(57)【要約】  本発明の対象は、試料（１）を光学走査するための方法および装置である。このため装置は調整ユニット（２、３）と、光学ユニット（４）および走査ユニット（５）を有する走査機構（４、５）とを備えている。付加的に実現されている制御装置（６）が光学ユニット（４）、走査ユニット（５）および調整ユニット（２、３）を制御する。試料（１）は制御装置（６）から操作される調整ユニット（２、３）によって走査機構（４、５）に対して動かされ、またはその逆である。こうして走査機構（４、５）で得られた個別画像（７）は制御装置（６）内で少なくとも１つの総画像へと合成される。本発明によれば、その都度検出された個別画像（７）はそのコントラストに関して全体または一部を評価され、これにより得られるコントラスト値（Ｋ）が装置全体の機能性に影響を及ぼす。
2008542800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整ユニット（２、３）と光学ユニット（４）および走査ユニット（５）を有する走査機構（４、５）と光学ユニット（４）、走査ユニット（５）および調整ユニット（２、３）を制御する制御装置（６）とで試料（１）を光学走査するための方法であって、試料（１）が、制御装置（６）から操作される調整ユニット（２、３）によって走査機構（４、５）に対して動かされ、またはその逆であり、こうして走査機構（４、５）で得られた個別画像（７）が制御装置（６）内で少なくとも１つの総画像へと合成されるものにおいて、その都度検出された個別画像（７）が適応センサユニット（１２）によってそのコントラストに関して全体または一部を評価され、これにより得られるコントラスト値（Ｋ）が装置全体の機能性に影響を及ぼすことを特徴とする方法。
【請求項２】
コントラスト値（Ｋ）が、場合によっては他のパラメータ（Ｔ）（倍率、焦点深度、画像部分、解像力、等）と合せて、制御装置（６）による光学ユニット（４）の動きおよび／または調整ユニット（２、３）の動きに影響を及ぼし、および／または制御装置（６）によって走査ユニット（５）から読み出される値に影響を及ぼすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光学ユニット（４）が制御装置（６）によっておよび／または手動で合焦点され、付属する合焦点速度（Ｖ）が、その都度撮影された個別画像（７）のコントラスト値（Ｋ）に依存して制御装置（６）によって設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
調整ユニット（２、３）の各位置または選択された位置で光学ユニット（４）の合焦点に依存してその都度１つの個別画像スタック（９）が撮影されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
個別画像（７）が光学ユニット（４）の所定の合焦点速度（Ｖ）で検出され、この合焦点速度がその都度の個別画像（７）のコントラスト値（Ｋ）の増加時に減速されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
光学ユニット（４）の合焦点速度（Ｖ）の方向が個別画像（７）のコントラスト値（Ｋ）の上昇に応じて反転できることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
各個別画像または選択された個別画像（７）が区画ごとにそのコントラストに関して調べられ、その都度最もコントラストの高い区画（８）および／または個別画像（７）が組合せ画像（７）もしくは総画像へと合成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
試料（１）を光学走査するための装置であって、調整ユニット（２、３）と光学ユニット（４）および走査ユニット（５）を有する走査機構（４、５）と光学ユニット（４）、走査ユニット（５）および調整ユニット（２、３）を制御する制御装置（６）とを含み、試料（１）が、制御装置（６）から操作される調整ユニット（２、３）によって走査機構（４、５）に対して動かされ、またはその逆であり、こうして走査機構（４、５）で得られた個別画像（７）が制御装置（６）内で少なくとも１つの総画像へと合成されるものにおいて、制御装置（６）が適応センサユニット（１２）を有し、このセンサユニットがその都度の個別画像（７）をそのコントラストに関して全体または一部を評価し、これにより得られるコントラスト値（Ｋ）が装置の機能性を制御することを特徴とする装置。
