特許 6272617 複数のサブ画像から構成される物体の複合画像を生成するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6272617

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】複数のサブ画像から構成される物体の複合画像を生成するための方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 3/00 20060101AFI20180122BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20180122BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20180122BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   G06T3/00 780

   G02B21/00

   G02B21/06

   G06T1/00 290Z

【請求項の数】22

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-507909(P2016-507909)

(86)(22)【出願日】2014年4月17日

(65)【公表番号】特表2016-517985(P2016-517985A)

(43)【公表日】2016年6月20日

(86)【国際出願番号】US2014034477

(87)【国際公開番号】WO2014172530

(87)【国際公開日】20141023

【審査請求日】2015年10月13日

(31)【優先権主張番号】102013103971.5

(32)【優先日】2013年4月19日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】504462571

【氏名又は名称】サクラ ファインテック ユー．エス．エー．， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】フックス， フランク

【審査官】 村松 貴士

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１６１０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３１５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８４１９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ １／００ − ５／５０

Ｇ０２Ｂ ２１／００ − ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のサブ画像（６）から構成される、物体（８）の複合画像（４）を生成するための方法であって、前記物体（８）が、物体ホルダ（１０）上に配列され、前記物体（８）の複数の隣接するサブ画像（６）が捕捉され、前記サブ画像（６）が画像処理動作を用いてともに組み合わせられてコヒーレント複合画像（４）を形成し、前記画像処理動作において複合画像を形成するために前記サブ画像（６）をともにステッチングすることが、パターン手段（４４）を用いて生成される光学パターン（３０、７４）を使用して実施されることを特徴とし、前記方法は、前記物体（８）を撮像するための顕微鏡光学システムによって実施される、方法。

【請求項2】

前記物体（８）が、サンプル（６０）であり、前記物体ホルダ（１０）が、サンプルステージとして設計され、前記方法が、前記物体（８）を撮像するための前記顕微鏡光学システムによって実施される顕微鏡検査方法であり、前記顕微鏡光学システムが、少なくとも５倍の拡大率を伴うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記パターン手段（４４）が、前記パターン（３０）を、パターン担体上の放射パターンとして投射することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記パターン（３０）が、前記物体のサブ画像（６）が捕捉される物体画像波長で生成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項5】

前記パターン（３０）がパターン画像（６８）で捕捉され、前記サブ画像（６）には前記パターン（３０）がないことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項6】

前記サブ画像（６）に追加して、パターン画像（６８）が捕捉され、前記パターン画像が前記サブ画像（６）に対して予め画定された位置に配置され、前記パターン（３０）が前記パターン画像（６８）内で見えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項7】

前記パターン（３０）が、入射波長を用いて生成され、前記入射波長と異なる放出波長を用いて放出および捕捉されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項8】

前記パターン（３０）が蛍光パターンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項9】

前記パターン（３０）が、パターン担体上で見えるようにされ、前記パターン担体が、前記物体（８）上に配列され、かつ、物体画像の波長に対して透明であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項10】

前記パターンがレーザパターンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項11】

前記パターンが干渉パターンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項12】

前記パターンが特にサンプル要素内の定常波として生成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項13】

前記パターンがスペックルパターンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項14】

前記物体（８）が物体画像検出器（１８）上で撮像され、パターン画像（６８）が前記物体画像要素とともに捕捉され、前記パターン（３０）が前記撮像から除去され、前記物体のサブ画像（６）が捕捉されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項15】

前記パターン（３０）が前記サブ画像（６）の前記物体平面外に配列されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項16】

前記パターンがパターン光源の撮像であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項17】

前記パターンが、前記物体の中に下方から透過される透過光パターンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項18】

画像を捕捉する目的のために、前記サブ画像（６）が物体画像検出器（１８）上で対物レンズ（１４）を用いて撮像され、前記パターン（３０）が少なくとも部分的に前記対物レンズ（１４）を用いて前記物体（８）上に入射することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項19】

前記物体（８）が物体画像検出器（１８）上の対物レンズ（１４）を用いて撮像され、前記パターン（３０）がパターン画像検出器（３４）上で前記対物レンズ（１４）を用いて同時に撮像されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項20】

前記対物レンズ（１４）が、前記物体（８）を前記物体の焦点面内に集束させ、前記パターン（３０）を前記物体の焦点面と異なるパターン焦点面内に集束させることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

複数のサブ画像（６）から構成される複合画像（４）を生成するためのデバイス（２）であって、前記デバイスが、物体画像検出器（１８）と、前記物体画像検出器（１８）を用いて、物体ホルダ（１０）上に配列された物体（８）を撮像するための顕微鏡光学システム（２６）と、前記物体（８）の複数の隣接するサブ画像（６）をともに組み合わせてコヒーレント複合画像（４）を形成するための画像処理ユニット（３６、３８）とを備え、
前記デバイスが、光学パターン（３０）を生成するためのパターン手段（４４）をさらに備え、前記画像処理ユニット（３６、３８）が、前記パターン（３０）を用いて前記サブ画像（６）をともにステッチングして前記複合画像（４）を形成するように構成されている、デバイス。

【請求項22】

前記顕微鏡光学システム（２６）が、パターン画像の波長において透過性であるパターン光学システムと、物体画像の波長において透過性であって、前記パターン画像の波長において不透明である物体光学システムとを備えることを特徴とする、請求項２１に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願への相互参照）
本願は、２０１３年４月１９日に出願され、そして本明細書中に参考として援用される同時係属中の独国特許出願第１０２０１３１０３９７１．５号のより早い出願日の利益を主張している。

【0002】

本発明は、複数のサブ画像から構成される物体の複合画像を生成するための方法に関し、物体の複数の隣接するサブ画像が捕捉され、このサブ画像は、画像処理動作を用いてともに組み合わせられ、コヒーレント複合画像を形成する。

【背景技術】

【0003】

生物学的サンプルが、分析されるとき、これらのサンプルは、適切な光に暴露され、カメラを用いて撮影される。生物学的マーカーで適切にマーキングすることによって、生物学的サンプルは、例えば、蛍光分析によって、または比色技法を用いて検査されることができる。付加的検査も、単純反射光または透過光技法を用いて実施され得る。サンプルの正確な光学走査のため、顕微鏡光学システムが、さらに小さい生物学的構造を識別するために使用される。

【0004】

大型サンプル、あるいは複数の物体、プローブ、またはバイオチップを伴ういわゆるマイクロアレイが検査される場合、大面積が高分解能で撮影される必要があるという問題がある。本問題を解決するために、大面積を走査することが知られている。そうすることによって、面積は、ランン毎に撮影され、複数のラインは、組み合わせられ、複合画像を形成する。そのような方法は、第ＵＳ７９７８８７４Ｂ１号から公知である。

【0005】

そのような方法と比較して、画像検出器は、より大きい光学変動性の利点をもたらす。しかしながら、複合画像を作成するために、画像検出器によって捕捉される複数のサブ画像は、ともにマージされ、複合画像を形成する必要がある。ステッチングとも呼ばれる、そのような画像処理動作の場合、サブ画像の重複領域は、合致するかどうか検査される。例えば、光学物体は、隣接するサブ画像の両方において見出され、相互に関連したサブ画像の位置はサブ画像が正しい位置にともにステッチングされ得るように、サブ画像内の該光学物体の位置を用いて判定される。本技法は、例えば、第ＵＳ７７７８４８５Ｂ１号から公知である。

