顕微鏡を較正する装置、方法および較正装置を具えるステージ
標本スライド１１４を支持し、顕微鏡１００を較正するステージ１１０は、ベース部と、前記ベース部と一体型の較正部品１２０とを具える。前記較正部品１２０は、位置的較正用の少なくとも１の較正要素１２０ａと、光学的較正用の少なくとも１の較正要素１２０ｂとを具える。前記顕微鏡１００の較正は、独立した較正用スライドの必要性なく実行することができる。前記較正部品１２０は、ガラスの較正部品または前記ベース部を通って形成または食刻された較正要素によって規定されてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の較正に関する装置に関し、より具体的には、顕微鏡の位置的および光学的な較正を実施する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞学は、細胞の形成、構造および機能の研究を含む生物学の一分野である。研究室の設定において適用される場合、細胞学者、細胞検査技師および他の医療専門家は、患者の細胞の標本の視覚調査に基づいて患者の状態を医学的に診断する。一般的な細胞学的手法は「パップスメア（Ｐａｐ ｓｍｅａｒ）」検査であり、異常細胞、子宮頸癌の始まりとなる前駆体の存在を検知するために、女性の子宮頸から細胞を掻爬し、その細胞を分析することを含む。細胞学的手法は、人間の身体の他の部位における異常細胞および病気を検知するためにも用いられる。
【０００３】
細胞学的手法は、分析用の細胞試料の採取が生体組織検査法といった従来の外科病理学的な方法よりも一般的に低侵襲のため、広く用いられている。生体組織検査法は、通常、ばね荷重の可動スタイレット、固定カニューレ、およびその種のものを有する特殊な生検針を使って、患者から組織標本を切除することを含む。一方、細胞学的手法を用いた場合、細胞試料は様々な方法によって患者から採取され、例えば部位を掻爬または拭き取り、あるいは胸腔、膀胱、脊柱管、または他の適当な部位から体液を吸引する針を使用することにより採取できる。細胞試料はしばしば溶液の中に配置され、その後回収され、拡大して見るためにガラススライドに移される。検査を容易すると共に、長期保管を目的として標本を保護するために、通常は固定液および染色溶液がガラススライド上で細胞に投与され、しばしば細胞スメアと呼ばれる。
【０００４】
自動画像処理および観察顕微鏡といった機械的視覚デバイスが細胞試料の画像を取得し、試料を分析するのに利用されている。一体型の画像処理および観察システムの一部である顕微鏡を含む顕微鏡は、定期的な較正を必要とする。較正方法は、顕微鏡のステージおよび／または顕微鏡のスライドの実際の位置がシステムに表示された位置であることを確認する位置的較正と、光学パラメータがシステムに表示されたものであることを確認する光学的較正とを含む。
【０００５】
過去には、較正部品を具える独立した顕微鏡スライドを使用して較正が行われていた。使用時に、較正スライドが顕微鏡ステージ上の位置に置かれ、較正が行われ、特注の顕微鏡スライドが取り除かれる。同一の較正スライドが他の顕微鏡を較正するのに使用されてもよい。
【０００６】
他の周知の較正システムが、Ｓａｕｌｉｅｔｉｓによる米国特許第５，３６７，４０１号に記載されている。Ｓａｕｌｉｅｔｉｓは顕微鏡の工場での較正について記載しており、モータアセンブリ上への複数のスライドスロットを有するステージの装着と、検査窓に沿って較正対象を配置するモータアセンブリの使用とを含んでいる。各対象物の位置読み取り値および既知の距離データは、ステージの基準座標を規定する。工場での較正時に、各スライドスロットにおいて較正スライドを使用して、較正スライド上の目標基準点が検査窓に合わされてその座標が読まれ、ステージの目標基準によって決められたステージ座標を基準として絶対位置が提供される。各較正スライドの絶対的な基準座標位置は、製造番号と関連して記録することが可能である。この手法では、エンドユーザは各スライドスロットの較正を行う必要はないが、製造番号を入力して記録されたデータに頼ることになる。
【０００７】
しかしながら、周知の較正デバイスおよび手法は改善することが可能である。例えばＳａｕｌｉｅｔｉｓにより記載されたような様々な周知のデバイスは、まだ特別な較正スライドを利用しており、位置的較正（ｘ、ｙ、ｚ、θ）のみ可能である。特別な較正スライドは、紛失、破損または破棄されることがある。各較正スライドは、時間がかかって不便な較正手順を伴い、頻繁な較正を必要とすることもある。さらに、較正スライドは、例えばほこり、ちり、油等の環境が原因による光学的な性能の劣化が起こってしまう。特殊な較正スライドは、各スライドによって異なることもある。例えば、異なる較正スライドの厚さは異なる場合がある。これらの変化は較正の原因となる。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態によると、標本スライドを支持するステージは、標本スライドを担持するように構成された底面および上面を有するベース部と、ベース部と一体化した較正部品とを具える。較正部品は、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える。
【０００９】
他の実施形態によると、標本スライドを支持するステージは、底面および上面を有するベース部と、較正部品とを具える。ベース部は単一のスライドを支持するように構成され、較正部品はベース部と一体化している。較正部品は、第１の視野を規定する第１の較正要素を具える。第１の較正要素は、独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の位置的較正を行うように構成される。較正部品はまた、第２の視野を規定する第２の較正要素も具える。第２の較正要素は、独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の光学的較正を行うように構成される。
【００１０】
さらなる実施形態は、顕微鏡を較正する方法に関する。当該方法は、顕微鏡のステージと一体化した較正部品から位置的較正の情報を算出するステップと、較正部品から光学的較正の情報を算出するステップと、位置的および光学的較正の情報に基づいて顕微鏡を較正するステップとを含む。
【００１１】
他の実施形態は、顕微鏡の位置的および光学的較正を行う装置に関する。当該装置は、顕微鏡のステージと一体化した較正部品を具える。当該較正部品は、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える。
【００１２】
