical system's sensor for producing images useful for the application.

Det optiska systemet kan innefatta instrument för olika optiska tillämpningar. I en fördelaktig utförings- lO 15 20 25 30 520 a29i*ièš . » o , « ~ . - | 1 - form innefattar det optiska systemet t ex ett mikroskop, varvid nämnda objektiv utgör mikroskopets objektiv. Det är alltså samma objektiv som används för àstadkommande av mikroskopbilder som för àstadkommande av bilder för auto- fokuseringen.The optical system may include instruments for various optical applications. In an advantageous embodiment 10 20 20 25 30 520 a29i * ièš. »O,« ~. - | 1 - shape comprises the optical system, for example a microscope, said lens constituting the lens of the microscope. It is thus the same lens that is used for creating microscope images as for creating images for autofocus.

Uppfinningen är säsom framgår nedan speciellt lämp- lig för ett skannande mikroskop för automatisk analys av blodceller, i synnerhet dä röda blodceller förekommer i preparatet.The invention is, as will be seen below, particularly suitable for a scanning microscope for automatic analysis of blood cells, especially when red blood cells are present in the preparation.

Enligt en tredje aspekt av uppfinningen avser denna ett minnesmedium, vilket kan avläsas av en dator och på vilket är lagrat ett datorprogram som är avsett att an- vändas för automatisk fokusering av ett objektiv på en struktur hos ett fysiskt objekt, vilken struktur har en periferi. Datorprogrammet innefattar instruktioner för att bringa nämnda dator att, i en elektronisk representa- tion av strukturen, analysera hur intensiteten varierar vid strukturens periferi, och, med hjälp av denna inten- sitetsvariation, bestämma ett fokusvärde som anger hur objektivets aktuella fokusläge förhåller sig till ett optimalt.According to a third aspect of the invention, it relates to a memory medium, which can be read by a computer and on which is stored a computer program which is intended to be used for automatic focusing of a lens on a structure of a physical object, which structure has a periphery. . The computer program includes instructions for causing the computer to, in an electronic representation of the structure, analyze how the intensity varies at the periphery of the structure, and, by means of this intensity variation, determine a focus value indicating how the lens' current focus position relates to a optimally.

Datorprogrammet kan med fördel installeras i efter- hand pà en dator i ett befintligt optiskt system, sà att detta kan använda det prediktiva fokusmàttet.The computer program can advantageously be installed afterwards on a computer in an existing optical system, so that it can use the predictive focus measure.

Det skall påpekas att vad som sagts ovan angáende sättet enligt uppfinningen också i tillämpliga delar gäller för det optiska systemet och för minnesmediumet med datorprogrammet.It should be pointed out that what has been said above regarding the method according to the invention also applies in applicable parts to the optical system and to the memory medium with the computer program.

Det prediktiva fokusmàttet förväntas fungera för ett stort antal olika strukturer och uppfinningen förväntas därför vara tillämpbar i många olika typer av optiska system. Som exempel kan nämnas medicinsk mikroskopi, lO 15 20 25 30 520 829 lO m _.. såsom klassificering av röda och vita blodceller, samt avsyning av halvledarkretsar i samband med tillverkning.The predictive focus measure is expected to work for a large number of different structures and the invention is therefore expected to be applicable in many different types of optical systems. Examples include medical microscopy, 10 20 m 25 30 520 829 10 m _ .. such as classification of red and white blood cells, as well as inspection of semiconductor circuits in connection with manufacture.

Kortfattad beskrivning av ritningen I det följande skall föreliggande uppfinning beskri- vas mera i detalj genom utföringsexempel som hänvisar till bifogade ritningar, pà vilka Fig 1 visar en schematisk bild av ett automatiskt fokuserande mikroskopsystem i enlighet med en utförings- form av föreliggande uppfinning.Brief Description of the Drawing In the following, the present invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments which refer to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a schematic view of an autofocusing microscope system in accordance with an embodiment of the present invention.

Pig 2a och b visar effekten av tre olika fokuslägen pà ett objektglas med tryckta kalibreringslinjer.Figures 2a and b show the effect of three different focus modes on a slide with printed calibration lines.

Fig 3a och b visar effekten av fem olika fokuslägen pà en infärgad röd blodcell.Figures 3a and b show the effect of five different focus positions on a stained red blood cell.

Fig 4a och b visar effekten av fem olika fokuslägen pà en annan infärgad röd blodcell.Figures 4a and b show the effect of five different focus positions on another stained red blood cell.

Fig 5a och b visar effekten av tre olika fokuslägen pa en infàrgad vit blodcell.Figures 5a and b show the effect of three different focus positions on a stained white blood cell.

Fig 6a-c visar resultat av stràlgàngssimuleringar av tre olika objekt med vardera fem olika fokuslägen.Figures 6a-c show results of beam path simulations of three different objects with five different focus positions each.

Fig 7 visar stràlgàngen för stràlgàngsexperimentet i fig 6.Fig. 7 shows the beam path for the beam path experiment in Fig. 6.

Beskrivning av en föredragen utföringsform av upp- finningen I fig 1 visas en schematisk bild av ett optiskt system i form av ett automatiskt fokuserande mikroskop- system 10. Mikroskopsystemet 10 har en ljuskälla 12, som belyser ett objekt 14 som skall studeras i mikroskopet.Description of a Preferred Embodiment of the Invention Fig. 1 shows a schematic view of an optical system in the form of an autofocusing microscope system 10. The microscope system 10 has a light source 12 which illuminates an object 14 to be studied in the microscope.

Objektet 14 kan exempelvis vara ett blodutstryk pà ett objektglas, i vilket man vill studera vita och röda blodceller.The object 14 can, for example, be a blood smear on a slide, in which one wants to study white and red blood cells.

Mikroskopsystemet 10 innefattar vidare ett objektiv 16, som är anordnat att med hjälp av ljuset fràn ljus- källan 12 avbilda den del av objektet 14 som finns inom lO l5 20 25 30 520 829 "f.¥ë¥Ü&ï - . | , x u ll objektivets synfält på en digital bildsensor 18, som åstadkommer en bild i elektronisk form. Den av bildsen- sorn 18 àstadkomna bilden lagras i ett bildminne 20. Till bildminnet 20 är anslutna en bildbehandlingsenhet 22 och bildanalysenhet 24. Dessa enheter är avsedda för behand- ling av de nyttiga bilderna från bildsensorn 18. Ett exempel på behandling som kan ske i dessa enheter är automatisk klassificering av de vita blodkropparna i ovannämnda blodutstryk. Eftersom enheterna 22, 24 inte påverkar den automatiska fokuseringen beskrivs de inte närmare här.The microscope system 10 further comprises a lens 16, which is arranged to image by means of the light from the light source 12 the part of the object 14 which is within 10 15 20 5 30 520 829 "f. the field of view of the lens on a digital image sensor 18, which produces an image in electronic form The image produced by the image sensor 18 is stored in an image memory 20. An image processing unit 22 and an image analysis unit 24 are connected to the image memory 20. These units are intended for processing. of the useful images from the image sensor 18. An example of treatment that can take place in these units is the automatic classification of the white blood cells in the above-mentioned blood smears, since the units 22, 24 do not affect the automatic focusing, they are not described in more detail here.