【0006】

そのように、サブ画像をともに混成し、複合画像を形成することは、２つのサブ画像の重複領域内に不適正な情報が存在する場合、不正確性をもたらし得、したがって、相互に関連するサブ画像の位置は、不適正にのみ判定され得る。

【0007】

本問題を解決するために、例えば、第Ｗ０９８／４４４４６号から、そのような高機械的精度を備えたサンプル基板を移動させることによって、物体の隣接し、重複しないサブ画像が、画像処理をせずに、数μｍの正確度を伴って、ともにステッチングされることができることが公知である。しかしながら、本方法は、サンプルが高精度を伴って対物レンズ下で移動され得る、運動デバイスを要求する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第７９７８８７４号明細書

【特許文献2】米国特許第７７７８４８５号明細書

【特許文献3】国際公開第Ｗ０９８／４４４４６号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、複数の隣接するサブ画像から複合画像を生成するために、単純かつ信頼性のある方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、明細書の導入部において説明される類型の方法を用いて達成され、画像処理動作において、サブ画像をともにステッチングし、複合画像を形成することが、パターン手段を用いて生成される光学パターンを使用して行われる。このパターンは、相互に関連するサブ画像の位置が、サブ画像内のその場所等のパターンの特性を用いて確実に判定され得るように構成されるように、適正な光学情報を提供する。

【0011】

この場合、サブ画像は、パターンが、両サブ画像の重複領域内で、またパターンがサブ画像内で直接撮像されないとき、相互に重複するパターン画像内で撮影されるように、少なくとも部分的に、相互に重複する場合、有利である。しかしながら、サブ画像の重複は、光学パターンがまた、すぐ隣接するサブ画像パターンを用いて相互にそれらの位置が固定され得るように構成されることができるため、必ずしも必要ではない。

【0012】

サブ画像は、物体の一部を描写する。複合画像は、物体のより大きい部分または物体全体を描写し、便宜上、少なくとも２つのサブ画像、特に、Ｋ個のサブ画像の少なくとも１次元鎖（Ｋ³３）から構成され、さらに、特に、Ｎ×Ｍ個のサブ画像の２次元配列（Ｎ³２およびＭ³２）から構成される。サブ画像は、相互に当接する、または相互に重複することができる。サブ画像は、ｋ個の画素を伴う少なくとも１次元画像であって（ｋ³２）、便宜上、２次元画素配列、便宜上、ｎ×ｍ個の画素の配列（ｎ³２およびｍ³２）を伴う２次元画像である。対応して、サブ画像を捕捉するための画像捕捉デバイスの画像検出器は、特に、２次元グリッド内の少なくともｎ×ｍに配列される、少なくともｋ個の隣接する検出器要素を備える。画像処理動作におけるアルゴリズムは、便宜上、光学パターンを使用して、サブ画像をともにステッチングする。画像処理方法は、以下のステップのうちの１つ以上を含むことができる。

【0013】

少なくとも部分的に、光学パターンを含有する、少なくとも２つの画像が、パターンのパターン要素に関して検査される。随意に、パターン要素は、パターン認識デバイス等を用いて認識されることができる。２つの画像中に見出されるパターン要素が、一致に関して相互と比較される。一致は、パラメータ、すなわち、サイズおよび／または色の形態で検査されることができる。１つ以上のパラメータにおける一致が、予め画定された程度を超える場合、２つのパターン要素が、相互に割り当てられる。相補的パターン要素が、相互に関連するそれらの場所に関して検査される。場所は、画像内の位置および配向を備えることができる。パターン要素の場所は、それらの位置における２つの画像を相互に関連させるために使用されることができる。２つの画像は、本関係を用いてともに混成され、複合画像を形成する。複合画像では、２つの相補的パターン要素が、一方が他方の上部に調和するように重畳される。

【0014】

パターン手段は、便宜上、物体の外側に配列される。パターン手段は、物体を撮像するための付加的パターンを生成する。したがって、パターンは、物体内に固有のパターンではない。パターン手段は、便宜上、物体とは独立である。代替として、パターン手段は、物体の構成要素、例えば、サンプル担体上に搭載されるパターン手段であってもよい。サンプル要素、例えば、接着剤中の粒子等のパターン要素さえ、可能性として考えられ、有利である。一般に、パターン手段が、検査される物体がない、または検査されるべき物体の領域がない、領域内に配列される、またはその中のパターンとして撮像され、したがって、パターンが物体の輪郭を妨害しない場合、有利である。

【0015】

光学パターンは、１つ以上のパターン要素から成ることができる。パターンは、その幾何学形状が、パターン手段、例えば、ドットおよび／または線によって画定されるように生成される、予め画定されたパターンであることができる。しかしながら、また、事前に判定されないように、画定されないようなパターンを生成することも可能性として考えられる。画像処理ユニットは、パターン認識のための１つまたはそれを上回るアルゴリズムを備える。本アルゴリズムは、便宜上、そのようなサブ画像またはパターン画像てでパターンを認識する。

【0016】

光学パターンは、サブ画像内、便宜上、２つの隣接するサブ画像の重複領域内で、完全または部分的に撮像されることができる。しかしながら、概して、パターンは、重複領域内に配列される必要は必ずしもない（所望に応じて、部分的にのみ）。パターンまたはその一部が、サブ画像内に配列される場合、パターンのある特性が、パターンの１つの縁から登録されることができる（例えば、輝度プロファイル）。

【0017】

光学パターンが、完全または部分的に、サブ画像内で撮像される場合、画像処理ユニットは、直接、サブ画像から、光学パターン、またはより具体的には、パターン要素を認識することができ、サブ画像を正しい位置にともにステッチングすることができる。しかしながら、サブ画像内の光学パターンの撮像は、光学パターンが、サブ画像の画像コンテンツを隠し、その結果、サブ画像の画像コンテンツを低減させ得るという短所を有する。本問題を排除するために、便宜上、サブ画像に関連して画定された相対的場所を有する、１つ以上のパターン画像内の光学パターンを撮像することが有利である。パターン画像は、光学パターンがパターン画像内においてのみ撮像され、サブ画像がパターンを有していないように、サブ画像と異なる場合、有利である。

【0018】

各サブ画像がパターン画像に割り当てられる場合、有利である。この場合、異なるサブ画像が、異なるパターン画像に割り当てられる。画像処理ユニットは、２つの画像、すなわち、２つのサブ画像または２つのパターン画像内の１つのパターン要素の場所を用いて、相互に対してサブ画像に関連する位置を判定する。相互に関連するサブ画像の位置はまた、相互に関連するパターン画像の場所を用いて、間接的に判定されることができる。

【0019】

サブ画像を捕捉するために、物体は、便宜上、カメラまたは対物レンズ等の画像捕捉デバイスに関連して移動される。その結果、画像捕捉デバイスは、サブ画像別に、物体を走査することができる。有利には、パターンは、物体とともに移動される。したがって、パターンは、物体自体として、画像捕捉デバイスに対して同一方法で移動する。同時に、パターンが、その移動において、パターンと物体との間の相対的移動が生じないように、物体の移動に完全に結合される場合、有利である。移動は、相対的移動にすぎないため、また、物体およびパターンを静止状態に保持し、画像捕捉デバイスを移動させることも可能性として考えられる。有利には、パターン手段は、物体ホルダおよび物体とともに移動される。特に、パターン手段は、自動的に、該物体ホルダとともに移動される。この場合、自動移動は、パターン手段と物体ホルダとの間の剛性接続を用いて生成されることができる。

