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JP6969134B2 - Correction amount calculation device, microscope, correction amount calculation program, correction amount calculation method - Google Patents
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Description

本発明は、補正量算出装置、顕微鏡、補正量算出プログラム、補正量算出方法に関する。 The present invention relates to a correction amount calculation device, a microscope, a correction amount calculation program, and a correction amount calculation method.

従来、標本及び顕微鏡の光学系により生じる収差の影響を調節する顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a microscope device for adjusting the influence of aberration caused by an optical system of a specimen and a microscope is known (for example, Patent Document 1).

米国特許第6563634号明細書U.S. Pat. No. 6,563,634

本発明の一態様は、撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を算出する補正量算出装置であって、記補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件の程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得する第一画像取得部と、前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得する第二画像取得部と、観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得する第三画像取得部と、前記第一画像取得部が取得する複数の前記画像と、前記第二画像取得部が取得する前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出する第一評価値算出部と、前記第一画像取得部が取得する複数の前記画像と、前記第三画像取得部が取得する前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出する第二評価値算出部と、前記第一評価値算出部が算出する前記第一の評価値と、前記第二評価値算出部が算出する前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出する補正量算出部とを備える補正量算出装置である。 One aspect of the present invention is a correction amount calculating device for calculating a correction amount of aberration to an imaging apparatus including an imaging unit for imaging the imaging object, the previous SL correction amount a calculated possible conditions own device, At least one of the positions of the image pickup target and the objective lens, the degree of spherical aberration correction of the objective lens, the temperature condition, the passage of time, and the aberration on the optical path between the image pickup target and the image pickup unit. A first image acquisition unit that acquires a plurality of images captured by the same imaging target by varying the degree of imaging conditions including the lens, and a second image that acquires a second image captured by the imaging target. An acquisition unit, a third image acquisition unit that acquires a third image captured by the image pickup target at a focal position that the observer wants to observe , a plurality of the images acquired by the first image acquisition unit, and the first image. (Ii) A first evaluation value calculation unit that calculates a first evaluation value, which is an evaluation value based on the second image acquired by the image acquisition unit, and a plurality of the images acquired by the first image acquisition unit. A second evaluation value calculation unit that calculates a second evaluation value that is an evaluation value based on the third image acquired by the third image acquisition unit, and the first evaluation value calculation unit that calculates the first evaluation value. This is a correction amount calculation device including a correction amount calculation unit for calculating the correction amount based on the evaluation value of the above and the second evaluation value calculated by the second evaluation value calculation unit.

また、本発明の一態様は、球面収差補正光学系を有する前記対物レンズと、上記に記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて、前記対物レンズの球面収差補正光学系の収差の補正量を調節する駆動部とを備える顕微鏡である。 Another embodiment of the present invention, said objective lens having a spherical surface aberration correcting optical system, based on the correction amount and the correction amount calculating unit described above may be calculated, the spherical aberration correcting optical system of the objective lens It is a microscope provided with a drive unit for adjusting the amount of correction of the aberration.

また、本発明の一態様は、撮像対象を撮像する撮像部と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差を補正する光収差補正部と、を備え、前記光収差補正部は、上記に記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて、前記光収差補正部の収差の補正量を調節する顕微鏡である。 Further, one aspect of the present invention includes an image pickup unit that captures an image pickup target and a photo aberration correction unit that corrects an aberration on the optical path between the image pickup target and the image pickup unit. Is a microscope that adjusts the aberration correction amount of the optical aberration correction unit based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit described above.

また、本発明の一態様は、対物レンズと撮像対象を載置するステージとの相対位置を、上記に記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて移動させる駆動部を備える顕微鏡である。 Further, one aspect of the present invention is a microscope including a driving unit that moves the relative position between the objective lens and the stage on which the image pickup target is placed based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit described above. Is.

また、本発明の一態様は、撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を算出する補正量算出装置が備えるコンピュータに、前記補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件の程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得することと、前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得することと、観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得することと、取得された複数の前記画像と、取得された前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出することと、取得された複数の前記画像と、取得された前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出することと、算出された前記第一の評価値と、算出された前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出することと、を実行させるための補正量算出プログラムである。 Further, one aspect of the present invention is a condition in which the own device can calculate the correction amount in a computer provided with a correction amount calculation device for calculating an aberration correction amount for an image pickup device including an image pickup unit that captures an image pickup target. The positions of the image pickup target and the objective lens, the degree of spherical aberration correction of the objective lens, the temperature conditions, the passage of time, and the aberrations on the optical path between the image pickup target and the image pickup unit. Acquiring a plurality of images in which the same imaging target is captured by varying the degree of imaging conditions including at least one , acquiring a second image in which the imaging target is captured, and the observer. Is an evaluation value based on the acquisition of a third image captured by the image pickup target at the focal position desired to be observed, the plurality of acquired images, and the acquired second image. and calculating an evaluation value, a plurality of the images acquired, and calculating the second evaluation values is obtained evaluation values based on said third image, the calculated the first It is a correction amount calculation program for calculating the correction amount based on the evaluation value and the calculated second evaluation value, and executing the calculation.

また、本発明の一態様は、撮像条件のうちの撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件についての程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得する第一画像取得ステップと、前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得する第三画像取得ステップと、前記第一画像取得ステップから取得される複数の前記画像と、前記第二画像取得ステップから取得される前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出する第一評価値算出ステップと、前記第一画像取得ステップから取得される複数の前記画像と、前記第三画像取得ステップから取得される前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出する第二評価値算出ステップと、前記第一評価値算出ステップから算出される前記第一の評価値と、前記第二評価値算出ステップから算出される前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出する補正量算出ステップとを有する補正量算出方法である。 Further, one aspect of the present invention is a condition in which the own device can calculate the amount of aberration correction related to the image pickup device including the image pickup unit that captures the image pickup target among the image pickup conditions, and the image pickup target and the objective lens. Position, degree of spherical aberration correction of the objective lens, temperature condition, time lapse, degree of imaging condition including at least one of aberration on the optical path between the imaging target and the imaging unit. a first image acquisition step of acquiring a plurality of images in which the same imaging target is imaged at different each other, and a second image acquisition step of the imaging target is to obtain a second image captured observer A third image acquisition step for acquiring a third image captured by the image pickup target at a focal position to be observed , a plurality of the images acquired from the first image acquisition step, and acquisition from the second image acquisition step. A first evaluation value calculation step for calculating a first evaluation value which is an evaluation value based on the second image, a plurality of the images acquired from the first image acquisition step , and the third image. The second evaluation value calculation step for calculating the second evaluation value, which is the evaluation value based on the third image acquired from the acquisition step, and the first evaluation calculated from the first evaluation value calculation step. It is a correction amount calculation method including a correction amount calculation step for calculating the correction amount based on the value and the second evaluation value calculated from the second evaluation value calculation step.

顕微鏡システムの外観構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the appearance composition of a microscope system. 顕微鏡の一部である顕微鏡の外観構成の一部分を拡大した図である。It is an enlarged view of a part of the appearance composition of a microscope which is a part of a microscope. 第1の実施形態の補正量算出装置の機能構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional structure of the correction amount calculation apparatus of 1st Embodiment. ルーラー情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of ruler information. 補正量算出装置の動作の一例を示す流れ図である。It is a flow chart which shows an example of the operation of the correction amount calculation apparatus. 基準面画像と、観察画像と、ルーラー情報との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a reference plane image, an observation image, and ruler information. 基準面相関値と、観察面相関値との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a reference plane correlation value, and an observation plane correlation value. 第2の実施形態の顕微鏡と、補正量算出装置との機能構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional structure of the microscope of 2nd Embodiment, and a correction amount calculation apparatus. 多軸ルーラー情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-axis ruler information.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照して顕微鏡システムについて説明する。
図1は、顕微鏡システム100の外観構成の一例を示す図である。
顕微鏡システム100は、補正量算出装置10と、顕微鏡20とを備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, the microscope system will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance configuration of the microscope system 100.
The microscope system 100 includes a correction amount calculation device 10 and a microscope 20.

顕微鏡20とは、ステージ23に載置される試料の拡大した像を観察する球面収差補正光学系を備える顕微鏡である。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。顕微鏡20は、撮像部25がこの拡大された像を撮像し、撮像画像を生成する。また、顕微鏡20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、球面収差を補正する。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。本実施形態において、補正量算出装置10は、この補正環の位置の補正量を算出する。 The microscope 20 is a microscope provided with a spherical aberration correction optical system for observing an enlarged image of a sample placed on a stage 23. Specifically, the sample is a biological sample, beads, or the like to be observed. A biological sample is a sample such as a thick fluorescently stained cell. Beads are fluorescently labeled polystyrene microspheres (eg, 0.2 um in diameter). In the microscope 20, the imaging unit 25 captures this magnified image and generates an captured image. Further, the microscope 20 corrects spherical aberration with an objective lens provided with a correction ring capable of controlling the degree of correction of spherical aberration by an electric motor. Spherical aberration is an aberration in which a light ray emitted from a point light source does not focus on one focal point after passing through an optical system. Specifically, the spherical aberration changes according to the observation wavelength of the light passing 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. In the present embodiment, the correction amount calculation device 10 calculates the correction amount of the position of the correction ring.

[顕微鏡20について]
ここで、図2を参照して顕微鏡20について説明する。以下の説明では、顕微鏡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。顕微鏡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20の一部である顕微鏡20の外観構成の一部分を拡大した図である。図1中、顕微鏡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。
[About the microscope 20]
Here, the microscope 20 will be described with reference to FIG. In the following description, the case where the microscope 20 is partially configured as an inverted microscope will be described, but the present invention is not limited to this. The microscope 20 may be partially configured such as a differential interference microscope (DIC), a phase contrast microscope, a fluorescence microscope, a confocal microscope, a super-resolution microscope, and a two-photon excitation fluorescence microscope.
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the appearance configuration of the microscope 20 which is a part of the microscope 20. In FIG. 1, the microscope 20 includes an objective lens 21, a correction ring drive unit 22, a stage 23, an objective lens drive unit 24, an image pickup unit 25, and a branch unit 26.

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不図示のレボルバを上下動させることにより、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ZL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、焦点位置OFとも記載する。 The objective lens driving unit 24 has a motor that moves the position of the objective lens 21 in the optical axis OA direction, and moves the objective lens in the optical axis OA direction by moving a revolver (not shown) that holds the objective lens up and down. You can move it. In FIG. 2, when the relative position ZL between the objective lens 21 and the image pickup target TP changes, the focal position of the objective lens 21 changes. In the following description, the focal position of the objective lens 21 is also referred to as a focal position OF.

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。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。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。言い換えると、補正量CLを調節すると、対物レンズ21の焦点位置が変化する。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よい。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。 In the present embodiment, the objective lens 21 includes a correction ring 21a. Spherical aberration of the objective lens 21 by adjusting the correction ring 21a and changing the position of the aberration correction lens arranged on the optical axis of the objective lens 21 in the lens barrel holding the objective lens 21 in the optical axis direction. Is corrected. The correction amount CL of the spherical aberration of the objective lens 21 corresponds to the displacement of the objective lens 21 in the optical axis OA direction. The correction amount CL is the degree of spherical aberration corrected by the correction ring 21a. That is, when the correction amount CL is adjusted, the focal position OF of the objective lens 21 moves in the optical axis OA direction. In other words, when the correction amount CL is adjusted, the focal position of the objective lens 21 changes. The correction ring 21a having such an annular structure is not indispensable, and may be configured to move the aberration correction lens in the optical axis OA direction by using a cam structure. Further, instead of the aberration correction lens, a mirror for correcting spherical aberration or an optical element such as a liquid crystal element may be used. Optical elements such as mirrors and liquid crystal elements that correct spherical aberration are arranged between the objective lens and the eyepiece lens as aberration correction optical systems, and spherical aberration is adjusted by adjusting the transmission of observation light incident on the observation optical system. Correct the aberration.

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21a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。 The correction ring driving unit 22 drives the correction position of the correction ring 21a. The correction ring 21a adjusts the correction amount CL of spherical aberration by driving the correction position. Specifically, the correction ring drive unit 22 is a drive device such as an electric motor, and a device that moves the holding member that holds the lens by the electric motor in the optical axis direction by a cam mechanism or the like can be used.