１以上の実施形態では、較正部品は顕微鏡のステージのベース部に取り付けまたは固定され、かつベース部により規定された空洞内に配置されたガラスの較正部品であってもよい。当該較正部品は、ベース部を通って形成または食刻された要素を具えてもよい。１以上の実施形態では、較正部品は独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の位置的較正および光学的較正を行うように構成される。例えば、較正部品は、複数の視野を規定する複数の較正要素を具えてもよい。第１の視野は位置的較正を行う基準マークを具え、第２の視野は透明で、（例えば、光度、光の均一性または変調伝達関数に基づいて）光学的較正を行うために用いられる。較正部品は光学的較正を行う透明な中心視野を規定する中心較正要素を具えるように構成され、中心視野の周りに配置された視野の、少なくとも１が位置的較正用の基準マークを具えてもよい。複数の実施形態では、顕微鏡の較正は独立した較正スライドなしで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図を参照すると、図を通して同じ符号は対応する部分を示す。
【図１】図１は、一実施形態による較正部品を具えるステージを有する顕微鏡の側面図を示す。
【図２】図２は、図１に示した顕微鏡の正面図を示す。
【図３】図３は、較正部品を具える一実施形態により構成されたステージの平面図を示す。
【図４】図４は、較正部品を具える他の実施形態により構成されたステージの平面図を示す。
【図５】図５は、位置的較正および光学的較正を行うように構成された較正部品を具える一実施形態により構成された較正部品を示す。
【図６】図６は、位置的較正および光学的較正を行うように構成された較正部品を具える、代替実施形態により構成された較正部品を示す。
【図７】図７は、基板の上面に形成または配置された較正要素を有する一実施形態により構成された較正部品の側面図を示す。
【図８】図８は、ステージ内部に形成された空洞内に配置され、ステージの下部から照光されている図７で示す較正部品を具える一実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図９】図９は、ステージを貫通して形成または食刻された較正要素を有する較正部品を具える代替の実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図１０】図１０は、図９に示された較正部品の平面図を示す。
【図１１】図１１は、図９で示す較正部品と、一体化または取り付けられたナイフエッジの較正部品とを具える、他の実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図１２】図１２は、実施例が実装されうる別個の画像処理および観察部品を具える画像処理および観察システムを示す。
【図１３】図１３は、標本の画像処理および観察に同一の顕微鏡が使用されて実施形態が実装されうる一体型のシステムを示す。
【図１４】図１４は、標本の画像処理および観察に同一の顕微鏡が使用されて実施形態が実装されうる一体型のシステムをさらに示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
複数の実施形態は、特別な較正スライドを用いる必要なく、顕微鏡の位置的較正および光学的較正を実施するために使用される較正装置、顕微鏡のステージおよび較正方法に関する。複数の実施形態は、較正部品または対象物を顕微鏡のステージ内部またその上に一体化することにより、特別な較正スライドの必要性を好適に除外する。
【００１５】
下記の説明では本書の一部をなす添付図面を参照しており、これは特定の実施形態および如何に実行されうるかを例示している。実施形態の範囲を超えることなく、変更が行われてもよいということ理解されたい。
【００１６】
図１および２は一般に、位置的および光学的較正の対象物またはステージ１１０と一体化した部品１２０（全般的に「較正部品」１２０と呼ばれる）を具えるステージ１１０を有する顕微鏡１００または他の機械的視覚デバイス（通常は「顕微鏡」１００と称する）を示す。ステージ１１０と「一体化」することにより、較正部品１２０はステージ１１０内部に一体化または埋め込まれ、ステージを通って形成または規定、ステージ１１０上に形成または配置、またはステージ１１０に取り付けられる。換言すると、較正部品１２０は、異なる顕微鏡を較正するのに使用される周知の特別な較正スライドといった独立した較正デバイスとは対照的に、較正部品１２０がステージ１１０に固定、取り付け、一体構成されるようにステージ１１０と一体化される。説明の容易のため、ステージ１１０と一体化した較正部品１２０について説明する。
【００１７】
ステージ１１０は標本スライド１１４を支持する上面１１２を有し、光源１３０は標本スライド１１４上の標本を照光するように配置されている。好適な光源１３０は、タングステン−ハロゲン光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または他の好適な光源を含む。光源１３０による発光は、例えばステージ１１０の下部１１３を通って延在する１以上の開口部、溝または空間を通り抜ける発光を利用することにより、直接または間接的に較正部品１２０を照光する。
【００１８】
顕微鏡１００はまた制御装置を具え（明確のため図示せず）、これはステージ１１０の位置を調整し、光源１３０による発光のバランスおよび光度といった光学的または光のパラメータを調整するために使用されてもよい。顕微鏡１００は、拡大した標本の画像を形成するために標本から受ける光を強める複数の対物レンズ１４０と、対物レンズ１４０により形成された拡大画像を観察するのに使用される接眼レンズ１５０とをさらに具える。好適な顕微鏡１００の構成部品のさらなる態様が、米国特許出願第２００７／０１３９６３８（Ａ１）にある。図１および２で示される顕微鏡１００は、複数の実施形態で使用できる顕微鏡１００の一例として与えられており、他の好適な顕微鏡１００は、明確および説明の容易のために図示しない他の既知の構成部品を具えてもよいことを理解されたい。
【００１９】
図３を参照すると、一実施形態により構成されたステージ１１０は、一体型の較正対象物１２０と、例えば裏当てまたは他の支持部材３１２に押しつけてステージ１１０の上面１１２の所定の位置にスライド１１４を保持する、ばね荷重の支持アームのような回転可能または回動可能な支持アーム３１０とを具えても良い。較正部品１２０は、他の構成を有するステージ１１０と一体化されてもよい。
【００２０】
図示された実施形態では、較正部品１２０はスライド１１４に隣接するステージ１１０と一体化している。しかしながら、例えばステージ１１０の形状、ステージ１１０上のスライド１１４の位置、および顕微鏡１００の光学的な構成部品の配置および数によって、他の実施形態では較正部品１２０は異なる配置であってもよい。従って、図３に示される構成は、いかに実施形態が実行されうるかの一例として示されている。
【００２１】
