WO2018087820A1 - 画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法 - Google Patents

画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法 Download PDF

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WO2018087820A1
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WO
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aberration correction
evaluation value
spherical aberration
objective lens
image
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PCT/JP2016/083146
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French (fr)
Inventor
一郎 佐瀬
敬 中川
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes

Definitions

  • the present invention relates to an image group generation device, a spherical aberration correction calculation device, a microscope, a program, and a spherical aberration correction calculation method.
  • Patent Document 1 a microscope apparatus that drives a correction ring that adjusts the influence of spherical aberration generated by a specimen and a microscope optical system by power from an electric motor or the like is known (for example, Patent Document 1).
  • An image group generation device comprising: an image group generation unit that generates an image group including a second image group obtained by continuously shooting the imaging object while changing the image.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an external configuration of a spherical aberration correction optical system 100.
  • the spherical aberration correction optical system 100 includes a spherical aberration correction calculation device 10 and a spherical aberration correction unit 20.
  • the spherical aberration correction unit 20 is a partial configuration of a microscope related to observation and acquisition of an observation image by enlarging a sample by an objective lens having a correction ring that can control the degree of correction of spherical aberration by an electric motor.
  • the sample is a biological sample or a bead to be observed.
  • a biological sample is a sample such as a fluorescently stained cell having a thickness.
  • the beads are fluorescently labeled polystyrene microspheres (for example, 0.2 ⁇ m in diameter).
  • Spherical aberration is an aberration in which a light beam emitted from a point light source does not converge to a focal point after passing through an optical system. Specifically, the spherical aberration changes in accordance with the observation wavelength of the light that has passed through the observation target, the temperature change, the cover glass thickness, and the depth of the observation surface.
  • the correction ring corrects this spherical aberration.
  • the spherical aberration correction unit 20 will be described with reference to FIG. In the following description, the case where the spherical aberration correction unit 20 is a partial configuration of an inverted microscope will be described, but the present invention is not limited to this.
  • the spherical aberration correction unit 20 may have a partial configuration such as a differential interference microscope (DIC), a phase contrast microscope, a fluorescence microscope, a confocal microscope, a super-resolution microscope, or a two-photon excitation fluorescence microscope.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the external configuration of the spherical aberration correction unit 20 that is a part of the microscope. In FIG.
  • the spherical aberration correction unit 20 includes an objective lens 21, a correction ring driving unit 22, a stage 23, an objective lens driving unit 24, an imaging unit 25, and a branching unit 26.
  • the objective lens drive unit 24 has a motor that moves the position of the objective lens 21 in the direction of the optical axis OA, and moves the objective lens in the direction of the optical axis OA by moving up and down a revolver (not shown) that holds the objective lens. Can be moved to.
  • FIG. 2 when the relative position between the objective lens 21 and the imaging target TP changes, the focal position of the objective lens 21 changes.
  • the focal position of the objective lens 21 is described as OF.
  • the correction ring 21a having such an annular configuration is not essential, and may be configured to move the aberration correction lens in the direction of the optical axis OA using a cam structure.
  • an optical element such as a mirror for correcting spherical aberration or a liquid crystal element may be used instead of the aberration correction lens.
  • a mirror for correcting spherical aberration and an optical element such as a liquid crystal element are disposed between the objective lens and the eyepiece as an aberration correction optical system, and are adjusted to adjust the transmission of observation light incident on the observation optical system. Correct aberrations.
  • the correction ring drive unit 22 drives the correction position of the correction ring 21a.
  • the correction ring 22a adjusts the correction amount CL of the spherical aberration by driving the correction position.
  • the correction ring drive unit 22 is a drive device such as an electric motor, and a member that moves a holding member holding the lens by the electric motor in the optical axis direction by a cam mechanism or the like can be used.
  • the imaging target TP placed on the stage 23 is imaged on the imaging surface of the imaging unit 25 by an imaging lens (not shown) via the objective lens 21.
  • the imaging target TP is a biological sample having a thickness TPD.
  • the imaging unit 25 captures an image formed by the objective lens 21.
  • the imaging unit 25 is a camera including a CCD sensor or a CMOS sensor as an imaging element.
  • the imaging target TP is disposed on the cover glass CG.
  • the imaging target TP is irradiated with illumination light.
  • the objective lens 21 receives light transmitted through the imaging target TP. Spherical aberration is also caused by the wavelength of light transmitted through the imaging target TP.
  • the branching unit 26 branches the light from the imaging target TP formed by the objective lens 21 to the imaging unit 25 and an eyepiece (not shown). Specifically, the branching unit 26 branches light from the imaging target TP to the imaging unit 25 through the optical path OP. Specifically, the branching unit 26 is an optical element such as a dichroic prism or a half mirror.
  • the imaging part 25 images the fluorescence emitted from the fluorescent reagent added to the cell as a captured image by irradiating the cell with excitation light that excites the fluorescent substance.
  • cells are stained with a fluorescent reagent to obtain a cell image.
  • cells are fixed and immunostained.
  • the cell is fixed using a reagent such as formaldehyde.
  • the biological sample imaged by the imaging unit 25 may be, for example, a fixed specimen, a transparent specimen, or a living specimen.
  • the spherical aberration correction unit 20 emits light or fluorescence generated from the coloring material itself taken into the biological material, or light emission or fluorescence generated when a substance having a chromophore is bonded to the biological material, as described above. You may image as. Thereby, the spherical aberration correction unit 20 can acquire a fluorescence image and a two-photon excitation fluorescence microscope image.
  • the cells in this embodiment are, for example, primary cultured cells, established cultured cells, tissue section cells, and the like. In order to observe the cells, the observed sample may be observed using an aggregate of cells, a tissue sample, an organ, an individual (animal, etc.), and an image containing the cells may be acquired.
  • the state of the cell is not particularly limited, and may be alive or fixed, and may be “in-vivo” or “in-vitro”. Of course, you may combine the information of the living state and the fixed information.
  • An immersion space i is provided between the cover glass CG and the objective lens 21.
  • the immersion space i is filled with liquid.
  • the numerical aperture of the objective lens 21 is improved, and the resolution of the objective lens 21 such as resolution, depth of focus, and brightness can be increased.
  • the liquid that fills the immersion space i is oil, water, or the like.
  • the immersion space i is filled with oil, a change in spherical aberration due to a temperature change occurs.
  • the immersion space i is filled with water, spherical aberration changes due to the cover glass thickness.
  • the distance between the cover glass CG and the focal position OF changes as the observation position in the imaging target TP changes.
  • the objective lens 21 is an oil immersion objective lens, spherical aberration occurs due to a change in the distance between the cover glass CG and the focal position OF.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 calculates the correction amount of the spherical aberration of the image.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 includes a display unit 11 and a control unit 12.
  • the control unit 12 calculates the degree of correction of spherical aberration of the objective lens 21.
  • the display unit 11 displays a captured image captured by the spherical aberration correction unit 20.
  • the display unit 11 displays the result calculated by the control unit 12.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 is not limited to this, and may be a tablet device capable of transmitting and receiving information by a personal computer or wirelessly.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the spherical aberration correction calculation apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the control unit 12 includes an image acquisition unit 13, an evaluation value calculation unit 14, a reference focus plane information acquisition unit 16, an operation detection unit 17, and a degree calculation unit 15 that calculates a correction amount.
  • the degree calculation unit 15 is an example of an aberration correction amount calculation unit.
  • the image acquisition unit 13 acquires a captured image TI that is an image signal captured by the imaging unit 25.
  • the captured image TI is a captured image TI in which the imaging target TP is captured with a plurality of different correction amounts CL for each of a plurality of positions where the absolute position ZL of the objective lens 21 is different from each other.
  • the captured image TI is a captured image TI composed of a plurality of images in which the imaging target TP is captured at a plurality of relative positions with different absolute positions ZL for a plurality of different correction amounts CL.
  • the absolute position ZL is the position of the objective lens when the relative position of the imaging target TP and the position of the objective lens 21 is changed. Details of the captured image TI will be described later.
  • the image acquisition unit 13 outputs the acquired captured image TI to the evaluation value calculation unit 14.
  • the reference focus surface information acquisition unit 16 acquires reference focus surface information TFI.
  • the reference focus plane information TFI is an image in which the focal position OF that the observer wants to observe is captured.
  • the observer is a person who operates the spherical aberration correction calculation device 10 and the spherical aberration correction unit 20 to observe the imaging target TP.
  • the reference focus surface information acquisition unit 16 outputs the acquired reference focus surface information TFI to the evaluation value calculation unit 14.
  • the operation detection unit 17 detects an input operation of the observer. Specifically, the operation detection unit 17 detects a basic parameter input by an input operation from an observer.
  • the basic parameters are information such as a target area ROI (Region of Interest), a correction ring start position CB, and an imaging start position ZB.
  • the target area ROI is a part of the imaging pixels of the captured image TI.
  • the target area ROI is an area that is 90% or less of the size of the captured image.