ステージ23に置かれた撮像対象TPの像は、対物レンズ21を介して不図示の結像レンズにより撮像部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。なお、対物レンズ21が受光する光は、撮像対象TPを透過した光に限られない。対物レンズ21は、撮像対象TPによって反射された光を受光してもよい。 The image of the image pickup target TP placed on the stage 23 is imaged on the image pickup surface of the image pickup unit 25 by an image pickup lens (not shown) via the objective lens 21. In this example, the TP to be imaged is a biological sample having a thickness of TPD. The image pickup unit 25 captures an image formed by the objective lens 21. In the present embodiment, the image pickup unit 25 is a camera including a CCD sensor or a CMOS sensor as an image pickup element. In this example, the image pickup target TP is arranged on the cover glass CG. The TP to be imaged is irradiated with illumination light. The objective lens 21 receives the light transmitted through the image pickup target TP. Spherical aberration is also caused by the wavelength of the light transmitted through the TP to be imaged. The light received by the objective lens 21 is not limited to the light transmitted through the image pickup target TP. The objective lens 21 may receive the light reflected by the image pickup target TP.

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及び不図示の接眼レンズへと分岐する。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。 The branching unit 26 branches the light from the image pickup target TP imaged by the objective lens 21 to the image pickup unit 25 and an eyepiece (not shown). Specifically, the branching unit 26 branches the light from the imaging target TP to the imaging unit 25 via the optical path OP. Specifically, the branch portion 26 is an optical element such as a dichroic prism or a half mirror.

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により、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。細胞の固定とは、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ことである。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。
In addition, the imaging unit 25 irradiates the cells with excitation light that excites a fluorescent substance, and images the fluorescence emitted from the fluorescent reagent added to the cells as an captured image.
In this embodiment, cells are stained with a fluorescent reagent to obtain a cell image. Specifically, in this embodiment, cells are fixed and immunostained. Cell fixation is a process of fixing cells 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.

また、顕微鏡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、上述した撮像画像として撮像してもよい。これにより、顕微鏡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。
Further, the microscope 20 captures the light emission or fluorescence generated from the color-developing substance itself taken into the biological substance and the light emission or fluorescence generated by the binding of the substance having a chromophore to the biological substance as the above-mentioned captured image. May be good. As a result, the microscope 20 can acquire a fluorescence image and a two-photon excitation fluorescence microscope image.
The cells in the present embodiment are, for example, primary cultured cells, established cultured cells, cells of tissue sections, and the like. In order to observe cells, the sample to be observed may be an aggregate of cells, a tissue sample, an organ, an individual (animal, etc.), and an image containing the cells may be obtained. The state of the cell is not particularly limited, and may be a living state or a fixed state, and may be either "in-vivo" or "in-vitro". Of course, a living state information and a fixed information may be combined.

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。以下の説明では、この液浸空間iに油が満たされることを、油浸とも記載する。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。以下の説明では、この液浸空間iに水が満たされることを、水浸とも記載する。
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。
An immersion space i is provided between the cover glass CG and the objective lens 21. The immersion space i is filled with the liquid. By filling the immersion space i 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 improved. Specifically, the liquid that fills the immersion space i is oil, water, or the like. When the immersion space i is filled with oil, the spherical aberration changes due to the temperature change. In the following description, the fact that the immersion space i is filled with oil is also described as oil immersion. When the immersion space i is filled with water, the spherical aberration changes depending on the thickness of the cover glass. In the following description, the fact that the immersion space i is filled with water is also described as water immersion.
Further, the distance between the cover glass CG and the focal position OF changes as the observation position changes inside the image pickup target TP. When 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.

図1に戻り、補正量算出装置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、補正量算出装置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CLを算出する。表示部11は、顕微鏡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。補正量算出装置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。
Returning to FIG. 1, the correction amount calculation device 10 calculates the correction amount of the spherical aberration of the image.
In the present embodiment, the correction amount calculation device 10 includes a display unit 11 and a control unit 12. The control unit 12 calculates the degree CL of the correction of spherical aberration of the objective lens 21. The display unit 11 displays the captured image captured by the microscope 20. The display unit 11 displays the result calculated by the control unit 12. The correction amount calculation device 10 is not limited to this, and may be a tablet-type device capable of transmitting and receiving information by a personal computer or wirelessly.

[補正量算出装置10の機能構成]
次に、図3を参照して、補正量算出装置10の機能構成について説明する。
図3は、第1の実施形態の補正量算出装置10の機能構成の一例を示す図である。
[Functional configuration of correction amount calculation device 10]
Next, the functional configuration of the correction amount calculation device 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the correction amount calculation device 10 of the first embodiment.

制御部12は、画像取得部13と、基準フォーカス面情報取得部16と、操作検出部17と、記憶部STと、ルーラー情報生成部18と、評価値算出部14と、程度算出部15とを備える。画像取得部13とは、第一画像取得部、第二画像取得部及び第三画像取得部の一例である。評価値算出部14とは、第一評価値算出部及び第二評価値算出部の一例である。程度算出部15とは、補正量算出部の一例である。 The control unit 12 includes an image acquisition unit 13, a reference focus plane information acquisition unit 16, an operation detection unit 17, a storage unit ST, a ruler information generation unit 18, an evaluation value calculation unit 14, and a degree calculation unit 15. To prepare for. The image acquisition unit 13 is an example of a first image acquisition unit, a second image acquisition unit, and a third image acquisition unit. The evaluation value calculation unit 14 is an example of the first evaluation value calculation unit and the second evaluation value calculation unit. The degree calculation unit 15 is an example of a correction amount calculation unit.

画像取得部13は、撮像部25によって撮像された画像信号である撮像画像を取得する。画像取得部13は、顕微鏡20からこの撮像画像の撮像条件のうちの補正量が算出可能な条件を示す条件パラメータ取得する。条件パラメータとは、撮像条件のうちの補正量を自装置が算出可能な条件である。
この撮像画像には、制御可能な条件パラメータを互いに異ならせて同一の撮像対象TPが撮像された複数の画像と、観察中の撮像対象TPが撮像された撮像画像とがある。この実施形態では、条件パラメータとは、相対位置ZLである。相対位置ZLとは、上述したように、上述した対物レンズ21と、撮像対象TPとの相対位置である。
画像取得部13は、相対位置ZLを互いに異ならせて同一の撮像対象TPが撮像された複数の画像を取得する。また、観察中の撮像対象TPが撮像された撮像画像とは、第二の画像の一例である。以下の説明では、観察中の撮像対象TPが撮像された撮像画像のことを、観察画像とも記載する。画像取得部13は、取得した撮像画像を、評価値算出部14に対して出力する。
The image acquisition unit 13 acquires an image captured as an image signal captured by the image pickup unit 25. The image acquisition unit 13 acquires a condition parameter indicating a condition from which the correction amount of the imaging conditions of the captured image can be calculated from the microscope 20. The condition parameter is a condition in which the own device can calculate the correction amount among the imaging conditions.
The captured image includes a plurality of images in which the same image pickup target TP is captured by making controllable condition parameters different from each other, and a captured image in which the image pickup target TP being observed is captured. In this embodiment, the condition parameter is the relative position ZL. As described above, the relative position ZL is the relative position between the objective lens 21 described above and the image pickup target TP.
The image acquisition unit 13 acquires a plurality of images in which the same imaging target TP is captured by making the relative positions ZL different from each other. Further, the captured image in which the image-taking target TP being observed is captured is an example of the second image. In the following description, the captured image captured by the image pickup target TP under observation is also referred to as an observation image. The image acquisition unit 13 outputs the acquired captured image to the evaluation value calculation unit 14.

画像取得部13は、顕微鏡20から、画像と、画像が撮像されたときの条件パラメータとをそれぞれ対応付けて取得する。画像取得部13は、顕微鏡20から取得した画像と、この画像が撮像されたときの条件パラメータとをそれぞれ対応付けて、ルーラー情報生成部18に対して出力する。なお、条件パラメータは、補正量算出装置10を操作するユーザーによって与えられてもよい。この場合には、操作検出部17は、このユーザーの条件パラメータを入力する操作を検出する。 The image acquisition unit 13 acquires an image from the microscope 20 in association with each other and the condition parameters when the image is captured. The image acquisition unit 13 associates the image acquired from the microscope 20 with the condition parameters when the image is captured, and outputs the image to the ruler information generation unit 18. The condition parameter may be given by the user who operates the correction amount calculation device 10. In this case, the operation detection unit 17 detects an operation for inputting the user's condition parameter.

基準フォーカス面情報取得部16は、基準面画像を取得する。基準面画像とは、この実施形態では、観察者が観察したい焦点位置OFにおける撮像対象TPが撮像された画像である。この、基準面画像は、第三の画像の一例である。観察者とは、補正量算出装置10及び顕微鏡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、取得した基準面画像を、評価値算出部14に対して出力する。 The reference focus plane information acquisition unit 16 acquires a reference plane image. The reference plane image is an image in which the image pickup target TP at the focal position OF that the observer wants to observe is captured in this embodiment. This reference plane image is an example of a third image. The observer is a person who observes the image pickup target TP by operating the correction amount calculation device 10 and the microscope 20. The reference focus plane information acquisition unit 16 outputs the acquired reference plane image to the evaluation value calculation unit 14.

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)、補正環の調整範囲、補正環の調整に用いる情報であるルーラー情報、制御対象などの情報である。 The operation detection unit 17 detects the input operation of the observer. Specifically, the operation detection unit 17 detects the basic parameters input by the input operation from the observer. The basic parameters are information such as a target region ROI (Region of Interest), an adjustment range of a correction ring, ruler information used for adjusting the correction ring, and a control target.

対象領域ROIとは、撮像画像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。 The target area ROI is a part of the captured pixels of the captured image. The target area ROI is, in this example, an area of 90% or less of the size of the captured image. The target region ROI may be the entire region of the size of the captured image.

補正環の調整範囲とは、この実施形態では、補正環を動かせる範囲である。この補正環を動かせる範囲は、対物レンズ毎に設定される。補正環を動かせる範囲とは、具体的には、補正環の補正の程度の最小値と最大値とを示す情報である。 The adjustment range of the correction ring is a range in which the correction ring can be moved in this embodiment. The range in which this correction ring can be moved is set for each objective lens. The range in which the correction ring can be moved is, specifically, information indicating the minimum value and the maximum value of the degree of correction of the correction ring.

制御対象の情報とは、補正量算出装置10が算出する補正量に基づいて、制御される対象の情報である。ここで、制御対象とは、補正環駆動部22、対物レンズ駆動部24及びステージ駆動部27などである。この実施形態では、補正環21aと、補正環21aを駆動する補正環駆動部22を示す情報である。
観察者は、補正環21aの補正位置を調整することにより補正の程度を変更したい場合には、基本パラメータに、この制御対象の情報として、補正環21a及び補正環駆動部22を示す情報を入力する。補正環駆動部22、対物レンズ駆動部24及びステージ駆動部27は、補正量算出装置10が算出する補正量に基づいて駆動されることにより、顕微鏡20が観察する像を調整する。なお、基本パラメータに制御対象の情報が含まれていなくてもよい。この場合には、補正量算出装置10は、観察者によって指定されるルーラー情報RPIに基づいて、ルーラー情報RPIが示す条件と対応する制御対象の補正量を算出すればよい。
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。
The information of the control target is the information of the target to be controlled based on the correction amount calculated by the correction amount calculation device 10. Here, the control target is the correction ring drive unit 22, the objective lens drive unit 24, the stage drive unit 27, and the like. In this embodiment, the information indicates the correction ring 21a and the correction ring driving unit 22 for driving the correction ring 21a.
When the observer wants to change the degree of correction by adjusting the correction position of the correction ring 21a, the observer inputs the information indicating the correction ring 21a and the correction ring drive unit 22 as the information to be controlled in the basic parameter. do. The correction ring drive unit 22, the objective lens drive unit 24, and the stage drive unit 27 are driven based on the correction amount calculated by the correction amount calculation device 10 to adjust the image observed by the microscope 20. Note that the basic parameters do not have to include information to be controlled. In this case, the correction amount calculation device 10 may calculate the correction amount of the control target corresponding to the condition indicated by the ruler information RPI based on the ruler information RPI designated by the observer.
The operation detection unit 17 outputs the detected operation result to the evaluation value calculation unit 14.

