圖像取得裝置、制作試樣的焦點(diǎn)圖的方法以及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像取得裝置、制作試樣的焦點(diǎn)圖的方法以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于觀察組織細(xì)胞等的試樣的圖像取得裝置中，如果使工作臺(tái)上的試樣與物鏡的距離恒定的話則會(huì)有由于試樣的表面的凹凸而成為混合存在有焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的區(qū)域的圖像的情況。因此，應(yīng)用了一邊取得對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息一邊進(jìn)行試樣的攝像的動(dòng)態(tài)聚焦方式或在試樣的攝像之前取得對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的預(yù)聚焦方式等的各種聚焦方法的圖像取得裝置被開(kāi)發(fā)。
[0003]作為這樣的圖像取得裝置，有例如專利文獻(xiàn)I所記載的顯微鏡裝置。該裝置具有多條像素線并具備由滾動(dòng)快門模式(rolling shutter mode)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的攝像元件。然后，隔開(kāi)長(zhǎng)于像素線的受光時(shí)間的間隔來(lái)使光源斷續(xù)地發(fā)光，并基于一邊使工作臺(tái)移動(dòng)一邊進(jìn)行攝像的圖像而取得顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置信息。
[0004]另外，在例如專利文獻(xiàn)2所記載的幻燈片掃描器(slide Scanner)中，一邊使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)一邊使物鏡的焦點(diǎn)位置連續(xù)地往復(fù)，使用幻燈片掃描照相機(jī)來(lái)取得試樣的圖像數(shù)據(jù)。在該幻燈片掃描器中，基于所取得的圖像數(shù)據(jù)的對(duì)比度值的高度來(lái)計(jì)算出每個(gè)規(guī)定區(qū)域的試樣的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)位置并制作出試樣全體的焦點(diǎn)圖。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2012-108184號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第7518652號(hào)說(shuō)明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]上述的那樣的圖像取得裝置因?yàn)樽鳛橐岳?0倍?40倍等的高倍率來(lái)進(jìn)行攝像的顯微鏡裝置被使用，所以可以認(rèn)為被攝體深度小并且顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的視野相對(duì)于試樣會(huì)變得非常小。因此，對(duì)于取得試樣全體的焦點(diǎn)位置信息來(lái)說(shuō)有必要使顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的視野移動(dòng)來(lái)進(jìn)行攝像，但是，在專利文獻(xiàn)I所記載的裝置中，因?yàn)闆](méi)有相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置的移動(dòng)，所以對(duì)于遍及試樣的寬范圍來(lái)取得對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息來(lái)說(shuō)需要時(shí)間。另外，因?yàn)樵谧畛醣蛔x出的像素列和最后被讀出的像素列上被輸入來(lái)自試樣上的不同位置的光，所以還會(huì)有基于對(duì)比度值的比較被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的精度變得不夠充分的擔(dān)憂。
[0011]另一方面，在專利文獻(xiàn)2所記載的裝置中，一邊相對(duì)于試樣在高度方向上使物鏡往復(fù)移動(dòng)一邊由線掃描照相機(jī)來(lái)取得試樣的圖像數(shù)據(jù)。然而，各個(gè)圖像數(shù)據(jù)因?yàn)橛蓙?lái)自試樣上的不同位置的光來(lái)進(jìn)行生成，所以與專利文獻(xiàn)I相同，會(huì)有基于對(duì)比度值的比較被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的精度變得不夠充分的擔(dān)憂。另外，在專利文獻(xiàn)2的方式中，每次掃描所取得的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的數(shù)目不穩(wěn)定并且會(huì)有焦點(diǎn)圖的制作精度不能夠充分確保的擔(dān)憂。
[0012]本發(fā)明是為了解決上述的問(wèn)題而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種能夠迅速而且高精度地制作焦點(diǎn)圖(focus map)的圖像取得裝置、制作試樣的焦點(diǎn)圖的方法以及系統(tǒng)。
[0013]解決課題的技術(shù)手段