図３に示される実施形態では、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うため、単一の較正部品１２０が設けられており、特別な較正スライドの必要がない。例えば、較正部品１２０は、ステージ１１０の「ｘ」位置、ステージ１１０の「ｙ」位置、ステージ１１０の「ｚ」位置、カメラ−ステージ整列度（例えば、顕微鏡１００が画像処理を目的として使用される場合）、スライド１１４の画像処理および／または観察中におけるステージ１１０の「ｘ」および「ｙ」位置の一方または双方の変化、および画像処理および／または観察中におけるステージ１１０の「ｚ」位置を変化の１以上を含む、位置的較正パラメータを測定または判定するように構成されてもよい。較正部品１２０は、例えば、グレースケールの直線性、拡大率、信号−雑音比、スライド１１４の画像処理前後での照度の変化、変調伝達関数（ＭＴＦ）、および露出される光の量にかかわらず一定値を出力する顕微鏡１００の電荷結合素子（ＣＣＤ）のスタックピクセルまたは要素の検査の１以上を含む顕微鏡１００の光学的較正パラメータを測定または判定するのに使用されてもよい。ＭＴＦを含む試験および測定法に関する更なる詳細が、マサチューセッツ州Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｏｐｔｉｋｏｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社の“Ｈｏｗ ｔｏ Ｍｅａｓｕｒｅ ＭＴＦ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｅｎｓｅｓ”ｐｐ．１−６４（Ｊｕｌｙ １９，１９９９）で提供されている。較正部品１２０は様々な位置的および光学的較正処置を行うために利用することができ、上記の位置的および光学的較正パラメータは、いかに実施形態が実装されるかの例示であることを解するべきである。
【００２２】
例えば、較正部品１２０は、他の種類の位置的較正、例えば顕微鏡のステージ１１０の角度または回転の較正（θ）を行うように構成されてもよい。この目的のために、ステージ１１０の回転を測定する互いに分離した２の較正部品１２０が利用されてもよい。説明を簡単にするため、（ｘ、ｙ、ｚ）位置について言及する。さらに、図４を参照すると、代替的な実施形態では、第１の較正部品１２０ａは顕微鏡１００の位置的較正を行うためにステージ１１０と一体化され、第２の較正部品１２０ｂは顕微鏡１００の光学的較正を行うためにステージ１１０と一体化されている。
【００２３】
従って、複数の実施形態は、位置的較正および光学的較正の両方に利用できる単一の較正部品１２０（図３に示す）、または異なる種類の較正を行う複数の一体型の較正部品１２０ａ、１２０ｂ（図４に示す）を用いて実現されてもよく、一方で特別な較正スライドの必要性を排除する。説明を簡単にするため、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うために使用されうる、図３に示す単一の一体型の較正部品１２０を具えるステージ１１０の構成について説明する。
【００２４】
図５を参照すると、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うのに用いられる、一実施形態により構成された較正部品１２０が、外側境界５１０によって規定され、少なくとも２の視野または印刷される画像の境界を規定する少なくとも２の較正要素を具える（全般的に視野５２０と称する）。画像の基準点または基準マーク５２２（全般的に基準マーク５２２と称する）は、視野５２０の内側にあってもよい。
【００２５】
図示された実施形態では、外側境界５１０および視野５２０は同じ形状であり、２の視野５２０は同じ形状および寸法である。一実施形態では、外側境界５１０により規定される較正部品１２０の直径は約６．４ｍｍであり、それぞれの視野５２０の直径は約２．２ｍｍである。これらの直径は、１０倍の対物レンズ１４０を有する顕微鏡１００に用いるのに適している。他の境界５１０および視野５２０の形状および寸法を使用してもよく、必要に応じて、例えば顕微鏡１００の構成が異なる場合や異なる対物レンズ１４０が利用された場合に視野５２０は異なる形状および／または寸法を有していてもよい。さらに、図５に示された視野５２０は水平に並んで配置されているが、視野５２０は異なる方法、例えば垂直あるいは水平または垂直線を基準とした角度で配置されてもよい。
【００２６】
図５は、光学的較正を行う第１の視野と位置的較正を行う第２の視野との２つの視野を規定する、較正要素５２０ａ、５２０ｂを具える較正部品１２０の一実施形態を図示する。図示された実施形態では、第１の視野５２０ａはクリア５２１であり、光学的較正を行うのに使用される。光学的較正は、例えば照光の均等性または均一性の測定、および信号−雑音比を悪化させるほこりや汚れといった人工物の検出を含む。図示された実施形態では、第２の視野５２０ｂは、基準点または基準マーク５２２を具えており、参照基準点としてあるいは測定用または位置的較正する目的で利用できる。他の実施形態では、較正部品１２０は、異なる較正機能用の異なる数の視野５２０、他の画像、およびマークを具えてもよい。従って、図５は、いかに実施形態が実行されるかの一例を示している。
【００２７】
例えば、図６は、位置的較正および光学的較正の両方を行うために利用できる、他の実施形態により構成された較正部品１２０を図示している。図示された実施形態では、較正部品１２０は、８の視野５２０ａ乃至ｈをそれぞれ規定する８の別個の較正要素を囲んでいる８の外側境界５１０を具える。図示された実施形態では、７の視野５２０ｂ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素が中心視野５２０ａを規定する中心較正要素の周りに配置され、図示された実施形態では、これはクリア５２１であり、光学的較正を行うのに使用される。一実施形態では、図示のように、７の視野５２０ｂ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素は、中心視野５２０の周りに円形かつ等間隔に配置される。一実施形態では、較正部品１２０を規定する外側境界５１０は約１０ｍｍの直径を有し、各視野５２０は約２．２ｍｍの直径を有してもよい。従って、図５および６に示されるように、較正部品１２０の直径は、使用される較正要素によって異なってもよい。他の実施形態は、異なる総数、配置、寸法および間隔の較正要素を具えてもよい。
【００２８】
