Title:
Mikroskopiesystem, Mikroskopieverfahren und Mikroskopieprogramm
Kind Code:
T5


Abstract:

Bereitgestellt werden ein Mikroskopiesystem und dergleichen, die einem Benutzer erlauben, eine Position einer Struktur in der Z-Richtung und eine anteroposteriore Beziehung zwischen Strukturen selbst dann visuell zu erfassen, wenn der Benutzer ein Bild mit voller Tiefenschärfe eines transparenten Objekts, wie einen lebenden Körper, beobachtet. Ein Mikroskopiesystem 1 umfasst eine Bilderlangungseinheit 21, die Scheibenbilder erlangt, die durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskopgerät 10 umfassten Beobachtungssystem verschoben wird, erzeugt werden, eine Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231, die, in Bezug auf ein Scheibenbild unter Scheibenbildern, ein anderes Scheibenbild in einer Ebene, die das eine Scheibenbild umfasst, relativ verschiebt, eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232, die Bilder mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen erzeugt, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind, und ein Anzeigegerät 30, das die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt.




Inventors:
Abe, Yoko (Tokyo, Hachioji-shi, JP)
Application Number:
DE112015006312
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
04/15/2015
Assignee:
Olympus Corporation (Tokyo, JP)



Attorney, Agent or Firm:
Wuesthoff & Wuesthoff, Patentanwälte PartG mbB, 81541, München, DE
Claims:
1. Mikroskopiesystem, umfassend:
eine Bilderlangungseinheit, die dazu konfiguriert ist, Scheibenbilder zu erlangen, die durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, erzeugt werden;
eine Bildverschiebungsverarbeitung, die dazu konfiguriert ist, in Bezug auf ein Scheibenbild unter den Scheibenbildern, ein anderes Scheibenbild in einer das eine Scheibenbild umfassenden Ebene relativ zu verschieben;
eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe, die dazu konfiguriert ist, Bilder mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wurde, unter Bedingungen zu erzeugen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und
eine Anzeigeeinheit, die dazu konfiguriert ist, die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzuzeigen.

2. Mikroskopiesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend:
eine Eingabeeinheit, die dazu konfiguriert ist, einer Bedienung von außen entsprechende Information einzugeben; und
eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, den Verschiebungsbetrag in den Bedingungen jeweils in Übereinstimmung mit der von der Eingabeeinheit eingegebenen Information zu berechnen,
wobei die Bildverschiebungs-Verarbeitungseinheit das andere Scheibenbild in Übereinstimmung mit dem durch die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit berechneten Verschiebungsbetrag verschiebt.

3. Mikroskopiesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend:
eine Beobachtungsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu bestimmen, der aus einem beliebigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe als ein Beobachtungsbereich gemäß einer von außen ausgeführten Betätigung ausgewählt wird; und
eine Beachtungsbildextraktions-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu extrahieren, der dem Beobachtungsbereich von einem anderen Bild mit voller Tiefenschärfe, außer dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, entspricht, und ein Scheibenbild zu extrahieren, das den Beobachtungsbereich aus den Scheibenbildern enthält, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen einer Position des Beobachtungsbereichs in dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, und einer Position des Bereichs in dem anderen Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Bereich extrahiert wird.

4. Mikroskopiesystem nach Anspruch 3, wobei die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe ferner eine Ausschnittsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit umfasst, die einen zum Erzeugen eines jeden der mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe in Bezug auf das eine Scheibenbild und das andere Scheibenbild, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben ist, zu verwendenden Bereich basierend auf der Position des Beobachtungsbereichs in dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, bestimmt.

5. Mikroskopieverfahren, umfassend:
einen Bilderlangungsschritt eines Erlangens von Scheibenbildern, die durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, erzeugt werden;
einen Bildverschiebungsverarbeitungsschritt eines relativen Verschiebens, in Bezug auf eine Scheibe unter den Scheibenbildern, einer anderen Scheibe in einer Ebene, die das eine Scheibenbild enthält;
einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe eines Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und
einen Anzeigeschritt des Anzeigens der Bilder mit voller Tiefenschärfe.

6. Mikroskopieprogramm, das bewirkt, dass ein Computer ausführt:
einen Bildverschiebungsverarbeitungsschritt eines relativen Verschiebens, in Bezug auf ein Scheibenbild unter Scheibenbildern, eines anderen Scheibenbildes in einer Ebene, die das eine Scheibenbild enthält, wobei die Scheibenbilder durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, erzeugt werden;
einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe eines Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und
einen Anzeigeschritt eines Anzeigens der Bilder mit voller Tiefenschärfe.

Description:
Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopiesystem, ein Mikroskopieverfahren und ein Mikroskopieprogramm zum Beobachten eines Objekts über ein durch eine Mikroskopvorrichtung erfasstes Bild.

Hintergrund

Auf dem Gebiet der Biologie, Medizin und dergleichen besteht ein Nutzerbedarf dahingehend, dass beim Beobachten eines dicken Objekts, wie ein Zellkern oder eine Stammzelle, unter Verwendung eines biologischen Mikroskops mit einer Tiefenschärfenebene von mehreren Zehnfachen von μm, Benutzer umgehend einen Bereich von Interesse festlegen, der sich in einer Tiefenrichtung (Z-Richtung) entlang der optischen Achse eines Beobachtungs-Optiksystems befindet. Als Reaktion auf einen solchen Bedarf ist eine Technik bekannt, mit der eine Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen erfasst wird, indem eine sequenzielle Bildgebung ausgeführt wird, während die Fokusposition des Beobachtungs-Optiksystems entlang der optischen Achse verschoben wird und basierend auf der Vielzahl von Bildern ein Bild mit voller Tiefenschärfe, das an jeder Position in der Z-Richtung scharfgestellt ist, erzeugt wird. Die auf diese Weise erfasste Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen wird zusammengefasst auch als Z-Stapelbild bezeichnet.

Beispiele des Verfahrens zum Erzeugen eines Bildes mit voller Tiefenschärfe umfassen ein Verfahren zum Wiederherstellen, unter Verwendung einer Unschärfenfunktion, eines durch Überlagern von Z-Stapelbildern erzeugten Multifokusbilds und ein Verfahren zum Extrahieren eines Fokusbereichs aus jedem der Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Brennebenen und Ausführen einer Zusammenstellung. Nachfolgend wird jedes Bild, das eine unterschiedliche Brennebene aufweist, auch als ein Scheibenbild bezeichnet. Die Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine Technik, mit der ein Fokussierungsgrad innerhalb eines jeden Scheibenbilds berechnet wird, ein zu kombinierender Kandidatenbereich basierend auf dem Fokussierungsgrad ausgewählt wird, eine Gewichtung an dem Kandidatenbereich ausgeführt wird und die Zusammenstellung ausgeführt wird.

Bei einem solchen Bild mit voller Tiefenschärfe kann der Benutzer sofort eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt auf einer zweidimensionalen XY-Ebene erfassen.

Des Weiteren offenbart die Patentliteratur 2 als eine Technik im Zusammenhang mit einem Bild voller Tiefenschärfe beispielsweise eine Technik, mit der ein Benutzer über eine Benutzeroberfläche einen Bereich für ein aus einem Z-Stapelbild erzeugten Bild mit voller Tiefenschärfe auswählen kann und somit ein den Bereich fokussierendes Scheibenbild angezeigt wird.

EntgegenhaltungslistePatentliteratur

  • Patentliteratur 1: JP 2014-21489 A
  • Patentliteratur 2: JP 2014-21490 A

KurzdarstellungTechnisches Problem

Im Hinblick auf ein transparentes Objekt, wie einen lebenden Körper, kann es mehrere fokussierte Strukturen in der Z-Richtung geben. Es ist daher schwierig, Positionen der Strukturen in der Z-Richtung aus allen Bildern mit voller Tiefenschärfe zu erfassen. Wenn sich des Weiteren mehrere Strukturen in der Z-Richtung überlappen, ist es zudem schwierig, eine anteroposteriore Beziehung zwischen diesen Strukturen, das heißt, eine Positionsbeziehung in der Z-Richtung zwischen den Strukturen zu erfassen.

Um solche Probleme anzusprechen, wird in der oben beschriebenen Patentliteratur 1 die Z-Position jeder Struktur durch Erzeugen einer Tiefenkarte für das Bild mit voller Tiefenschärfe visuell reproduziert. Obwohl mehrere Tiefenkarten für sich in der Z-Richtung überlappende Strukturen dargestellt werden ist jedoch dem Benutzer eine Positionsbeziehung der Tiefenkarten unbekannt. Dies macht es schwierig, eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen visuell und intuitiv zu erfassen.

Des Weiteren wird in der oben beschriebenen Patentliteratur 2 ein Scheibenbild mit dem höchsten Fokussierungsgrad für einen aus einem Bild mit voller Tiefenschärfe gewählten Bereich extrahiert. Wenn sich mehrere Strukturen mit unterschiedlichen Z-Positionen auf einer Ebene überlappen, wird daher der durch den Benutzer gewählte Bereich nicht unbedingt extrahiert.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obengenannten Probleme erstellt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Mikroskopiesystem, ein Mikroskopieverfahren und ein Mikroskopieprogramm bereitzustellen, die einem Benutzer ermöglichen, eine Position einer Struktur in der Z-Richtung und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen visuell und intuitiv selbst dann zu erfassen, wenn der Benutzer ein Bild mit voller Tiefenschärfe eines transparenten Objekts, wie einem lebenden Körper, beobachtet.

Lösung des Problems

Um das obengenannte Problem zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, umfasst ein Mikroskopiesystem gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Bilderlangungseinheit, die dazu konfiguriert ist, Scheibenbilder zu erlangen, die durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, erzeugt werden; eine Bildverschiebungsverarbeitung, die dazu konfiguriert ist, in Bezug auf ein Scheibenbild unter den Scheibenbildern ein anderes Scheibenbild in einer das eine Scheibenbild umfassenden Ebene relativ zu verschieben; eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe, die dazu konfiguriert ist, Bilder mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen zu erzeugen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und eine Anzeigeeinheit, die dazu konfiguriert ist, die Bilder mit voller Tiefenschärfe anzuzeigen.

Das oben beschriebene Mikroskopiesystem umfasst ferner: eine Eingabeeinheit, die dazu konfiguriert ist, eine einer Bedienung von außen entsprechende Information einzugeben; und eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, den Verschiebungsbetrag in den Bedingungen jeweils in Übereinstimmung mit der von der Eingabeeinheit eingegebenen Information zu berechnen, wobei die Bildverschiebungs-Verarbeitungseinheit das andere Scheibenbild in Übereinstimmung mit dem durch die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit berechneten Verschiebungsbetrag verschiebt.

Das oben beschriebene Mikroskopiesystem umfasst ferner: eine Beobachtungsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu bestimmen, der aus einem beliebigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe als ein Beobachtungsbereich in Übereinstimmung mit einer von außen ausgeführten Bedienung ausgewählt wird; und eine Beachtungsbildextraktions-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bereich zu extrahieren, der dem Beobachtungsbereich von einem anderen Bild mit voller Tiefenschärfe, außer dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, entspricht, und ein Scheibenbild zu extrahieren, das den Beobachtungsbereich aus den Scheibenbildern enthält, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen einer Position des Beobachtungsbereichs in dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, und einer Position des Bereichs in dem anderen Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Bereich extrahiert wird.

In dem oben beschriebenen Mikroskopiesystem umfasst die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe ferner eine Ausschnittsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit, die einen zum Erzeugen eines jeden der mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe in Bezug auf das eine Scheibenbild und das andere Scheibenbild, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben ist, zu verwendenden Bereich basierend auf der Position des Beobachtungsbereichs in dem Bild mit voller Tiefenschärfe, aus dem der Beobachtungsbereich ausgewählt wird, bestimmt.

