图像取得装置以及图像取得装置的聚焦方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及被用于试样等的图像取得的图像取得装置以及其聚焦(focus)方法。
【背景技术】
[0002]作为图像取得装置，例如存在在预先将试样的摄像区域分割成多个区域并以高倍率对各个分割区域进行摄像之后将它们合成的虚拟(virtual)显微镜装置。在这样的虚拟显微镜中的图像取得中，一直以来，作为在取得生物样品等的试样的图像的时候的摄像条件，设定将试样的全部区域作为对象的焦点图(focus map)，进行基于焦点图的焦点控制并进行试样的图像取得。
[0003]对于焦点图的制作来说，首先，使用具备宏观光学系统(Macro optical system)的图像取得装置，将试样全体作为宏观图像来进行取得。接着，使用所取得的宏观图像，设定试样的摄像范围并且将摄像范围分割成多个分割区域，相对于各个分割区域设定焦点取得位置。在焦点取得位置的设定之后，将试样移至具备微观光学系统的图像取得装置，取得在被设定的焦点取得位置上的焦点位置并根据这些焦点位置制作焦点图。
[0004]然而，在制作这样的焦点图的时候，存在处理需要时间等的问题。另外，如果抑制所取得的焦点的间隔或数目的话则处理所需要的时间被缩短，但是在该情况下会有聚焦精度降低等的问题。因此，取得焦点位置并取得试样的高倍率图像的动态聚焦技术的开发正在进行。该方式是根据焦点对准了入射到图像取得用的摄像装置的光学图像之前的光学图像(前针)与焦点对准了入射到图像取得用的摄像装置的光学图像之后的光学图像(后针)的光强度差或者对比度差，检测相对于当前的物镜的高度的焦点位置的偏移方向，并在取消偏移的方向上使物镜移动而取得图像的方式。
[0005]例如，在专利文献I所记载的显微镜系统中，设置有:第2摄像单元，对较第I摄像单元所摄像的区域更靠近跟前的区域进行摄像；自动对焦控制单元，根据由第2摄像单元进行摄像的图像，调整第I摄像单元的摄像位置上的物镜的对焦位置；时机控制构件，使分割区域对应于分割区域之间的距离和试样的移动速度而从第2摄像单元的摄像位置移动到第I摄像单元的摄像位置的时机与使由第2摄像单元进行摄像的分割区域的成像位置位于第I摄像单元的摄像面的时机相一致。另外，例如，在专利文献2、3所记载的显微镜装置中，使用玻璃构件来形成在焦点控制用的导光光学系统内的光路长差。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利申请公开2011-081211号公报
[0009]专利文献2:再公表专利W02005/114287号公报
[0010]专利文献3:再公表专利W02005/114293号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]在上述的专利文献I所记载的显微镜系统中，通过使用半反半透镜以及镜从而形成光程差光学系统，相对于第2摄像单元的2个摄像区域使光路长不同的光分别入射。在该现有的显微镜系统中，例如由线传感器构成第I摄像单元以及第2摄像单元。因为在线传感器中曝光时间短所以为了取得鲜明的图像，光量的确保成为重要，相对于此，在该现有的显微镜系统中，因为由光程差光学系统使光分支所以会有光量的确保变得困难等的问题。另夕卜，有必要考虑线传感器的曝光时间来设定由第I摄像单元以及第2摄像单元进行的图像取得的时机。
[0013]本发明是为了解决上述课题而做出的发明，其目的在于，提供一种能够确保摄像时的光量并且能够高精度地检测试样的焦点位置的图像取得装置以及其聚焦(focus)方法。
[0014]解决课题的技术手段
