特許 7405678 合焦位置検出方法、合焦位置検出装置および合焦位置検出用プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】合焦位置検出方法、合焦位置検出装置および合焦位置検出用プログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/28 20210101AFI20231219BHJP

   G03B 13/36 20210101ALI20231219BHJP

   G02B 7/36 20210101ALI20231219BHJP

   H04N 23/67 20230101ALI20231219BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20231219BHJP

   C12M 1/34 20060101ALN20231219BHJP

【ＦＩ】

G02B7/28 N

G03B13/36

G02B7/28 J

G02B7/36

H04N23/67

G01N21/27 A

C12M1/34 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020065807

(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公開番号】P2021162765

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-12-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】安田 拓矢

【審査官】▲うし▼田 真悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７２１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８６４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１４８７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１６２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２０７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５０３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０３７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５２０７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／２８－７／４０

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｈ０４Ｎ ２３／６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焦点位置を光軸に沿って変化させながら蛍光発光した撮像対象物をカラー撮像部で撮像して複数の色成分を含むカラー画像を取得することで、前記色成分および前記焦点位置の組み合わせが互いに異なる複数の対象画像を取得する第１工程と、
前記カラー撮像部で撮像するときの前記色成分毎のノイズ強度を求める第２工程と、
前記対象画像毎に、前記対象画像を構成する画素の輝度に基づいて焦点の合い具合を指標する合焦度を求める第３工程と、
前記対象画像毎に、前記対象画像の前記色成分の前記ノイズ強度に応じて前記合焦度を弱めるように補正して補正合焦度を算出する第４工程と、
前記複数の補正合焦度に基づいて合焦位置を特定する第５工程と、
を備えることを特徴とする合焦位置検出方法。

【請求項2】

請求項１に記載の合焦位置検出方法であって、
前記第２工程は、
前記撮像対象物を保持していない参照領域を前記カラー撮像部で撮像して前記複数の色成分を含む参照画像を取得する工程と、
前記色成分毎に、前記参照画像内の輝度ばらつきを前記ノイズ強度として算出する工程と、
を有する合焦位置検出方法。

【請求項3】

請求項１に記載の合焦位置検出方法であって、
前記第２工程は、
前記複数の対象画像に対してハイパスフィルタ処理を行う工程と、
前記色成分毎に、前記ハイパスフィルタ処理された前記複数の対象画像内の輝度ばらつきを前記ノイズ強度として算出する工程と、
を有する合焦位置検出方法。

【請求項4】

焦点位置を光軸に沿って変化させながら蛍光発光した撮像対象物をカラー撮像部で撮像して複数の色成分を含むカラー画像を取得することで、前記色成分および前記焦点位置の組み合わせが互いに異なる複数の対象画像を取得し、前記複数の対象画像に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出装置であって、
前記カラー撮像部で撮像するときの前記色成分毎のノイズ強度を求めるノイズ強度導出部と、
前記対象画像毎に、前記対象画像を構成する画素の輝度に基づいて焦点の合い具合を指標する合焦度を求める合焦度算出部と、
前記対象画像毎に、前記対象画像の前記色成分の前記ノイズ強度に応じて前記合焦度を弱めるように補正して補正合焦度を算出する合焦度補正部と、
前記複数の補正合焦度に基づいて合焦位置を特定する合焦位置特定部と、
を備えることを特徴とする合焦位置検出装置。

【請求項5】

請求項１ないし３のいずれか一項に記載の合焦位置検出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする合焦位置検出用プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、合焦位置検出技術であり、特にカラー画像による撮像対象物の観察に好適な合焦位置検出技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

細胞の培養および解析には、細胞を含む試料を撮像した画像が用いられることがある。試料は、ウェルプレートまたはマイクロプレート等と呼ばれる複数のウェル（凹部）が設けられた平板状の容器や、単一のウェルを有するディッシュと呼ばれる平皿状の容器を用いて作成される。撮像対象物である細胞を良好に撮像するためには、合焦位置を検出して焦点位置を調整する必要がある。そこで、焦点位置を光軸に沿って変化させながら撮像対象物を撮像部により撮像して取得される複数の対象画像に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出技術が提案されている（特許文献１、２など）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－３１８７８４号公報

