圖像采集設備、圖像采集方法以及計算機程序技術

本發明專利技術涉及圖像采集設備、圖像采集方法以及計算機程序，該圖像采集設備包括光學系統、成像裝置、移動控制器、以及多重曝光處理單元。光學系統包括用于放大成像目標的一部分的物鏡。成像裝置能執行所有像素同時曝光并且被配置為對由所述光學系統放大的部分進行成像。該移動控制器被配置為在成像目標的該部分的厚度方向上移動所述物鏡的焦點。該多重曝光處理單元被配置為在多個位置處執行成像裝置的多重曝光，使得針對由焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍，而獲得覆蓋每個范圍的平均圖像。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種通過使用顯微鏡采集圖像的圖像采集設備，以及涉及一種圖像采集方法和一種計算機程序。
技術介紹
在病理學診斷中，使用了生物樣本的高分辨率圖像。這種高分辨率圖像是通過以預定的放大倍率放大諸如組織切片的生物樣本來獲得的。針對這一點，提出了一種顯微鏡設備，其將放置有生物樣本的區域劃分為多個小區域、以預定的放大倍率放大多個小區域、 然后對這些區域成像以采集分割的圖像以及將多個分隔的圖像彼此結合，以生成生物樣本的高分辨率圖像。此外，生物樣本的某一區域在間隔幾μ m的多個焦點位置處成像，因此可看到由此獲得的圖像。由顯微鏡在不同的焦點位置狀態下捕獲的圖像組被稱作“Z堆疊(Z stack)”(例如，參見日本專利申請公開第2008-500643號)。
技術實現思路
例如，當厚度為10 μ m的生物樣本在焦點位置之間以I μ m間隔成像時，需執行十次成像。換句話說，一個小區域需要十張圖像。此外，在采用的焦點深度為Iym的光學系統的情況下，擔心當間距大約為Iym時可能會漏看觀察目標。為此，提出了許多建議，即合適的間隔為O. 5μ m以下。然而，隨著焦點位置之間的間隔變短，組成一個Z堆疊的圖像數據的總大小將增加。此外，對應于一個生物樣本的數據的總大小將變大。這將由于包含在顯微鏡裝置中的存儲由該裝置捕獲的圖像數據的諸如HDD (硬盤驅動器)的存儲器的更新周期太短，而導致維護管理變得麻煩，并且由于諸如從顯微鏡裝置至數據存儲裝置的數據傳輸以及開發過程的瓶頸而導致成像速度變慢。鑒于以上說明的情況，期望提供能改進有效性并方便用戶的一種圖像采集設備、 圖像采集方法以及計算機程序。根據本專利技術的實施方式，提供了一種圖像采集設備，包括光學系統，包括用于放大成像目標的部分；成像裝置，能執行所有像素同時曝光并且被配置為對由光學系統放大的部分成像；移動控制器，被配置為在成像目標部分的厚度方向上移動物鏡的焦點；以及多個曝光處理單元，被配置為在多個位置處執行成像裝置的多重曝光，使得針對由焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍，可獲得覆蓋每個范圍的平均圖像。該范圍可以是小于等于光學系統的焦點深度乘以曝光的重數獲得的值的長度。該多重曝光處理單元可在物鏡的焦點位置移動的同時執行成像裝置的多重曝光。該多重曝光處理單元可橫跨多個位置使成像裝置連續曝光。在每個范圍中連續曝光的多個位置可連續位于每個范圍中。根據本專利技術的另一實施方式，本文提供了一種圖像采集方法，包括 通過移動控制器在觀察目標部分的厚度方向上移動物鏡的焦點；由多重曝光處理單元在多個位置處執行成像裝置的多重曝光，使得在由焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍中獲得覆蓋每個范圍的平均圖像。根據本專利技術的又一實施方式，本文提供了一種使控制顯微鏡的計算機運行的程序，該顯微鏡包括光學系統，該光學系統包括用于放大成像目標的一部分的物鏡，以及成像裝置，能夠執行所有像素同時曝光，并被配置為對由光學系統放大的部分進行成像，該程序使計算機作為以下裝置操作移動控制器，被配置為在成像目標的一部分的厚度方向上移動物鏡的焦點；以及多重曝光處理單元，被配置為在多個位置處執行成像裝置的多重曝光， 使得在由焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍中，獲得覆蓋每個范圍的平均圖像。如以上說明，根據本專利技術，能夠提高效率并方便用戶。如附圖中示出的，根據本專利技術的最佳形式的實施方式的以下詳細描述，本專利技術的這些和其他目的、特征和優點將變得更加顯而易見。附圖說明圖1是示出了典型的Z堆疊成像方法的示圖2是示出了根據本專利技術實施方式的成像方法的示圖3是示出了根據本專利技術第一實施方式的圖像采集設備的結構的框圖4是示出了圖3所示的圖像采集設備中的數據處理單元的硬件結構的框圖5是示出了圖4中所示的數據處理單元的功能結構的框圖6是示出了將要由圖3中所示的圖像采集設備成像的區域的示圖7是示出了圖3中所示的圖像采集設備的各個單元在由圖像采集設備進行Z堆疊成像時的操作的時序圖8是示出了由根據第一實施方式的圖像采集設備獲取的Z堆疊與用于對比的典型Z堆疊的示圖9是示出了 Z堆疊、平均圖像與圖6中示出的待成像的區域的固定焦點圖像之間的關系的不圖10是示出了平均圖像和用于對比的固定焦點圖像的示圖11是示出了波長為540nm的綠光圖像的一般散焦特性的曲線圖12是示出了 4μπι范圍中的平均圖像的散焦特性的曲線圖13是示出了在Z堆疊成像時的操作的修改例I的時序圖圖14是示出了在Z堆疊成像時的操作的修改例2的時序圖圖15是示出了在Z堆疊成像時的操作的修改例3的時序圖；以及圖16是示出了在Z堆疊成像時的操作的修改例4的時序圖。