  • the target area ROI may be all areas of the size of the captured image.
  • the correction ring start position CB and the imaging start position ZB are initial positions at which imaging of the captured image TI is started.
  • the spherical aberration correction unit 20 adjusts the position of the correction ring 21a of the objective lens 21 to the correction ring start position CB and the relative position of the objective lens 21 and the imaging target TP to the imaging start position ZB, and then captures the imaging target TP. Start.
  • the operation detection unit 17 outputs the detected operation result to the evaluation value calculation unit 14.
  • the evaluation value calculation unit 14 acquires an image signal of the imaging target TP from the image acquisition unit 13.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates an evaluation value for each image constituting the captured image group.
  • the evaluation value calculation unit 14 includes the displacement indicated by the reference focus surface information TFI acquired by the reference focus surface information acquisition unit 16 from the captured image TI including a plurality of images acquired from the image acquisition unit 13. A picked-up image picked up with a corresponding displacement is selected.
  • the evaluation value calculation unit 14 selects, from the captured image TI, a captured image obtained by capturing a focus surface similar to the focus surface indicated by the reference focus surface information TFI.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV of the correction amount CL based on the captured image TI having a different correction amount CL among the captured images TI captured at the absolute position ZL where the selected captured image was captured. Calculation is performed for each captured image TI.
  • the evaluation value calculation unit 14 outputs the calculated evaluation value RV to the degree calculation unit 15.
  • the degree calculation unit 15 acquires the evaluation value RV from the evaluation value calculation unit 14.
  • the degree calculation unit 15 obtains an optimum value of the aberration correction amount based on the evaluation value acquired from the evaluation value calculation unit 14.
  • the degree calculation unit 15 interpolates the evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14 and calculates a correction amount CL corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the degree calculation unit 15 interpolates values between the evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14, and estimates the influence of the difference in the correction amount CL on the evaluation value RV.
  • the degree calculation unit 15 assumes that the estimated correction amount CL of the peak position of the evaluation value RV is the degree of correction CP for correcting spherical aberration well.
  • the optimal value of the aberration correction amount described above is the correction degree CP.
  • the degree calculation unit 15 outputs a correction degree CP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the display unit 11 and the correction ring driving unit 22.
  • the display unit 11 displays the correction degree CP corresponding to the displacement of the reference focus plane calculated by the degree calculation unit 15.
  • the correction ring drive unit 22 acquires the correction degree CP corresponding to the displacement of the reference focus plane from the degree calculation unit 15.
  • the correction ring drive unit 22 drives the correction ring 21a based on the correction degree CP corresponding to the obtained displacement of the reference focus surface.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the spherical aberration correction calculation apparatus 10.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 acquires basic parameters by the operation of the observer (step S110).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the captured image TI.
  • the horizontal axis indicates the degree of aberration correction CL when the aberration correction amount is changed
  • the vertical axis indicates the relative position between the imaging target TP and the objective lens 21 when the absolute position of the objective lens is changed.
  • the captured image TI includes a plurality of images captured at the absolute position ZL in which the positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are different for each correction amount CL.
  • the captured image TI1 is an image captured at a plurality of absolute positions ZL in which the correction ring 21a included in the objective lens 21 is adjusted to the correction amount CL1 and the positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are different.
  • the captured image TI2 to the captured image TI7 are images captured at a plurality of absolute positions ZL with the correction rings 21a included in the objective lens 21 adjusted from different correction amounts CL2 to CL7, respectively.
  • the captured image TI1 to the captured image TI7 each include seven captured images captured at positions with different absolute positions ZL.
  • each correction amount CL from the correction amount CL1 to the correction amount CL7 is obtained by dividing the entire settable value of the correction ring 21a of the objective lens 21 into seven equal parts. The greater the number of divisions of the correction amount CL, the more accurate the correction amount CL corresponding to the displacement of the reference focus plane calculated by the degree calculation unit 15.
  • the imaging unit 25 captures an image of the observation object that is the captured image TI.
  • the imaging unit 25 outputs the captured image TI to the image acquisition unit 13.
  • the image acquisition unit 13 acquires a plurality of images (TI1 to TI17) as the captured image TI from the spherical aberration correction unit 20 (step S120).
  • the reference focus surface information acquisition unit 16 acquires the reference focus surface information TFI by the operation of the observer (step S130). Specifically, the observer focuses on the portion to be observed while viewing the image of the object to be observed (the image visually confirmed or captured). At this time, it is not necessary to perform aberration correction. Note that either the process of step S120 or the process of step S130 may be performed first.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates a correlation with the reference focus plane information TFI for each captured image TI acquired by the image acquisition unit 13. Details will be described below.
  • a method in which the evaluation value calculation unit 14 selects an image having a focus position close to the reference focus plane information TFI from the captured image TI will be described.
  • a method for selecting an image having a focus position close to the reference focus plane information TFI from the captured image TI there is a method for selecting an image having a close spatial distribution of luminance.
  • a method of calculating a difference between the reference focus plane information TFI and the captured image TI in addition to calculating the correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI. is there.
  • an image obtained by capturing the same focal position OF as the reference focus plane information TFI is an image having a close spatial distribution.
  • An image having a similar spatial distribution is an image having a similar shape or arrangement of the observed observation target.
  • the evaluation value calculation unit 14 may calculate the correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, respectively.
  • the luminance correlation is calculated by normalized cross-correlation or the like.
  • the evaluation value calculation unit 14 may calculate the correlation between the reference focus plane information TFI and the captured image TI, and may compare the calculated correlations. In this case, the evaluation value calculation unit 14 determines that the captured image showing a higher correlation has captured the focus plane close to the focal position OF captured by the reference focus plane information TFI.
  • the evaluation value calculation unit 14 selects a captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI from a plurality of images forming the captured image TI.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value of the captured image TI captured at the relative position ZL where the image having a high correlation with the reference focus plane information TFI is captured (step S140).
  • the spherical aberration corrector 20 captures the captured image TI by changing the absolute position ZL and the correction amount CL after imaging the absolute position ZL4 and the correction amount CL4.
  • the absolute position ZL and the correction amount CL at which imaging of the captured image TI is started may be performed for the first time from any absolute position ZL and correction amount CL, and are not limited to the absolute position ZL and the correction amount CL described above.
  • the captured image TI8-4 may be a target region ROI in the captured image.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value of each captured image included in the captured image TI8.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value by using the statistical value of the brightness of the captured image, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the captured image, the point spread function of the captured image, and the like. calculate.
  • the evaluation value calculating unit 14 calculates the evaluation value by comparing the maximum luminance values included in the captured image. Further, the evaluation value calculation unit 14 determines that the spherical aberration is corrected more favorably as the contrast increases, the luminance dispersion value increases, or the luminance differential value with the adjacent pixel increases. Is calculated.
  • the evaluation value calculation unit 14 outputs the calculated evaluation value RV to the degree calculation unit 15.
  • the degree calculation unit 15 acquires the evaluation value RV from the evaluation value calculation unit 14.
  • the degree calculation unit 15 interpolates the acquired evaluation values RV.
  • the degree calculation unit 15 calculates a correction degree CP corresponding to the displacement of the reference focus plane based on the interpolated result (step S150).
  • the degree calculation unit 15 outputs a correction degree CP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the correction ring driving unit 22.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 does not have to calculate the absolute position ZL of the objective lens 21 when a thin sample is imaged. In this case, the spherical aberration correction calculation apparatus 10 may perform the evaluation value calculation without calculating the absolute position ZL.
  • the degree calculation unit 15 interpolates the evaluation value RV calculated by the evaluation value calculation unit 14.
  • the degree calculation unit 15 performs quadratic curve fitting between the evaluation values RV.
  • the degree calculation unit 15 performs quadratic curve fitting between the evaluation values RV by the least square method.
  • the degree calculation unit 15 may fit the evaluation values RV to each other by a linear function fitting or an exponential function fitting by the evaluation value RV.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of fitting a quadratic curve between evaluation values RV.
  • the graph shown in FIG. 6 is a graph having the correction amount CL on the horizontal axis and the evaluation value RV on the vertical axis.
  • the evaluation value RV1 to the evaluation value RV7 are evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14, respectively.
  • the curve L1 is the result of quadratic curve fitting. In the curve L1, the evaluation value at the peak portion is the evaluation value RVP.
  • the degree of correction CP corresponding to the evaluation value RVP is the degree of correction corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the spherical aberration correction calculation apparatus 10 includes the evaluation value calculation unit 14 and the degree calculation unit 15.
  • the evaluation value calculation unit 14 selects a captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI from the captured image TI.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates an evaluation value RV for each captured image TI captured at the absolute position ZL where the captured image having a high correlation with the reference focus plane information TFI is captured.
  • the degree calculation unit 15 interpolates the evaluation value RV calculated by the evaluation value calculation unit 14.