【0020】

本発明の有利な実施形態の１つとして、物体ホルダが、サンプルステージであって、物体が、サンプル、特に、サンプルステージ上に配列される、生物学的サンプルであることが挙げられる。生物学的サンプルは、生物学的材料、特に、細胞、微生物、細菌、および／または同等物を含む。サンプルは、便宜上、２次元平坦サンプルであって、１つ以上のサンプル要素、例えば、マイクロチップ、複数のサンプル容器の配列、および／または同等物を呈することができる。有利には、サンプルは、サンプルホルダ上または内に設置される、サンプル物質を備える。サンプルは、カバー、便宜上、カバーガラスによって被覆されることができる。有利には、サンプルホルダ、特に、また、カバーは、物体画像の波長において透明である。サンプルホルダのために適切な材料は、ガラスである。

【0021】

本発明の付加的有利な実施形態として、方法が、顕微鏡検査方法であって、サブ画像が、顕微鏡の光学システムを用いて捕捉されることが挙げられる。顕微鏡の光学システムは、便宜上、少なくとも５倍の拡大率、特に、少なくとも２０５倍の拡大率を有する。

【0022】

画像検出器上の光学パターンを撮像するために、複数のパラメータに依存する、いくつかの可能性がある。これらのパラメータは、以下に詳細に説明され、いかようにも組み合わせられることができる。

【0023】

第１のパラメータは、材料パターンまたは非材料パターンとしてのパターンの実行である。故に、パラメータは、２つの可能性を有する。パターンは、材料パターン、例えば、物体ホルダにしっかりと接続される、ガラススケール等のアイテム、および／または物体、例えば、サンプルにしっかりと接続される、アイテムであることができる。いくつかの実施例として、サンプル、例えば、接着剤中の粒子、または物体の要素のコーティングが挙げられ得る。対照的に、非材料パターン、例えば、撮像の形態で実行され得る、放射パターンは、特に、有利である。パターンは、例えば、パターン手段によって、放射パターンとして、パターン担体、例えば、物体上に投射される。用語「放射パターン」はまた、陰影パターンを含む。パターン担体上への材料パターンの投影は、有利である。便宜上、パターン手段は、光学パターンがオフに切り替えられ得るように構成される。すなわち、光学パターンは、オンおよびオフに切り替えられることができる。

【0024】

第２のパラメータは、パターンが画像検出器上で捕捉される、波長、またはより具体的には、放射スペクトルである。用語「波長」は、鋭波長だけではなく、また、波長のスペクトルに関しても以下で使用される。パターンまたはその一部の画像は、物体画像の波長またはパターン画像の波長で捕捉されることができる。故に、これらのパラメータはまた、２つの可能性、すなわち、二重パラメータを有する。物体画像の波長は、サブ画像が捕捉され、画像を捕捉する物体画像検出器が敏感である、波長またはむしろ光学スペクトルである。画像の波長は、可視スペクトル範囲内であることができ、蛍光波長または任意の他の好適なスペクトル範囲内であることができる。

【0025】

パターン画像の波長は、物体画像の波長と異なる。パターン画像の該波長は、物体画像の波長外、またはより具体的には、物体画像の波長スペクトル外にある。パターン画像の該波長は、サブ画像が捕捉されず、したがって、それに対する物体画像検出器が敏感ではなく、または物体画像の光路からフィルタリングされるような波長またはむしろスペクトル範囲である。サブ画像を捕捉する過程において、パターンの波長は、例えば、サブ画像が本波長で捕捉されないように、光路からフィルタリングされる。付加的可能性では、パターンの波長は、物体画像検出器に不可視である。故に、該物体画像検出器は、本波長に敏感ではない。

【0026】

付加的パラメータは、パターンの励起波長および放出波長を構成する。典型的には、パターンの放出波長は、パターンの励起波長スペクトル内に含まれる。パターンは、例えば、青色光で生成され、青色光で放出し、青色スペクトル範囲内で捕捉される。しかしながら、また、その放出波長が、例えば、蛍光の場合、励起波長スペクトル内に含まれないように、パターンを構成する可能性もある。この場合、高度に励起した放射が、低励起放射を伴うパターンを放出する、パターン担体上に入射され、パターンは、次いで、捕捉される。故に、本パラメータはまた、二重パラメータでもあって、したがって、２つの可能性を有する。

【0027】

付加的二重パラメータは、パターンが、パターン、例えば、物体としてパターン担体上にすでに入射されているか、または該パターンが、最初に、パターン担体によって形成される、すなわち、パターンが、パターン担体に固有であるという２つの可能性を有する。この場合、パターン担体は、例えば、均一に暴露され、該パターン担体は、例えば、１つのみのパターン領域が、散乱、反射、または蛍光発光するという点において、その放出にパターンを生成する。

【0028】

別の二重パラメータは、パターンが、複合画像を生成するために使用される、サブ画像内において、したがって、物体の撮像の際に撮像されるかどうか、またはパターンが、物体画像の追加である、パターン画像内で撮像されるかどうかから成る。この場合、パターンは、サブ画像内の物体情報が最大限に維持されるように、サブ画像内で撮像されない。

【0029】

パターン画像が捕捉されるとき、パターン画像がサブ画像に関連する予め画定された位置に配列される場合、有利である。相互に対するパターン画像の位置は、パターン画像内のパターンの評価を用いて判定されることができる。相互に対するサブ画像の位置は、これらのサブ画像が、ともにステッチングされ、複合画像を形成し得るように、パターン画像に関連する物体画像の既知の位置を用いて判定されることができる。

【0030】

パターン画像は、物体の撮像を備えることができる。しかしながら、サブ画像として使用されない。例えば、物体は、物体画像検出器上のパターンとともに撮像され、パターン画像が、捕捉される。特に、所定の基準点に対するパターン画像の位置が、パターンを用いて判定される。サブ画像は、パターンを撮像から除去し、次いで、サブ画像を捕捉するか、または最初捕捉サブ画像を捕捉し、次いで、検出器上の撮像の際、パターンを可視化する可能性があるように、パターンを伴わずに、事前におよび／または後で捕捉される。便宜上、物体ホルダは、例えば、両画像内の基準点に対して、同一位置に保持される。

【0031】

付加的パラメータは、非材料パターンの場所である。パターンは、パターン担体において見えるようになる。本パターン担体は、例えば、物体ホルダまたは異なるアイテムにおける、物体とは異なる、物体またはアイテムであることができる。

【0032】

さらに、パターンが、物体画像の波長に透明である、パターン担体上で可視化される場合、有利である。パターン担体は、サブ画像が捕捉された物体画像波長で透過照明されることができる一方、パターンは、パターン担体によって放出されることができる。この場合、パターン担体は、便宜上、パターン画像の波長に不透明である。パターン担体は、ガラス、例えば、サンプル担体および／またはサンプルを被覆するためのカバーガラスであることができる。複数の要素をともに糊着する、接着剤もまた、可能性として考えられる。パターン担体水も同様に、例えば、物体の構成要素として可能性として考えられ、有利である一方、物体の他の構成要素もまた、同時に、パターン担体として使用されることができる。ガラスは、パターン担体等として使用されることができるか、または物体画像の波長に透明であって、パターン画像の波長に不透明である、歪みを備えることができる。