具體實施方式以下將參考附圖對本專利技術的實施方式進行說明。(第一實施方式) (1.根據本實施方式的圖像采集設備的概述)圖1是示出了典型的Z堆疊成像方法的示圖。例如，在諸如細胞涂片(cell smear slide)的較厚生物樣本的檢驗中，在多個焦點位置(Zl、Z2、…Zn)處獲取其圖像，使得能夠發現可能存在于細胞I中的諸如細菌2的觀察目標，而不會將其漏看。在多個焦點位置捕獲的多個圖像被統稱為“Z堆疊”。同時，在顯微鏡的光學系統中使用具有盡可能高(例如，NA=O. 6至O. 8)的數值孔徑的物鏡。使用具有這種數值孔徑范圍的物鏡的光學系統的焦點深度約為1 μ m。在該情況下，理論上可通過將Z堆疊中的圖像之間的間隔設定至I μ m,以獲得三維覆蓋的整個生物樣本，而沒有重疊的Z堆疊。然而，為了執行不漏看部分的觀察，期望生成在較短間隔下攝取的圖像，例如，以O. 5μπι的間隔。然而，隨著Z堆疊中的圖像之間的間隔變短，Z堆疊中的圖像的數量增加，由此其整個數據尺寸變得很大。如果在Z堆疊單元中的數據尺寸增加，則花費較長時間來采集圖像，并導致存儲圖像的存儲成本以及包括存儲器的更新等的維護管理的成本增加。根據本實施方式的圖像采集設備被配置為在多個位置處執行圖像裝置的多重曝光，使得如圖2所示，可獲得覆蓋每個范圍的平均圖像，這些范圍由在焦點可移動的方向上的位置劃分。這里，范圍的長度被設定為使用物鏡的光學系統的焦點深度乘以曝光的重數所獲得的長度， 或被設定為短于該長度。更具體地，例如，根據本實施方式的圖像采集設備在多個連續焦點位置(這些焦點位置在參考使用物鏡的光學系統的焦點深度而被預設的多個焦點位置(Zl、Ζ2、. . . Zn)中) 處執行成像裝置的多重曝光，或橫跨多個連續的連續焦點位置連續地執行成像裝置的曝光，由此獲得平均圖像。因此，獲得了在其中對觀察目標整體成像的Z堆疊，同時Z堆疊中的圖像數量減少。以下將詳細說明根據本實施方式的圖像采集設備。應當注意，在本實施方式中將說明通過在兩個連續的焦點位置處執行成像裝置的多重曝光獲取上述的平均圖像的圖像采集設備。(2.圖像采集設備的結構)圖3是示出了根據本實施方式的圖像采集設備100的結構的示圖；該圖像采集設備100包括顯微鏡10和數據處理單元20。該顯微鏡10包括鏡臺11、光學系統12、光源單元13、成像裝置14、光源驅動單元 15、鏡臺驅動單兀16和攝像控制器(camera controller) 17。鏡臺11具有放置作為成像目標的諸如組織塊、細胞、或著色體的生物樣本SPL的表面。鏡臺11被構造為可在平行于表面的方向(X軸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖像采集設備，包括：光學系統，包括用于放大成像目標的一部分的物鏡；成像裝置，能夠執行所有像素同時曝光，并且被配置為對由所述光學系統放大的所述部分進行成像；移動控制器，被配置為在所述成像目標的所述部分的厚度方向上移動所述物鏡的焦點；以及多重曝光處理單元，被配置為在多個位置處執行所述成像裝置的多重曝光，使得針對由所述焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍，獲得覆蓋每個所述范圍的平均圖像。

【技術特征摘要】
2011.10.05 JP 2011-2207731.ー種圖像采集設備，包括 光學系統，包括用于放大成像目標的一部分的物鏡； 成像裝置，能夠執行所有像素同時曝光，并且被配置為對由所述光學系統放大的所述部分進行成像； 移動控制器，被配置為在所述成像目標的所述部分的厚度方向上移動所述物鏡的焦點；以及 多重曝光處理單元，被配置為在多個位置處執行所述成像裝置的多重曝光，使得針對由所述焦點可移動的方向上的位置所劃分的每個范圍，獲得覆蓋每個所述范圍的平均圖像。2.根據權利要求1所述的圖像采集設備，其中， 所述范圍的長度小于等于所述光學系統的焦點深度乘以所述曝光的重數獲得的值。3.根據權利要求2所述的圖像采集設備，其中， 所述多重曝光處理單元在移動所述物鏡的焦點位置的同時執行所述成像裝置的多重曝光。4.根據權利要求1所述的圖像采集設備，其中， 所述多重曝光處理單元跨越所述多個位置使所述成像裝置連續地曝光。5.根據權利要求4所述的圖像采集...

【專利技術屬性】
技術研發人員：木島公一朗，成澤龍，鈴木文泰，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：