記憶部STには、ルーラー情報RPIが記憶される。ここで、図4を参照して、ルーラー情報RPIについて説明する。
図4は、ルーラー情報RPIの一例を示す図である。
Ruler information RPI is stored in the storage unit ST. Here, the ruler information RPI will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of ruler information RPI.

ルーラー情報RPIとは、複数のルーラー画像と、このルーラー画像を撮像したときの条件パラメータとがそれぞれ対応付けられた情報である。以下の説明では、複数のルーラー画像を、ルーラー画像群とも記載する。条件パラメータとは、本実施形態では、上述したように、相対位置ZLである。
ルーラー情報RPI1とは、相対位置ZLを互いに異ならせて撮像した複数の撮像画像と、この撮像画像を撮像したときの相対位置ZLとがそれぞれ対応付けられた情報である。本実施形態では、ルーラー情報RPI1には、相対位置ZLを互いに異ならせて撮像したルーラー画像RP11からルーラー画像RP15が含まれる。ルーラー画像RP11とは、相対位置ZL1の状態における撮像対象TPを撮像した撮像画像である。ルーラー画像RP12からルーラー画像RP15も同様に、相対位置ZL2から相対位置ZL5が、それぞれ対応付けられた状態である。
The ruler information RPI is information in which a plurality of ruler images and condition parameters when the ruler images are captured are associated with each other. In the following description, a plurality of ruler images will also be referred to as a ruler image group. The conditional parameter is, in the present embodiment, the relative position ZL, as described above.
The ruler information RPI1 is information in which a plurality of captured images captured by making the relative positions ZL different from each other and the relative positions ZL when the captured images are captured are associated with each other. In the present embodiment, the ruler information RPI1 includes ruler image RP11 to ruler image RP15 captured with relative positions ZL different from each other. The ruler image RP11 is an image captured by capturing the image pickup target TP in the state of the relative position ZL1. Similarly, in the ruler image RP12 to the ruler image RP15, the relative positions ZL2 to the relative positions ZL5 are associated with each other.

また、ルーラー情報RPI2は、温度TEを互いに異ならせて撮像した複数の撮像画像と、撮像画像を撮像したときの温度TEとがそれぞれ対応付けられた情報である。具体的には、ルーラー情報RPI2には、温度TEを互いに異ならせて撮像したルーラー画像RP21からルーラー画像RP25が含まれる。ルーラー画像RP21とは、温度TE1の状態で撮像対象TPを撮像した撮像画像である。ルーラー画像RP22からルーラー画像RP25も同様に、温度TE2から温度TE5が、それぞれ対応付けられている。
記憶部STには、これらのルーラー情報RPIが記憶される。
Further, the ruler information RPI2 is information in which a plurality of captured images captured with different temperature TEs and the temperature TE when the captured images are captured are associated with each other. Specifically, the ruler information RPI2 includes ruler image RP21 to ruler image RP25 captured at different temperatures TE. The ruler image RP21 is an image captured by capturing the image target TP at the temperature TE1. Similarly, in the ruler image RP22 to the ruler image RP25, the temperatures TE2 to TE5 are associated with each other.
These ruler information RPIs are stored in the storage unit ST.

図3に戻り、ルーラー情報生成部18は、画像取得部13から撮像画像を取得する。ルーラー情報生成部18は、画像取得部13から、この撮像画像と対応付けられた条件パラメータを取得する。ルーラー情報生成部18は、画像取得部13から取得した撮像画像と条件パラメータとに基づいて、ルーラー情報RPIを生成する。具体的には、ルーラー情報生成部18は、画像取得部13から取得した撮像画像であるルーラー画像と、このルーラー画像を撮像したときの条件パラメータとを対応付けた状態で記憶部STに記憶させる。 Returning to FIG. 3, the ruler information generation unit 18 acquires an captured image from the image acquisition unit 13. The ruler information generation unit 18 acquires the condition parameters associated with the captured image from the image acquisition unit 13. The ruler information generation unit 18 generates the ruler information RPI based on the captured image acquired from the image acquisition unit 13 and the condition parameters. Specifically, the ruler information generation unit 18 stores the ruler image, which is an image captured from the image acquisition unit 13, in the storage unit ST in a state in which the ruler image and the condition parameters when the ruler image is imaged are associated with each other. ..

評価値算出部14は、画像取得部13から、観察画像を取得する。評価値算出部14は、ルーラー情報生成部18から、ルーラー情報を取得する。評価値算出部14は、基準フォーカス面情報取得部16から基準面画像を取得する。評価値算出部14は、操作検出部17から、基本パラメータを取得する。 The evaluation value calculation unit 14 acquires an observation image from the image acquisition unit 13. The evaluation value calculation unit 14 acquires ruler information from the ruler information generation unit 18. The evaluation value calculation unit 14 acquires a reference plane image from the reference focus plane information acquisition unit 16. The evaluation value calculation unit 14 acquires basic parameters from the operation detection unit 17.

評価値算出部14は、観察画像と、ルーラー情報に含まれるルーラー画像とに基づいて評価値を算出する。ここで、評価値とは、ある2つの撮像画像同士の相関の程度を示す値である。以下の説明では、相関の評価値のことを、相関値とも記載する。評価値算出部14は、画像取得部13から取得した観察画像と、ルーラー情報生成部18から取得したルーラー情報に含まれるルーラー画像群との相関値を、それぞれ算出する。以下の説明では、観察画像とルーラー画像のそれぞれとの複数の相関値のことを、観察面相関値とも記載する。この実施形態では、評価値算出部14は、ある2つの撮像画像同士が近似した画像の場合には、ある2つの撮像画像同士が近似しない画像の場合よりも高い相関値を算出する。なお、評価値算出部14は、基本パラメータに対象領域ROIの指定が含まれる場合には、この指定された領域の相関値を算出する。 The evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value based on the observation image and the ruler image included in the ruler information. Here, the evaluation value is a value indicating the degree of correlation between a certain two captured images. In the following description, the evaluation value of correlation is also referred to as a correlation value. The evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value between the observation image acquired from the image acquisition unit 13 and the ruler image group included in the ruler information acquired from the ruler information generation unit 18, respectively. In the following description, a plurality of correlation values between the observation image and the ruler image are also referred to as observation surface correlation values. In this embodiment, the evaluation value calculation unit 14 calculates a higher correlation value in the case of an image in which two captured images are close to each other than in the case of an image in which the two captured images are not close to each other. If the basic parameter includes the designation of the target area ROI, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value of the designated area.

本実施形態では、評価値算出部14は、算出した観察面相関値同士を補間して、ピーク観察面相関値を算出する。ピーク観察面相関値とは、算出された観察面相関値の範囲において、相関値が他の相関値よりも高い相関値のことである。このピーク観察面相関値とは、第一の評価値の一例である。
具体的には、評価値算出部14は、相関値間の値を補間し、条件パラメータの違いが算出される相関値に与える影響を推定する。評価値算出部14は、推定したピーク観察面相関値と対応する条件パラメータを、観察画像と対応する条件パラメータであると推定する。ピーク観察面相関値とは、言い換えると、観察画像を撮像したときの撮像条件における条件パラメータである。
In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 14 interpolates the calculated observation surface correlation values to calculate the peak observation surface correlation value. The peak observation surface correlation value is a correlation value in which the correlation value is higher than other correlation values in the range of the calculated observation surface correlation value. This peak observation surface correlation value is an example of the first evaluation value.
Specifically, the evaluation value calculation unit 14 interpolates the values between the correlation values and estimates the influence of the difference in the condition parameters on the calculated correlation value. The evaluation value calculation unit 14 estimates that the condition parameter corresponding to the estimated peak observation surface correlation value is the condition parameter corresponding to the observation image. The peak observation surface correlation value is, in other words, a condition parameter under the imaging conditions when the observation image is captured.

また、評価値算出部14は、基準面画像と、ルーラー情報に含まれるルーラー画像とに基づいて相関値を算出する。ここで、評価値算出部14は、観察面相関値及び基準面相関値の算出には同じルーラー情報を用いる。具体的には、評価値算出部14は、基準フォーカス面情報取得部16から取得した基準面画像と、ルーラー情報生成部18から取得したルーラー情報に含まれるルーラー画像のそれぞれとの相関値を複数算出する。以下の説明では、基準面画像とルーラー画像のそれぞれとの複数の相関値のことを、基準面相関値とも記載する。なお、ルーラー情報生成部18は、ルーラー情報を生成してもよい。この場合には、ルーラー情報生成部18は、撮像条件のうちの補正量を自装置が算出可能な条件についての程度を互いに異ならせて同一の撮像対象TPが撮像された撮像画像を取得する。ルーラー情報生成部18は、この同一の撮像対象TPが撮像された複数の画像と、画像を撮像したときの補正量を自装置が算出可能な条件とをそれぞれ対応付けたルーラー情報を生成する。 Further, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value based on the reference plane image and the ruler image included in the ruler information. Here, the evaluation value calculation unit 14 uses the same ruler information for calculating the observation surface correlation value and the reference surface correlation value. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 has a plurality of correlation values between the reference surface image acquired from the reference focus surface information acquisition unit 16 and the ruler image included in the ruler information acquired from the ruler information generation unit 18. calculate. In the following description, a plurality of correlation values between the reference plane image and the ruler image are also referred to as reference plane correlation values. The ruler information generation unit 18 may generate ruler information. In this case, the ruler information generation unit 18 acquires an image taken by the same image pickup target TP with different degrees of correction amount among the image pickup conditions for the conditions that can be calculated by the own device. The ruler information generation unit 18 generates ruler information in which a plurality of images captured by the same image pickup target TP and conditions under which the correction amount when the image is captured can be calculated by the own device are associated with each other.

本実施形態では、評価値算出部14は、算出した基準面相関値同士を補間して、ピーク基準面相関値を算出する。ピーク基準面相関値とは、算出された基準面相関値の範囲において、相関値が他の相関値よりも高い相関値のことである。このピーク基準面相関値とは、第二の評価値の一例である。
評価値算出部14は、推定したピーク基準面相関値と対応する条件パラメータを、基準面画像と対応する条件パラメータであると推定する。ピーク基準面相関値とは、言い換えると、基準面画像を撮像したときの撮像条件における条件パラメータである。
評価値算出部14は、算出したピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値と、基本パラメータとを、程度算出部15に対して出力する。
In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 14 interpolates the calculated reference plane correlation values to calculate the peak reference plane correlation value. The peak reference plane correlation value is a correlation value in which the correlation value is higher than other correlation values in the range of the calculated reference plane correlation value. This peak reference plane correlation value is an example of the second evaluation value.
The evaluation value calculation unit 14 estimates that the condition parameter corresponding to the estimated peak reference plane correlation value is the condition parameter corresponding to the reference plane image. The peak reference plane correlation value is, in other words, a condition parameter under the imaging conditions when the reference plane image is captured.
The evaluation value calculation unit 14 outputs the calculated peak observation surface correlation value, the peak reference surface correlation value, and the basic parameter to the degree calculation unit 15.

程度算出部15は、ピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値と、基本パラメータとに基づいて、制御対象の補正量を算出する。具体的には、程度算出部15は、評価値算出部14からピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値とを取得する。程度算出部15は、評価値算出部14から取得したピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値と、基本パラメータとに基づいて、顕微鏡20に関する補正量を算出する。この補正量は、条件パラメータが示す条件を直接制御可能な制御対象の補正量であってもよく、ゼルニケ(Zernike)多項式の各項に、条件パラメータが示す条件を当てはめて算出される補正の程度と対応する制御対象の補正量であってもよい。ゼルニケ多項式とは、光学系の収差を算出する式である。 The degree calculation unit 15 calculates the correction amount to be controlled based on the peak observation surface correlation value, the peak reference surface correlation value, and the basic parameters. Specifically, the degree calculation unit 15 acquires the peak observation surface correlation value and the peak reference surface correlation value from the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 calculates a correction amount for the microscope 20 based on the peak observation surface correlation value acquired from the evaluation value calculation unit 14, the peak reference surface correlation value, and the basic parameters. This correction amount may be a correction amount of a controlled object that can directly control the condition indicated by the condition parameter, and the degree of correction calculated by applying the condition indicated by the condition parameter to each term of the Zernike polynomial. It may be the correction amount of the control target corresponding to. The Zernike polynomial is an equation for calculating the aberration of the optical system.

