(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明するための複数の照射角（４）を設定するために制御可能な照明装置（１１，１２；１２１）と、
前記複数の照射角（４）について前記被写体の複数の画像（４１−４３）を取り込むように構成されたイメージセンサ（１５；１２３）を備える検出器（１４）と、
前記イメージセンサ（１５；１２３）に接続され、前記複数の画像（４１−４３）を処理するための電子評価装置（２０）と、
を含み、
前記電子評価装置（２０）は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記各々の画像（４１−４３）を記録する際に使用される照射角に依存し、前記画像補正により補正された画像（４４−４６）を合成するように構成される画像記録装置であって、
前記電子評価装置（２０）は、前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）により像面湾曲（５４）を補正し、
画像に適用される前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、被写体平面（７０）の点（７１−７３）のフィールドポイント依存オフセット（７７−７９）に依存し、
前記点（７１−７３）は、曲面（６３）に射影される場合、前記オフセットされ、前記照射角（４）で前記画像記録装置（１）の光学系により前記イメージセンサ（１５；１２３）の平面に結像される画像記録装置。
【請求項２】
被写体を照明するための複数の照射角（４）を設定するために制御可能な照明装置（１１，１２；１２１）と、
前記複数の照射角（４）について前記被写体の複数の画像（４１−４３）を取り込むように構成されたイメージセンサ（１５；１２３）を備える検出器（１４）と、
前記イメージセンサ（１５；１２３）に接続され、前記複数の画像（４１−４３）を処理するための電子評価装置（２０）と、
を含み、
前記電子評価装置（２０）は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記各々の画像（４１−４３）を記録する際に使用される照射角に依存し、前記画像補正により補正された画像（４４−４６）を合成するように構成される画像記録装置であって、
前記電子評価装置（２０）は、前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）により像面湾曲（５４）を補正し、前記各々の画像を記録する際に使用される照射角（４）に依存して前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を規定するベクトル場（１１９）を計算するように構成される画像記録装置。
【請求項３】
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記像面湾曲（５４）に割り当てられる被写体の像面湾曲に依存する（６３）請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項４】
被写体を照明するための複数の照射角（４）を設定するために制御可能な照明装置（１１，１２；１２１）と、
前記複数の照射角（４）について前記被写体の複数の画像（４１−４３）を取り込むように構成されたイメージセンサ（１５；１２３）を備える検出器（１４）と、
前記イメージセンサ（１５；１２３）に接続され、前記複数の画像（４１−４３）を処理するための電子評価装置（２０）と、
を含み、
前記電子評価装置（２０）は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記各々の画像（４１−４３）を記録する際に使用される照射角に依存し、前記画像補正により補正された画像（４４−４６）を合成するように構成される画像記録装置であって、
前記電子評価装置（２０）は、前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）により非点収差を補正するように構成される画像記録装置。
【請求項５】
画像に適用される前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、非点収差の少なくとも２つの平面に関して、前記照射角（４）で入射する光線（３）の位置に依存する請求項４に記載の画像記録装置。
【請求項６】
被写体（２）が複数の照射角（４）で照明される際に複数の画像（４１−４３）を取り込み、
前記複数の画像（４１−４３）の処理は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、各々の画像を記録する際に前記照射角（４）に依存する修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、前記画像補正を適用した後に前記複数の画像（４１−４３）を合成することを含む画像記録方法であって、
前記修正の方法によりフィールドポイント依存デフォーカスを補正することを更に含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を規定するベクトル場（１１９）は、前記画像補正が適用される前記画像（４１−４３）を記録する際の前記照射角（４）と前記フィールドポイント依存デフォーカスの双方に依存する画像記録方法。
【請求項７】
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）の方法により像面湾曲（５４）を補正することを更に含む請求項６に記載の画像記録方法。
【請求項８】
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、被写体平面（７０）の点（７１−７３）のフィールドポイント依存オフセット（７７−７９）に依存する画像に適用され、
前記点（７１−７３）は、曲面（６３）に射影される場合、前記オフセットされ、前記照射角（４）で画像記録装置（１）の光学系によりイメージセンサ（１５；１２３）の平面に結像される請求項７に記載の画像記録方法。
【請求項９】
それぞれの前記画像を記録する際に使用される前記照射角（４）に依存する前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を規定するベクトル場（１１９）を計算することを更に含む請求項６に記載の画像記録方法。
【請求項１０】
被写体（２）が複数の照射角（４）で照明される際に複数の画像（４１−４３）を取り込み、
前記複数の画像（４１−４３）の処理は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、各々の画像を記録する際に前記照射角（４）に依存する修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、前記画像補正を適用した後に前記複数の画像（４１−４３）を合成することを含む画像記録方法であって、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）の方法により非点収差を補正することを更に含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記非点収差の少なくとも２つの平面に関して、前記照射角（４）で入射する光線（３）の位置に依存する画像に適用される画像記録方法。
【請求項１１】
前記修正の方法によりフィールドポイント依存デフォーカスを補正することを更に含む請求項１０に記載の画像記録方法。
【請求項１２】
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を規定するベクトル場（１１９）は、前記画像補正が適用される前記画像（４１−４３）を記録する際の前記照射角（４）と前記フィールドポイント依存デフォーカスの双方に依存する請求項１１に記載の画像記録方法。