図示された実施形態では、視野５２０ｃ乃至ｈを規定する較正要素は、例えば変調伝達関数（ＭＴＦ）パターンを利用する光学的較正を行うように構成され、かつ較正要素は、位置的較正を行うのに用いられる基準マーク５２２を具える視野５２０ｂを規定する。例えば、各較正要素によって規定された視野５２０ｃ乃至ｈは異なるＭＴＦパターンを具えてもよく、これは水平、および／または垂直のＭＴＦパターンでもよい。図６に示されるように、視野５２０ｃ、ｅ、ｇは水平の変調伝達関数（ＭＴＦ）パターン６００ｃ、ｅ、ｇ（一般的にＭＴＦパターン６００と呼ばれる）を具え、視野５２０ｄ、ｆ、ｈは垂直のＭＴＦパターン６００ｄ、ｆ、ｈを具える。さらに、他の実施形態では、較正部品１２０は、異なる寸法のＭＴＦパターン６００ｅ、ｆを有する較正要素を具えてもよい。例えば、２の較正要素は、２ミクロンの間隔を有する各ＭＴＦパターン６００ｇ、ｈを具える視野５２０ｇ、ｈを規定して、一方で他の２の較正要素は、３ミクロンの間隔を有する各ＭＴＦパターン６００ｅ、ｆを具える視野５２０ｅ、ｆを規定し、他の較正要素は４ミクロンの間隔を有するＭＴＦパターン６００ｃ、ｄを具える視野５２０ｃ、ｄを規定してもよい。
【００２９】
他の種類の光学的較正の要素、配置およびその寸法が利用されてもよいという事を解するべきである。例えば、中心較正要素は、クリア５２１の視野ではなく位置的較正用の基準マーク５２２を具える視野５２０ａを規定してもよい。さらに、異なるＭＴＦパターン６００の種類、数および配置が使用されてもよい。
【００３０】
さらに、図８は、光学的較正を行う視野５２０ａおよび５２０ｃ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素と、位置的較正を行う基準マーク５２２を有する１の視野５２０ｂとを具える較正部品１２０を図示しているが、較正部品１２０は、位置的較正を行う複数の視野を具えてもよい。従って、図５および６に示される構成は、いかに実施形態が実施されるかを例示している。
【００３１】
図７乃至１０は、異なる実施形態による、顕微鏡１００のステージ１１０を有する一体型の較正部品１２０の異なる形態を図示している。図７および８を参照すると、一実施形態により、較正部品１２０は基板７００上に形成され、その後ステージ１１０内部の空洞または空間１１１内に一体化または埋め込まれてもよい。一実施形態では、基板７００はガラス基板、例えばガラスディスクであって、較正部品１２０は、クロムのような材料７１０が上面７０２に配置されることによって、基板７００の上面７０２に形成される。これにより、顕微鏡１００の位置的および光学的較正を行うように構成された較正部品１２０を形成する。配置された材料７１０を有する基板７００は、空洞１１１内部に埋め込みまたは配置され、それにより較正部品１２０がステージ１１０と一体化してもよい。
【００３２】
図８に示されるように、一実施形態では、ステージ１１０の下方に配置された光源１３０を利用して較正部品１２０を照光するために、１以上の開口部８０１ａ乃至ｃ（全体として８０１）がステージ１１０を通って形成される。較正部品１２０の照明は、直接的であっても間接的であってもよい。開口部８０１の総数、幅および形状は必要に応じて異なってもよい。従って、図８に示される開口部８０１は、ステージ１１０と一体化した較正部品１２０が照光されていることを全般的に図示するために示されている。
【００３３】
図９および１０を参照すると、代替の実施形態により、較正部品１２０は、ステージ１１０の部分９００を食刻または除去することによりステージ１１０内に較正部品１２０を形成することで、ステージ１１０と一体型の部位であってもよい。この方法では、１以上の食刻部９００および１以上の残部９１０は、較正部品１２０の較正要素を規定または形成する。例えば、１の較正要素によって規定された視野５２０は基準マーク５２２を有し、食刻した後に残るステージ１１０の一部９１０によって規定され、他の較正要素で規定されたクリア５２１の視野５２０は、食刻によって形成された開口空間９００または開口部で規定されてもよい。ステージ１１０は、例えば既知の機械加工またはフライス加工システム、およびレーザフライス加工および光化学エッチングといった方法を含む、周知の様々な手法によって食刻されてもよい。較正部品１２０は異なる方法でステージ１１０と一体化されてもよく、図７乃至１０は、いかに実施形態が実施されるかを例示している。例えば、一実施形態では、較正部品１２０はステージ１１０に、接着剤のようなもので取り付けまたは固定され、それにより較正部品１２０はステージ１１０と一体型の部位となる。
【００３４】
図１１を参照すると、他の実施形態では、較正部品はレーザブレードまたは同様のデバイス１１１０のような精密な較正部品であって、ステージ１１０に取り付け、固定、一体化または埋め込まれてもよい。図示した実施形態では、較正部品１１１０は鋭いエッジまたは「ナイフエッジ」の形状をしており、例えばフーコーのナイフエッジ試験に基づいて、有効な光学的または位置的較正データを得るために、視覚システムまたは顕微鏡１００がレーザブレード１１１０を具えて測定を行うのを可能にする。
【００３５】
一実施形態では、ステージ１１０は、レーザブレードまたはナイフエッジ１１１０の形状をした単一の一体型較正部品を具える。他の実施形態では、ステージ１１０は、較正部品１２０（例えば、図１乃至１０を参照して記載したようなもの）と、レーザブレードまたはナイフエッジ１１１０の形状をした較正部品とを具える。一体型の較正部品１２０の様々な組み合わせは、例えば、較正の必要性、性能およびシステム構成により、必要に応じて利用されてもよい。
【００３６】
１またはそれ以上の一体型の較正部品を有するステージ１１０の実施形態は様々な機械的視覚装置に用いることができ、その１つはスライド１１４が担持する細胞の標本を検査する顕微鏡１００（全体が図１および２に示される）である。一体型の較正部品を有する顕微鏡のステージを利用する細胞学的な処理システムの例が、図１２乃至１４に示されている。細胞学的な処理システムは、異なる種類の較正部品、例えば図１乃至１０に示される較正部品１２０および／または図１１に示されるナイフエッジの較正部品１１１０を利用できるが、説明を簡単にするため主に較正部品１２０について説明する。
【００３７】
図１２は、画像ステーション１２１０と、サーバ１２２０と、１以上の観察ステーション１２３０ａ乃至ｃとを具える生物のスクリーニングシステム１２００を図示する。当該システム１２００は、カメラ１２１１と、第１の顕微鏡１００ａと、第１のステージ１１０ａと、第１のステージ１１０ａと一体化した第１の較正部品１２０ａとを利用して、スライド１１４に担持される生物標本を画像処理するように構成されている。第１の較正部品１２０ａの位置は必要に応じて異なり、図１２は第１の較正部品１２０ａを具える第１のステージ１１０ａを全体的に図示している。
【００３８】
画像化した生物標本の、同定された関心対象（ＯＯＩｓ）の位置を選択および記録するため、得られた画像データ１２１２は、好適なハードウェアと、ソフトウェア、例えばプロセッサ１２２１乃至１２２３と、メモリ１２２４とを具えるサーバ１２２０によって処理される。ＯＯＩｓは、観察ステーション１２３０ａの第２の較正部品１２０ｂを有する第２の顕微鏡１１０ｂ、または他のステーション１２３０ｂ、ｃの他の顕微鏡１００を使ってＯＯＩｓを観察することができる細胞学者に提示されてもよい。第２の較正部品１２０ｂの位置は必要に応じて異なり、図１２は第２の較正部品１２０ｂを具える第２のステージ１１０ｂを全体的に図示する。