より具体的には、程度算出部15は、基本パラメータに制御対象が指定されている場合には、指定された制御対象の補正量を算出する。この実施形態では、程度算出部15は、対物レンズ21の相対位置ZLの補正量と、補正環21aの収差補正量を算出する。つまり、程度算出部15は、対物レンズ駆動部24が対物レンズ21を駆動させる駆動方向及び駆動量と、補正環駆動部22が補正環21aを駆動させる駆動方向及び駆動量を算出する。
程度算出部15は、算出した基準フォーカス面のフォーカス面OFと対応する補正量を、表示部11と、補正環駆動部22とに対して出力する。
More specifically, when the control target is specified in the basic parameter, the degree calculation unit 15 calculates the correction amount of the designated control target. In this embodiment, the degree calculation unit 15 calculates the correction amount of the relative position ZL of the objective lens 21 and the aberration correction amount of the correction ring 21a. That is, the degree calculation unit 15 calculates the drive direction and drive amount in which the objective lens drive unit 24 drives the objective lens 21, and the drive direction and drive amount in which the correction ring drive unit 22 drives the correction ring 21a.
The degree calculation unit 15 outputs the calculated correction amount corresponding to the focus surface OF of the reference focus surface to the display unit 11 and the correction ring drive unit 22.

本実施形態では、表示部11は、程度算出部15が算出した補正量を表示する。補正環駆動部22は、程度算出部15から供給される補正量に基づいて補正環21aを駆動させる。 In the present embodiment, the display unit 11 displays the correction amount calculated by the degree calculation unit 15. The correction ring driving unit 22 drives the correction ring 21a based on the correction amount supplied from the degree calculation unit 15.

[補正量算出装置10の動作の概要]
次に、図5を参照して、補正量算出装置10の動作の概要について説明する。
図5は、補正量算出装置10の動作の一例を示す流れ図である。なお、ここに示す処理手順は、一例であって、処理手順の省略や処理手順の追加が行われてもよい。
操作検出部17は、観察者の操作によって入力される基本パラメータを取得する(ステップS110)。操作検出部17は、取得した基本パラメータを、評価値算出部14に対して供給する。操作検出部17は、取得した基本パラメータを、ルーラー情報生成部18に対して供給する。
[Outline of operation of correction amount calculation device 10]
Next, with reference to FIG. 5, an outline of the operation of the correction amount calculation device 10 will be described.
FIG. 5 is a flow chart showing an example of the operation of the correction amount calculation device 10. The processing procedure shown here is an example, and the processing procedure may be omitted or added.
The operation detection unit 17 acquires the basic parameters input by the observer's operation (step S110). The operation detection unit 17 supplies the acquired basic parameters to the evaluation value calculation unit 14. The operation detection unit 17 supplies the acquired basic parameters to the ruler information generation unit 18.

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面画像を取得する(ステップS120)。具体的には、観察者が撮像対象TP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、観察者は収差補正を行う必要は無い。基準フォーカス面情報取得部16は、取得した基準面画像を、評価値算出部14に対して供給する。 The reference focus plane information acquisition unit 16 acquires a reference plane image by the operation of the observer (step S120). Specifically, the observer focuses the objective lens on the portion to be observed while looking at the image of the TP to be imaged (the image visually confirmed or the image captured). At this time, the observer does not need to correct the aberration. The reference focus plane information acquisition unit 16 supplies the acquired reference plane image to the evaluation value calculation unit 14.

評価値算出部14は、操作検出部17から基本パラメータを取得する。評価値算出部14は、基準フォーカス面情報取得部16から基準面画像を取得する。評価値算出部14は、ルーラー情報生成部18からルーラー画像群を取得する(ステップS130)。具体的には、評価値算出部14は、ルーラー情報生成部18からルーラー情報を取得する。 The evaluation value calculation unit 14 acquires basic parameters from the operation detection unit 17. The evaluation value calculation unit 14 acquires a reference plane image from the reference focus plane information acquisition unit 16. The evaluation value calculation unit 14 acquires a ruler image group from the ruler information generation unit 18 (step S130). Specifically, the evaluation value calculation unit 14 acquires ruler information from the ruler information generation unit 18.

撮像部25は、観察対象物の像をプレ観察画像として撮像する。プレ観察画像とは、ある補正環の補正位置CLにおいて撮像された観察画像である。撮像部25は、プレ観察画像を、画像取得部13に対して供給する。画像取得部13は、撮像部25から、プレ観察画像を取得する(ステップS140)。画像取得部13は、撮像部25から取得したプレ観察画像を、評価値算出部14に対して供給する。 The imaging unit 25 captures an image of the observation object as a pre-observation image. The pre-observation image is an observation image captured at the correction position CL of a certain correction ring. The image pickup unit 25 supplies the pre-observation image to the image acquisition unit 13. The image acquisition unit 13 acquires a pre-observation image from the image pickup unit 25 (step S140). The image acquisition unit 13 supplies the pre-observation image acquired from the image pickup unit 25 to the evaluation value calculation unit 14.

評価値算出部14は、画像取得部13から取得したプレ観察画像と、ルーラー情報RPIに含まれるルーラー画像群RPとの相関最大値を計算する(ステップS142)。具体的には、評価値算出部14は、画像取得部13から、プレ観察画像を取得する。評価値算出部14は、画像取得部13から取得したプレ観察画像と、ルーラー情報RPIに含まれるルーラー画像群RPとの相関値を、それぞれ算出する。評価値算出部14は、算出したこの相関値に基づいて、上述したピーク観察面相関値を算出する。 The evaluation value calculation unit 14 calculates the maximum correlation value between the pre-observation image acquired from the image acquisition unit 13 and the ruler image group RP included in the ruler information RPI (step S142). Specifically, the evaluation value calculation unit 14 acquires a pre-observation image from the image acquisition unit 13. The evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value between the pre-observation image acquired from the image acquisition unit 13 and the ruler image group RP included in the ruler information RPI. The evaluation value calculation unit 14 calculates the above-mentioned peak observation surface correlation value based on the calculated correlation value.

評価値算出部14は、算出したピーク観察面相関値を、程度算出部15に対して供給する。程度算出部15は、評価値算出部14からピーク観察面相関値を取得する。程度算出部15は、ピーク観察面相関値と対応する相対位置ZLの位置を算出する。
程度算出部15は、算出したピーク観察面相関値と対応する相対位置ZLの位置に、対物レンズ21を駆動させるための、駆動方向及び駆動量を算出する。程度算出部15は、算出した対物レンズ21の駆動方向及び駆動量を、対物レンズ駆動部24に対して供給する。
The evaluation value calculation unit 14 supplies the calculated peak observation surface correlation value to the degree calculation unit 15. The degree calculation unit 15 acquires the peak observation surface correlation value from the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 calculates the position of the relative position ZL corresponding to the peak observation surface correlation value.
The degree calculation unit 15 calculates the drive direction and the drive amount for driving the objective lens 21 at the position of the relative position ZL corresponding to the calculated peak observation surface correlation value. The degree calculation unit 15 supplies the calculated drive direction and drive amount of the objective lens 21 to the objective lens drive unit 24.

対物レンズ駆動部24は、程度算出部15から、対物レンズ21の駆動方向及び駆動量を取得する。対物レンズ駆動部24は、程度算出部15から取得した対物レンズ21の駆動方向及び駆動量に基づいて、対物レンズ21を駆動させる。 The objective lens driving unit 24 acquires the driving direction and driving amount of the objective lens 21 from the degree calculation unit 15. The objective lens driving unit 24 drives the objective lens 21 based on the driving direction and driving amount of the objective lens 21 acquired from the degree calculation unit 15.

画像取得部13は、撮像部25から、プレ観察画像と、ルーラー情報RPIに含まれるルーラー画像群RPとの相関最大値の相対位置ZLでの観察画像群を取得する(ステップS144)。観察画像群とは、ピーク観察面相関値と対応する相対位置ZLの観察画像及びこの相対位置ZLを変えて撮像した複数の観察面画像である。
画像取得部13は、撮像部25から取得した観察画像群を、評価値算出部14に対して供給する。
The image acquisition unit 13 acquires an observation image group at the relative position ZL of the maximum correlation value between the pre-observation image and the ruler image group RP included in the ruler information RPI from the imaging unit 25 (step S144). The observation image group is an observation image of the relative position ZL corresponding to the peak observation surface correlation value, and a plurality of observation surface images taken by changing the relative position ZL.
The image acquisition unit 13 supplies the observation image group acquired from the image pickup unit 25 to the evaluation value calculation unit 14.

評価値算出部14は、画像取得部13から、観察画像群を取得する。評価値算出部14は、画像取得部13から取得した観察画像群と、基準画像との相関最大値を計算する(ステップS146)。具体的には、評価値算出部14は、基準面画像と、観察画像群に含まれる複数の観察画像との相関値を、それぞれ算出する。以下の説明では、基準面画像と、観察画像群に含まれる複数の観察画像との相関値のことを、基準比較相関値とも記載する。評価値算出部14は、算出したこの基準比較相関値に基づいて、相関最大値を算出する。本実施形態では、評価値算出部14は、基準比較相関値同士を補間して、ピーク基準比較相関値を算出する。
評価値算出部14は、算出したピーク基準比較相関値を、程度算出部15に対して供給する。程度算出部15は、評価値算出部14からピーク基準比較相関値を取得する。
The evaluation value calculation unit 14 acquires an observation image group from the image acquisition unit 13. The evaluation value calculation unit 14 calculates the maximum correlation value between the observation image group acquired from the image acquisition unit 13 and the reference image (step S146). Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value between the reference plane image and the plurality of observation images included in the observation image group, respectively. In the following description, the correlation value between the reference plane image and the plurality of observation images included in the observation image group is also described as a reference comparison correlation value. The evaluation value calculation unit 14 calculates the maximum correlation value based on the calculated reference comparison correlation value. In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 14 interpolates the reference comparison correlation values to calculate the peak reference comparison correlation value.
The evaluation value calculation unit 14 supplies the calculated peak reference comparison correlation value to the degree calculation unit 15. The degree calculation unit 15 acquires a peak reference comparison correlation value from the evaluation value calculation unit 14.

程度算出部15は、観察画像群と、基準画像との相関最大値の相対位置ZLを選択する(ステップS148)。具体的には、程度算出部15は、ピーク基準比較相関値と対応する相対位置ZLの位置を算出する。
程度算出部15は、算出したピーク基準比較相関値と対応する相対位置ZLの位置に、対物レンズ21を駆動させるための、駆動方向及び駆動量を算出する。程度算出部15は、算出した対物レンズ21の駆動方向及び駆動量を、対物レンズ駆動部24に対して供給する。
対物レンズ駆動部24は、程度算出部15から、対物レンズ21の駆動方向及び駆動量を取得する。対物レンズ駆動部24は、程度算出部15から取得した対物レンズ21の駆動方向及び駆動量に基づいて、対物レンズ21を駆動させる。
The degree calculation unit 15 selects the relative position ZL of the maximum correlation value between the observation image group and the reference image (step S148). Specifically, the degree calculation unit 15 calculates the position of the relative position ZL corresponding to the peak reference comparison correlation value.
The degree calculation unit 15 calculates the drive direction and the drive amount for driving the objective lens 21 at the position of the relative position ZL corresponding to the calculated peak reference comparison correlation value. The degree calculation unit 15 supplies the calculated drive direction and drive amount of the objective lens 21 to the objective lens drive unit 24.
The objective lens driving unit 24 acquires the driving direction and driving amount of the objective lens 21 from the degree calculation unit 15. The objective lens driving unit 24 drives the objective lens 21 based on the driving direction and driving amount of the objective lens 21 acquired from the degree calculation unit 15.