【0033】

本発明の別の有利な実施形態として、パターンが、レーザパターンであることが挙げられる。所定のパターンは、特に、レーザを用いて生成することが容易である。レーザパターンは、便宜上、物体またはその一部ではない、パターン担体上に有利な方法で可視化される。レーザは、丁度レーザパターン同様に、物体画像の波長またはパターン画像の別個の波長で照射することができる。同様に、レーザパターンは、レーザによって励起され、レーザとは異なる波長で逆照射することも可能性として考えられる。

【0034】

さらに、パターンが干渉パターンである場合、有利である。本干渉パターンは、例えば、サンプルのカバーガラスであることができ、かつ物体画像の波長に透明である、パターン担体内で生成されることができる。この場合、干渉パターンは、物体画像検出器またはパターン画像検出器上等で撮像されることができる。

【0035】

パターンは、特に、サンプル要素、すなわち、サンプルと関連付けられた要素、例えば、サンプルカバーガラス等のサンプルホルダまたはその一部内に、定常波として、同一利点を伴って生成されることができる。

【0036】

スペックルパターンとしてのパターンの生成も同様に、可能性として考えられ、有利である。本スペックルパターンはまた、有利には、サンプル要素内で生成される。

【0037】

付加的二重パラメータは、サブ画像およびパターン画像の捕捉の経時的シーケンスである。捕捉は、同時に、または連続して生じることができる。連続画像捕捉の際、サブ画像が、最初に生成されることができ、次いで、事前にまたは後で、サブ画像に割り当てられるパターン画像が、生成されることができる。サブ画像およびパターン画像は、同一物体画像検出器上で撮像されることができるか、またはサブ画像は、物体画像検出器上で撮像され、パターン画像は、パターン画像検出器上で撮像される。

【0038】

別の二重パラメータは、物体画像検出器と別個である、物体画像検出器またはパターン画像検出器のいずれか上のパターンの撮像から成る。２つの検出器が使用される場合、これらの検出器は、物体画像の同一波長に、または異なるスペクトル範囲に、例えば、物体画像検出器は、物体画像の波長に、パターン画像検出器は、パターン画像の波長に敏感であることができる。

【0039】

付加的パラメータは、パターンを捕捉する、対物レンズの選択肢である。パターンは、検出器上の物体対物レンズを用いて撮像されることができ、本物体対物レンズはまた、物体画像検出器上の物体を撮像する。別の可能性は、便宜上、物体対物レンズに加えて存在し、それを用いて物体が撮像されない、パターン対物レンズを用いたパターンの撮像から成る。両検出器および２つの対物レンズのパラメータは、いかようにも相互に組み合わせられることができる。したがって、光路は、２つの対物レンズから１つの検出器、または１つの対物レンズから２つの検出器、または２つの対物レンズから２つの検出器、または物体およびパターンを撮像する、１つの対物レンズから単一検出器に案内されることができる。

【0040】

付加的パラメータは、物体に関連するパターンの相対的位置から成る。パターンは、物体上または内において、便宜上、物体画像の平面内で可視化され得る。別の可能性は、物体画像内におけるパターンの配列（但し、物体画像の平面の前または後に）から成る。この目的を達成するために、パターンが、サブ画像の物体平面外、すなわち、光学システムが、物体の先鋭撮像のために、物体画像検出器上に集束する平面外に配列されることが有利である。この場合、光学システムは、最初に、パターン上、次いで、物体上、またはその逆に集束することができる。画像、すなわち、サブ画像およびパターン画像は、集束の関数として、捕捉されることができる。パラメータのための第３の可能性は、物体に隣接して、かつ物体画像外にパターンを配列することから成る。

【0041】

別のパラメータは、光学パターンを生成する放射が、物体上に入射するかどうか、またはパターンが物体を通して進むかどうかを含むことができる。放射が、物体上に入射する場合、放射は、物体の対物レンズを用いて、物体上に入射されることができる。すなわち、放射は、物体画像の画像光路の中に結合されることができる。代替として、または加えて、放射は、物体の対物レンズを越えて、外部から物体上に透過されることができる。パターンが透過光技法において放射する場合、該パターンは、物体または物体ホルダを通して通過される。

【0042】

適切なパターン手段の選択肢は、付加的パラメータをもたらす。パターン手段は、伝送要素、すなわち、光源によって照明され、放射の一部のみを、光パターンまたは陰影パターンとして通過することを可能にするような要素であることができる。別の実施形態は、本発明の一つの有利な実施形態では、パターンが、パターン光源の撮像であり得るように、その非均一放出を用いて、パターンをすでに形成する、自己放射パターン、例えば、ＬＥＤを使用する。

【0043】

前述のパラメータは、パターンの有利な生成が個別の用途のために達成されるように、いかようにも組み合わせられることができる。個々の有利な例示的実施形態は、図と併せて説明される。しかしながら、前述のパラメータの組み合わせに対応する、多数の可能性として考えられ、有利な実施形態に起因して、有利な実施形態の全てを説明することは不可能である。対応して、有利な実施形態のわずかな選択のみ、提示され得る。しかしながら、パラメータの他の組み合わせも、他の用途では有利であり得る。

【0044】

加えて、本発明は、複数のサブ画像から構成される、複合画像を生成するためのデバイスに関する。本デバイスは、物体画像検出器と、物体画像検出器上の物体を撮像するための光学システムと、物体の複数の隣接する、特に、部分的に、重複するサブ画像をともにステッチングし、コヒーレント複合画像を形成するための画像処理ユニットとを備える。

【0045】

本デバイスは、本発明による、光学パターンを生成するためのパターン手段を呈することが提案される。この場合、画像処理ユニットは、サブ画像をともにステッチングし、パターンを用いて複合画像を形成するように事前に構成される。前述のように、相互に関連するサブ画像の相対的位置は、パターンを用いて認識されることができ、サブ画像は、正しい位置にともにステッチングされ、複合画像を形成することができる。

【0046】

本デバイスは、有利には、検出器、対物レンズ、サンプル要素、パターン担体、および同等物等の前述の説明されるデバイス要素のうちの１つ以上を備える。

【0047】

さらに、本デバイスは、有利には、本発明による方法を実施するように事前に構成される、制御ユニットと、本方法の前述の詳細のうちの１つ以上とを備える。

【0048】

光学システムは、便宜上、物体画像の波長において透過性であって、また、物体対物レンズを備えることができる、物体光学システムを備える。さらに、光学システムは、有利には、パターン画像の波長において透過性であって、また、パターン対物レンズを備えることができる、物体光学システムを備える。便宜上、物体光学システムは、パターン画像の波長において、５０％未満、特に、１０％未満透明である。

【0049】

本発明の有利な実施形態の前述の説明は、詳細に説明される本発明の多数のパラメータを含む。しかしながら、当業者は、これらの特徴を実践的方法で組み合わせ、論理的組み合わせを形成するであろう。特に、これらの特徴は、独立請求項に従って、個々に、かつ本発明の方法および本発明のデバイスと任意の適切な組み合わせで、組み合わせられることができる。