【請求項１３】
被写体を照明するための複数の照射角（４）を設定するために制御可能な照明装置（１１，１２；１２１）と、
前記複数の照射角（４）について前記被写体の複数の画像（４１−４３）を取り込むように構成されたイメージセンサ（１５；１２３）を備える検出器（１４）と、
前記イメージセンサ（１５；１２３）に接続され、前記複数の画像（４１−４３）を処理するための電子評価装置（２０）と、
を含み、
前記電子評価装置（２０）は、前記複数の画像（４１−４３）の各々の画像に画像補正を適用し、
前記画像補正は、修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を含み、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）は、前記各々の画像（４１−４３）を記録する際に使用される照射角に依存し、前記画像補正により補正された画像（４４−４６）を合成するように構成される画像記録装置であって、
前記電子評価装置（２０）は、前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）によりフィールドポイント依存デフォーカスを補正するように構成され、
前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）を規定するベクトル場（１１９）は、前記画像補正が適用される前記画像（４１−４３）を記録する際の照射角およびフィールドポイント依存デフォーカスの両方に依存する画像記録装置。
【請求項１４】
複数の前記照射角（４）について適用される前記修正（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3）についての情報は、前記画像記録装置の記憶媒体に不揮発的にそれぞれ記憶される請求項１３に記載の画像記録装置。
【請求項１５】
前記電子評価装置（２０）は、結果画像（４７）を計算するために前記画像補正により補正された前記画像（４４−４６）を加えるように構成される請求項１３に記載の画像記録装置。
【請求項１６】
前記電子評価装置（２０）は、前記検出器（１４）が、更なる照射角（４）について更なる画像を取り込む際に、１つの照射角（４）について取り込まれた画像に前記画像補正を適用するように構成される請求項１３に記載の画像記録装置。
【請求項１７】
前記画像記録装置（１）は、顕微鏡システムである請求項１３に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的な実施形態は、画像を記録するための装置および方法に関する。特に、例示的な実施形態は、光学収差の計算による補正を容易にする装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の光学系は、画像の品質に関して、より厳しい条件を満たす必要がある。重要な収差は、光学系の構成により小さく維持されるべきであり、そのような収差として、例えば像面湾曲および非点収差が含まれる。像面湾曲の場合、画像は、フィールドポイント（ｆｉｅｌｄ  ｐｏｉｎｔ）に応じて光軸に沿って異なる平面に生じる。このように、フィールド依存デフォーカス収差（ｆｉｅｌｄ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）は、例えばカメラチップ（ｃａｍｅｒａ  ｃｈｉｐ）のような平らな像面について生じる。
【０００３】
このような収差を小さくするために、高精度で高品質の光学装置を使用することがある。この光学装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｕｎｉｔｓ）は、しばしば複雑で、大きく、かつ高価な光学系となる。さらに、多数のレンズが、系の反射感度（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）を増加させ、および／または透過率を減少させることがある。これは、例えば高価な専門用途の分野において、多くの用途について不利になることがある。
【０００４】
あるいは、またはさらに、少なくとも像面湾曲の補正の専門用途において、湾曲したイメージセンサ表面を有するイメージセンサを使用することがある。しかし、これは必ずしも可能ではなく、コストが増加する。像面湾曲により生じるデフォーカス収差を小さくするための更なる選択肢は、全体の被写界深度（ｏｖｅｒａｌｌ  ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｆｉｅｌｄ）が被写体の像面湾曲（ｏｂｊｅｃｔ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）よりも大きい光学系を使用することからなる。しかし、この目的のために、系全体の多くの開口数を減らす必要があり、解像度を低下させることとなる。
【０００５】
あるいは、より費用対効果の高い光学装置を後続の処理（ｐｏｓｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）と組み合わせて使用することもできる。より安価な光学装置を後続の処理と組み合わせる装置および方法は、更なるデジタル処理にデコンボリューション法（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を含むことができる。そのような方法として、例えば反復デコンボリューション法（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）は、高い計算量を伴うことがある。特に、例えば顕微鏡システム（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  ｓｙｓｔｅｍ）において、記録された標本領域をリアルタイムで表示するために画像の高速計算が望まれる場合、不利であることが分かる。直接デコンボリューション法（ｄｉｒｅｃｔ  ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）は、精度が低く、かつ、適用分野が限られていることがある。変調伝達関数（ＭＴＦ）のコントラストが低く、および／または画像の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が良好ではない場合、デコンボリューション法を使用しても再構成可能ではないか、または特定の追加の仮定の下でのみ再構成可能であると判断される特定の空間周波数につながることがある。例として、収差のためにＭＴＦがゼロのときの空間周波数領域の場合がある。例として、このようにＭＴＦがゼロとなるのは、非点収差またはデフォーカスによる場合がある。軸上色収差（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ）は、デコンボリューション法により容易には補償できないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被写体を画像化するための改良技術が必要とされている。特に、費用対効果の高いイメージング光学装置の使用を可能にし、デコンボリューション法と比較して更なるデジタル処理における計算上の複雑さを低減することができる装置および方法が必要とされている。特に、フィールドポイント依存デフォーカス収差（ｆｉｅｌｄ−ｐｏｉｎｔ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ）を補正することができる装置および方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