Till objektivet 16 kan ett okular (visas ej) vara anslutet för manuella studier av objektet 14.An eyepiece (not shown) may be connected to the lens 16 for manual study of the object 14.

Mikroskopsystemet 10 innefattar vidare i serie en första fokusanalysator 28 som är ansluten till bildminnet 20, en fokusstyrenhet 30, och en fokusmekanism 32.The microscope system 10 further includes in series a first focus analyzer 28 connected to the image memory 20, a focus controller 30, and a focus mechanism 32.

Fokusmekanismen 32, som exempelvis kan innefatta en motor, flyttar objektivet 16 i enlighet med en styrsignal från fokusstyrenheten 30, vilken i sin tur åstadkommer styrsignalen pà basis av ett fokusvärde som erhålls från den första fokusanalysatorn.The focus mechanism 32, which may include, for example, a motor, moves the lens 16 in accordance with a control signal from the focus controller 30, which in turn provides the control signal based on a focus value obtained from the first focus analyzer.

Mikroskopsystemet 10 innefattar även en andra fokus- analysator 34 som kan användas som ett komplement eller alternativ till den första fokusanalysatorn 28. Den andra fokusanalysatorn arbetar med ett traditionellt fokusmått, såsom variansen för intensiteten i en bild av objektet, och kommer därför inte att beskrivas mera i detalj. Den andra fokusanalysatorn kan exempelvis användas för över- vakning av den första fokusanalysatorn och/eller i andra arbetsområden än den första fokusanalysatorn.The microscope system 10 also includes a second focus analyzer 34 that may be used as a complement or alternative to the first focus analyzer 28. The second focus analyzer operates with a traditional focus measure, such as the variance of the intensity of an image of the object, and will therefore not be described further. in detail. The second focus analyzer can, for example, be used for monitoring the first focus analyzer and / or in work areas other than the first focus analyzer.

Båda fokusanalysatorerna 28, 34 och fokusstyrenheten 30 kan implementeras i hårdvara eller företrädesvis som programvara på en mikroprocessor 36. lO 15 20 25 30 520 329 P2.fﬁﬁi?ä%;Iy : 12 Den första fokusanalysatorn 28 fungerar pà följande sätt. Den mottar en digital bild frän bildminnet 20.Both the focus analyzers 28, 34 and the focus controller 30 can be implemented in hardware or preferably as software on a microprocessor 36. The first focus analyzer 28 operates in the following manner. It receives a digital image from the image memory 20.

Bilden visar en del av objektet 14 och innehåller en eller flera strukturer som kan användas för autofokuse- ring. För att förenkla beskrivningen antas att dessa strukturer är röda blodceller. Fokusanalysatorn 28 loka- liserar då i ett första steg en röd blodcell. Detta kan ske med någon känd bildbehandlingsteknik, t ex tröskling eller segmentering, som också lokaliserar blodcellens periferi. Periferin behöver inte förekomma i sin helhet i bilden utan det räcker med sà mycket att strukturen kan identifieras och dess periferi lokaliseras.The image shows a part of the object 14 and contains one or more structures that can be used for autofocus. To simplify the description, it is assumed that these structures are red blood cells. The focus analyzer 28 then locates a red blood cell in a first step. This can be done with any known imaging technique, such as thresholding or segmentation, which also locates the periphery of the blood cell. The periphery does not have to appear in its entirety in the image, but it is enough that the structure can be identified and its periphery located.

I nästa steg bestämmer fokusanalysatorn 28 intensi- teten vid blodcellens periferi. Det som är intressant är övergången mellan blodcellen och dess omgivning eller bakgrund. Blodcellen bör vara friliggande åtminstone längs en del av sin periferi så att bilden vid denna del av periferin innehàller en tydlig intensitetsskillnad mellan cellen och bakgrunden.In the next step, the focus analyzer 28 determines the intensity at the periphery of the blood cell. What is interesting is the transition between the blood cell and its environment or background. The blood cell should be exposed at least along a part of its periphery so that the image at this part of the periphery contains a clear difference in intensity between the cell and the background.

Därefter analyserar fokusanalysatorn 28 utseendet hos intensitetsvarationen. Sàsom framgår nedan kan analy- sen ske pä förbehandlade intensitetvärden, t ex medelvär- den. De parametrar som är intressanta vid analysen fram- gär av de med hänvisning till fig 2-7 beskrivna experi- menten. Utifràn givna regler som implementerar det pre- diktiva fokusmàttet fastställer fokusanalysatorn 28 slut- ligen ett fokusvärde. Fokusvärdet skickas till fokus- styraren 30 som bestämmer en styrsignal till fokusmeka- nismen 32.Then, the focus analyzer 28 analyzes the appearance of the intensity variation. As shown below, the analysis can be performed on pre-treated intensity values, eg averages. The parameters that are interesting in the analysis appear from the experiments described with reference to Figures 2-7. Based on given rules that implement the predictive focus measure, the focus analyzer 28 finally determines a focus value. The focus value is sent to the focus controller 30 which determines a control signal to the focus mechanism 32.

I det följande skall beskrivas ett flertal experi- ment som förklarar hur fokusläget kan bestämmas utifrån de intensitetvariationer som uppkommer vid periferin eller randen till en struktur. lO l5 20 25 30 ..-.. 520 829 -fai- 13 Det prediktiva fokusmàttet är baserat pà det faktum att vissa strukturer vid felfokusering uppvisar asymme- triska effekter vid periferin. I fig 2a visas bilder av ett objektglas med pàtryckta friliggande kalibrerings- linjer och i fig 2b visas tvärsnittsplottar för intensi- teten i bilderna i fig 2a. Den översta bilden i fig 2a är tagen med objektivet 1,5 um ovanför positionen för bästa fokus. Den översta bilden i fig 2b visar ett tvärsnitt av pixelvärden genom den översta bilden i fig 2a. Den mel- lersta bilden i fig 2a och det tillhörande tvärsnittet i fig 2b visar samma del av objektet vid bästa fokus, medan den nedersta bilden i fig 2a och motsvarande tvärsnitt i fig 2b visar effekten dä objektivet befinner sig 1,5 um nedanför positionen för bästa fokus.In the following, a number of experiments will be described that explain how the focus position can be determined on the basis of the intensity variations that arise at the periphery or the edge of a structure. lO l5 20 25 30 ..- .. 520 829 -fai- 13 The predictive focus measure is based on the fact that certain structures in case of incorrect focusing show asymmetric effects at the periphery. Fig. 2a shows images of a slide with printed free-standing calibration lines and Fig. 2b shows cross-sectional plots for the intensity in the images in Fig. 2a. The top image in Fig. 2a is taken with the lens 1.5 μm above the position for best focus. The top image in Fig. 2b shows a cross section of pixel values through the top image in Fig. 2a. The middle image in Fig. 2a and the associated cross-section in Fig. 2b show the same part of the object at best focus, while the lower image in Fig. 2a and the corresponding cross-section in Fig. 2b show the effect when the lens is 1.5 μm below the position of best focus.

