JP5673002B2 - 焦点位置情報検出装置、顕微鏡装置及び焦点位置情報検出方法 - Google Patents
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Description
上記撮像素子は、複数の画素ラインを有し、ローリングシャッタモードで動作する。
上記ステージは、上記撮像素子と顕微鏡光学系を介して対向し、上記顕微鏡光学系の光軸方向に移動可能である。
上記光源は、上記ステージを照明する。
上記光源制御部は、上記光源を上記画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させる。
上記焦点位置情報取得部は、上記ステージを移動させながら上記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、上記顕微鏡光学系の焦点位置情報を取得する。
上記撮像素子は、複数の画素ラインを有し、ローリングシャッタモードで動作する。
上記ステージは、上記撮像素子と顕微鏡光学系を介して対向し、上記顕微鏡光学系の光軸方向に移動可能である。
上記光源は、上記ステージを照明する。
上記光源制御部は、上記光源を上記画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させる。
上記焦点位置情報取得部は、上記ステージを移動させながら上記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、上記顕微鏡光学系の焦点位置情報を取得する。
上記焦点調整部は、上記焦点位置情報取得部によって取得された焦点位置情報に基づき上記ステージの位置を調整する。
上記撮像対象物は、上記ステージを顕微鏡光学系の光軸方向に移動させながら、かつ、上記ステージを照明する光源を撮像素子が有する画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させながら、上記撮像素子により撮像される。
上記顕微鏡光学系の焦点位置情報は、上記撮像素子によって撮像された画像に基づいて取得される。
本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る顕微鏡システム1を示す模式図である。
同図に示すように、顕微鏡システム1は、撮像素子2、顕微鏡光学系3、ステージ4、ステージ駆動部5、光源6、照明光学系7、電流供給回路8、制御部9及び画像処理部10を有する。ステージ4には観察対象物Sが載置されている。
顕微鏡システム1の焦点位置情報検出動作の概略について説明する。
撮像素子2のローリングシャッタモードについて説明する。
図2は撮像素子2として、ローリングシャッタモードのCMOSイメージセンサの概略的な構成を示す模式図である。
同図に示すように、CMOSイメージセンサは、行列状に配列された複数の画素21を有する。ここでは、3行3列の画素21が示されている。各画素21は、列毎に垂直信号線25に接続され、垂直信号線25は一本の水平信号線28に接続されている。
上述のように、本実施形態では、ステージ4を移動させながら撮像素子2によって観察対象物Sを撮像する。このステージ4の移動による影響について説明する。図4は、撮像素子2によって撮像される観察対象物Sの画像の例を示す図である。図4(a)はステージ4を移動させずに観察対象物Sを撮像した画像、図4(b)はステージ4を移動させながら図4(a)と同一の観察対象物Sを撮像した画像の例を示す模式図である。なお、図4(a)に示す画像は、撮像前に顕微鏡光学系3の焦点位置に観察対象物Sの位置が一致するようにステージ4の位置が調整されているものとする。なお、これらの観察対象物Sの画像は説明のためのものであり、実際とは異なる。
上述のように、本実施形態では、ステージ4を移動させながら撮像素子2によって観察対象物Sを撮像する際、ステージ4のZ軸座標に基づいて光源6を断続的に明滅させる。以下、この光源6の明滅のタイミング(以下、発光タイミング)について説明する。
図5は比較として示す光源の発光タイミングを示し、図6は本実施形態における光源6の発光タイミングを示す。なお、図5及び図6において示す画素ライン(L1、L2、L3…)は図3に示したものと同義である。
上述のように、光源6の発光タイミングを制御しつつステージ4を移動させながら、観察対象物Sを撮像素子2によって撮像することによって取得される焦点位置情報検出用画像について説明する。
図7は、焦点位置情報検出用画像を示す模式図である。同図に示すように、焦点位置情報検出用画像には、水平方向に伸びる複数の「非受光線」Pが表れている。非受光線は、上述のように光源6が明滅することによって、上記画素ラインL3や画素ラインL7のように受光時間において照明光が入射しない画素ラインに対応する。
本発明の第2の実施形態について説明する。
なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と同様の構成、動作については記載を省略する。第2の実施形態では、第1の実施形態と光源6の発光タイミングの制御方法が異なる。以下、この点を中心に説明する。