Ein Mikroskopieverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Bilderlangungsschritt des Erlangens von Scheibenbildern, die durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, erzeugt werden; einen Bildverschiebungsverarbeitungsschritt des relativen Verschiebens, in Bezug auf eine Scheibe unter den Scheibenbildern, einer anderen Scheibe in einer Ebene, die das eine Scheibenbild enthält; einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe des Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt des Anzeigens der Bilder mit voller Tiefenschärfe.

Ein Mikroskopieprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass eine Computer ausführt: einen Bildverschiebungsverarbeitungsschritt des relativen Verschiebens, in Bezug auf eine Scheibe unter den Scheibenbildern, einer anderen Scheibe in einer Ebene, die das eine Scheibenbild enthält, wobei die Scheibenbilder durch Aufnehmen eines Objektbilds, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines in einem Mikroskop umfassten Beobachtungs-Optiksystem verschoben wird, erzeugt werden; einen Erzeugungsschritt für Bilder mit voller Tiefenschärfe des Erzeugens von Bildern mit voller Tiefenschärfe durch Kombinieren des einen Scheibenbilds und des anderen Scheibenbilds, das in Bezug auf das eine Scheibenbild relativ verschoben wird, unter Bedingungen, in denen Verschiebungsbeträge des anderen Scheibenbilds in Bezug auf das eine Scheibenbild unterschiedlich sind; und einen Anzeigeschritt des Anzeigens der Bilder mit voller Tiefenschärfe.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden basierend auf Scheibenbildern, die erfasst werden, indem eine Bildgebung ausgeführt wird, während eine Fokusposition entlang einer optischen Achse eines Beobachtungs-Optiksystems verschoben wird, Bilder mit voller Tiefenschärfe unter Bedingungen erzeugt und angezeigt, in denen Verschiebungsbeträge von einem Scheibenbild in Bezug auf ein anderes Scheibenbild unterschiedlich sind. Es ist daher möglich, einen Zustand des virtuellen Betrachtens des Objekts aus mehreren Beobachtungspunkten zu reproduzieren. Somit kann der Benutzer eine Position einer Struktur in der Z-Richtung und eine anteroposteriore Beziehung zwischen Strukturen visuell und intuitiv erfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.

2 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration eines in 1 dargestellten Mikroskopgeräts darstellt.

3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 1 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.

4 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Arbeitsablaufs des Erfassens eines Z-Stapelbilds.

5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten einer Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt.

6 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erzeugens der mehreren überlagerten Multifokusbilder.

7 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens des Einstellens eines Verschiebungsbetrags eines Scheibenbilds.

8 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe darstellt.

9 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel darstellt, in dem zwei Bilder mit voller Tiefenschärfe nebeneinander in einem in 1 dargestellten Anzeigegerät angezeigt werden.

10 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von überlagerten Multifokusbildern in einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

11 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens des Einstellens eines Verschiebungsbetrags eines Scheibenbilds in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

12 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 12 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.

14 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt.

15 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erzeugens der mehreren überlagerten Multifokusbilder.

16 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erzeugens der mehreren überlagerten Multifokusbilder.

17 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Berechnens eines Verschiebungsbetrags eines Scheibenbilds in der zweiten Modifikation 2 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

18 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Berechnens eines Verschiebungsbetrags eines Scheibenbilds in der zweiten Modifikation 2 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

19 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel eines auf einem Anzeigegerät angezeigten Bildschirms in der zweiten Modifikation 3 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

20 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

21 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 20 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.

22 ist ein schematisches Schaubild, das ein in Bezug auf ein Referenzbild verschobenes Scheibenbild darstellt.

23 ist ein schematisches Schaubild, das ein beispielhaftes Verfahren des Auswählens eines Beobachtungsbereichs darstellt.

24 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens einer Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs darstellt.

25 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

26 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf des in 25 dargestellten Mikroskopiesystems darstellt.

27 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Arbeitsablaufs des in 25 dargestellten Mikroskopiesystems.

28 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren des Verschiebens eines Scheibenbilds gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt.

29 ist ein schematisches Schaubild, das ein weiteres Verfahren des Verschiebens eines Scheibenbilds in der Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Mikroskopiesystems, eines Mikroskopieverfahrens und eines Mikroskopieprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Des Weiteren sind in der Beschreibung jeder Zeichnung die gleichen Bezugszeichen an gleiche Teile vergeben.

(Erste Ausführungsform)

1 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Mikroskopiesystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, das ein vergrößertes Bild eines Objekts erzeugt, ein Bildgebungsgerät 20, das ein durch das Mikroskopgerät 10 erzeugtes vergrößertes Bild erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 30, das das durch das Bildgebungsgerät 20 verarbeitete Bild anzeigt.

2 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration des Mikroskopgeräts 10 darstellt. Wie in 2 dargestellt umfasst das Mikroskopgerät 10 einen im Wesentlichen C-förmigen Arm 100, einen Objektivtubus 102 und eine Okulareinheit 103, die auf dem Arm 100 über eine Trinokulartubuseinheit 101 abgestützt werden, eine Auflichtbeleuchtungseinheit 110 und eine Durchlichtbeleuchtungseinheit 120, die an dem Arm 100 vorgesehen sind, eine elektromotorische Tischeinheit 130 mit einem Tisch 131, auf dem ein Objekt S abgelegt ist, und eine Objektivlinse 140, die auf einer Endseite des Objektivtubus 102 so vorgesehen ist, dass sie dem Tisch 131 über die Trinokulartubuseinheit 101 zugewandt ist und ein Bild von Beobachtungslicht von dem Objekt S bildet. Die Objektivlinse 140, der über die Trinokulartubuseinheit 101 verbundene Objektivtubus 102 und eine Bildgebungseinheit 211 (wird später beschrieben), die an der anderen Endseite des Objektivtubus 102 vorgesehen ist, bilden ein Beobachtungs-Optiksystem (Bildgebungs-Optiksystem) 104.

Die Trinokulartubuseinheit 101 verzweigt das aus der Objektivlinse 140 einfallende Beobachtungslicht in die Richtung der Okulareinheit 103 für einen Benutzer, um das Objekt S direkt zu beobachten, und in die Richtung der später beschriebenen Bildgebungseinheit 211.

Die Auflichtbeleuchtungseinheit 110 umfasst eine Lichtquelle für eine Auflichtbeleuchtung 111 und ein Auflichtbeleuchtungs-Optiksystem 112, und bestrahlt das Objekt S mit Auflichtbeleuchtungslicht. Das Auflichtbeleuchtungs-Optiksystem 112 umfasst verschiedene Optikteile, insbesondere eine Filtereinheit, einen Verschluss, eine Feldblende, eine Aperturblende und dergleichen. Diese Optikteile sammeln das von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslicht für eine Auflichtbeleuchtung 111 und führen das Beleuchtungslicht in Richtung auf eine optische Achse L des Beobachtungs-Optiksystems 104.

Die Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 umfasst eine Lichtquelle für Durchlichtbeleuchtung 121 und ein Durchlichtbeleuchtungs-Optiksystem 122 und bestrahlt das Objekt S mit Durchlichtbeleuchtungslicht. Das Durchlichtbeleuchtungs-Optiksystem 122 umfasst verschiedene Optikteile, insbesondere eine Filtereinheit, einen Verschluss, eine Feldblende, eine Aperturblende und dergleichen. Diese Optikteile sammeln das von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslicht für eine Auflichtbeleuchtung 111 und führen das Beleuchtungslicht in Richtung auf die optische Achse L.

Entweder die Auflichtbeleuchtungseinheit 110 oder die Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 wird ausgewählt und gemäß einem mikroskopischen Untersuchungsverfahren eingesetzt. Es wird angemerkt, dass nur eine von der Auflichtbeleuchtungseinheit 110 und der Durchlichtbeleuchtungseinheit 120 in dem Mikroskopgerät 10 vorgesehen werden kann.

Die elektromotorische Tischeinheit 130 umfasst den Tisch 131, eine Tischantriebseinheit 132, die den Tisch 131 bewegt, und eine Positionserkennungseinheit 133. Die Tischantriebseinheit 132 umfasst beispielsweise einen Motor, und ist eine Bewegungseinheit, die den Tisch 131 unter der Steuerung einer später beschriebenen Bildgebungssteuereinheit 22 bewegt. Eine Objektablagefläche 131a des Tisches 131 ist so vorgesehen, dass sie orthogonal zu der optischen Achse der Objektivlinse 140 ist. In der folgenden Beschreibung ist die Objektablagefläche 131a eine XY-Ebene, und eine Normalenrichtung der XY-Ebene, das heißt, eine Richtung parallel zur optischen Achse, ist eine Z-Richtung. In der Z-Richtung ist in der Figur eine Richtung nach unten, das heißt, eine Richtung weg von der Objektivlinse 140, eine Plus-Richtung.

Durch Bewegen des Tisches 131 innerhalb der XY-Ebene kann das Beobachtungssichtfeld der Objektivlinse 140 geändert werden. Des Weiteren kann durch Bewegen des Tisches 131 in der Z-Richtung die am Brennpunkt der Objektivlinse 140 positionierte Scheibe des Objekts S entlang der optischen Achse geändert werden.

Es wird angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform der Tisch 131 so konfiguriert ist, dass er durch eine elektrische Steuerung bewegt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, eine Konfiguration zu übernehmen, in der der Benutzer den Tisch unter Verwendung eines Einstellknopfs oder dergleichen manuell bewegt.

In 2 ist die Position des Beobachtungs-Optiksystems 104, das die Objektivlinse 140 umfasst, des Objektivtubus 102 und der Bildgebungseinheit 122 fest und der Tisch 131 wird bewegt. Die Position des Tisches 131 kann jedoch auch fest sein und das Beobachtungs-Optiksystem 104 kann bewegt werden. Alternativ können sowohl der Tisch 131 als auch das Beobachtungs-Optiksystem 102 in zueinander entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Das heißt, solange sich das Beobachtungs-Optiksystem 104 und das Objekt S relativ zueinander bewegen können, kann eine beliebige Konfiguration übernommen werden.

Die Positionserkennungseinheit 133 umfasst beispielsweise einen Kodierer, der den Rotationsbetrag der Tischantriebseinheit 132, die einen Motor umfasst, erkennt. Die Positionserkennungseinheit 133 erkennt die Position des Tisches 131 und gibt ein Erkennungssignal aus. Es wird angemerkt, dass anstelle der Tischantriebseinheit 132 und der Positionserkennungseinheit 133 eine Impulserzeugungseinheit und ein Schrittmotor, die Impulse entsprechend der Steuerung der später beschriebenen Bildgebungssteuereinheit 22 erzeugen, vorgesehen werden können.

Die Objektivlinse 140 ist an einem Revolver 142 angebracht, der mehrere Objektivlinsen (zum Beispiel die Objektivlinsen 140 und 141) mit unterschiedlichen Vergrößerungen aufnehmen kann. Durch Drehen des Revolvers 142 und Wechseln der dem Tisch 131 gegenüberliegenden Objektivlinsen 140 und 141 kann die Bildgebungsvergrößerung gewechselt werden. Es wird angemerkt, dass 2 einen Zustand darstellt, in dem die Objektivlinse 140 dem Tisch 131 zugewandt ist.