画像取得部13は、撮像部25から、観察画像群と、基準画像との相関最大値の相対位置ZLで撮像した観察画像を取得する。観察画像群と、基準画像との相関最大値の相対位置ZLで撮像された観察画像のことを、以下の説明では、観察基準面画像とも記載する。この観察基準面画像は、ある補正環の補正位置CLでの、基準面画像に撮像された焦点位置と近似する位置を撮像した画像である。画像取得部13は、この観察基準面画像を、評価値算出部14に対して供給する。
評価値算出部14は、画像取得部13から、観察基準面画像を取得する。評価値算出部14は、観察基準面画像と基準面画像との評価値を算出する(ステップS150)。以下の説明では、観察基準面画像と基準面画像との評価値を、観察基準面相関値とも記載する。
The image acquisition unit 13 acquires an observation image captured at the relative position ZL of the maximum correlation value between the observation image group and the reference image from the imaging unit 25. In the following description, the observation image captured at the relative position ZL of the maximum correlation value between the observation image group and the reference image is also referred to as an observation reference plane image. This observation reference plane image is an image obtained by capturing a position close to the focal position captured in the reference plane image at the correction position CL of a certain correction ring. The image acquisition unit 13 supplies the observation reference plane image to the evaluation value calculation unit 14.
The evaluation value calculation unit 14 acquires an observation reference plane image from the image acquisition unit 13. The evaluation value calculation unit 14 calculates the evaluation value of the observation reference surface image and the reference surface image (step S150). In the following description, the evaluation value of the observation reference plane image and the reference plane image is also described as the observation reference plane correlation value.

評価値算出部14は、全ての補正環の補正位置CLの、観察基準面画像の評価値を算出したか否かを判定する(ステップS160)。
評価値算出部14は、全ての補正環の補正位置CLの、観察基準面画像の評価値を算出していないと判定する場合には、ステップS148において選択された相対位置ZLをそのままにして、補正環の補正位置CLの位置を変えて、ステップS140から処理を繰り返す(ステップS160;NO)。この補正環の補正位置CLの位置は、例えば、補正環21aが調節可能な補正量を等分し、この等分された補正量分変えた位置である。つまり、評価値算出部14は、補正環21aの補正位置を変えつつ、ステップS140から、ステップS160までの処理を繰り返し行う。
The evaluation value calculation unit 14 determines whether or not the evaluation values of the observation reference plane images of the correction positions CL of all the correction rings have been calculated (step S160).
When the evaluation value calculation unit 14 determines that the evaluation values of the observation reference plane images of the correction positions CL of all the correction rings have not been calculated, the relative position ZL selected in step S148 is left as it is. The process is repeated from step S140 by changing the position of the correction position CL of the correction ring (step S160; NO). The position of the correction position CL of the correction ring is, for example, a position where the correction amount adjusted by the correction ring 21a is equally divided and changed by the equally divided correction amount. That is, the evaluation value calculation unit 14 repeatedly performs the processes from step S140 to step S160 while changing the correction position of the correction ring 21a.

評価値算出部14は、全ての補正環の補正位置CLについて、観察基準面画像の評価値を算出したと判定する場合(ステップS160;YES)には、補正環の補正位置CL毎の観察基準面相関値に基づいて、最適補正量を算出する(ステップS170)。本実施形態では、評価値算出部14は、補正環の補正位置CL毎の観察基準面相関値同士を補間して、ピーク観察基準面相関値を算出する。このピーク観察基準面相関値は、観察基準面画像と基準面画像とが、近似する補正環の補正位置CLを示す相関値である。 When the evaluation value calculation unit 14 determines that the evaluation values of the observation reference plane image have been calculated for all the correction ring correction position CLs (step S160; YES), the evaluation value calculation unit 14 observes the correction ring for each correction position CL. The optimum correction amount is calculated based on the surface correlation value (step S170). In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 14 interpolates the observation reference plane correlation values for each correction position CL of the correction ring to calculate the peak observation reference plane correlation value. This peak observation reference plane correlation value is a correlation value indicating the correction position CL of the correction ring to which the observation reference plane image and the reference plane image are approximated.

評価値算出部14は、ピーク観察基準面相関値を、程度算出部15に対して供給する。程度算出部15は、評価値算出部14から、ピーク観察基準面相関値を取得する。程度算出部15は、評価値算出部14から取得したピーク観察基準面相関値が示す補正環の補正位置CLに、補正環21aを駆動させるための駆動方向及び駆動量を、最適補正量として算出する(ステップS180)。 The evaluation value calculation unit 14 supplies the peak observation reference plane correlation value to the degree calculation unit 15. The degree calculation unit 15 acquires the peak observation reference plane correlation value from the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 calculates the drive direction and the drive amount for driving the correction ring 21a at the correction position CL of the correction ring indicated by the peak observation reference plane correlation value acquired from the evaluation value calculation unit 14 as the optimum correction amount. (Step S180).

[ピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値との一例]
ここで、図6及び図7を参照して、評価値算出部14が算出するピーク観察面相関値と、ピーク基準面相関値とについて説明する。
図6は、基準面画像TFI1と、観察画像NP1と、ルーラー情報RPI1との一例を示す図である。
上述したように、ルーラー情報RPI1には、ルーラー画像RP11と、条件パラメータとしての相対位置ZLとが対応付けられた状態で含まれている。ルーラー情報RPI1には、ルーラー画像RP12からルーラー画像RP15も同様に、相対位置ZL2から相対位置ZL5までがそれぞれ対応付けられた状態で含まれている。この実施形態では、相対位置ZL1から相対位置ZL5まで、順次、相対位置ZLが増加する。つまり、相対位置ZL5は、相対位置ZL1よりも補正の程度CLが大きい。
[Example of peak observation surface correlation value and peak reference surface correlation value]
Here, with reference to FIGS. 6 and 7, the peak observation surface correlation value calculated by the evaluation value calculation unit 14 and the peak reference surface correlation value will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the reference plane image TFI1, the observation image NP1, and the ruler information RPI1.
As described above, the ruler information RPI1 includes the ruler image RP11 and the relative position ZL as a conditional parameter in a state of being associated with each other. The ruler information RPI1 also includes the ruler image RP12 to the ruler image RP15 in a state in which the relative positions ZL2 to the relative positions ZL5 are associated with each other. In this embodiment, the relative position ZL is sequentially increased from the relative position ZL1 to the relative position ZL5. That is, the relative position ZL5 has a larger degree of correction CL than the relative position ZL1.

図7は、基準面相関値CRVと、観察面相関値NRVとの一例を示す図である。
図7(a)は、基準面相関値CRVと、ピーク基準面相関値CRPとの一例を示すグラフである。
図7(a)のグラフは、横軸にルーラー情報RPI1に含まれる条件パラメータである相対位置ZLと、縦軸に基準面相関値CRVとを示すグラフである。
基準面相関値CRV1とは、基準面画像TFI1と、ルーラー画像RP11との相関値である。同様に、基準面相関値CRV2から基準面相関値CRV5までは、基準面画像TFI1と、ルーラー画像RP12からルーラー画像RP15までとのそれぞれの相関値である。評価値算出部14は、この基準面相関値CRV同士を補完することにより、曲線L1を算出する。この曲線L1のうち、ピーク部分の相関値が、ピーク基準面相関値CRPである。このピーク基準面相関値CRPと対応する相対位置CZLは、基準面画像を撮像したときの対物レンズ21と、撮像対象TPとの相対位置である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the reference plane correlation value CRV and the observation plane correlation value NRV.
FIG. 7A is a graph showing an example of the reference plane correlation value CRV and the peak reference plane correlation value CRP.
The graph of FIG. 7A is a graph showing the relative position ZL, which is a conditional parameter included in the ruler information RPI1, on the horizontal axis and the reference plane correlation value CRV on the vertical axis.
The reference plane correlation value CRV1 is a correlation value between the reference plane image TFI1 and the ruler image RP11. Similarly, the reference plane correlation value CRV2 to the reference plane correlation value CRV5 are the correlation values of the reference plane image TFI1 and the ruler image RP12 to the ruler image RP15, respectively. The evaluation value calculation unit 14 calculates the curve L1 by complementing the reference plane correlation values CRVs. In this curve L1, the correlation value of the peak portion is the peak reference plane correlation value CRP. The relative position CZL corresponding to the peak reference plane correlation value CRP is a relative position between the objective lens 21 and the image target TP when the reference plane image is captured.

図7(b)は、観察面相関値NRVと、ピーク観察面相関値NRPとの一例を示すグラフである。
図7(b)のグラフは、横軸にルーラー情報RPI1に含まれる条件パラメータである相対位置ZLと、縦軸に観察面相関値NRVとを示すグラフである。
観察面相関値NRV1とは、観察画像NP1と、ルーラー画像RP11との相関値である。同様に、観察面相関値NRV2から観察面相関値NRV5までは、観察画像NP1と、ルーラー画像RP12からルーラー画像RP15までのそれぞれの画像との相関値である。評価値算出部14は、この観察面相関値NRV同士を補完することにより、曲線L2を算出する。この曲線L2のうち、ピーク部分の相関値が、ピーク観察面相関値NRPである。このピーク観察面相関値NRPと対応する相対位置NZLは、観察画像を撮像したときの対物レンズ21の位置と、撮像対象TPの位置との相対位置である。
FIG. 7B is a graph showing an example of the observation surface correlation value NRV and the peak observation surface correlation value NRP.
The graph of FIG. 7B is a graph showing the relative position ZL, which is a conditional parameter included in the ruler information RPI1, on the horizontal axis and the observation surface correlation value NRV on the vertical axis.
The observation surface correlation value NRV1 is a correlation value between the observation image NP1 and the ruler image RP11. Similarly, the observation surface correlation value NRV2 to the observation surface correlation value NRV5 are correlation values between the observation image NP1 and each image from the ruler image RP12 to the ruler image RP15. The evaluation value calculation unit 14 calculates the curve L2 by complementing the observation surface correlation values NRVs. In this curve L2, the correlation value of the peak portion is the peak observation surface correlation value NRP. The relative position NZL corresponding to the peak observation surface correlation value NRP is a relative position between the position of the objective lens 21 when the observation image is imaged and the position of the image pickup target TP.

程度算出部15は、評価値算出部14が算出する相対位置CZLと、相対位置NZLとの差DLに基づいて、対物レンズ21の駆動方向及び駆動量を算出する。 The degree calculation unit 15 calculates the drive direction and the drive amount of the objective lens 21 based on the difference DL between the relative position CZL calculated by the evaluation value calculation unit 14 and the relative position NZL.

ここで、曲線L1及びL2の算出方法について説明する。以下の説明では、基準面相関値と、観察面相関値とを区別しない場合には、相関値RVとも記載する。
評価値算出部14は、相関値RV同士を二次曲線フィッティングする。具体的には、評価値算出部14は、最小二乗法により、相関値RV同士を二次曲線フィッティングする。なお、評価値算出部14は、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、相関値RV同士をフィッティングしてもよい。
なお、上述したピーク基準比較相関値と、ピーク観察基準面相関値とを算出する際の補間も、この相関値RV同士のフィッティングの方法と同様に、二次曲線フィッティングすればよい。
Here, the calculation method of the curves L1 and L2 will be described. In the following description, when the reference plane correlation value and the observation plane correlation value are not distinguished, they are also described as the correlation value RV.
The evaluation value calculation unit 14 fits the correlation values RVs to each other by a quadratic curve. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 fits the correlation values RVs to each other by a quadratic curve fitting method by the least squares method. The evaluation value calculation unit 14 may fit the correlation values RV to each other by linear function fitting or exponential function fitting.
The interpolation when calculating the peak reference comparison correlation value and the peak observation reference plane correlation value described above may be performed by quadratic curve fitting in the same manner as the method of fitting the correlation values RVs to each other.

なお、補正量算出装置10は、ステップS160において、補正後の補正環の位置が含まれるルーラー情報を取得し直してもよい。また、補正量算出装置10は、補正後の補正環の位置が含まれる新たなルーラー画像が含まれるルーラー情報を生成してもよい。 The correction amount calculation device 10 may reacquire the ruler information including the position of the correction ring after correction in step S160. Further, the correction amount calculation device 10 may generate ruler information including a new ruler image including the position of the correction ring after correction.

