图像采集设备、图像采集方法以及计算机程序的制作方法

专利名称：图像采集设备、图像采集方法以及计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过使用显微镜采集图像的图像采集设备，以及涉及一种图像采集方法和一种计算机程序。
背景技术：
在病理学诊断中，使用了生物样本的高分辨率图像。这种高分辨率图像是通过以预定的放大倍率放大诸如组织切片的生物样本来获得的。针对这一点，提出了一种显微镜设备，其将放置有生物样本的区域划分为多个小区域、以预定的放大倍率放大多个小区域、 然后对这些区域成像以采集分割的图像以及将多个分隔的图像彼此结合，以生成生物样本的高分辨率图像。
此外，生物样本的某一区域在间隔几μ m的多个焦点位置处成像，因此可看到由此获得的图像。由显微镜在不同的焦点位置状态下捕获的图像组被称作“Z堆叠(Z stack)”(例如，参见日本专利申请公开第2008-500643号)。发明内容
例如，当厚度为10 μ m的生物样本在焦点位置之间以I μ m间隔成像时，需执行十次成像。换句话说，一个小区域需要十张图像。此外，在采用的焦点深度为Iym的光学系统的情况下，担心当间距大约为Iym时可能会漏看观察目标。为此，提出了许多建议，即合适的间隔为O. 5μ m以下。然而，随着焦点位置之间的间隔变短，组成一个Z堆叠的图像数据的总大小将增加。此外，对应于一个生物样本的数据的总大小将变大。这将由于包含在显微镜装置中的存储由该装置捕获的图像数据的诸如HDD (硬盘驱动器)的存储器的更新周期太短，而导致维护管理变得麻烦，并且由于诸如从显微镜装置至数据存储装置的数据传输以及开发过程的瓶颈而导致成像速度变慢。
鉴于以上说明的情况，期望提供能改进有效性并方便用户的一种图像采集设备、 图像采集方法以及计算机程序。
根据本发明的实施方式，提供了一种图像采集设备，包括光学系统，包括用于放大成像目标的部分；成像装置，能执行所有像素同时曝光并且被配置为对由光学系统放大的部分成像；移动控制器，被配置为在成像目标部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及多个曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得针对由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，可获得覆盖每个范围的平均图像。
该范围可以是小于等于光学系统的焦点深度乘以曝光的重数获得的值的长度。
该多重曝光处理单元可在物镜的焦点位置移动的同时执行成像装置的多重曝光。
该多重曝光处理单元可横跨多个位置使成像装置连续曝光。
在每个范围中连续曝光的多个位置可连续位于每个范围中。
根据本发明的另一实施方式，本文提供了一种图像采集方法，包括 通过移动控制器在观察目标部分的厚度方向上移动物镜的焦点；由多重曝光处理单元在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得在由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中获得覆盖每个范围的平均图像。
根据本发明的又一实施方式，本文提供了一种使控制显微镜的计算机运行的程序，该显微镜包括光学系统，该光学系统包括用于放大成像目标的一部分的物镜，以及成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并被配置为对由光学系统放大的部分进行成像，该程序使计算机作为以下装置操作移动控制器，被配置为在成像目标的一部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光， 使得在由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中，获得覆盖每个范围的平均图像。
如以上说明，根据本发明，能够提高效率并方便用户。
如附图中示出的，根据本发明的最佳形式的实施方式的以下详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。