[0014]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方面所涉及的圖像取得裝置，其特征在于，具備:工作臺(tái)，載置試樣；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，包含以與工作臺(tái)上的試樣相對(duì)峙的方式被配置的物鏡；攝像元件，對(duì)由導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)光后的試樣的光學(xué)圖像進(jìn)行攝像；對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)計(jì)算部，基于來(lái)自攝像元件的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出試樣的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息；焦點(diǎn)圖制作部，基于對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息制作試樣的焦點(diǎn)圖；第I驅(qū)動(dòng)部，使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)；第2驅(qū)動(dòng)部，變更相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置；控制部，控制攝像元件、第I驅(qū)動(dòng)部以及第2驅(qū)動(dòng)部；攝像元件是一種具有多列像素列并且能夠滾動(dòng)讀出的二維攝像元件，控制部以一邊使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)一邊使相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置在物鏡的光軸方向上往復(fù)移動(dòng)的方式控制第I驅(qū)動(dòng)部以及第2驅(qū)動(dòng)部并且實(shí)施由攝像元件的滾動(dòng)讀出進(jìn)行的圖像數(shù)據(jù)的取得，焦點(diǎn)圖制作部基于由對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)計(jì)算部進(jìn)行計(jì)算的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息制作焦點(diǎn)圖。
[0015]在該圖像取得裝置中，使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)且在物鏡的光軸方向(試樣的高度方向)上使相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置往復(fù)移動(dòng)。由此，與相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置的移動(dòng)一起，可以按順序取得在視野位置上的圖像數(shù)據(jù)的對(duì)比度信息。另外，在該圖像取得裝置中，實(shí)施由攝像元件的滾動(dòng)讀出進(jìn)行的圖像數(shù)據(jù)的取得。因此，物鏡的焦點(diǎn)位置的每次掃描所計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的數(shù)目也會(huì)穩(wěn)定。因此，能夠迅速并且高精度地制作焦點(diǎn)圖。
[0016]另外，控制部也可以具有范圍決定部，范圍決定部決定由第2驅(qū)動(dòng)部得到的相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置的關(guān)于物鏡的光軸方向的往復(fù)移動(dòng)的條件。雖然也會(huì)設(shè)想不能夠無(wú)視試樣的表面的凹凸或載置試樣的載片(slide glass)等的翹曲的情況，但是通過(guò)決定物鏡的焦點(diǎn)位置的往復(fù)移動(dòng)的條件從而相對(duì)于各種各樣的試樣能夠更加可靠地實(shí)施對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的計(jì)算。
[0017]另外，范圍決定部也可以在計(jì)算一個(gè)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的時(shí)候基于在一個(gè)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息之前被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息決定往復(fù)移動(dòng)的折返位置上的物鏡的焦點(diǎn)位置。在此情況下，即使是在不能夠無(wú)視試樣的表面的凹凸或載置試樣的載片等的翹曲的情況下，也能夠防止物鏡的焦點(diǎn)位置的往復(fù)移動(dòng)從試樣的表面脫離。因此，能夠進(jìn)一步可靠地實(shí)施對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的計(jì)算。
[0018]另外，范圍決定部也可以將物鏡的焦點(diǎn)位置的關(guān)于物鏡的光軸方向的變更寬度在往復(fù)移動(dòng)的每個(gè)去程以及每個(gè)回程上可變。在此情況下，即使是在不能夠無(wú)視試樣的表面的凹凸或載置試樣的載片等的翹曲的情況下，也能夠通過(guò)對(duì)應(yīng)于其形狀來(lái)決定物鏡的焦點(diǎn)位置的變更寬度從而防止物鏡的焦點(diǎn)位置的往復(fù)移動(dòng)從試樣的表面脫離。因此，能夠進(jìn)一步可靠地實(shí)施對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的計(jì)算。
[0019]另外，焦點(diǎn)圖制作部也可以基于由物鏡的焦點(diǎn)位置的往復(fù)移動(dòng)而在去程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息以及在回程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息中的至少一方的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息來(lái)制作焦點(diǎn)圖。在基于在去程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息以及在回程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息中的任意一方的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息來(lái)制作焦點(diǎn)圖的情況下，第2驅(qū)動(dòng)部的控制變得容易。另外，在基于在去程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息以及在回程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的雙方來(lái)制作焦點(diǎn)圖的情況下，因?yàn)槟軌蛴?jì)算出更加多的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息所以能夠充分地確保焦點(diǎn)圖的精度。