Mit Bezug wiederum zu 1 umfasst das Bildgebungsgerät 20 eine Bilderlangungseinheit 21, die ein Bild durch Abbilden des Objekt S erlangt, die Bildgebungssteuereinheit 22, die den Bildgebungsvorgang der Bilderlangungseinheit 21 steuert, eine Steuereinheit 23, die verschiedene Arbeitsvorgänge an dem Bildgebungsgerät 20 steuert und das durch die Bilderlangungseinheit 21 erlangte Bild verarbeitet, eine Speichereinheit 24, die verschiedenen Arten von Informationen, wie Bilddaten des durch die Bilderlangungseinheit 21 erlangten Bilds und Steuerprogramme speichert, eine Eingabeeinheit 25, die Anweisungen und Information in das Bildgebungsgerät 20 eingibt, und eine Ausgabeeinheit 26, die Bilder basierend auf den in der Speichereinheit 24 gespeicherten Bilddaten und verschiedene Arten von Information an eine externe Vorrichtung ausgibt.

Die Bilderlangungseinheit 21 umfasst die Bildgebungseinheit 211 und einen Speicher 212. Die Bildgebungseinheit 211 umfasst ein Bildgebungselement (Imager) 211a, beispielsweise eine CCD und ein CMOS, und ist dazu konfiguriert, eine Kamera zu verwenden, die ein Farbbild mit einer Pixelebene (Pixelwert) in jedem Band von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) in jedem Pixel, das das Bildgebungselement 211a aufweist, aufnehmen kann. Alternativ kann die Bildgebungseinheit 211 dazu konfiguriert sein, eine Kamera zu verwenden, die ein einfarbiges Bild aufnehmen kann, das einen Leuchtdichtewert Y als eine Pixelebene (Pixelwert) in jedem Pixel ausgibt.

Wie in 2 dargestellt ist die Bildgebungseinheit 211 an einem Ende des Objektivtubus 102 vorgesehen, sodass die optische Achse L durch die Mitte der Lichtaufnahmefläche des Bildgebungselements 211a läuft. Die Bildgebungseinheit 211 wandelt auf die Lichtaufnahmefläche einfallendes Beobachtungslicht durch die Teile von der Objektivlinse 140 bis zum Objektivtubus 102 photoelektrisch um und erzeugt dadurch Bilddaten eines Bilds, das in das Sichtfeld der Objektivlinse 140 eingetreten ist.

Der Speicher 212 umfasst eine Aufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise einen Halbleiterspeicher, wie einen Flash-speicher, einen RAM und einen ROM, der das Aufzeichnen aktualisieren kann. Der Speicher 212 speichert zwischenzeitlich die durch die Bildgebungseinheit 211 erzeugten Bilddaten.

Die Bildgebungssteuereinheit 22 gibt ein Steuersignal an das Mikroskopgerät 10 aus, um den Tisch 131 zu bewegen und ändert dadurch den Bereich und die Fokusposition des Objekts S, das in das Sichtfels der Objektivlinse 140 eintritt und bewirkt, dass die Bildgebungseinheit 211 eine Bildgebung ausführt. Auf diese Weise führt die Bildgebungssteuereinheit 22 eine Steuerung zum sequenziellen Erfassen mehrerer Bilder aus. Nachfolgend wird ein Satz von mehreren Bildern mit denselben Koordinaten des Objekts S in der XY-Ebene und mit unterschiedlichen Fokuspositionen auch als ein Z-Stapelbild bezeichnet. Ein Bild an jeder in dem Z-Stapelbild enthaltenen Fokusposition wird auch als ein Scheibenbild bezeichnet.

Die Steuereinheit 23 umfasst beispielsweise Hardware, wie eine CPU, und liest ein in der Speichereinheit 24 gespeichertes Programm, und steuert dadurch gemeinsam die Arbeitsvorgänge des Bildgebungsgeräts 20 und des gesamten Mikroskopiesystems 1 basierend auf verschiedenen in der Speichereinheit 24 gespeicherten Parametern, von der Eingabeeinheit 25 eingegebene Information und dergleichen. Des Weiteren führt die Steuereinheit 23 eine Verarbeitung des Erzeugens eines Bilds aus, indem von der Bilderlangungseinheit 21 eingegebene Bilddaten einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterzogen werden und weiterhin mehrere der erzeugten Bilder kombiniert werden, um ein Bild mit voller Tiefenschärfe zu erzeugen.

Insbesondere umfasst die Steuereinheit 23 eine Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231, die die Positionen der mehreren in dem Z-Stapelbild enthaltenen Scheibenbilder in der Bildebene relativ verschiebt, und eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232, die die mehreren Scheibenbilder kombiniert, um ein überlagertes Multifokusbild zu erzeugen und ferner ein Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt, indem das überlagerte Multifokusbild unter Verwendung einer Punktspreizfunktion, die die Unschärfe des Bildes darstellt, wiederhergestellt wird.

Die Speichereinheit 24 umfasst eine Aufzeichnungseinheit, beispielsweise ein Halbleiterspeicher, wie etwa ein Flash-Speicher, einen RAM und einen ROM, der das Aufzeichnen aktualisieren kann, ein Aufzeichnungsmedium, das eingebaut ist oder über ein Datenübertragungsendgerät, wie etwa eine Festplatte, eine MO, eine CD-R und eine DVD-R, verbunden ist, und ein Schreib-Lese-Gerät, das Information auf das Aufzeichnungsmedium schreibt und die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Information liest. Die Speichereinheit 24 umfasst eine Parameterspeichereinheit 241, die für die Berechnung in der Steuereinheit 23 verwendete Parameter speichert, und eine Programmspeichereinheit 242, die verschiedene Programme speichert. Die Parameterspeichereinheit 241 speichert Parameter, wie etwa einen Verschiebungsbetrag entsprechend der Fokusposition, wenn das Scheibenbild in der Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 verschoben wird. Weiterhin speichert die Programmspeichereinheit 242 ein Steuerprogramm, um zu bewirken, dass das Bildgebungsgerät 20 einen vorbestimmten Arbeitsvorgang, ein Bildverarbeitungsprogramm und dergleichen ausführt.

Die Eingabeeinheit 25 umfasst eine Eingabevorrichtung, wie etwa eine Tastatur, verschiedene Tasten und verschiedene Schalter, und eine Zeigevorrichtung, wie etwa eine Maus und ein Touch-Panel, und gibt ein gemäß einer auf dieser Vorrichtung ausgeführten Bedienung ein Signal in die Steuereinheit 23 ein.

Die Ausgabeeinheit 26 ist eine externe Schnittstelle, die an eine externe Vorrichtung, wie etwa das Anzeigegerät 30, ein Bild basierend auf durch die Bilderlangungseinheit 21 erlangten Bilddaten, ein durch die Steuereinheit 23 erzeugtes Bild mit voller Tiefenschärfe und andere verschiedene Arten von Information ausgibt und bewirkt, dass die externe Vorrichtung diese Bilder und die anderen Arten von Information in einem vorbestimmten Format anzeigt.

Ein solches Bildgebungsgerät 20 kann durch Kombinieren einer Universal-Digitalkamera mit einem Universalgerät, wie etwa einem Personal-Computer und einem Arbeitsplatz, über eine externe Schnittstelle konfiguriert werden.

Das Anzeigegerät 30 umfasst beispielsweise eine LCD, eine EL-Anzeige oder eine CRT-Anzeige und zeigt ein von der Ausgabeeinheit 26 ausgegebenes Bild und damit verbundene Information an. Es wird angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform das Anzeigegerät 30 außerhalb des Bildgebungsgeräts 20 vorgesehen ist. Das Anzeigegerät 30 kann jedoch auch im Innern des Bildgebungsgeräts 20 vorgesehen werden.

Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1 darstellt.

Zunächst erfasst in Schritt S10 unter der Steuerung der Bildgebungssteuereinheit 22 die Bilderlangungseinheit 21 das Z-Stapelbild durch Abbilden des in dem Tisch 131 des Mikroskopgeräts 10 eingesetzten Objekts S (mit Bezug auf 2). 4 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben des Arbeitsablaufs des Erfassens des Z-Stapelbilds und stellt das auf einem Objektträger SG abgelegte Objekt S dar.

Wie in 4 dargestellt wird jedes Mal, wenn eine Bildgebung einmal durchgeführt wird, ein Abstand zwischen der Objektivlinse 140 und dem Tisch 131 um Δz geändert, und eine Fokusposition F der Objektivlinse 140 wird entlang der Z-Richtung bewegt, wodurch Bilder des Objekts S an mehreren Scheibenpositionen (Z = Fj) erfasst werden können. Hierin stellt ein Index j der Scheibenposition Fj eine von der Oberfläche des Objekts S ab gezählte Scheibenfolge dar, und in 4 gilt j = 1 bis 5. 4 stellt einen Fall dar, in dem fünf Scheibenbilder durch fünfmaliges Ausführen einer Bildgebung durch sequenzielles Einstellen der Fokusposition F auf die Scheibenpositionen F1 bis F5 erfasst werden. Die Anzahl von erfassten Scheibenpositionen (Obergrenze des Index j) kann jedoch auch auf eine beliebige Anzahl eingestellt werden.

Des Weiteren wird in der ersten Ausführungsform das Z-Stapelbild in Echtzeit erfasst, während die Bildgebung in der in dem Mikroskopgerät 10 bereitgestellten Bildgebungseinheit 211 ausgeführt wird. Ein in einem Server gespeichertes Z-Stapelbild kann jedoch auch über ein Netzwerk erfasst werden. Alternativ kann ein Z-Stapelbild über ein Speichermedium erfasst werden. In diesen Fällen umfasst die Bilderlangungseinheit 21 eine Schnittstelle, die Information in ein externes Netzwerk eingibt und aus demselben ausgibt, eine Leseeinheit, die in dem Speichermedium gespeicherte Information liest, oder dergleichen.

Im anschließenden Schritt S11 erzeugt die Steuereinheit 23 aus dem in Schritt S10 erfassten Z-Stapelbild mehrere überlagerte Multifokusbilder, in denen die Scheibenbilder unterschiedlich überlagert sind. Insbesondere erzeugt die Steuereinheit 23 ein überlagertes Multifokusbild, das durch Verschieben eines Teils des Scheibenbilds in dem Z-Stapelbild um einen vorbestimmten (von Null ungleichen) Verschiebungsbetrag in Bezug auf andere Bilder erhalten wird, und ein überlagertes Multifokusbild, das durch Einstellen eines Verschiebungsbetrags zwischen den Scheibenbilder auf Null, das heißt, ein überlagertes Multifokusbild, das durch Verschieben von keinem der Scheibenbilder, erhalten wird.

5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in Schritt S11 darstellt. Des Weiteren ist 6 ein schematisches Schaubild zum Beschreiben der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern und stellt ein Scheibenbild Mj (j = 1 bis 5) an der in 4 dargestellten Scheibenposition Fj von der Seite (XZ-Ebene) betrachtet dar. In der folgenden Beschreibung wird als ein Beispiel eine Verarbeitung für das in 6 dargestellte Scheibenbild M beschrieben. Der Index j des Scheibenbilds Mj zeigt eine Stapelfolge in den Z-Stapelbild an und entspricht der Scheibenfolge. Des Weiteren zeigt eine in jedem Scheibenbild Mj dargestellte Schattierung einen Bereich dar, in dem eine an der Scheibenposition Fj vorhandene Struktur abgebildet ist.

Zunächst liest in Schritt S110 die Steuereinheit 23 die Scheibenbilder M1 bis M5 als das Z-Stapelbild von der Bilderlangungseinheit 21.

Im anschließenden Schritt S111 erzeugt die Steuereinheit 23 ein überlagertes Multifokusbild SI0, das keinen Verschiebungsbetrag aufweist. Insbesondere berechnet die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 den Pixelwert eines jeden Pixels in dem überlagerten Multifokusbild SI0 durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen unter den Scheibenbildern M1 bis M5 einander entsprechen. Wie beispielsweise in (a) von 6 dargestellt wird durch Addieren der Pixelwerte der Pixel an den Koordinaten (x0, y0) in jedem der Scheibenbilder M1 bis M5 der Pixelwert der Pixel an den Koordinaten (x0, y0) in dem überlagerten Multifokusbild SI0 erhalten. Die Bilddaten des auf diese Weise erzeugten überlagerten Bilds SI0 werden in der Speichereinheit 24 zwischengespeichert.