[0015]为了解决上述课题，本发明所涉及的图像取得装置，其特征在于，具备:工作台，载置试样；工作台控制单元，以规定的速度扫描工作台；光源，朝着试样照射光；导光光学系统，包含将试样的光学图像向图像取得用的第I光路以及焦点控制用的第2光路分支的光分支单元；第I摄像单元，取得由向第I光路分支的第I光学图像形成的第I图像；第2摄像单元，取得由向第2光路分支的第2光学图像形成的第2图像；焦点控制单元，解析第2图像，并根据该解析结果控制由第I摄像单元进行的摄像的焦点位置；区域控制单元，在第2摄像单元的摄像面上设定取得第2光学图像的一部分图像的第I摄像区域以及第2摄像区域；光程差生成构件，被配置于第2光路，沿着摄像面的面内方向使光程差产生于第2光学图像；区域控制单元，根据工作台的扫描速度和第I摄像区域与第2摄像区域之间的间隔，设定从第I摄像区域上的摄像到第2摄像区域上的摄像为止的等待时间。
[0016]在该图像取得装置中，通过在第2光路上配置光程差生成构件从而能够在第2摄像单元的第I摄像区域以及第2摄像区域中对焦点对准了入射到第I摄像单元的光学图像之前的光学图像(前针(Pin))和焦点对准了入射到第I摄像单元的光学图像之后的光学图像(后针)分别进行摄像。在该图像取得装置中，因为能够不进行焦点控制用的第2光路上的光的分支而形成光路长差，所以抑制了为了获得焦点位置的信息而必要的向第2光路的光量，从而能够确保进行第I摄像单元中的摄像的时候的光量。另外，在该图像取得装置中，根据工作台的扫描速度和第I摄像区域与第2摄像区域之间的间隔(距离)，设定从第I摄像区域上的摄像到第2摄像区域上的摄像为止的等待时间。因此，来自试样的相同位置的光入射到第I摄像区域和第2摄像区域，所以能够高精度地实施焦点位置的控制。
[0017]另外，第2摄像单元优选为区域(area)传感器。在此情况下，能够适当地设定第I摄像区域和第2摄像区域。另外，能够谋求装置的简单化。
[0018]另外，优选，光程差生成构件是以重叠于摄像面的至少一部分的方式配置的平板构件，区域控制单元以避开由平板构件的边缘部分形成的第2光学图像的影子的方式将第I摄像区域和第2摄像区域分别设定于重叠于平板构件的区域和不重叠于平板构件的区域。在此情况下，通过使用平板构件从而光程差生成构件的构成能够简单化。另外，平板构件的边缘部分形成第2摄像装置的摄像面上的第2光学图像的影子，所以通过避开影子来设定第I摄像区域和第2摄像区域，从而能够保证焦点位置的控制的精度。
[0019]另外，优选，光程差生成构件为具有厚度沿着摄像面的面内方向连续地变化的部分的构件，区域控制单元以重叠于光程差生成构件的厚度不同的部分的方式设定第I摄像区域和第2摄像区域。在此情况下，通过调整第I摄像区域的位置和第2摄像区域的位置，从而能够自如地调整前针和后针的间隔。由此，可以高精度地检测试样的焦点位置。
[0020]第I摄像区域和第2摄像区域优选由不同的线传感器构成。在此情况下，能够使第I摄像区域以及第2摄像区域的设定所需要的时间缩短。
[0021]另外，优选具备与试样相对峙的物镜、根据由焦点控制单元进行的控制相对地控制相对于试样的物镜位置的物镜控制单元，物镜控制单元在由焦点控制单元进行的焦点位置的解析执行中不进行物镜的驱动，在由焦点控制单元进行的焦点位置的解析非执行中使物镜相对于试样在一个方向上移动。通过在焦点位置的解析中不使物镜与试样之间的位置关系发生变化，从而能够保证焦点位置的解析精度。
[0022]另外，本发明所涉及的图像取得装置的聚焦方法，其特征在于，所述图像取得装置具备:工作台，载置试样；工作台控制单元，以规定的速度扫描工作台；光源，朝着试样照射光；导光光学系统，包含将试样的光学图像向图像取得用的第I光路以及焦点控制用的第2光路分支的光分支构件；第I摄像单元，取得由向第I光路分支的第I光学图像形成的第I图像；第2摄像单元，取得由向第2光路分支的第2光学图像形成的第2图像；焦点控制单元，解析第2图像，并根据该解析结果控制由第I摄像单元进行的摄像的焦点位置；在第2摄像单元的摄像面上设定取得第2光学图像的一部分图像的第I摄像区域以及第2摄像区域，将沿着摄像面的面内方向使光程差产生于第2光学图像的光程差生成构件配置于第2光路，由区域控制单元，根据工作台的扫描速度和第I摄像区域与第2摄像区域之间的间隔，设定从第I