(57)【要約】【課題】撮像装置に関する補正量を算出する補正量算出装置、顕微鏡、補正量算出プログラム、補正量算出方法を提供する。【解決手段】補正量算出装置は、撮像対象を撮像する撮像装置に関する補正量を算出する補正量算出装置であって、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が撮像された複数の画像を取得する第一画像取得部と、撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得部と、撮像対象を撮像することにより得られる第三の画像を取得する第三画像取得部と、複数の画像と、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、複数の画像と、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、第一の評価値と、第二の評価値とに基づいて、補正量を算出する補正量算出部とを備える。【選択図】図１
2018173507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象を撮像する撮像装置に関する補正量を算出する補正量算出装置であって、
撮像条件のうちの前記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、
前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得部と、
前記撮像対象を撮像することにより得られる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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記条件には、
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
のうちから少なくとも１つが含まれる
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の補正量算出装置。
【請求項５】
前記補正量とは、対物レンズの収差の補正量であって、
球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４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。
【請求項６】
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４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。
【請求項７】
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４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。
【請求項８】
撮像対象を撮像する撮像装置に関する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、
撮像条件のうちの前記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、
前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、
前記撮像対象を撮像することにより得られる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、
前記第一画像取得部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
を実行させるための補正量算出プログラム。
【請求項９】
撮像条件のうちの撮像対象を撮像する撮像装置に関する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、
前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、
前記撮像対象を撮像することにより得られる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、
前記第一画像取得部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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６５６３６３４号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様は、撮像対象を撮像する撮像装置に関する補正量を算出する補正量算出装置であって、撮像条件のうちの前記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、前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得部と、前記撮像対象を撮像することにより得られる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。
【０００５】
また、本発明の一態様は、前記補正量とは、対物レンズの収差の補正量であって、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、本発明の一態様は、撮像対象を撮像する撮像装置に関する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、撮像条件のうちの前記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、前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、前記撮像対象を撮像することにより得られる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、前記第一画像取得部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実行させるための補正量算出プログラムである。
【０００９】
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装置に関する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、前記撮像対象を撮像することにより得られる第二の画像を取得する第二画像取得ステップと、前記撮像対象を撮像することにより得られる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、前記第一画像取得部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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】顕微鏡システムの外観構成の一例を示す図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】ルーラー情報の一例を示す図である。
【図５】補正量算出装置の動作の一例を示す流れ図である。
【図６】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。
【図７】基準面相関値と、観察面相関値との一例を示す図である。
【図８】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。
【図９】多軸ルーラー情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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。
【００１２】
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。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
［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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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）。
【００５８】
［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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
［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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
［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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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