Effekterna i form av överslängars amplituder och ut- bredning samt största lutning hos ramperna i bilden är ej symmetriska kring bästa fokus och kan därför användas till att avgöra om en aktuell bild är tagen ovanför eller under bästa fokus. Variansen för de tre bilderna är, relativt variansen för den bäst fokuserade, uppifrån och ner, ca 0,165; l och 0,346, vilket indikerar en skevhet för variansen som fokusmàtt. Den nedre bilden har en väsentligt högre varians än den tagen motsvarande distans ovanför bästa fokus. Anledningen är att den nedersta bil- den har mera utav överslängar än den övre. Förmodligen skulle variansen inte vara ett bra fokusmàtt för detta objekt om bilderna insamlats i en serie med mindre av- ständ mellan omfokuseringarna pga att toppvärdet för variansen troligen inte sammanfaller med önskade bästa fokus. Att beräkna variansen pä en högpassfiltrerad bild hjälper knappast, eftersom högpassfiltret släpper igenom högfrekvenskomponenterna i de överslängar som i stor grad finns i den nedersta bilden men i mycket ringa utsträck- lO 15 20 25 30 .. ... . . .. .. . v . . » . i. . .. .. . . .. .. .. .. . . . . .. . . . _ . . . . . . .. _» .i . - » . . . _ - . _. . , . . . , .The effects in the form of amplitude and propagation of overshoots as well as the largest slope of the ramps in the image are not symmetrical about the best focus and can therefore be used to determine whether a current image was taken above or below the best focus. The variance of the three images is, relative to the variance of the best focused, top to bottom, about 0.165; 1 and 0.346, which indicates a skew for the variance as a focus measure. The lower image has a significantly higher variance than the one taken at the corresponding distance above the best focus. The reason is that the bottom image has more of the overshoes than the upper one. Probably the variance would not be a good focus measure for this object if the images were collected in a series with less distance between the refocuses because the peak value for the variance probably does not coincide with the desired best focus. Calculating the variance of a high-pass filtered image hardly helps, since the high-pass filter lets the high-frequency components through in the overshoots that are largely in the bottom image but to a very small extent. . .. ... v. . ». i. .. ... . .. .. .. ... . . . ... . . _. . . . . . .. _ ».i. - ». . . _ -. _. . ,. . . ,.

. » I , . . , . , . . . . . .. d.. . ning i den översta. Det förväntas att ett prediktivt fokusmått som är baserat pà ovannämnda asymmetriska ut- seende hos intensitetsvariationen vid strukturens peri- feri skulle ge ett bättre resultat.. »I,. . ,. ,. . . . . .. d ... in the top. It is expected that a predictive focus measure based on the above-mentioned asymmetrical appearance of the intensity variation at the periphery of the structure would give a better result.

I fig 3a och b visas ett annat exempel pà den asym- metriska felfokuseringseffekten. Strukturen är här en röd blodcell infärgad enligt May-Grünwald-Giemsa-metoden.Figs. 3a and b show another example of the asymmetric error focusing effect. The structure here is a red blood cell stained according to the May-Grünwald-Giemsa method.

Liksom i fig 2 visas strukturen avbildad i ett antal fokuslägen i fig 3a och med motsvarande horisontella tvärsnitt vid största bredden av pixelvärden i respektive sidoliggande plott i fig 3b. Fokuslägena är här, uppifrån och ner, +2,5; +l,5; -0,5; -1,5 samt -2,5 um, där ett negativt värde betyder att objektivet är beläget nedanför positionen för bästa fokus. De tvà övre bilderna uppvisar mer eller mindre terrassartade höjdskillnader där främst medellutningen och terrassernas bredd i bilden, varierar.As in Fig. 2, the structure is shown depicted in a number of focus positions in Fig. 3a and with corresponding horizontal cross-sections at the largest width of pixel values in the respective lateral plots in Fig. 3b. The focus modes are here, from top to bottom, +2.5; + 1.5; -0.5; -1.5 and -2.5 μm, where a negative value means that the lens is located below the position for best focus. The two upper images show more or less terrace-like height differences, where mainly the average slope and the width of the terraces in the image vary.

De två nedre bilderna visar mer eller mindre breda över- slängsfenomen. Den mittersta bilden, den som är tagen 0,5 u under bästa fokus, uppvisar den brantaste övergången i intensitet från bakgrund till objekt samtidigt som dess överslängar är de smalaste. Variansen för de fem bilderna är, relativt variansen för den bäst fokuserade, uppifrån och ner, 0,365; 0,502; 1; 0,923 och 0,757, vilket även för detta exempel indikerar en skevhet och olämplighet för variansen som fokusmàtt i detta fall. Däremot kan de asymmetriska intensitetsvariationerna användas för att implementera det prediktiva fokusmàttet.The two lower images show more or less wide overhang phenomena. The middle image, the one taken 0.5 u under best focus, shows the steepest transition in intensity from background to object while its overshoots are the narrowest. The variance of the five images is, relative to the variance of the best focused, top-down, 0.365; 0.502; 1; 0.923 and 0.757, which also for this example indicates a skew and unsuitability for the variance as a focus measure in this case. However, the asymmetric intensity variations can be used to implement the predictive focus measure.