【００３９】
従って、図１２に示されたシステム１２００は、画像処理ステーション１２１０における第１の顕微鏡１００ａと、観察ステーション１２３０における第２の顕微鏡１００ｂとの２つの顕微鏡を具える。顕微鏡１００ａおよび１００ｂの構成は異なるが、各顕微鏡１００は、一体型の較正部品１２０を有する顕微鏡のステージ１１０を具える。図１２に全体的に図示された種類のシステム１２００のさらなる態様が、米国特許出願第２００４/０２５４７３８（Ａ１）号で提供されている。
【００４０】
図１３は、図１乃至１１を参照して上述したような、一体型の較正部品１２０を有するステージ１１０を具える一体型の画像処理／観察顕微鏡ステーションまたはシステム１３００を全体的に図示している。図１４は、一体型の画像処理／観察ステーションまたはシステム１３００を実行しうる一方法を、更に詳細を図示している。
【００４１】
図１３および１４に示されたシステム１３００では、１つのスライド１１４で一度に、別個の生物標本を画像処理および観察をするのに、同じ顕微鏡が利用されてもよい。システム１３００は、光源１３０からの光が生物の標本を通り抜け、対物レンズ１４０を通り抜け、その後ビームスプリッタ１３１０へ通過するように構成される。ビームスプリッタ１３１０は、第１の方向１３１１に光を向けて、技術者が観察するために接眼レンズ１５０を通し、かつ第２の方向１３１２に光を向けて、他のレンズ１３２０を通して、デジタルカメラ１３３０に誘導する。デジタルカメラ１３３０は操作可能なようにプロセッサ１３４０に接続され、細胞学者によって観察されるＯＯＩｓを選択するために、デジタルカメラ１３３０から取得した画像を処理する。
【００４２】
一体型の画像処理／観察ステーション１３００は、ユーザによって（例えば、デスクトップ画像処理／観察システム）、１のスライド１１４で同時に標本スライド１１４の画像処理および観察を可能にする。複数の実施形態は特に、ユーザによって操作されるため、この種のステーション１３００の顕微鏡のステージ１１０での用途に適しており、従って、周知の自動システムと比較して追加の較正処理が必要となることがある。
【００４３】
例えば、複数の実施形態では、一体型の較正部品１２０を利用して一体型の画像処理／観察ステーション１３００で各スライド１１４が処理される前に、位置的較正および光学的較正の手順が行われるように利用することが出来る。使用時に異なる顕微鏡１００ａおよび１００ｂ（図１２に示される）または単一の顕微鏡１００（図１３および１４に示される）を用いるか否かにかかわらず、位置的較正データ（例えば、１以上のｘ、ｙおよびｚの位置データ）がステージ１１０と一体化した較正部品１２０から読み込まれるか取得され、光学的較正データ（例えば、光度、ＭＴＦ等）が同じ較正部品（例えば、図３に示される実施形態）から読み込まれるか取得されてもよい。顕微鏡１００は、位置的および光学的補正の情報に基づいて、必要に応じて較正および調整されてもよい。この目的のため、一体型の画像処理／観察システム１３００において使用される較正部品１２０の位置は必要に応じて異なり、図１３は、較正部品１２０を具えるステージ１１０を全体的に図示する。顕微鏡１００は標本の画像処理および／または観察に使用され、同じ一体型の較正部品１２０を用いて再度較正される。
【００４４】
上述から理解されるように、複数の実施形態によれば、観察または画像処理にのみ利用されるか否かにかかわらず、顕微鏡１００が特別な較正スライドの必要性なしに、必要な時に較正することが好適に可能になる。さらに、較正部品１２０はステージ１１０と一体化した部品であるため、常に利用可能な較正部品１２０で較正を行うこともできる。手動またはロボットでステージ１１０に特別な較正スライドを配置し、ステージ１１０からこの特別なスライドを取り去る必要がないので、較正の反復率および生産性を向上させる。較正部品は様々な位置的および光学的較正パラメータで使用することができる。較正部品は、位置的および光学的な視野が異なる総数、配置でもよい。さらに、較正部品は様々な方法で、ステージ内部と一体化または埋め込まれてもよい。実施形態は、様々な画像処理、顕微鏡の構成部品および他の機械的視覚システムにおいて実行されてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の較正に関する装置に関し、より具体的には、顕微鏡の位置的および光学的な較正を実施する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞学は、細胞の形成、構造および機能の研究を含む生物学の一分野である。研究室の設定において適用される場合、細胞学者、細胞検査技師および他の医療専門家は、患者の細胞の標本の視覚調査に基づいて患者の状態を医学的に診断する。一般的な細胞学的手法は「パップスメア（Ｐａｐ ｓｍｅａｒ）」検査であり、異常細胞、子宮頸癌の始まりとなる前駆体の存在を検知するために、女性の子宮頸から細胞を掻爬し、その細胞を分析することを含む。細胞学的手法は、人間の身体の他の部位における異常細胞および病気を検知するためにも用いられる。
【０００３】
細胞学的手法は、分析用の細胞試料の採取が生体組織検査法といった従来の外科病理学的な方法よりも一般的に低侵襲のため、広く用いられている。生体組織検査法は、通常、ばね荷重の可動スタイレット、固定カニューレ、およびその種のものを有する特殊な生検針を使って、患者から組織標本を切除することを含む。一方、細胞学的手法を用いた場合、細胞試料は様々な方法によって患者から採取され、例えば部位を掻爬または拭き取り、あるいは胸腔、膀胱、脊柱管、または他の適当な部位から体液を吸引する針を使用することにより採取できる。細胞試料はしばしば溶液の中に配置され、その後回収され、拡大して見るためにガラススライドに移される。検査を容易すると共に、長期保管を目的として標本を保護するために、通常は固定液および染色溶液がガラススライド上で細胞に投与され、しばしば細胞スメアと呼ばれる。
【０００４】
自動画像処理および観察顕微鏡といった機械的視覚デバイスが細胞試料の画像を取得し、試料を分析するのに利用されている。一体型の画像処理および観察システムの一部である顕微鏡を含む顕微鏡は、定期的な較正を必要とする。較正方法は、顕微鏡のステージおよび／または顕微鏡のスライドの実際の位置がシステムに表示された位置であることを確認する位置的較正と、光学パラメータがシステムに表示されたものであることを確認する光学的較正とを含む。
【０００５】
過去には、較正部品を具える独立した顕微鏡スライドを使用して較正が行われていた。使用時に、較正スライドが顕微鏡ステージ上の位置に置かれ、較正が行われ、特注の顕微鏡スライドが取り除かれる。同一の較正スライドが他の顕微鏡を較正するのに使用されてもよい。
【０００６】