【0050】

本発明の前述の説明される特性、特徴、および利点、ならびに該特性、特徴、および利点が達成される様式は、図面を参照して詳細に説明される、例示的実施形態の以下の説明と併せて、より明確となり、かつより深く理解されるであろう。例示的実施形態の目的は、本発明を説明することであって、機能特徴に関してさえも、本発明を該例示的実施形態に開示される特徴の組み合わせに限定することではない。加えて、例示的実施形態のうちの任意の１つの個別の好適な特徴はまた、明示的に切り離して検討されてもよく、一例示的実施形態から除去される、それを補完するために、別の例示的実施形態に挿入されてもよく、および／または請求項のうちの任意の１つと組み合わせられることができる。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
複数のサブ画像（６）から構成される、物体（８）の複合画像（４）を生成するための方法であって、前記物体（８）の複数の隣接するサブ画像（６）が捕捉され、前記サブ画像（６）が画像処理動作を用いてともに組み合わせられてコヒーレント複合画像（４）を形成し、前記画像処理動作において、前記サブ画像（６）をともにステッチングすることが、パターン手段（４４）を用いて生成される光学パターン（３０、７４）を使用して実施されることを特徴とする、方法。
（項目２）
前記物体（８）が、サンプルステージとして設計される物体ホルダ（１０）上に配列されるサンプル（６０）であって、前記方法が、顕微鏡検査方法であって、前記光学システムが、少なくとも５倍の拡大率を伴う顕微鏡光学システムであることを特徴とする、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記パターン手段（４４）が、前記パターン（３０）を、パターン担体上の放射パターンとして投射することを特徴とする、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記パターン（３０）が、前記物体のサブ画像（６）が捕捉される物体画像波長で生成されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目５）
前記パターン（３０）がパターン画像（６８）で捕捉され、前記サブ画像（６）には前記パターン（３０）がないことを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記サブ画像（６）に追加して、前記パターン画像（６８）が捕捉され、前記パターン画像が前記サブ画像（６）に対して予め画定された位置に配置され、前記パターン（３０）が前記パターン画像（６８）内で見えることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記パターン（３０）が入射波長を用いて生成され、前記入射波長と異なる放出波長を用いて放出および捕捉されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記パターン（３０）が蛍光パターンであることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目９）
前記パターン（３０）が前記物体（８）上に配列されるパターン担体上で見えるようにされ、前記物体画像の波長に対して透明であることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記パターンがレーザパターンであることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１）
前記パターンが干渉パターンであることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記パターンが特にサンプル要素内の定常波として生成されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記パターンがスペックルパターンであることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記物体（８）が物体画像検出器（１８）上で撮像され、パターン画像（６８）が前記物体画像要素とともに捕捉され、前記パターン（３０）が前記撮像から除去され、前記物体のサブ画像（６）が捕捉されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
前記パターン（３０）が前記サブ画像（６）の前記物体平面外に配列されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記パターンがパターン光源の撮像であることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記パターンが、前記サンプルの中に下方から透過される透過光パターンであることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
画像を捕捉する目的のために、前記サブ画像（６）が物体画像検出器（１８）上で対物レンズ（１４）を用いて撮像され、前記パターン（３０）が少なくとも部分的に前記対物レンズ（１４）を用いて前記物体（８）上に入射することを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９）
前記物体（８）が物体画像検出器（１８）上の対物レンズ（１４）を用いて撮像され、前記パターン（３０）がパターン画像検出器（３４）上で前記対物レンズ（１４）を用いて同時に撮像されることを特徴とする、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記対物レンズ（１４）が前記物体（８）を前記物体の焦点面内に集束させ、前記パターン（３０）を前記物体の焦点面と異なるパターン焦点面内に集束させることを特徴とする、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
複数のサブ画像（６）から構成される複合画像（４）を生成するためのデバイス（２）であって、物体画像検出器（１８）と、前記物体画像検出器（１８）上で物体（８）を撮像するための光学システム（２６）と、前記物体（８）の複数の隣接するサブ画像（６）をともに組み合わせてコヒーレント複合画像（４）を形成するための画像処理ユニット（３６、３８）とを備え、
光学パターン（３０）を生成するためのパターン手段（４４）を特徴とし、前記画像処理ユニット（３６、３８）が、前記パターン（３０）を用いて前記サブ画像（６）をともにステッチングして前記複合画像（４）を形成するように事前に構成された、デバイス。
（項目２２）
前記光学システム（２６）が、前記パターン画像の波長において透過性であるパターン光学システムと、前記物体画像の波長において透過性であって、前記パターン画像の波長において不透明である物体光学システムとを備えることを特徴とする、項目２１に記載のデバイス。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】図１は、物体の画像を捕捉するためのデバイスである。

【図2】図２は、該物体ホルダ上に配列される物体を伴う、図１からのデバイスの可動式物体ホルダである。

【図3】図３は、物体の複合画像であって、該複合画像は、４つのサブ画像から構成される。

【図4】図４は、光学パターンを伴う、４つのパターン画像である。

【図5】図５は、概略形態における、図２からの物体ホルダと比較して修正される、物体ホルダである。

【図6】図６は、レーザを用いてパターンを生成するためのパターン手段である。

【図7】図７は、付加的パターン対物レンズを伴う、物体の画像を捕捉するための付加的デバイスである。

【発明を実施するための形態】

【0052】

（詳細な説明）
図１は、図３に一例として示される、複合画像４を生成するためのデバイス２を示す。複合画像４は、複数のサブ画像６から構成され、物体ホルダ１０（図１）に堅く取着される、物体８を示す。図示される例示的実施形態では、物体８は、複合画像４を用いて検査される、複数のバイオチップ１１を含有する、サンプルである。物体ホルダ１０は、デバイス２の対物レンズ１４のビュー１２の方向に垂直である、図２に一例として示されるような、移動されることができるサンプルステージである。本物体ホルダの移動は、二重矢印１６を用いて示される。

【0053】

ここで称されるような物体画像、またはより具体的には、物体８のサブ画像６を捕捉するために、デバイス２は、例えば、物体画像検出器１８またはサブ画像６を捕捉するための任意の他の適切なユニットを備えることができるカメラの形態の画像捕捉デバイス１３を備える。スペクトルフィルタ２２は、物体画像の光路２０内の物体画像検出器１８の上流に配列される。本スペクトルフィルタは、サブ画像６が物体画像の異なる波長において捕捉され得るように、１つ以上の異なるフィルタ要素を有することができる。

【0054】

さらに、光路２０内の上流には、光学撮像システム２４だけではなく、また、対物レンズ１４も備える、光学システム２６の一部である、光学撮像システム２４がある。図１に示される例示的実施形態では、光学システム２６はまた、また、デバイス２の画像捕捉デバイス１３の一部である、パターン画像検出器３４上の随意のフィルタ３２を用いて、図４に一例として示される、パターン３０を撮像するための光学撮像システム２８を備える。

【0055】

さらに、デバイス２は、画像処理ステップを用いて、パターン画像検出器３４上に撮像されるパターン３０を処理するための画像処理ユニット３６を伴う、画像捕捉デバイス３５を備える。付加的画像処理ユニット３８が、物体画像またはより具体的にはサブ画像６を処理するために、かつ物体８の光学特性に関してサブ画像６またはより具体的には複合画像４を評価するために使用される。２つの画像処理ユニット３６、３８はまた、２つの描写される画像処理ユニット３６、３８の機能を引き継ぐ、単一画像処理ユニット３６として構成されることができる。

【0056】

図１に示される例示的実施形態では、対物レンズ１４は、少なくとも５倍の画像拡大率、特に、少なくとも２０倍の画像拡大率を伴う、顕微鏡４０の一部である。顕微鏡４０は、散乱または迷光を排除するために、顕微鏡管４２（概略形態のみで示される）を備える。代替として、対物レンズ１４は、例えば、オーバービュー画像をともにステッチングするために、画像拡大率を伴わない、光学ユニットの一部である。特に、対物レンズが、拡大率を伴って、または伴わずに、物体画像検出器１８上で撮像するように調節されることができる場合、有利である。