Im anschließenden Schritt S112 stellt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 ein beliebiges Scheibenbild Mj in dem Z-Stapelbild als ein Referenzbild Mk ein (k stellt eine beliebige Zahl von 1 bis 5 dar). Insbesondere wird als ein Referenzbild Mk ein beliebiges Scheibenbild Mj, wie ein Scheibenbild M1 mit der oberflächlichsten Scheibenposition (Z = F1), ein Scheibenbild M5 mit der tiefsten Scheibenposition (Z = F5) oder ein Scheibenbild M3, dessen Scheibenposition sich nahe der Mitte (Z = F3) befindet, vorab eingestellt. Alternativ kann das Referenzbild Mk entsprechend einer von der Eingabeeinheit 25 in Erwiderung auf eine Benutzerbedienung eingegeben Information angemessen eingestellt werden. In der ersten Ausführungsform wird, als ein Beispiel, angenommen, dass das Scheibenbild M1 als das Referenzbild Mk eingestellt wird.

Im anschließenden Schritt S113 stellt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 einen Verschiebungsbetrag σ (Pixel) ein, um den ein anderes Scheibenbild Mj in Bezug auf das Referenzbild Mk verschoben wird. Als der Verschiebungsbetrag σ kann der in der Parameterspeichereinheit 241 gespeicherte Wert gelesen und eingestellt werden, oder ein beliebiger Wert kann entsprechend der von der Eingabeeinheit 25 eingegebenen Information (Benutzeranweisungsinformation) eingestellt werden.

7 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens des Einstellens des Verschiebungsbetrags σ für das Scheibenbild Mj. Wenn beispielsweise ein beliebiger Wert als der Verschiebungsbetrag σ eingestellt wird, wird eine Richtung eines virtuellen Beobachtungspunkts V, wenn der Benutzer das Objekt S beobachtet (ein Winkel θ, der mit einer Richtung direkt über dem Objekt S gebildet wird), eingegeben. In diesem Fall wird der Verschiebungsbetrag σ durch die folgende Formel (1) gegeben, wobei ein Abstand z von der Scheibenposition Fk des Referenzbilds Mk zu der Scheibenposition Fi eines anderen Scheibenbilds Mj, der Winkel θ und ein Pixelabstand p (μm/Pixel) des in der Bildgebungseinheit 211 bereitgestellten Bildgebungselements eingesetzt werden. σ = (z·tanθ)/p(1)

Es wird angemerkt, dass in 7 der Abstand zwischen der Scheibenposition F1 und der Scheibenposition F5 dargestellt sind.

Im anschließenden Schritt S114 verschiebt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 das Scheibenbild basierend auf dem in Schritt S113 bestimmten Verschiebungsbetrag σ. (b) von 6 stellt einen Zustand dar, in dem die anderen Scheibenbilder M2 bis M5 in der Minus-X-Richtung um den Verschiebungsbetrag σ in Bezug auf das als das Referenzbild eingestellte Scheibenbild M1 verschoben sind.

Im anschließenden Schritt S115 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokusbild SI1, das den Verschiebungsbetrag σ aus dem Z-Stapelbild nach der Verschiebungsverarbeitung des Scheibenbilds aufweist. Das heißt, durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen zwischen dem Referenzbild Mk und dem Scheibenbild Mj nach der Verschiebungsverarbeitung einander entsprechen, wird der Pixelwert eines jeden Pixels in dem überlagerten Multifokusbild SI1 berechnet. Insbesondere im Fall von (b) von 6 wird durch Mitteln des Pixelwerts des Pixels an den Koordinaten (x0, y0) in dem Scheibenbild M1 als das Referenzbild und der Pixelwerte der Pixel an den Koordinaten (x0 + σ, y0) in den jeweiligen Scheibenbildern M2 bis M5 der Pixelwert des Pixels an der Koordinate (x0, y0) in dem überlagerten Multifokusbild SI1 erhalten. Die Bilddaten des auf diese Weise erzeugten überlagerten Multifokusbilds SI1 werden in der Speichereinheit 24 zwischengespeichert. Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu einer Hauptroutine zurück.

Im Schritt S12, anschließend an Schritt S11, erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe aus mehreren in Schritt S11 erzeugten überlagerten Multifokusbildern S0 und SI1.

8 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren Bildern mit voller Tiefenschärfe in Schritt S12 darstellt. Zunächst erfasst in Schritt S120 die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 eine Punktspreizfunktion(PSF)-Information, die eine Bildunschärfe in einem Bild jedem Scheibenbild Mj darstellt, und erzeugt ein PSF-Bild basierend auf der PSF-Information. Die Punktspreizfunktion wird in Zuordnung zu den Bildgebungsbedingungen, wie der Vergrößerung der Objektivlinse 140 in dem Mikroskopgerät 10 und der Scheibenposition Fj, vorab in der Parameterspeichereinheit 241 gespeichert. Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 liest die Punktspreizfunktion gemäß der Scheibenposition Fj aus der Parameterspeichereinheit 241 basierend auf Bildgebungsbedingungen, wie der Vergrößerung der Objektivlinse 140, und berechnet einen Pixelwert entsprechend jeder Pixelposition in dem Scheibenbild Mj basierend auf der Punktspreizfunktion. Auf diese Weise erzeugt die Bilderzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein PSF-Bild.

Im anschließenden Schritt S112 erzeugt die Bilderzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild PI0, das einen Verschiebungsbetrag Null entsprechend dem überlagerten Multifokusbild S0 aufweist. Insbesondere wird durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen unter den mehreren in Schritt S121 erzeugten PSF-Bildern einander entsprechen, ein Pixelwert von jedem Pixel in dem überlagerten Multifokus-PSF-Bild PI0 berechnet.

Im anschließenden Schritt S122 erfasst die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 den Verschiebungsbetrag σ, der beim Erzeugen des überlagerten Multifokusbilds SI1 verwendet wird, und verschiebt das PSF-Bild basierend auf dem Verschiebungsbetrag σ. Das heißt, ähnlich wie bei dem Fall des Erzeugens des überlagerten Multifokusbilds SI1, wird das einem anderen Scheibenbild Mj entsprechende PSF-Bild um den Verschiebungsbetrag σ in Bezug auf das dem Referenzbild Mk entsprechende PSF-Bild verschoben.

Im anschließenden Schritt S123 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild PI1, das einen Verschiebungsbetrag σ aufweist, unter Verwendung der mehreren PSF-Bildern nach der Verschiebungsverarbeitung in Schritt S122. Insbesondere wird durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen zwischen dem PSF-Bild, das dem Referenzbild Mk entspricht, und dem PSF-Bild nach der Verschiebungsverarbeitung, das einem anderen Scheibenbild Mj entspricht, einander entsprechen, ein Pixelwert von jedem Pixel in dem überlagerten Multifokus-PSF-Bild PI1 berechnet.

In Schritt S124 stellt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 die in Schritt S11 erzeugten überlagerten Multifokusbilder SI0 und SI1 unter Verwendung der überlagerten Multifokus-PSF-Bilder PI0 beziehungsweise PI1 wieder her. Das heißt, die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 erzeugt ein Bild mit voller Tiefenschärfe AI0 durch Wiederherstellen des überlagerten Multifokusbilds SI0 unter Verwendung des überlagerten Multifokus-PSF-Bilds PI0, das einen Verschiebungsbetrag von Null aufweist. Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 erzeugt ferner ein Bild mit voller Tiefenschärfe AIi durch Wiederherstellen eines überlagerten Multifokusbilds SIi unter Verwendung eines überlagerten Multifokus-PSF-Bilds PIi, das den Verschiebungsbetrag σ aufweist. Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu einer Hauptroutine zurück.

In Schritt S13, anschließend an Schritt S12, gibt das Bildgebungsgerät 20 die Bilddaten der mehreren in Schritt S12 erzeugten Bildern mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 an das Anzeigegerät 30 aus und bewirkt, dass das Anzeigegerät 30 die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 anzeigt. Ein Verfahren zum Anzeigen der Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise können die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 nebeneinander angezeigt werden, oder die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 können abwechselnd im selben Bereich angezeigt werden. Wenn die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 abwechselnd im gleichen Bereich angezeigt werden, können die Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 automatisch in vorbestimmten Intervallen gewechselt werden oder können manuell durch den Benutzer unter Verwendung der Eingabeeinheit 25 gewechselt werden.

9 ist ein schematisches Schaubild, das ein Anzeigebeispiel eines Bildes mit voller Tiefenschärfe in dem Anzeigegerät 30 darstellt. Auf einem in 9 dargestellten Bildschirm m1 werden zwei Bilder mit voller Tiefenschärfe AI0 und AI1 nebeneinander angezeigt. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 1.

Wie oben beschrieben wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein beliebiges Scheibenbild in den Z-Stapelbildern als ein Referenzbild eingestellt, andere Scheibenbilder werden in Bezug auf das Referenzbild in der Ebene des Referenzbilds verschoben und dann werden die Z-Stapelbilder überlagert. Auf diese Weise wird ein Bild mit voller Tiefenschärfe erfasst. Zu diesem Zeitpunkt werden mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe mit von anderen Scheibenbildern in Bezug auf das Referenzbild unterschiedlichen relativen Verschiebungsbeträgen aus einem Satz von Z-Stapelbildern erzeugt und dann angezeigt. Als Ergebnis ist es möglich, einen Zustand des virtuellen Betrachtens des Objekts S von mehreren Beobachtungspunkten aus zu reproduzieren. Insbesondere sind in der ersten Ausführungsform die Verschiebungsbeträge Null und σ. Daher kann der Benutzer durch Beziehen auf diese Bilder mit voller Tiefenschärfe eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, eine anteroposteriore Beziehung zwischen Strukturen, einen überlappenden Zustand der Strukturen und dergleichen visuell und intuitiv erfassen.

Des Weiteren ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, im Vergleich mit dem Fall, in dem 3D-Volumendaten basierend auf dem Z-Stapelbild erzeugt und angezeigt werden, den Berechnungsaufwand und die Datenmenge stark zu verringern.

Es wird angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform das Bild mit voller Tiefenschärfe durch Wiederherstellen des überlagerten Multifokusbilds unter Verwendung des aus dem PSF-Bild erzeugten überlagerten Multifokus-PSF-Bilds erzeugt wird. Das Bild mit voller Tiefenschärfe kann jedoch beispielsweise auch durch Überlagern, nachdem jedes Scheibenbild wiederhergestellt ist, unter Verwendung des PSF-Bilds erzeugt werden. Des Weiteren ist das Erzeugungsverfahren des Bilds mit voller Tiefenschärfe nicht auf dieses Verfahren beschränkt und es kann ein Verfahren zum Extrahieren eines Fokusbereichs aus jedem verschobenen Scheibenbild und Ausführen einer Zusammenstellung eingesetzt werden.

Um das Verständnis zu erleichtern wurde in der ersten Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem das Scheibenbild nur in der X-Richtung verschoben wird. Eine ähnliche Verarbeitung kann jedoch auch in der Y-Richtung ausgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, ein Bild mit voller Tiefenschärfe zu erzeugen, entsprechend dem Fall, in dem der virtuelle Beobachtungspunkt in Bezug auf das Objekt S entlang der Y-Richtung bewegt wird. Weiterhin ist es durch Verschieben des Scheibenbilds in zwei Richtungen, das heißt, der X-Richtung und der Y-Richtung, zudem möglich, ein Bild mit voller Tiefenschärfe zu erzeugen, entsprechend dem Fall, in dem der virtuelle Beobachtungspunkt in Bezug auf das Objekt S in der horizontalen Ebene bewegt wird.