【請求項９】
光学ユニット（４）が調整機構（１１）を頼りに電動式にＺ方向で制御装置（６）によって移動されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
光学ユニット（４）を手動で合焦点するためにハンドル車（１０）が設けられており、ハンドル車の信号が制御装置（６）によって光学ユニット（４）を動かすために評価されることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整ユニットと光学ユニットおよび走査ユニットを有する走査機構と光学ユニット、走査ユニットおよび調整ユニットを制御する制御装置とで試料を光学走査するための方法であって、試料が、制御装置から操作される調整ユニットによって走査機構に対して動かされ、またはその逆であり、こうして走査機構で得られた個別画像が制御装置内で少なくとも１つの総画像へと合成されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法において試料は、基本的に反射測定も可能でありかつ含まれるのではあるが、大抵の場合その透過に関して調べられる。しかしふつう（白色光）源で透視して試料の吸収能力が調べられる。これらの試料は生物学的切片、材料の切片、等とすることができよう。
【０００３】
走査機構は常に特定の試料部分のみを所望の解像力で検出できるので、調整ユニットは、走査機構の走査ユニットで撮影された個別画像もしくは複数の個別画像が少なくとも制御装置内で少なくとも１つの総画像へと合成されるようにする。光学ユニットは限定的ではないが単数または複数の顕微鏡対物レンズであるのに対して、走査ユニットもしくは記録ユニットは例えばＣＣＤチップ（ＣＣＤ＝電荷結合素子）として実施されている。光学ユニットもしくはＣＣＤチップは、個別画像を撮影して制御装置に引き渡すために、通例その都度の顕微鏡対物レンズの像平面にある。制御装置は記録ユニットから読み出し、その都度の個別画像を記憶し、記憶した個別画像を合成して総画像または複数の総画像とする。
【０００４】
例えば特許文献１に述べられたような種類の従来の技術では、詳しい細部が説明されることなく光学ユニットの自動合焦点が行われる。包括的に述べられたこの処理様式は幾つかの欠点と結び付いている。自動合焦点は、‐それが総画像の各個別画像について行われるとき‐比較的長く続く。そのことから処理時間が是認できないものとなる。また、事実上手動でプロセスに介入することができない。すなわち、選択された個別画像の合焦点後の操作者要求は事実上転換できない。
【０００５】
特許文献２の枠内で、セルをベースにした走査用の光学システムが紹介されている。この目的のためにセルは局在化された領域に蛍光分子を含み、蛍光顕微鏡を頼りに検出される。
【０００６】
特許文献３は、セルクラスタを結像しかつ個々の物体を選択する方法および装置を述べている。個々のセル物体は分類することができる。
【０００７】
最後に、特許文献４により、基板上の金属化領域を調べることが知られている。これらの領域は基準パターンと比較される。
【特許文献１】米国特許第４７６０３８５号明細書
【特許文献２】米国特許第６６２０５９１号明細書
【特許文献３】米国特許第５５２６２５８号明細書
【特許文献４】米国特許第５０２３９１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の技術的課題は、処理速度が高まりかつ操作者要求を問題なく考慮することができる冒頭に述べた構成の方法を改良することである。さらに、特別適した装置が提供されねばならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この技術的課題は、本発明により、その都度検出された個別画像が適応形、つまり適合能力のあるセンサユニットによってそのコントラストに関して全体または一部を評価され、これにより得られるコントラスト値が装置全体の機能性に影響を及ぼすことによって解決される。
【００１０】
実際、撮影された各個別画像のコントラスト値は適応センサユニット内で評価される。コントラスト値に依存して、場合によっては他の、倍率、光学ユニットもしくはその都度選択された画像の焦点深度、所望の画像部分、記録ユニットの解像力等のパラメータに依存して、装置は制御される。その際、装置全体は上記設定値（特にコントラスト値、倍率、焦点深度、等）に適合し、つまり適応構成されている。