【0057】

さらに、デバイス２は、光源４６と、パターン要素４８と、パターン光学システム５０とを有する、パターン手段４４を備える。パターン要素４８は、例えば、パターン３０が、そうでなければ、光源４６の光に不透明である、シャッタ内の透明開口として配列される、パターンシャッタである。代替として、光源およびパターン要素４８は、光をパターンで放出する、単一要素である。実施例として、均質ではない空間放出特性を有するＬＥＤを使用することも可能性として考えられる。対応するパターンは、パターン光学システム５０を用いて、パターン担体上で撮像される。

【0058】

用語「光」は、以下では、可視スペクトルに限定されず、むしろ、また、任意の適切な波長、またはより具体的には、任意の適切なスペクトルの電磁放射も含むことができる。パターン手段４４は、パターン手段が、常時、物体８に対して同一位置にあるように、パターン手段ホルダ５２を用いて、物体ホルダ１０にしっかりと接続される。

【0059】

図２は、物体ホルダ１０と、その上に配列される、物体８とを詳細図面に示す。物体ホルダ１０は、対物レンズ１４に関連するモータを用いて物体ホルダ１０を移動させるための運動ユニット５６を備える。移動は、ビュー１２の方向に垂直に生じる。その結果、また、対物レンズ１４を物体８の異なる平面上により容易に集束させるために、運動がビュー１２の方向に生じることも可能である。代替として、対物レンズ１４は、ビュー１２の方向に、対物レンズ１４からの種々の距離に配列される異なる平面上に集束するように事前に構成される。

【0060】

図２からの物体８は、コンテナ５８を備え、複数の物体要素が、該コンテナ内に配列される。これらの物体要素はそれぞれ、ガラススライドと、その上に配列され、カバーガラス６２の上部に被覆される、サンプル６０とを含む。観察されるべきサンプル６０は、典型的には、囲繞媒体、例えば、水またはグリセリン中に保たれるか、またはホルマリンで固定され、パラフィンに埋め込まれたサンプルである。サンプル６０は、組織区分、例えば、細胞集団であり得る。この場合、細胞は、可視化および分別のために、染色および／またはマークされることができる。そのような染料の一実施例は、組織学におけるヘマトキシリンおよびエオシンである。付加的実施例として、免疫組織化学における染色技法および蛍光染料を用いた選択的マーキングが挙げられる。

【0061】

観察されるべきサンプル６０は、実施例では、それぞれ１つのサンプル６０を伴う、複数の物体要素が存在するためだけではないが、物体８の面積の一部のみ占有する。サンプルは、サンプル６０を被覆せずに、観察されるべき関心領域が存在し、パターンのために、要求に応じて、使用されることができる、他の領域が存在するように、物体要素のサブ領域のみ占有する。

【0062】

物体８は、物体ホルダ１０上にあって、物体ホルダ１０が物体１４に関連して移動するとき、物体８が、本相対的移動のサンプル８に厳密に沿って移動するように、該物体ホルダにしっかりと接続される。運動ユニット５６は、画像処理ユニット３６、３８もまたを備えることができる、中心評価手段６６の一部であり得る、移動手段６４によって制御される。

【0063】

複合画像４を生成するためのいくつかの有利な方法が、複数の実施例を用いて以下に説明される。

【0064】

物体８は、物体ホルダ１０にしっかりと接続され、対物レンズ１４の視野の中に移動される。所望に応じて、また、対物レンズ１４が物体８を物体の焦点面内に集束させるように、集束ステップが存在し得る。すなわち、物体画像検出器１８上に撮像される物体焦点面は、物体８の内側の所望の位置にある。物体８は、反射光または透過光を用いて照明されることができ、物体８のサブ画像６は、物体画像検出器１８上で撮像され、捕捉されることができる。

【0065】

物体の照明に加え、物体８は、パターン手段４４を用いて照明される。本アプローチは、パターン３０、例えば、図４に示されるドットパターンが、物体８または別のパターン担体、例えば、カバーガラス６２上に置かれることを可能にする。図４は、２つのパターン画像６８のそれぞれの縁が、重複領域７０、すなわち、両パターン画像上で撮像されるパターン領域を形成するように、相互に重複する、４つのパターン画像６８を示す。サブ画像６もまた、これらの縁領域において、２つのサブ画像６のそれぞれもまた、両サブ画像６上に撮像される物体領域を示す、重複領域７２を形成するように、類似方法でその縁領域において相互に重複する。

【0066】

各サブ画像６は、物体８の物体画像であって、物体８の対応する区分を示す。パターン画像６８は、物体８上にパターン３０を示す。物体要素はまた、パターン画像６８内で可視化され得る。しかしながら、これは、必ずしも必要ではない。パターン６８は、物体８であり得るか、あるいは物体８の上方、下方、またはそれに隣接して配列され得る、パターン担体によって放出される。

【0067】

パターン画像６８の位置は、便宜上、１つのパターン画像６８がサブ画像６を正確に被覆するように選択される。故に、画像６、６８は、物体８上で形状および位置が同じである。対応して、重複領域７０、７２もまた、一方が他方の上に調和するように重畳される。いずれの場合も、１つのサブ画像６および１つのパターン画像６８が、相互に対応し、相互に割り当てられる。相互に関連する２つのパターン画像６８の位置が既知である場合、相互に関連する対応するサブ画像６の位置もまた、既知である。

【0068】

しかしながら、サブ画像６およびパターン画像６８は、異なる波長で捕捉される。故に、物体８は、物体画像の波長で照明され、サブ画像が、物体画像の本波長で、物体画像検出器１８によって捕捉されるように、本波長で放出する。対照的に、パターン担体は、物体画像波長と異なる、パターン画像波長で照明され、パターン３０が、パターン画像の波長でパターン担体から放出される。本例示的実施形態では、光源４６の照明波長、すなわち、パターン３０の励起波長もまた、その放出波長、すなわち、パターン画像６８が捕捉される、パターン画像波長である。

【0069】

パターン画像の波長は、パターン画像６８が、物体画像検出器１８に到達せず、および／または該物体画像検出器が、パターン画像の波長に敏感ではないように選択される。図１に示される例示的実施形態では、分断要素５４は、パターン画像６８が、パターン画像の波長でパターン画像検出器３４によって捕捉され、物体画像が、物体画像の波長で物体画像検出器１８によって捕捉されるように、パターン画像の波長を物体画像の波長から分離する。このように、物体画像が、パターン画像との重複に起因して、情報損失を被らないように回避することが可能である。複合画像４を迅速に作成する過程において、パターン３０および物体８は、同時に、パターン画像検出器３４または物体画像検出器１８上でそれぞれ撮像されることができ、また、特に、同時に、捕捉されることができる。

【0070】

サブ画像６を捕捉後、かつパターン画像６８を捕捉する前、後、またはそれと同時に、物体８は、物体８の付加的区分が、対物レンズ１４の視野内で静止するように、運動ユニット５６を用いて、対物レンズ１４に対して移動される。この点で、関連付けられたパターン画像６８を伴う、別のサブ画像６が、いまや、それぞれ、その関連付けられたパターン画像６８を伴う、２つのサブ画像６が存在するように、捕捉される。