例示的な実施形態によれば、被写体が複数の照射角で照明され、各々の場合に画像が記録される装置および方法が明示される。複数の画像は、計算により更に処理される。ここで、照射角に応じて修正（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を含む複数の画像の各々に画像補正を適用することができる。画像補正が適用された後、補正画像は、合計され（ｓｕｍｍｅｄ）または異なる方法で更に処理することができる。
【０００８】
画像の修正は、画像の画素についてフィールドポイントに依存する変位を規定するベクトル場（ｖｅｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ）により規定することができる。これにより、例えば像面湾曲の補正または非点収差の補正の場合に補正されるべきフィールドポイント依存デフォーカス収差を考慮に入れることができる。
【０００９】
例示的な実施形態による装置および方法において、画像補正は、各々の点広がり関数（ＰＳＦ）によるデコンボリューションを必要とする画像を用いない、計算的に効率的な方法で実行することができる。ＭＴＦｓがゼロであることに関係する従来からの問題は、複数の照射角による照明、および画像を計算処理する際の照射角を考慮することにより低減することができる。情報損失は、複数の照射角で取り込まれた画像を合成（ｃｏｍｂｉｎｅ）することにより低減することができる。合成は、修正および加算（ａｄｄｉｔｉｏｎ）のような操作（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）により実行することができ、計算的に効率的な方法で行われ、リアルタイムという条件を満たすことができる。
【００１０】
例示的な実施形態の一つによると、画像記録装置は、被写体を照明するための複数の照射角を設定するために、制御可能な照明装置を備える。画像記録装置は、イメージセンサを有する検出器を備え、複数の照射角について複数の被写体の画像を取り込むように構成される。画像記録装置は、複数の画像を処理する電子評価装置を備え、イメージセンサに結合される。電子評価装置は複数の画像の各々に対して画像補正を適用するように構成され、前記画像補正は修正を含み、修正は各々の画像を記録する際に使用される照射角に依存する。電子評価装置は、画像補正により補正された画像を合成するように構成することができる。
【００１１】
電子評価装置は、修正によりフィールドポイント依存デフォーカスを補正するように構成することができる。例として、フィールドポイント依存デフォーカスは、例えば照明装置のような、画像記録装置の光学系の像面湾曲および／または非点収差により生じることがある。
【００１２】
修正を規定するベクトル場は、画像補正される画像を記録する際の照射角、およびフィールドポイント依存デフォーカスの両方に依存することができる。フィールドポイント依存デフォーカスは、照射角に依存しないこともできる。修正を規定するベクトル場は、フィールドポイント依存デフォーカスにより生じる被写体平面（ｏｂｊｅｃｔ  ｐｌａｎｅ）の点のオフセットを決定することにより効率的に確認することができる。
【００１３】
電子評価装置は、修正により像面湾曲を補正するように構成することができる。
【００１４】
修正は、像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲に依存することができる。像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲は、画像記録装置の光学系によりイメージセンサの平面に結像する曲面を確認する計算により、光学系について決定することができる。
【００１５】
画像に適用される修正は、被写体平面の点のフィールドポイント依存オフセットに依存してもよく、前記点は、歪曲表面に射影される場合にオフセットされ、画像記録装置の光学系により照射角でイメージセンサの平面に結像する。被写体平面の多数の点についてこのオフセットを決定して反転することにより、画像を修正するために使用されるベクトル場を規定することができる。修正を規定するベクトル場は、像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲に依存するだけではなく、各々の画像を記録する際の照射角にも依存する。
【００１６】
修正を規定するベクトル場は、複数の照射角の各々について、不揮発的に画像記録装置の記録媒体に記憶することができる。あるいは、またはさらに、電子評価装置は、複数の照射角の各々について計算により修正を規定するベクトル場を確認するように構成することもできる。
【００１７】
電子評価装置は、修正により非点収差を補正するように構成することができる。非点収差の補正は、像面湾曲の補正に対して、代替的に、または加えて実行することができる。
【００１８】
画像に適用される修正は、少なくとも非点収差の２つの平面に関係して、照射角で入射する光線の位置に依存することができる。少なくとも非点収差の２つの平面の各々は、画像記録装置のレンズの経線（ｍｅｒｉｄｉａｎ）と光軸とにより規定されることができ、経線は異なる焦点位置に割り当てられる。
【００１９】
イメージセンサは、複数のカラーチャネルを備えることができる。画像に適用される修正は、さまざまなカラーチャネルについて異なることができる。このようにして、色収差を考慮することができる。例えば、軸上色収差および／または倍率色収差は、像面湾曲の補正および／または非点収差の補正と同時にすることができる。
【００２０】
画像記録装置の検出器は、光軸に沿った被写体の像面湾曲よりも小さい検出器の被写界深度を有することができる。画像記録装置の検出器は、光軸に沿った非点収差によるデフォーカスよりも小さい検出器の被写界深度を有することができる。
【００２１】
画像記録装置により他の光学収差の補正を意図する場合、画像記録装置の検出器は、さまざまな光学収差により生じる光軸に沿ったデフォーカスの総和よりも小さい検出器の被写界深度を有することができる。例として、検出器は、軸上色収差、像面湾曲、および非点収差により生じるデフォーカスの総和より小さい検出器の被写界深度を有することができる。
【００２２】
複数の照射角について、適用される修正に係る情報は、画像記録装置の記憶媒体に不揮発的に各々記録することができる。
【００２３】
電子評価装置は、結果画像を計算するために、画像補正により補正された画像を加えるように構成することができる。
【００２４】
電子評価装置は、画像補正後、フーリエタイコグラフィーについて複数の画像を使用するように構成することができる。電子評価装置は、画像補正により補正された画像に依存する被写体の位相および振幅分布を計算するように構成することができる。電子評価装置は、座標空間における被写体のスペクトルを再構成し、フーリエ変換により被写体の位相および振幅分布を決定するように構成することができる。
【００２５】
電子評価装置は、画像補正後の複数の補正画像から位相差画像を確認するように構成することができる。
【００２６】
画像記録装置は、自動的に焦点を設定するように構成することができる。この目的のために、少なくとも２つの異なる照射角で被写体を記録する際に、視差を使用することができる。
【００２７】
電子評価装置は、検出器が更なる照射角について更なる画像を取り込む間に、１つの照射角について取り込まれた画像に画像補正を適用するように構成することができる。画像補正と異なる照射角での更なる画像記録とを並列化することにより、結果画像の提供までに必要な時間をさらに短縮することができる。
【００２８】
画像記録装置は、顕微鏡システムでもよい。画像は、伝送装置（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で取り込まれてもよい。画像は、反射装置（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で取り込まれてもよい。
【００２９】