I fig 4a och b visas ytterligare ett exempel på den asymmetriska felfokuseringseffekten. Objektet är här en annan röd blodcell, som även den är infärgad enligt May- Grünwald-Giemsa-metoden. Den aktuella cellen har en del detaljer i mitten. Cellen är ej cirkulär och visar därför att de terrass- och överslängsfenomen som följer ur fel- 10 l5 20 25 30 ; . = - :- 52o s29¿ï¿¥%¿L&¿ L 15 fokuseringarna har samma form som cellen själv, dvs något ovala. Objektet visas i fig 4a för ett antal fokuslägen vilka uppifrån och ner är, +2, +l, iO, -1 samt -2 pm relativt bästa fokus. I fig 4b visas ej tvärsnitt utan ett slags radiella medelvärden. De enskilda cellbilderna har trösklats i två regioner, en “yttre” med de pixlar som har värden ovanför en specifik tröskel och en “inre” region med de med de pixlar som har värden under en specifik tröskel. Som tröskel användes medelvärdet av största och minsta pixelvärde i respektive bild, vilket gav väl sammanhängande regioner. Därefter beräknades radiella medelvärden såväl inåt från regiongränsen (nega- tiva värden på X-axeln) som utåt från densamma. De radi- ella medelvärdena är mycket mer stabila än de något brusiga motsvarande tvärsnitten i fig 3. För närvarande föredras därför att det prediktiva fokusmåttet baseras på radiella medelvärden. Även i fig 4b uppvisar de två övre bilderna mer eller mindre terrassartade intensitetsvariationer där främst medellutningen, motsvarande ringarnas bredd i bil- den, varierar. Vid övergången till bildens bakgrund (vid positiva radier) finns i det närmaste inga överslängar alls. De två nedre bilderna visar även i fig 4b mer eller mindre breda överslängsfenomen. Den mittersta bilden, den som är tagen i bästa fokus, uppvisar den brantaste över- gången i intensitet från bakgrund till objekt samtidigt som dess överslängar är de smalaste. Variansen för de fem bilderna är, relativt variansen för den bäst fokuserade, uppifrån och ner, 0,656; 0,778; l; 0,973 Och 0,866, vil- ket visar en skevhet och olämplighet för variansen som även i detta fall. Återigen kan dock intensi- tetsvariationerna användas för implementering av det prediktiva fokusmättet. lO 15 20 25 30 520 16 Slutligen visas i fig Sa och b ett exempel på en vit blodcell även den infärgad som ovan. En vit blodcell har ofta många små detaljer. Vidare ger den upphov till två stora intensitetsändringar. Den ena uppkommer vid över- gång mellan bakgrunden och den s k cytoplasman. Den andra vid övergång från cytoplasman till cellkärnan. Den vita blodcellen visas i tre fokuslägen vilka uppifrån och ner är +2, :O samt -2 u. Pga detaljerna i cytoplasman är det svårare att se ringfenomenen i detta exempel jämfört med ovanstående exempel. Däremot är det fortfarande relativt lätt att se fenomenen i de angränsande röda blodcellerna (övre och nedre högra hörnen av bilden). Vidare uppvisar intensitetsvariationerna i tvärsnittsplottarna i fig 5b olika lutningar och olika grad av överslängar som kan användas för bestämning av fokusläge. Variansen för de tre bilderna är, relativt variansen för den bäst foku- serade, uppifràn och ner, 0,791; 1; 0,862, vilket indi- kerar en liten skevhet kring bästa fokus. Förmodligen hade varians fungerat mindre dåligt som fokusmått för denna vita blodcell än för de övriga objekten ovan.Figs. 4a and b show another example of the asymmetric error focusing effect. The object here is another red blood cell, which is also stained according to the May-Grünwald-Giemsa method. The current cell has some details in the middle. The cell is not circular and therefore shows that the terrace and overhang phenomena which follow from error 10; . = -: - 52o s29¿ï¿ ¥% ¿L & ¿L 15 the foci have the same shape as the cell itself, ie slightly oval. The object is shown in Fig. 4a for a number of focus positions which from top to bottom are, +2, +1, iO, -1 and -2 pm relatively best focus. Fig. 4b does not show a cross section but a kind of radial averages. The individual cell images have been thresholded in two regions, an "outer" with the pixels having values above a specific threshold and an "inner" region with those with the pixels having values below a specific threshold. The mean value of the largest and smallest pixel value in each image was used as a threshold, which gave well cohesive regions. Thereafter, radial mean values were calculated both inwards from the region boundary (negative values on the X-axis) and outwards from the same. The radial averages are much more stable than the slightly noisy corresponding cross-sections in Fig. 3. At present, therefore, it is preferred that the predictive focus measure be based on radial averages. Also in Fig. 4b, the two upper images show more or less terrace-like intensity variations where mainly the mean slope, corresponding to the width of the rings in the image, varies. At the transition to the background of the image (at positive radii) there are almost no overshoots at all. The two lower images also show in Fig. 4b more or less wide overshoot phenomena. The middle image, the one taken in the best focus, shows the steepest transition in intensity from background to object while its overshoots are the narrowest. The variance of the five images is, relative to the variance of the best focused, top-down, 0.656; 0.778; l; 0.973 and 0.866, which shows a skew and unsuitability for the variance as also in this case. Again, however, the intensity variations can be used to implement the predictive focus measurement. Finally, Figs. 5a and b show an example of a white blood cell also stained as above. A white blood cell often has many small details. Furthermore, it gives rise to two major intensity changes. One arises during the transition between the background and the so-called cytoplasm. The second upon transition from the cytoplasm to the cell nucleus. The white blood cell is shown in three focus positions which from top to bottom are +2,: 0 and -2 u. Due to the details in the cytoplasm, it is more difficult to see the ring phenomena in this example compared to the above example. However, it is still relatively easy to see the phenomena in the adjacent red blood cells (upper and lower right corners of the image). Furthermore, the intensity variations in the cross-sectional plots in Fig. 5b show different slopes and different degrees of overshoots that can be used to determine the focus position. The variance of the three images is, relative to the variance of the best focused, from top to bottom, 0.791; 1; 0.862, which indicates a slight skew around the best focus. Probably the variance had worked less poorly as a focus measure for this white blood cell than for the other objects above.

I fig 6a-c visas resultatet av tre strålgångsexperi- ment, vilka syftar till att förklara för vilka sorters strukturer de asymmetriska felfokuseringseffekterna upp- kommer. Experimenten möjliggör separerade studier av höjd- och intensitetsskillnader på ett sätt som är svårt att åstadkomma med röda och vita blodceller samt kalibre- ringslinjaler. I samtliga fall simuleras endimensionella objekt med endimensionell strålgång. Ingen hänsyn tas till eventuella diffraktionseffekter utan intensiteter summeras utan hänsyn till fas vid sensorn.Figures 6a-c show the results of three beam experiments, which aim to explain for which kinds of structures the asymmetric error focusing effects arise. The experiments enable separate studies of height and intensity differences in a way that is difficult to achieve with red and white blood cells and calibration rulers. In all cases, one-dimensional objects are simulated with one-dimensional beam path. No consideration is given to any diffraction effects, but intensities are summed without regard to phase at the sensor.

Strålgångsförsöken består närmare bestämt i att endimensionellt följa ett antal strålar per punkt av objektet. Varje enskild stråle följes från objektet via lO 15 20 25 30 u nu» 520 329 ;*,ïfi?¿*¿E;;p1§ß l7 en lins med två sfäriska “ytor” och tills dess att den når en endimensionell bildsensor. Anledningen till att försöket görs endimensionellt är att det är enklare än en tvådimensionell följning, men ändå räcker till för att efterlikna de i verkligheten observerade effekterna.More specifically, the beam path experiments consist of one-dimensionally following a number of rays per point of the object. Each individual beam is followed from the object via a lens with two spherical “surfaces” and until it reaches a one-dimensional image sensor. The reason why the experiment is made one-dimensional is that it is simpler than a two-dimensional follow-up, but still sufficient to mimic the effects observed in reality.

Samtliga delförsök är baserade på den i fig 7 visade strålgången. Variationerna mellan delförsöken består i objektets höjd- och intensitetsvariation samt, pga att objektets höjd varierar, i avståndet objekt-lins. Samt- liga mått redovisas i längdenheter (le).All sub-experiments are based on the beam path shown in Fig. 7. The variations between the sub-experiments consist in the object's height and intensity variation and, due to the object's height varying, in the object-lens distance. All measurements are reported in units of length (le).