【００１１】
詳細には、得られたコントラスト値および場合によっては他のパラメータに、それぞれ制御装置による光学ユニットの動きおよび／または調整ユニットの動きが依存している。選択的にまたは付加的に、コントラスト値は、制御装置によって走査機構の走査ユニットから読み出される値にも影響を及ぼす。その際、本発明はまず一度、個別画像のコントラスト評価が‐このコントラスト評価が区画ごとに行われるかまたは全体として個別画像ごとに行われるかは‐光学ユニットの合焦点にとって決定的に重要であると前提する。というのも、輝度の平均値も平均２乗偏差もコントラストに関する情報を提供するからである。グレースケール値平均値μＧからの個々のグレースケール値Ｇｉ、ｊの平均２乗偏差が大きければ大きいほど、その都度の個別画像におけるコントラストは一層大きい。
【００１２】
実際には、Ｚ行とＳ列とを有する個別画像もしくはグレースケール画像Ｇの平均値μＧは次式で計算される。
【００１３】
【数１】
2008542800.tif 000003
【００１４】
式中、値Ｇｉ、ｊは２次元画素画像内の位置ｉ、ｊのグレースケール値をそれぞれ表す。数式１による前記平均値μＧに基づいていまや画像の平均２乗偏差は数式２
【００１５】
【数２】
2008542800.tif 000004
【００１６】
により計算することができる。この過程は多チャネル画像、例えばカラー画像の場合、当然に各チャネル（赤、緑、青）について別々に実施しなければならない。いずれにしても数式２に相応して各個別画像ごとに平均２乗偏差σ２Ｇを明示することができる。値σ２Ｇが大きければ大きいほど、画像は一層高いコントラストで構成されている。ところで調整ユニットの各位置または選択された位置でその都度個別画像スタック、すなわち異なる合焦点に付属する個別画像を検出する場合、数式２を頼りに、もしくは平均２乗偏差σ２Ｇを援用して、個別画像スタックの最もコントラストの高い個別画像を選択することができ、例えば引き続き制御装置内で合成される総画像用のベースを形成することができる。
【００１７】
原画像もしくは個別画像またはグレースケール画像Ｇを援用する代わりに、コントラストを特定するために、もしくは付属するコントラスト値を生成するために、そして光学ユニットの合焦点を行うために、勾配画像を生成することもできる。勾配画像は、‐グレースケール値Ｇｉ、ｊから出発して‐隣接画素とのその都度の差を特定し、場合によっては突き止め、新たな値Ｇｉ、ｊとして格納することによって突き止められる。例えばグレースケール値Ｇｉ、ｊは合計４つの隣接グレースケール値Ｇｉ＋１、ｊ；Ｇｉ−１、ｊ；Ｇｉ、ｊ＋１；Ｇｉ、ｊ−１を備えている。次に、グレースケール値Ｇｉ、ｊとの個々の差が計算され突き止められる。平均値もしくは勾配値は新たなグレースケール値Ｇｉ、ｊとして格納され、コントラスト評価のために前記計算処理を施される。
【００１８】
このようにして生成された勾配画像は、合焦点した画像にも合焦点していない画像にも現れるいわゆるシェーディング問題をいずれにしても回避する。これが意味しているのは、ふつう透過測定によって得られる個別画像が、ここで一般に利用される白色光源による均一な画像照射を‐システムに起因して‐受けないとのことである。均一でないさまざまな画像照射のゆえに、グレースケール値ヒストグラムは例えば、シェーディング特性によって引き起こされる台座部または付加的極大を備えていることになる。これは勾配画像によって防止もしくは抑制することができる。
【００１９】
さらに、焦点での勾配画像のグレースケール値ヒストグラムから補足的にまたは選択的に前記方法を逆推論することができる。というのも、勾配画像の当該グレースケール値ヒストグラムが平坦であるとき、つまり顕著な台座部を備えていない場合、一般に焦点に位置しているからである。同様に、焦点到達について光度の上昇を評価することができる。
【００２０】
ちなみに、光学ユニットが制御装置によっておよび／または手動で合焦点され、その都度撮影された個別画像のコントラスト値に依存して制御装置によって合焦点速度が設定され、場合によっては変更されることは実証された。すなわち、合焦点速度はその都度の焦点値もしくはコントラスト値の関数である。さらに、合焦点速度は大抵なお前記パラメータに依存している。その際、コントラストが個別画像ごとに明確に上昇する限り、一般に光学ユニットの大きな合焦点速度で作動される。しかしコントラストのこの上昇もしくは２乗偏差値がもはやそんなに強い上昇を占めなくなるや、最大コントラストの領域、従って最大可能な鮮明領域に達したことになる。そのことに依存していまや合焦点速度が低減される。
