圖像取得裝置和圖像取得裝置的聚焦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及試樣等的圖像取得所使用的圖像取得裝置及其聚焦方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為圖像取得裝置，例如有將試樣的攝像區(qū)域預(yù)先分割成多個(gè)區(qū)域，并在對(duì)各分割區(qū)域進(jìn)行高倍率攝像后將它們進(jìn)行合成的虛擬(virtual)顯微鏡裝置。在這樣的虛擬顯微鏡的圖像取得中，以往，作為取得活體樣品等試樣的圖像的時(shí)候的攝像條件，設(shè)定以試樣的整個(gè)區(qū)域作為對(duì)象的焦點(diǎn)映射(mapping)，并一邊進(jìn)行基于焦點(diǎn)映射的焦點(diǎn)控制一邊進(jìn)行試樣的圖像的取得。
[0003]為了制作焦點(diǎn)映射，首先，使用具備宏觀光學(xué)系統(tǒng)的圖像取得裝置來(lái)取得試樣整體作為宏觀圖像。接著，使用所取得的宏觀圖像來(lái)設(shè)定試樣的攝像范圍，并且將攝像范圍分割成多個(gè)分割區(qū)域，并對(duì)各分割區(qū)域設(shè)定焦點(diǎn)取得位置。在設(shè)定焦點(diǎn)取得位置之后，將試樣移到具備宏觀光學(xué)系統(tǒng)的圖像取得裝置，取得所設(shè)定的焦點(diǎn)取得位置中的焦點(diǎn)位置，并由這些焦點(diǎn)位置制作焦點(diǎn)映射。
[0004]然而，在制作這樣的焦點(diǎn)映射時(shí)，存在處理需要時(shí)間這樣的問題。另外，如果抑制所取得的焦點(diǎn)的間隔或者數(shù)目，則處理所需要的時(shí)間縮短，但是在該情況下存在聚焦精度下降這樣的問題。因此，進(jìn)行了一邊取得焦點(diǎn)位置一邊取得試樣的高倍率圖像的動(dòng)態(tài)聚焦的開發(fā)。該方式是如下的方式，即，基于比入射到圖像取得用的攝像裝置的光像更前地匹配焦點(diǎn)的光像(前焦點(diǎn)(front focus))與更后地匹配焦點(diǎn)的光像(后焦點(diǎn)(rear focus))的光強(qiáng)度差或者對(duì)比度差來(lái)檢測(cè)焦點(diǎn)位置相對(duì)于當(dāng)前的物鏡的高度的偏移方向，使物鏡在抵消偏移的方向上移動(dòng)來(lái)取得圖像(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]例如，在專利文獻(xiàn)I所記載的顯微鏡系統(tǒng)中，設(shè)置有對(duì)于比第I攝像機(jī)構(gòu)所攝像的區(qū)域更跟前的區(qū)域進(jìn)行攝像的第2攝像機(jī)構(gòu)、基于由第2攝像機(jī)構(gòu)攝像的圖像調(diào)整第I攝像機(jī)構(gòu)的攝像位置的物鏡的對(duì)焦位置的自動(dòng)對(duì)焦控制機(jī)構(gòu)、以及對(duì)應(yīng)于分割區(qū)域間的距離和試樣的移動(dòng)速度分割區(qū)域，使分割區(qū)域從第2攝像機(jī)構(gòu)的攝像位置移動(dòng)至第I攝像機(jī)構(gòu)的攝像位置的時(shí)刻與使由第2攝像機(jī)構(gòu)攝像的分割區(qū)域的成像位置位于第I攝像機(jī)構(gòu)的攝像面的時(shí)刻一致的時(shí)刻控制機(jī)構(gòu)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-081211號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]這里，一邊在各分割區(qū)域中通過上述那樣的動(dòng)態(tài)聚焦的方式使攝像位置以規(guī)定的速度移動(dòng)并調(diào)整焦點(diǎn)位置，一邊進(jìn)行各分割區(qū)域的攝像的情況下，在各分割區(qū)域中攝像對(duì)象的試樣最初出現(xiàn)的掃描位置需要進(jìn)行預(yù)先使物鏡移動(dòng)到對(duì)焦位置的附近的處理(預(yù)聚焦)。其原因在于，如果在試樣最初出現(xiàn)的掃描位置物鏡的位置與對(duì)焦的附近偏移大，則存在利用動(dòng)態(tài)聚焦的焦點(diǎn)的位置的控制會(huì)發(fā)散的擔(dān)憂。
[0011]然而，如果在動(dòng)態(tài)聚焦的實(shí)行中需要時(shí)間，則特別是在將攝像范圍分割成多個(gè)分割區(qū)域的情況下，存在各次的預(yù)聚焦的實(shí)行導(dǎo)致攝像所需要的處理時(shí)間增大這樣的問題。
[0012]本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問題而完成的，其目的在于提供通過預(yù)聚焦的簡(jiǎn)易化能夠抑制攝像所需要的處理時(shí)間的增大的圖像取得裝置及其聚焦方法。
[0013]解決技術(shù)問題的手段
[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的圖像取得裝置，其特征在于，具備:載臺(tái)，其載置有試樣；光源，其朝向試樣照射光；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，其包含將試樣的光像向圖像取得用的第I光路和焦點(diǎn)控制用的第2光路分支的光分支機(jī)構(gòu)；第I攝像機(jī)構(gòu)，其取得由向第I光路分支的第I光像得到的第I圖像；第2攝像機(jī)構(gòu)，其取得由向第2光路分支的第2光像得到的第2圖像；掃描控制機(jī)構(gòu)，其沿著預(yù)先確定的多個(gè)分割區(qū)域掃描由第I攝像機(jī)構(gòu)和第2攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行的試樣的攝像位置；以及焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)，其解析第2圖像，并基于該解析結(jié)果控制由第I攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行的攝像的焦點(diǎn)位置，焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，并基于在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第η以前的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果，來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置，其中，η為I以上的整數(shù)。