Den simulerade delen av objektet är i0,04 le, medan den mittersta delen, dvs strukturen med höjd- och intensitetsvariationer, är i0,008 le. Intensiteten pà sensorn har beräknats för iO.8 le, medan endast den intressanta delen om iO,16 le har redovisats i fig 6. Förstoringen är ca 4 ggr. Den simulerade våglängden är 633 nm. Fokusstegen i fig 6 är 0,1 le. Som brytningsindex vid denna våglängd har använts 1,520? för glaset och 1 för luft. Från varje punkt utgår 19 strålar vars vinklar mot den optiska axeln är jämnt fördelade i intervallet [-0,01; 0,01] radianer dvs ca iO,57°. Experimentet skiljer sig på så vis radikalt från ett väl justerat mikroskop, vilket mycket väl kan fånga upp strålar om i60° från den optiska axeln. Trots detta ger strålgångsförsöken kvalitativt samma effekter som de som återfinns i mikroskopbilderna.The simulated part of the object is i0.04 le, while the middle part, ie the structure with height and intensity variations, is i0.008 le. The intensity of the sensor has been calculated for iO.8 le, while only the interesting part about iO, 16 le has been reported in Fig. 6. The magnification is about 4 times. The simulated wavelength is 633 nm. The focus steps in Fig. 6 are 0.1 le. As the refractive index at this wavelength, 1,520 has been used? for the glass and 1 for air. From each point emanate 19 beams whose angles to the optical axis are evenly distributed in the range [-0.01; 0.01] radians, ie about 0.57 °. The experiment thus differs radically from a well-adjusted microscope, which can very well capture rays of i60 ° from the optical axis. Despite this, the radiation experiments give qualitatively the same effects as those found in the microscope images.

I fig 6b visas resultatet för ett objekt som saknar höjdskillnader, men där intensiteten gär ned till 50% relativt bakgrunden i ett område mitt i strukturen. I fig 6c visas resultatet för ett objekt som saknar intensi- tetsskillnader, men med en platå med en höjd av 0,5 längdenheter med samma utsträckning och läge som intensi- tetsändringen i fig 6b. I fig 6a visas resultatet för ett lO 15 20 25 30 . . . - u 520 329 .i J åli 18 objekt som har både intensitets- och höjdskillnaderna från de två andra objekten.Fig. 6b shows the result for an object that lacks height differences, but where the intensity goes down to 50% relative to the background in an area in the middle of the structure. Fig. 6c shows the result for an object that lacks intensity differences, but with a plateau with a height of 0.5 length units with the same extent and position as the intensity change in Fig. 6b. Fig. 6a shows the result of a 10 15 20 25 30. . . - u 520 329 .i J åli 18 objects that have both the intensity and height differences from the other two objects.

I de fem plottarna i fig 6b syns att intensiteterna i de fem resulterande endimensionella bilderna är i det närmaste symmetriska kring bästa fokus. För en sådan situation fungerar varians och variansliknande fokusmått bra. Variansen för de fem bilderna är, relativt variansen för den mittersta, uppifrån och ner, ca 0,89; 0,95; 1; 0,95 och 0,90.In the five plots in Fig. 6b it can be seen that the intensities in the five resulting one-dimensional images are almost symmetrical about the best focus. For such a situation, variance and variance-like focus measures work well. The variance of the five images is, relative to the variance of the middle one, from top to bottom, about 0.89; 0.95; 1; 0.95 and 0.90.

I de fem plottarna i fig 6c syns att intensiteterna i de fem resulterande endimensionella bilderna, förutom ett teckenskifte, är i det närmaste symmetriska kring bästa fokus. För en sådan situation fungerar varians och variansliknande mått bra på så vis att det gäller att minimera variansen för att hitta läget för bästa fokus.In the five plots in Fig. 6c, it can be seen that the intensities of the five resulting one-dimensional images, in addition to a change of character, are almost symmetrical about the best focus. For such a situation, variance and variance-like measures work well in such a way that it is important to minimize the variance in order to find the position for best focus.

Variansen för de fem bilderna är, relativt variansen för den nedersta, uppifrån och ner, ca 0,99; 0,31; 0,02; 0,32 och 1. Lägg märke till att för de isolerade höjdorsakade skillnaderna kan man, i bilderna, men ej i variansen, även se tecknet på fokusfelet.The variance of the five images is, relative to the variance of the bottom, from top to bottom, about 0.99; 0.31; 0.02; 0.32 and 1. Note that for the isolated height-caused differences, you can, in the pictures, but not in the variance, also see the sign of the focus error.

I de fem plottarna i fig 6a uppvisar intensiteterna i de fem resulterande endimensionella bilderna asymme- triska felfokuseringseffekter liknande de i fig 2-4 ovan.In the five plots in Fig. 6a, the intensities of the five resulting one-dimensional images exhibit asymmetric error focusing effects similar to those in Figs. 2-4 above.

Fig 5 är svårare att göra en direkt jämförelse med. Sam- tidigt ser intensiteterna i de enskilda plottarna i fig 6a ut att vara, kvalitativt sett, summa av respektive plottar i fig 6b och 6c. Variansen för de fem bilderna är, relativt variansen för den nedersta, uppifrån och ner, ca 0,43; 0,49; 0,64; 0,84 och l. För en sådan situa- tion fungerar varians inte alls som fokusmàtt, trots att det är ett mått som fungerar bra i fig 6b och i 6c, fast då med minimum. 10 l5 20 25 30 520 829 Üïffí?Û l9 . . . Y . I V | . u Variansen kan alltsä vara lämplig pà intensitets- orsakade skillnader såväl som pà de höjdorsakade sä länge de är isolerade, men ej tvunget då de existerar sam- tidigt. Däremot finns det i fallen i fig 6a och 6b asym- metriska intensitetsvariationer vid strukturernas peri- feri som kan användas för att implementera det prediktiva fokusmàttet som då ger topp för önskat bästa fokus och dessutom gör det möjligt att bestämma riktning och belopp för fokuskorrektion pà grundval av en enda bild.Fig. 5 is more difficult to make a direct comparison with. At the same time, the intensities of the individual plots in Fig. 6a appear to be, qualitatively speaking, the sum of the respective plots in Figs. 6b and 6c. The variance of the five images is, relative to the variance of the bottom, from top to bottom, about 0.43; 0.49; 0.64; 0.84 and 1. For such a situation, variance does not function at all as a focus measure, even though it is a measure that works well in Fig. 6b and in 6c, but then with a minimum. 10 l5 20 25 30 520 829 Üïffí? Û l9. . . Y. I V | . u The variance can thus be suitable for intensity-caused differences as well as for the height-caused ones as long as they are isolated, but not necessarily as they exist at the same time. However, in the cases in Figs. 6a and 6b, there are asymmetric intensity variations at the periphery of the structures that can be used to implement the predictive focus measure which then gives the peak for the desired best focus and also makes it possible to determine the direction and amount of focus correction on the basis of a single image.

