專利名稱：顯微鏡及聚焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微鏡及聚焦方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，存在一種在更換物鏡的操作中自動(dòng)執(zhí)行控制的電操作顯微鏡。該控制包括對(duì)聚光透鏡、視場(chǎng)光闌、孔徑光闌、用于在物鏡光軸方向上驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)的機(jī)構(gòu)、濾波器及用于調(diào)節(jié)光源產(chǎn)生的光的電源進(jìn)行調(diào)節(jié)。細(xì)節(jié)參見作為專利文獻(xiàn)1的日本專利公開第 Hei 11-133311 號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
順便地，當(dāng)使用顯微鏡觀察多個(gè)樣品時(shí)，通過使用在厚度方向上具有差異的蓋玻片和載玻片來制備該樣品。因此，如果在將照明光投射至樣品的操作中作為照明目標(biāo)的樣品位于某個(gè)位置，則照明目標(biāo)與物鏡之間的光程會(huì)因?yàn)檩d玻片厚度變化而發(fā)生不期望的改變。結(jié)果，設(shè)置在照明光學(xué)系統(tǒng)中的照明視場(chǎng)光闌在光軸方向上在與樣品表面的觀察位置分離的位置處形成圖像，引起包括圖像對(duì)比度劣化的問題。在包括專利文獻(xiàn)1所披露顯微鏡的現(xiàn)有顯微鏡中，焦點(diǎn)調(diào)節(jié)通常執(zhí)行如下。收縮視場(chǎng)光闌校正環(huán)，調(diào)節(jié)照明光學(xué)系統(tǒng)中采用的聚光透鏡的光軸方向位置，用眼觀察或在攝像元件處觀察視場(chǎng)光闌校正環(huán)邊緣的成像狀態(tài)并進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，為了構(gòu)建能夠自動(dòng)觀察多個(gè)樣品的系統(tǒng)，需要自動(dòng)為系統(tǒng)提供自動(dòng)高速地對(duì)照明視場(chǎng)光闌執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的能力。本發(fā)明欲解決上面的問題，則需要提供能夠?qū)φ彰饕晥?chǎng)光闌自動(dòng)執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的顯微鏡及聚焦方法。為了解決上述問題，提供了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的顯微鏡。該顯微鏡采用照明光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有照明視場(chǎng)光闌以及作為被配置為將照明光投射至鏡臺(tái)上所放置的樣品的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)照明光學(xué)元件；第一成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有被配置為基于透過樣品的透射光來獲取圖像的第一攝像元件以及被配置為基于透射光在第一攝像元件上使該圖像成像的一個(gè)或多個(gè)第一光學(xué)元件；第二成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有被配置為將第一成像光學(xué)系統(tǒng)中傳播的透射光進(jìn)行分離以從透射光中獲取部分光束的光束分離部、被配置為基于該部分光束獲取相差圖像的第二攝像元件以及被配置為基于該部分光束在第二攝像元件上使相差圖像成像的一個(gè)或多個(gè)第二光學(xué)元件；照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部，被配置為調(diào)節(jié)使照明視場(chǎng)光闌的圖像成像的成像位置；以及特征量計(jì)算塊，被配置為根據(jù)由第二攝像元件所生成的輸出信號(hào)來計(jì)算表示照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量。照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部根據(jù)特征量計(jì)算塊所計(jì)算的特征量來調(diào)節(jié)照明視場(chǎng)光闌的成像位置。相差圖像包括根據(jù)照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在第二攝像元件上的第一和第二圖像。特征量計(jì)算塊可以通過使用在第二攝像元件上各個(gè)像素上的第一圖像的輸出信號(hào)與第二圖像的輸出信號(hào)之間的強(qiáng)度差來計(jì)算特征量。
期望特征量計(jì)算塊在透過樣品的透射光沒有被聚焦在第一攝像元件的狀態(tài)下計(jì)算特征量。期望照明光的強(qiáng)度被調(diào)節(jié)成使得成像在第二攝像元件上的相差圖像的輸出信號(hào)的強(qiáng)度處于飽和狀態(tài)。可將顯微鏡構(gòu)造成這種結(jié)構(gòu)，其中，顯微鏡進(jìn)一步采用位置控制部，被配置為控制鏡臺(tái)的位置；以及厚度變化量計(jì)算塊，被配置為計(jì)算裝載有樣品的載玻片的厚度變化量。 相差圖像包括根據(jù)照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在第二攝像元件上的第一圖像和第二圖像。厚度變化量計(jì)算塊通過使用第二攝像元件的各個(gè)像素上的第一圖像的輸出信號(hào)與第二圖像的輸出信號(hào)之間的強(qiáng)度差來計(jì)算厚度變化量。位置控制部根據(jù)由厚度變化量計(jì)算塊所計(jì)算的厚度變化量將鏡臺(tái)的位置朝著照明光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)?？蓪@微鏡構(gòu)造成這種結(jié)構(gòu)，其中，顯微鏡進(jìn)一步采用位置控制部，被配置為控制鏡臺(tái)的位置；以及厚度變化量計(jì)算塊，被配置為計(jì)算裝載有樣品的載玻片的厚度變化量。 相差圖像包括根據(jù)照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在第二攝像元件上的第一圖像和第二圖像。厚度變化量計(jì)算塊通過使用在合焦?fàn)顟B(tài)下所獲取的第一圖像與在實(shí)際狀態(tài)下所獲取的第一圖像之間的邊緣位置差和/或在合焦?fàn)顟B(tài)下所獲取的第二圖像與在實(shí)際狀態(tài)下所獲取的第二圖像之間的邊緣位置的差值來計(jì)算厚度變化量。位置控制部根據(jù)由厚度變化量計(jì)算塊計(jì)算的厚度變化量將鏡臺(tái)的位置朝著照明光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)。厚度變化量計(jì)算塊可以針對(duì)第一圖像或第二圖像根據(jù)第一圖像或第二圖像中的照明視場(chǎng)光闌的形狀所在一側(cè)的邊緣位置來計(jì)算厚度變化量。厚度變化量計(jì)算塊可以針對(duì)第一圖像和第二圖像的每一個(gè)根據(jù)第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)中照明視場(chǎng)光闌的形狀所在一側(cè)的邊緣位置來計(jì)算厚度變化量。厚度變化量計(jì)算塊可以針對(duì)第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)根據(jù)第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)中照明視場(chǎng)光闌的形狀所在的兩側(cè)的邊緣位置的和來計(jì)算厚度變化量。特征量計(jì)算塊可以通過使用輸出信號(hào)的邊緣位置來計(jì)算特征量?？蓪@微鏡構(gòu)造成這種結(jié)構(gòu)，其中，顯微鏡進(jìn)一步采用亮度校正塊，被配置為校正成像在第一攝像元件上的圖像的亮度。亮度校正塊使用預(yù)先準(zhǔn)備的作為在亮度校正中使用的模式的亮度校正模式，在照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)了照明視場(chǎng)光闌的成像位置以使照明視場(chǎng)光闌的圖像處于合焦?fàn)顟B(tài)之后，校正在第一攝像元件上成像的圖像的亮度?？蓪@微鏡構(gòu)造成這種結(jié)構(gòu)，其中，顯微鏡進(jìn)一步采用亮度校正塊，被配置為校正成像在第一攝像元件上的圖像的亮度。亮度校正塊根據(jù)計(jì)算出的載玻片厚度變化量從均預(yù)先設(shè)定的作為亮度校正中要使用的模式的多個(gè)亮度校正模式中選擇一個(gè)，并且使用所選擇的亮度校正模式對(duì)圖像的亮度進(jìn)行校正。為了解決上述問題，提供了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的聚焦方法。