  • the degree calculation unit 15 calculates a correction degree CP corresponding to the displacement of the reference focus surface based on the interpolated evaluation value.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 can calculate the degree of correction of spherical aberration whose focal position matches the reference focus surface information TFI. That is, the spherical aberration correction calculation device 10 can correct the spherical aberration in accordance with the focal position desired by the observer.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 is a spherical surface in which the degree of correction of the spherical aberration of the spherical aberration correction unit including the objective lens corresponds to the displacement in the optical axis direction of the spherical aberration correction unit of the focus surface of the spherical aberration correction unit.
  • Image acquisition for acquiring a plurality of picked-up images obtained by picking up images of the imaging target with a plurality of different correction degrees for each of a plurality of relative positions where the relative positions of the imaging target and the objective lens are different from each other via the aberration correction optical system
  • a degree of evaluation value RV is calculated for each of the plurality of captured images TI, and a curve is obtained from the plurality of evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14 to obtain an optimal compensation value.
  • a device and a degree calculator 15 to calculate the amount.
  • the reference focus surface information TFI is a focus surface imaged in the reference image.
  • the reference focus plane information TFI may not be a captured image.
  • the spherical aberration correction unit 20 may fix the focal position OF on the surface where the cover glass CG and the imaging target TP are in contact.
  • the evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV of the captured image TI captured with the absolute position ZL between the objective lens 21 and the imaging target TP fixed.
  • the objective lens 21 is an immersion objective lens such as an oil immersion objective lens or a water immersion objective lens.
  • any objective lens may be used. That is, the objective lens 21 may be a dry objective lens that does not support immersion.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the spatial frequency in the target region ROI by fast Fourier transform. can do. In this case, the evaluation value calculation unit 14 can calculate the evaluation value RV at high speed.
  • the evaluation value calculation unit 14 is based on the brightness value of the captured image, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the spatial frequency of the captured image, the point spread function of the captured image, and the like. The case where the evaluation value is calculated has been described.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates the spatial frequency indicated by the reference focus plane information TFI and the captured image TI for each captured image TI having a different correction amount CL.
  • An evaluation value for a certain captured image is calculated based on a spatial frequency indicated by the certain captured image.
  • the evaluation value calculation unit 14 calculates an evaluation value based on the spatial frequency of a predetermined band among the spatial frequencies. In this example, the evaluation value calculation unit 14 calculates an evaluation value based on the ratio of the values of the low frequency component and the high frequency component.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the spherical aberration correction calculating apparatus 10a according to the second embodiment.
  • the spherical aberration correction calculation apparatus 10a includes a control unit 12a.
  • the control unit 12a includes a second image acquisition unit 130, an imaging state evaluation value calculation unit 131, and a relative position calculation unit 132.
  • the second image acquisition unit 130 acquires the second captured image ZI from the imaging unit 25.
  • the second captured image ZI is a correction corresponding to the displacement of the reference focus plane calculated by the degree calculation unit 15 for each of a plurality of second relative positions where the relative positions of the imaging target TP and the objective lens 21 are different from each other. It is the some picked-up image imaged by degree CP.
  • the second image acquisition unit 130 outputs the second captured image ZI acquired from the imaging unit 25 to the imaging state evaluation value calculation unit 131.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 acquires the second captured image ZI from the second image acquisition unit 130.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the second evaluation value ZV based on the second captured image ZI acquired from the second image acquisition unit 130.
  • the second evaluation value ZV is an evaluation value indicating the degree of the imaging state of the imaging target TP.
  • the evaluation value indicating the degree of the imaging state of the imaging target TP is the brightness value of the captured image of the second captured image ZI, the brightness distribution of the captured image, the contrast of the captured image, the frequency component of the captured image, and the point image of the captured image.
  • An evaluation value such as a distribution function.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 outputs the calculated second evaluation value ZV to the relative position calculation unit 132.
  • the relative position calculation unit 132 acquires the second evaluation value ZV from the imaging state evaluation value calculation unit 131.
  • the relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation values ZV acquired from the imaging state evaluation value calculation unit 131.
  • the relative position calculation unit 132 calculates an absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface based on the interpolated second evaluation value ZV.
  • the relative position calculation unit 132 outputs the absolute position ZLP corresponding to the calculated displacement of the reference focus surface to the objective lens driving unit 24 and the display unit 11.
  • the objective lens driving unit 24 acquires the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface from the relative position calculating unit 132.
  • the objective lens driving unit 24 adjusts the relative position between the objective lens 21 and the imaging target TP to the absolute position ZLP.
  • the spherical aberration correction unit 20 images the imaging target TP in a state where the objective lens 21 has an absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface and a correction degree CP corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the display unit 11 acquires the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane from the relative position calculation unit 132.
  • the display unit 11 displays the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus plane acquired from the relative position calculation unit 132.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the spherical aberration correction calculation apparatus 10a.
  • the second image acquisition unit 130 acquires the second captured image ZI from the imaging unit 25 (step S210).
  • the second image acquisition unit 130 outputs the second captured image ZI acquired from the imaging unit 25 to the imaging state evaluation value calculation unit 131.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 acquires the second captured image ZI from the second image acquisition unit 130.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the evaluation value of the second captured image ZI acquired from the second image acquisition unit 130 as the second evaluation value ZV (step S220).
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 calculates the second evaluation value ZV for each second captured image ZI by the same method as the evaluation value calculation unit 14 described above.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 outputs the calculated second evaluation value ZV to the relative position calculation unit 132.
  • the relative position calculation unit 132 acquires the second evaluation value ZV from the imaging state evaluation value calculation unit 131.
  • the relative position calculation unit 132 interpolates the acquired second evaluation value ZV by two-dimensional fitting.
  • the relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation value ZV by the same method as the degree calculation unit 15 described above.
  • the relative position calculation unit 132 calculates the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface from the interpolated second evaluation value ZV (step S230).
  • the relative position calculation unit 132 calculates that the relative position corresponding to the peak of the interpolated second evaluation value ZV is the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the spherical aberration correction calculation device 10a includes the imaging state evaluation value calculation unit 131 and the relative position calculation unit 132.
  • the imaging state evaluation value calculation unit 131 fixes the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface, and calculates the second evaluation value ZV of the second captured image ZI having a different absolute position ZL.
  • the relative position calculation unit 132 interpolates the second evaluation values ZV to calculate an absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the spherical aberration correction unit 20 adjusts the objective lens 21 to the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface calculated by the spherical aberration correction calculation device 10a and the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the spherical aberration correction unit 20 can adjust the focal position of the objective lens 21 to a surface closer to the reference focus surface information TFI.
  • evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV in order from the correction ring start position CB and the imaging start position ZB input by the observer.
  • the evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV in order from a captured image captured according to the degree of correction in the vicinity of the median of the range that can be corrected by the correction ring 21a, instead of the correction ring start position CB. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV from the correction amount CL4 shown in FIG. 5, and calculates the evaluation value RV in the order of the correction amount CL4 to the correction amount CL7, and the correction amount CL4 to the correction amount CL1. .
  • the evaluation value calculation unit 14 may calculate the evaluation value RV from the degree of correction in the vicinity of the correction amount CL4. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value RV in the order of CL3, the correction amount CL5, the correction amount CL2, the correction amount CL6, the correction amount CL1, and the correction amount CL7.
  • the evaluation value calculation unit 14 may determine the order of calculating the evaluation value RV from the captured image TI based on the optical characteristics of the objective lens 21. Based on the optical characteristics of the objective lens 21, the evaluation value calculator 14 associates the displacement of the focal position OF with the adjustment of the correction amount CL with the change of the absolute position ZL. The evaluation value calculation unit 14 can determine the order in which the evaluation value RV is calculated based on the displacement of the focal position OF. The evaluation value calculation unit 14 can reduce the number of captured images TI necessary for calculating the peak of the evaluation value RV. The spherical aberration correction unit 20 can reduce the number of times of capturing the captured image TI.
  • the imaging target TP is a stained sample
  • the degree of fading of the sample due to imaging for calculating the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus plane can be suppressed, resulting in clearer imaging.
  • An image can be taken.
  • the degree calculation unit 15 only needs to be able to sequentially interpolate the evaluation values RV calculated by the evaluation value calculation unit 14 and calculate the peak of the complemented evaluation value RV.
  • the degree calculation unit 15 may end the process when the peak of the evaluation value RV can be detected, and calculate the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface. Since the degree calculation unit 15 ends the process when the peak is detected, the time required for calculating the degree of correction CP corresponding to the displacement of the reference focus surface can be shortened.
  • the spherical aberration correction unit 20 includes a stage drive unit (not shown).
  • the stage drive unit drives the stage 23 when obtaining the absolute position ZLP corresponding to the displacement of the reference focus surface.
  • the stage 23 is driven, the absolute position ZL between the objective lens 21 and the imaging target TP is adjusted.
  • the stage vertical movement drive mechanism a general microscope stage vertical movement mechanism can be used.