【００２１】
光学ユニットの合焦点速度の方向は、場合によっては、最大可能な鮮明点を既に超えたなら反転することもできる。このためコントラストは光学ユニットのＺ方向での合焦点もしくは調整に依存して評価し、もしくはその推移を記録し分析することができる。
【００２２】
個別画像スタックの各個別画像または選択された個別画像は、場合によっては区画ごとにそのコントラストに関して調べることができる。その都度最もコントラストの高い区画および／または個別画像は、最もコントラストの高い区画を組合せた個別画像もしくは総画像へと合成される。すなわち、１つの個別画像スタックにおいて各個別画像を事実上複数の区画に区分し、各個別画像からその都度最もコントラストの高い区画を選択することが可能である。この過程を個別画像スタックの各個別画像について継続して行うと、特別コントラストの高い個々の区画もしくは画素周囲または（画素）クラスタから合成される個別画像を制御装置内で生成して蓄えることができる。
【００２３】
総画像の製造時、同様に処理することができよう。ここでも、その都度最もコントラストの高い個別画像をその都度の個別画像スタックから選択し、次に個別画像を合成して総画像とすることが考えられる。この過程の前段に当然に前記処理様式を設けることができ、すなわち、個別画像スタックから最もコントラストの高い区画が選択され、結果的に得られる個別画像へと合成され、その後にはじめて個別画像が組合せて総画像とされる。
【００２４】
本発明の対象は試料を光学走査するための装置でもあるが、しかしこの装置は限定的ではないが前記方法を実施するのに特別適している。この装置の有利な諸構成は請求項９、１０に述べられている。
【００２５】
走査速度を著しく高めることを可能とする方法および装置が結果的に紹介される。そのことは、核心において、各個別画像の自動合焦点または手動合焦点のとき固定設定された合焦点速度で作動されるのでなく、この合焦点速度がその都度のコントラストもしくは記録されたコントラスト値およびその他のパラメータに依存していることに帰すことができる。最大鮮明領域を問題なく撮影できるようにするために、通例、光学ユニットの合焦点速度はコントラスト値に依存して‐所定の（最大）値から出発して‐低減される。同時に、例えば一層高い倍率で作動されるとき、合焦点速度は一般に低減される。解像力が上昇するとき、同様のことがあてはまる。
【００２６】
ちなみに、合焦点速度は焦点深度に適合される。焦点深度は知られているように光学ユニットもしくはこの個所で利用される対物レンズの前の、対物レンズによって（まさになお）鮮明に結像される空間帯域の広がりを表す。焦点深度は撮影距離およびストップダウンの増加もしくは絞りの低下に伴って増加する一方、物体近接度の増加に伴って低下する。焦点距離の短い対物レンズは一層大きな焦点深度を保証する。実際、焦点深度は付属する対物レンズの開口数の２乗に逆比例する。従って、（Ｚ方向における）合焦点速度も同様に開口数の関数であり、つまり焦点深度と同様に開口数の２乗に逆比例で依存している。
【００２７】
さらに、使用する対物レンズの視野寸法もしくはその視野角度、つまり結局倍率が、合焦点速度に影響を及ぼす。前記すべての変量、つまり走査ユニットの解像力、光学ユニットの倍率、光学ユニットの開口数、その都度撮影された個別画像のコントラストもしくはコントラスト値等は適応センサによってパラメータとして評価され、合焦点速度設定する。
【００２８】
付加的に適応センサは前記パラメータに依存して、特にその都度利用される対物レンズの視野寸法もしくは視野角度に依存して合焦点速度を設定できるだけでなく、調整ユニットもしくはここに実現された単数または複数の調整装置用の調整速度も設定することができる。小さな視野寸法もしくは小さな視野角度を有する対物レンズ、例えば望遠レンズを利用する場合、調整ユニット用に低い調整速度で作動される。それに対して視野角度の大きい標準レンズまたは広角レンズが利用される場合、調整速度は適応センサによって調整ユニット用に高めることもできる。全体として、調整ユニットの調整速度は倍率に逆比例で選択されよう。倍率が大きくなればなるほど、調整速度は一層低くなり、またその逆である。コントラスト値の記録は、付加的に、関心を寄せる試料領域のみを実際に検査することによって補足することができる。このためまず粗概要画像と付属するヒストグラムを撮影することができる。画像もしくは個別画像のヒストグラムは画素の数と付属するグレースケール値について情報を提供する。ヒストグラムは表またはグラフの態様で表すことができる。このためＸ軸もしくは横座標には通例、グレースケール値、縦座標には、付属するグレースケール値を有する画素の数がプロットされている。