該聚焦方法包括對(duì)作為具有照明視場(chǎng)光闌的照明光學(xué)系統(tǒng)所投射的部分照明光并且已透過鏡臺(tái)上所放置的樣品的透射光進(jìn)行分離以獲得來自透射光的部分光束，并且使攝像元件基于部分光束獲取相差圖像；根據(jù)攝像元件所生成的輸出信號(hào)來計(jì)算表示照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量；并且根據(jù)所計(jì)算的特征量來驅(qū)動(dòng)照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)照明視場(chǎng)光闌成像的成像位置。根據(jù)本發(fā)明，能夠自動(dòng)執(zhí)行照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的顯微鏡的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖2是示出根據(jù)同一實(shí)施方式的整體控制部的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是粗略示出在根據(jù)同一實(shí)施方式的顯微鏡中所采用的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖；圖4是粗略示出在根據(jù)同一實(shí)施方式的顯微鏡中所采用的光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)說明圖；圖5A是示出載玻片的厚度與照明視場(chǎng)光闌的圖像被成像的成像位置之間的關(guān)系的說明圖；圖5B是示出載玻片的厚度與照明視場(chǎng)光闌的圖像被成像的成像位置之間的關(guān)系的另一說明圖；圖6是在對(duì)示出照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量公式化中所使用的參數(shù)的描述中要參照的說明圖；圖7是在示出照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量的公式化中所使用的參數(shù)的描述中要參照的另一個(gè)說明圖；圖8A至圖8C是在描述用于檢測(cè)相差圖像上的照明位置的方法中要參照的說明圖；圖9是在描述根據(jù)同一實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的說明圖；圖10是在描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的說明圖；圖11是在描述根據(jù)同一實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的另一說明圖；圖12是在描述根據(jù)同一實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的再一說明圖；圖13是在描述根據(jù)同一實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的又一說明圖；以及圖14是在描述根據(jù)同一實(shí)施方式的聚焦方法中要參照的又一說明圖。
具體實(shí)施例方式通過參照如下附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。需要注意的是，在本發(fā)明的此說明書和附圖中，用相同的參考符號(hào)表示具有基本上相同功能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件，并且為了避免重復(fù)描述，對(duì)由相同參考符號(hào)表示的結(jié)構(gòu)元件僅說明一次。還應(yīng)注意的是，以按如下順序排列的章節(jié)來說明實(shí)施方式。(1)第一實(shí)施方式(1-1)顯微鏡的結(jié)構(gòu)(1-2)照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)處理(1-3)調(diào)節(jié)鏡臺(tái)位置的處理(1-4)校正亮度不均勻性的處理(1-5)典型變形例(第一實(shí)施方式)<顯微鏡的結(jié)構(gòu)>首先，參照?qǐng)D1說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的顯微鏡1的結(jié)構(gòu)。圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的顯微鏡1的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[整體結(jié)構(gòu)]如圖1中所通常示出的，根據(jù)第一實(shí)施方式的顯微鏡1采用縮略圖像成像部10和放大圖像成像部20?？s略圖像成像部10獲取生物樣品SPL被放置在其上的整個(gè)制備玻片 PRT的圖像。在下面的描述中，整個(gè)制備玻片PRT的圖像被稱作縮略圖像。放大圖像成像部 20通過以預(yù)先所確定的放大倍率放大圖像來獲取生物樣品SPL的圖像。在下面的描述中， 以放大倍率被放大的圖像簡(jiǎn)稱放大圖像。另外，放大圖像成像部20設(shè)置有用于檢測(cè)存在于放大圖像成像部20中的照明視場(chǎng)光闌的散焦量的散焦量檢測(cè)部30。制備玻片PRT是通過采用預(yù)先確定的固定技術(shù)被固定在載玻片上的生物樣品 SPL0生物樣品SPL可以為組織切片或涂抹細(xì)胞。組織可以是血液等的聯(lián)絡(luò)組織、上皮組織、 或聯(lián)絡(luò)組織和上皮組織兩種。如果需要，可將各種染色法的其中任意一種應(yīng)用于組織切片或涂抹細(xì)胞。各種染色法包括普通染色法和熒光染色法。普通染色法的典型實(shí)例為HE (蘇木精-曙紅)染色法、吉式(Giemsa)染色法及柏式(Papanicolaou)染色法。熒光染色法的典型實(shí)例為FISH(熒光原位雜交)法和氧抗體法。另外，在制備玻片PRT上黏貼標(biāo)簽。標(biāo)簽示出用于識(shí)別制備玻片PRT的生物樣品 SPL的特定信息。該特定信息包括制備樣品者的姓名、樣品獲取時(shí)間和樣品獲取日期以及染色法類型。根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1還設(shè)置有鏡臺(tái)40，該鏡臺(tái)上安裝了與上述制備玻片 PRT類似的制備玻片PRT。另外，顯微鏡1還設(shè)置有用于在各個(gè)方向上移動(dòng)鏡臺(tái)40的鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41。更具體地，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41能夠在平行于鏡臺(tái)40表面的方向上以及垂直于表面的方向上以很高的自由度移動(dòng)鏡臺(tái)40。平行于鏡臺(tái)40表面的方向被稱作X軸和Y軸方向，而垂直于表面的方向被稱作Z軸方向。另外，放大圖像成像部20設(shè)置有作為典型照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部的聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42。[縮略圖像獲取部]如圖1所示，縮略圖像成像部10設(shè)置有諸如光源11、物鏡12及攝像元件13的主要組件。光源11相對(duì)于鏡臺(tái)40被設(shè)置在與制備玻片PRT相對(duì)的一側(cè)。光源11能夠投射亮視場(chǎng)照明光或暗視場(chǎng)照明光，并從一種光切換至另一種。亮視場(chǎng)照明光是用于照明已經(jīng)經(jīng)受普通染色的生物樣品SPL的光。亮視場(chǎng)照明光也被簡(jiǎn)稱為視場(chǎng)照明光。另一方面，暗視場(chǎng)照明光是用于照明已經(jīng)經(jīng)受特殊染色的生物樣品SPL的光。另外，光源11也可以是能夠投射亮視場(chǎng)照明光或暗視場(chǎng)照明光的光源。在這種情況下，設(shè)置兩個(gè)光源11。兩個(gè)光源 11的其中一個(gè)能夠投射亮視場(chǎng)照明光，而另一個(gè)光源能夠投射暗視場(chǎng)照明光。除此之外，縮略圖像成像部10也可以具有分開設(shè)置的標(biāo)簽光源。圖1中未示出的標(biāo)簽光源投射用于獲取寫在被黏貼在制備玻片PRT上的標(biāo)簽上的特定信息的圖像的光。具有預(yù)先確定的放大倍率的物鏡12采用與鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面正交并通過縮略圖像成像部10中心的線作為光軸SRA。物鏡12關(guān)于鏡臺(tái)40被設(shè)置在與制備玻片 PRT相同的一側(cè)。透過被放在鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面上的制備玻片PRT的透射光被物鏡12會(huì)聚，在物鏡12后面設(shè)置的攝像元件13上成像。表述為“在物鏡12后面設(shè)置的攝像元件13”的陳述意味著攝像元件13被設(shè)置在光傳播方向上與物鏡12分開的位置處。