【文献】特開２０１６－２２３９３１号公報

【文献】特開２０１７－８５９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術では、撮像部としてモノクロカメラが用いられているが、近年、カラーカメラにより撮像対象物を撮像して取得されたカラー画像により撮像対象物の観察を行う技術が提案されている（特許文献３参照）。例えば撮像対象物に励起光を照射して蛍光発光させた後で撮像対象物像を含む蛍光画像（対象画像）を取得することがある。ここで、対象となる蛍光の波長情報が分かっていれば、カラー画像に含まれるＲ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分のうち当該波長に対応した色成分の画像を用いることで合焦位置を良好に検出することができる。

【0005】

一方で、上記波長情報が不明である場合も多い。また、波長情報が誤って提供されることもある。そこで、特定の色成分の対象画像に絞り込まず、Ｒ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分の対象画像の各々から焦点の合い具合を指標する合焦度を求め、これら複数の合焦度に基づいて合焦位置を安定して検出することができる汎用性のある合焦位置検出技術が望まれている。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、焦点位置を光軸に沿って変化させながら撮像対象物をカラー撮像部により撮像して取得される複数の対象画像に基づいて合焦位置を安定して検出することができる合焦位置検出技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の第１態様は、合焦位置検出方法であって、焦点位置を光軸に沿って変化させながら蛍光発光した撮像対象物をカラー撮像部で撮像して複数の色成分を含むカラー画像を取得することで、色成分および焦点位置の組み合わせが互いに異なる複数の対象画像を取得する第１工程と、カラー撮像部で撮像するときの色成分毎のノイズ強度を求める第２工程と、対象画像毎に、対象画像を構成する画素の輝度に基づいて焦点の合い具合を指標する合焦度を求める第３工程と、対象画像毎に、対象画像の色成分のノイズ強度に応じて合焦度を弱めるように補正して補正合焦度を算出する第４工程と、複数の補正合焦度に基づいて合焦位置を特定する第５工程と、を備えることを特徴としている。

【0008】

また、この発明の第２態様は、焦点位置を光軸に沿って変化させながら蛍光発光した撮像対象物をカラー撮像部で撮像して複数の色成分を含むカラー画像を取得することで、色成分および焦点位置の組み合わせが互いに異なる複数の対象画像を取得し、複数の対象画像に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出装置であって、カラー撮像部で撮像するときの色成分毎のノイズ強度を求めるノイズ強度導出部と、対象画像毎に、対象画像を構成する画素の輝度に基づいて焦点の合い具合を指標する合焦度を求める合焦度算出部と、対象画像毎に、対象画像の色成分のノイズ強度に応じて合焦度を弱めるように補正して補正合焦度を算出する合焦度補正部と、複数の補正合焦度に基づいて合焦位置を特定する合焦位置特定部と、を備えることを特徴としている。

【0009】

さらに、この発明の第３態様は、合焦位置検出用プログラムであって、上記合焦位置検出方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

上記のように、本発明によれば、焦点位置を光軸に沿って変化させながら撮像対象物をカラー撮像部により撮像して取得される複数の対象画像に基づいて合焦位置を安定して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る合焦位置検出装置の第１実施形態を装備する撮像装置の概略構成を示す図である。

【図2A】撮像装置で使用されるウェルプレートの上面図である。

【図2B】撮像装置で使用されるウェルプレートの斜視図である。

【図3】図１に示す撮像装置において実行される合焦位置検出方法の第１実施形態を示すフローチャートである。

【図4】カラー撮像部により取得される対象画像の一例を示す図である。

【図5】第１実施形態における合焦度、ノイズ強度推定値およびノイズ補正後の合焦度の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は本発明に係る合焦位置検出装置の第１実施形態を装備する撮像装置の概略構成を示す図である。図２Ａおよび図２Ｂは撮像装置で使用されるウェルプレートの一例を示す図であり、図２Ａはウェルプレートの上面図であり、図２Ｂはその斜視図である。ここで、各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。例えばＸＹ平面を水平面、Ｚ軸を鉛直軸と考えることができる。以下においては（－Ｚ）方向を鉛直下向きとする。

【0013】

撮像装置１は、ウェルプレート９の上面に形成されたウェル９１と称される凹部に担持された培地中で培養される細胞、細胞コロニー、細菌等（以下、「細胞等」と称し参照符号Ｃを付す）の生試料を撮像する装置である。ウェルプレート９は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、複数のウェル９１を有する略板状の試料容器である。ウェルプレート９の材料には、例えば、光を透過する透明な樹脂が使用される。ウェルプレート９の上面には、複数のウェル９１が規則的に配列されている。ウェル９１は、培地とともに撮像対象物となる複数の細胞を保持する。ただし、本実施形態では、一つのウェル９１Ａについては細胞等Ｃを保持させておらず、ノイズ強度の算出のための参照領域として機能させる。この点についてはノイズ強度の算出工程と併せて後で説明する。