Des Weiteren wird in der ersten Ausführungsform ein Bild mit voller Tiefenschärfe mit dem Verschiebungsbetrag σ erzeugt, wobei das Scheibenbild M1 das Referenzbild Mk ist. Es können jedoch auch mehrere, den Verschiebungsbetrag σ aufweisende Bilder mit voller Tiefenschärfe erzeugt werden, indem mehrerer Scheibenbilder, die aus den Scheibenbildern M1 bis M5 angemessen ausgewählt werden, sequenziell auf das Referenzbild Mk eingestellt werden.

(Erste Modifikation)

Als Nächstes wird eine erste Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Konfiguration und Arbeitsweise eines Mikroskopiesystems gemäß der ersten Modifikation sind im Allgemeinen denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 1 und 3), und Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in Schritt S11 unterscheiden sich von denjenigen in der ersten Ausführungsform.

10 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens eines überlagerten Multifokusbilds in der ersten Modifikation zeigt. Es wird angemerkt, dass die in 10 dargestellten Schritte S110 bis S112 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind (mit Bezug auf 5).

Im Schritt S131, anschließend an Schritt S112, stellt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 einen Verschiebungsbetrag σi (i = 1, 2, ..., n) ein, um den ein anderes Scheibenbild Mj in Bezug auf das Referenzbild Mk verschoben wird. 11 ist ein schematisches Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens des Einstellens des Verschiebungsbetrags σi des Scheibenbilds in der ersten Modifikation. Hierin ist das Bezugszeichen i eine Variable, die darstellt, wie viele Male ein anderes Scheibenbild Mj in Bezug auf das Referenzbild Mk verschoben wird. i = 1 ist als der Anfangswert eingestellt und i = n ist als der Maximalwert eingestellt. Als Verschiebungsbetrag σi kann ein vorbestimmter Wert vorab bestimmt werden, oder es kann ein beliebiger Wert entsprechend einer von der Eingabeeinheit 25 in Erwiderung einer Benutzerbedienung eingegeben Information bestimmt werden.

Im anschließenden Schritt S132 verschiebt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 ein anderes Scheibenbild Mj in Bezug auf das Referenzbild Mk basierend auf dem in Schritt S131 bestimmten Verschiebebetrag σi. (b) von 11 stellt einen Zustand dar, in dem die Scheibenbilder M2 bis M5 in dem in (a) von 11 dargestellten Z-Stapelbild in der Minus-X-Richtung um den Verschiebungsbetrag σ1 verschoben werden.

Im anschließenden Schritt S133 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein den Verschiebungsbetrag σ1 aufweisendes überlagertes Multifokusbild SIi aus dem Z-Stapelbild nach der Verschiebungsverarbeitung des Scheibenbilds. Das heißt, durch Mitteln der Pixelwerte von Pixeln, deren Positionen zwischen dem Bezugsbild Mk und dem Scheibenbild Mj nach der Verarbeitung des Verschiebens um den Verschiebungsbetrag σi einander entsprechen, wird der Pixelwert eines jeden Pixels in dem überlagerten Multifokusbild SIi berechnet. In dem Fall von (b) von 11 wird durch Mitteln des Pixelwerts des Pixels an den Koordinaten (x0, y0) in dem Scheibenbild M1 als das Referenzbild und der Pixelwerte der Pixel an den Koordinaten (x0 + σ1, y0) in den Scheibenbildern M2 bis M5 der Pixelwert des Pixels an den Koordinaten (x0, y0) in dem überlagerten Multifokusbild SIi = 1 erhalten. Die Bilddaten des auf diese Weise erzeugten überlagerten Multifokusbilds SIi werden in der Speichereinheit 24 zwischengespeichert.

Im anschließenden Schritt S134 bestimmt die Steuereinheit 23, ob die Variable i den Maximalwert n erreicht hat. Wenn die Variable i den Maximalwert n nicht erreicht hat (Schritt S134: NEIN), erhöht die Steuereinheit 23 die Variable i (Schritt S135). Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu Schritt S131 zurück. Durch Wiederholen der Schritte S131 bis S133 auf diese Weise werden mehrere überlagerte Multifokusbilder SIi mit unterschiedlichen Verschiebungsbeträgen σi in Bezug auf das Referenzbild Mk erzeugt. (c) von 11 stellt ein überlagertes Multifokusbild SIi=2 dar, wenn die anderen Scheibenbilder M2 bis M5 um den Verschiebungsbetrag σ2 in Bezug auf das Scheibenbild M1, das das Referenzbild ist, verschoben werden. (d) von 11 stellt ein überlagertes Multifokusbild SIi=3 dar, wenn die anderen Scheibenbilder M2 bis M5 um den Verschiebungsbetrag σ3 in Bezug auf das Scheibenbild M1 verschoben werden.

Wenn andererseits die Variable i den Maximalwert n erreicht hat (Schritt S134: JA), kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 23 zu der Hauptroutine zurück.

Die Verarbeitung von Schritt S12 (mit Bezug auf 3 und 8) im Anschluss an Schritt S11 ist im Allgemeinen der Verarbeitung in der ersten Ausführungsform ähnlich. In den in 8 dargestellten Schritten 122 bis 124 wird jedoch unter Verwendung des Verschiebungsbetrags σ1, der verwendet wird, wenn das überlagerte Multifokusbild SIi erzeugt wird, ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild für jedes überlagerte Multifokusbild SIi erzeugt, und das überlagerte Multifokusbild SIi wird unter Verwendung dieser überlagerten Multifokus-PSF-Bilder wiederhergestellt. Als Ergebnis werden mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unterschiedliche Verschiebungsbeträge σi aufweisen, aus einem Z-Stapelbild erfasst.

Wenn des Weiteren in Schritt S13 in 3 diese Bilder mit voller Tiefenschärfe auf dem Anzeigegerät 30 angezeigt werden, werden die Bilder mit voller Tiefenschärfe nebeneinander der Größe des Verschiebungsbetrags σi nach angezeigt (in aufsteigender Reihenfolge oder absteigender Reihenfolge). Diese Bilder mit voller Tiefenschärfe können sequenziell gewechselt und im selben Bereich angezeigt werden. Beispielsweise können mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, die aus den in (a) bis (d) von 11 dargestellten mehreren überlagerten Multifokusbildern SIi erfasst werden, wiederholt gewechselt werden gemäß Verschiebungsbetrag von Null → in den Verschiebungsbetrag σ1 → in den Verschiebungsbetrag σ2 → in den Verschiebungsbetrag σ3 → in den Verschiebungsbetrag σ2 → in den Verschiebungsbetrag σ1 → in den Verschiebungsbetrag Null →...

Wie oben beschrieben werden gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unterschiedliche Verschiebungsbeträge σ1 in Bezug auf das Bezugsbild Mk aufweisen, erfasst und angezeigt. Daher kann der Benutzer einen überlappenden Zustand von Strukturen in der Z-Richtung in dem Objekt S und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen ausführlicher erfassen.

(Zweite Ausführungsform)

Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 12 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 12 dargestellt umfasst ein Mikroskopiesystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, ein Bildgebungsgerät 40, das ein Bild eines durch das Mikroskopgerät 10 erzeugten vergrößerten Bilds erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 30, das das durch das Bildgebungsgerät 40 verarbeitete Bild und dergleichen anzeigt. Unter den Bauteilen sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Mikroskopgeräts 10 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 1 und 2).

Das Bildgebungsgerät 40 umfasst eine Steuereinheit 41 anstatt der in 1 dargestellten Steuereinheit 23. Die Steuereinheit 41 umfasst ferner, im Vergleich zu der Steuereinheit 23, eine Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 411. Die Konfiguration und der Arbeitsablauf einer jeden Einheit des Bildgebungsgeräts 40, außer der Steuereinheit 41, und die Arbeitsabläufe der Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 231 und einer Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 sind denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich.

Die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 erfasst den Verschiebungsbetrag von jedem von anderen Scheibenbildern in Bezug auf ein Referenzbild, die verwendet werden, wenn ein überlagertes Multifokusbild aus einen Z-Stapelbild erzeugt wird. Dieser Verschiebungsbetrag wird basierend auf einem vorab in einer Parameterspeichereinheit 241 gespeicherten Verschiebungsparameter erfasst. Der Verschiebungsparameter umfasst die Richtung eines virtuellen Beobachtungspunkts in Bezug auf ein Objekt S und einen für jeden Beobachtungspunkt eingestellten Verschiebungsbetrag des Scheibenbilds.

Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2 beschrieben. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 2 darstellt. Der in 13 dargestellte Schritt S10 ist demjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 3). In der zweiten Ausführungsform wird jedoch ein Z-Stapelbild, das mindestens drei Scheibenbilder mit unterschiedlichen Fokuspositionen umfasst, durch mindestens dreimaliges Ausführen einer Bildgebung erfasst. In der folgenden Beschreibung wird, wie später beschrieben, ein Verarbeiten eines fünf Scheibenbilder aufweisenden Z-Stapelbilds beschrieben.

In Schritt S21, anschließend an Schritt S10, erzeugt die Steuereinheit 41 mehrere überlagerte Multifokusbilder, in denen sich die Verschiebungsbeträge der Scheibenbilder voneinander unterscheiden.

14 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern darstellt. Des Weiteren sind die 15 und 16 schematische Schaubilder zum Beschreiben der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern.

Zunächst liest in Schritt S210 die Verschiebungsbetragserfassungseinheit 411 das Z-Stapelbild aus der Bilderlangungseinheit 21.

Im anschließenden Schritt S211 stellt die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 ein beliebiges Scheibenbild Mj in dem Z-Stapelbild als das Referenzbild Mk ein. Insbesondere wird als das Referenzbild Mk ein beliebiges Scheibenbild Mj, wie etwa ein Scheibenbild M1, das die oberflächlichste Scheibenposition (Z = F1) aufweist, ein Scheibenbild M5, das die tiefste Scheibenposition (Z = F5) aufweist, oder eine Scheibenbild M3, dessen Position sich nahe der Mitte befindet, vorab eingestellt. Alternativ kann das Referenzbild Mk entsprechend einer von der Eingabeeinheit 25 in Erwiderung einer Benutzerbedienung eingegebenen Information angemessen eingestellt werden. In der zweiten Ausführungsform wird als ein Beispiel angenommen, dass das Scheibenbild M1 als das Referenzbild Mk eingestellt ist.

Im anschließenden Schritt S212 erfasst die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 den Verschiebungsparameter aus der Parameterspeichereinheit 241. In der zweiten Ausführungsform wird angenommen, dass ein Bild mit voller Tiefenschärfe in dem Fall, in dem das Objekt S aus den drei Richtungen der Beobachtungspunkte Vα = V–1, V0, V+1 virtuell beobachtet wird, abschließend erfasst wird. In diesem Fall werden als Verschiebungsparameter ein den Beobachtungspunkt Vα anzeigenden Parameter α = –1, 0, +1 und ein Einheitsverschiebungsbetrag δ erfasst. Wenn hierin der Parameter α Null ist, bedeutet dies, dass sich der Beobachtungspunkt Vα direkt oberhalb des Objekts S befindet. Wenn der Parameter α ein positiver Wert ist, bedeutet dies, dass der Beobachtungspunkt Vα in der +X-Richtung in Bezug auf direkt oberhalb des Objekts eingestellt ist. Wenn umgekehrt der Parameter α ein negativer Wert ist, bedeutet dies, dass der Beobachtungspunkt Vα in der –X-Richtung in Bezug auf direkt oberhalb des Objekts S eingestellt ist.