【0071】

評価手段６６は、画像処理方法を用いて、２つのパターン画像６８で撮像されるパターン要素から相互に関連する両パターン画像６８の相対的位置を計算する。本目的のために、評価手段は、同じパターン要素のために、２つのパターン画像６８の重複領域７０内のパターン３０を比較する。パターン画像６８が、別のパターン画像６８内の領域と同じ領域を示す場合、２つの領域は、調和させられることができ、そうすることによって、２つのパターン画像６８が、相互に対して位置付けられることができる。この点で、相互に関連するパターン画像６８の位置は、既知であるため、サブ画像６もまた、相互に関連して位置付けられることができる。サブ画像６は、相互に関連するパターン画像６８の位置が既知であるとき、サブ画像６もまた、ともに適切にステッチングされ得るように、パターン画像６８に対して既知の位置および配向にある。この点で、サブ画像６は、組み合わせられ、複合画像４を形成することができる。そうすることによって、複合画像４の関連付けられたパターン画像６８を伴う、サブ画像６の全てが、最初のステップにおいて捕捉されることができ、次いで、複合画像４は、画像の全てが捕捉された後のみ作成される。また、サブ画像６を他のパターン画像６８を用いて相互にマージし、その結果、複合画像４を連続して作成することも可能である。

【0072】

パターン画像の波長は、適切なスペクトル範囲内において、物体８に対応して選定される。スペクトル範囲は、パターン３０が、物体８上または該物体上に配列される適切なパターン担体上で見えるようになるものであるべきである。本明細書に描写される例示的実施形態では、物体８は、紫外線光に不透明である、カバーガラス６２を備える。この場合、不透明とは、５０％未満、特に、１０％未満の透明度を意味すると理解される。パターン３０を示すために、物体８または物体ホルダ１０は、パターン担体を有し、その上で、パターン３０は、見えるようになる。パターンの波長は、入射パターン３０がパターン担体上で見えるようになり得るように選択される。

【0073】

図２に描写される例示的実施形態では、パターン担体は、カバーガラス６２であって、パターンの波長は、紫外線スペクトル範囲である。パターン３０は、画像処理ユニット３６がパターン３０を認識し得るように、カバーガラス６２上で撮像される。対応して、デバイス２の光学システム２６は、パターン３０が捕捉され得るように構成される必要がある。この点で、対物レンズ１４および光学撮像システム２８は、パターンの波長に透明であって、ビームを形成する。光学撮像システム２４は、パターンの波長に非透明であることができ、および／または物体画像検出器１８は、パターンの波長に敏感でなくなることができる。光学撮像システム２４が、パターンの波長に透明であって、物体画像検出器１８が、パターンの波長に敏感である場合、分断要素５４および／またはフィルタ２２は、パターン画像６８がサブ画像６内に現れないように選択されるべきである。

【0074】

カバーガラス６２は、サブ画像６内で見えない染料を有することができる。

【0075】

本発明の代替実施形態では、パターン３０は、最初に、パターン担体によって生成されることができる。そのときは、パターン３０は、パターン担体に固有である。具体的場合では、これは、パターン担体、例えば、カバーガラス６２が、パターンの波長の光で均一に照明されるように実施されることができる。この点で、パターン要素４８は、もはやパターン照明では存在せず、むしろ、パターン担体内の異なる形態において、例えば、エンボス加工された構造として、存在する。その結果、パターン担体は、サブ画像６では見えない染料を呈することができる。代替として、パターン担体は、例えば、大面積が照明されるとき、パターンの形態で蛍光発光する、蛍光パターンを有する。この場合、対応する蛍光波長、すなわち、パターン３０の放出波長は、蛍光を励起させるための入射波長以外の波長である。しかしながら、また、パターン担体のいくつかの部分が透明であって、その他がパターンの波長に不透明であるように、例えば、反射パターンを用いて、またはパターン担体の異なる透明度を用いて、入射波長が放出波長と同じである、他のパターン要素を想定することも可能性として考えられる。

【0076】

目標が、付加的検出器３４を排除することによって経済化することである場合、パターンの波長は、パターン３０が物体画像検出器１８によって認識され得るように選択される必要がある。そのときは、また、分断要素５４なしで済ませることも可能性として考えられる。パターン手段４４の照明は、オンに切り替えられることができ、パターン画像が、物体画像検出器１８によって捕捉されることができる。次いで、パターン３０を生成する照明が、オフに切り替えられることができ、物体８が、サブ画像６の形態で捕捉される。パターン画像およびサブ画像６の捕捉の間で、物体８は、対物レンズ１４に関連して静止状態に堅く保持される。物体８は、パターン画像およびサブ画像６が捕捉された後のみ、対物レンズ１４に対して移動される。

【0077】

同様に、パターン担体、例えば、カバーガラス６２が、光源４６を用いて照明する間でのみ、物体画像検出器１８に見える染料を有することも可能性として考えられる。光源４６がオンに切り替えられると、パターン画像６８が、捕捉され、光源４６をオフに切り替えると、染料は、サブ画像６内に現れず、サブ画像６が、捕捉される。パターンは、パターン要素４８を用いて生成されることができるか、またはパターンは、例えば、パターン担体内の染料の適切な分布を通して、パターン担体に固有である。

【0078】

パターン照明をオンおよびオフに切り替えるのではなく、スペクトルフィルタ２２は、パターン３０が、スペクトルフィルタ２２の位置に従って、物体画像検出器１８内で見えるか、または見えないように選択されることができる。例えば、パターン画像を捕捉するために、スペクトルフィルタ２２は、サブ画像６を捕捉するために使用されるフィルタと異なることができる。あるいは、スペクトルフィルタ２２は、パターン３０が、スペクトルフィルタ２２によってフィルタリングされるように、サブ画像６を捕捉するためだけに使用される。

【0079】

物体８に関連するパターン３０の配列はまた、異なる方法で選択されることができる。図２からの例示的実施形態では、パターン担体６２は、サンプル６０の上に配列される。パターン画像およびサブ画像６が、検出器１８を用いて捕捉されるべき場合、最初のステップは、パターン３０上、またはより具体的には、パターン担体６２上、次いで、物体８上、またはより具体的には、サンプル６０上に集束させることである。しかしながら、また、パターン担体をサンプル６０の下方または物体ホルダ１０に位置付けることも可能性として考えられる。物体８に、特に、物体ホルダ１０に隣接する配列さえ、想定可能であって、有利である。

【0080】

パターンを生成するための付加的可能性が、図５に示される。図５は、パターン手段７４が埋め込まれる、物体ホルダ１０を示す。パターン手段７４は、物体ホルダ１０においてオンおよびオフで切り替えられ得るパターンを生成する。図５では、パターン手段７４は、パターンが個々の画素の形態で生成され得る、ＬＣＤユニットである。パターン手段７４は、パターンを生成するため、特に、パターンをオンおよびオフにするための制御ユニット７６を備える。個々に制御可能な画素の代替として、パターンは、恒久的に事前に取り付けられたパターンであることができ、これは、パターンの特に微細な構成を可能にする。しかしながら、可変パターンもまた、例えば、制御ユニット７０の制御コマンドの関数として、パターンを可変に生成することができる画面の形態において可能である。