【0014】

また、この撮像装置１が対象とするウェルプレートのサイズやウェルの数はこれらに限定されるものではなく任意であり、例えば６ないし３８４穴のものが一般的に使用されている。また、複数ウェルを有するウェルプレートに限らず、例えばディッシュと呼ばれる平型の容器で培養された細胞等の撮像にも、この撮像装置１を使用することが可能である。ただし、本実施形態では、上面視におけるウェル９１の形状は、円形として説明する。ただし、ウェル９１の形状は、矩形、角丸矩形等の他の形状であってもよい。

【0015】

ウェルプレート９の各ウェル９１には、図１に示すように培地Ｍとしての液体が所定量注入され、この液体中において所定の培養条件で培養された細胞等Ｃが、この撮像装置１の撮像対象物となる。培地Ｍは適宜の試薬が添加されたものでもよく、また液状でウェル９１に投入された後ゲル化するものであってもよい。この撮像装置１では、例えばウェル９１の内底面で培養された細胞等Ｃを撮像対象とすることができる。

【0016】

撮像装置１は、ウェルプレート９を保持するホルダ１１と、ホルダ１１の上方に配置される照明部１２と、ホルダ１１の下方に配置されるカラー撮像部１３と、これら各部の動作を制御するＣＰＵ１４１を有する制御部１４とを備えている。ホルダ１１は、試料を培地Ｍとともに各ウェル９１に担持するウェルプレート９の下面周縁部に当接してウェルプレート９を略水平姿勢に保持する。

【0017】

照明部１２は、ホルダ１１により保持されたウェルプレート９に向けて照明光を出射する。照明光の光源としては、例えば白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。光源と適宜の照明光学系とを組み合わせたものが、照明部１２として用いられる。照明部１２により、ウェルプレート９に設けられたウェル９１内の細胞等が上方から照明される。

【0018】

ホルダ１１により保持されたウェルプレート９の下方に、カラー撮像部１３が設けられる。カラー撮像部１３には、ウェルプレート９の直下位置に図示を省略する撮像光学系が配置されており、撮像光学系の光軸は鉛直方向（Ｚ方向）に向けられている。

【0019】

カラー撮像部１３により、ウェル９１内の細胞等が撮像される。具体的には、照明部１２から出射されウェル９１の上方から液体に入射した光が撮像対象物を照明し、ウェル９１底面から下方へ透過した光が、カラー撮像部１３の対物レンズ１３１を含む撮像光学系を介して撮像素子１３２の受光面に入射する。撮像光学系により撮像素子１３２の受光面に結像する撮像対象物の像がＲ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分毎に撮像される。撮像素子１３２は二次元の受光面を有するエリアイメージセンサであり、例えばＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサを用いることができる。なお撮像素子１３２としてはカラー画像を撮像可能なものが用いられる。

【0020】

カラー撮像部１３は、制御部１４に設けられたメカ制御部１４６により水平方向（ＸＹ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。具体的には、メカ制御部１４６がＣＰＵ１４１からの制御指令に基づき駆動機構１５を作動させ、カラー撮像部１３を水平方向に移動させることにより、カラー撮像部１３がウェル９１に対し水平方向に移動する。また鉛直方向への移動によりフォーカス調整がなされる。このフォーカス調整は後で詳述する合焦位置検出方法により検出される合焦位置に基づいて実行される。撮像視野内に１つのウェル９１の全体が収められた状態で撮像されるときには、メカ制御部１４６は、光軸が当該ウェル９１の中心と一致するように、カラー撮像部１３を水平方向に位置決めする。

【0021】

また、駆動機構１５は、カラー撮像部１３を水平方向に移動させる際、図において点線水平矢印で示すように照明部１２をカラー撮像部１３と一体的に移動させる。すなわち、照明部１２は、その光中心がカラー撮像部１３の光軸と略一致するように配置されており、カラー撮像部１３が水平方向に移動するとき、これと連動して移動する。これにより、どのウェル９１が撮像される場合でも、当該ウェル９１の中心および照明部１２の光中心が常にカラー撮像部１３の光軸上に位置することとなり、各ウェル９１に対する照明条件を一定にして、撮像条件を良好に維持することができる。