覆蓋了鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面上所放置的整個(gè)制備玻片PRT的在攝像范圍中的光在攝像元件13上成像。換句話說，透過制備玻片PRT的透射光在攝像元件13上成像。在攝像元件13上成像的圖像是作為獲取整個(gè)制備玻片PRT的圖像的操作結(jié)果而獲取的顯微圖像的縮略圖像。[放大圖像獲取部]如圖1所示，放大圖像成像部20設(shè)置有包括光源21、聚光透鏡22、物鏡23及攝像元件M的主要組件。另外，放大圖像成像部20還設(shè)置有在圖中未示出的照明視場(chǎng)光闌。光源21投射亮視場(chǎng)照明光。光源21關(guān)于鏡臺(tái)40被設(shè)置在與制備玻片PRT相對(duì)的一側(cè)。另外，用于生成暗視場(chǎng)照明光的另一個(gè)光源關(guān)于鏡臺(tái)也設(shè)置在與制備玻片PRT相對(duì)的一側(cè)，但在與光源21不同的位置處。圖1中未示出此另一個(gè)光源。聚光透鏡22是用于會(huì)聚由光源21投射的亮視場(chǎng)照明光以及由用于生成暗視場(chǎng)照明光的另一個(gè)光源投射的暗視場(chǎng)照明光并將會(huì)聚的亮視場(chǎng)照明光以及會(huì)聚的暗視場(chǎng)照明光導(dǎo)向鏡臺(tái)40上放置的制備玻片PRT的透鏡。聚光透鏡22采用與鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面正交并穿過放大圖像成像部20中心的線作為光軸ERA。聚光透鏡22被設(shè)置在光源 21與鏡臺(tái)40之間。聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42能夠驅(qū)動(dòng)聚光透鏡22在光軸ERA的方向上移動(dòng)。 即，聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42能夠改變聚光透鏡22在光軸ERA上的位置。具有預(yù)先確定的放大倍率的物鏡23采用與鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面正交并穿過放大圖像成像部20的中心的線作為光軸ERA。物鏡23關(guān)于鏡臺(tái)40被設(shè)置在與制備玻片 PRT相同的一側(cè)。通過適當(dāng)更換放大圖像成像部20中使用的物鏡23，能夠以各種放大倍率放大并獲取生物樣品SPL的圖像。透過被放置在鏡臺(tái)40的制備玻片放置表面上的制備玻片PRT的透射光被物鏡23會(huì)聚，在物鏡23后面設(shè)置的攝像元件M上成像。表述為“在物鏡23的后面設(shè)置的攝像元件M”的陳述意味著攝像元件M被設(shè)置在光傳播方向上與物鏡 23分開的位置處。應(yīng)當(dāng)注意的是，光束分離器31設(shè)置在物鏡23與攝像元件M之間的光軸ERA上。 透過物鏡23的部分透射光被光束分離器31導(dǎo)向包括稍后描述的光束分離器31的散焦量檢測(cè)部30的內(nèi)部。根據(jù)攝像元件M的像素大小和物鏡23的放大倍率，在攝像元件M上對(duì)在鏡臺(tái)40 的制備玻片放置表面上攝像范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行成像。攝像范圍具有預(yù)先確定的寬度以及也被預(yù)先確定的高度。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于物鏡23放大了生物樣品SPL的一部分，所以攝像范圍與攝像元件13上的攝像范圍相比非常小。在圖1中所示的結(jié)構(gòu)中，用作光軸SRA的穿過縮略圖像成像部10的中心位置的法線與用為光軸ERA的穿過放大圖像成像部20的中心位置的法線在Y軸方向上偏離了距離 D。距離D被設(shè)定為這樣一個(gè)足夠大的值使得用于支撐放大圖像成像部20的物鏡23的鏡筒(未示出)不會(huì)被投影在攝像元件13的攝像范圍上。但是，距離D可小到足以使得顯微鏡1的尺寸減小。[散焦量檢測(cè)部]如圖1所示，散焦量檢測(cè)部30采用包括光束分離器31、聚光透鏡32、雙目鏡33及攝像元件；34的主要組件。如之前所說明的一樣，光束分離器31被設(shè)置在放大圖像成像部20中采用的物鏡23與攝像元件M之間的光軸ERA上，并且透過物鏡23的一部分透射光被光束分離器31導(dǎo)向包括光束分離器31的散焦量檢測(cè)部30的內(nèi)部。換句話說，光束分離器31將透過物鏡23 的透射光分離成向攝像元件M傳播的透射光和向散焦量檢測(cè)部30 (稍后進(jìn)行描述)中所采用的聚光透鏡32傳播的反射光。S卩，聚光透鏡32被設(shè)置在由于光束分離器31執(zhí)行的分離而獲取的反射光的傳播方向上與光束分離器31分開的位置處。聚光透鏡32將由于光束分離器31執(zhí)行的分離而獲取的反射光會(huì)聚成光束，并將光束導(dǎo)向在被定義為反射光傳播方向的后向方向上在與光束分離器31分開的位置處所設(shè)置雙目鏡33。雙目鏡33將來自聚光透鏡32的光束分離成兩個(gè)光束。兩個(gè)光束在被定義為反射光的傳播方向的后向方向上在與雙目鏡33分開的位置處所設(shè)置的攝像元件34的成像表面上形成一組觀察目標(biāo)圖像。即，穿過雙目鏡33中的每一個(gè)的光在攝像元件34的成像表面上成像。結(jié)果，一對(duì)觀察目標(biāo)圖像被成像在攝像元件34的成像表面上。由于穿過聚光透鏡32的在各個(gè)方向上的光束到達(dá)雙目鏡33，所以在攝像元件34的成像表面上成像的觀察目標(biāo)圖像之間存在相差。在隨后的描述中，這對(duì)觀察目標(biāo)圖像被稱作相差圖像。根據(jù)此實(shí)施方式的散焦量檢測(cè)部30通過使用此相差來檢測(cè)存在于放大圖像成像部20中的照明視場(chǎng)光闌的散焦量。上面的描述說明了一種結(jié)構(gòu)，其中，光束分離器31被放置在物鏡23與攝像元件M 之間。但是，用于分離光束的光束分離部不必一定是光束分離器31。例如，可移動(dòng)反射鏡也能夠被用作光束分離部。另外，在縮略圖像成像部10、放大圖像成像部20及散焦量檢測(cè)部30的每一個(gè)中所采用的攝像元件可以為一維攝像元件或二維攝像元件。需要注意，對(duì)放大圖像成像部20和散焦量檢測(cè)部30再次詳細(xì)地作如下說明。[控制部]如圖1所示，根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1采用用于控制顯微鏡1中所包括的多個(gè)組件的多個(gè)控制部。具體而言，根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1采用用于控制顯微鏡1中所包括的各個(gè)光源的照明控制部51。光源包括光源11和光源21。顯微鏡1還采用用于控制鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52和用于控制聚光透鏡22的位置的聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53。顯微鏡1還采用用于控制被用于獲取相差圖像的攝像元件34的相差圖像獲取控制部M和用于控制被用于獲取縮略圖像的攝像元件13的縮略圖像獲取控制部55。顯微鏡1 還采用用于控制被用于獲取生物樣品SPL的放大圖像的攝像元件M的放大圖像獲取控制部56。照明控制部51、鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52、聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53、相差圖像獲取控制部 M、縮略圖像獲取控制部陽(yáng)及放大圖像獲取控制部56分別通過各種數(shù)據(jù)通信線被連接至光源11/光源21、鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41、聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42、攝像元件34、攝像元件13及攝像元件24。另外，根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1采用用于整體控制顯微鏡1的單獨(dú)設(shè)置的整體控制部50。整體控制部50通過各個(gè)數(shù)據(jù)通信線被連接至照明控制部51、鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部 52、聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53、相差圖像獲取控制部M、縮略圖像獲取控制部55及放大圖像獲取控制部56。整體控制部50、照明控制部51、鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52、聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53、相差圖像獲取控制部M、縮略圖像獲取控制部陽(yáng)及放大圖像獲取控制部56中的每一個(gè)都采用 CPU(中央處理單元)、R0M(只讀存儲(chǔ)器)、RAM(隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)、存儲(chǔ)單元、通信單元及處理電路。