  • a cam mechanism or an engaging member that meshes with a gear can be used.
  • a mechanism for moving the objective lens side in the optical axis direction can be a mechanism used in a general microscope.
  • a gear and an engaging member, a vertical movement mechanism using a link mechanism, a cam mechanism, or the like can be used.
  • the microscope includes an objective lens having a spherical aberration correction optical system, a stage on which an imaging target is placed, and an image group generation unit.
  • the microscope is an example of an image group generation device.
  • the image group generation unit generates an image group including the first image group and the second image group.
  • the image group generation unit is a device provided in, for example, the image acquisition unit 13 in FIG.
  • An image generation device is a device having an image acquisition unit.
  • the first image group can be obtained by continuously shooting the imaging object while changing the relative distance between the objective lens and the stage with the spherical aberration correction optical system adjusted with the first aberration correction amount.
  • the relative distance is an interval between the objective lens and the stage, and is synonymous with a relative position if the objective lens and each position of the stage are targeted.
  • the second image group is obtained by continuously shooting the imaging object while changing the relative distance between the objective lens and the stage in a state where the spherical aberration correction optical system is adjusted with the second aberration correction amount.
  • the first image group is, for example, the captured image TI1
  • the second image group is, for example, the captured image TI2.
  • the continuous shooting is performed by capturing the image with the correction amount CL1 of FIG. 5 described above, stopping the position ZL of each objective lens at each position, and continuously capturing images of the positions ZL of different objective lenses. is there.
  • the image group generation unit is a device provided in, for example, the image acquisition unit 13 in FIG. 7 described above.
  • An image generation device is a device having an image acquisition unit.
  • the spherical aberration correction calculation device 10 and the spherical aberration correction calculation device 10a described above have a computer inside.
  • Each process of the above-described apparatus is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above-described process is performed by the computer reading and executing the program.
  • the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
  • the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement

Abstract

【解決手段】球面収差補正光学系を有する対物レンズと、撮像対象物を載置するステージと、第一の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、第二の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群とを含む画像群を生成する画像群生成部とを備える画像群生成装置である。

Description

画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法
　本発明は、画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法に関する。
　従来、標本及び顕微鏡の光学系により生じる球面収差の影響を調節する補正環を電動モータなどからの動力によって駆動する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１）。
米国特許第６５６３６３４号明細書
　球面収差補正光学系を有する対物レンズと、撮像対象物を載置するステージと、第一の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群とを含む画像群を生成する画像群生成部とを備える画像群生成装置。
球面収差補正光学系システムの外観構成の一例を示す図である。 撮像光学系の外観構成の一部分を拡大した図である。 球面収差補正算出装置の機能構成の一例を示す図である。 球面収差補正算出装置の動作の一例を示す流れ図である。 撮像画像の一例を示す図である。 評価値同士を二次曲線フィッティングした一例を示す図である。 球面収差補正算出装置の機能構成の一例を示す図である。 球面収差補正算出装置の動作の一例を示す流れ図である。
［第１の実施形態］
　以下、図面を参照して球面収差補正光学系システムについて説明する。
　図１は、球面収差補正光学系システム１００の外観構成の一例を示す図である。
　球面収差補正光学系システム１００は、球面収差補正算出装置１０と、球面収差補正部２０とを備える。
　球面収差補正部２０とは、電動モータにより球面収差の補正の程度を制御可能な補正環を備えた対物レンズにより、試料を拡大して観察と観察像の取得に関わる顕微鏡の一部構成である。試料とは、具体的には、観察対象となる生体試料、ビーズなどである。生体試料とは、厚みがある蛍光染色された細胞などの試料である。ビーズとは、蛍光標識されたポリスチレンの微小球体（例えば直径０．２ｕｍなど）である。
　球面収差とは、点光源から出射される光線が、光学系を通過後に１点の焦点に集束しない収差である。球面収差は、具体的には、観察対象を通過した光の観察波長や、温度変化、カバーガラス厚、観察面の深さに応じて変化する。補正環は、この球面収差を補正する。
　［球面収差補正部２０について］
　ここで、図２を参照して球面収差補正部２０について説明する。以下の説明では、球面収差補正部２０を倒立顕微鏡の一部構成の場合について説明するが、これに限られない。球面収差補正部２０は、微分干渉顕微鏡（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＤＩＣ）、位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡、超解像顕微鏡、二光子励起蛍光顕微鏡等の一部構成であってもよい。
　図２は、顕微鏡の一部である球面収差補正部２０の外観構成の一部分を拡大した図である。図１中、球面収差補正部２０は、対物レンズ２１と、補正環駆動部２２と、ステージ２３と、対物レンズ駆動部２４と、撮像部２５と、分岐部２６とを備える。
　対物レンズ駆動部２４は、対物レンズ２１の位置を光軸ＯＡ方向に動かすモータを有しており、対物レンズを保持するレボルバ（不図示）を上下動することで、対物レンズを光軸ＯＡ方向に動かすことができる。図２中、対物レンズ２１と、撮像対象ＴＰとの相対位置が変化すると、対物レンズ２１の焦点位置が変化する。以下の説明において、対物レンズ２１の焦点位置を、ＯＦと記載する。