他の周知の較正システムが、Ｓａｕｌｉｅｔｉｓによる米国特許第５，３６７，４０１号に記載されている。Ｓａｕｌｉｅｔｉｓは顕微鏡の工場での較正について記載しており、モータアセンブリ上への複数のスライドスロットを有するステージの装着と、検査窓に沿って較正対象を配置するモータアセンブリの使用とを含んでいる。各対象物の位置読み取り値および既知の距離データは、ステージの基準座標を規定する。工場での較正時に、各スライドスロットにおいて較正スライドを使用して、較正スライド上の目標基準点が検査窓に合わされてその座標が読まれ、ステージの目標基準によって決められたステージ座標を基準として絶対位置が提供される。各較正スライドの絶対的な基準座標位置は、製造番号と関連して記録することが可能である。この手法では、エンドユーザは各スライドスロットの較正を行う必要はないが、製造番号を入力して記録されたデータに頼ることになる。
【０００７】
しかしながら、周知の較正デバイスおよび手法は改善することが可能である。例えばＳａｕｌｉｅｔｉｓにより記載されたような様々な周知のデバイスは、まだ特別な較正スライドを利用しており、位置的較正（ｘ、ｙ、ｚ、θ）のみ可能である。特別な較正スライドは、紛失、破損または破棄されることがある。各較正スライドは、時間がかかって不便な較正手順を伴い、頻繁な較正を必要とすることもある。さらに、較正スライドは、例えばほこり、ちり、油等の環境が原因による光学的な性能の劣化が起こってしまう。特殊な較正スライドは、各スライドによって異なることもある。例えば、異なる較正スライドの厚さは異なる場合がある。これらの変化は較正の原因となる。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態によると、標本スライドを支持するステージは、標本スライドを担持するように構成された底面および上面を有するベース部と、ベース部と一体化した較正部品とを具える。較正部品は、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える。
【０００９】
他の実施形態によると、標本スライドを支持するステージは、底面および上面を有するベース部と、較正部品とを具える。ベース部は単一のスライドを支持するように構成され、較正部品はベース部と一体化している。較正部品は、第１の視野を規定する第１の較正要素を具える。第１の較正要素は、独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の位置的較正を行うように構成される。較正部品はまた、第２の視野を規定する第２の較正要素も具える。第２の較正要素は、独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の光学的較正を行うように構成される。
【００１０】
さらなる実施形態は、顕微鏡を較正する方法に関する。当該方法は、顕微鏡のステージと一体化した較正部品から位置的較正の情報を算出するステップと、較正部品から光学的較正の情報を算出するステップと、位置的および光学的較正の情報に基づいて顕微鏡を較正するステップとを含む。
【００１１】
他の実施形態は、顕微鏡の位置的および光学的較正を行う装置に関する。当該装置は、顕微鏡のステージと一体化した較正部品を具える。当該較正部品は、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える。
【００１２】
１以上の実施形態では、較正部品は顕微鏡のステージのベース部に取り付けまたは固定され、かつベース部により規定された空洞内に配置されたガラスの較正部品であってもよい。当該較正部品は、ベース部を通って形成または食刻された要素を具えてもよい。１以上の実施形態では、較正部品は独立した較正スライドを使用することなく、顕微鏡の位置的較正および光学的較正を行うように構成される。例えば、較正部品は、複数の視野を規定する複数の較正要素を具えてもよい。第１の視野は位置的較正を行う基準マークを具え、第２の視野は透明で、（例えば、光度、光の均一性または変調伝達関数に基づいて）光学的較正を行うために用いられる。較正部品は光学的較正を行う透明な中心視野を規定する中心較正要素を具えるように構成され、中心視野の周りに配置された視野の、少なくとも１が位置的較正用の基準マークを具えてもよい。複数の実施形態では、顕微鏡の較正は独立した較正スライドなしで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図を参照すると、図を通して同じ符号は対応する部分を示す。
【図１】図１は、一実施形態による較正部品を具えるステージを有する顕微鏡の側面図を示す。
【図２】図２は、図１に示した顕微鏡の正面図を示す。
【図３】図３は、較正部品を具える一実施形態により構成されたステージの平面図を示す。
【図４】図４は、較正部品を具える他の実施形態により構成されたステージの平面図を示す。
【図５】図５は、位置的較正および光学的較正を行うように構成された較正部品を具える一実施形態により構成された較正部品を示す。
【図６】図６は、位置的較正および光学的較正を行うように構成された較正部品を具える、代替実施形態により構成された較正部品を示す。
【図７】図７は、基板の上面に形成または配置された較正要素を有する一実施形態により構成された較正部品の側面図を示す。
【図８】図８は、ステージ内部に形成された空洞内に配置され、ステージの下部から照光されている図７で示す較正部品を具える一実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図９】図９は、ステージを貫通して形成または食刻された較正要素を有する較正部品を具える代替の実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図１０】図１０は、図９に示された較正部品の平面図を示す。
【図１１】図１１は、図９で示す較正部品と、一体化または取り付けられたナイフエッジの較正部品とを具える、他の実施形態により構成された顕微鏡のステージの断面図を示す。
【図１２】図１２は、実施例が実装されうる別個の画像処理および観察部品を具える画像処理および観察システムを示す。
【図１３】図１３は、標本の画像処理および観察に同一の顕微鏡が使用されて実施形態が実装されうる一体型のシステムを示す。
【図１４】図１４は、標本の画像処理および観察に同一の顕微鏡が使用されて実施形態が実装されうる一体型のシステムをさらに示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
複数の実施形態は、特別な較正スライドを用いる必要なく、顕微鏡の位置的較正および光学的較正を実施するために使用される較正装置、顕微鏡のステージおよび較正方法に関する。複数の実施形態は、較正部品または対象物を顕微鏡のステージ内部またその上に一体化することにより、特別な較正スライドの必要性を好適に除外する。
【００１５】