例示的な一実施形態による画像を記録する方法は、被写体が複数の照射角で照明される際に、複数の画像を取り込むことを含む。前記方法は、複数の画像を処理することを含む。ここで、複数の画像の各々に画像補正が適用され、画像補正は各々の画像を記録する際の照射角に依存する修正を含む。画像補正により補正された複数の画像が合成される。
【００３０】
例示的な一実施形態によると、前記方法は、画像記録装置により自動的に実行することができる。
【００３１】
フィールドポイント依存デフォーカスは、修正により補正することができる。例として、フィールドポイント依存デフォーカスは、画像記録装置の光学系の像面湾曲および／または非点収差により生じることがある。
【００３２】
前記方法において、修正を規定するベクトル場は、画像補正された画像を記録する際の照射角とフィールドポイント依存デフォーカスの両方に依存することができる。フィールドポイント依存デフォーカスは、照射角に依存しないことができる。修正を規定するベクトル場は、フィールドポイント依存デフォーカスにより生じる被写体平面の点のオフセットを決定することにより効率的に確認することができる。
【００３３】
像面湾曲は、修正により補正することができる。
【００３４】
前記方法において、修正は、像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲に依存することができる。像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲は、画像記録装置の光学系によりイメージセンサの平面に結像する曲面を確認する計算により、光学系について決定することができる。
【００３５】
前記方法において、画像に適用される修正は、被写体平面の点のフィールドポイント依存オフセットに依存することができ、前記オフセットされた前記点は、曲面に射影される場合、照射角で画像記録装置の光学系によりイメージセンサの平面に結像する。被写体平面の多数の点について、このオフセットを決定し反転することにより、画像を修正するために使用されるベクトル場を規定することができる。修正を規定するベクトル場は、像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲のみならず、各々の画像を記録する際の照射角にも依存する。
【００３６】
前記方法において、複数の照射角の各々の修正を規定するベクトル場を画像記録装置の記憶媒体に不揮発的に記憶し、記憶媒体から画像補正目的で検索することができる。あるいは、またはさらに、修正を規定するベクトル場は、複数の照射角の各々についての計算により確認されてもよい。
【００３７】
修正により非点収差を補正することができる。非点収差の補正は、像面湾曲の補正に対して、代替的に、または加えて実行することができる。
【００３８】
前記方法における画像に適用される修正は、非点収差の少なくとも２つの平面に対して、照射角で入射する光線の位置に依存することができる。非点収差の少なくとも２つの平面の各々は、画像記録装置のレンズの経線と光軸とにより規定することができ、経線は異なる焦点位置に割り当てられる。
【００３９】
複数の画像が取り込まれるイメージセンサは、複数のカラーチャネルを有することができる。前記方法において画像に適用される修正は、さまざまなカラーチャネルについて異なることができる。このようにして、色収差を考慮することができる。例として、軸上色収差または倍率色収差は、像面湾曲の補正および／または軸上色収差の補正と同時に補正することができる。
【００４０】
複数の画像を取り込むために使用される検出器は、光軸に沿った被写体の像面湾曲よりも大きい検出器の被写界深度を有することができる。検出器は、光軸に沿った非点収差により生じるデフォーカスよりも大きい検出器の被写界深度を有することができる。
【００４１】
画像記録装置により他の光学収差の補正を意図する場合、検出器はさまざまな光学収差により生じる光軸に沿ったデフォーカスの総和よりも小さい検出器の被写界深度を有することができる。例として、検出器は、軸上色収差、像面湾曲、および非点収差により生じるデフォーカスの総和より小さい検出器の被写界深度を有することができる。
【００４２】
複数の照射角について、適用される修正に係る情報は、画像補正のために画像記録装置の記憶媒体に不揮発的に各々記憶され、記憶媒体から検索することができる。
【００４３】
前記方法において、画像の修正は、フィールドポイントに依存するベクトルを整数画素間隔に丸めることを含むことができる。
【００４４】
前記方法において、画像の修正は、画素に適用されるフィールドポイント依存変位がイメージセンサの整数画素間隔に等しくない場合、複数の画素値間の補間を含むことができる。
【００４５】
画像補正後に複数の画像を合成することは、結果画像を計算するために、画像補正により補正された画像を加算することを含むことができる。
【００４６】
前記方法において、画像補正後、フーリエタイコグラフィーについて複数の画像を使用することができる。被写体の位相および振幅分布を計算することができる。被写体のスペクトルは座標空間において再構成することができ、被写体の位相および振幅分布はフーリエ変換により決定することができる。
【００４７】
前記方法において、位相差画像は、画像補正後の複数の補正画像から確認することができる。
【００４８】
前記方法において、焦点の自動設定を含むことができる。この目的のために、少なくとも２つの異なる照射角で被写体を記録する際に、視差を使用することができる。
【００４９】
前記方法において、更なる照明について更なる画像が取り込まれる間に、画像補正を１つの照射角について取り込まれた画像に適用することができる。画像補正と異なる照射角の更なる画像記録を並列化することにより、結果画像の提供に必要な時間を更に短縮することができる。
【発明の効果】
【００５０】
例示的な実施形態による装置および方法により、費用対効果の高い光学装置を使用することができるようになる。記録画像を、迅速に、解像度を維持しつつ、アーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減する方法で処理することができる。像面湾曲および／または非点収差により生じるデフォーカス収差について、フィールドポイントに依存する補正をすることができる。
【００５１】
上記で説明した特徴および以下に説明する特徴は、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、明示的に設定された対応する組み合わせだけでなく、更なる組合せまたは単独で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
本発明の上述の特性、特徴および利点、ならびにそれらが達成される方法は、図面と関連して詳細に説明される例示的な実施形態についての以下の説明と関連して、より明確になり、より明確に理解される。
【図１】例示的な一実施形態による画像記録装置の概略図である。
【図２】例示的な一実施形態による方法のフローチャートである。
【図３】例示的な実施形態による装置および方法における複数の画像処理の説明図である。
【図４】像面湾曲の補正のための例示的な実施形態による画像記録装置および方法の適用の説明図である。
【図５】被写体の像面湾曲に割り当てられる像面湾曲が確認される、像面湾曲の補正のための例示的な実施形態による画像記録装置および方法の適用の説明図である。
【図６】照射角とフィールドポイント依存デフォーカスについての修正の関係性（ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）の説明図である。
【図７】像面湾曲の補正の間に反転されるフィールドポイント依存変位の確認の説明図である。
【図８】像面湾曲の補正の間に反転されるフィールドポイント依存変位の確認の説明図である。
【図９】像面湾曲の補正のための例示的な一実施形態による方法のフローチャートである。
【図１０】非点収差の補正のための例示的な実施形態による画像記録装置および方法の適用の説明図である。