图1是示出了典型的Z堆叠成像方法的示图2是示出了根据本发明实施方式的成像方法的示图3是示出了根据本发明第一实施方式的图像采集设备的结构的框图4是示出了图3所示的图像采集设备中的数据处理单元的硬件结构的框图5是示出了图4中所示的数据处理单元的功能结构的框图6是示出了将要由图3中所示的图像采集设备成像的区域的示图7是示出了图3中所示的图像采集设备的各个单元在由图像采集设备进行Z堆叠成像时的操作的时序图8是示出了由根据第一实施方式的图像采集设备获取的Z堆叠与用于对比的典型Z堆叠的示图9是示出了 Z堆叠、平均图像与图6中示出的待成像的区域的固定焦点图像之间的关系的不图10是示出了平均图像和用于对比的固定焦点图像的示图11是示出了波长为540nm的绿光图像的一般散焦特性的曲线图12是示出了 4μπι范围中的平均图像的散焦特性的曲线图13是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例I的时序图
图14是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例2的时序图
图15是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例3的时序图；以及
图16是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例4的时序图。
具体实施方式
以下将参考附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
(1.根据本实施方式的图像采集设备的概述)
图1是示出了典型的Z堆叠成像方法的示图。
例如，在诸如细胞涂片(cell smear slide)的较厚生物样本的检验中，在多个焦点位置(Zl、Z2、…Zn)处获取其图像，使得能够发现可能存在于细胞I中的诸如细菌2的观察目标，而不会将其漏看。在多个焦点位置捕获的多个图像被统称为“Z堆叠”。
同时，在显微镜的光学系统中使用具有尽可能高(例如，NA=O. 6至O. 8)的数值孔径的物镜。使用具有这种数值孔径范围的物镜的光学系统的焦点深度约为1 μ m。在该情况下，理论上可通过将Z堆叠中的图像之间的间隔设定至I μ m,以获得三维覆盖的整个生物样本，而没有重叠的Z堆叠。然而，为了执行不漏看部分的观察，期望生成在较短间隔下摄取的图像，例如，以O. 5μπι的间隔。
然而，随着Z堆叠中的图像之间的间隔变短，Z堆叠中的图像的数量增加，由此其整个数据尺寸变得很大。如果在Z堆叠单元中的数据尺寸增加，则花费较长时间来采集图像，并导致存储图像的存储成本以及包括存储器的更新等的维护管理的成本增加。根据本实施方式的图像采集设备被配置为在多个位置处执行图像装置的多重曝光，使得如图2所示，可获得覆盖每个范围的平均图像，这些范围由在焦点可移动的方向上的位置划分。这里，范围的长度被设定为使用物镜的光学系统的焦点深度乘以曝光的重数所获得的长度， 或被设定为短于该长度。
更具体地，例如，根据本实施方式的图像采集设备在多个连续焦点位置(这些焦点位置在参考使用物镜的光学系统的焦点深度而被预设的多个焦点位置(Zl、Ζ2、. . . Zn)中) 处执行成像装置的多重曝光，或横跨多个连续的连续焦点位置连续地执行成像装置的曝光，由此获得平均图像。因此，获得了在其中对观察目标整体成像的Z堆叠，同时Z堆叠中的图像数量减少。
以下将详细说明根据本实施方式的图像采集设备。
应当注意，在本实施方式中将说明通过在两个连续的焦点位置处执行成像装置的多重曝光获取上述的平均图像的图像采集设备。
(2.图像采集设备的结构)
图3是示出了根据本实施方式的图像采集设备100的结构的示图；该图像采集设备100包括显微镜10和数据处理单元20。
该显微镜10包括镜台11、光学系统12、光源单元13、成像装置14、光源驱动单元 15、镜台驱动单兀16和摄像控制器(camera controller) 17。镜台11具有放置作为成像目标的诸如组织块、细胞、或着色体的生物样本SPL的表面。镜台11被构造为可在平行于表面的方向(X轴方向和I轴方向)以及垂直于表面的方向(Z轴方向)上移动。
应当注意，生物样本SPL通过预定的固定技术被固定至玻璃载片SG,并且在本实施方式中被适当地着色。该着色不仅包括由HE (苏木精-伊红)着色法、姬姆萨着色法、巴氏着色法等作为典型的一般着色技术，还包括荧光着色技术，包括FISH (荧光原位杂交)、酶标记抗体法等。
光学系统12被布置在镜台11的一侧，而光源单元13被布置在镜台11的另一侧。