【0022】

カラー撮像部１３の撮像素子１３２から出力される画像信号は、制御部１４に送られる。すなわち、画像信号は制御部１４に設けられたＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）１４３に入力されてデジタル画像データに変換される。ＣＰＵ１４１は、受信した画像データに基づき適宜画像処理を実行する画像処理部として機能する。制御部１４はさらに、画像データを記憶保存するための画像メモリ１４４と、ＣＰＵ１４１が実行すべきプログラムやＣＰＵ１４１により生成されるデータを記憶保存するためのメモリ１４５とを有しているが、これらは一体のものであってもよい。ＣＰＵ１４１は、メモリ１４５に記憶された制御プログラムを実行することにより、後述するノイズ強度導出処理、合焦度算出処理、合焦度補正処理、および合焦位置特定処理などを行って合焦位置を検出する。つまり、ＣＰＵ１４１は本発明の「ノイズ強度導出部」、「合焦度算出部」、「合焦度補正部」および「合焦位置特定部」として機能し、制御プログラムの一部が本発明の「合焦位置検出用プログラム」の一例に相当している。

【0023】

その他に、制御部１４には、インターフェース（ＩＦ）部１４２が設けられている。インターフェース部１４２は、ユーザからの操作入力の受け付けや、ユーザへの処理結果等の情報提示を行うユーザインターフェース機能のほか、通信回線を介して接続された外部装置との間でのデータ交換を行う機能を有する。ユーザインターフェース機能を実現するために、インターフェース部１４２には、ユーザからの操作入力を受け付ける入力受付部１４７と、ユーザへのメッセージや処理結果などを表示出力する表示部１４８とが接続されている。

【0024】

なお、制御部１４は、上記したハードウェアを備えた専用装置であってもよく、またパーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用処理装置に、後述する処理機能を実現するための制御プログラムを組み込んだものであってもよい。すなわち、この撮像装置１の制御部１４として、汎用のコンピュータを利用することが可能である。汎用処理装置を用いる場合、撮像装置１には、カラー撮像部１３等の各部を動作させるために必要最小限の制御機能が備わっていれば足りる。

【0025】

図３は図１に示す撮像装置において実行される合焦位置検出方法の第１実施形態を示すフローチャートである。また、図４はカラー撮像部により取得される対象画像の一例を示す図である。合焦位置検出方法は、制御部１４に設けられたＣＰＵ１４１が、予め実装された制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

【0026】

本実施形態における技術的特徴は以下の２点である。まず第１点目は、カラー撮像部１３によりウェル９１を撮像することで取得されるＲ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分の対象画像に含まれるノイズの強度が色成分毎に異なることに鑑み、合焦位置を特定する前に色成分毎のノイズ強度推定値を取得している点である。そして、第２点目は、上記複数のノイズ強度推定値に用いてノイズの影響を除外して合焦位置を特定している点である。本実施形態では、ステップＳ１においてＲ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分のノイズ強度推定値が既に取得されてメモリ１４５に記憶されているか否かが判定される。このステップＳ１での判定結果が「ＮＯ」である場合には、ＣＰＵ１４１はステップＳ２およびステップＳ３を実行した後でステップＳ４に進む。一方、判定結果が「ＹＥＳ」である場合には、ＣＰＵ１４１は直ちにステップＳ４に進む。

【0027】

ステップＳ２では、駆動機構１５がカラー撮像部１３を駆動して、細胞等Ｃを保持していないウェル９１Ａが視野に収めるようにカラー撮像部１３の水平位置を設定する。つまり、ウェル９１Ａの直下位置にカラー撮像部１３が位置決めされる。そして、次のステップＳ３において、対物レンズ１３１の焦点位置がノイズ強度推定用の位置、例えば鉛直方向Ｚにおいて撮像部高さＨ１に位置決めされ、ウェル９１の撮像が行われる。これによって、色成分毎のノイズ強度推定用の参照画像の画像データが画像メモリ１４４に記憶される。そして、こうして取得されたカラーの参照画像には細胞等Ｃの像が含まれておらず、ノイズの影響を反映した像が得られる。そこで、本実施形態では、参照画像に基づいて色成分毎に参照画像に現れるノイズの強度がノイズ強度推定値として導出され、メモリ１４５に記憶される（ステップＳ３）。より具体的には、色成分毎に、参照画像内の輝度ばらつき（例えば３σ）をノイズ強度として算出している。