【００２９】
ふつう、試料領域が特徴的ヒストグラムで特徴付けられる一方、その外側‐遠試料側空間‐では事実上ゼロ近傍のグレースケール値のみ、すなわち白色領域が観察される。その結果、２値化用グレースケール値閾値を有する付属するヒストグラムを利用することができる。その場合、画像は黒領域と白領域とからなる画像に変換され、もしくは相応する領域が記憶装置に蓄えられる。
【００３０】
選択的にまたは付加的に、所定のグレースケール値閾値以下の関心のない白領域をマスキングし、結局、マスクのない領域のみを引き続くコントラスト値分析に利用可能とすることが可能である。いずれにしても、試料のない領域と試料を伴う領域との間、もしくは白領域と黒領域との間、またはマスキングされた領域とマスキングのない領域との間をその都度区別することができる。これにより前記２値化、すなわち総画像の少なくとも２つの領域への区分が行われる。
【００３１】
いずれにしてもこうして、実際に重要な（マスキングされていない）試料領域のみが前記コントラスト値決定処理を施されるよう決定することに成功する。そのことに本質的利点を見ることができる。
【００３２】
以下、１実施例のみを示す図面に基づいて本発明が詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図には試料１を光学走査するための装置が示してあり、試料は限定的ではないが透明生体組織切片である。この組織切片もしくは試料１が白色光源Ｗを頼りに透射され、白色光源は調整ユニット２、３の下方にある。調整ユニット２、３は調整装置２とテーブル３とで構成されており、テーブルは、ふつうスライドガラス上に配置される試料１を保持し移動させる。
【００３４】
調整装置２を頼りにテーブル３はこの例において、試料１のさまざまな領域が撮影のため準備されているようにＸ／Ｙ方向に移動させることができる。テーブル３を場合によってはＺ方向で調整することも当然に本発明の枠内のことである。しかしそのことは図示されていない。白色光源Ｗから放射される光が試料１を透射し、図２に基づき走査機構４、５を頼りに撮影される。走査機構４、５は光学ユニット４としての複数の対物レンズ４で構成され、対物レンズは選択的に試料１の異なる大きさの画像部分を走査ユニットもしくは記録ユニット５上に結像する。記録ユニット５は、例えば１・１０６画素のＣＣＤチップである。ＣＣＤチップ上に生成される透明試料１の画像は制御装置６内で個別画像７として記録される。複数の個別画像７が、図８に示すような総画像を形成する。制御装置６は調整装置２もしくは調整ユニット２、３と光学ユニット４を制御し、走査ユニット５も制御する。すなわち、試料１は透過測定によって調べられる。
【００３５】
本発明の枠内で、その都度検出された個別画像７はそのコントラスト（例えば図５参照）に関して全体または一部を評価される。すなわち、個別画像７は実施例の枠内で（単一の）コントラスト値Ｋで識別される。各個別画像７について複数のコントラスト値Ｋを定義することも当然できよう。つまり個別画像７が図４の図示に相応して複数の異なるセクタもしくは区画８に区分される場合がそうである。というのも、そのような場合、各区画８は独自のコントラスト値Ｋで識別することができるからである。
【００３６】
コントラスト値Ｋは実施例の枠内で、そして限定的ではないが、冒頭で既に指摘した数式２に相応する平均２乗偏差σ２Ｇに一致する。値σ２Ｇが高ければ高いほど、値Ｋも、従って個別画像７のコントラストが一層大きくなる。コントラストもしくは付属するコントラスト値Ｋを介して光学ユニット４は自動的に合焦点することができる。というのも、合焦点された画像は合焦点されていない画像よりもコントラストが高いことを特徴としているからである。そのことが以下でなお詳しく説明される。
【００３７】