【図１１】像面湾曲の補正および／または非点収差の補正のための修正を規定するベクトル場の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による画像記録装置のブロック図である。
【図１３】画像を修正する異なる方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明は、図面を参照し好ましい実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。図面において、同一の参照符号は、同一または類似の要素を示す。図面は、本発明のさまざまな実施形態の概略図である。図に示される要素は、必ずしも実際のスケールどおりに示されているわけではない。むしろ、図面に示されたさまざまな要素は、その機能および目的が当業者に理解されるように再現されている。
【００５４】
図面に示されているように、機能ユニット（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｕｎｉｔｓ）と要素との間の接続および結合は、間接的な接続または結合として実施することができる。接続または結合は、有線または無線方式で実施することができる。
【００５５】
以下では、被写体の照明のデフォーカスにより生じる光学収差を計算により補正する方法について説明する。ここで、光学収差の「補正（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）」および「補正すること（ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ）」は、生成された結果画像の質を改善することができる方法を意味すると理解され、少なくともいくつかの光学収差、例えば像面湾曲および／または非点収差により生じるデフォーカス収差を低減することができる。
【００５６】
以下においてより詳細に説明するように、本発明の例示的な実施形態では、被写体の複数の画像が順に記録される。被写体を照明するための照射角は、複数の画像を記録するために、さまざまな値に設定される。画像補正は、画素をフィールドポイント依存方式で画像平面において変位する修正を含むことができる。フィールドポイント依存デフォーカスは、修正により補正することができる。例として、そのようなフィールドポイント依存デフォーカスは、像面湾曲および／または非点収差により生じることがある。
【００５７】
画像補正が含む取り込まれる画像を計算により処理することは、画像記録装置の記憶媒体に不揮発的に記憶されたデータに基づくことができる。データは、さまざまな照射角について各々の場合に適用される修正を含むことができる。あるいは、またはさらに、データは、例えば修正を規定するベクトル場を計算することにより、適用される修正を確認する電子評価装置からの情報を含むことができる。
【００５８】
計算による画像補正について画像記録装置の操作中に使用されるデータは、予め計算され、記憶媒体に記憶することができる。データは、基準被写体を用いて画像記録装置の校正測定により生成され、不揮発的に記憶することができる。
【００５９】
画像補正後に複数の画像を合成することにより、電子評価装置は、複数の画像からの情報を含む結果画像を自動的に生成することができる。結果画像は、点広がり関数（ＰＳＦ）によりデコンボリューションされる必要のない画像の修正および総和（ｓｕｍｍａｔｉｏｎ）を含むように生成することができる。
【００６０】
図１は、例示的な一実施形態による画像記録装置１の概略図である。画像記録装置１は、実施形態に係る方法を自動的に実行するように構成することができる。画像記録装置１は、顕微鏡システムであってもよいし、制御可能な画像照明装置を備える顕微鏡、より詳細に説明すると、イメージセンサを有するカメラ、画像補正のための電子評価装置を有する顕微鏡を備えてもよい。
【００６１】
画像記録装置１は、光源１１を含む照明装置を備える。既知の方法であるが、集光レンズ１２は、光源１１により放射された光を結像する被写体２に偏向させることができる。照明装置は、複数の異なる照射角４で、光が被写体２を照明するように構成される。例として、光源１１は、この目的のために、個々に作動可能な複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有するＬＥＤ装置（ＬＥＤ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を備えていてもよい。ＬＥＤ装置は、ＬＥＤリング装置（ＬＥＤ  ｒｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）であってもよい。あるいは、制御可能な要素は、異なる照射角を提供するために、中間像面に配置されてもよく、その中に従来の光源が拡大されて結像する。制御可能な要素は、可動ピンホール、マイクロミラー装置（ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）、液晶マトリクスまたは空間光変調器を含むことができる。
【００６２】
照明装置は、光軸５に含まれる照射角４の絶対値を変更（ｍｏｄｉｆｙ）することができるように構成することができる。照明装置は、被写体が照射角４で照明される光線３の方向も、光軸５の周りを極方向（ｐｏｌａｒ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に移動することができるように構成することができる。
【００６３】
画像記録装置１の検出器１４は、それぞれ、被写体２が照明される複数の照射角の各々について、被写体２の少なくとも１つの画像を取り込む。例として、検出器１４のイメージセンサ１５は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、またはＴＤＩ（ｔｉｍｅ  ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ＣＣＤセンサとして構成されてもよい。イメージング光学装置、例えば概略的に描かれているだけの顕微鏡対物レンズ１３は、イメージセンサ１５において、被写体２の拡大画像を生成することができる。イメージセンサ１５は、画像記録目的のための平面を含むことができる。
【００６４】
画像記録装置１は、電子評価装置２０を備える。電子評価装置２０は、更に複数の照射角について複数の取り込まれた被写体の画像を処理する。電子評価装置２０は、取り込まれた画像に画像補正を適用する。図２−図１３を参照してより詳細に説明するように、画像補正はそれぞれ、画像を記録する際の照射角に依存する修正を含む。画像補正目的の修正は、像面湾曲、非点収差または他のフィールドポイント依存デフォーカス収差により生じるフィールドポイント依存オフセットを減少させることができる。この目的のために、画素が像面において変位されるフィールドポイント依存変位は、像面において画素を変位することにより、フィールドポイント依存デフォーカスに応じて設定することができる。補正画像を生成するために、画像についての異なるカラーチャネルを異なる修正により補正することができる。
【００６５】
画像記録装置１は、補正情報２１を有する記憶媒体を備える。電子評価装置２０は、記憶媒体に結合されているか、または記憶媒体を備えることができる。電子評価装置２０は、記憶媒体の補正情報に応じて、各々の照射角についてそれぞれ適用される画像補正を確認することができる。
【００６６】
複数の照射角のうちの１つにそれぞれ割り当てられる補正画像は、異なる方法で合成することができる。例として、画像補正後に画像を加算してもよい。被写体２の振幅および位相情報の再構成のために、画像をフーリエタイコグラフィーについて使用することができる。補正画像は、焦点位置を確認するため、または他の方法で画像記録装置１を自動的に設定するために使用することができる。対応する処理は、電子評価装置２０により自動的に実行することができる。