上述のように、本実施形態では、ステージ4を移動させながら撮像素子2によって観察対象物Sを撮像する際、ステージ4のZ軸座標に基づいて光源6を断続的に明滅させる。以下、この光源6の発光タイミングについて説明する。図8は本実施形態における光源6の発光タイミングを示す。なお、図8において示す画素ライン(L1、L2、L3…)は図3に示したものと同義である。
上述のように、光源6の発光タイミングを制御しつつステージ4を移動させながら、観察対象物Sを撮像素子2によって撮像することによって取得される焦点位置情報検出用画像について説明する。
図11は、焦点位置情報検出用画像を示す模式図である。同図に示すように、焦点位置情報検出用画像には、水平方向に伸びるそれぞれ複数の非受光線P1と非受光線P2が表れている。非受光線P1及び非受光線P2は、それぞれ非発光時間K1及び非発光時間K2に対応し、非発光時間K2の場合には、照明光が入射しない画素ラインが非発光時間K1の場合に比べて多いために非受光線P2の太さも非受光線P1より太くなる。
2…撮像素子
3…顕微鏡光学系
4…ステージ
5…ステージ駆動部
6…光源
8…電流供給回路
9…制御部
10…画像処理部
Claims (5)
- 複数の画素ラインを有し、ローリングシャッタモードで動作する撮像素子と、
前記撮像素子と顕微鏡光学系を介して対向し、前記顕微鏡光学系の光軸方向に移動可能なステージと、
前記ステージを照明する光源と、
前記光源を前記画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させる光源制御部と、
前記ステージを移動させながら前記撮像素子によって撮像された焦点位置情報検出用画像であって、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にある状態で受光した画素ラインの出力に対応する合焦領域と、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にない状態で受光した画素ラインの出力に対応する非合焦領域と、前記光源の明滅によって照明光が入射しなかった画素ラインの出力に対応する非受光線とを含む焦点位置情報検出用画像において、前記合焦領域に隣接する非受光線に対応する前記光源の非発光時間から前記顕微鏡光学系の焦点位置情報を取得する焦点位置情報取得部と
を具備する焦点位置情報検出装置。 - 請求項1に記載の焦点位置情報検出装置であって、
前記ステージの前記光軸方向の座標を取得するステージ座標取得部をさらに具備し、
前記光源制御部は、前記ステージ座標取得部によって取得される前記ステージの座標に基づいて前記光源を発光させる
焦点位置情報検出装置。 - 請求項2に記載の焦点位置情報検出装置であって、
前記光源制御部は、前記ステージが所定の座標にあるときに、前記光源の発光間隔を変更する
焦点位置情報検出装置。 - 複数の画素ラインを有し、ローリングシャッタモードで動作する撮像素子と、
前記撮像素子と顕微鏡光学系を介して対向し、前記顕微鏡光学系の光軸方向に移動可能なステージと、
前記ステージを照明する光源と、
前記光源を前記画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させる光源制御部と、
前記ステージを移動させながら前記撮像素子によって撮像された焦点位置情報検出用画像であって、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にある状態で受光した画素ラインの出力に対応する合焦領域と、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にない状態で受光した画素ラインの出力に対応する非合焦領域と、前記光源の明滅によって照明光が入射しなかった画素ラインの出力に対応する非受光線とを含む焦点位置情報検出用画像において、前記合焦領域に隣接する非受光線に対応する前記光源の非発光時間から前記顕微鏡光学系の焦点位置情報を取得する焦点位置情報取得部と、
前記焦点位置情報取得部によって取得された焦点位置情報に基づき前記ステージの位置を調整する焦点調整部と
を具備する顕微鏡装置。 - 撮像対象物をステージに載置し、
前記ステージを顕微鏡光学系の光軸方向に移動させながら、かつ、前記ステージを照明する光源を撮像素子が有する画素ラインの受光時間より長い間隔を空けて断続的に発光させながら、ローリングシャッタモードで動作する前記撮像素子により前記撮像対象物を撮像し、
前記撮像素子によって撮像された焦点位置情報検出用画像であって、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にある状態で受光した画素ラインの出力に対応する合焦領域と、前記ステージ上の観察対象物が前記顕微鏡光学系の焦点位置にない状態で受光した画素ラインの出力に対応する非合焦領域と、前記光源の明滅によって照明光が入射しなかった画素ラインの出力に対応する非受光線とを含む焦点位置情報検出用画像において、前記合焦領域に隣接する非受光線に対応する前記光源の非発光時間から前記顕微鏡光学系の焦点位置情報を取得する
焦点位置情報検出方法。
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