　本実施形態において、対物レンズ２１は、補正環２１ａを備える。補正環２１ａを調節し対物レンズ２１を保持する鏡筒内であって、対物レンズ２１の光軸に配置される収差補正レンズの光軸方向の位置を変更することにより、対物レンズ２１の球面収差は補正される。対物レンズ２１の球面収差の補正量ＣＬは、対物レンズ２１の光軸ＯＡ方向の変位に対応付いている。つまり、補正量ＣＬを調節すると、対物レンズ２１の焦点位置ＯＦは光軸ＯＡ方向に移動する。補正量ＣＬとは、補正環２１ａが補正する球面収差の程度である。このような環状の構成の補正環２１ａは、必須のものではなく、カム構造を用い収差補正レンズを光軸ＯＡ方向に移動させる構成でも良い。また、収差補正レンズの代わりに、球面収差を補正するミラーや、液晶素子などの光学素子を用いてもよい。球面収差を補正するミラーや、液晶素子などの光学素子は収差補正光学系として対物レンズと接眼レンズとの間に配置され、観察光学系に入射される観察光の透過を調整することにより、球面収差を補正する。
　補正環駆動部２２は、補正環２１ａの補正位置を駆動する。補正環２２ａは、補正位置が駆動されることにより、球面収差の補正量ＣＬを調節する。補正環駆動部２２とは、具体的には、電動モータなどの駆動装置であり、電動モータによりレンズを保持する保持部材をカム機構などで光軸方向に移動させるものが使用できる。
　ステージ２３に置かれた撮像対象ＴＰは、対物レンズ２１を介して不図示の結像レンズで撮像部２５の撮像面に結像される。この一例では、撮像対象ＴＰは、厚さＴＰＤの生体試料である。撮像部２５は、対物レンズ２１によって結像された像を撮像する。本実施形態においては、撮像部２５は、撮像素子としてＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサを備えるカメラである。この一例では、撮像対象ＴＰは、カバーガラスＣＧの上に配置される。撮像対象ＴＰには、照明光が照射される。対物レンズ２１は、撮像対象ＴＰを透過した光を受光する。球面収差は、撮像対象ＴＰを透過した光の波長によっても生じる。
　分岐部２６は、対物レンズ２１が結像する撮像対象ＴＰからの光を、撮像部２５及び接眼レンズ（不図示）へと分岐する。具体的には、分岐部２６は、撮像対象ＴＰからの光を光路ＯＰを介して撮像部２５に分岐する。分岐部２６とは、具体的には、ダイクロイックプリズムや、ハーフミラーなどの光学素子である。
　また、撮像部２５は、細胞に蛍光物質を励起する励起光を照射することで、細胞に添加された蛍光試薬から発光される蛍光を撮像画像として撮像する。
　本実施形態においては、細胞を蛍光試薬で染色して、細胞画像を取得する。具体的には、本実施形態では、細胞を固定し、免疫染色する。ホルムアルデヒド等の試薬を用いて細胞を固定する処理を行う。なお、撮像部２５が撮像する生体試料は、例えば、固定標本、透明化標本、生きたままの標本であってもよい。
　また、球面収差補正部２０は、生体物質内に取り込まれた発色物質そのものから生じる発光或いは蛍光や、発色団を持つ物質が生体物質に結合することによって生じる発光或いは蛍光を、上述した撮像画像ＴＩとして撮像してもよい。これにより、球面収差補正部２０は、蛍光画像、二光子励起蛍光顕微鏡画像を取得することができる。
　本実施形態における細胞とは、例えば、初代培養細胞や、株化培養細胞、組織切片の細胞等である。細胞を観察するために、観察される試料は細胞の集合体や組織試料、臓器、個体（動物など）を用い観察し、細胞を含む画像を取得しても構わない。なお、細胞の状態は、特に制限されず、生きている状態であっても、或いは固定されている状態であってもよく、“in-vivo”又は“in-vitro”のどちらでもよい。勿論、生きている状態の情報と、固定されている情報とを組み合わせても構わない。
　カバーガラスＣＧと、対物レンズ２１との間には、液浸空間ｉが設けられる。液浸空間ｉは、液体によって満たされる。液浸空間ｉに液体が満たされることにより、対物レンズ２１の開口数が改善され、分解能、焦点深度及び明るさなどの対物レンズ２１の分解能を高めることができる。液浸空間ｉを満たす液体とは、具体的には、油、水などである。液浸空間ｉに油が満たされる場合には、温度変化による球面収差の変化が生じる。液浸空間ｉに水が満たされる場合には、カバーガラス厚による球面収差の変化が生じる。さらに、撮像対象ＴＰ内部における観察位置の変化に伴い、カバーガラスＣＧと焦点位置ＯＦとの距離が変化する。対物レンズ２１が油浸対物レンズの場合には、カバーガラスＣＧと焦点位置ＯＦとの距離の変化により球面収差が発生する。
　図１に戻り、球面収差補正算出装置１０は、像の球面収差の補正量を算出する。
　本実施形態において、球面収差補正算出装置１０は、表示部１１と、制御部１２とを備える。制御部１２は、対物レンズ２１の、球面収差の補正の程度を算出する。表示部１１は、球面収差補正部２０が撮像した撮像画像を表示する。表示部１１は、制御部１２が算出した結果を表示する。球面収差補正算出装置１０は、これに限らずパソコンや無線により情報の送受信が可能なタブレット型の装置でもよい。
　［球面収差補正算出装置１０の機能構成］
　次に、図３を参照して、球面収差補正算出装置１０の機能構成について説明する。
　図３は、第１実施形態の球面収差補正算出装置１０の機能構成の一例を示す図である。
　制御部１２は、画像取得部１３と、評価値算出部１４と、基準フォーカス面情報取得部１６と、操作検出部１７と、補正量を算出する程度算出部１５とを備える。ここで、程度算出部１５とは、収差補正量算出部の一例である。
　画像取得部１３は、撮像部２５で撮像された画像信号である撮像画像ＴＩを取得する。
　撮像画像ＴＩとは、対物レンズ２１の絶対位置ＺＬが互いに異なる複数の位置毎に、互いに異なる複数の補正量ＣＬによって撮像対象ＴＰが撮像された撮像画像ＴＩである。言い換えると、撮像画像ＴＩとは、互いに異なる複数の補正量ＣＬごとに、絶対位置ＺＬが互いに異なる複数の相対位置で撮像対象ＴＰが撮像された複数の画像からなる撮像画像ＴＩである。ここで、絶対位置ＺＬとは、撮像対象ＴＰと対物レンズ２１の位置の相対位置を変えた際の対物レンズの位置である。撮像画像ＴＩの詳細は、後述する。
　画像取得部１３は、取得した撮像画像ＴＩを、評価値算出部１４に対して出力する。
　基準フォーカス面情報取得部１６は、基準フォーカス面情報ＴＦＩを取得する。基準フォーカス面情報ＴＦＩとは、この一例では、観察者が観察したい焦点位置ＯＦが撮像された画像である。観察者とは、球面収差補正算出装置１０及び球面収差補正部２０を操作して、撮像対象ＴＰを観察する者である。基準フォーカス面情報取得部１６は、取得した基準フォーカス面情報ＴＦＩを、評価値算出部１４に対して出力する。
　操作検出部１７は、観察者の入力操作を検出する。操作検出部１７は、具体的には、観察者からの入力操作によって入力された、基本パラメータを検出する。基本パラメータとは、対象領域ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）、補正環開始位置ＣＢ及び撮像開始位置ＺＢなどの情報である。
　対象領域ＲＯＩとは、撮像画像ＴＩの撮像ピクセルうちの、ある一部の領域のことである。対象領域ＲＯＩとは、この一例では、撮像画像のサイズの９０％以下の領域である。なお、対象領域ＲＯＩは、撮像画像のサイズの全ての領域であってもよい。
　補正環開始位置ＣＢ及び撮像開始位置ＺＢとは、撮像画像ＴＩの撮像を開始する初期位置である。球面収差補正部２０は、対物レンズ２１の補正環２１ａの位置を補正環開始位置ＣＢ、対物レンズ２１と撮像対象ＴＰとの相対位置を撮像開始位置ＺＢに合わせてから、撮像対象ＴＰの撮像を開始する。
　操作検出部１７は、検出した操作結果を評価値算出部１４に対して出力する。
　評価値算出部１４は、画像取得部１３から撮像対象ＴＰの画像信号を取得する。
　評価値算出部１４は、撮像画像群を構成する画像ごとの評価値を算出する。本実施形態では、評価値算出部１４は、画像取得部１３から取得した複数の画像からなる撮像画像ＴＩのうちから、基準フォーカス面情報取得部１６が取得する基準フォーカス面情報ＴＦＩが示す変位と対応する変位にして撮像されている撮像画像を選択する。換言すると、評価値算出部１４は、基準フォーカス面情報ＴＦＩが示すフォーカス面と、類似するフォーカス面を撮像した撮像画像を、撮像画像ＴＩから選択する。
　評価値算出部１４は、選択した撮像画像が撮像された絶対位置ＺＬにおいて撮像された撮像画像ＴＩのうちから、補正量ＣＬが異なる撮像画像ＴＩに基づいて、補正量ＣＬの評価値ＲＶを、撮像画像ＴＩ毎にそれぞれ算出する。
　評価値算出部１４は、算出した評価値ＲＶを、程度算出部１５に対して出力する。
　程度算出部１５は、評価値算出部１４から評価値ＲＶを取得する。
　程度算出部１５は、評価値算出部１４から取得した評価値に基づいて、収差補正量の最適値を求める。本実施形態では、程度算出部１５は、評価値算出部１４が算出する評価値ＲＶ同士を補間して、基準フォーカス面の変位と対応する補正量ＣＬを算出する。換言すると、程度算出部１５は、評価値算出部１４が算出する評価値ＲＶ間の値を補間し、補正量ＣＬの違いが評価値ＲＶに与える影響を推定する。程度算出部１５は、推定した評価値ＲＶのピークの位置の補正量ＣＬが、球面収差をよく補正する補正の程度ＣＰであるとする。なお、上述した収差補正量の最適値とは、補正の程度ＣＰである。
　程度算出部１５は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを、表示部１１と、補正環駆動部２２に対して出力する。
　本実施形態では、表示部１１は、程度算出部１５が算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを表示する。補正環駆動部２２は、程度算出部１５から基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを取得する。補正環駆動部２２は、取得した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰに基づいて、補正環２１ａを駆動させる。
　［球面収差補正算出装置１０の動作の概要］
　次に、図４を参照して、球面収差補正算出装置１０の動作の概要について説明する。
　図４は、球面収差補正算出装置１０の動作の一例を示す流れ図である。
　球面収差補正算出装置１０は、観察者の操作により基本パラメータを取得する（ステップＳ１１０）。
　［撮像画像ＴＩについて］
　図５は、撮像画像ＴＩの一例を示す図である。
　図５中、横軸は、収差補正量を変えた各収差補正の程度ＣＬを示し、縦軸は対物レンズの絶対位置を変えた際の撮像対象ＴＰと対物レンズ２１の相対位置を示している。
　撮像画像ＴＩには、補正量ＣＬ毎に撮像対象ＴＰと対物レンズ２１の位置が異なる絶対位置ＺＬで撮像された複数の画像が含まれる。