對(duì)上面所提及的部件及其功能作如下說明。照明控制部照明控制部51是用于控制在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中所采用的各個(gè)光源的處理部。當(dāng)照明控制部51從整體控制部50接收到指示對(duì)生物樣品SPL照明的方法的信息時(shí)，根據(jù)指示該方法的信息，照明控制部51控制由該信息指示的光源的照明。例如，下面的描述集中于在縮略圖像成像部10中所采用的光源11的控制執(zhí)行上。 在這種情況下，照明控制部51為了確定是否實(shí)現(xiàn)亮視場(chǎng)模式或暗視場(chǎng)模式而參照指示對(duì)生物樣品SPL照明的方法的信息。亮視場(chǎng)模式是用于獲取亮視場(chǎng)圖像的模式，而暗視場(chǎng)模式是用于獲取暗視場(chǎng)圖像的模式。隨后，照明控制部51根據(jù)光源11要實(shí)現(xiàn)的模式來設(shè)定參數(shù)，使得光源11根據(jù)該模式來投射照明光。因此，光源11所投射的照明光傳播穿過鏡臺(tái) 40上的光圈，并且到達(dá)整個(gè)生物樣品SPL。需要注意，由照明控制部51所設(shè)定的參數(shù)通常包括照明光的強(qiáng)度及指示光源類型的參數(shù)。接下來，下面的描述集中于在放大圖像成像部20中所采用的光源21的控制執(zhí)行上。在這種情況下，照明控制部51為了確定是否要執(zhí)行亮視場(chǎng)模式或暗視場(chǎng)模式而參照指示對(duì)生物樣品SPL照明的方法的信息。隨后，照明控制部51根據(jù)光源21要實(shí)現(xiàn)的模式來設(shè)定參數(shù)，使得光源21根據(jù)該模式來投射照明光。因此，光源21所投射的照明光傳播穿過鏡臺(tái)40上的光圈，并到達(dá)整個(gè)生物樣品SPL。需要注意，由照明控制部51所設(shè)定的參數(shù)通常地包括照明光的強(qiáng)度及指示光源類型的信息。建議讀者牢記應(yīng)當(dāng)在亮視場(chǎng)模式中投射可見光作為照明光。除此之外，也應(yīng)當(dāng)將具有包括可激發(fā)波長(zhǎng)的多個(gè)波長(zhǎng)的標(biāo)記生成光作為在特殊染色中所使用的熒光標(biāo)記。另外，在暗視場(chǎng)模式中，去掉了用于熒光標(biāo)記的背景部分。鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52是用于控制用于驅(qū)動(dòng)在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中所設(shè)置的鏡臺(tái)40的鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的處理部。當(dāng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52從整體控制部50接收到指示用于獲取生物樣品SPL的圖像的方法的信息時(shí)，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52根據(jù)所接收的指示該方法的信息來控制鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41。例如，下面的描述集中于在獲取縮略圖像的操作上。在這種情況下，當(dāng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52從整體控制部50接收到作為獲取生物樣品SPL的縮略圖像的指令用的信息時(shí)，根據(jù)所接收的作為指令用的信息，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52控制鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41在鏡臺(tái)表面方向 (也被稱作X-Y軸方向)上移動(dòng)鏡臺(tái)40，使得整個(gè)制備玻片PRT被放在攝像元件13的攝像范圍內(nèi)。另外，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52還控制鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41在Z軸方向移動(dòng)鏡臺(tái)40，使得整個(gè)制備玻片PRT與物鏡12的焦點(diǎn)符合。接下來，下面的描述集中于根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1為了獲取生物樣品SPL的放大圖像所執(zhí)行的操作上。在這種情況下，當(dāng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52從整體控制部50接收到作為獲取生物樣品SPL的放大圖像的指令用的信息時(shí)，根據(jù)所接收的作為指令用的信息， 鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52控制并驅(qū)動(dòng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41在鏡臺(tái)表面方向(也被稱作X-Y軸方向)上移動(dòng)鏡臺(tái)40，使得生物樣品SPL從光源11與物鏡12之間的位置被移動(dòng)至聚光透鏡22與物鏡23之間的位置。另外，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52還控制并驅(qū)動(dòng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41以在鏡臺(tái)表面方向(也被稱作X-Y軸方向)上移動(dòng)鏡臺(tái)40，使得生物樣品SPL的預(yù)定部分被放入攝像元件M的攝像范圍內(nèi)。除此之外，鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52還控制并驅(qū)動(dòng)鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41在垂直于鏡臺(tái)表面方向的方向上移動(dòng)鏡臺(tái)40，使得生物樣品SPL的預(yù)定部分與物鏡23的焦點(diǎn)符合。如上所述，生物樣品SPL的預(yù)定部分已經(jīng)被放入攝像元件M的攝像范圍內(nèi)。順便地，垂直于鏡臺(tái)表面方向的方向還被稱作Z軸方向或組織切片的深度方向。聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53是用于控制聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的處理部，該聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中的放大圖像成像部20中所采用的聚光透鏡22。當(dāng)聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53從整體控制部50接收到關(guān)于在放大圖像成像部20中所采用的照明視場(chǎng)光闌的散焦量的信息時(shí)，聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53根據(jù)所接收的關(guān)于散焦量的信息來控制聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42。如將在隨后被描述的一樣，如果在放大圖像成像部20中所采用的照明視場(chǎng)光闌沒有正確地與聚光透鏡22的焦點(diǎn)符合，則在攝像元件M上所成像的放大圖像的對(duì)比度會(huì)不合需要地劣化。為了防止放大圖像的對(duì)比度劣化，根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中所采用的整體控制部50基于由散焦量檢測(cè)部30所生成的相差圖像對(duì)照明視場(chǎng)光闌的散焦量執(zhí)行特定處理。隨后將對(duì)整體控制部50自身進(jìn)行詳細(xì)描述。整體控制部50為了使控制聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53改變聚光透鏡22的位置而將表示照明視場(chǎng)光闌的經(jīng)指定處理的散焦量的信息輸出至聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53，使得聚光透鏡22的焦點(diǎn)被置于與放大圖像成像部20 中所采用的照明視場(chǎng)光闌相符的狀態(tài)。具體而言，根據(jù)由整體控制部50執(zhí)行的控制，聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53驅(qū)動(dòng)聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42以校正光軸ERA上聚光透鏡22的位置，使得聚光透鏡22的焦點(diǎn)與放大圖像成像部20中所采用的照明視場(chǎng)光闌相符。