[0020]另外，焦點(diǎn)圖制作部也可以基于物鏡的焦點(diǎn)位置的往復(fù)移動(dòng)中在去程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息以及在回程中被計(jì)算出的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的雙方來(lái)制作焦點(diǎn)圖。在此情況下，因?yàn)槟軌蛴?jì)算出更加多的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息，所以能夠充分地確保焦點(diǎn)圖的精度。
[0021]另外，控制部也可以具有設(shè)定相對(duì)于試樣的二維圖像取得區(qū)域并且設(shè)定在圖像取得區(qū)域中在一個(gè)方向上進(jìn)行延伸的多條攝像線的攝像線設(shè)定部，控制部以從由攝像線設(shè)定部進(jìn)行設(shè)定的攝像線選擇一條或者多條攝像線并且關(guān)于所選擇的攝像線而言使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置進(jìn)行移動(dòng)的方式控制第I驅(qū)動(dòng)部。在此情況下，由圖像取得區(qū)域的設(shè)定而對(duì)于試樣不存在的部分來(lái)說(shuō)能夠防止不需要的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息的計(jì)算被進(jìn)行。因此，能夠進(jìn)一步迅速地制作焦點(diǎn)圖。另外，由攝像線的選擇而能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)處理的迅速化。
[0022]另外，焦點(diǎn)圖制作部也可以基于遍及多條攝像線進(jìn)行計(jì)算的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息來(lái)制作焦點(diǎn)圖。在此情況下，能夠謀求焦點(diǎn)圖的精度的提高。
[0023]另外，控制部也可以以試樣上的規(guī)定部位的光學(xué)圖像在攝像元件的各個(gè)像素列上被曝光的方式使由第I驅(qū)動(dòng)部得到的在物鏡的視野內(nèi)的試樣的規(guī)定部位的移動(dòng)與攝像元件的滾動(dòng)讀出相同步。由此，在來(lái)自攝像元件的各個(gè)像素列的圖像數(shù)據(jù)中包含在試樣的同一部位物鏡的焦點(diǎn)位置被變更的時(shí)候的對(duì)比度信息，基于該信息能夠迅速而且高精度地計(jì)算出對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息。
[0024]另外，本發(fā)明的一個(gè)方面所涉及的圖像取得方法，是圖像取得裝置中的圖像取得方法，所述圖像取得裝置具備:工作臺(tái)，載置試樣；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，包含以與工作臺(tái)上的試樣相對(duì)峙的方式被配置的物鏡；攝像元件，對(duì)由導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)光后的試樣的光學(xué)圖像進(jìn)行攝像；對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)計(jì)算部，基于來(lái)自攝像元件的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算試樣的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息；焦點(diǎn)圖制作部，基于對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息制作試樣的焦點(diǎn)圖；第I驅(qū)動(dòng)部，使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)；第2驅(qū)動(dòng)部，變更相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置；控制部，控制攝像元件、第I驅(qū)動(dòng)部以及第2驅(qū)動(dòng)部；作為攝像元件，使用具有多列像素列并且能夠滾動(dòng)讀出的二維攝像元件，由控制部以一邊使相對(duì)于試樣的所述物鏡的視野位置移動(dòng)一邊使相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置在物鏡的光軸方向上往復(fù)移動(dòng)的方式控制第I驅(qū)動(dòng)部以及第2驅(qū)動(dòng)部并且實(shí)施由攝像元件的滾動(dòng)讀出進(jìn)行的圖像數(shù)據(jù)的取得，由焦點(diǎn)圖制作部，基于由對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)計(jì)算部進(jìn)行計(jì)算的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息來(lái)制作焦點(diǎn)圖。
[0025]另外，本發(fā)明的一個(gè)方面所涉及的焦點(diǎn)圖制作方法，是使用具有多列像素列并且能夠滾動(dòng)讀出的二維攝像元件來(lái)制作試樣的焦點(diǎn)圖的方法，在以一邊使相對(duì)于被保持于工作臺(tái)的試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)一邊使相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置在物鏡的光軸方向上進(jìn)行移動(dòng)的方式使工作臺(tái)以及物鏡中的至少一方移動(dòng)的期間，實(shí)施由攝像元件的滾動(dòng)讀出進(jìn)行的圖像數(shù)據(jù)的取得，基于圖像數(shù)據(jù)取得試樣的對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息，基于試樣上的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)信息制作焦點(diǎn)圖。
[0026]在這些圖像取得方法以及試樣的焦點(diǎn)圖制作方法中，使相對(duì)于試樣的物鏡的視野位置移動(dòng)且在物鏡的高度方向(試樣的高度方向)上使相對(duì)于試樣的物鏡的焦點(diǎn)位置移動(dòng)。由此，與相對(duì)于試樣的物