【００６７】
電子評価装置２０は、画像を修正することにより画像補正を行うことができるので、リアルタイムで処理することができる。画像記録装置１は、電子評価装置２０が操作中に生成された結果画像を出力することができる光学出力装置を有するユーザーインタフェースを備えることができる。点広がり関数を有する個々の画像のデコンボリューションは、計算の観点から複雑であるが、それはもはや必須ではない。複数の照射角での照明の場合に取り込まれた画像からの情報を合成することにより、照射角のＭＴＦがゼロである被写体２の座標空間周波数に係る情報を得ることもできる。
【００６８】
図２−図１３を参照し、例示的な実施形態による画像記録装置の機能をより詳細に説明する。
【００６９】
図２は、例示的な一実施形態による方法３０のフローチャートである。前記方法は、画像記録装置１により自動的に行うことができる。
【００７０】
ステップ３１において、被写体は、第１の照射角で照明される。例として、照明装置は、被写体を第１の照射角で照明するように電子評価装置２０により作動することができる。イメージセンサ１５は、第１の画像を取り込む。
【００７１】
ステップ３２において、被写体は、第２の照射角で照明される。第２の照射角は、第１の照射角とは異なることができる。この目的のために、照明装置は、それに応じて作動することができる。イメージセンサ１５は、第２の画像を取り込む。
【００７２】
異なる照射角および画像記録で、被写体を順に照明することが繰り返されてもよい。
【００７３】
ステップ３３において、被写体は、ステップ第Ｎの照射角で照明され、Ｎは、整数であり、Ｎ＞１である。この目的のために、照明装置は、それに応じて作動することができる。イメージセンサ１５は、第Ｎの画像を取り込む。
【００７４】
ステップ３４において、Ｎ個の画像の各々に対して画像補正が適用される。画像補正は、修正を含む。修正は、ベクトル場により規定することができ、それに応じて画素は、空間に依存する方法で変位および／または補間することができる。画像補正は、更なる画像の取り込みと同時に適用することができる。例として、第１の補正画像は、第１の画像の画像補正により確認することができ、その間に、それと同時に、次の画像記録は、ステップ３２または３３において行われる。
【００７５】
ステップ３５において、被写体照明の異なる照射角について取り込まれた画像は、計算により合成することができる。この目的のために、画像を加算することができる。より複雑な処理が可能である。例として、被写体２の位相情報を、複数の画像から計算により決定することができる。画像補正により補正された画像を、フーリエタイコグラフィーアルゴリズムについて使用することができる。
【００７６】
図３は、画像記録装置１の動作モードをより詳細に説明するための模式図である。
【００７７】
被写体を第１の照射角で照明すると、第１の画像４１が取り込まれる。被写体を第２の照射角で照明すると、第２の画像４２が取り込まれる。被写体を第３の照射角で照明するとき、第３の画像４３が取り込まれる。
【００７８】
電子評価装置２０は、補正された第１の画像４４を生成するために、変換Ｔ１により第１の画像４１を修正する。変換Ｔ１は、画像平面の画素のフィールドポイント依存変位を含むことができる。第１の画像４４の画素は、変換Ｔ１にしたがって補間することができる。変換Ｔ１は、記録された第１の画像４１の画素について補正された第１の画像４４への線形写像（ｌｉｎｅａｒ  ｍａｐ）を含むことができ、これによりフィールドポイント依存デフォーカスにより生じる線形写像の歪みを再補正することができるが、図４−図１３に基づいて、これをより詳細に説明する。
【００７９】
電子評価装置２０は、補正された第２の画像４５を生成するために、変換Ｔ２により第２の画像４２を修正する。変換Ｔ２は、画像平面の画素のフィールドポイント依存変位を含むことができる。第２の画像４５の画素は、変換Ｔ２にしたがって補間することができる。変換Ｔ２は、記録された第２の画像４２の画素のための補正された第２の画像４５への線形写像を含むことができ、これによりフィールドポイント依存デフォーカスにより生じる線形写像の歪みを再補正することができるが、図４−１３に基づいて、これをより詳細に説明する。画像補正の照射角依存性のため、第２の変換Ｔ２は、第１の変換Ｔ１とは異なる。
【００８０】
電子評価装置２０は、補正された第３の画像４６を生成するために、変換Ｔ３により第３の画像４３を修正する。変換Ｔ３は、画像平面の画素のフィールドポイント依存変位を含むことができる。第３の画像４６の画素は、変換Ｔ３にしたがって補間することができる。変換Ｔ３は、記録された第３の画像４３の画素のための補正された第３の画像４６への線形写像を含むことができ、これによりフィールドポイント依存デフォーカスにより生じる線形写像の歪みを再補正することができるが、図４−１３に基づいて、これをより詳細に説明する。画像補正の照射角依存性のため、第３の変換Ｔ３は、第１の変換Ｔ１とも第２の変換Ｔ２とも異なる。
【００８１】
補正画像４４−４６は、互いに合成することができる。例として、結果画像４７は、補正画像４４−４６を加算することにより確認することができる。加算は、補正画像４４−４６の平均化のために使用することができる。
【００８２】
あるいは、またはさらに、結像する被写体についての位相および／または振幅情報を補正画像４４−４６から確認することができる。計算による被写体へのオートフォーカス（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ）を行うことができる。この目的のために、例えば異なる照射角について決定される視差から、検出器１４の焦点面に対する被写体の距離およびその位置を確認することができる。
【００８３】
図４−図１３を参照してより詳細に説明するように、像面湾曲および／または非点収差により生じる光学収差は、例示的な実施形態による画像記録装置および方法により補正することができる。この目的のために、修正は、光軸５に沿ったデフォーカスにより生じる光軸５に垂直な方向の被写体点のオフセットを、計算により再補償するように規定することができる。
【００８４】
図４および図５は、例示的な実施形態による装置および方法の場合の像面湾曲の補正を説明する。図４および図５は、画像記録装置の光学系を模式的に示しており、前記光学系は、被写体をイメージセンサ上に結像するための複数のレンズ５１、５２を備える。被写体の平面５３は、光学収差のため、光学系により曲面５４に結像する。図４は、像面湾曲を説明するための光線の経路５５−５７を模式的に示す。
【００８５】
画像記録目的のための平面を備えるイメージセンサが使用される場合、表面５４の湾曲は、被写体の歪みを生じさせる。
【００８６】
このような歪みを補償するために、修正は、取り込まれた画像から被写体を再構成する際に使用される、フィールドポイントに依存する補正として決定することができる。被写体の像面湾曲が像面湾曲に割り当てられ、前記被写体の像面湾曲が、光軸に垂直なオフセットを設定し、これにより被写体フィールド（ｏｂｊｅｃｔ  ｆｉｅｌｄ）のフィールドポイントが変位して現れる。このオフセットは、図５から図８を参照してより詳細に説明されるように、計算による修正により再補償することができる。
【００８７】
図５は、被写体の像面湾曲に割り当てられる像面湾曲を説明する。光学収差のため、曲面６３は、画像記録装置の光学系により平面６４に結像し、前記平面は、イメージセンサ１５の高感度面（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｐｌａｎｅ）を表す。曲面６３は、既知の方法で計算により確認することができる。この目的のために、イメージセンサ１５の平面６４に結像する曲面６３を決定するために、光学系の光学特性をシミュレートすることができる。あるいは、またはさらに、曲面６３の湾曲のため、ｚデフォーカス（ｚ−ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）により生じるオフセットを補正する修正を決定するために、測定は基準被写体についても行うことができる。曲面６３についての情報は、画像記録および処理中に決定される必要はないが、事前に確認され、画像処理中に順に使用することができる。