個別画像７の得られたコントラスト値Ｋは、実際、図示された装置全体の機能性に影響を及ぼすのに利用される。これに含まれるのはまず第一に、選択肢として、試料１に対する合焦点を変更するための光学ユニット４の動き、しかもＺ方向での動きである。得られたコントラスト値Ｋから、制御装置６による調整ユニット２、３の移動に関する逆推論を得ることもできる。最後に、コントラスト値Ｋは制御装置６によって走査ユニット５から読み出される値に影響を及ぼす。これは詳細には以下の如くに起きる。
【００３８】
試料１は総画像を撮影するためにまず第一に選択的に、走査機構４、５の僅かな解像力で制御装置６内で大まかに検出される。このため調整ユニット２、３が円滑に制御され、試料１の全領域が一度、例えば屈曲線または蛇行線に沿って通過される。その際、図８に相応する粗画像が得られる。ところで後続のステップでそのコントラストに関して調べられる実際に関心を寄せる試料領域を取り出すために、制御装置６内で、例えば最も上の両方の画像について図８に示したような個別画像７のヒストグラムがその都度生成される。ヒストグラムはグラフの態様で、画素Ｐの数と付属するグレースケール値Ｇとについて情報を提供する。
【００３９】
左上の画像は事実上、僅かなグレースケール値Ｇを有する画素Ｐを有するだけであり、従って付属する個別画像７が「白」であることがわかる。それに対して、個別画像７はその右横に既に試料成分を有し、「白」成分の他に原点近傍に、この例において実質２つのグレースケール値極大を特徴とする試料成分を備えている。ところで、そのヒストグラムが図８に相応する閾値Ｇ０より下方のグレースケール値Ｇを専ら有するすべての個別画像７を制御装置６内で無視すると、実際、試料領域もカバーする個別画像７のみ選び出され、後続のプロセスにおいて調べられる。図８には関心を寄せる個別画像７がそれぞれ僅かに斜めの線で示してある一方、試料のない領域および付属する個別画像７は白く示してある。こうして試料１の走査時にかなりの方法加速を既に達成することができ、特に以下に述べる諸ステップもそのことに寄与する。
【００４０】
ところでその都度関心を寄せる斜線を施した個別画像７をつなぎ合わせて１つの総画像とするには、その都度の個別画像７に付属する位置に調整ユニット２、３が接近し、それに続いて走査機構４、５が当該個別画像７を検出し撮影する必要がある。これは、詳細には、調整ユニット２、３の付属する位置Ｘ；Ｙでその都度１つの個別画像スタック９が図３に相応して撮影されるように実施される。図示簡略の理由からそこには単に２つの個別画像スタック９が認められ、一方の個別画像スタック９が位置Ｘ１、Ｙ１に対応する一方、他方の個別画像スタック９は（調整ユニット２、３の）個所Ｘ２、Ｙ２で撮影されたものである。光学ユニット４の合焦点に応じて個別画像スタック９の個別画像７が検出される。すなわち、各個別画像７は光学ユニット４の合焦点値もしくはＺ値に属する。
【００４１】
このため光学ユニット４もしくはこの個所に実現される顕微鏡対物レンズは最も単純な場合Ｚ方向でテーブル３に対して垂直に制御装置６によって動かされ、当該位置Ｘ；Ｙにおいて異なる合焦点で作動される。この合焦点は手動で、および／または制御装置６を頼りに自動的に行うことができる。
【００４２】
この例では、操作者が走査機構４、５のハンドル車１０を操作してテーブル３上の光学ユニット４の垂直位置、従ってそのＺ位置を変えることによって、いわば半自動的合焦点が実現される。しかしその際、手動による相応する動きは光学ユニット４のＺ方向調整に直接転換されるのでなく、制御装置６を介装して転換される。実際、ハンドル車１０は回転角検出器を装備しており、この回転角検出器は回転角度位置、従ってハンドル車１０の調整を制御装置６に通知する。この操作者要求から、制御装置６はＺ方向における光学ユニット４の調整行程を導き出し、合焦点速度Ｖ、すなわち個別画像スタック９の個別画像７を撮影する速度も導き出す。
【００４３】
手動でおよび／または自動的に設定される合焦点速度Ｖ、つまりＺ方向における光学ユニット４の調整速度は、制御装置６に接続された調整機構１１によって直接１：１でＺ方向に転換されるのではない。むしろ合焦点速度Ｖはその都度撮影された個別画像７のコントラスト値Ｋの関数であり、その都度のコントラスト値Ｋに依存して、相応する調整機構１１を操作する制御装置６によって設定される。さらに合焦点速度Ｖは、場合によっては冒頭で既に明示した他のパラメータＴ（倍率、光学ユニット４の焦点深度、走査ユニット５の解像力、等）に依存している。