　具体的には、撮像画像ＴＩ１とは、対物レンズ２１が備える補正環２１ａは補正量ＣＬ１に調節され、撮像対象ＴＰと対物レンズ２１の位置が異なる複数の絶対位置ＺＬで撮像された画像である。撮像画像ＴＩ２から撮像画像ＴＩ７は、それぞれ対物レンズ２１が備える補正環２１ａは各々異なる補正量ＣＬ２から補正量ＣＬ７に調節され、複数の絶対位置ＺＬで撮像された画像である。撮像画像ＴＩ１から撮像画像ＴＩ７には、絶対位置ＺＬが異なる位置において撮像された撮像画像が、それぞれ７枚含まれる。この一例では、補正量ＣＬ１から補正量ＣＬ７までのそれぞれの補正量ＣＬは、対物レンズ２１の補正環２１ａの設定可能な値の全域を、７等分にしたものである。補正量ＣＬの分割数が多いほど、程度算出部１５が算出する基準フォーカス面の変位と対応する補正量ＣＬの精度が向上する。
　撮像部２５は、撮像画像ＴＩとなる観察対象物の像を撮像する。撮像部２５は、撮像画像ＴＩを、画像取得部１３に対して出力する。画像取得部１３は、球面収差補正部２０から撮像画像ＴＩとなる複数の画像(ＴＩ１～ＴＩ１７)を取得する（ステップＳ１２０）。基準フォーカス面情報取得部１６は、観察者の操作により基準フォーカス面情報ＴＦＩを取得する（ステップＳ１３０）。具体的には、観察者が観察対処物の像（目視で確認した像や撮像された画像）を見ながら、観察したい部分に対物レンズの焦点を合わせる。このとき、収差補正は行う必要は無い。なお、ステップＳ１２０の処理と、ステップＳ１３０の処理とは、どちらの処理を先に行っても良い。評価値算出部１４は、画像取得部１３が取得した撮像画像ＴＩ毎に基準フォーカス面情報ＴＦＩとの相関関係をそれぞれ算出する。詳細は下記で説明する。
　［基準フォーカス面情報ＴＦＩと近い絶対位置ＺＬを選択する方法］
　評価値算出部１４が、基準フォーカス面情報ＴＦＩとフォーカス位置が近い画像を撮像画像ＴＩの中から選択する方法について説明する。基準フォーカス面情報ＴＦＩとフォーカス位置が近い画像を撮像画像ＴＩの中から選択する方法には、輝度の空間分布が近い画像を選択する方法がある。輝度の空間分布が近い画像を選択するには、基準フォーカス面情報ＴＦＩと撮像画像ＴＩとの相関関係を算出する他に、基準フォーカス面情報ＴＦＩと撮像画像ＴＩとの差分を計算する方法などがある。
　具体的には、基準フォーカス面情報ＴＦＩと同じ焦点位置ＯＦを撮像した画像は、空間分布が近い画像である。空間分布が近い画像とは、撮像した観察対象の形状や配置などが類似した画像である。
　評価値算出部１４は、基準フォーカス面情報ＴＦＩと、撮像画像ＴＩとを、それぞれ輝度の相関関係を算出してもよい。輝度の相関関係は、正規化相互相関などによって算出される。
　評価値算出部１４は、基準フォーカス面情報ＴＦＩと撮像画像ＴＩとの相関をそれぞれ算出し、算出された相関同士を比較してもよい。この場合には、評価値算出部１４は、より高い相関を示す撮像画像が、基準フォーカス面情報ＴＦＩに撮像された焦点位置ＯＦに近いフォーカス面を撮像したと判定する。
　評価値算出部１４は、撮像画像ＴＩを形成する複数の画像の中から基準フォーカス面情報ＴＦＩとの相関が高い撮像画像を選択する。評価値算出部１４は、基準フォーカス面情報ＴＦＩとの相関が高い画像が撮像された相対位置ＺＬにおいて撮像された撮像画像ＴＩの評価値をそれぞれ算出する（ステップＳ１４０）。
　［基準フォーカス面の変位と対応する補正量ＣＬの算出方法］
　図５に示す撮像画像ＴＩ８は、評価算出部１４により算出された結果に基づき、各撮像画像ＴＩの中から選択された画像である。これは、各撮像画像ＴＩの中において、基準フォーカス面情報ＴＦＩに撮像された焦点位置ＯＦに近いフォーカス面を撮像した撮像画像と同じ面を撮像した撮像画像である。言い換えると、撮像画像ＴＩ同士は、同じフォーカス面を撮像した画像である。ただし、各撮像画像ＴＩの収差補正の程度は異なるものである。
　撮像画像ＴＩ８－４は、最初に撮像された撮像画像であり、基準フォーカス面画像である基準画像である。つまり、球面収差補正部２０は、絶対位置ＺＬ４及び補正量ＣＬ４を撮像した後に、絶対位置ＺＬ及び補正量ＣＬを変化させて撮像画像ＴＩを撮像する。なお、撮像画像ＴＩを撮像を開始する絶対位置ＺＬ及び補正量ＣＬは、どの絶対位置ＺＬ及び補正量ＣＬから撮像を初めてもよく、上述した絶対位置ＺＬ及び補正量ＣＬに限られない。また、撮像画像ＴＩ８－４は、撮像画像のうちの対象領域ＲＯＩであってもよい。
　評価値算出部１４は、撮像画像ＴＩ８に含まれる撮像画像それぞれの評価値を算出する。具体的には、評価値算出部１４は、撮像画像の輝度の統計値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の周波数成分、撮像画像の点像分布関数などにより、評価値を算出する。
　具体的には、評価値算出部１４は、撮像画像の輝度値に基づいて評価値を算出する場合には、撮像画像に含まれる輝度の最大値の比較をすることにより評価値を算出する。
　また、評価値算出部１４は、コントラストが大きくなるほど、輝度分散値が大きくなるほど、又は、隣接画素との輝度微分値が大きくなるほど、球面収差が良好に補正されていると判断して、評価値を算出する。
　評価値算出部１４は、撮像画像ＴＩ８の画像の空間周波数の周波数成分に基づいて、評価値を算出する場合には、フーリエ変換などにより得られる周波数成分の値を評価値にする。球面収差が良好に補正されるほど、高周波成分の値は大きくなるからである。
　評価値算出部１４は、点像分布関数に基づいて評価値を算出する場合には、点像分布関数を評価値にする。球面収差が良好に補正されるほど、点像分布関数が小さくなる。
　評価値算出部１４は、算出した評価値ＲＶを、程度算出部１５に対して出力する。程度算出部１５は、評価値算出部１４から評価値ＲＶを取得する。程度算出部１５は、取得した評価値ＲＶ同士を補間する。程度算出部１５は、補間した結果に基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを算出する（ステップＳ１５０）。程度算出部１５は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを、補正環駆動部２２に対して出力する。
　なお、球面収差補正算出装置１０は、厚みが薄い試料が撮像される場合には、対物レンズ２１の絶対位置ＺＬを算出しなくてもよい。この場合には球面収差補正算出装置１０は、絶対位置ＺＬを算出せずに、評価値の算出から行えばよい。
　程度算出部１５は、評価値算出部１４が算出した評価値ＲＶを補間する。この一例では、程度算出部１５は、評価値ＲＶ同士を二次曲線フィッティングする。具体的には、程度算出部１５は、最小二乗法により、評価値ＲＶ同士を二次曲線フィッティングする。なお、程度算出部１５は、評価値ＲＶによって、一次関数フィッティングや、指数関数フィッティングによって、評価値ＲＶ同士をフィッティングしてもよい。
　図６は、評価値ＲＶ同士を二次曲線フィッティングした一例を示す図である。
　図６に示すグラフは、横軸に補正量ＣＬ、縦軸に評価値ＲＶをもつグラフである。
　評価値ＲＶ１から評価値ＲＶ７とは、それぞれ評価値算出部１４が算出した評価値ＲＶである。曲線Ｌ１とは、二次曲線フィッティングした結果である。曲線Ｌ１のうち、ピーク部分の評価値は評価値ＲＶＰである。評価値ＲＶＰと対応する補正の程度ＣＰとは、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度である。
　［第１の実施形態のまとめ］
　以上説明したように、球面収差補正算出装置１０は、評価値算出部１４と程度算出部１５とを備える。評価値算出部１４は、撮像画像ＴＩから、基準フォーカス面情報ＴＦＩと相関が高い撮像画像を選択する。評価値算出部１４は、基準フォーカス面情報ＴＦＩと相関が高い撮像画像が撮像された絶対位置ＺＬにおいて撮像された撮像画像ＴＩ毎に、評価値ＲＶを算出する。程度算出部１５は、評価値算出部１４が算出した評価値ＲＶを補間する。程度算出部１５は、補間された評価値に基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを算出する。球面収差補正算出装置１０は、基準フォーカス面情報ＴＦＩに焦点位置が合う球面収差の補正の程度を算出することができる。つまり、球面収差補正算出装置１０は、観察者が所望する焦点位置に合わせて球面収差を補正することができる。
　言い換えると、球面収差補正算出装置１０は、対物レンズを含む球面収差補正部の球面収差の補正の程度が球面収差補正部のフォーカス面の球面収差補正部の光軸方向の変位に対応付いた球面収差補正光学系を介して、撮像対象と対物レンズとの相対位置が互いに異なる複数の相対位置毎に、互いに異なる複数の補正の程度によって撮像対象が撮像された複数の撮像画像を取得する画像取得部１３と、画像取得部１３が取得する複数の撮像画像ＴＩのうちから、基準フォーカス面の画像と対応する画像が撮像されている補正量ＣＬが異なる複数の撮像画像ＴＩに基づいて、補正の程度の評価値ＲＶを、複数の撮像画像ＴＩ毎にそれぞれ算出する評価値算出部１４と、評価値算出部１４が算出する複数の評価値ＲＶより曲線を求め、最適な補正量を算出する程度算出部１５とを備える装置である。
　上述した説明では、撮像対象ＴＰは、厚みがある試料の場合について説明した。この場合には、基準フォーカス面情報ＴＦＩは、基準画像に撮像されたフォーカス面である。しかし、撮像対象ＴＰが、ビーズのように厚みが薄い撮像対象ＴＰを観察する場合には、基準フォーカス面情報ＴＦＩは撮像画像でなくてもよい。この場合には、球面収差補正部２０は、カバーガラスＣＧと撮像対象ＴＰとが接触する面に焦点位置ＯＦを固定すればよい。評価値算出部１４は、対物レンズ２１と撮像対象ＴＰとの絶対位置ＺＬを固定して撮像された撮像画像ＴＩの評価値ＲＶを算出すればよい。
　なお、上述した説明では、対物レンズ２１が油浸対物レンズ、又は水浸対物レンズなど液浸対物レンズの場合について説明したが、どのような対物レンズであってもよい。つまり、対物レンズ２１は、液浸に対応していないドライ対物レンズであってもよい。
　上述した、対象領域ＲＯＩの縦及び横のピクセル数が、３２ピクセルの整数倍の数のピクセルの場合には、評価値算出部１４は、対象領域ＲＯＩ中の空間周波数を、高速フーリエ変換によって算出することができる。この場合には、評価値算出部１４は、高速に評価値ＲＶを算出することができる。
　なお、上述した説明では、評価値算出部１４は、撮像画像の輝度値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の空間周波数の周波数成分、撮像画像の点像分布関数などに基づいて評価値を算出する場合について説明した。
　評価値算出部１４は、空間周波数成分に基づいて評価値を算出する場合には、補正量ＣＬが異なる撮像画像ＴＩ毎に、基準フォーカス面情報ＴＦＩが示す空間周波数と、撮像画像ＴＩのうちのある撮像画像が示す空間周波数とに基づいて、ある撮像画像についての評価値を算出する。