【0028】

次のステップＳ４では、駆動機構１５がカラー撮像部１３を駆動して、細胞等Ｃを保持しているウェル９１、例えば中心部に位置するウェル９１が視野に収めるようにカラー撮像部１３の水平位置を設定する。また、対物レンズ１３１の焦点位置が所定の初期位置となるようにカラー撮像部１３を鉛直方向Ｚにおいて撮像部高さＨ１に位置決めする（ステップＳ５）。この状態でウェル９１の撮像が行われ、色成分毎の対象画像、例えば図４中の「撮像部高さＨ１」の欄に示すようなＲ色成分の対象画像Ｇ１Ｒ、Ｇ色成分の対象画像Ｇ１ＧおよびＢ色成分の対象画像Ｇ１Ｂが取得され、それらの画像データが画像メモリ１４４に記憶される。なお、同図では、Ｒ色成分についてのみ細胞等Ｃの像ＧＣが含まれているケースが例示されている。

【0029】

次に、焦点の合い具合を指標する合焦度が色成分毎に求められ、メモリ１４５に記憶される（ステップＳ６）。例えば上記のように対象画像Ｇ１Ｒ、Ｇ１Ｇ、Ｇ１Ｂが取得された直後においては、対象画像Ｇ１Ｒに基づいてＲ色成分の合焦度が算出され、対象画像Ｇ１Ｇに基づいてＧ色成分の合焦度が算出され、対象画像Ｇ１Ｂに基づいてＢ色成分の合焦度が算出される。合焦度としては、従来から周知のもの、例えば（１）対象画像を構成する画素の輝度に応じた指標値（輝度平均値、コントラスト、エッジ強度など）、（２）上記指標値に対して対象画像の面積や値に応じて係数を掛け合わせた指標値、（３）対処画像を構成する画素の輝度ヒストグラムから解析的に算出した指標値などを用いることができる。なお、本実施形態では、各対象画像を構成する画素の輝度を０から２５５の階調で表し、例えば図５の（Ｓ６）に示すように、対象画像毎の輝度平均値を合焦度としている。

【0030】

次のステップＳ７では、カラー撮像部１３が最も低い撮像部高さＨ４に到達しているか否かが判定される。未到達であると判定している間、ステップＳ８とステップＳ６とが繰り返される。すなわち、ステップＳ８では、鉛直方向Ｚにおけるカラー撮像部１３の下降により撮像部高さが１段階下げられた後で、変更後の撮像部高さＨ２（Ｈ３またはＨ４）に位置決めされたカラー撮像部１３がウェル９１を撮像して対象画像群Ｇ２Ｒ、Ｇ２Ｇ、Ｇ２Ｂ（対象画像群Ｇ３Ｒ、Ｇ３Ｇ、Ｇ３Ｂまたは対象画像群Ｇ４Ｒ、Ｇ４Ｇ、Ｇ４Ｂ）を取得する。

【0031】

そして、取得された対象画像群Ｇ２Ｒ、Ｇ２Ｇ、Ｇ２Ｂ（対象画像群Ｇ３Ｒ、Ｇ３Ｇ、Ｇ３Ｂまたは対象画像群Ｇ４Ｒ、Ｇ４Ｇ、Ｇ４Ｂ）に基づいて色成分毎に合焦度が算出される（ステップＳ６）。こうして、カラー撮像部１３を撮像部高さＨ２～Ｈ４に位置決めしたときの合焦度がそれぞれ求められる。なお、本実施形態では、１段階当たりの撮像部高さの変更ピッチは一定としている。

【0032】

一方、ステップＳ７で「ＹＥＳ」と判定される、つまり撮像部高さＨ１～Ｈ４毎および色成分毎に合焦度が求まると、メモリ１４５からノイズ強度推定値が読み出される。そして、色成分毎に、読み出されたノイズ強度推定値によりステップＳ６で算出された合焦度が補正される（ステップＳ９）。本実施形態では、図５の（Ｓ９）に示すように、色成分毎に、ステップＳ６で算出された合焦度からメモリ１４５から読み出されたノイズ強度推定値を減じて前記合焦度を弱めるように補正する。本明細書では、当該補正を「ノイズ補正後の合焦度」と称し、これが本発明の「補正合焦度」の一例に相当している。

【0033】

最後に、これら複数のノイズ補正後の合焦度に基づいて合焦位置が特定される（ステップＳ１０）。例えば図５では、最も高い値を示すときの撮像部高さＨ２が合焦位置であると特定される。