【００８８】
上述したように、例示的な実施形態による装置および方法において、複数の照射角で照明される被写体の画像が取り込まれる。フィールドポイント依存オフセットは、計算により補償され、各々の照射角について曲面６３の湾曲から生じる。ここで、検出器の被写界深度は、光軸５に沿った最大のデフォーカスよりも大きく、光軸に沿った被写体の像面湾曲６８により決定される。
【００８９】
図６は、例示的な実施形態による装置および方法で補正されるオフセットが光軸に垂直な平面でどのように生じるかを説明する。被写体フィールドの複数の点７１−７３は、平面７０に配置される。像面湾曲の結果として、点７１−７３は、それらの実際の位置ではなく、むしろ像面に現れる。オフセットは、光学系によりイメージセンサ１５の平面６４に結像される曲面６３に、点７１−７３を射影することにより決定することができる。
【００９０】
照射角４での被写体の照明は、例示的な方法で示されている。被写体は、光軸５との角度を含むことができる平行な光線３により照明される。像面湾曲と像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲の結果として、被写体フィールドの第１の点７１は、像の実際の位置ではなく、むしろ照射角４で入射する光線３に沿って曲面６３上に第１の点７１の射影７４により設定された位置に現れる。これにより、画像記録においてオフセット７７が生じる。オフセット７７は、画像補正中に補正することができる。この目的のために、オフセット７７が補正された画像の対応する画素に反転する修正を適用することができる。
【００９１】
像面湾曲と像面湾曲に割り当てられる像面湾曲の結果として、第２の点７２は、像の実際の位置ではなく、むしろ照射角４で入射する光線３に沿った曲面６３上に第２の点７２の射影により設定された位置に現れる。これにより、画像記録においてオフセット７８が生じる。
【００９２】
像面湾曲と像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲の結果として、第３の点７３は、像の実際の位置ではなく、むしろ照射角４で入射する光線３に沿った曲面６３上に第３の点７３の射影により設定された位置に現れる。これにより、画像記録においてオフセット７９が生じる。
【００９３】
オフセット７７−７９は、計算により平面７０の複数の点について決定することができ、反転することができる。このようにして、修正を規定し、画像補正目的のために、画像に適用されるベクトル場を決定することができる。
【００９４】
図６は、曲面６３を通る断面のみを示すが、湾曲は複数の方向に存在することができる。光軸に直交するｘ方向およびｙ方向に沿った曲率半径は、互いに異なることができる。それゆえ、照射角４により規定される光線方向３に沿って、曲面６３上への被写体フィールド７０の射影点により確認されるオフセット７７−７９は、いずれの場合でも２次元ベクトルであることができる。オフセットの方向と振幅は、フィールドポイントに依存する方法で変化することがあり、各々の場合の照射角に依存する。したがって、修正は、フィールドポイントに依存し、照射角と組み合わせてフィールドポイント依存デフォーカスにより規定される変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を規定する。
【００９５】
0006484706.tif 000002
【００９６】
色収差の場合、被写体の像面湾曲は、異なる波長について異なることがある。この場合、説明した処理は、複数の波長の各々について実行することができ、例えばそれは、イメージセンサ１５の複数のカラーチャネルの重心波長であってもよい。画像は、カラーチャネルの各々において修正により補正することができ、前記修正は、照射角とカラーチャネルの重心波長におけるフィールドポイント依存デフォーカスとに依存する。
【００９７】
図９は、像面湾曲を補正するための方法９０のフローチャートである。前記方法は、電子評価装置２０により自動的に実行することができる。
【００９８】
ステップ９１において、修正目的のために、どのような変換を画像に適用すべきかを確認することができる。修正は、画像を記録する際の照射角に依存する。例として、図３−図９を参照して説明したように、修正は、フィールドポイント依存デフォーカスおよび照射角に依存することができる。
【００９９】
修正は、さまざまな方法で確認することができる。１つの構成では、像面湾曲または像面湾曲に割り当てられる被写体の像面湾曲についての情報は、画像記録装置の記憶媒体に不揮発的に記憶することができる。次に、電子評価装置は、各々の照射角について修正を計算することができる。更なる構成では、修正そのものは、特性フィールド（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）に基づいて既に記憶することができる。例として、線形変換は、複数の照射角の各々について画像記録装置に不揮発的に記憶することができ、前記線形変換は、取り込まれた画像から補正された画像を計算するために使用される。例として、線形変換は、補正画像の画素値を含むベクトルについての記録画像の画素値を含むベクトルの変換を規定する行列の形式で記憶することができる。線形変換は、各々の場合におけるフィールドポイント依存デフォーカスおよび照射角に依存することができる。
【０１００】
ステップ９２において、画像補正の目的のために、画像に修正が適用される。修正は、画像エッジ上の画素を除いて、像面で修正された画像からの画素がイメージセンサの画素と再び一致するように実行することができる。この目的のために、図１３においては、補正画像の画素が記録画像の画素の重み付けされた重ね合わせとして計算されており、例えば図１３に基づいて詳細に説明されるように、修正中に補間を実行することができる。
【０１０１】
ステップ９１および９２は、Ｎ個の異なる照射角について取り込まれたＮ個の画像の各々について実行することができ、Ｎ＞２、特にＮ＞＞２が適用されてもよい。
【０１０２】
ステップ９３において、Ｎ個の補正画像を合成することができる。画像は、加算さすることができる。座標空間またはフーリエ空間における振幅および／または位相情報画像を確認することができる。
【０１０３】
例示的な実施形態による画像記録装置および方法は、軸上色収差の補正、あるいは、またはさらに、例えば非点収差の補正のように他の光学収差を補正するために使用することができ、より詳しくは、図１１に基づいて説明される。
【０１０４】
図１１は、例示的な一実施形態による画像記録装置の部分図を示しており、例えば照明装置のような概略的に描かれた光学装置のみが非点収差を有する。第１の経線１０１は、非点収差の第１の平面に存在する。非点収差の第１の平面は、第１の焦点位置１０２を規定することができる。第２の経線１０６は、非点収差の第２の平面に存在する。非点収差の第２の平面は、第２の焦点位置１０７を規定することができる。第１の平面は、最小焦点距離が現れる平面であってもよい。第２の平面は、最大焦点距離が現れる平面であってもよい。
【０１０５】
複数の焦点位置１０２、１０７は、検出器システムにより焦点が合い結像するｚ＝０平面に対して変位することができる。焦点位置１０２、１０７は、光軸に沿ってｚデフォーカス１１２、１１７を有することができる。ｚデフォーカスは、フィールドポイントに依存して変化することができる。
【０１０６】