【００４４】
その際本発明は、個別画像スタック９のこの例では６つの個別画像７が図５の上側グラフに示すように異なる焦点値Ｋに対応していると前提される。その都度最も鮮明もしくはコントラストの高い個別画像７（この例では番号３の個所Ｘ１、Ｙ１）に接近すればするほど、個別画像７のコントラスト値Ｋは一層大きくなる。実際、コントラスト値Ｋは、焦点の（番号３の）個別画像７に対応した極大を有する曲線に従う。つまりコントラスト値Ｋは、前記パラメータＴの単数または複数が補足的に重要であるとき、Ｚ方向調整の関数であり、すなわちＫ＝Ｋ（Ｚ）もしくはＫ＝Ｋ（Ｚ、Ｔ）。さらに合焦点速度ＶはＫに依存しており、つまりＶ＝Ｖ（Ｋ）、従って図６が示すようにＶ＝Ｖ（Ｚ）である。
【００４５】
ところでこの関数の導関数、すなわちｄＫ／ｄｚを制御装置６内で形成すると、コントラスト値Ｋの最大値は図５の導関数のグラフが明らかとするように導関数のゼロ点で識別することができる。同時に、導関数ｄＫ／ｄｚは、コントラスト値Ｋの極大にいずれの側から接近しているかの逆推論を可能とする。そのことが図５の上側で相応する矢印で示してある。光学ユニット４がいかなる領域にあるのかに応じて、合焦点の方向は当然に変更することができる。同時に、合焦点速度Ｖは同様に変化もしくは方向変更を受ける。
【００４６】
個別画像７から個別画像７へとコントラスト値Ｋが強く上昇する領域ではふつう、図６の左側部分ａに存在する大きな（一定した）合焦点速度Ｖで作動される（図５も参照）。この速度Ｖは、導関数ｄＫ／ｄｚが特定値（例えばゼロ）を下まわらない限り維持される。しかしコントラスト値Ｋの上昇がＺ成分を下まわり、すなわち合焦点の高平部に接近すると、制御装置６は低い合焦点速度Ｖに切り替え、場合によって合焦点速度を逐次低減させる。そのことは図６の右側部分ｂに、そして図５および図７でも表現されており、そこでは左側部分における従来の処理様式が右側の本発明に係る方法と対比されている。従来は一定した合焦点速度Ｖで作動され、従ってＺ方向での調整間隔ΔＺが一定であったことがわかる。
【００４７】
しかし本発明によればいまやＺ方向で大きな間隔ΔＺで作動され、この間隔は焦点面Ｆもしくはコントラスト値Ｋ極大に接近するのに伴い減少する。図３の例では位置Ｘ１、Ｙ１で画像３は概ねこの焦点面Ｆにある。それに対して、個所Ｘ２、Ｙ２では画像５が焦点面Ｆまたはその近傍に配置されている（それぞれ太い罫線で強調）。
【００４８】
いずれにしても光学ユニット４のＺ方向における調整間隔ΔＺは本発明によれば焦点値もしくはコントラスト値Ｋおよび場合によってはパラメータＴの関数である。その都度の個別画像スタック９の個別画像７は所定の（一定した）合焦点速度Ｖ（図５、図６の領域ａ）で検出され、この合焦点速度Ｖはその都度の個別画像７のコントラスト値Ｋが増すと、図５と図６の領域ｂに認められるように減速される。合焦点速度Ｖは、焦点面Ｆに達するとゼロまたはほぼゼロにまで低下するように調整することができる。
【００４９】
合焦点速度Ｖを変更しかつ図５、図６の領域ｂで低減する代わりに、一定した速度で、その場合個別画像のＺ方向で距離を増大させて作動させることもできる。すなわちその場合、図５に示す６つの個別画像７はＺ方向において等距離の距離でではなく、焦点面Ｆに接近するとＺ方向での距離を増大させながら撮影される。つまりその場合、図５に示す曲線は領域ｂにおいて「伸び」ている。これにより、合焦点速度Ｖが前記の如くに低減される場合と同じ効果が達成される。
【００５０】
単に１つのコントラスト値Ｋで各個別画像７を識別する代わりに、その都度の個別画像７、もしくは試料１の関心を寄せる事前に選択された（斜線の）諸領域は選択的に区画ごとに調べることができる。このため、その都度の個別画像７は例えば図４の図示に相応して４つの区画８に区分することができる。いまや個別画像スタック９を撮影するときもはや各個別画像７が１つのコントラスト値Ｋで識別されるのでなく、個別画像７ごとに、その都度の区画８に属するコントラスト値Ｋ１〜Ｋ４が定義される。そのことは、図４に同様に示す修正個別画像スタック９が表現している。
【００５１】
この例において第１区画８１はそのコントラスト値Ｋ１の極大を番号４の個別画像７において達成するのがわかる。それに対して、コントラスト値Ｋ２の最もコントラストの高い区画８２は番号３の個別画像７に対応している。最後に区画８３は番号５の個別画像７において焦点面Ｆの近傍にあるのに対して、番号２の個別画像ではコントラスト値Ｋ４の区画８４にこのことがあてはまる。