【0034】

以上のように、本実施形態では、色成分毎にノイズの影響度を示すノイズ強度推定値を求めるとともに当該ノイズ強度推定値に基づいて合焦度を補正し、最終的に補正後の合焦度に基づいて合焦位置を特定している。したがって、対象画像に含まれるノイズの影響を抑制または取り除くことができ、合焦位置を安定して検出することができる。

【0035】

上記したように第１実施形態では、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８を実行することで色成分および撮像部高さ（焦点位置）の組み合わせが互いに異なる複数の対象画像を取得しており、これらが本発明の「第１工程」の一例に相当している。また、ステップＳ９においてメモリ１４５からノイズ強度推定値を読み出す工程やステップＳ３が本発明の「第２工程」の一例に相当している。また、ステップＳ６、Ｓ９、Ｓ１０がそれぞれ本発明の「第３工程」、「第４工程」および「第５工程」の一例に相当している。

【0036】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、カラー撮像部１３を撮像部高さＨ１～Ｈ４に位置決めする毎に色成分毎の合焦度を算出しているが、対象画像の取得完了後に合焦度の算出および合焦度の補正を一括して算出してもよい。

【0037】

また、上記実施形態では、細胞等Ｃを保持していないウェル９１Ａを撮像して得られる画像に基づいてノイズ強度推定値を導出しているが、その他の方法によりノイズ強度推定値を算出してもよい。例えばウェルプレート９の非ウェル領域やウェルプレート９以外を本発明の「参照領域」として当該カラー撮像部１３により撮像して取得されるカラー画像に基づいてノイズ強度推定値を導出してもよい。

【0038】

また、上記実施形態では、参照領域の撮像によりノイズ強度推定用の画像を準備しているが、参照領域を用いることなくノイズ強度推定用の参照画像を取得してもよい。例えば図４に示すように対象画像の一部には細胞等Ｃの像ＧＣが映り込んでいるが、対象画像に対してハイパスフィルタ処理を施した画像を上記参照画像として用いてもよい。この場合、ウェル９１Ａなどの撮像が不要となり、合焦位置の検出に要する時間を短縮することができる。

【0039】

また、上記実施形態では、ウェル９１内の細胞等Ｃを連続的に撮像する前に、特定のウェル９１を使用して上記合焦位置検出動作を実行しているが、ウェル９１の細胞撮像毎に上記合焦位置検出動作を実行してもよい。

【0040】

また、上記実施形態では、カラー撮像部１３から撮像対象物（細胞等Ｃ）までの距離を４段階で変更しているが、撮像部高さの段数はこれに限定されるものではなく、多段階である限り任意である。

【0041】

また、上記実施形態では、合焦位置検出用プログラムを含む制御プログラムはメモリ１４５に予め記憶されているが、インターフェース部１４２をディスクドライブ（図示省略）と電気的に接続してインストールプログラムを読取るように構成してもよい。つまり、当該ディスクドライブに挿入されるＣＤ－ＲＯＭ（=Compact Disc - Read Only Memory）やＤＶＤ－ＲＯＭ（=Digital
Versatile Disk - Read Only Memory）などの外部記録媒体に記録されている上記合焦位置検出用プログラムを読み取り可能に構成し、ディスクドライブを読取部として機能させてもよい。つまり、上記した合焦位置検出方法を実行不能な撮像装置１であっても、上記合焦位置検出用プログラムをインストールすることで合焦位置検出用プログラムを組み込んで上記した合焦位置検出方法を実行可能にバージョンアップさせてもよい。なお、記録媒体としてＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ以外の記録媒体を用いて合焦位置検出用プログラムの読み取りを行うようにしてもよい。また、通信手段を利用して合焦位置検出用プログラムを読取るように構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0042】

この発明は、焦点位置を光軸に沿って変化させながら撮像対象物をカラー撮像部により撮像して取得される複数の対象画像に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出技術全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１…撮像装置
１３…カラー撮像部
９１Ａ…ウェル（撮像対象物を保持していない参照領域）
１４１…ＣＰＵ（ノイズ強度導出部、合焦度算出部、合焦度補正部、合焦位置特定部）
１４４…画像メモリ
１４５…メモリ
Ｃ…細胞等（撮像対象物）
Ｇ１Ｒ～Ｇ４Ｒ、Ｇ１Ｇ～Ｇ４Ｇ、Ｇ１Ｂ～Ｇ４Ｂ…対象画像
Ｈ１～Ｈ４…撮像部高さ
Ｚ…鉛直方向

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】