圖像取得裝置以及圖像取得裝置的聚焦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被用于試樣等的圖像取得的圖像取得裝置以及其聚焦(focus)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為圖像取得裝置，例如存在在預先將試樣的攝像區(qū)域分割成多個區(qū)域并以高倍率對各個分割區(qū)域進行攝像之后將它們合成的虛擬(virtual)顯微鏡裝置。在這樣的虛擬顯微鏡中的圖像取得中，一直以來，作為在取得生物樣品等的試樣的圖像的時候的攝像條件，設(shè)定將試樣的全部區(qū)域作為對象的焦點圖(focus map)，進行基于焦點圖的焦點控制并進行試樣的圖像取得。
[0003]對于焦點圖的制作來說，首先，使用具備宏觀光學系統(tǒng)(Macro optical system)的圖像取得裝置，將試樣全體作為宏觀圖像來進行取得。接著，使用所取得的宏觀圖像，設(shè)定試樣的攝像范圍并且將攝像范圍分割成多個分割區(qū)域，相對于各個分割區(qū)域設(shè)定焦點取得位置。在焦點取得位置的設(shè)定之后，將試樣移至具備微觀光學系統(tǒng)的圖像取得裝置，取得在被設(shè)定的焦點取得位置上的焦點位置并根據(jù)這些焦點位置制作焦點圖。
[0004]然而，在制作這樣的焦點圖的時候，存在處理需要時間等的問題。另外，如果抑制所取得的焦點的間隔或數(shù)目的話則處理所需要的時間被縮短，但是在該情況下會有聚焦精度降低等的問題。因此，取得焦點位置并取得試樣的高倍率圖像的動態(tài)聚焦技術(shù)的開發(fā)正在進行。該方式是根據(jù)焦點對準了入射到圖像取得用的攝像裝置的光學圖像之前的光學圖像(前針)與焦點對準了入射到圖像取得用的攝像裝置的光學圖像之后的光學圖像(后針)的光強度差或者對比度差，檢測相對于當前的物鏡的高度的焦點位置的偏移方向，并在取消偏移的方向上使物鏡移動而取得圖像的方式。
[0005]例如，在專利文獻I所記載的顯微鏡系統(tǒng)中，設(shè)置有:第2攝像單元，對較第I攝像單元所攝像的區(qū)域更靠近跟前的區(qū)域進行攝像；自動對焦控制單元，根據(jù)由第2攝像單元進行攝像的圖像，調(diào)整第I攝像單元的攝像位置上的物鏡的對焦位置；時機控制構(gòu)件，使分割區(qū)域?qū)诜指顓^(qū)域之間的距離和試樣的移動速度而從第2攝像單元的攝像位置移動到第I攝像單元的攝像位置的時機與使由第2攝像單元進行攝像的分割區(qū)域的成像位置位于第I攝像單元的攝像面的時機相一致。另外，例如，在專利文獻2、3所記載的顯微鏡裝置中，使用玻璃構(gòu)件來形成在焦點控制用的導光光學系統(tǒng)內(nèi)的光路長差。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利申請公開2011-081211號公報
[0009]專利文獻2:再公表專利W02005/114287號公報
[0010]專利文獻3:再公表專利W02005/114293號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]在上述的專利文獻I所記載的顯微鏡系統(tǒng)中，通過使用半反半透鏡以及鏡從而形成光程差光學系統(tǒng)，相對于第2攝像單元的2個攝像區(qū)域使光路長不同的光分別入射。在該現(xiàn)有的顯微鏡系統(tǒng)中，例如由線傳感器構(gòu)成第I攝像單元以及第2攝像單元。因為在線傳感器中曝光時間短所以為了取得鮮明的圖像，光量的確保成為重要，相對于此，在該現(xiàn)有的顯微鏡系統(tǒng)中，因為由光程差光學系統(tǒng)使光分支所以會有光量的確保變得困難等的問題。
[0013]另外，在由第2攝像單元進行攝像的圖像的對比度的峰存在多個的情況或峰形狀為平坦的情況下等，為了高精度地檢測相對于物鏡的高度的焦點位置的偏移方向而有必要對光路長差(前針與后針之間的間隔)進行最適合化。然而，在上述的現(xiàn)有的顯微鏡系統(tǒng)中，在調(diào)整光程差的情況下有必要改變半反半透鏡以及鏡的位置或者改變第2攝像單元的位置，從而煩雜的工序變成必要。
[0014]本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的發(fā)明，其目的在于，提供一種能夠容易地調(diào)整光程差光學系統(tǒng)的光程差并且能夠高精度地檢測試樣的焦點位置的圖像取得裝置以及其聚焦方法。
[0015]解決課題的技術(shù)手段