Im anschließenden Schritt S213 berechnet die Verschiebungsbetragsverarbeitungseinheit 411 einen Verschiebungsbetrag σαj eines jeden Scheibenbilds Mj basierend auf den in Schritt S212 erfassten Verschiebungsparametern. Dieser Verschiebungsbetrag σαj wird sequenziell für jeden Beobachtungspunkt Vα berechnet. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass der Verschiebungsbetrag gemäß der Folge α = –1, 0, +1 berechnet wird. Die Berechnungsfolge ist jedoch nicht darauf beschränkt. Des Weiteren ist das Bezugszeichen j, das die Scheibenposition des Scheibenbilds Mj darstellt, j = 1, 2, 3, 4, 5 in 15.

Der Verschiebungsbetrag σαj wird durch die folgende Formel (2) unter Verwendung des Einheitsverschiebungsbetrags δ (Pixel) gegeben. σαj = –α × {δ × (j – k)}(2)

Wenn insbesondere das Referenzbild das Scheibenbild Mi (k = 1) ist, der Beobachtungspunkt Vα = V–1 (α = –1) ist und der Einheitsverschiebungsbetrag δ gleich δ = 1 (Pixel) ist, dann werden die Verschiebungsbeträge σ–11 bis σ–15 der jeweiligen Scheibenbilder Mj durch die folgenden Formeln (3-1) bis (3-5) gegeben. σ–11 = –(–1) × {1 × (1 – 1)} = 0 (Pixel)(3-1)σ–12 = –(–1) × {1 × (2 – 1)} = +1 (Pixel)(3-2)σ–13 = –(–1) × {1 × (3 – 1)} = +2 (Pixel)(3-3)σ–14 = –(–1) × {1 × (4 – 1)} = +3 (Pixel)(3-4)σ–15 = –(–1) × {1 × (5 – 1)} = +4 (Pixel)(3-5)

Im anschließenden Schritt S214 verschiebt die Bildverschiebungsverarbeitungseinheit 231 das Scheibenbild Mj basierend auf dem in Schritt S213 berechneten Verschiebungsbetrag σαj. Wenn hierin das Bezugszeichen des Verschiebungsbetrags σαj positiv ist, wird das Scheibenbild Mj in der +X-Richtung verschoben. Wenn das Bezugszeichen des Verschiebungsbetrags σαj negativ ist, wird das Scheibenbild Mj in der –X-Richtung verschoben. Wenn des Weiteren der Verschiebungsbetrag σαj Null ist, wird das Scheibenbild Mj nicht verschoben. (a) von 16 stellt einen Zustand dar, in dem die anderen Scheibenbilder M2 bis M5 um die Verschiebungsbeträge σ–12, σ–13, σ–14, beziehungsweise σ–15 in Bezug auf das Scheibenbild M1 als das Referenzbild verschoben sind.

Im anschließenden Schritt S215 erzeugt die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232 ein überlagertes Multifokusbild SIα aus dem Z-Stapelbild nach der Verschiebungsverarbeitung des Scheibenbilds Mj. Das heißt, durch Mitteln der Pixelwerte, deren Positionen zwischen dem Referenzbild Mk und dem Scheibenbild Mj nach der Verschiebungsbearbeitung einander entsprechen, wird der Pixelwert eines jeden Pixels in dem überlagerten Multifokusbild SIα (in dem Fall von (a) von 16, SIα=-1) berechnet.

Im anschließenden Schritt S216 bestimmt die Steuereinheit 41, ob eine Verarbeitung für alle Beobachtungspunkte basierend auf den in Schritt S212 erfassten Verschiebungsparametern ausgeführt wurde. In dem Fall, in dem der Beobachtungspunkt noch verarbeitet werden muss (Schritt S216: Nein), ändert die Verschiebungsbetragserfassungseinheit 411 den Parameter α (Schritt S217) und wiederholt die Verarbeitung in den Schritten S213 bis S216 basierend auf dem geänderten Parameter α.

  • (b) von 16 ist ein schematisches Schaubild, das ein in dem Fall des Beobachtungspunkts Vα = V0 (α = 0) erzeugtes überlagertes Multifokusbild SIα=0 darstellt. In dem Fall von α = 0 sind die Verschiebungsbeträge σ02 bis σ05 der Scheibenbilder M2 bis M5 alle Null.
  • (c) von 16 ist ein schematisches Schaubild, das ein im Fall des Beobachtungspunkts Vα = V+1 erzeugtes überlagertes Multifokusbild darstellt. In dem Fall von α = +1, werden die Verschiebungsbeträge σ+12, σ+13, σ+14 und σ+15, da sie negative Werte sind, in die –X-Richtung verschoben.

Wenn anderseits die Verarbeitung für alle Beobachtungspunkte ausgeführt wurde (Schritt S216: Ja), kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 41 zur Hauptroutine zurück.

Die Verarbeitung in Schritt S12 anschließend an Schritt S21 (mit Bezug auf 13 und 8) ist derjenigen in der ersten Ausführungsform im Allgemeinen ähnlich. In den Schritten S122 bis S124 unter den Schritten wird jedoch ein überlagertes Multifokus-PSF-Bild für jedes überlagerte Multifokusbild SIα erzeugt, wobei der Verschiebungsbetrag σαj von jedem Scheibenbild Mj verwendet wird, das verwendet wird, wenn das überlagerte Multifokusbild SIα erzeugt wird. Dann wird das überlagerte Multifokusbild SIα unter Verwendung dieser überlagerten Multifokus-PSF-Bilder wiederhergestellt. Als Ergebnis werden mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe, die unterschiedliche Verschiebungsbeträge σαj aufweisen, aus einem Z-Stapelbild erfasst.

Wenn des Weiteren diese Bilder mit voller Tiefenschärfe auf dem Anzeigegerät 30 in Schritt S13 angezeigt werden, können die unterschiedliche Beobachtungspunkte Vα aufweisenden Bilder mit voller Tiefenschärfe gemäß der Folge α = –1, 0, +1 angezeigt werden. Diese Bilder mit voller Tiefenschärfe können sequenziell gewechselt und im selben Bereich angezeigt werden. Im letzteren Fall kann durch wiederholtes Wechseln der Bilder mit voller Tiefenschärfe, beispielsweise gemäß der Folge α = –1, 0, +1, 0, –1, ..., der Benutzer die Bilder mit voller Tiefenschärfe beobachten und sich dabei fühlen, als ob sich deren Beobachtungspunkt für das Objekt S links und rechts sequenziell verschiebt.

Wie oben beschrieben ist es gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, einen Zustand zu reproduzieren, in dem das Objekt S von mehreren Beobachtungspunkten aus virtuell beobachtet wird, indem die unterschiedliche Verschiebungsbeträge aufweisenden mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe verwendet werden. Daher kann der Benutzer eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, einen überlappenden Zustand von Strukturen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen besser intuitiv erfassen.

(Zweite Modifikation 1)

Als Nächstes wird die zweite Modifikation 1 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird der Verschiebungsbetrag σαj eines jeden Scheibenbilds Mj für jeden Beobachtungspunkt Vα unter Verwendung des Einheitsverschiebungsbetrags δ berechnet. Der Verschiebungsbetrag σαj kann jedoch auch unter Verwendung von θ, das die Richtung von jedem Beobachtungspunkt Vα (θ = –θ0, 0, +θ0) darstellt, berechnet werden.

In diesem Fall wird der Verschiebungsbetrag σαj des Scheibenbilds Mj für jeden Beobachtungspunkt Vα durch die folgende Formel (4) gegeben, wobei ein Abstand dj,k = Δz × (j – k) zwischen den Scheibenpositionen Fj des Scheibenbilds Mj, ein Winkel θα, und ein Pixelabstand p (μm/Pixel) eines einer Bildgebungseinheit 211 bereitgestellten Bildgebungselements eingesetzt werden. σαj = –(dj,k·tanθα)/p(4)

Es wird angemerkt, dass in 15 der Abstand d4,1 zwischen den Scheibenpositionen F1 und die Scheibenposition F4 dargestellt wird.

(Zweite Modifikation 2)

Als Nächstes wird die zweite Modifikation 2 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Konfiguration und Arbeitsweise eines Mikroskopiesystems gemäß der zweiten Modifikation 2 sind denjenigen in der zweiten Ausführungsform im Allgemeinen ähnlich (mit Bezug auf 12 und 13). Bereitgestellt wird eine Beschreibung in Bezug auf einen Fall einer weiteren Verbesserung des Beobachtungspunkts Vα, wenn die Verarbeitung des Berechnens des Verschiebungsbetrags σαj in im 14 dargestellten Schritt S213 in der Verarbeitung des Erzeugens von mehreren überlagerten Multifokusbildern in Schritt S21 ausgeführt wird. Die 17 und 18 sind schematische Schaubilder zum Beschreiben der Verarbeitung des Berechnens des Verschiebungsbetrags σαj des Scheibenbilds in der zweiten Modifikation 2.

In der zweiten Modifikation 2 wird, wie in 17 dargestellt, der virtuelle Beobachtungspunkt Vα (α = 1, 2, ...) dazu eingestellt, mehrere Winkel (θα = θ1, θ2, ...) in einer Richtung in Bezug auf die Richtung über dem Objekt S, das heißt, θα = 0, zu bilden. Auch in diesem Fall wird der Verschiebungsbetrag σαj, wie in der zweiten Ausführungsform, durch die Formel (2) gegeben. σαj = –α × {δ × (j – k)}(2)

Das heißt, der Verschiebungsbetrag σαj eines jeden Scheibenbilds Mj erhöht sich beim Erzeugen des überlagerten Multifokusbilds SIα, wenn sich der Winkel θ des virtuellen Beobachtungspunkts Vα erhöht. Wie insbesondere in (a) bis (d) von 18 dargestellt ist der Verschiebungsbetrag zwischen den Scheibenbildern Mj, deren Scheibenpositionen (Stapelfolge j) benachbart sind, δ für das überlagerte Multifokusbild SIα=1, 2δ für das überlagerte Multifokusbild SIα=2, 3δ für das überlagerte Multifokusbild SIα=3 und 4δ für das überlagerte Multifokusbild SIα = 4.

Auf diese Weise ist es durch Ändern des Verschiebungsbetrags zwischen Scheibenbildern, deren Scheibenpositionen (Stapelfolge j) benachbart sind, möglich, unter mehreren überlagerten Multifokusbildern SIα einen Zustand, in dem das Objekt S aus mehreren Richtungen mit unterschiedlichen Winkeln virtuell beobachtet wird, realistischer zu reproduzieren. Daher kann der Benutzer eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, einen Überlappungszustand von Strukturen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen in einem breiteren Bereich intuitiv erfassen.

Es wird angemerkt, dass in der zweiten Ausführungsform 2, die Beobachtungspunkte V1, V2 ... in einer Richtung (Richtung nach rechts in 17) in Bezug auf die Richtung direkt über dem Objekt S geändert werden. Die Beobachtungspunkte V1, V2, ... können jedoch auch nach rechts und nach links in Bezug auf die Richtung direkt über dem Objekt S geändert werden.

Des Weiteren kann auch in der zweiten Modifikation 2 ein Verschiebungsbetrag σαj durch die oben beschriebene Formel (4) berechnet werden, wobei der Winkel θα in der Richtung des Beobachtungspunkts V0 eingesetzt wird.

(Zweite Modifikation 3)

Als Nächstes wird die zweite Modifikation 3 der zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird der Verschiebungsbetrag von jedem Scheibenbild Mj entsprechend den in der Parameterspeichereinheit 241 vorab gespeicherten Verschiebungsparametern bestimmt. Dieser Verschiebungsbetrag kann jedoch auch entsprechend einer Benutzerbedienung bestimmt werden.