相差圖像獲取控制部相差圖像獲取控制部M是用于控制在散焦量檢測(cè)部30中所采用的攝像元件34 的處理部。相差圖像獲取控制部M根據(jù)攝像元件34中的亮視場(chǎng)模式或暗視場(chǎng)模式來設(shè)定參數(shù)。另外，當(dāng)相差圖像獲取控制部M接收到通過攝像元件34所生成的、作為表示在攝像元件34的成像表面上所成圖像的信號(hào)的輸出信號(hào)時(shí)，相差圖像獲取控制部M將輸出信號(hào)視為表示相差圖像的信號(hào)。當(dāng)相差圖像獲取控制部M接收到表示相差圖像的輸出信號(hào)時(shí)， 相差圖像獲取控制部M將表示輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)提供至整體控制部50。需要注意，攝像元件34中由相差圖像獲取控制部M設(shè)定的參數(shù)通常地包括曝光開始定時(shí)和曝光結(jié)束定時(shí)。 即，攝像元件34中由相差圖像獲取控制部M所設(shè)定的參數(shù)通常地包括曝光時(shí)間?？s略圖像獲取控制部縮略圖像獲取控制部55是用于控制在縮略圖像成像部10中所采用的攝像元件13 的處理部?？s略圖像獲取控制部55根據(jù)攝像元件13中的亮視場(chǎng)模式或暗視場(chǎng)模式來設(shè)定參數(shù)。另外，當(dāng)縮略圖像獲取控制部陽(yáng)接收到由攝像元件13所生成的、作為表示在攝像元件13的成像面上所成圖像的信號(hào)的輸出信號(hào)時(shí)，縮略圖像獲取控制部55將輸出信號(hào)視為表示縮略圖像的信號(hào)。當(dāng)縮略圖像獲取控制部陽(yáng)接收到表示縮略圖像的輸出信號(hào)時(shí)，縮略圖像獲取控制部陽(yáng)將表示輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)提供至整體控制部50。需要注意，攝像元件13 中由縮略圖像獲取控制部55設(shè)定的參數(shù)通常包括曝光開始定時(shí)和曝光結(jié)束定時(shí)。放大圖像獲取控制部放大圖像獲取控制部56是用于控制在放大圖像成像部20中所采用的攝像元件M 的處理部。放大圖像獲取控制部56根據(jù)攝像元件M中的亮視場(chǎng)模式或暗視場(chǎng)模式來設(shè)定參數(shù)。另外，當(dāng)放大圖像獲取控制部56接收到由攝像元件M所生成的、作為表示在攝像元件M的成像面上所成圖像的信號(hào)的輸出信號(hào)時(shí)，放大圖像獲取控制部56將輸出信號(hào)視為表示放大圖像的信號(hào)。當(dāng)放大圖像獲取控制部56接收到表示放大圖像的輸出信號(hào)時(shí)，放大圖像獲取控制部56將表示輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)提供至整體控制部50。需要注意，攝像元件M 中由放大圖像獲取控制部56所設(shè)定的參數(shù)通常地包括曝光開始定時(shí)和曝光結(jié)束定時(shí)。整體控制部整體控制部50是用于控制包括上述的照明控制部51至放大圖像獲取控制部56 的整個(gè)顯微鏡的處理部。下面參照?qǐng)D2詳細(xì)說明根據(jù)此實(shí)施方式的整體控制部50的結(jié)構(gòu)。 圖2是示出根據(jù)此實(shí)施方式的整體控制部50的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所示，整體控制部50采用縮略圖像獲取塊501、相差圖像獲取塊503、放大圖像獲取塊505、特征量計(jì)算塊507、邊緣位置檢測(cè)塊509、厚度變化量計(jì)算塊511、亮度校正塊513、通信塊515及存儲(chǔ)塊517?？s略圖像獲取塊501通常由包括CPU、R0M、RAM及通信單元的組件來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶對(duì)顯微鏡1操作預(yù)先確定的操作時(shí)、當(dāng)制備玻片PRT被安裝在鏡臺(tái)40上時(shí)或如果發(fā)生另一個(gè)操作的情況下，縮略圖像獲取塊501請(qǐng)求縮略圖像獲取控制部55設(shè)定攝像元件13中的各種參數(shù)，并獲取縮略圖像。隨后，縮略圖像獲取塊501從縮略圖像獲取控制部55獲取縮略圖像的數(shù)據(jù)。在下面的描述中，縮略圖像的數(shù)據(jù)也被稱作縮略圖像數(shù)據(jù)。縮略圖像獲取塊501可以將縮略圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稍后描述的存儲(chǔ)塊517中。另外，縮略圖像獲取塊501也可以借助于通信塊 515將縮略圖像數(shù)據(jù)通常輸出至設(shè)置在整體控制部50外部的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。相差圖像獲取塊503也通常由包括CPU、R0M、RAM及通信單元的組件來實(shí)現(xiàn)。在預(yù)先確定的定時(shí)中，相差圖像獲取塊503請(qǐng)求相差圖像獲取控制部M設(shè)定攝像元件34中的各種參數(shù)并獲取相差圖像。在這種情況下，請(qǐng)求獲取相差圖像的操作的定時(shí)通常是用戶執(zhí)行操作以請(qǐng)求照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的時(shí)間、從執(zhí)行照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)至過去了一段預(yù)定時(shí)間段之后的時(shí)間、獲取放大圖像的操作的開始時(shí)間或預(yù)先設(shè)定的另一定時(shí)。隨后，相差圖像獲取塊503從相差圖像獲取控制部M獲取相差圖像的數(shù)據(jù)。在接下來的描述中，相差圖像的數(shù)據(jù)也被稱作相差圖像數(shù)據(jù)。相差圖像獲取塊503將相差圖像數(shù)據(jù)輸出至稍后描述的特征量計(jì)算塊507。相差圖像獲取塊503還可將相差圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稍后描述的存儲(chǔ)塊517。放大圖像獲取塊505通常由包括CPU、R0M、RAM及通信單元的組件來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶對(duì)顯微鏡1操作預(yù)先確定的操作時(shí)、當(dāng)獲取制備玻片PRT的縮略圖像的操作完成時(shí)或如果發(fā)生另一個(gè)操作的情況下，放大圖像獲取塊505請(qǐng)求放大圖像獲取控制部56設(shè)定攝像元件24的各個(gè)參數(shù)，并獲取放大圖像。隨后，放大圖像獲取塊505從放大圖像獲取控制部56獲取放大圖像的數(shù)據(jù)。在隨后的描述中，放大圖像的數(shù)據(jù)也被稱作放大圖像數(shù)據(jù)。放大圖像獲取塊505可以將放大圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稍后描述的存儲(chǔ)塊517中。另外，放大圖像獲取塊505也可以借助于通信塊 515將放大圖像數(shù)據(jù)通常輸出至設(shè)置在整體控制部50外部的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。特征量計(jì)算塊507通常由包括CPU、R0M及RAM的組件來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)由相差圖像獲取塊503獲取的相差圖像數(shù)據(jù)，特征量計(jì)算塊507計(jì)算表示放大圖像成像部20中設(shè)置的照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量。隨后將再次詳細(xì)描述由特征量計(jì)算塊507計(jì)算的特征量和計(jì)算特征量的方法。特征量計(jì)算塊507將計(jì)算的表示照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量輸出至聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53。隨后，聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53為了消除照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)模糊而根據(jù)從特征量計(jì)算塊507所接收的特征量驅(qū)動(dòng)聚光透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42以移動(dòng)聚光透鏡22。需要注意，雖然特征量計(jì)算塊507正在計(jì)算表示照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量，但是特征量計(jì)算塊507也能夠執(zhí)行其它操作。例如，特征量計(jì)算塊507能夠向照明控制部51發(fā)布關(guān)于照明光的光量的請(qǐng)求，并且向鏡臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制部52發(fā)布關(guān)于生物樣品SPL 的合焦度(in-focus degree)的請(qǐng)求。