[0015]在該圖像取得裝置中，在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，并基于在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第η (η為I以上的整數(shù))以前的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果，來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。通過這樣的方法，在該圖像取得裝置中，可以利用已經(jīng)結(jié)束掃描的分割區(qū)域的控制結(jié)果來(lái)大體求出接著掃描的分割區(qū)域的初始焦點(diǎn)位置。由此，通過預(yù)聚焦的簡(jiǎn)易化，能夠抑制攝像所需要的處理時(shí)間的增大。
[0016]另外，可選地，焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)基于在掃描鄰接于第(η+1)分割區(qū)域的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。通常，推定相鄰接的分割區(qū)域彼此的試樣的厚度是連續(xù)的。因此，通過使用相鄰接的分割區(qū)域的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，能夠精度更高地決定初始焦點(diǎn)位置。
[0017]另外，可選地，焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)基于在掃描第η以前的多個(gè)分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。通過使用多個(gè)分割區(qū)域的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，能夠精度更高地決定初始焦點(diǎn)位置。
[0018]另外，優(yōu)選地，還具備:區(qū)域控制機(jī)構(gòu)，其在第2攝像機(jī)構(gòu)的攝像面，設(shè)定取得第2光像的一部分圖像的第I攝像區(qū)域和第2攝像區(qū)域；以及光路差生成構(gòu)件，其配置在第2光路，并使第2光像沿著攝像面的面內(nèi)方向產(chǎn)生光路差，焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)在由第I攝像區(qū)域取得的圖像的對(duì)比度值與由第2攝像區(qū)域取得的圖像的對(duì)比度值的差分的絕對(duì)值為規(guī)定值以下的掃描位置存儲(chǔ)焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果。通過這樣做，能夠選擇并存儲(chǔ)位于對(duì)焦位置的附近的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，并能夠更高精度地決定初始焦點(diǎn)位置。
[0019]另外，優(yōu)選地，上述圖像取得裝置還具備取得包含試樣整體的宏觀圖像的宏觀圖像取得機(jī)構(gòu)，焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)在掃描控制機(jī)構(gòu)基于宏觀圖像掃描試樣的存在區(qū)域的期間中存儲(chǔ)焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果。通過這樣做，能夠排除不存在試樣的區(qū)域的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，能夠更高精度地決定初始焦點(diǎn)位置。
[0020]另外，可選地，上述圖像取得裝置還具備取得包含試樣整體的宏觀圖像的宏觀圖像取得機(jī)構(gòu)，掃描控制機(jī)構(gòu)基于宏觀圖像以試樣所占的區(qū)域成為最大的分割區(qū)域?yàn)榈贗分割區(qū)域進(jìn)行掃描。在該情況下，在第I分割區(qū)域的掃描時(shí)，能夠存儲(chǔ)與其他分割區(qū)域相比較更多的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果。由此，能夠更高精度地決定掃描以后的分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。
[0021]另外，本發(fā)明所涉及的圖像取得裝置的聚焦方法，其特征在于，圖像取得裝置具備:載臺(tái)，其載置有試樣；光源，其朝向試樣照射光；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，其包含將試樣的光像向圖像取得用的第I光路和焦點(diǎn)控制用的第2光路分支的光分支機(jī)構(gòu)；第I攝像機(jī)構(gòu)，其取得由向第I光路分支的第I光像得到的第I圖像；第2攝像機(jī)構(gòu)，其取得由向第2光路分支的第2光像得到的第2圖像；掃描控制機(jī)構(gòu)，其沿著預(yù)先確定的多個(gè)分割區(qū)域掃描由第I攝像機(jī)構(gòu)和第2攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行的試樣的攝像位置；以及焦點(diǎn)控制機(jī)構(gòu)，其解析第2圖像，并基于該解析結(jié)果控制由第I攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行的攝像的焦點(diǎn)位置，存儲(chǔ)掃描控制機(jī)構(gòu)掃描分割區(qū)域時(shí)的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，基于在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第η以前的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置，其中，η為I以上的整數(shù)。
[0022]在該聚焦方法中，在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，并基于在掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第η以前的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。通過這樣的方法，在該圖像取得裝置中，可以利用已經(jīng)結(jié)束掃描的分割區(qū)域的控制結(jié)果來(lái)大體求出接著掃描的分割區(qū)域的初始焦點(diǎn)位置。由此，通過預(yù)聚焦的簡(jiǎn)易化，能夠抑制攝像所需要的處理時(shí)間的增大。
[0023]另外，可選地，基于在掃描鄰接于第(η+1)分割區(qū)域的分割區(qū)域時(shí)存儲(chǔ)的控制結(jié)果來(lái)決定掃描控制機(jī)構(gòu)掃描第(η+1)分割區(qū)域時(shí)的初始焦點(diǎn)位置。通常，推定相鄰接的分割區(qū)域彼此的試樣的厚度是連續(xù)的。因此，通過使用相鄰接的分割區(qū)域的焦點(diǎn)位置的控制結(jié)果，能夠精度更高地決定初始焦點(diǎn)位置。
[0024]另外，可選地，基于在掃描第