In diesem Fall erzeugt zunächst eine Steuereinheit 41 mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe basierend auf vorab in einer Parameterspeichereinheit 241 gespeicherten Verschiebungsparametern und bewirkt, dass ein Anzeigegerät 30 die mehreren Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt. Dann zeigt dieses Anzeigegerät 30 ein Eingabefeld an, das dem Benutzer erlaubt, einen Beobachtungspunkt Vα einzugeben.

19 ist ein schematisches Schaubild eines Beispiels eines auf dem Anzeigegerät 30 angezeigten Bildschirms darstellt. Dieser Bildschirm m2 umfasst einen Anzeigebereich m3 für Bilder mit voller Tiefenschärfe, in dem mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe gewechselt und angezeigt werden, und ein Beobachtungspunkt-Eingabefeld m4, das dem Benutzer erlaubt, den Beobachtungspunkt Vα einzugeben. Eine Skala m5, die einen Winkel θ des Beobachtungspunkts Vα anzeigt, wird in dem Beobachtungspunkt-Eingabefeld m4 angezeigt. Wenn der vom Benutzer gewünschte Winkel θα durch eine Zeigerbedienung unter Verwendung einer Eingabeeinheit 25 in Bezug auf die Skala m5 gewählt wird, dann wird ein den Winkel θα darstellendes Signal in die Steuereinheit 41 eingegeben. In Erwiderung darauf berechnet die Steuereinheit 41 den Verschiebungsbetrag entsprechend dem Winkel θα und erzeugt dadurch ein Bild mit voller Tiefenschärfe. Dann bewirkt die Steuereinheit 41, dass das Anzeigegerät 30 das Bild mit voller Tiefenschärfe anzeigt.

Gemäß der zweiten Modifikation 3 ist es möglich, einen Zustand des Beobachtens eines Objekts S von einem durch den Benutzer gewünschten Beobachtungspunkt zu reproduzieren. Daher ist es möglich, eine Position einer Struktur in der Z-Richtung in dem Objekt S, einen Überlappungszustand von Strukturen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen so abzustimmen, dass der Benutzer dies leicht einsehen kann.

(Dritte Ausführungsform)

Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 20 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 20 dargestellt, umfasst ein Mikroskopiesystem 3 gemäß der dritten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, ein Bildgebungsgerät 50, das ein Bild eines durch das Mikroskopgerät 10 erzeugten vergrößerten Bilds erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 60, das das durch das Bildgebungsgerät 50 verarbeitete Bild und dergleichen anzeigt. Unter den Bauteilen sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Mikroskopgeräts 10 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 2).

Das Bildgebungsgerät 50 umfasst eine Steuereinheit 51 anstatt der in 1 dargestellten Steuereinheit 23. Die Steuereinheit 51 umfasst ferner im Vergleich zu der Steuereinheit 23 eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 und eine Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511. Unter den Bauteilen ist die Arbeitsweise der Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 derjenigen in der zweiten Ausführungsform ähnlich.

Die Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 bestimmt als ein Beachtungsbild ein Scheibenbild, das einen Beobachtungsbereich umfasst, der über eine Eingabeeinheit 25 von dem später beschriebenen Anzeigegerät 60 eingegeben wird.

Das Anzeigegerät 60 umfasst beispielsweise eine LCD, eine EL-Anzeige oder eine CRT-Anzeige und umfasst eine Bildanzeigeeinheit 61, die ein von einer Ausgabeeinheit 26 ausgegebenes Bild und eine damit zusammenhängende Information anzeigt, und eine Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 62, die als einen Beobachtungsbereich einen Bereich in einem in der Bildanzeigeeinheit 61 angezeigten Bild mit voller Tiefenschärfe gemäß einer von außerhalb ausgeführten Bedienung bestimmt und ein den Beobachtungsbereich darstellendes Signal in die Steuereinheit 51 eingibt.

Als Nächstes wird ein Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3 beschrieben. 21 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3 darstellt. Es wird angemerkt, dass die Arbeitsabläufe in den Schritten S10, S21, S12 und S13 denjenigen in der zweiten Ausführungsform ähnlich sind. 22 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand darstellt, in dem, mit einem Scheibenbild M1 als Referenzbild, die Scheibenbilder M2 bis M5 verschoben werden, wenn die überlagerten Multifokusbilder SIα=1, SIα=2, SIα=3 und SIα=4 in Schritt S21 erzeugt werden. Überlagerte Multifokusbilder werden durch Überlagern dieser Bilder M1 bis M5 erzeugt und des Weitere Wiederherstellen unter Verwendung von PSF-Bildern wiederhergestellt, wodurch mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe AIα=1, AIα=2, AIα=3 und AIα=4 erzeugt werden. In der dritten Ausführungsform wird angenommen, dass die auf diese Weise erzeugten Bilder mit voller Tiefenschärfe AIα=1, AIα=2, AIα=3 und AIα=4 sequenziell gewechselt und auf dem Anzeigegerät 61 angezeigt werden.

Im Schritt S31, anschließend an Schritt S13, bestimmt die Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 62, ob eine Benutzerbedienung zum Auswählen eines beliebigen Bereichs für ein beliebiges der auf der Anzeigeeinheit 61 angezeigten Bilder mit voller Tiefenschärfe AIα=1, AIα=2, AIα=3 und AIα=4 ausgeführt wurde.

Wenn die Benutzerbedienung nicht ausgeführt wurde (Schritt S31: NEIN), kehrt der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3 zu Schritt S13 zurück.

Wenn andererseits die Benutzerbedienung ausgeführt wurde, (Schritt S31: JA), bestimmt die Beobachtungsbereichs-Bestimmungseinheit 62 den durch die Benutzerbedienung als einen Beobachtungsbereich ausgewählten Bereich und gibt ein den Beobachtungsbereich darstellendes Signal in die Steuereinheit 51 ein (Schritt S32). 23 ist ein schematisches Schaubild, das ein beispielhaftes Verfahren des Auswählens eines Beobachtungsbereichs darstellt. Wie beispielsweise in 23 dargestellt wird ein Beobachtungsbereich durch Einfassen eines gewünschten Bereichs in einem auf der Anzeigeeinheit 61 angezeigten Bild mit voller Tiefenschärfe durch einen Zeigevorgang mittels einer Maus oder dergleichen ausgewählt.

Im anschließenden Schritt S33 erfasst die Steuereinheit 51 die Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs basierend auf einer den Beobachtungsbereich darstellenden Information, die von der Beobachtungsbereich-Bestimmungseinheit 62 eingegeben wird. 24 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung des Erfassens der Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs darstellt. In der folgenden Beschreibung wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der Bereich Aα=3 innerhalb des in 22 dargestellten Bilds mit voller Tiefenschärfe AIα=3 als ein Beobachtungsbereich bestimmt wird.

In Schritt S331 erfasst die Beachtungsscheiben-Erfassungseinheit 511 die XY-Positionsinformation eines Beobachtungsbereichs Aα=3 in einem Bild mit voller Tiefenschärfe Aα=3.

Im anschließenden Schritt S332 extrahiert die Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 die Bereiche A'α=1, A'α=2 und A'α=4, die der Beobachtungsfläche Aα=3 aus den Bildern mit voller Tiefenschärfe AIα=1, AIα=2 und AIα=4, außer dem Bild mit voller Tiefenschärfe Aα=3, entsprechen und erfasst die XY-Positionsinformation von jedem Bereich. Die Bereiche A'α=1, A'α=2 und A'α=4 können unter Verwendung einer bekannten Bilderkennungstechnik, wie Mustererkennung, extrahiert werden. Nachfolgend werden diese Bereiche A'α=1, A'α=2, A'α=4 auch als Beobachtungsbereiche bezeichnet.

Im anschließenden Schritt S333 erfasst die Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 die Verschiebungsbeträge der Beobachtungsbereiche A'α=1, A'α=2, A'α=3 und A'α=4 in der XY-Position zwischen den Bildern mit voller Tiefenschärfe AIα=1, AIα=2, AIα=3 und AIα=4. In den Fällen von (a) bis (d) von 22 werden ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs A'α=1 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=1 und der Position des Beobachtungsbereichs A'α=2 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=2, ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs A'α=2 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=2 und der Position des Beobachtungsbereichs Aα=3 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=3 und ein Verschiebungsbetrag zwischen der X-Position des Beobachtungsbereichs Aα=3 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=3 und der Position des Beobachtungsbereichs A'α=4 in dem Bild mit voller Tiefenschärfe AIα=4 erfasst.

Im anschließenden schritt S334 erfasst die Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 basierend auf den Verschiebebeträgen der Beobachtungsbereiche A'α=1, A'α=2, A'α=3 und A'α=4, eine Scheibenposition Fj, die diese Beobachtungsbereiche A'α=1, A'α=2, A'α=3 und A'α=4 umfasst.

Hierin wird ein Verschiebungsbetrag σαj eines jeden Scheibenbilds Mj in dem Bild mit voller Tiefenscharf AIα, in der zweiten Ausführungsform beschrieben, durch die folgende Formel (6) gegeben. Wenn ein Verschiebungsbetrag |σαj – σ(α+1)j| zwischen den Beobachtungsbereichen A'α=1, A'α=2, A'α=3 und A'α=4 gegeben ist, ist es daher möglich, eine Scheibenposition Fi des Beobachtungsbereichs A'α=1, A'α=2, A'α=3 und A'α=4 entsprechend der folgenden Formel (7) zu berechnen. σαj = –α × {δ × (j – k)}(6)αj – σ(α+1)j| = |{α – (α + 1)} × {δ × (j – k)}|αj – σ(α+1)j| = |δ × (j – k)|(7)

Wenn beispielsweise, wie in (c) und (d) von 22 dargestellt, das Referenzbild das Scheibenbild M1 (k = 1) ist und der Verschiebungsbetrag zwischen dem Beobachtungsbereich Aα=3 und dem Beobachtungsbereich A'α=4 gleich 8δ – 6δ = 2δ ist, wird j = 3 aus der Formel (7) erhalten. Das heißt, es ist ersichtlich, dass der Beobachtungsbereich Aα=3 in dem Scheibenbild, das sich an der dritten Scheibenposition Fi befindet, enthalten ist.

Die Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 gibt die auf diese Weise erfasste Scheibenposition Fj als die Z-Positionsinformation des Beobachtungsbereichs aus. Danach kehrt der Arbeitsablauf der Steuereinheit 51 zu der Hauptroutine zurück.

In Schritt S34, anschließend an Schritt S33, extrahiert die Steuereinheit 51 das Scheibenbild Mj, das den Beobachtungsbereich enthält, basierend auf der von der Beachtungsbildbestimmungs-Verarbeitungseinheit 511 ausgegebenen Z-Positionsinformation und gibt das extrahierte Scheibenbild Mj aus. In Erwiderung darauf zeigt das Anzeigegerät 60 das den Beobachtungsbereich enthaltende Scheibenbild Mj an. Es wird angemerkt, dass es in diesem Augenblick auch möglich ist, zusammen mit dem den Beobachtungsbereich enthaltenden Scheibenbild Mj andere Scheibenbilder, deren Scheibenpositionen dem Scheibenbild Mj benachbart (das heißt, vorhergehend oder nachfolgend) sind, anzuzeigen. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 3.

Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es dem Benutzer möglich, Z-Richtungspositionen von Strukturen, die sich gegenseitig auf einer Ebene zu überlappen scheinen und eine anteroposteriore Beziehung zwischen den Strukturen intuitiv und leicht zu erfassen.