被写体が照射角で照明される際に、光は、それぞれ設定された照射角により方向が固定された光線９０に沿って入射することができる。非点収差を補正するために、非点収差の平面に射影が存在してもよい。照射角で第１の平面に入射する光線９０の射影１０３は、光軸５との角度１０４を含む。角度１０４も、角度θａと表すことができる。照射角で第２の平面に入射する光線９０の射影１０８は、光軸５との角度１０９を含む。角度１０９もまた、角度θｂと表すことができる。非点収差の第１の平面により規定される平面は、イメージセンサのｘ軸またはｙ軸と一致する必要はない。しかし、既知のイメージセンサの平面における座標変換により、座標軸は、例えば非点収差の第１の平面とイメージセンサの平面との交線は、ｘ軸に対応し、非点収差の第１の平面とイメージセンサの平面との交線は、ｙ軸に対応する。
【０１０７】
非点収差の補正のために、照明方向に依存する修正を画像に適用することができる。修正は、非点収差の複数の面について現れるｚデフォーカス１１２、１１７に依存することができる。
【０１０８】
0006484706.tif 000003
【０１０９】
非点収差のフィールドポイント依存性は、修正のフィールドポイント依存性により考慮することができる。修正を規定するベクトル場は、イメージセンサの平面において可変であってもよい。
【０１１０】
図１１は、画像の修正を規定することができるベクトル場１１９を説明する。ここで、ベクトルの長さおよび方向は、記録画像を修正するために画素が移動する方向および絶対値を示す。上述したように、修正は、フィールドポイント依存デフォーカスおよび照射角に依存して決定することができる。
【０１１１】
像面湾曲の補正および／または非点収差の補正を行うことができる画像記録装置および方法が、図１−図１１を参照して例示的な方法で説明されているが、本明細書に記載の技術、例えば色収差を補正のように他の光学収差を補正するために使用することもできる。
【０１１２】
図１２は、例示的な一実施形態による画像記録装置のブロック図１２０である。画像記録装置は、自動的な像面湾曲の補正および／または非点収差の補正のために構成することができる。
【０１１３】
画像記録装置は、制御可能な照明装置１２１を含む。被写体は、照明装置１２１により複数の異なる照射角で順に照明することができる。照明コントローラー１２２は、順に設定された照射角を制御することができる。照明装置１２１は、ＬＥＤ装置を備えることができる。照明装置１２１は、例えば可動ピンホール、マイクロミラー装置（ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）、液晶マトリクスまたは空間光変調器のような制御可能な光学素子を中間像面に備えることができる。
【０１１４】
イメージセンサ１２３は、被写体が照明される各々の照射角について少なくとも１つの画像を取り込む。画像は、複数のカラーチャネルの情報を含むことができる。イメージセンサ１２３は、少なくとも１つのＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップを備えることができる。
【０１１５】
画像補正モジュール１２４は、画像補正を行うことができる。画像補正は、画像記録中に使用される照射角に依存することができる。画像補正は、画像の１つ、いくつかまたは全ての画像のカラーチャネルの修正を含むことができる。修正は、記録画像の画素から補正画像の画素への線形変換により規定することができる。１つの画像に適用される修正は、他の画像の画像記録中に使用される照射角に依存しないことができる。
【０１１６】
補正情報に係る記憶媒体１２５は、画像補正用モジュール１２４により使用される情報をさまざまな形態で記憶することができる。補正情報は、非点収差の異なる平面に対する像面湾曲および／またはデフォーカスのためフィールドポイント依存デフォーカスについての情報を含むことができ、補正情報から画像に適用される修正が画像補正モジュール１２４により計算される。補正情報は、異なる照射角に対する修正を指定することができる。補正情報は、元の画像の画素を画像補正中に補正画像の画素に変換するような、例えばイメージング行列（ｉｍａｇｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ）の形式の線形変換を規定することができる。
【０１１７】
画像補正モジュール１２４は、アプリケーション固有の専用回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、コントローラー、マイクロコントローラー、プロセッサまたはマイクロプロセッサとして構成することができる。画像補正モジュール１２４は、補正画像を自動的に計算する１つの構造ユニット（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｕｎｉｔ）の画像センサ１２３と組み合わせることができる。その結果、画像補正をハードウェアで符号化することができる。
【０１１８】
画像記録装置は、画像記録装置自体の測定により補正情報を確認するように構成することができる。画像記録装置は、補正情報を自動的に確認する校正モジュール１２８を備えることができる。この目的のために、複数の既知の基準被写体の記録を行い、被写体を再構成するため画像をどのように修正する必要があるかを決定するために、計算により更に処理することができる。
【０１１９】
画像記録装置は、Ｎ個の補正画像を組み合わせることができる画像合成モジュール１２６を備えることができる。画像補正後に確認された画像は、他の方法で更に合計（ｓｕｍｍｅｄ）するか、処理することができる。画像合成モジュール１２６は、フーリエタイコグラフィーアルゴリズムを実行するように構成することができる。画像合成モジュール１２６は、フーリエ空間の被写体の振幅および／または位相情報を確認するように構成することができる。
【０１２０】
画像記録装置は、更なる装置を備えることができる。例として、オートフォーカスを設定するための装置が存在してもよい。
【０１２１】
0006484706.tif 000004
【０１２２】
0006484706.tif 000005
【０１２３】
0006484706.tif 000006
【０１２４】
図１３は、画像補正中の修正を説明する。イメージセンサは、ピクセル１３０の配列を有する。修正を規定するベクトル場のベクトル１３６の成分は、２つの座標方向１３７、１３８のピクセル間隔の整数倍である必要はない。式（７）にしたがって、補正画像の画素１３１の画素値を確認するために、画素１３２−１３５の画素値を線形補間することができる。
【０１２５】
例示的な実施形態について図面を参照して説明したが、更なる実施形態では開発を実現することができる。例示的な実施形態による画像記録装置は、特に顕微鏡システムでもよいが、本明細書の方法は、他の画像システムでも使用することができる。上述の像面湾曲の補正および／または非点収差の補正の方法を使用することができるが、他の光学収差も代替的または加算的に補正することができる。補正画像は、多数の異なる方法でお互いを合成することができる。例として、補正画像は、フーリエタイコグラフィーについて使用されてもよいし、結果画像を確認するために加算されてもよい。
【図１】
0006484706.tif 000007
【図２】
0006484706.tif 000008
【図３】
0006484706.tif 000009
【図４】
0006484706.tif 000010
【図５】
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【図６】
0006484706.tif 000012
【図７】
0006484706.tif 000013
【図８】
0006484706.tif 000014
【図９】
0006484706.tif 000015
【図１０】
0006484706.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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