【0081】

パターンは、パターン手段６８の個々の領域を不透明モード、透明モード、または自己照明モードに切り替えることによって、オンに切り替えられる。したがって、物体ホルダ１０は、例えば、物体画像の波長に透明である。物体画像のこの波長の場合、パターン手段６８の個々の領域は、パターンが、透過光照明の間、可視となるように、不透明モードに切り替えられることができる。パターンは、パターンが物体画像検出器１８に対して不可視であるように、物体画像の波長の領域を透明モードに切り替えることによって、オフに切り替えられる。このように、パターン画像およびサブ画像６は、物体画像またはより具体的にはサブ画像６内の画像データ損失が最小限にされ得るように、順々に捕捉されることができる。画像捕捉デバイス３５なしで済ませることも可能性として考えられる。パターン手段７４は、同時に、パターン担体でもある。パターン手段７４は、便宜上、物体ホルダ１０上または内にしっかりと搭載され、常時、本物体ホルダとともに移動される。

【0082】

パターンはまた、物体８の中へ下方から透過光パターンとして透過されることができる。例えば、図１からのパターン手段４４は、透過光パターン手段として、物体ホルダ１０の真下に配列されることができる。

【0083】

パターンを生成するための別の可能性は、図６に示される。レーザ７８は、２つの反射体８２を具備するパターン担体８０、例えば、特殊カバーガラス内にパターンを結合する。上向き方向において、より明るい領域として認識され得る定常波が、パターン担体８０内に産生される。レーザ７８が、オフに切り替えられる場合、パターンは、消失し、パターン担体８０は、物体画像の波長に透明となる。

【0084】

代替として、パターン担体８０内または上に形成される、干渉パターンを選択することも可能性として考えられる。同様に、代替として、パターン担体８０内に不均質性を統合することも可能性として考えられる。本不均質性は、パターンが分断パターンとして見えるようになるように、対物レンズ１４の方向にレーザ光を分散する効果を有する。不均質性は、物体画像が妨害されないように、上部から、かつレーザ照明を伴わずに、可能な限り見えないように選択されるべきである。

【0085】

さらに、パターン担体内にスペックルパターンを発生させることも可能性として考えられる。パターン担体は、カバーガラス６２であることができ、スペックルパターンは、カバーガラス６２内にレーザを用いて生成される。本パターンは、生成が容易であって、相互に関連するパターン画像６８の位置を精密に判定することが可能であるように、非常に微細である。

【0086】

図７に示される例示的実施形態では、デバイス２は、物体８を撮像するための対物レンズ１４だけではなく、また、パターン、またはより具体的には、パターンを担持する、パターン担体８６を撮像するための付加的対物レンズ８４も備える。この場合、パターンは、物体ホルダ１０にしっかりと接続され、特に、本物体ホルダ内に埋め込まれる、材料パターンとして構成されることができる。パターンは、物体８に隣接して配列され、本物体にしっかりと接続される。パターン画像またはむしろその光路は、適切なビーム案内要素８８を用いて、物体画像の光路に結合されることができ、かつ物体画像検出器１８によって捕捉され得るか、または分断要素５４を用いて分断され、パターン画像検出器３４を伴う画像捕捉ユニット３５に供給され得るかのいずれかである。

【0087】

代替として、物体カメラに加え、完全に別個のパターンカメラを有することも可能性として考えられる。この場合、両カメラは、相互に堅く結合される。２つのカメラを結合するために、２つのカメラの一方、便宜上、物体カメラは、結合準備デバイス９０を備え、それと他方のカメラは、結合されることができる。ステッチングが所望される場合、パターンカメラは、物体カメラに結合されることができ、ステッチングは、パターンカメラのパターン画像を用いて行われることができる。ステッチングが必要ではない場合、パターンカメラは、分断および除去されることができる。

【0088】

パターン生成のタイプおよびパターン３０から独立して、サブ画像６は、順々に捕捉されることができる。この点で、複合画像４のサブ画像６の全てが捕捉されるまで、複合画像を形成するために、複合画像４のサブ画像６を一緒に組み合わせない可能性がある。本アプローチは、マージ誤差が、位置冗長性を通して、排除または最小限にされ得るように、１つの縁においてだけではなく、また、その縁のうちのいくつかにおいて、サブ画像が個別の隣接するサブ画像６とマージされることができるという利点を有する。

【0089】

しかしながら、サブ画像６は、順々に、特に、それらが捕捉されたシーケンスにおいてマージされることが好ましい。好ましくは、マージすることは、リアルタイムで行われる。故に、複合画像４のサブ画像６の全てが捕捉される前に、特に、次の後続サブ画像６が捕捉される前であっても、サブ画像６は、隣接するサブ画像６、特に、直前に捕捉されたサブ画像とマージされる。

【0090】

本配列は、複数のサブ画像６から構成される複合画像４の領域が、遅延を伴わずに、見られ得るという利点を達成することを可能にする。すなわち、複合画像４が作成されるまで待機する必要はない。マージすることは、例えば、直接、順々に捕捉された２つのサブ画像６毎に、撮像処理動作を用いて行われる。その結果、複合画像４は、サブ画像６が捕捉されたシーケンスでピース毎にともにステッチングされる。この点で、複合画像４のすでにマージされた領域はディスプレイユニット、例えば、画面上に出力される。

【0091】

２つのサブ画像６をマージする際、マージ誤差が作成される場合、本誤差が後続サブ画像６の場所に伝搬するであろうリスクがある。そのような誤差を回避するために、サブ画像６は、隣接するサブ画像６に当接するか、または該隣接するサブ画像に重複する、その縁の全てにおいて、第２のマージするステップにおいて、これらの隣接するサブ画像６とともにステッチングされることができる。さらに、第３のマージするステップでは、隣接するサブ画像６の全てが存在するとき、隣接するサブ画像６の全ての間のサブ画像６を新たにマージすることは理にかなう。この更新されるマージするステップを用いて以前のマージ誤差は、補正されることができる。さらに、第４のマージステップでは、複合画像４のサブ画像６の全ては、一旦、サブ画像の全てが利用可能になった後、再度、マージされることができ、したがって、本アプローチを用いて、複合画像４のマージ誤差を最小限にすることが可能となる。当然ながら、４つのマージステップの全てが実行される必要はなく、むしろ、例えば、複合画像４のための要件または物体の特性のための要件に対応する、１つ、２つ、または３つのステップをランダムに選択することも可能性として考えられる。
参照番号の一覧

２ デバイス
４ 複合画像
６ サブ画像
８ 物体
１０ 物体ホルダ
１１ バイオチップ
１２ ビューの方向
１３ 画像捕捉デバイス
１４ 対物レンズ
１６ 矢印
１８ 物体画像検出器
２０ 光路
２２ スペクトルフィルタ
２４ 光学撮像システム
２６ 光学システム
２８ 光学撮像システム
３０ パターン
３２ フィルタ
３４ パターン画像検出器
３５ 画像捕捉デバイス
３６ 画像処理ユニット
３８ 画像処理ユニット
４０ 顕微鏡
４２ 顕微鏡管
４４ パターン手段
４６ 光源
４８ パターン要素
５０ パターン光学システム
５２ パターン手段ホルダ
５４ 分断要素
５６ 運動ユニット
５８ コンテナ
６０ サンプル
６２ カバーガラス
６４ 運動手段
６６ 評価手段
６８ パターン画像
７０ 重複領域
７２ 重複領域
７４ パターン手段
７６ 制御ユニット
７８ レーザ
８０ パターン担体
８２ 反射体
８４ 対物レンズ
８６ パターン担体
８８ ビーム案内要素
９０ 結合準備デバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】