[相関値を算出する方法]
次に、評価値算出部14が、相関値を算出する方法について説明する。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、輝度の空間分布を比較することにより相関値を算出する方法がある。以下の説明では、基準面画像TFIと観察画像NPとを区別しない場合には、比較画像とも記載する。
[How to calculate the correlation value]
Next, the evaluation value calculation unit 14 will explain a method of calculating the correlation value. The evaluation value calculation unit 14 correlates by comparing 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 image distribution function of the captured image, and the spatial distribution of the brightness. There is a way to calculate the value. In the following description, when the reference plane image TFI and the observation image NP are not distinguished, they are also described as comparative images.

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相関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相関値を算出する。
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、相関値を算出する。
Specifically, when the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value based on the brightness value of the captured image, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value by comparing the maximum value of the brightness included in the captured image.
Further, the evaluation value calculation unit 14 determines that the larger the contrast, the larger the luminance dispersion value, or the larger the luminance differential value with the adjacent pixel, the better the spherical aberration is corrected, and the correlation value. Is calculated.

評価値算出部14は、撮像画像8の画像の空間周波数の周波数成分に基づいて、相関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相関値にする。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相関値を算出する場合には、点像分布関数を相関値にする。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。
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value based on the frequency component of the spatial frequency of the image of the captured image 8, the value of the frequency component obtained by Fourier transform or the like is used as the correlation value. This is because the better the spherical aberration is corrected, the larger the value of the high frequency component becomes.
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value based on the point image distribution function, the evaluation value calculation unit 14 sets the point image distribution function as the correlation value. The better the spherical aberration is corrected, the smaller the point spread function.

輝度の空間分布が近い画像を算出する場合には、比較画像と参照画像との相関関係を算出する他に、比較画像と参照画像との差分を計算する方法などがある。なお、この一例では、比較画像と参照画像との組み合わせには、上述した「ルーラー画像群」と「プレ観察画像」との組み合わせ、「観察画像群」と「基準面画像」との組み合わせがある。この比較画像とは、第一画像取得部が取得する複数の画像の一例である。
具体的には、比較画像と同じ焦点位置OFを撮像したルーラー画像は、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、比較画像と、ルーラー画像とを、それぞれ輝度の相関関係を算出してもよい。この輝度の相関関係は、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、比較画像と複数のルーラー画像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ルーラー画像が、比較画像に撮像された撮像条件に近い条件によって撮像されたと判定する。
When calculating an image having a close spatial distribution of luminance, there is a method of calculating the difference between the comparison image and the reference image in addition to calculating the correlation between the comparison image and the reference image. In this example, the combination of the comparative image and the reference image includes the combination of the above-mentioned "ruler image group" and "pre-observation image", and the combination of "observation image group" and "reference plane image". .. This comparative image is an example of a plurality of images acquired by the first image acquisition unit.
Specifically, the ruler image obtained by capturing the same focal position OF as the comparative image is an image having a close spatial distribution. An image having a similar spatial distribution is an image in which the shape and arrangement of the captured observation objects are similar.
The evaluation value calculation unit 14 may calculate the luminance correlation between the comparison image and the ruler image, respectively. This luminance correlation is calculated by normalization cross-correlation and the like.
The evaluation value calculation unit 14 may calculate the correlation between the comparison image and the plurality of ruler images, and compare the calculated correlations with each other. In this case, the evaluation value calculation unit 14 determines that the ruler image showing a higher correlation was captured under conditions close to the imaging conditions captured in the comparative image.

[第1の実施形態のまとめ]
以上説明したように、補正量算出装置10は、画像取得部13と、評価値算出部14と、程度算出部15と、基準フォーカス面情報取得部16と、ルーラー情報生成部18とを備える。画像取得部13は、観察画像を取得する。評価値算出部14は、ルーラー情報生成部18からルーラー情報を取得する。評価値算出部14は、画像取得部13から観察画像を取得する。
評価値算出部14は、基準フォーカス面情報取得部16から供給される基準面画像と、ルーラー情報生成部18から供給されるルーラー情報に含まれる複数のルーラー画像とに基づいて、基準面相関値を算出する。評価値算出部14は、画像取得部13から供給される観察画像と、ルーラー情報生成部18から供給されるルーラー情報に含まれる複数のルーラー画像とに基づいて、観察面相関値を算出する。程度算出部15は、評価値算出部14から基準面相関値と観察面相関値とを取得する。程度算出部15は、基準面相関値と観察面相関値とに基づいて、制御対象の補正量を算出する。これにより、補正量算出装置10は、複数の同一の撮像対象が撮像された撮像画像に基づいて制御対象を調節することができる。つまり、補正量算出装置10は、比較画像と参照画像との相関関係に基づいて、制御対象を調節することができる。
[Summary of the first embodiment]
As described above, the correction amount calculation device 10 includes an image acquisition unit 13, an evaluation value calculation unit 14, a degree calculation unit 15, a reference focus plane information acquisition unit 16, and a ruler information generation unit 18. The image acquisition unit 13 acquires an observation image. The evaluation value calculation unit 14 acquires ruler information from the ruler information generation unit 18. The evaluation value calculation unit 14 acquires an observation image from the image acquisition unit 13.
The evaluation value calculation unit 14 has a reference surface correlation value based on the reference surface image supplied from the reference focus surface information acquisition unit 16 and a plurality of ruler images included in the ruler information supplied from the ruler information generation unit 18. Is calculated. The evaluation value calculation unit 14 calculates the observation surface correlation value based on the observation image supplied from the image acquisition unit 13 and the plurality of ruler images included in the ruler information supplied from the ruler information generation unit 18. The degree calculation unit 15 acquires the reference plane correlation value and the observation plane correlation value from the evaluation value calculation unit 14. The degree calculation unit 15 calculates the correction amount of the controlled object based on the reference plane correlation value and the observation plane correlation value. As a result, the correction amount calculation device 10 can adjust the control target based on the captured images captured by a plurality of the same imaging targets. That is, the correction amount calculation device 10 can adjust the control target based on the correlation between the comparison image and the reference image.

また、補正量算出装置10は、ルーラー情報生成部18を備えることにより、ルーラー情報を生成することができる。このルーラー情報は、予め生成されたものであってもよい。これにより、補正量算出装置10は、撮像によって蛍光の輝度が低下する試料などを観察するときに、撮像回数を抑制することができる。 Further, the correction amount calculation device 10 can generate ruler information by including the ruler information generation unit 18. This ruler information may be generated in advance. As a result, the correction amount calculation device 10 can suppress the number of imaging times when observing a sample or the like whose fluorescence brightness is reduced by imaging.

また、補正量算出装置10は、操作検出部17を備える。補正量算出装置10は、操作検出部17から入力される基本パラメータに含まれる対象領域ROIに基づいて、撮像画像の一部の領域を、評価する範囲として指定することができる。この指定により、補正量算出装置10は、範囲の指定が無い場合と比較して、相関値の算出にかかる時間を抑えることができる。 Further, the correction amount calculation device 10 includes an operation detection unit 17. The correction amount calculation device 10 can designate a part of the captured image as a range to be evaluated based on the target region ROI included in the basic parameters input from the operation detection unit 17. By this designation, the correction amount calculation device 10 can reduce the time required for calculating the correlation value as compared with the case where the range is not specified.

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。 In the above description, the case where the objective lens 21 is an oil-immersed objective lens or a liquid-immersed objective lens such as a water-immersed objective lens has been described, but any objective lens may be used. That is, the objective lens 21 may be a dry objective lens that does not correspond to immersion.

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、高速に相関値RVを算出することができる。 When the number of vertical and horizontal pixels of the target area ROI described above is an integral multiple of 32 pixels, the evaluation value calculation unit 14 calculates the spatial frequency in the target area ROI by a fast Fourier transform. can do. In this case, the evaluation value calculation unit 14 can calculate the correlation value RV at high speed.

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相関値RV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相関値RVを算出する場合には、補正量CLが異なるルーラー画像毎に、比較画像が示す空間周波数と、ルーラー画像のうちのある画像が示す空間周波数とに基づいて、評価値RV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、相関値RV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相関値RVを算出する。
In the above description, the evaluation value calculation unit 14 is based on the luminance 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 image distribution function of the captured image, and the like. The case of calculating the correlation value RV has been described.
When the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value RV based on the spatial frequency component, the spatial frequency indicated by the comparative image and a certain image among the ruler images indicate each ruler image having a different correction amount CL. The evaluation value RV is calculated based on the spatial frequency. Specifically, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value RV based on the spatial frequency of a predetermined band among the spatial frequencies. In this example, the evaluation value calculation unit 14 calculates the correlation value RV based on the ratio of the values of the low frequency component and the high frequency component.

なお、上述した説明では、第二の画像が観察中の撮像対象TPが撮像された撮像画像の場合について説明したが、これに限られない。第二の画像は、過去に観察された撮像画像であってもよい。
また、上述した説明では、第三の画像がルーラー画像とは異なる画像の場合について説明したが、これに限られない。第三の画像は、ルーラー情報に含まれるルーラー画像のうちの1つの画像であってもよい。この場合には、評価値算出部14は、第三の画像と対応付けられた条件パラメータが示す値をピーク基準面相関値とすればよい。
In the above description, the case where the second image is a captured image in which the image pickup target TP being observed is captured is not limited to this. The second image may be a captured image observed in the past.
Further, in the above description, the case where the third image is an image different from the ruler image has been described, but the present invention is not limited to this. The third image may be one of the ruler images included in the ruler information. In this case, the evaluation value calculation unit 14 may use the value indicated by the condition parameter associated with the third image as the peak reference plane correlation value.

なお、上述した説明では、ルーラー情報に含まれるルーラー画像RP及び条件パラメータの数がそれぞれ5つの場合について説明したが、これに限られない。また、評価値算出部14は、ルーラー情報に含まれるルーラー画像の一部と、比較画像との相関値RVをそれぞれ算出してもよい。 In the above description, the case where the number of ruler image RPs and condition parameters included in the ruler information is 5 each has been described, but the present invention is not limited to this. Further, the evaluation value calculation unit 14 may calculate the correlation value RV between a part of the ruler image included in the ruler information and the comparison image.

なお、上述した説明では、評価値算出部14は、ピーク観察面相関値を、観察面相関値同士を補間することにより算出する構成について説明したが、これに限られない。例えば、評価値算出部14は、観察面相関値のうちから最も高い相関値を、ピーク観察面相関値として算出してもよい。また、ピーク基準面相関値についても、基準面相関値同士を補間することにより算出する構成について説明したが、これに限られない。 In the above description, the evaluation value calculation unit 14 has described a configuration in which the peak observation surface correlation value is calculated by interpolating the observation surface correlation values, but the present invention is not limited to this. For example, the evaluation value calculation unit 14 may calculate the highest correlation value among the observation surface correlation values as the peak observation surface correlation value. Further, the configuration of calculating the peak reference plane correlation value by interpolating the reference plane correlation values has been described, but the present invention is not limited to this.

[第2の実施形態]
ここまでは、1つのルーラー情報に基づいて、補正量を算出する補正量算出装置10の構成について説明した。次に、複数のルーラー情報に基づいて補正量を算出する補正量算出装置の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。
[Second Embodiment]
Up to this point, the configuration of the correction amount calculation device 10 for calculating the correction amount based on one ruler information has been described. Next, a configuration of a correction amount calculation device that calculates a correction amount based on a plurality of ruler information will be described. The same configurations and operations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

次に、図8及び図9を参照して、補正量算出装置10aの機能構成について説明する。
図8は、第2の実施形態の顕微鏡20aと、補正量算出装置10aとの機能構成の一例を示す図である。
顕微鏡20aは、光変調部28aを備える。この光変調部28aは、図1に示す光路OP上に配置される。光変調部28aは、この光路OP上の光を変調させる。変調とは、光の位相や振幅などを変化させることである。この光変調部28aは、変調させることにより、収差を補正する。具体的には、光変調部28aとは、空間光変調器や液晶素子などの光学素子である。
Next, the functional configuration of the correction amount calculation device 10a will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the functional configuration of the microscope 20a of the second embodiment and the correction amount calculation device 10a.
The microscope 20a includes a light modulation unit 28a. The optical modulation unit 28a is arranged on the optical path OP shown in FIG. The optical modulation unit 28a modulates the light on the optical path OP. Modulation is to change the phase and amplitude of light. The optical modulation unit 28a corrects aberrations by modulating the light. Specifically, the optical modulation unit 28a is an optical element such as a spatial light modulator or a liquid crystal element.