För att separera effekterna av intensitetsskillna- der, som ger en i det närmaste symmetrisk effekt kring läget för bästa fokus och effekterna av höjdskillnader, som ger en i det närmaste skevsymmetrisk effekt, föreslàs följande analys: Stickprovsvariansen för en bild definieras som 1 m n ~ 2 V A =--- , , (Ek 1) (k) (mpnššﬂg, v där ~ 1 m n 11,, =ayk --_Z2ayk , (Ekv 2) dvs bilden justerad till stickprovsmedelvärde noll.To separate the effects of intensity differences, which give an almost symmetrical effect around the position of best focus and the effects of height differences, which give an almost skewed symmetrical effect, the following analysis is proposed: The sample variance for an image is defined as 1 mn ~ 2 VA = ---,, (Ek 1) (k) (mpnšš ﬂ g, v where ~ 1 mn 11 ,, = ayk --_ Z2ayk, (Ekv 2) ie the image adjusted to the sample mean zero.

En serie bilder {A_(-n), A_(l-n), W, A_n} är tagna ekvidistant (d.v.s. med konstant differens i fysiskt fokusavstànd) med för den aktuella applikationen bästa fokus för den mittersta bilden, bild A_0.A series of images {A _ (- n), A_ (l-n), W, A_n} are taken equidistant (i.e. with constant difference in physical focus distance) with for the current application the best focus for the middle image, image A_0.

Den ursprungliga serien delas upp i tvà serier bilder: {B_(-n), B_(l-n), m, B_n} och {C_(-n), C_(l-n), W, C_n} definierade av B_k=(A_k+A_(-k))/2 och C_k=(A_k-A_(-k))/2.The original series is divided into two series of images: {B _ (- n), B_ (ln), m, B_n} and {C _ (- n), C_ (ln), W, C_n} defined by B_k = (A_k + A _ (- k)) / 2 and C_k = (A_k-A _ (- k)) / 2.

Uppdelningen är entydig och existerar alltid.The division is unambiguous and always exists.

Speciellt blir B_0=A_O och C_O=O. B-serien är symmetrisk kring B_O eftersom B_(-k)=(A_(-k)+A_k)/2=)= lO 15 20 . . . . 1 n 520 8293-f:í“"íïn _n' šfffï- ...f . 20 (A_k+A_(-k))/2=B_k och C-serien är skevsymmetrisk (ev. udda) kring C_O eftersom C_(-k)=(A_(-k)-A_k)/2= - (A_k-A_(-k) ) /2=-C_k.In particular, B_0 = A_O and C_O = O. The B series is symmetrical about B_O because B _ (- k) = (A _ (- k) + A_k) / 2 =) = 10 15 20. . . . 1 n 520 8293-f: í “" íïn _n 'šfffï- ... f. 20 (A_k + A _ (- k)) / 2 = B_k and the C series are skewed symmetrical (possibly odd) around C_O because C_ ( -k) = (A _ (- k) -A_k) / 2 = - (A_k-A _ (- k)) / 2 = -C_k.

A-serien är nu uppdelad i en symmetrisk serie, mot- svarande det symmetriska uppträdandet i figur 6b, och en skevsymmetrisk, motsvarande uppträdandet i fig 6c. Varje urspunglig bild A_k kan àterskapas enligt A_k=B_k+C_k.The A-series is now divided into a symmetrical series, corresponding to the symmetrical behavior in Figure 6b, and a skewed symmetrical one, corresponding to the behavior in Figure 6c. Each original image A_k can be recreated according to A_k = B_k + C_k.

Att stickprovsvariansen är symmetrisk kring A_O, är ekvivalent med att VQQ)-V¶A%)=0 för alla k. Därför studeras M Il m TK ~ 2 ~ 2__ 2201:* "Zzaa-k “ s1F1 s1p1 = Z E “Ez/k + aik y ' (Eje/f) + Ear-Iof) = s1p1 m n N 2 ~ 2 :Zzabyk “Fcy/f) "wzjk "cg/Û) s1F1 m Il = Z2((b,,kbijk + zbgkcﬁk + cgkcyk ) - (bükbuk - zbykcijk + cükcijk )) = sxpn "I fl AJ = zzÅtbf/'kcvk ﬁxpl vilket är, sänär som pà en faktor, stickprovskorrela- tionen för B_k och C_k.That the sample variance is symmetrical about A_O, is equivalent to VQQ) -V¶A%) = 0 for all k. Therefore M Il m TK ~ 2 ~ 2__ 2201 is studied: * "Zzaa-k“ s1F1 s1p1 = ZE “Ez / k + aik y '(Eje / f) + Ear-Iof) = s1p1 mn N 2 ~ 2: Zzabyk “Fcy / f)" wzjk "cg / Û) s1F1 m Il = Z2 ((b ,, kbijk + zbgkc ﬁ k + cgkcyk) - (bükbuk - zbykcijk + cükcijk)) = sxpn "I fl AJ = zzÅtbf / 'kcvk ﬁ xpl which is, except for one factor, the sample correlation for B_k and C_k.

Av detta följer att om B_k:na är signifikant korre- lerade med respektive C_k:n kommer variansen ej att vara symmetrisk kring det önskade bästa fokus och därmed högst troligt inte heller att ha sitt maximum pà önskat ställe.It follows that if the B_ks are significantly correlated with the respective C_k, the variance will not be symmetrical about the desired best focus and thus most likely also not have its maximum at the desired location.

I syfte att i det närmaste ta bort korrelationen mellan B- och C-serierna skulle olika filter kunna appli- ceras på A-serien, och därmed även pà de resulterande B- och C-serierna. Det är dock svårt att hitta ett filter som gör det för godtyckliga intensitets- och höjdvaria- tioner.In order to virtually remove the correlation between the B and C series, different filters could be applied to the A series, and thus also to the resulting B and C series. However, it is difficult to find a filter that does this for arbitrary intensity and height variations.

För en allmän typ av objekt inträffar tvà fall: 10 15 20 25 30 520 829 É“Üïfﬁf3 21 l) C-bilderna är (nära) noll vilket ger att korrelationen med motsvarande B-bilder är noll och därmed att (nära) variansen kommer att ge ett symmetriskt mätt. 2) C-bilderna är signifikant skilda frän noll, vilket kan skiljas i två delfall: 2.1) Korrelationen mellan B- och respektive C-bilder är (nära) noll, antingen för ràbilder eller för filtre- rade bilder. Varians kan förmodligen användas, men det blir känsligt för ändrade förutsättningar hos objektet.For a general type of object, two cases occur: 10 15 20 25 30 520 829 É “Üïf ﬁ f3 21 l) The C-images are (near) zero, which means that the correlation with the corresponding B-images is zero and thus that the (near) variance will to give a symmetrical measured. 2) The C-images are significantly different from zero, which can be distinguished in two sub-cases: 2.1) The correlation between B- and respective C-images is (close) to zero, either for raw images or for filtered images. Variance can probably be used, but it becomes sensitive to changing conditions of the object.