光源单元13在光源驱动单元15的控制下发射光，以通过被设置为穿过镜台11的开口，将光施加至放置在镜台11的一个表面上的生物样本SPL。光源单元13例如包括发射白光并用作光源13A的白色LED (发光二极管)。该光源单元13包括将光源13A发射的光转换为基本平行的光并使用该光作为生物样本SPL的照明光的聚光透镜13B。
光学系统12通过物镜12A和成像透镜12B将由照明光获得的生物样本SPL的一 部分的图像放大至预定的放大倍率。通过物镜12A和成像透镜12B放大的图像形成在成像 装置14的成像表面上。能同时曝光对应于所有像素(诸如CCD (电荷耦合器件)图像传感 器和CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器)的发光单元的成像装置被用作成像装置 14。
光源驱动单元15包括至少一个驱动电路，其基于来自数据处理单元20的闪光发 射命令SI将恒定驱动电流施加至光源单元13的光源13A并使光源13A发射光。
镜台驱动单元16基于来自数据处理单元20的存储控制信号S2，提供用于驱动镜 台11的X轴、y轴、和Z轴三个方向的镜台驱动电流，并在三个轴方向上移动镜台11。摄像 控制器17基于来自数据处理单元20的曝光控制信号S3控制成像装置14。该摄像控制器 17关于对应于从成像装置14读取的信号执行A/D (模拟到数字)转换，并将由此获得的信 号提供给数据处理单元20。
数据处理单元20执行由显微镜10的摄像控制器17供给的原始数据的开发处理、 开发的数据的缝合处理等，以生成生物样本图像，并将该生物样本图像编码为诸如JPEG(联 合图像专家组)的预定压缩形式的数据以用于存储。此外，数据处理单元20基于预定的程 序执行计算处理，以用于控制光源驱动单元15、镜台驱动单元16以及摄像控制器17。
(3.数据处理单元的结构)
接下来，将说明数据处理单元20的结构。
图4是示出了数据处理单元20的硬件结构的框图。
数据处理单元20包括执行计算控制的CPU (中央处理单元)21、R0M (只读存储器) 22 JtSCPU 21的工作存储器的RAM(随机存取存储器)23、输入与用户的操作对应的命令的 操作输入单元24、接口单元25、显示器26、存储器27以及将这些部件相互连接的总线28。
ROM 22存储用于执行各种类型的处理的程序。接口单元25与显微镜10相连接。
液晶显示器、EL (电致发光)显示器、等离子显示器等被应用于显示器26。光盘、 半导体存储器、或由HDD (硬盘驱动器)代表的磁盘被应用于存储器27。
除了存储在ROM 22中的多个程序，CPU 21在RAM中开发了对应于由操作输入单元 24给定的指令的程序，并且根据开发的程序适当地控制显示器26和存储器27。此外，CPU 21根据在RAM 23中形成的程序通过接口单元25适当地控制显微镜10的单元。
(4.用于生物样本图像的采集处理)
接下来，将说明根据本实施方式的图像采集设备100中的生物样本图像的采集处理。
当从操作输入单元24接收到采集生物样本SPL的命令时，CPU 21在RAM 23中形 成对应于采集命令的程序。
如图5所示，根据与生物样本SPL的图像的采集命令对应的程序，CPU 21用作 镜台控制器31 (移动控制器)、曝光控制器32 (多重曝光处理单元)、频闪控制器(strobe controller) 33 (多重曝光处理单元)、图像采集单元34、显像处理单元(development processing unit) 35、图像压缩单元36、以及图像记录单元37。
例如，如图6所示，根据物镜12A和成像透镜12B的放大倍率，镜台控制器31将多 个小区域AR分配给生物样本SPL的待成像区域(以下也被称为样本区域)PR。
镜台控制器31移动镜台11，使得待由成像装置14成像的区域例如位于多个小区域AR中左上方的小区域AR中。
此后，如图6所示，针对位于左上方的小区域AR，如下执行用于在多个焦点位置 (Z1、Z2、一Zn)处获取多个图像作为Z堆叠的处理。应当注意，参考利用物镜的光学系统的焦点深度确定了多个焦点位置(Z1、Z2、…Zn)。在本实施方式中，焦点位置之间的间隔被设定为与包括物镜12A的光学系统12的焦点深度相同。然而，在本发明中，焦点位置之间的间隔仅需被设定为光学系统的焦点深度以下。