補正量算出装置10aは、制御部12aを備える。制御部12aは、評価値算出部14aと、程度算出部15aとを備える。
評価値算出部14aは、画像取得部13から観察画像を取得する。評価値算出部14aは、ルーラー情報生成部18から複数のルーラー情報を取得する。評価値算出部14aは、基準フォーカス面情報取得部16から基準面画像を取得する。評価値算出部14aは、操作検出部17から、基本パラメータを取得する。
The correction amount calculation device 10a includes a control unit 12a. The control unit 12a includes an evaluation value calculation unit 14a and a degree calculation unit 15a.
The evaluation value calculation unit 14a acquires an observation image from the image acquisition unit 13. The evaluation value calculation unit 14a acquires a plurality of ruler information from the ruler information generation unit 18. The evaluation value calculation unit 14a acquires a reference plane image from the reference focus plane information acquisition unit 16. The evaluation value calculation unit 14a acquires basic parameters from the operation detection unit 17.

評価値算出部14aは、観察画像と、ルーラー情報に含まれるルーラー画像とに基づいてピーク観察面相関値を算出する。評価値算出部14aは、このピーク観察面相関値を複数のルーラー情報毎に算出する。評価値算出部14aは、算出した複数のピーク観察面相関値を程度算出部15aに対して供給する。
また、評価値算出部14aは、基準面画像と、ルーラー情報に含まれるルーラー画像とに基づいてピーク基準面相関値を算出する。評価値算出部14aは、このピーク基準面相関値をルーラー情報毎に算出する。評価値算出部14aは、算出した複数のピーク基準面相関値を程度算出部15aに対して供給する。
The evaluation value calculation unit 14a calculates the peak observation surface correlation value based on the observation image and the ruler image included in the ruler information. The evaluation value calculation unit 14a calculates this peak observation surface correlation value for each of a plurality of ruler information. The evaluation value calculation unit 14a supplies the calculated plurality of peak observation surface correlation values to the degree calculation unit 15a.
Further, the evaluation value calculation unit 14a calculates the peak reference plane correlation value based on the reference plane image and the ruler image included in the ruler information. The evaluation value calculation unit 14a calculates this peak reference plane correlation value for each ruler information. The evaluation value calculation unit 14a supplies the calculated plurality of peak reference plane correlation values to the degree calculation unit 15a.

ここで、図9を参照して、評価値算出部14aが取得する複数のルーラー情報について説明する。
図9は、多軸ルーラー情報RPCの一例を示す図である。
Here, with reference to FIG. 9, a plurality of ruler information acquired by the evaluation value calculation unit 14a will be described.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a multi-axis ruler information RPC.

図9(a)は、観察画像ONPの一例である。観察画像ONPには、撮像対象TPである生きた細胞OBと、複数のビーズBEが撮像される。図9(b)は、多軸ルーラー情報RPCと、基準面画像TFI2と、観察画像NP2とが撮像時刻順に並べられたグラフである。ここで、多軸ルーラー情報RPCとは、複数のルーラー情報RPIである。この実施形態では、多軸ルーラー情報RPCには、ルーラー情報RPI91、ルーラー情報RPI92及びルーラー情報RPI93が含まれる。この多軸ルーラー情報RPCには、時刻t=0前後に撮像された複数のルーラー画像RPが含まれる。この多軸ルーラー情報RPCに含まれるルーラー情報には、顕微鏡20aの光路OP中の物質の屈折率の変化や、収差変化に関わる条件パラメータが設定される。具体的には、この条件パラメータは、上述したゼルニケ多項式の各項に相当するパラメータである。多軸ルーラー情報RPCに含まれるルーラー情報同士は、この条件パラメータの種類同士が互いに異なるものが設定される。条件パラメータの種類とは、例えば、上述した補正環の補正位置CLや温度TEなどである。 FIG. 9A is an example of the observation image ONP. In the observation image ONP, a living cell OB, which is a TP to be imaged, and a plurality of beads BE are imaged. FIG. 9B is a graph in which the multi-axis ruler information RPC, the reference plane image TFI2, and the observation image NP2 are arranged in order of the imaging time. Here, the multi-axis ruler information RPC is a plurality of ruler information RPIs. In this embodiment, the multi-axis ruler information RPC includes ruler information RPI91, ruler information RPI92, and ruler information RPI93. The multi-axis ruler information RPC includes a plurality of ruler image RPs captured around time t = 0. Conditional parameters related to the change in the refractive index of the substance in the optical path OP of the microscope 20a and the change in the aberration are set in the ruler information included in the multi-axis ruler information RPC. Specifically, this conditional parameter is a parameter corresponding to each term of the Zernike polynomial described above. The ruler information included in the multi-axis ruler information RPC is set so that the types of the condition parameters are different from each other. The types of condition parameters are, for example, the correction position CL and the temperature TE of the correction ring described above.

ここで、多軸ルーラー情報RPCに含まれる複数のルーラー画像、基準面画像TFI2及び観察画像NP2には、それぞれ同一のビーズBEが撮像される。ここで、基準面画像TFI2及び観察画像NP2は、観察画像ONPに含まれるビーズBEが撮像された領域の画像である。生きた細胞OBは、時間変化に応じて形が変化する場合がある。補正量算出装置10aは、ビーズBEなどの時間変化に応じて形や位置が変化しにくい撮像対象TPが撮像された画像同士の相関値RVを算出することにより、より短い時間で補正量を算出することができる。 Here, the same bead BE is imaged in each of the plurality of ruler images, the reference plane image TFI2, and the observation image NP2 included in the multi-axis ruler information RPC. Here, the reference plane image TFI2 and the observation image NP2 are images of the region where the beads BE included in the observation image ONP are captured. Living cell OBs may change shape over time. The correction amount calculation device 10a calculates the correction amount in a shorter time by calculating the correlation value RV between the images captured by the images to be imaged whose shape and position are unlikely to change according to the time change such as the bead BE. can do.

図8に戻り、程度算出部15aは、評価値算出部14aから複数のピーク基準面相関値を取得する。程度算出部15aは、評価値算出部14aから複数のピーク観察面相関値を取得する。程度算出部15aは、条件パラメータが同じピーク基準面相関値と、ピーク観察面相関値とに基づいて、この条件パラメータと対応する収差の補正量を算出する。程度算出部15aは、取得した複数のピーク基準面相関値及びピーク観察面相関値のうちから、少なくとも2つに基づいて、条件パラメータと対応する収差の補正量を算出する。この実施形態では、程度算出部15aは、光変調部28aの変調の程度を補正する補正量を算出する。この光変調部28aの変調の程度を補正する補正量とは、ゼルニケ多項式から算出された収差の補正量に基づく補正量である。 Returning to FIG. 8, the degree calculation unit 15a acquires a plurality of peak reference plane correlation values from the evaluation value calculation unit 14a. The degree calculation unit 15a acquires a plurality of peak observation surface correlation values from the evaluation value calculation unit 14a. The degree calculation unit 15a calculates the correction amount of the aberration corresponding to this condition parameter based on the peak reference plane correlation value having the same condition parameter and the peak observation plane correlation value. The degree calculation unit 15a calculates the correction amount of the aberration corresponding to the condition parameter based on at least two of the acquired plurality of peak reference plane correlation values and peak observation plane correlation values. In this embodiment, the degree calculation unit 15a calculates a correction amount for correcting the degree of modulation of the optical modulation unit 28a. The correction amount for correcting the degree of modulation of the optical modulation unit 28a is a correction amount based on the aberration correction amount calculated from the Zernike polynomial.

[第2の実施形態のまとめ]
以上説明したように、補正量算出装置10aは、評価値算出部14aと、程度算出部15aとを備える。評価値算出部14aは多軸ルーラー情報RPCをルーラー情報生成部18から取得する。多軸ルーラー情報RPCには、条件パラメータの種類同士が異なる複数のルーラー情報RPIが含まれる。評価値算出部14aは、基準フォーカス面情報取得部16から供給される基準面画像と、ルーラー情報生成部18から供給される多軸ルーラー情報RPCに含まれる複数のルーラー画像とに基づいて、条件パラメータの種類毎に基準面相関値を算出する。評価値算出部14aは、画像取得部13から供給される観察画像と、ルーラー情報生成部18から供給される多軸ルーラー情報RPCに含まれる複数のルーラー画像とに基づいて、条件パラメータの種類毎に観察面相関値を算出する。程度算出部15aは、評価値算出部14aから複数の基準面相関値及び観察面相関値を取得する。程度算出部15aは、複数の基準面相関値及び観察面相関値に基づいて、光変調部28aの補正量を算出する。つまり、程度算出部15aは、条件パラメータの種類同士が互いに異なる複数の条件に基づいて、補正量を算出する。これにより、補正量算出装置10aは、第1の実施形態の補正量算出装置10よりも短い時間で補正量を算出することができる。
[Summary of the second embodiment]
As described above, the correction amount calculation device 10a includes an evaluation value calculation unit 14a and a degree calculation unit 15a. The evaluation value calculation unit 14a acquires the multi-axis ruler information RPC from the ruler information generation unit 18. The multi-axis ruler information RPC includes a plurality of ruler information RPIs having different types of condition parameters. The evaluation value calculation unit 14a is based on the reference surface image supplied from the reference focus surface information acquisition unit 16 and the plurality of ruler images included in the multi-axis ruler information RPC supplied from the ruler information generation unit 18. The reference plane correlation value is calculated for each parameter type. The evaluation value calculation unit 14a is based on the observation image supplied from the image acquisition unit 13 and the plurality of ruler images included in the multi-axis ruler information RPC supplied from the ruler information generation unit 18, for each type of condition parameter. Calculate the observation surface correlation value. The degree calculation unit 15a acquires a plurality of reference plane correlation values and observation plane correlation values from the evaluation value calculation unit 14a. The degree calculation unit 15a calculates the correction amount of the optical modulation unit 28a based on the plurality of reference surface correlation values and the observation surface correlation values. That is, the degree calculation unit 15a calculates the correction amount based on a plurality of conditions in which the types of condition parameters are different from each other. As a result, the correction amount calculation device 10a can calculate the correction amount in a shorter time than the correction amount calculation device 10 of the first embodiment.

なお、上述した説明では、第1の実施形態及び第2の実施形態に示す程度算出部は、補正環駆動部22の補正量を算出する場合について説明したが、制御対象はこれに限られない。程度算出部15は、ルーラー情報RPIの条件パラメータが示す条件を補正する制御対象の補正量を算出すればよい。具体的には、条件パラメータには、撮像対象TPと対物レンズ21との位置と、対物レンズ21の球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、撮像対象TPと撮像部25との間の光路OP上の収差とのうちから少なくとも1つが含まれていればよい。 In the above description, the degree calculation unit shown in the first embodiment and the second embodiment has described the case where the correction amount of the correction ring drive unit 22 is calculated, but the control target is not limited to this. .. The degree calculation unit 15 may calculate the correction amount of the control target for correcting the condition indicated by the condition parameter of the ruler information RPI. Specifically, the condition parameters include the positions of the image pickup target TP and the objective lens 21, the degree of spherical aberration correction of the objective lens 21, temperature conditions, the passage of time, and the image pickup target TP and the image pickup unit 25. It is sufficient that at least one of the aberrations on the optical path OP between them is included.