另外，如將在隨后所描述的一樣，存在均被用于計(jì)算特征量的多種方法。特征量計(jì)算塊507也能夠與稍后描述的邊緣位置檢測(cè)塊509合作計(jì)算特征量。需要注意，通過特征量計(jì)算塊507所計(jì)算的特征量和在特征量計(jì)算期間所獲取的各種數(shù)值被用在通過厚度變化量計(jì)算塊511所執(zhí)行的處理和通過亮度校正塊513所執(zhí)行的處理中。邊緣位置檢測(cè)塊509通常由包括CPU、R0M及RAM的組件來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)作為用于檢測(cè)由相差圖像獲取塊503獲取的相差圖像的邊緣位置的請(qǐng)求、由諸如特征量計(jì)算塊507和隨后描述的厚度變化量計(jì)算塊511的多個(gè)塊作出的請(qǐng)求，邊緣位置檢測(cè)塊509檢測(cè)相差圖像的邊緣位置。邊緣位置檢測(cè)塊509所采用的檢測(cè)相差圖像的邊緣位置的方法不用特別限定為特定的方法。即，可采用檢測(cè)相差圖像的邊緣位置的任意通常所知的方法能夠被采用。 隨后將具體詳細(xì)描述由根據(jù)此實(shí)施方式的邊緣位置檢測(cè)塊509執(zhí)行的、用于檢測(cè)相差圖像的邊緣位置的典型處理。如將在隨后所描述的一樣，在此實(shí)施方式中的相差圖像是與設(shè)置在放大圖像成像部20中的照明視場(chǎng)光闌的形狀相關(guān)的圖像。為了檢測(cè)照明視場(chǎng)光闌的形狀的邊緣位置，邊緣位置檢測(cè)塊509類似于稍后描述的一樣通常執(zhí)行邊緣位置檢測(cè)處理。照明視場(chǎng)光闌的形狀是根據(jù)照明視場(chǎng)光闌執(zhí)行的遮擋所得的視場(chǎng)的形狀。由邊緣位置檢測(cè)塊509所檢測(cè)的邊緣位置通常根據(jù)攝像元件34上的像素坐標(biāo)來表示。邊緣位置檢測(cè)塊509將關(guān)于所檢測(cè)的邊緣位置的信息提供至請(qǐng)求檢測(cè)相差圖像的邊緣位置的那些塊。如上所述，那些塊的典型實(shí)例為特征量計(jì)算塊507和厚度變化量計(jì)算塊511。邊緣位置檢測(cè)塊509可以通過僅從也被稱作二維圖像的平面圖像中提取出一維圖像來檢測(cè)邊緣位置。作為備選，邊緣位置檢測(cè)塊509也可以對(duì)二維圖像本身執(zhí)行處理以檢測(cè)邊緣位置。
厚度變化量計(jì)算塊511通常由包括CPU、R0M及RAM的組件來實(shí)現(xiàn)。如先前所說明的一樣，通過使用均具有被限定為厚度方向上的變化的厚度變化的蓋玻片和載玻片來制備該制備玻片PRT。將蓋玻片和載玻片的這些厚度變化考慮進(jìn)去。在這種情況下，載玻片的厚度變化對(duì)所得的放大圖像的對(duì)比度變化的影響比蓋玻片的厚度變化的影響更大。厚度變化量計(jì)算塊511通過使用通過相差圖像獲取塊503獲取的相差圖像數(shù)據(jù)來計(jì)算其上安裝了生物樣品SPL的載玻片的厚度變化量。需要注意，在載玻片的厚度變化量的計(jì)算中所使用的某些數(shù)據(jù)及在相同計(jì)算中所使用的某些數(shù)值可以與在特征量計(jì)算中被特征量計(jì)算塊507所使用的那些相同，并且/或者與在特征量計(jì)算期間由特征量計(jì)算塊507所獲取的那些相同。由于這個(gè)原因，厚度變化量計(jì)算塊511可以與特征量計(jì)算塊507合作有效計(jì)算載玻片的厚度變化量。稍后將具體詳細(xì)描述厚度變化量計(jì)算塊511所采用的計(jì)算厚度變化量的方法。亮度校正塊513通常由包括CPU、R0M及RAM的組件來實(shí)現(xiàn)。亮度校正塊513對(duì)在放大圖像成像部20中所采用的攝像元件對(duì)所輸出的放大圖像的亮度進(jìn)行校正。當(dāng)校正亮度時(shí)，亮度校正塊513參照作為將厚度變化與亮度校正模式彼此相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)使用的被存儲(chǔ)在稍后描述的存儲(chǔ)塊517中的數(shù)據(jù)庫(kù)。亮度校正塊513根據(jù)厚度變化量計(jì)算塊511所計(jì)算的厚度變化量在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索與所計(jì)算的厚度變化量相關(guān)的亮度校正模式。隨后，亮度校正塊513為了執(zhí)行對(duì)放大圖像的亮度進(jìn)行校正的處理而使用在搜索操作中所發(fā)現(xiàn)并選擇的亮度校正模式。除此之外，亮度校正塊513除了使用亮度校正模式的方法之外還可以控制諸如聚光透鏡22的光學(xué)元件的位置，以將光學(xué)元件移動(dòng)至光源21后部的這樣一個(gè)位置處使得聚光透鏡22的焦點(diǎn)與照明視場(chǎng)光闌符合。在這種情況下，亮度校正塊513請(qǐng)求聚光透鏡驅(qū)動(dòng)控制部53執(zhí)行處理，以驅(qū)動(dòng)聚光透鏡22并控制聚光透鏡22的位置，使得聚光透鏡22的焦點(diǎn)與照明視場(chǎng)光闌符合。通信塊515通常由包括CPU、ROM、RAM及通信塊的組件來實(shí)現(xiàn)。通信塊515控制在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1與設(shè)置在顯微鏡1外部的各個(gè)信息處理裝置之間所執(zhí)行的通信。具體而言，通信塊515對(duì)在顯微鏡1中所采用的整體控制部50與外部信息處理裝置之間所執(zhí)行的通信進(jìn)行控制。通信塊515允許根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1以雙向方式與被連接至諸如互聯(lián)網(wǎng)的公共網(wǎng)絡(luò)及諸如局域網(wǎng)的私人網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)外部信息處理裝置進(jìn)行通信。 外部信息處理裝置的典型實(shí)例為用于存儲(chǔ)生物樣品的顯微圖像的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。存儲(chǔ)塊517是在根據(jù)此實(shí)施方式的整體控制部50中所采用的典型存儲(chǔ)塊。存儲(chǔ)塊517用于存儲(chǔ)各種類型的數(shù)據(jù)，諸如根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1的各種設(shè)計(jì)參數(shù)及亮度校正模式的數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，存儲(chǔ)塊517還可用于存儲(chǔ)攝像數(shù)據(jù)及歷史信息。除此之外，存儲(chǔ)塊517也可用于適當(dāng)存儲(chǔ)當(dāng)根據(jù)此實(shí)施方式的整體控制部50正在執(zhí)行某個(gè)處理時(shí)要保留的各個(gè)參數(shù)或者在處理過程中的數(shù)據(jù)，并且適當(dāng)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種程序。在整體控制部50中所采用的每個(gè)塊能夠?qū)?shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)塊517并且能夠從存儲(chǔ)塊517中讀出數(shù)據(jù)。上面已經(jīng)描述了根據(jù)此實(shí)施方式的整體控制部50的典型功能。在整體控制部50 中所采用的每個(gè)功能部能夠被構(gòu)造為使用通用的組件和通用的電路或?yàn)樵摴δ懿康墓δ芏貏e設(shè)計(jì)的硬件。另外，每個(gè)功能部的所有功能也可通過CPU及其外圍組件來執(zhí)行。因此，能夠根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)此實(shí)施方式的任意多種技術(shù)水平適當(dāng)改變整體控制部50的結(jié)構(gòu)。建議讀者牢記可寫入用于實(shí)現(xiàn)整體控制部50的功能及在整體控制部50中所采用的功能部的計(jì)算機(jī)程序。也能夠在個(gè)人計(jì)算機(jī)等上執(zhí)行所述程序。另外，也可存在用于存儲(chǔ)這樣的計(jì)算機(jī)程序的記錄介質(zhì)并允許計(jì)算機(jī)讀取該程序。記錄介質(zhì)的典型實(shí)例為磁盤、 光盤、光學(xué)磁盤及閃存。另外，計(jì)算機(jī)程序還能夠通過網(wǎng)絡(luò)從程序提供商處下載，而不是被預(yù)先存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中。上面已經(jīng)參照?qǐng)D1和圖2詳細(xì)說明了根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1的整體結(jié)構(gòu)。如上所述，散焦量檢測(cè)部30中的相差A(yù)F(自動(dòng)聚焦)光學(xué)系統(tǒng)采用聚光透鏡32、 雙目鏡33及攝像元件34。