图7是图像采集设备100在Z堆叠成像时的各个单元的操作的时序图。该时序图示出了每次光照射的开/关定时、成像装置14的曝光、以及以上文陈述的顺序镜台11在z 轴方向上的移动。
(在起始的两个焦点位置Zl和Z2处的多重曝光)
该镜台控制器31首先设定镜台11在z轴方向上的位置，以形成第一焦点位置Zl 处的焦点。
曝光控制器32将曝光控制信号S3提供给摄像控制器17，以使显微镜10中的成像装置14进入曝光可行的状态，该状态为可捕获图像的状态。摄像控制器17 —接收到曝光控制信号S3，就设定成像装置14在由光源单元13进行光照射之前进入曝光可行的状态 (Tl)。
在成像装置14进入可获得曝光的状态后，数据处理单元20中的频闪控制器33将频闪发射命令SI提供给光源驱动单元15，以使光源单元13发射预定量的光。由此执行成像装置14在焦点位置Zl处的所有像素同时曝光(第一曝光)(T2)。
此处，成像装置14的每个像素值通常由摄像控制器17接收，然后被传输至数据处理单元20。然而，在该实施方式中，曝光控制器32保持成像装置14在可获得曝光的状态。
在成像装置14的第一曝光之后，数据处理单元20的镜台控制器31将镜台控制信号S2提供给镜台驱动单元16，从而移动焦点位置至焦点位置Z2 (T3)。当镜台11移动至焦点位置Z2完成之后，镜台控制器31将镜台11停止(T4)。此后，频闪控制器33将频闪发射命令SI提供给光源驱动单元15，从而使光源单元13再次发射光。使得执行了成像装置 14在焦点位置Z2处的曝光(第二曝光)(T5)。
这里，由于焦点位置Zl处的曝光，电荷已被累积在成像装置14的所有像素的发光单元中。因此，通过焦点位置Z2处的曝光，在两个焦点位置Zl和Z2的每个位置处由光电转换获得的电荷被添加至每个像素并累积在成像装置14的所有像素的发光单元中。换句话说，成像装置14在两个焦点位置Zl和Z2处进行多重曝光，使得在两个焦点位置Zl和Z2 处的图像被组合成一个平均图像。
在成像装置14的第二曝光(在焦点位置Z2处的曝光)完成之后，曝 光控制器32将曝光控制信号S3提供给摄像控制器17，以从成像装置14接收所有像素的数据。摄像控制器17根据T6至T7时间段期间的曝光控制信号S3接收对应于被累积在成像装置14的所有像素的每个发光单元中的电荷的电压信号。然后，摄像控制器17将所有像素的数据(其是通过经过诸如A/D转换的必要信号处理生成)作为图像原始数据传输至数据处理单元20 的曝光控制器32。由此，完成了通过在两个焦点位置Zl和Z2处对平均图像进行多重曝光的成像。
(在随后的两个焦点位置Z3和TA处的多重曝光)
接下
接着，在随后的两个焦点位置Z3和TA处利用多重曝光相似地执行成像。换句话说，当从之前的两个焦点位置Zl和Z2经过曝光的成像装置14中完全获取了图像时，曝光控制器32将曝光控制信号S3提供给摄像控制器17，以使成像装置14进入可再次曝光状态 (T8)。
—旦完成成像装置的第二次曝光(在焦点位置Z2处的曝光)(T6)，镜台控制器31 将镜台控制信号S2提供给镜台驱动单元16，从而使镜台11移动至下一焦点位置Z3。镜台 11移动至下一焦点位置Z3 —旦完成，镜台控制器31就将镜台11停止(T9)。
当成像装置14进入可曝光的状态并且镜台11移动至下一焦点位置Z3完成，频闪控制器33再一次将频闪发射命令SI提供给光源驱动单元15，从而使光源13发射光。从而执行成像装置14在下一焦点位置Z3处的第一次曝光(T10)。
曝光控制器32在光源单元13照射光至生物样本SPL之后保持成像装置14处于曝光可行的状态。在光源单元发射光完成之后，数据处理单元31的镜台控制器31将镜台控制信号S2提供给镜台驱动单元16，从而将镜台11移动至下一焦点位置Z4。当镜台11 移动至下一焦点位置Z4完成之后，镜台控制器31将镜台11停止(T11)。
此后，频闪控制器33将频闪发射命令SI提供给光源驱动单元15，从而使光源单元13再次发射光。由此执行成像装置14在下一焦点位置Z4处的第二次曝光(T12)。在成像装置14的第二曝光(焦点位置TA处的曝光)完成之后，曝光控制器32将曝光控制信号 S3提供给摄像控制器17，以从成像装置14接收所有像素的数据。摄像控制器17根据T13 至T14时间段期间的曝光控制信号S3接收对应于被累积在成像装置14的所有像素的每个发光单元中的电荷的电压信号。然后，摄像控制器17将所有像素的数字数据(通过经过诸如A/D转换的必要信号处理生成)作为图像原始数据传输至数据处理单元20的曝光控制器 32。由此，完成了通过在随后的两个焦点位置Z3和TA进行二重曝光的平均图像采集。