Det prediktiva fokusmàttet förväntas emellertid ge bra resultat och bör användas. 2.2) Korrelationen mellan B- och C-bilderna är signifikant skild fràn noll trots filtrering. Varians- baserade fokusmätt ger ej något bra resultat ens pà de filtrerade bilderna. Däremot förväntas det prediktiva fokusmàttet ge bra resultat.However, the predictive focus measure is expected to give good results and should be used. 2.2) The correlation between the B and C images is significantly non-zero despite filtering. Variance-based focus measurements do not give a good result even on the filtered images. On the other hand, the predictive focus measure is expected to give good results.

Det enklaste experimentet för att utröna om fallet 2.2 inträffar eller ej är att i aktuell applikation se om variansen, eventuellt efter filtrering av bilderna, ger en symmetrisk fokusfunktion med toppen vid det för appli- kationen önskade bästa fokusläget.The simplest experiment to find out if case 2.2 occurs or not is to see in the current application whether the variance, possibly after filtering the images, gives a symmetrical focus function with the top at the best focus position desired for the application.

Utifrån experimenten ovan, framförallt det i fig 4 med den radiella medelvärdesbildningen, men även i viss män simuleringarna i fig 6, kan följande sammanfattade felfokusbeteeende användas i ett prediktivt fokusmàtt för de röda blodcellerna: 1) Ett fokusläge ovanför bästa fokus medför en ter- rassartad övergång fràn bakgrunden till strukturens inre.Based on the experiments above, especially that in Fig. 4 with the radial mean formation, but also in some men the simulations in Fig. 6, the following summarized error focus behavior can be used in a predictive focus measure for the red blood cells: 1) A focus position above the best focus results in a terrace-like transition from the background to the interior of the structure.

Det förekommer i det närmaste inga överslängar ute i bak- grunden. Snarare kommer intensiteten asymptotiskt smygan- de upp till den hos bakgrunden - “underslängar”. Bredden pà terrasserna och pà “underslängarna” beror pä felfoku- seringens belopp. lO 15 20 25 30 . « . . u 520 829 22 2) Ett fokusläge mitt i eller nära bästa fokus med- för att övergången från bakgrunden har stor största lut- ning och att övergångens överslängar blir smala. Gräns- värdena för vad som är stor lutning respektive smal över- släng beror förmodligen både på preparat och på det opti- ska systemet inklusive sensor. Eventuellt kan ett s.k. uppskärpningsfilter samtidigt både öka största lutningen och minska bredden hos överslängen. Överslängarna ses lättast i bakgrunden, eftersom den har små naturliga variationer. Inga terrasser förekommer i övergången. 3) Ett fokusläge under bästa fokus medför över- slängar, vilka är lättast att se i bakgrunden, där bred- den beror på överslängen beror på felfokuseringsens be- lopp. Inga terrasser förekommer i övergången.There are almost no overshoots in the background. Rather, the intensity comes asymptotically creeping up to that of the background - “undershoots”. The width of the terraces and the “sub-slings” depends on the amount of incorrect focusing. 10 15 20 25 30. «. . u 520 829 22 2) A focus position in the middle of or close to the best focus means that the transition from the background has a large slope and that the transition overhangs become narrow. The limit values for what is a large slope or a narrow overhang probably depend on both the specimen and the optical system, including the sensor. Possibly a so-called sharpening filters at the same time both increase the maximum slope and reduce the width of the overhang. The overshoots are most easily seen in the background, as it has small natural variations. No terraces appear in the transition. 3) A focus position under the best focus results in over-throws, which are easiest to see in the background, where the width depends on the over-throw depends on the amount of incorrect focusing. No terraces appear in the transition.

Genom att mäta överslängarnas höjd, överslängarnas bredd, största lutningen samt - i avsaknad av överslängar - underslängarnas bredd ned till t ex 90% av bakgrund- intensiteten finns underlag för att via regler och ut- tryck baserade på punkterna l till 3 ovan få ett värde på det prediktiva autofokusmåttet. Exempelvis kan ett neu- ralt nätverk tränas med de ovan föreslagna parametrarna.By measuring the height of the overshoots, the width of the overshoots, the largest slope and - in the absence of overshoots - the width of the undershoots down to eg 90% of the background intensity, there is a basis for obtaining a value via rules and expressions based on points 1 to 3 above. on the predictive autofocus measure. For example, a neural network can be trained with the parameters suggested above.

Ovannämnda regler fungerar förmodligen inte helt för vita blodceller, men det förmodas att man med motsvarande experiment kan ta fram lämpliga regler för vita blod- celler och andra strukturer.The above rules probably do not work completely for white blood cells, but it is assumed that with corresponding experiments, suitable rules can be developed for white blood cells and other structures.

I det fall att strukturerna saknar störande interna detaljer, kan eventuellt försök till detektion av före- komsten av terrasser samt uppskattning av bredden hos dessa ger mer användbar information. Ett sätt att under- lätta detektion av terrasserna är att använda en modifie- rad s k segmentering av bilderna. Modifieringen består i att inte enbart segmentera ut celler som skiljer sig från 10 15 20 25 30 520 829 23 bakgrunden utan även att segmentera ut terrassartade intensitetsmönster.In the event that the structures lack disturbing internal details, any attempt to detect the occurrence of terraces and estimate the width of these can provide more useful information. One way to facilitate the detection of the terraces is to use a modified so-called segmentation of the images. The modification consists of not only segmenting out cells that differ from the background but also segmenting out terrace-like intensity patterns.

Analysen av felfokuseringseffekterna ger en upp- skattning av omfokuseringsbehovet bàde till tecken och belopp. I analysen kan man vilja använda sig av segmen- tering och efterföljande radiella medelvärden av pixel- intensitet. Sà är fallet pà t.ex. runda och ovala celler.The analysis of the error-focusing effects provides an estimate of the need to refocus both in terms of signs and amounts. In the analysis, one may want to use segmentation and subsequent radial averages of pixel intensity. This is the case with e.g. round and oval cells.

Pà linjeformade föremål sàsom ledningsbanor i halvledar- kretsar gär det dock bra att analysera pixelintensiteten endimensionellt längs linjer eller medelvärden av ett flertal linjer.On line-shaped objects such as conductor paths in semiconductor circuits, however, it is good to analyze the pixel intensity one-dimensionally along lines or averages of several lines.

Slutligen skall nämnas att i samtliga ovan beskrivna experiment har en försöksuppställning med nedanstående komponenter använts.Finally, it should be mentioned that in all the experiments described above, an experimental setup with the following components has been used.

Mikroskopram: Olympus BX50-WIF Kondensor: Olympus U-SC2 med topplinsen använd, NA=O.9 Strömförsörjning: Olympus TH3 Lampinfattning: Olympus U-LHIOOL Lampa: Osram HLX 64625 (l2V IOOW Xenophot), halogen.Microscope frame: Olympus BX50-WIF Condenser: Olympus U-SC2 with top lens used, NA = O.9 Power supply: Olympus TH3 Lamp frame: Olympus U-LHIOOL Lamp: Osram HLX 64625 (l2V IOOW Xenophot), halogen.