但是，需要注意，不意味著相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)限于這種光學(xué)結(jié)構(gòu)。 例如，一個(gè)目鏡33取代雙目鏡33可以被用在邊緣檢測(cè)及載玻片厚度變化量的檢測(cè)中。艮口， 相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)能夠具有任意其它結(jié)構(gòu)，只要該其它結(jié)構(gòu)提供與這種光學(xué)結(jié)構(gòu)相同的功能即可。另外，在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中所采用的透射照明光學(xué)系統(tǒng)可以為Kohler 照明光學(xué)系統(tǒng)或其他照明光學(xué)系統(tǒng)。除此之外，在上述的結(jié)構(gòu)中，在被光束分離器31反射的光的傳播側(cè)設(shè)置散焦量檢測(cè)部30。但是，散焦量檢測(cè)部30也可設(shè)置在被光束分離器31透射的光的傳播側(cè)。<照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)處理>接下來，參照?qǐng)D3至圖9，下面的描述說明了針對(duì)照明視場(chǎng)光闌所執(zhí)行的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)處理的細(xì)節(jié)。[放大圖像獲取部及相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)]首先，參照?qǐng)D3，下面的描述說明放大圖像成像部20和散焦量檢測(cè)部30的典型結(jié)構(gòu)。圖3是粗略示出了在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡1中所采用的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖。具體而言，圖3粗略示出了放大圖像成像部20和散焦量檢測(cè)部30的光學(xué)系統(tǒng)。如圖3所示，根據(jù)此實(shí)施方式的放大圖像成像部20采用在鏡臺(tái)40前部位置處的照明光學(xué)系統(tǒng)以及在鏡臺(tái)40后部位置處的成像光學(xué)系統(tǒng)211。如先前所述，制備玻片PRT 被放在鏡臺(tái)40上。照明光學(xué)系統(tǒng)將照明光投射至制備玻片PRT。照明光學(xué)系統(tǒng)也具有在照明視場(chǎng)光闌205前部設(shè)置的透射照明前段光學(xué)系統(tǒng)201和在照明視場(chǎng)光闌205后部設(shè)置的透射照明后段光學(xué)系統(tǒng)203。另外，光束分離器31設(shè)置在成像光學(xué)系統(tǒng)211內(nèi)部。作為通過光束分離器31執(zhí)行的光分離的結(jié)果而獲取的光束朝散焦量檢測(cè)部30傳播。散焦量檢測(cè)部30包括相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)301。需要注意，在下面的描述中，由參考符號(hào)MI表示用作第一典型成像光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)211的放大倍率，而由參考符號(hào)MA表示用作第二典型成像光學(xué)系統(tǒng)的相差A(yù)F 光學(xué)系統(tǒng)301的放大倍率。由光源21投射的用作照明光的光束穿過被機(jī)械地固定在固定機(jī)構(gòu)(圖3中未示出)上的透射照明前段光學(xué)系統(tǒng)201。隨后，穿過透射照明前段光學(xué)系統(tǒng)201的光束傳播至包括在透射照明后段光學(xué)系統(tǒng)203中的照明視場(chǎng)光闌205。此處，為了考慮照明視場(chǎng)光闌 205的邊緣的成像，考慮從照明視場(chǎng)光闌205的邊緣衍射的光束A。照明視場(chǎng)光闌205的邊緣是照明視場(chǎng)光闌205形狀的邊緣。光束A穿過透射照明后段光學(xué)系統(tǒng)203中采用的聚光透鏡207和209，到達(dá)用作折射率為η的載玻片的、被支撐在鏡臺(tái)40上的載玻片A的表面上所放置的生物樣品SPL的表面。到達(dá)生物樣品SPL表面的光束A形成圖像。隨后，到達(dá)生物樣品SPL表面的光束A傳播至成像光學(xué)系統(tǒng)211內(nèi)部、穿過作為物鏡的聚光透鏡213和聚光透鏡215。穿過聚光透鏡215的光束A在放大圖像成像部20中所采用的攝像元件M的攝像表面217上成像。因此，用戶能夠?qū)⒃跀z像元件M上成像的圖像A作為表示照明視場(chǎng)光闌205和生物樣品SPL 表面兩個(gè)圖像的圖像來觀察。另外，設(shè)置在成像光學(xué)系統(tǒng)211內(nèi)部的光束分離器31反射光束A的一部分。在下面的描述中，技術(shù)術(shù)語(yǔ)“光束分離器”可以在某些情況下被簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化為BS。在圖3中，光束 A的反射部分被稱作光束B。光束B進(jìn)入相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)301。在光束B已經(jīng)穿過設(shè)置在相差A(yù)F光學(xué)系統(tǒng)301內(nèi)部的聚光透鏡32后，光束B傳播至雙目鏡33。穿過雙目鏡33的光束B隨后在設(shè)置在散焦量檢測(cè)部30中的攝像元件34的攝像表面305上形成圖像。在攝像表面305上形成的圖像是也被稱作相差圖像的視場(chǎng)光闌圖像B和C。因此，用戶能夠?qū)⒁晥?chǎng)光闌圖像B和C作為一組相差圖像來進(jìn)行觀察。[放入不同厚度載玻片的情況]接下來，參照?qǐng)D4至圖6，下面的描述說明了折射率為η的載玻片B被放入圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)中的情況。圖4中所示的載玻片B與圖3所示的載玻片A的厚度的厚度差為 At。圖4是粗略示出在根據(jù)此實(shí)施方式的顯微鏡中所采用的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖。圖5Α和圖5Β均是示出載玻片的厚度與照明視場(chǎng)光闌205的圖像被形成的成像位置之間的關(guān)系的說明圖。圖6是在對(duì)示出照明視場(chǎng)光闌205的焦點(diǎn)偏移度的特征量公式化中所使用的參數(shù)的下列描述中所參照的說明圖。在圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)中，來自照明視場(chǎng)光闌205的光束Α’穿過設(shè)置在透射照明后段光學(xué)系統(tǒng)203中的聚光透鏡207和209，傳播至載玻片B。如果考慮鏡臺(tái)40被設(shè)定在與圖3中所示位置相同的位置的情況，則由于載玻片B具有比載玻片A大At厚度差的更大厚度，所以照明視場(chǎng)光闌205的圖像被成像在載玻片B內(nèi)部。如圖5Α所示，參考符號(hào)dl表示在圖3所示的狀態(tài)下成像光學(xué)系統(tǒng)211與生物樣品SPL的表面之間的距離，而參考符號(hào)d2表示在圖3所示的狀態(tài)下透射照明后段光學(xué)系統(tǒng) 203與載玻片A之間的距離。參考符號(hào)t表示載玻片A的厚度。如果在這種狀態(tài)下將載玻片A的厚度從t變成(t+ Δ t)，成像光學(xué)系統(tǒng)211與生物樣品SPL的表面之間的距離減小至 (dl-Δ t)，而透射照明后段光學(xué)系統(tǒng)203與載玻片A之間的距離保持在d2。在下面的描述中，生物樣品SPL的表面也被簡(jiǎn)單稱作樣品表面。在圖3和圖5A的每一個(gè)中所示的光學(xué)系統(tǒng)中，成像光學(xué)系統(tǒng)211與生物樣品SPL 的表面之間的空間被充以空氣，而成像光學(xué)系統(tǒng)211與載玻片A之間的光程表示如下(空氣折射率(=1))X (成像光學(xué)系統(tǒng)211與樣品表面之間的距離)=dl另一方面，在圖4和圖5B的每一個(gè)中所示的光學(xué)系統(tǒng)中，載玻片B內(nèi)的空間是折射率為η的空間，并且此折射率為η的空間由于厚度差A(yù)t而增大。因此，成像光學(xué)系統(tǒng) 211與載玻片B之間的光程表示如下IX (dl-At)+nX At = dl+(n-l) At從圖6中可以明顯看出，根據(jù)斯內(nèi)爾定律(Snell law)，下面作為表示sin( θ )= nXsin(9 ‘)的等式所給出的等式101成立。另外，圖6中所示的幾何關(guān)系表示下面作為表示AtXsin(e ’)= (At-D) Xsin( θ )的等式所給出的等式102成立。在這個(gè)等式中， 參考符號(hào)D表示焦點(diǎn)偏移距離。sin( θ ) = nXsin( θ，)··.(等式 101)AtXsin( θ，)= ( Δ t_D) Xsin( θ )· · ·(等式 102)因此，能夠根據(jù)等式101和102得出下面作為表示焦點(diǎn)偏移距離D的等式所給出的等式103如下