[0016]為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的圖像取得裝置，其特征在于，具備:光源，朝著試樣照射光；導光光學系統(tǒng)，包含將試樣的光學圖像向圖像取得用的第I光路以及焦點控制用的第2光路分支的光分支單元；第I攝像單元，取得由向第I光路分支的第I光學圖像形成的第I圖像；第2攝像單元，取得由向第2光路分支的第2光學圖像形成的第2圖像；焦點控制單元，解析第2圖像并根據(jù)該解析結(jié)果控制由第I攝像單元進行的攝像的焦點位置；第2攝像單元具有設(shè)定有取得第2光學圖像的一部分圖像的第I攝像區(qū)域以及第2攝像區(qū)域的攝像面，在第2光路上配置有沿著攝像面的面內(nèi)方向使連續(xù)的光程差產(chǎn)生于第2光學圖像的光程差生成構(gòu)件，還具備沿著面內(nèi)方向控制攝像面上的第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置中的至少一方的區(qū)域控制單元。
[0017]在該圖像取得裝置中，通過在第2光路上配置光程差生成構(gòu)件從而能夠在第2攝像單元的第I攝像區(qū)域以及第2攝像區(qū)域上對焦點對準了入射到第I攝像單元的光學圖像之前的光學圖像(前針)和焦點對準了入射到第I攝像單元的光學圖像之后的光學圖像(后針)分別進行攝像。在該圖像取得裝置中，因為不進行焦點控制用的第2光路上的光的分支而能夠形成光路長差，所以抑制了為了獲得焦點位置的信息而必要的向第2光路的光量，從而能夠確保進行第I攝像單元中的攝像的時候的光量。另外，在該圖像取得裝置中，通過由區(qū)域控制單元來控制攝像面上的第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置中的至少一方，從而能夠容易地調(diào)整前針與后針之間的間隔。由此，能夠高精度地檢測試樣的焦點位置。
[0018]另外，光程差生成構(gòu)件優(yōu)選為具有厚度沿著攝像面的面內(nèi)方向進行變化的部分的玻璃構(gòu)件。在此情況下，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來形成第2光學圖像的光程差。
[0019]另外，區(qū)域控制單元優(yōu)選以第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔進行改變的方式沿著面內(nèi)方向變更第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置中的任意一方。在此情況下，可以在寬范圍內(nèi)變更第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔。另外，通過僅變更第I攝像區(qū)域和第2攝像區(qū)域中的任意一方從而能夠縮短變更所需要的時間。
[0020]另外，區(qū)域控制單元優(yōu)選以第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔進行改變的方式沿著面內(nèi)方向變更第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置的雙方。在此情況下，能夠在寬范圍內(nèi)變更第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔。
[0021]另外，區(qū)域控制單元優(yōu)選在維持第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔的狀態(tài)下沿著面內(nèi)方向變更第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置的雙方。在此情況下，能夠縮短變更第I攝像區(qū)域與第2攝像區(qū)域之間的間隔所需要的時間。
[0022]另外，優(yōu)選具備與試樣相對峙的物鏡、以及根據(jù)由焦點控制單元進行的控制相對地控制相對于試樣的物鏡的位置的物鏡控制單元，物鏡控制單元在由焦點控制單元進行的焦點位置的解析執(zhí)行中不進行物鏡的驅(qū)動，在由焦點控制單元進行的焦點位置的解析非執(zhí)行中使物鏡相對于試樣在一個方向上移動。在此情況下，因為物鏡與試樣的位置關(guān)系在焦點位置的解析中不發(fā)生變化，所以能夠保證焦點位置的解析精度。
[0023]另外，本發(fā)明所涉及的圖像取得裝置的聚焦方法，其特征在于，所述圖像取得裝置具備:光源，朝著試樣照射光；導光光學系統(tǒng)，包含將試樣的光學圖像向圖像取得用的第I光路以及焦點控制用的第2光路分支的光分支單元；第I攝像單元，取得由向第I光路分支的第I光學圖像形成的第I圖像；第2攝像單元，取得由向第2光路分支的第2光學圖像形成的第2圖像；焦點控制單元，解析第2圖像并根據(jù)該解析結(jié)果控制由第I攝像單元進行的攝像的焦點位置；將設(shè)定有取得第2光學圖像的一部分圖像的第I攝像區(qū)域以及第2攝像區(qū)域的攝像面設(shè)置于第2攝像單元，將沿著攝像面的面內(nèi)方向使光程差產(chǎn)生于第2光學圖像的光程差生成構(gòu)件配置于第2光路，由區(qū)域控制單元，沿著面內(nèi)方向控制攝像面上的第I攝像區(qū)域的位置以及第2攝像區(qū)域的位置中的至少一方。
[0024]在該聚焦方法中，通過將光程差生成構(gòu)件配置于第2光路從而能夠在第2攝像單元的第I攝像區(qū)域以及第2攝像區(qū)域中對