并且在以上提到的位置之后的焦点位置中，相似地重复进行通过多重曝光的平均图像采集。
由如上所述的那样获取的多个平均图像组成的Z堆叠比通过在每个焦点位置处使成像装置曝光一次的传统方法所获得的Z堆叠具有明显更少数量的图像。此外，由于每个图像是通过成像装置14在两个焦点位置处二重曝光获得的平均图像，如果使用物镜的光学系统的焦点深度大于两个焦点位置之间的间隔，则可获得将观察目标整体成像的Z堆叠。
图8是示出了由根据该实施方式的图像采集设备100所采集的平均图像和用于对比的典型Z堆叠中的固定焦点图像的示图。
典型的Z堆叠中的固定焦点图像是通过在焦点位置Z1、Z2、· . .、Z10、…(见图1) 处以0. 5 μ m的成像间隔进行成像所获得的图像。应当注意，这些固定焦点图像均对应于通过如图9所示的成像装置14捕获的图像的一部分BR (图6的小区域AR)。
另一方面，平均图像Z1-Z2是通过在两个焦点位置Zl和Z2处二重曝光获得的图像。平均图像Z3-Z4是通过在两个焦点位置Z3和Z4处二重曝光获得的图像。平均图像 Z5-Z6是通过在两个焦点位置Z5和Z6处二重曝光获得的图像。平均图像Z7-Z8是通过在两个焦点位置Z7和Z8处二重曝光获得的图像。平均图像Z9-Z10是通过在两个焦点位置 Z9和ZlO处二重曝光获得的图像。
从平均图像和固定焦点图像的对比中可发现，平均图像的图像质量由于二重曝光而稍微次于与其相对应的固定焦点图像，但可以说，该较低的图像质量不会影响生物样本的观察。
平均图像不仅是通过在两个连续的焦点位置Z3和Z4处二重曝光获得的图像，而且是通过在三个焦点位置或更多位置处多重曝光获得的图像。在图8中，平均图像Z1-Z4 是通过在四个焦点位置Z1、Z2、Z3和Z4处多重曝光所获得的图像。平均图像Z5-Z8是通过在四个焦点位置Z5、Z6、Z7和Z8处多重曝光所获得的图像。平均图像Z9-Z12是通过在四个焦点位置Z9、Z10、Zll和Z12处多重曝光获得的图像。
以此方式，已经确认，针对通过在四个连续焦点位置处多重曝光获得的平均图像， 而获得了不影响生物样本观察的图像质量。作为参考，在图10中示出了通过在四个连续焦点位置处多重曝光获得的平均图像，以与这四个焦点位置处的固定焦点图像相对比。
接下来将说明通过图像采集设备100获得的平均图像的图像质量满足用于生物样本的观察的原因。
图11是示出了当用NA为O. 8的物镜观察波长为540nm的绿光(其是从微细发光点发射的)时所获得的亮点图像(bright-spot image)的散焦特性的曲线图。
在该曲线图中，纵轴代表计数值(亮度计数)，表示通过对信息计算所获得的每个像素的亮度，水平轴代表成像器(imager)上的像素，并且曲线图中的多条线代表光轴的移动量和每个散焦量的计数值之间的相关性。应当注意，计数值(亮度计数)为亮度的指数值 (对比)。以此方式，可以发现，在波长为540nm的绿光的图像的散焦特性中，亮度(对比度) 在散焦量超过2 μ m的点周围急剧降低。
图12是示出了在范围为4μπι的平均图像的散焦特性。虚线代表固定焦点图像的散焦特性，而其他实线代表范围为4 μ m的平均图像的散焦特性。具体地，平均图像A是范围从焦点位置至焦点位置下方的位置4 μ m的平均图像，平均图像B是范围从焦点位置至焦点位置上方的位置4 μ m的平均图像，平均图像C是在范围从焦点位置下方的位置3 μ m至焦点位置上方的位置I μ m的平均图像，平均图像D是范围从焦点位置下方的位置I μ m至焦点位置上方的位置3 μ m的平均图像，并且平均图像E是范围从焦点位置上方的位置2 μ m 至焦点位置下方的位置2 μ m的平均图像。平均图像A和平均图像B的散焦特性基本相同， 因此它们由一条实线代表。相似地，平均图像C和平均图像D的散焦特性基本相同，因此它们由一条实线代表。
对比图11和图12，范围为4μπι的平均图像的亮度与当散焦量为I μ m时的平均图像的亮度(对比)相似，这可满足用于生物样本的观察。
如上所述，通过根据本实施方式的图像采集设备100，获得了在其中对观察目标整体成像的包含较少图像数量的Z堆叠，同时实际确保了满意 的图像质量。由此，延长了诸如 HDD (硬盘驱动器)的存储器的更新周期，该存储器包含在用于存储捕获的图像的数据的装置，并且降低了麻烦的维护管理。另外，图像采集速度得以改进。