下記の説明では本書の一部をなす添付図面を参照しており、これは特定の実施形態および如何に実行されうるかを例示している。実施形態の範囲を超えることなく、変更が行われてもよいということ理解されたい。
【００１６】
図１および２は一般に、位置的および光学的較正の対象物またはステージ１１０と一体化した部品１２０（全般的に「較正部品」１２０と呼ばれる）を具えるステージ１１０を有する顕微鏡１００または他の機械的視覚デバイス（通常は「顕微鏡」１００と称する）を示す。ステージ１１０と「一体化」することにより、較正部品１２０はステージ１１０内部に一体化または埋め込まれ、ステージを通って形成または規定、ステージ１１０上に形成または配置、またはステージ１１０に取り付けられる。換言すると、較正部品１２０は、異なる顕微鏡を較正するのに使用される周知の特別な較正スライドといった独立した較正デバイスとは対照的に、較正部品１２０がステージ１１０に固定、取り付け、一体構成されるようにステージ１１０と一体化される。説明の容易のため、ステージ１１０と一体化した較正部品１２０について説明する。
【００１７】
ステージ１１０は標本スライド１１４を支持する上面１１２を有し、光源１３０は標本スライド１１４上の標本を照光するように配置されている。好適な光源１３０は、タングステン−ハロゲン光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または他の好適な光源を含む。光源１３０による発光は、例えばステージ１１０の下部１１３を通って延在する１以上の開口部、溝または空間を通り抜ける発光を利用することにより、直接または間接的に較正部品１２０を照光する。
【００１８】
顕微鏡１００はまた制御装置を具え（明確のため図示せず）、これはステージ１１０の位置を調整し、光源１３０による発光のバランスおよび光度といった光学的または光のパラメータを調整するために使用されてもよい。顕微鏡１００は、拡大した標本の画像を形成するために標本から受ける光を強める複数の対物レンズ１４０と、対物レンズ１４０により形成された拡大画像を観察するのに使用される接眼レンズ１５０とをさらに具える。好適な顕微鏡１００の構成部品のさらなる態様が、米国特許出願第２００７／０１３９６３８（Ａ１）にある。図１および２で示される顕微鏡１００は、複数の実施形態で使用できる顕微鏡１００の一例として与えられており、他の好適な顕微鏡１００は、明確および説明の容易のために図示しない他の既知の構成部品を具えてもよいことを理解されたい。
【００１９】
図３を参照すると、一実施形態により構成されたステージ１１０は、一体型の較正対象物１２０と、例えば裏当てまたは他の支持部材３１２に押しつけてステージ１１０の上面１１２の所定の位置にスライド１１４を保持する、ばね荷重の支持アームのような回転可能または回動可能な支持アーム３１０とを具えても良い。較正部品１２０は、他の構成を有するステージ１１０と一体化されてもよい。
【００２０】
図示された実施形態では、較正部品１２０はスライド１１４に隣接するステージ１１０と一体化している。しかしながら、例えばステージ１１０の形状、ステージ１１０上のスライド１１４の位置、および顕微鏡１００の光学的な構成部品の配置および数によって、他の実施形態では較正部品１２０は異なる配置であってもよい。従って、図３に示される構成は、いかに実施形態が実行されうるかの一例として示されている。
【００２１】
図３に示される実施形態では、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うため、単一の較正部品１２０が設けられており、特別な較正スライドの必要がない。例えば、較正部品１２０は、ステージ１１０の「ｘ」位置、ステージ１１０の「ｙ」位置、ステージ１１０の「ｚ」位置、カメラ−ステージ整列度（例えば、顕微鏡１００が画像処理を目的として使用される場合）、スライド１１４の画像処理および／または観察中におけるステージ１１０の「ｘ」および「ｙ」位置の一方または双方の変化、および画像処理および／または観察中におけるステージ１１０の「ｚ」位置を変化の１以上を含む、位置的較正パラメータを測定または判定するように構成されてもよい。較正部品１２０は、例えば、グレースケールの直線性、拡大率、信号−雑音比、スライド１１４の画像処理前後での照度の変化、変調伝達関数（ＭＴＦ）、および露出される光の量にかかわらず一定値を出力する顕微鏡１００の電荷結合素子（ＣＣＤ）のスタックピクセルまたは要素の検査の１以上を含む顕微鏡１００の光学的較正パラメータを測定または判定するのに使用されてもよい。ＭＴＦを含む試験および測定法に関する更なる詳細が、マサチューセッツ州Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｏｐｔｉｋｏｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社の“Ｈｏｗ ｔｏ Ｍｅａｓｕｒｅ ＭＴＦ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｅｎｓｅｓ”ｐｐ．１−６４（Ｊｕｌｙ １９，１９９９）で提供されている。較正部品１２０は様々な位置的および光学的較正処置を行うために利用することができ、上記の位置的および光学的較正パラメータは、いかに実施形態が実装されるかの例示であることを解するべきである。
【００２２】
例えば、較正部品１２０は、他の種類の位置的較正、例えば顕微鏡のステージ１１０の角度または回転の較正（θ）を行うように構成されてもよい。この目的のために、ステージ１１０の回転を測定する互いに分離した２の較正部品１２０が利用されてもよい。説明を簡単にするため、（ｘ、ｙ、ｚ）位置について言及する。さらに、図４を参照すると、代替的な実施形態では、第１の較正部品１２０ａは顕微鏡１００の位置的較正を行うためにステージ１１０と一体化され、第２の較正部品１２０ｂは顕微鏡１００の光学的較正を行うためにステージ１１０と一体化されている。
【００２３】
従って、複数の実施形態は、位置的較正および光学的較正の両方に利用できる単一の較正部品１２０（図３に示す）、または異なる種類の較正を行う複数の一体型の較正部品１２０ａ、１２０ｂ（図４に示す）を用いて実現されてもよく、一方で特別な較正スライドの必要性を排除する。説明を簡単にするため、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うために使用されうる、図３に示す単一の一体型の較正部品１２０を具えるステージ１１０の構成について説明する。
【００２４】
図５を参照すると、顕微鏡１００の位置的較正および光学的較正の両方を行うのに用いられる、一実施形態により構成された較正部品１２０が、外側境界５１０によって規定され、少なくとも２の視野または印刷される画像の境界を規定する少なくとも２の較正要素を具える（全般的に視野５２０と称する）。画像の基準点または基準マーク５２２（全般的に基準マーク５２２と称する）は、視野５２０の内側にあってもよい。