　具体的には、評価値算出部１４は、空間周波数のうち所定の帯域の空間周波数に基づいて、評価値を算出する。この一例では、評価値算出部１４は、低周波成分と高周波成分との値の比に基づいて評価値を算出する。
　［第２の実施形態］
　ここまでは、球面収差補正算出装置１０が、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを算出する構成について説明した。次に、第２の実施形態の球面収差補正算出装置が、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを固定して、対物レンズ２１の基準フォーカス面の変位と対応する相対位置を算出する構成について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成及び動作については同一の符号を付してその説明を省略する。
　次に、図７を参照して、球面収差補正算出装置１０ａの機能構成について説明する。
　図７は、第２実施形態の球面収差補正算出装置１０ａの機能構成の一例を示す図である。
　球面収差補正算出装置１０ａは、制御部１２ａを備える。制御部１２ａは、第２の画像取得部１３０と、撮像状態評価値算出部１３１と、相対位置算出部１３２とを備える。
　第２の画像取得部１３０は、第２の撮像画像ＺＩを撮像部２５から取得する。
　第２の撮像画像ＺＩとは、撮像対象ＴＰと対物レンズ２１との相対位置が互いに異なる複数の第２の相対位置毎に、程度算出部１５が算出した基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰによって撮像された複数の撮像画像である。
　第２の画像取得部１３０は、撮像部２５から取得した第２の撮像画像ＺＩを、撮像状態評価値算出部１３１に対して出力する。
　撮像状態評価値算出部１３１は、第２の画像取得部１３０から第２の撮像画像ＺＩを取得する。
　撮像状態評価値算出部１３１は、第２の画像取得部１３０から取得した第２の撮像画像ＺＩに基づいて、第２の評価値ＺＶを算出する。第２の評価値ＺＶとは、撮像対象ＴＰの撮像状態の程度を示す評価値である。撮像対象ＴＰの撮像状態の程度を示す評価値とは、第２の撮像画像ＺＩの撮像画像の輝度値、撮像画像の輝度分布、撮像画像のコントラスト、撮像画像の周波数成分及び撮像画像の点像分布関数などの評価値である。
　撮像状態評価値算出部１３１は、算出した第２の評価値ＺＶを、相対位置算出部１３２に対して出力する。
　相対位置算出部１３２は、撮像状態評価値算出部１３１から第２の評価値ＺＶを取得する。相対位置算出部１３２は、撮像状態評価値算出部１３１から取得した第２の評価値ＺＶ同士を補間する。相対位置算出部１３２は、補間した第２の評価値ＺＶに基づいて、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを算出する。相対位置算出部１３２は、算出した基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを、対物レンズ駆動部２４及び表示部１１に対して出力する。
　対物レンズ駆動部２４は、相対位置算出部１３２から基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを取得する。対物レンズ駆動部２４は、対物レンズ２１と、撮像対象ＴＰとの相対位置を、絶対位置ＺＬＰに調節する。球面収差補正部２０は、対物レンズ２１が、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰ及び基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰの状態で、撮像対象ＴＰを撮像する。
　表示部１１は、相対位置算出部１３２から基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを取得する。表示部１１は、相対位置算出部１３２から取得した基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを表示する。
　［球面収差補正算出装置１０ａの動作の概要］
　次に、図８を参照して、球面収差補正算出装置１０ａの動作の概要について説明する。
　図８は、球面収差補正算出装置１０ａの動作の一例を示す流れ図である。
　第２の画像取得部１３０は、撮像部２５から、第２の撮像画像ＺＩを取得する（ステップＳ２１０）。第２の画像取得部１３０は、撮像部２５から取得した第２の撮像画像ＺＩを、撮像状態評価値算出部１３１に対して出力する。
　撮像状態評価値算出部１３１は、第２の画像取得部１３０から第２の撮像画像ＺＩを取得する。撮像状態評価値算出部１３１は、第２の画像取得部１３０から取得した第２の撮像画像ＺＩの評価値を、第２の評価値ＺＶとして算出する（ステップＳ２２０）。
　撮像状態評価値算出部１３１は、上述した評価値算出部１４と同様の方法で、第２の撮像画像ＺＩ毎に第２の評価値ＺＶを算出する。撮像状態評価値算出部１３１は、算出した第２の評価値ＺＶを、相対位置算出部１３２に対して出力する。
　相対位置算出部１３２は、撮像状態評価値算出部１３１から第２の評価値ＺＶを取得する。相対位置算出部１３２は、取得した第２の評価値ＺＶを２次元フィッティングにより補間する。相対位置算出部１３２は、上述した程度算出部１５と同様の方法で、第２の評価値ＺＶを補間する。相対位置算出部１３２は、補間した第２の評価値ＺＶから、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを算出する（ステップＳ２３０）。相対位置算出部１３２は、補間した第２の評価値ＺＶのピークと対応する相対位置が、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰであると算出する。
　［第２の実施形態のまとめ］
　以上説明したように、球面収差補正算出装置１０ａは、撮像状態評価値算出部１３１と、相対位置算出部１３２とを備える。撮像状態評価値算出部１３１は、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを固定し、絶対位置ＺＬが異なる第２の撮像画像ＺＩの第２の評価値ＺＶを算出する。相対位置算出部１３２は、第２の評価値ＺＶ同士を補間し、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを算出する。球面収差補正部２０は、球面収差補正算出装置１０ａが算出する基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰ及び基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰに、対物レンズ２１を調節する。球面収差補正部２０は、基準フォーカス面情報ＴＦＩにより近い面に、対物レンズ２１の焦点位置を調節することができる。
　［評価値の算出順について］
　上述の説明では、評価値算出部１４は、観察者によって入力される補正環開始位置ＣＢ及び撮像開始位置ＺＢから順に、評価値ＲＶを算出する。
　評価値算出部１４は、補正環開始位置ＣＢの代わりに、補正環２１ａが補正できる範囲の中央値近傍の補正の程度によって撮像された撮像画像から順に評価値ＲＶを算出してもよい。具体的には、評価値算出部１４は、図５に示す補正量ＣＬ４から評価値ＲＶを算出し、補正量ＣＬ４から補正量ＣＬ７、補正量ＣＬ４から補正量ＣＬ１の順に評価値ＲＶを算出する。
　また、評価値算出部１４は、補正量ＣＬ４の近傍の補正の程度から評価値ＲＶを算出してもよい。具体的には、評価値算出部１４は、ＣＬ３及び補正量ＣＬ５、補正量ＣＬ２及び補正量ＣＬ６、補正量ＣＬ１及び補正量ＣＬ７の順に、評価値ＲＶを算出する。
　評価値算出部１４は、対物レンズ２１の光学特性に基づいて、撮像画像ＴＩのうちから評価値ＲＶを算出する順番を決定してもよい。評価値算出部１４は、対物レンズ２１の光学特性に基づくと、補正量ＣＬの調節に伴う焦点位置ＯＦの変位と、絶対位置ＺＬの変化とが対応付けられる。評価値算出部１４は、焦点位置ＯＦの変位に基づいて、評価値ＲＶを算出する順番を決定することができる。評価値算出部１４は、評価値ＲＶのピークの算出に必要な撮像画像ＴＩの撮像枚数を減らすことができる。球面収差補正部２０は、撮像画像ＴＩを撮像する回数を減らすことができる。つまり、撮像対象ＴＰが染色された試料の場合には、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを算出するための撮像による、試料の退色の程度を抑えることができ、より鮮明な撮像画像を撮像することができる。
　［基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰの算出について］
　程度算出部１５は、評価値算出部１４が算出する評価値ＲＶ同士を順次補間していき、補完された評価値ＲＶのピークを算出できればよい。程度算出部１５は、評価値ＲＶのピークが検出できた時点で処理を終了し、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰを算出してもよい。程度算出部１５は、ピークが検出できた時点で処理を終了する為、基準フォーカス面の変位と対応する補正の程度ＣＰの算出にかかる時間を短くすることができる。
　［絶対位置ＺＬの調節について］
　上述した説明では、対物レンズ２１と撮像画像ＴＩとの絶対位置ＺＬは、対物レンズ２１を対物レンズ駆動部２４が駆動することにより調節する構成について説明したが、ステージ２３を光軸ＯＡ方向に移動させて調節してもよい。ステージ２３を調節する場合には、球面収差補正部２０はステージ駆動部（不図示）を備える。この場合には、ステージ駆動部は、基準フォーカス面の変位と対応する絶対位置ＺＬＰを取得すると、ステージ２３を駆動させる。ステージ２３が駆動されると、対物レンズ２１と撮像対象ＴＰとの絶対位置ＺＬが調節される。なお、ステージの上下動駆動機構は、一般的な顕微鏡のステージ上下動機構が使用できる。例えば、カム機構や歯車と歯車にかみ合う係合部材が使用できる。また、対物レンズ側を光軸方向に移動させる機構も一般的な顕微鏡で用いられている機構を使用できる。例えば、歯車と係合部材、リンク機構による上下動機構、カム機構などが使用できる。
　次に、球面収差補正部２０を備える顕微鏡について説明する。
　顕微鏡は、球面収差補正光学系を有する対物レンズと、撮像対象物を載置するステージと、画像群生成部を備える。ここで、顕微鏡とは、画像群生成装置の一例である。
　画像群生成部は、第一の画像群と、第二の画像群とを含む画像群を生成する。画像群生成部とは、図７の例えば画像取得部１３内に設けられる装置である。また、画像生成装置とは、画像取得部を有する装置である。