(修改例I)
接下来将说明以上所述的实施方式的修改例。
图13是示出了在Z堆叠成像时间的操作时的修改例I的时序图。
修改例I中的图像采集设备被配置为连续地移动镜台11，即，通过根据以上说明 的实施方式的图像采集设备100连续地改变Z堆叠成像操作中的焦点位置。期望镜台11 的移动速度至少在曝光期间是恒定的。
通过该方法，可省略将镜台11设定为静止的时间，使得整体的Z堆叠成像的时间 变短。应当注意，修改例I的图像采集设备的操作基本与根据以上说明的实施方式的图像 采集设备100的操作相同，除了镜台11不是停止的。以上说明的实施方式的效果也可通过 修改例I产生。
(修改例2)
图14是示出了 Z堆叠成像时的操作的修改例2的时序图。
修改例2中的图像采集设备被配置为设定光照射时间，以除了连续移动镜台11之 外，横跨多个连续的焦点位置使成像装置14连续地曝光。修改例2中的图像采集设备的其 他操作与修改例I中的图像采集设备的操作基本相同。以上所述的实施方式的效果还可通 过修改例2产生。此外，通过成像装置14横跨连续焦点位置的连续曝光，与以上说明的修 改例I相比，可能漏看观察目标的一部分以及被保持为不被成像的可能性进一步降低。
(修改例3)
图15是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例3的时序图。
实例3中的图像采集设备被配置为在成像装置14横跨多个连续焦点位置进行曝 光期间，以比焦点位置之间间隔稍短的周期在光源单元13的光照射的开和关之间重复地 切换。根据以上所述的实施方式的图像采集设备100的效果和修改例2的图像采集设备的 效果也可通过修改例3产生。此外，根据修改例3，曝光时间通过选择光照射的占空比进行 调节。
(修改例4)
图16是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例4的时序图。
修改例4中的图像采集设备使由光源单元13的光照射的定时和镜台11的移动定 时彼此同步，并在Z堆叠中每个间隔处转换镜台11的移动和停止，从而使待连续曝光的位 置连续地位于每个范围中(参见图2)。具体地，镜台控制器11控制镜台11在一个曝光期间 从焦点位置Zl移动至焦点位置Z2。一旦曝光完成，镜台控制器31就停止镜台11并控制镜 台11在下一曝光期间从焦点位置Z2移动至焦点位置Z3。根据修改例4，由于执行了涵盖 z轴方向上所有范围的成像，因此与以上说明的实施方式和修改例相比，更进一步降低了忽 略观察目标部分的可能性以及保持未成像的可能性。
尽管已经描述了执行传输的照明图像的成像的图像采集设备，不用说，本发明可 相似地应用于使用暗场光源捕获荧光图像的装置。应当注意，本发明可采取以下结构。
(I) 一种图像采集设备，包括
光学系统，包括用于放大成像目标的一部分的物镜；
成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并且被配置为对由光学系统放大的一部 分进行成像；
移动控制器，被配置为在成像目标的一部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及
多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得针对由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，可获得覆盖每个范围的平均图像。
( 2 )根据(I)所述的图像采集设备，其中
范围的长度小于等于光学系统的焦点深度乘以曝光的重数所获得的值。
( 3 )根据(I)或(2 )所述的图像采集设备，其中
多重曝光处理单元在物镜焦点位置移动的同时执行成像装置的多重曝光。
( 4 )根据(I)或(2 )所述的图像采集设备，其中
该多重曝光处理单元横跨多个位置使成像装置连续地曝光。
( 5 )根据(4 )所述的图像采集设备，其中
在每个范围中连续曝光的多个位置连续位于每个范围中。
本发明包含于2011年10月5日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2011-220773所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可进行各种修改、组合、 变化和改变，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。