權(quán)利要求
1.一種顯微鏡，包括照明光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有照明視場(chǎng)光闌以及一個(gè)或多個(gè)照明光學(xué)元件，作為被配置為將照明光投射至鏡臺(tái)上所放置的樣品的光學(xué)系統(tǒng)；第一成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有第一攝像元件，被配置為基于透過所述樣品的透射光來獲取圖像；以及一個(gè)或多個(gè)第一光學(xué)元件，被配置為基于所述透射光在所述第一攝像元件上使所述圖像成像；第二成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)有光束分離部，被配置為將所述第一成像光學(xué)系統(tǒng)中傳播的所述透射光進(jìn)行分離以從所述透射光中獲取部分光束；第二攝像元件，被配置為基于所述部分光束獲取相差圖像；以及一個(gè)或多個(gè)第二光學(xué)元件，被配置為基于所述部分光束在所述第二攝像元件上使所述相差圖像成像；照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部，被配置為調(diào)節(jié)所述照明視場(chǎng)光闌成像的成像位置；以及特征量計(jì)算塊，被配置為根據(jù)由所述第二攝像元件所生成的輸出信號(hào)來計(jì)算表示所述照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量，其中，所述照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部根據(jù)所述特征量計(jì)算塊所計(jì)算的所述特征量來調(diào)節(jié)所述照明視場(chǎng)光闌的所述成像位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡，其中，所述相差圖像包括根據(jù)所述照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在所述第二攝像元件上的第一圖像和第二圖像，并且所述特征量計(jì)算塊通過使用所述第二攝像元件的各個(gè)像素上的所述第一圖像的輸出信號(hào)與所述第二圖像的輸出信號(hào)之間的強(qiáng)度差來計(jì)算所述特征量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡，其中，所述特征量計(jì)算塊在透過所述樣品的所述透射光沒有被聚焦在所述第一攝像元件的狀態(tài)下計(jì)算所述特征量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡，其中，所述照明光的強(qiáng)度被調(diào)節(jié)成使得成像在所述第二攝像元件上的所述相差圖像的輸出信號(hào)的強(qiáng)度處于飽和狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡，進(jìn)一步包括 位置控制部，被配置為控制所述鏡臺(tái)的位置；以及厚度變化量計(jì)算塊，被配置為計(jì)算裝載有所述樣品的載玻片的厚度變化量，其中， 所述相差圖像包括根據(jù)所述照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在所述第二攝像元件上的第一圖像和第二圖像，所述厚度變化量計(jì)算塊通過使用所述第二攝像元件的各個(gè)像素上的所述第一圖像的輸出信號(hào)與所述第二圖像的輸出信號(hào)之間的強(qiáng)度差來計(jì)算所述厚度變化量，并且所述位置控制部根據(jù)由所述厚度變化量計(jì)算塊所計(jì)算的所述厚度變化量將所述鏡臺(tái)的位置朝著所述照明光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡，進(jìn)一步包括 位置控制部，被配置為控制所述鏡臺(tái)的位置；以及厚度變化量計(jì)算塊，被配置為計(jì)算裝載有所述樣品的載玻片的厚度變化量，其中所述相差圖像包括根據(jù)所述照明視場(chǎng)光闌的形狀成像在所述第二攝像元件上的第一圖像和第二圖像，所述厚度變化量計(jì)算塊通過使用在合焦?fàn)顟B(tài)下所獲取的所述第一圖像與在實(shí)際狀態(tài)下所獲取的所述第一圖像之間的邊緣位置的差值和/或在合焦?fàn)顟B(tài)下所獲取的所述第二圖像與在實(shí)際狀態(tài)下所獲取的所述第二圖像之間的邊緣位置的差值來計(jì)算所述厚度變化量，并且所述位置控制部根據(jù)由所述厚度變化量計(jì)算塊計(jì)算的所述厚度變化量將所述鏡臺(tái)的位置朝著所述照明光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微鏡，其中，所述厚度變化量計(jì)算塊針對(duì)所述第一圖像或第二圖像根據(jù)所述第一圖像或第二圖像中所述照明視場(chǎng)光闌的形狀所在一側(cè)的邊緣位置來計(jì)算所述厚度變化量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微鏡，其中，所述厚度變化量計(jì)算塊針對(duì)所述第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)根據(jù)所述第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)中所述照明視場(chǎng)光闌的形狀所在一側(cè)的邊緣位置來計(jì)算所述厚度變化量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微鏡，其中，所述厚度變化量計(jì)算塊針對(duì)所述第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)根據(jù)所述第一圖像和第二圖像中的每一個(gè)中所述照明視場(chǎng)光闌的形狀所在的兩側(cè)的邊緣位置的和來計(jì)算所述厚度變化量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡，其中，所述特征量計(jì)算塊使用所述輸出信號(hào)的邊緣位置來計(jì)算所述特征量。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯微鏡，進(jìn)一步包括亮度校正塊，被配置為校正成像在所述第一攝像元件上的圖像的亮度，其中，所述亮度校正塊使用預(yù)先準(zhǔn)備的作為在亮度校正中使用的模式的亮度校正模式，在所述照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)了所述照明視場(chǎng)光闌的所述成像位置以使所述照明視場(chǎng)光闌的圖像處于合焦?fàn)顟B(tài)之后，校正在所述第一攝像元件上成像的所述圖像的亮度。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯微鏡，進(jìn)一步包括亮度校正塊，被配置為校正成像在所述第一攝像元件上的圖像的亮度，其中所述亮度校正塊根據(jù)計(jì)算出的所述載玻片的厚度變化量從均預(yù)先設(shè)定的作為亮度校正中要使用的模式的多個(gè)亮度校正模式中選擇一個(gè)，并且使用所選擇的亮度校正模式對(duì)所述圖像的亮度進(jìn)行校正。
13.一種聚焦方法，包括對(duì)作為具有照明視場(chǎng)光闌的照明光學(xué)系統(tǒng)所投射的部分照明光并且已透過鏡臺(tái)上所放置的樣品的透射光進(jìn)行分離以獲得來自所述透射光的部分光束，并且使攝像元件基于所述部分光束獲取相差圖像；根據(jù)所述攝像元件所生成的輸出信號(hào)來計(jì)算表示所述照明視場(chǎng)光闌的焦點(diǎn)偏移度的特征量；并且根據(jù)所計(jì)算的所述特征量來驅(qū)動(dòng)照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)所述照明視場(chǎng)光闌成像的成像位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯微鏡及聚焦方法，其中顯微鏡，包括照明光學(xué)系統(tǒng)；第一成像光學(xué)系統(tǒng)；第二成像光學(xué)系統(tǒng)；照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部；以及特征量計(jì)算塊，其中，照明視場(chǎng)光闌焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部根據(jù)由特征量計(jì)算塊所計(jì)算的特征量來調(diào)節(jié)照明視場(chǎng)光闌的成像位置。
文檔編號(hào)G02B21/06GK102298206SQ201110168058
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者山本隆司, 成澤龍, 林信裕, 田部典宏 申請(qǐng)人:索尼公司