【００５２】
ところで本発明によれば、番号４、３、５、２の付属する個別画像７の最もコントラストの高いこれら個々の区画８は組合せ個別画像７へと合成される。これにより個別画像スタック９は、合焦点速度Ｖを低減する代わりに、事実上そのままの高い合焦点速度Ｖで撮影することができる。両方の事例において最後には特別コントラストの高い個別画像７が入手可能であり、両方の処理様式、すなわち区画ごとの選択と合焦点速度Ｖの低減は、当然に互いに組合せることもできる。このようにして得られた個別画像７から、最終ステップにおいて、個別画像７を突き合わせまたは部分的に重ねて総画像へと合成することによって、図８に示す総画像を得ることができる。図１に示すように、制御装置６および／または走査機構４、５内の適応センサユニット１２が個別画像７のコントラスト値Ｋを突き止めることをもたらす。コントラスト値Ｋとその都度のパラメータＴとに応じてセンサユニット１２はこの例において、接続された制御装置６をセンサユニット１２が相応に操作し、制御装置がそれ自体調整ユニット２、３および／または光学ユニット４を制御することによって、合焦点速度Ｖを設定する。
【００５３】
制御装置６および／または走査機構４、５内の適応センサユニット１２は実施例の枠内で、またその他でも、合焦点速度Ｖを決定することをもたらすだけでない。実際、当該センサユニット１２を頼りに調整ユニット２、３にも影響を及ぼすことができる。例えば、光学ユニット４の僅かな倍率は、この例においてテーブル３がごく小さな速度でＸ／Ｙ方向に移動されることをもたらす。選択的手動動作時にハンドル車１０を頼りに調整ユニット２、３および場合によっては対物レンズ４の過度に強い加速度も捕捉することができ、もしくは特定の最大加速度のみ許容されるように影響を及ぼすことができる。
【００５４】
適応センサユニット１２は、その都度検出された個別画像７のコントラスト値Ｋから、例えば合焦点速度Ｖが変更されるように装置全体の運転について逆推論することを常にもたらす。それと並んで、走査機構４、５に対する調整ユニット２、３の調整速度にも影響を及ぼすことができる。この影響は当該コントラスト値Ｋによって設定されるだけでなく、選択的に、制御装置６による光学ユニット４の動きおよび／または調整ユニット２、３の動きに全体として影響を及ぼす他のパラメータＴによっても設定される。選択的にまたは付加的に、制御装置６によって走査ユニット５から読み出される値にも同じことがあてはまる。この読出し速度も適応センサユニット１２および場合によっては前記パラメータＴによって変更することができる。個別画像７を部分的に重ねて図８に示す総画像へと合成されるか否か、またどのような部分的重なりで合成されるのかの問題でさえ、適応センサユニット１２の設定に依存して変更することができる。例えば高速で撮影される個別画像７では部分的重なりが大きく選択されるのに対して、高コントラストの個々の区画８から合成される個別画像７はそれらをまとめて総画像とするときむしろ僅かな部分的重なりを必要とする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る装置の概要図である。
【図２】図１の細部図である。
【図３】個別画像の選択を明確にするための２つの個別画像スタックを示す。
【図４】さまざまな個別画像とこれら画像内でその都度区画ごとに鮮明な領域とを示す。
【図５】コントラスト値とＺ方向における光学ユニット調整との関係を示す。
【図６】光学ユニット調整速度もしくは合焦点速度を示す。
【図７】合焦点過程を概略示す。
【図８】試料トポロジーと関心を寄せる領域を限定するための付属するヒストグラムを示す。
【符号の説明】
【００５６】
１    試料
２    調整ユニット
３    調整ユニット
４    走査機構
５    走査機構
６    制御装置
７    個別画像
８    区画
９    画像スタック
１０  ハンドル車
１１  調整機構
１２  適応センサユニット
【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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【国際調査報告】
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