权利要求
1.ー种图像采集设备，包括 光学系统，包括用于放大成像目标的一部分的物镜； 成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并且被配置为对由所述光学系统放大的所述部分进行成像； 移动控制器，被配置为在所述成像目标的所述部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点；以及 多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行所述成像装置的多重曝光，使得针对由所述焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，获得覆盖每个所述范围的平均图像。
2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其中， 所述范围的长度小于等于所述光学系统的焦点深度乘以所述曝光的重数获得的值。
3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其中， 所述多重曝光处理单元在移动所述物镜的焦点位置的同时执行所述成像装置的多重曝光。
4.根据权利要求1所述的图像采集设备，其中， 所述多重曝光处理单元跨越所述多个位置使所述成像装置连续地曝光。
5.根据权利要求4所述的图像采集设备，其中， 在每个所述范围中连续曝光的所述多个位置连续位于每个所述范围中。
6.根据权利要求1所述的图像采集设备，其中， 所述多个位置的间隔被设定为小于等于所述光学系统的焦点深度。
7.ー种图像采集方法，包括 通过移动控制器在观察目标的一部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及通过多重曝光处理单元在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得在由所述焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中，获得覆盖每个所述范围的平均图像。
8.一种使控制显微镜的计算机运行的程序，所述显微镜包括 光学系统，包括用于放大成像目标的一部分的物镜，以及 成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并且被配置为对由所述光学系统放大的所述部分进行成像，所述程序使所述计算机作为以下装置运行 移动控制器，被配置为在所述成像目标的所述部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点；以及 多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行所述成像装置的多重曝光，使得在由所述焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中，获得覆盖每个所述范围的平均图像。
全文摘要
本发明涉及图像采集设备、图像采集方法以及计算机程序，该图像采集设备包括光学系统、成像装置、移动控制器、以及多重曝光处理单元。光学系统包括用于放大成像目标的一部分的物镜。成像装置能执行所有像素同时曝光并且被配置为对由所述光学系统放大的部分进行成像。该移动控制器被配置为在成像目标的该部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点。该多重曝光处理单元被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得针对由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，而获得覆盖每个范围的平均图像。
文档编号H04N5/235GK103033921SQ20121036229
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月25日 优先权日2011年10月5日
发明者木岛公一朗, 成泽龙, 铃木文泰 申请人:索尼公司