補正量算出装置は、撮像対象TPと対物レンズ21との位置を補正する場合には、ルーラー情報には、条件パラメータを撮像対象TPと対物レンズ21との位置を変えて撮像されたルーラー画像が含まれていればよい。この位置が、撮像対象TPと、対物レンズとの光軸方向の位置の場合には、補正量算出装置は対物レンズ駆動部24の補正量を算出する。この位置が、撮像対象TPと、対物レンズとの光軸方向と直交する位置の場合には、補正量算出装置はステージ駆動部27の補正量を算出する。なお、ステージ23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。 When the correction amount calculation device corrects the positions of the image pickup target TP and the objective lens 21, the ruler information includes the ruler image captured by changing the position of the image pickup target TP and the objective lens 21 with the condition parameter. It suffices if it is included. When this position is the position in the optical axis direction between the image pickup target TP and the objective lens, the correction amount calculation device calculates the correction amount of the objective lens driving unit 24. When this position is orthogonal to the optical axis direction of the image pickup target TP and the objective lens, the correction amount calculation device calculates the correction amount of the stage drive unit 27. As the vertical movement drive mechanism of the stage 23, a stage vertical movement mechanism of a general microscope can be used. For example, a cam mechanism or an engaging member that meshes with a gear can be used. Further, as a mechanism for moving the objective lens side in the optical axis direction, a mechanism used in a general microscope can be used. For example, a gear and an engaging member, a vertical movement mechanism by a link mechanism, a cam mechanism, and the like can be used.

補正量算出装置は、温度条件を補正する場合には、ルーラー情報には、条件パラメータとして温度を変えて撮像されたルーラー画像が含まれていればよい。この場合には、補正量算出装置は、不図示の温度調整装置の補正量を算出すればよい。例えば、温度調整装置とは、顕微鏡20が設置される環境の温度を変化させる空調機である。 When the correction amount calculation device corrects the temperature condition, the ruler information may include a ruler image captured by changing the temperature as a condition parameter. In this case, the correction amount calculation device may calculate the correction amount of the temperature adjusting device (not shown). For example, the temperature control device is an air conditioner that changes the temperature of the environment in which the microscope 20 is installed.

補正量算出装置は、時間経過を補正する場合には、ルーラー情報には、条件パラメータとして時刻を変えて撮像されたルーラー画像が含まれていればよい。この場合には、補正量算出装置は、観察画像を撮像する時刻を調節する補正量を算出すればよい。 When the correction amount calculation device corrects the passage of time, the ruler information may include ruler images captured at different times as conditional parameters. In this case, the correction amount calculation device may calculate the correction amount for adjusting the time for capturing the observation image.

補正量算出装置は、撮像対象TPと撮像部25との間の光路OP上の収差を補正する場合には、ルーラー情報には、ゼルニケ多項式の各項の変数を変えて撮像されたルーラー画像が含まれていればよい。この場合には、補正量算出装置は、光変調部28aの光の変調の程度を補正する補正量を算出してもよい。また、補正量算出装置は、温度調節装置の補正量を算出してもよい。補正量算出装置は、補正環の補正位置CLの補正量を算出してもよい。 When the correction amount calculation device corrects the aberration on the optical path OP between the image pickup target TP and the image pickup unit 25, the ruler information includes a ruler image captured by changing the variables of each term of the Zernike polynomial. It suffices if it is included. In this case, the correction amount calculation device may calculate the correction amount for correcting the degree of light modulation of the optical modulation unit 28a. Further, the correction amount calculation device may calculate the correction amount of the temperature control device. The correction amount calculation device may calculate the correction amount of the correction position CL of the correction ring.

なお、上述した第1の実施形態及び第2の実施形態に示す補正量算出装置を、顕微鏡20が備えていてもよい。 The microscope 20 may be provided with the correction amount calculation device shown in the first embodiment and the second embodiment described above.

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。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and may be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. can.

なお、上述の補正量算出装置10及び補正量算出装置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。 The correction amount calculation device 10 and the correction amount calculation device 10a described above have a computer inside. The process of each process of the above-mentioned apparatus is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

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。
Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions.
Further, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.

10,10a…補正量算出装置、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、18…ルーラー情報生成部、20,20a…顕微鏡、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、26…波長分岐部、27…ステージ駆動部、28a…光変調部、100…顕微鏡システム 10, 10a ... Correction amount calculation device, 11 ... Display unit, 12, 12a ... Control unit, 13 ... Image acquisition unit, 14 ... Evaluation value calculation unit, 15 ... Degree calculation unit, 16 ... Reference focus plane information acquisition unit, 17 ... Operation detection unit, 18 ... Ruler information generation unit, 20, 20a ... Microscope, 21 ... Objective lens, 21a ... Correction ring, 22 ... Correction ring drive unit, 23 ... Stage, 24 ... Objective lens drive unit, 25 ... Imaging unit , 26 ... Wavelength branch, 27 ... Stage drive, 28a ... Optical modulator, 100 ... Microscope system

Claims (8)

撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を算出する補正量算出装置であって、
記補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件の程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得する第一画像取得部と、
前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得する第二画像取得部と、
観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得する第三画像取得部と、
前記第一画像取得部が取得する複数の前記画像と、前記第二画像取得部が取得する前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出する第一評価値算出部と、
前記第一画像取得部が取得する複数の前記画像と、前記第三画像取得部が取得する前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出する第二評価値算出部と、
前記第一評価値算出部が算出する前記第一の評価値と、前記第二評価値算出部が算出する前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出する補正量算出部と
を備える補正量算出装置。
A correction amount calculation device for calculating an aberration correction amount for an image pickup device including an image pickup unit that captures an image pickup target.
The pre SL correction amount a calculated possible conditions the device itself, the positions of the imaging target and the objective lens, the degree of spherical aberration correction of the objective lens, and temperature conditions, and time elapsed, the imaging target A first image acquisition unit that acquires a plurality of images captured by the same imaging target by varying the degree of imaging conditions including at least one of aberrations on the optical path between the image and the imaging unit.
A second image acquisition unit that acquires a second image which the imaging target is imaged,
A third image acquisition unit that acquires a third image captured by the image pickup target at the focal position that the observer wants to observe, and a third image acquisition unit.
A first evaluation value calculation unit that calculates a first evaluation value that is an evaluation value based on a plurality of the images acquired by the first image acquisition unit and the second image acquired by the second image acquisition unit. When,
A second evaluation value calculation unit that calculates a second evaluation value that is an evaluation value based on the plurality of images acquired by the first image acquisition unit and the third image acquired by the third image acquisition unit. When,
A correction amount calculation unit that calculates the correction amount based on the first evaluation value calculated by the first evaluation value calculation unit and the second evaluation value calculated by the second evaluation value calculation unit. A correction amount calculation device including.
前記補正量算出部は、
前記条件同士が互いに異なる複数の条件に基づいて、前記補正量を算出する
請求項1に記載の補正量算出装置。
The correction amount calculation unit is
The correction amount calculation device according to claim 1, wherein the correction amount is calculated based on a plurality of conditions in which the conditions are different from each other.
前記第一評価値算出部は、
複数の前記画像毎に前記第二の画像との評価値を算出し、算出した複数の評価値同士
を補完することにより前記第一の評価値を算出し、
前記第二評価値算出部は、
複数の前記画像毎に前記第三の画像との評価値を算出し、算出した複数の評価値同士
を補完することにより前記第二の評価値を算出する
請求項1又は請求項2に記載の補正量算出装置。
The first evaluation value calculation unit is
The evaluation value with the second image is calculated for each of the plurality of images, and the first evaluation value is calculated by complementing the calculated plurality of evaluation values.
The second evaluation value calculation unit is
The second evaluation value is calculated by calculating an evaluation value with the third image for each of the plurality of the images and complementing the calculated evaluation values with each other. The second evaluation value is calculated according to claim 1 or 2. Correction amount calculation device.
面収差補正光学系を有する前記対物レンズと、
請求項1から請求項のいずれかに記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて、前記対物レンズの球面収差補正光学系の収差の補正量を調節する駆動部と
を備える顕微鏡。
It said objective lens having a spherical surface aberration correction optical system,
A drive unit that adjusts the aberration correction amount of the spherical aberration correction optical system of the objective lens based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit according to any one of claims 1 to 3. microscope.
撮像対象を撮像する撮像部と、
前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差を補正する光収差補正部と、
を備え、
前記光収差補正部は、
請求項1から請求項のいずれかに記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて、前記光収差補正部の収差の補正量を調節する
顕微鏡。
An imaging unit that captures the image to be imaged, and an imaging unit that captures the image.
An aberration correction unit that corrects aberrations on the optical path between the image pickup target and the image pickup unit,
Equipped with
The photoaberration correction unit is
A microscope that adjusts the aberration correction amount of the optical aberration correction unit based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit according to any one of claims 1 to 3.
対物レンズと撮像対象を載置するステージとの相対位置を、請求項1から請求項のいずれかに記載の前記補正量算出部が算出する前記補正量に基づいて移動させる駆動部
を備える顕微鏡。
A microscope provided with a drive unit that moves the relative position between the objective lens and the stage on which the image pickup target is placed based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit according to any one of claims 1 to 3. ..
撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を算出する補正量算出装置が備えるコンピュータに、
前記補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件の程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得することと、
前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得することと、
観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得することと、
取得された複数の前記画像と、取得された前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出することと、
取得された複数の前記画像と、取得された前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出することと、
算出された前記第一の評価値と、算出された前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出することと、
を実行させるための補正量算出プログラム。
A computer equipped with a correction amount calculation device for calculating an aberration correction amount related to an image pickup device including an image pickup unit that captures an image pickup target.
The conditions under which the correction amount can be calculated by the own device are the positions of the image pickup target and the objective lens, the degree of spherical aberration correction of the objective lens, the temperature condition, the passage of time, and the image pickup target. Acquiring a plurality of images in which the same image pickup target is captured by different degrees of imaging conditions including at least one of aberrations on the optical path between the image pickup unit and the image pickup unit.
Acquiring the second image captured by the imaging target, and
Acquiring a third image in which the image pickup target is captured at the focal position that the observer wants to observe.
And calculating a plurality of the images acquired, the first evaluation value is an evaluation value based on the acquired said second image,
And calculating a plurality of the images acquired, the second evaluation value is obtained evaluation values based on said third image,
To calculate the correction amount based on the calculated first evaluation value and the calculated second evaluation value.
Correction amount calculation program for executing.
撮像条件のうちの撮像対象を撮像する撮像部を備える撮像装置に関する収差の補正量を自装置が算出可能な条件であって、前記撮像対象と前記対物レンズとの位置と、前記対物レンズの球面収差補正の程度と、温度条件と、時間経過と、前記撮像対象と前記撮像部との間の光路上の収差との少なくとも1つが含まれる撮像条件についての程度を互いに異ならせて同一の撮像対象が撮像された複数の画像を取得する第一画像取得ステップと、
前記撮像対象が撮像された第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、
観察者が観察したい焦点位置における前記撮像対象が撮像された第三の画像を取得する第三画像取得ステップと、
前記第一画像取得ステップから取得される複数の前記画像と、前記第二画像取得ステップから取得される前記第二の画像とに基づく評価値である第一の評価値を算出する第一評価値算出ステップと、
前記第一画像取得ステップから取得される複数の前記画像と、前記第三画像取得ステップから取得される前記第三の画像とに基づく評価値である第二の評価値を算出する第二評価値算出ステップと、
前記第一評価値算出ステップから算出される前記第一の評価値と、前記第二評価値算出ステップから算出される前記第二の評価値とに基づいて、前記補正量を算出する補正量算出ステップと
を有する補正量算出方法。
Among the imaging conditions, the condition is such that the own device can calculate the amount of aberration correction for the imaging device including the imaging unit that captures the imaging target, and the positions of the imaging target and the objective lens and the spherical surface of the objective lens. The same imaging object with different degrees of aberration correction, temperature conditions, time lapse, and imaging conditions including at least one of aberrations on the optical path between the imaging object and the imaging unit. The first image acquisition step to acquire multiple images captured by
A second image acquisition step of acquiring a second image of the imaging target is imaged,
The third image acquisition step of acquiring the third image captured by the image pickup target at the focal position desired to be observed by the observer, and the third image acquisition step.
A first evaluation value for calculating a first evaluation value, which is an evaluation value based on a plurality of the images acquired from the first image acquisition step and the second image acquired from the second image acquisition step. Calculation steps and
A second evaluation value for calculating a second evaluation value, which is an evaluation value based on the plurality of images acquired from the first image acquisition step and the third image acquired from the third image acquisition step. Calculation steps and
Correction amount calculation to calculate the correction amount based on the first evaluation value calculated from the first evaluation value calculation step and the second evaluation value calculated from the second evaluation value calculation step. A correction amount calculation method having steps and.
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