(Vierte Ausführungsform)

Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 25 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Mikroskopiesystems gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 25 dargestellt umfasst ein Mikroskopiesystem 4 gemäß der vierten Ausführungsform ein Mikroskopgerät 10, ein Bildgebungsgerät 70, das ein Bild eines durch das Mikroskopgerät 10 erzeugten vergrößerten Bilds erfasst und verarbeitet, und ein Anzeigegerät 60, das das durch das Bildgebungsgerät 70 verarbeitete Bild und dergleichen anzeigt. Unter den Bauteilen sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Mikroskopgeräts 10 denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 2). Des Weiteren sind die Konfiguration und die Arbeitsweise des Anzeigegeräts 60 denjenigen in der dritten Ausführungsform ähnlich (mit Bezug auf 20).

Das Bildgebungsgerät 70 umfasst eine Steuereinheit 71 anstatt der in 20 dargestellten Steuereinheit 51. Die Steuereinheit 71 umfasst, im Vergleich zur Steuereinheit 51, eine Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711 anstatt der Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 232. Die Konfiguration und die Arbeitsweise jeder Einheit in dem Bildgebungsgerät 70, außer der Steuereinheit 71, und die Konfiguration und Arbeitsweise jeder Einheit in der Steuereinheit 71, außer der Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711, sind denjenigen in der dritten Ausführungsform ähnlich.

Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711 umfasst einen Ausschnittsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 712, die einen Bereich eines überlagerten Multifokusbilds ausschneidet, der zum Erzeugen eines Bilds mit voller Tiefenschärfe verwendet wird. Die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711 erzeugt ein Bild mit voller Tiefenschärfe in Bezug auf den durch die Ausschnittsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 712 ausgeschnittenen Bereich.

Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 4 beschrieben. 26 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 4 darstellt. Es wird angemerkt, dass die Schritte S10 bis S34 denjenigen in der dritten Ausführungsform ähnlich sind (mit Bezug auf 21). Des Weiteren ist 27 ein schematisches Schaubild zum Beschreiben des Arbeitsablaufs des Mikroskopiesystems 4. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass von dem in Schritt S32 bestimmten Beobachtungsbereich festgestellt wird, dass er in dem Scheibenbild M3 enthalten ist (mit Bezug auf Schritt S33).

In Schritt S41, anschließend an Schritt S34, stellt eine Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 das Scheibenbild M3, das den in Schritt S32 bestimmten Beobachtungsbereich enthält, auf ein neues Referenzbild ein.

Im anschließenden Schritt S42 erfasst die Verschiebungsbetragserfassungs-Verarbeitungseinheit 411 den Verschiebungsbetrag eines anderen Scheibenbilds in Bezug auf das neue Referenzbild, das verwendet wird, wenn ein überlagertes Multifokusbildaus aus einem ursprünglichen Z-Stapelbild erzeugt wird. Dieses Verfahren des Bestimmens des Verschiebungsbetrags kann unter Verwendung der Formel (2), wie in der zweiten Ausführungsform, berechnet werden. (a) bis (d) von 27 stellen einen Fall dar, in dem die Verschiebungsbeträge von anderen Scheibenbildern Mj in Bezug auf das Scheibenbild M3, das das Referenzbild ist, einzeln auf δ1, δ2, δ3 und δ4 eingestellt werden. Es wird angemerkt, dass der Verschiebungsbetrag zwischen den Scheibenbildern Mj in jedem überlagerten Multifokusbild der gleiche ist.

Im anschließenden Schritt S43 verschiebt die Bildverschiebungs-Verarbeitungseinheit 231 ein anderes Scheibenbild Mj in Bezug auf das neue Referenzbild basierend auf den in Schritt S42 erfassten Verschiebungsbeträgen δ1, δ2, δ3 und δ4, und die Erzeugungseinheit für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711 regeneriert nach dieser Verarbeitung mehrere überlagerte Multifokusbilder SI01, SI02, SI03 und SI04 aus dem Referenzbild und einem anderen Scheibenbild Mj. Das Verfahren des Erzeugens der überlagerten Multifokusbilder ist demjenigen der zweiten Ausführungsform ähnlich.

Im anschließenden Schritt S44 bestimmt die Ausschnittsbereichsbestimmungs-Verarbeitungseinheit 712 einen aus den überlagerten Multifokusbildern SI01, SI02, SI03 und SI04 auszuschneidenden Bereich derart, dass sich die XY-Position des in Schritt S32 bestimmten Beobachtungsbereichs in Bezug auf die in Schritt S43 regenerierten überlagerten Multifokusbilder SI01, SI02, SI03 und SI04 nicht ändert. Als Ergebnis werden die in (a) bis (d) von 27 dargestellten Ausschnittsbereiche C1 bis C4 eingestellt. Die Ausschnittsbereiche C1 bis C4 werden so eingestellt, dass die X-Position des Scheibenbilds M3 konstant ist.

Im anschließenden Schritt S45 schneidet die Erzeugungseinheit 711 für Bilder mit voller Tiefenschärfe 711 die überlagerten Multifokusbilder SI01, SI02, SI03 und SI04 in den in Schritt S44 bestimmten Ausschnittsbereichen aus und führt eine Wiederherstellungsverarbeitung für die Ausschnittsbereiche aus, wodurch ein Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt wird.

Im anschließenden Schritt S46 bewirkt das Bildgebungsgerät 70, dass das Anzeigegerät 60 die mehreren in Schritt S45 erzeugten Bilder mit voller Tiefenschärfe anzeigt. Danach endet der Arbeitsablauf des Mikroskopiesystems 4.

Gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Bilder mit voller Tiefenschärfe mit unterschiedlichen virtuellen Beobachtungspunkten anzuzeigen, ohne die Position des durch den Benutzer gewählten Beobachtungsbereichs in den Bildern mit voller Tiefenschärfe zu ändern. Daher kann der Benutzer die Position des Beobachtungsbereichs in der Z-Richtung, die anteroposteriore Beziehung mit anderen Strukturen und dergleichen intuitiv erfassen, ohne die Sichtlinie zu dem durch den Benutzer ausgewählten Beobachtungsbereich zu ändern.

(Modifikation)

Als Nächstes wird eine Modifikation der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vierten Ausführungsform ist der Verschiebungsbetrag zwischen benachbarten Scheibenbildern in jedem überlagerten Multifokusbild identisch ausgeführt (mit Bezug auf Schritt S42). Der Verschiebungsbetrag zwischen den benachbarten Scheibenbildern kann jedoch auch in nur einem überlagerten Multifokusbild geändert werden.

28 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren des Verschiebens eines Scheibenbilds gemäß der Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt, und drei überlagerte Multifokusbilder mit einem Scheibenbild M1 als ein Referenzbild darstellt. Ein Verschiebungsbetrag zwischen entsprechenden Scheibenbildern unter den in (a) bis (c) von 28 dargestellten überlagerten Multifokusbildern SI11, SI12 und SI13 (beispielsweise der Verschiebungsbetrag eines Scheibenbilds M2 in Bezug auf das Scheibenbild M1) wird größer in der Folge der der überlagerten Multifokusbildern SI11, SI12 und SI1311 < δ12 < δ13). Des Weiteren erhöht sich in jedem der überlagerten Multifokusbilder der Verschiebungsbetrag zwischen Scheibenbildern, je näher ihre Scheibenpositionen an dem Scheibenbild M1 liegen. Beispielsweise befinden sich in dem Fall des überlagerten Multifokusbilds SI11 die Verschiebungsbeträge in der Reihenfolge δ11 < δ12 < δ13 < δ14 von der zu dem Scheibenbild M1 am nächsten liegenden Seite.

Somit wird der Verschiebungsbetrag zwischen Scheibenbildern erhöht, je näher sich ihre Scheibenpositionen an einem Scheibenbild befinden, das den Beobachtungsbereich enthält, den der Benutzer beachtet. Auf diese Weise ist es möglich, das Erfassen einer Struktur in dem Scheibenbild, auf das der Benutzer achtet, zu erleichtern.

Des Weiteren wird in der vierten Ausführungsform der Verschiebungsbetrag sequenziell mit Bezug auf das oberste Scheibenbild M1 oder das unterste Scheibenbild M5 erhöht oder verringert, sodass die Scheibenbilder M1 bis M5 in einer Richtung ausgerichtet werden. Die Erhöhung oder Verringerung des Verschiebungsbetrags kann jedoch gemäß der Positionsbeziehung der Scheibenbilder variiert werden.

29 ist ein schematisches Schaubild, das ein weiteres Verfahren des Verschiebens des Scheibenbilds in der Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt und zwei überlagerte Multifokusbilder mit einem Scheibenbild M3 als Referenzbild darstellt. In den in (a) und (b) von 29 dargestellten überlagerten Multifokusbildern werden eine Erhöhung und Verringerung in einem Verschiebungsbetrag gemäß einer Scheibenposition bei dem Scheibenbild M3 umgekehrt.

Als Ergebnis wird es selbst dann, wenn ein Bild mit voller Tiefenschärfe erzeugt wird, möglich, die Scheibenposition, die den durch den Benutzer ausgewählten Beobachtungsbereich enthält, deutlicher anzuzeigen.

Die oben beschriebene erste bis vierte Ausführungsform und die Modifikationen sind nicht auf diese eingeschränkt. Es ist möglich, verschiedene Erfindungen durch angemessenes Kombinieren mehrerer in jeder Ausführungsform und den Modifikationen offenbarter Bestandteile zu bilden. Beispielsweise können die Erfindungen durch Ausschließen einiger Bestandteile aus allen in der Ausführungsform dargestellten Bestandteilen gebildet werden. Alternativ können die Erfindungen durch angemessenes Kombinieren der in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellten Bestandteile gebildet werden.

Bezugszeichenliste

1, 2, 3, 4
MIKROSKOPIESYSTEM
10
MIKROSKOPGERÄT
20, 40, 50, 70
BILDGEBUNGSGERÄT
21
BILDERLANGUNGSEINHEIT
22
BILDGEBUNGSSTEUEREINHEIT
23, 41, 51, 71
STEUEREINHEIT
24
SPEICHEREINHEIT
25
EINGABEEINHEIT
26
AUSGABEEINHEIT
30, 60
ANZEIGEGERÄT
61
BILDANZEIGEEINHEIT
62
BEOBACHTUNGSBEREICHS-BESTIMMUNGSEINHEIT
100
ARM
101
TRINOKULARTUBUSEINHEIT
102
OBJEKTIVTUBUS
103
OKULAREINHEIT
104
BEOBACHTUNGS-OPTIKSYSTEM
110
AUFLICHTBELEUCHTUNGSEINHEIT
111
LICHTQUELLE FÜR AUFLICHTBELEUCHTUNG
112
AUFLICHTBELEUCHTUNGS-OPTIKSYSTEM
120
DURCHLICHTBELEUCHTUNGSEINHEIT
121
LICHTQUELLE FÜR DURCHLICHTBELEUCHTUNG
122
DURCHLICHTBELEUCHTUNGS-OPTIKSYSTEM
130
ELEKTROMOTORISCHE TISCHEINHEIT
131
TISCH
132
TISCHANTRIEBSEINHEIT
133
POSITONSERKENNUNGSEINHEIT
140, 141
OBJEKTIVLINSE
142
REVOLVER
211
BILDGEBUNGSEINHEIT
212
SPEICHER
231
BILDVERSCHIEBUNGSVERARBEITUNGSEINHEIT
232, 711
ERZEUGUNGSEINHEIT FÜR BILDER MIT VOLLER TIEFENSCHÄRFE
241
PARAMETERSPEICHEREINHEIT
242
PROGRAMMSPEICHEREINHEIT
411
VERSCHIEBUNGSBETRAGSERFASSUNGS-VERARBEITUNGSEINHEIT
511
BEACHTUNGSBILDBESTIMMUNGS-VERARBEITUNGSEINHEIT
712
AUSSCHNITTSBEREICHSBESTIMMUNGS-VERARBEITUNGSEINHEIT