　第一の画像群は、第一の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる。相対距離とは、対物レンズとステージとの間隔であり、対物レンズとステージの各位置とを対象とすれば相対位置と同義である。
　第二の画像群は、第二の収差補正量で球面収差補正光学系を調整した状態で、対物レンズとステージとの相対距離を変えながら、撮像対象物を連写することで得られる。なお、第１の画像群とは、図５において、例えば撮像画像ＴＩ１であり、第２の画像群とは、例えば撮像画像ＴＩ２である。
　連写とは、上述した図５の補正量ＣＬ１の補正の程度において撮像され、各対物レンズの位置ＺＬを各位置で停止して、異なる対物レンズの位置ＺＬの画像を続けて撮像することである。
　画像群生成部とは、上述した図７の例えば画像取得部１３内に設けられる装置である。また、画像生成装置とは、画像取得部を有する装置である。
　以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
　なお、上述の球面収差補正算出装置１０及び球面収差補正算出装置１０ａは内部にコンピュータを有している。そして、上述した装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
　また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
　さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　１０…球面収差補正算出装置、１１…表示部、１２，１２ａ…制御部、１３…画像取得部、１４…評価値算出部、１５…程度算出部、１６…基準フォーカス面情報取得部、１７…操作検出部、２０…球面収差補正部、２１…対物レンズ、２１ａ…補正環、２２…補正環駆動部、２３…ステージ、２４…対物レンズ駆動部、２５…撮像部、１００…球面収差補正光学系システム、１３０…第２の画像取得部、１３１…撮像状態評価値算出部、１３２…相対位置算出部

Claims (11)

  1. 　球面収差補正光学系を有する対物レンズと、
    　撮像対象物を載置するステージと、
    　第一の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、
    　第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
    　を含む画像群を生成する画像群生成部と
    　を備える画像群生成装置。
  2. 　請求項１に記載の前記画像群生成装置と、
    　前記画像群を構成する前記画像ごとの評価値を算出する評価値算出部と、
    　前記評価値に基づいて、前記収差補正量の最適値を求める収差補正量算出部と
    　を更に備える球面収差補正算出装置。
  3. 　前記評価値算出部は、
    　前記画像群の中から予め定めた基準画像に更に基づいて評価値を算出し、
    　前記基準画像とは、前記対物レンズの収差補正量を任意の収差補正量に設定し、前記撮像対象物に前記対物レンズの焦点が合った状態で撮像された観察位置の画像である
    　請求項２に記載の球面収差補正算出装置。
  4. 　前記収差補正量算出部は、
    　前記評価値算出部が算出する複数の前記評価値同士を補間して前記収差補正量を算出する
    　請求項２又は請求項３に記載の球面収差補正算出装置。
  5. 　前記評価値算出部は、
    　前記収差補正量が異なる複数の前記撮像画像毎に、
    　前記基準画像が示す空間周波数と、複数の前記撮像画像のうちのある前記撮像画像が示す空間周波数とに基づいて評価値を算出する
    　請求項２から請求項４の何れか一項に記載の球面収差補正算出装置。
  6. 　前記評価値算出部は、
    　前記空間周波数のうち所定の帯域の空間周波数に基づいて、前記評価値を算出する、
    　請求項５に記載の球面収差補正算出装置。
  7. 　請求項２から請求項６のいずれかの前記評価値算出部で算出された評価値に基づいて、前記対物レンズの球面収差補正光学系を光軸方向に移動する収差補正光学系の駆動部を備える顕微鏡。
  8. 　前記顕微鏡は、前記駆動部による収差補正光学系を移動した後に前記対物レンズと前記ステージの相対位置を光軸方向に移動させる駆動部を備える
    　請求項７に記載の顕微鏡。
  9. 　コンピュータに
    　球面収差補正光学系を有する対物レンズと、
    　撮像対象物を載置するステージと、
    　第一の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第一の画像群と、
    　第二の収差補正量で前記球面収差補正光学系を調整した状態で、前記対物レンズと前記ステージの相対距離を変えながら、前記撮像対象物を連写することで得られる第二の画像群と
    　を含む画像群を生成する画像群生成ステップ
    　を実行させるための画像群生成プログラム。
  10. 　コンピュータに
    　複数の収差補正量で対物レンズとステージの相対位置を光軸方向に変更し撮像した画像群の中から予め定めた基準画像に基づき異なる収差補正量で撮像された撮像画像を複数抽出し、前記抽出した各撮像画像の評価値を算出するステップと、
    　前記各評価値を基に前記収差補正量を算出するステップと
    を実行させるための球面収差補正算出プログラム。
  11. 　複数の収差補正量で対物レンズとステージの相対位置を光軸方向に変更し撮像した画像群の中から予め定めた基準画像に基づき異なる収差補正量で撮像された撮像画像を複数抽出し、前記抽出した各撮像画像の評価値を算出し、
    　前記各評価値を基に前記収差補正量を算出する
    球面収差補正算出方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018173507A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 株式会社ニコン 補正量算出装置、顕微鏡、補正量算出プログラム、補正量算出方法
JP2019215437A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 株式会社ニコン 顕微鏡、方法、及びプログラム
WO2020163332A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Molecular Devices, Llc Imaging system and method using a projected reference to guide adjustment of a correction optic

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113706697B (zh) * 2021-09-06 2023-05-12 北京航空航天大学 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145788A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Sony Corp 顕微鏡装置及び球面収差補正方法
JP2014160213A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Olympus Corp 顕微鏡システム及びプログラム
JP2016114797A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、及び、ｚ位置と補正装置の設定値との関係算出方法
JP2016114795A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、設定値算出方法、及び、プログラム
JP2016114796A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、関数算出方法、及び、プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145788A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Sony Corp 顕微鏡装置及び球面収差補正方法
JP2014160213A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Olympus Corp 顕微鏡システム及びプログラム
JP2016114797A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、及び、ｚ位置と補正装置の設定値との関係算出方法
JP2016114795A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、設定値算出方法、及び、プログラム
JP2016114796A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、関数算出方法、及び、プログラム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018173507A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 株式会社ニコン 補正量算出装置、顕微鏡、補正量算出プログラム、補正量算出方法
JP2019215437A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 株式会社ニコン 顕微鏡、方法、及びプログラム
JP7081318B2 (ja) 2018-06-12 2022-06-07 株式会社ニコン 顕微鏡、方法、及びプログラム
WO2020163332A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Molecular Devices, Llc Imaging system and method using a projected reference to guide adjustment of a correction optic
CN113396350A (zh) * 2019-02-06 2021-09-14 分子装置有限公司 使用投影参照物来引导校正光学器件的调节的成像系统和方法
CN113396350B (zh) * 2019-02-06 2024-03-29 分子装置有限公司 使用投影参照物来引导校正光学器件的调节的成像系统和方法

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