Objektiv: Olympus UplanFl lOOX / 1.30 / oil TV adapter: Olympus U-TVl.OX Bildsensor: Olympus U-SMAD Trinokulär tub: Olympus U-TR3O Immersionsolja: Cargille katalognummer 16482 Sensor: Sony 9100. D-sub RGB-sync used.Lens: Olympus UplanFl lOOX / 1.30 / oil TV adapter: Olympus U-TVl.OX Image sensor: Olympus U-SMAD Trinocular tube: Olympus U-TR3O Immersion oil: Cargille catalog number 16482 Sensor: Sony 9100. D-sub RGB-sync used.

Frame grabber: Matrox Meteor II Pà bilderna motsvaras en pixel av ca 0,08 mikrometer hos objektet, dvs det går ca 12 pixlar per mikrometer. I samtliga figurer har den gröna (G) kamerakomponenten fràn en RGB-kamera använts. I fig 3 filtrerades belysnings- källan genom ett grönt smalbandigt filter med transmis- sion vid 550i5 nm.Frame grabber: Matrox Meteor II In the images, a pixel of about 0.08 micrometers corresponds to the object, ie there are about 12 pixels per micrometer. In all figures, the green (G) camera component from an RGB camera has been used. In Fig. 3, the illumination source was filtered through a green narrowband filter with transmission at 550i5 nm.

Claims

10 15 20 25 30 520 829 m .U .... 24 PATENTKRAV

A method of automatically focusing an objective on a structure, of a physical object, which structure has a periphery, comprising the steps of imaging the structure by means of the objective, providing an electronic representation of the structure imaged by the objective, characterized of the steps to analyze how an intensity in the electronic representation varies at the periphery of the structure, and determine, with the aid of this intensity variation, a focus value that indicates how the current focus position of the lens relates to an optimal focus position.

The method of claim 1, wherein the step of determining a focus value comprises determining a focus value that indicates whether the current focus position of the lens is above or below the optimal focus position.

A method according to claim 1 or 2, wherein the step of determining a focus value comprises determining a focus value indicating how far the current focus position of the lens is from the optimal focus position.

A method according to any one of the preceding claims, further comprising the step of, on the basis of said focus value, providing a control signal for changing the relative position of the lens and the structure to achieve a desired focus.

A method according to claim 4, wherein the control signal is provided on the basis of only said focus value.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the electronic representation is provided by means of a single light-sensitive sensor and for a single exposure. 10 15 20 25 30 - -. . f. 520 829. . . . u 25

A method according to any one of the preceding claims, wherein the step of analyzing how the intensity varies at the periphery of the structure comprises measuring at least one of the following parameters for the intensity variation: the slope, the height of an overthrow, the width of an overthrow, the width of an underthrow , the presence of terrace and the width of a terrace.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the step of analyzing how the intensity varies at the periphery of the structure comprises analyzing the intensity variation substantially perpendicular to the periphery.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the structure is such that the variance of the intensity in the electronic representation of the structure is asymmetrical for the focus positions around the focus position which gives optimal focusing of the lens on the structure.

An optical system comprising an objective (16) for imaging a structure of a physical object, said structure having a periphery, a photosensitive sensor (18) for providing an electronic representation of a first characteristic (28) of the structure. , focus analyzer arranged to receive the electronic representation of the structure produced by the sensor, to analyze how an intensity in the electronic representation varies at the periphery of the structure, and to determine, by means of this intensity variation, a focus value indicating the current focus position of the lens relates to an optimal focus position, and a focus controller (30), which is arranged to provide a control signal on the basis of said focus value from the focus analyzer (28) to a focus mechanism (32) for controlling the mutual placement of the lens and the structure. 10 15 20 25 30 520 829 26

An optical system according to claim 10, wherein the sensor (18) is a digital area sensor and the electronic representation consists of a digital image.

An optical system according to claim 10 or 11, wherein the sensor (18) is the sensor of the optical system for producing useful images.

An optical system according to any one of claims 10 to 12, further comprising a microscope, said lens (16) constituting the lens of the microscope.

An optical system according to any one of claims 10-13, further comprising a second focus analyzer (34) for providing an alternative focus value, the second focus analyzer (34) being connected to said sensor (18) for receiving said electronic representation and to the focus controller. (30) for outputting a control signal.

An optical system according to any one of claims 10-14, wherein the first focus analyzer (28) is arranged to determine a focus value indicating whether the current focus position of the lens is above or below the optimal focus position.

An optical system according to any one of claims 10-15, wherein the first focus analyzer (28) is arranged to determine a focus value indicating how far the current focus position of the lens is from the optimal focus position.

An optical system according to any one of claims 10-16, wherein the first focus analyzer (28) is arranged to analyze how the intensity varies at the periphery of the structure by measuring at least one of the following parameters in the intensity variation: the slope, the height of an over - sling, the width of a top sling, the width of a sub-sling, the presence of a terrace and the width of a terraSS. 10 15 20 25 30, »M'- 520 829 27

An optical system according to any one of claims 10 to 17, wherein the first focus analyzer (28) comprises a neural network.

An optical system according to any one of claims 10-18, wherein the optical system comprises a scanning microscope and is intended for automatic analysis of blood cells.

A memory medium, which can be read by a computer and on which is stored a computer program intended to be used for automatic focusing of a lens on a structure of a physical object, which structure has a periphery, characterized in that the computer program comprises instructions to cause said computer to, in an electronic representation of the structure, analyze how the intensity varies at the periphery of the structure, and, by means of this intensity variation, determine a focus value indicating how the current focus position of the lens relates to an optimal focus position.

The memory medium of claim 20, wherein the instructions for determining a focus value include instructions for determining a focus value that indicates whether the current focus position of the lens is above or below the optimal focus position.

The memory medium of claim 20 or 21, wherein the instructions for determining a focus value include instructions for determining a focus value indicating how far the current focus position of the lens is from the optimal focus position.

A memory medium according to any one of claims 20-22, further comprising instructions for, on the basis of said focus value, providing a control signal for changing the relative position of the lens and the structure to achieve a desired focus. 10 15 520 829? Ïï * 2ïf ﬂ ß.í@ff 28

The memory medium according to claim 23, wherein the control signal is provided on the basis of said focus value alone.

A memory medium according to any one of claims 20-24, wherein the step of analyzing how the intensity varies at the periphery of the structure comprises measuring at least one of the following parameters for the intensity variation: the slope, the height of an overthrow, the width of the overthrow, an underthrow , the presence of a terrace and the width of a terrace.

A memory medium according to any one of claims 20 to 25, wherein the instructions for analyzing how the intensity varies at the periphery of the structure include instructions for analyzing the intensity variation substantially perpendicular to the periphery.

A memory medium according to any one of claims 20-26, wherein the computer program is intended for structures consisting of all or part of red blood cells.