【００２５】
図示された実施形態では、外側境界５１０および視野５２０は同じ形状であり、２の視野５２０は同じ形状および寸法である。一実施形態では、外側境界５１０により規定される較正部品１２０の直径は約６．４ｍｍであり、それぞれの視野５２０の直径は約２．２ｍｍである。これらの直径は、１０倍の対物レンズ１４０を有する顕微鏡１００に用いるのに適している。他の境界５１０および視野５２０の形状および寸法を使用してもよく、必要に応じて、例えば顕微鏡１００の構成が異なる場合や異なる対物レンズ１４０が利用された場合に視野５２０は異なる形状および／または寸法を有していてもよい。さらに、図５に示された視野５２０は水平に並んで配置されているが、視野５２０は異なる方法、例えば垂直あるいは水平または垂直線を基準とした角度で配置されてもよい。
【００２６】
図５は、光学的較正を行う第１の視野と位置的較正を行う第２の視野との２つの視野を規定する、較正要素５２０ａ、５２０ｂを具える較正部品１２０の一実施形態を図示する。図示された実施形態では、第１の視野５２０ａはクリア５２１であり、光学的較正を行うのに使用される。光学的較正は、例えば照光の均等性または均一性の測定、および信号−雑音比を悪化させるほこりや汚れといった人工物の検出を含む。図示された実施形態では、第２の視野５２０ｂは、基準点または基準マーク５２２を具えており、参照基準点としてあるいは測定用または位置的較正する目的で利用できる。他の実施形態では、較正部品１２０は、異なる較正機能用の異なる数の視野５２０、他の画像、およびマークを具えてもよい。従って、図５は、いかに実施形態が実行されるかの一例を示している。
【００２７】
例えば、図６は、位置的較正および光学的較正の両方を行うために利用できる、他の実施形態により構成された較正部品１２０を図示している。図示された実施形態では、較正部品１２０は、８の視野５２０ａ乃至ｈをそれぞれ規定する８の別個の較正要素を囲んでいる８の外側境界５１０を具える。図示された実施形態では、７の視野５２０ｂ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素が中心視野５２０ａを規定する中心較正要素の周りに配置され、図示された実施形態では、これはクリア５２１であり、光学的較正を行うのに使用される。一実施形態では、図示のように、７の視野５２０ｂ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素は、中心視野５２０の周りに円形かつ等間隔に配置される。一実施形態では、較正部品１２０を規定する外側境界５１０は約１０ｍｍの直径を有し、各視野５２０は約２．２ｍｍの直径を有してもよい。従って、図５および６に示されるように、較正部品１２０の直径は、使用される較正要素によって異なってもよい。他の実施形態は、異なる総数、配置、寸法および間隔の較正要素を具えてもよい。
【００２８】
図示された実施形態では、視野５２０ｃ乃至ｈを規定する較正要素は、例えば変調伝達関数（ＭＴＦ）パターンを利用する光学的較正を行うように構成され、かつ較正要素は、位置的較正を行うのに用いられる基準マーク５２２を具える視野５２０ｂを規定する。例えば、各較正要素によって規定された視野５２０ｃ乃至ｈは異なるＭＴＦパターンを具えてもよく、これは水平、および／または垂直のＭＴＦパターンでもよい。図６に示されるように、視野５２０ｃ、ｅ、ｇは水平の変調伝達関数（ＭＴＦ）パターン６００ｃ、ｅ、ｇ（一般的にＭＴＦパターン６００と呼ばれる）を具え、視野５２０ｄ、ｆ、ｈは垂直のＭＴＦパターン６００ｄ、ｆ、ｈを具える。さらに、他の実施形態では、較正部品１２０は、異なる寸法のＭＴＦパターン６００ｅ、ｆを有する較正要素を具えてもよい。例えば、２の較正要素は、２ミクロンの間隔を有する各ＭＴＦパターン６００ｇ、ｈを具える視野５２０ｇ、ｈを規定して、一方で他の２の較正要素は、３ミクロンの間隔を有する各ＭＴＦパターン６００ｅ、ｆを具える視野５２０ｅ、ｆを規定し、他の較正要素は４ミクロンの間隔を有するＭＴＦパターン６００ｃ、ｄを具える視野５２０ｃ、ｄを規定してもよい。
【００２９】
他の種類の光学的較正の要素、配置およびその寸法が利用されてもよいという事を解するべきである。例えば、中心較正要素は、クリア５２１の視野ではなく位置的較正用の基準マーク５２２を具える視野５２０ａを規定してもよい。さらに、異なるＭＴＦパターン６００の種類、数および配置が使用されてもよい。
【００３０】
さらに、図８は、光学的較正を行う視野５２０ａおよび５２０ｃ乃至ｈをそれぞれ規定する７の較正要素と、位置的較正を行う基準マーク５２２を有する１の視野５２０ｂとを具える較正部品１２０を図示しているが、較正部品１２０は、位置的較正を行う複数の視野を具えてもよい。従って、図５および６に示される構成は、いかに実施形態が実施されるかを例示している。
【００３１】
図７乃至１０は、異なる実施形態による、顕微鏡１００のステージ１１０を有する一体型の較正部品１２０の異なる形態を図示している。図７および８を参照すると、一実施形態により、較正部品１２０は基板７００上に形成され、その後ステージ１１０内部の空洞または空間１１１内に一体化または埋め込まれてもよい。一実施形態では、基板７００はガラス基板、例えばガラスディスクであって、較正部品１２０は、クロムのような材料７１０が上面７０２に配置されることによって、基板７００の上面７０２に形成される。これにより、顕微鏡１００の位置的および光学的較正を行うように構成された較正部品１２０を形成する。配置された材料７１０を有する基板７００は、空洞１１１内部に埋め込みまたは配置され、それにより較正部品１２０がステージ１１０と一体化してもよい。
【００３２】
図８に示されるように、一実施形態では、ステージ１１０の下方に配置された光源１３０を利用して較正部品１２０を照光するために、１以上の開口部８０１ａ乃至ｃ（全体として８０１）がステージ１１０を通って形成される。較正部品１２０の照明は、直接的であっても間接的であってもよい。開口部８０１の総数、幅および形状は必要に応じて異なってもよい。従って、図８に示される開口部８０１は、ステージ１１０と一体化した較正部品１２０が照光されていることを全般的に図示するために示されている。
【００３３】
図９および１０を参照すると、代替の実施形態により、較正部品１２０は、ステージ１１０の部分９００を食刻または除去することによりステージ１１０内に較正部品１２０を形成することで、ステージ１１０と一体型の部位であってもよい。この方法では、１以上の食刻部９００および１以上の残部９１０は、較正部品１２０の較正要素を規定または形成する。例えば、１の較正要素によって規定された視野５２０は基準マーク５２２を有し、食刻した後に残るステージ１１０の一部９１０によって規定され、他の較正要素で規定されたクリア５２１の視野５２０は、食刻によって形成された開口空間９００または開口部で規定されてもよい。ステージ１１０は、例えば既知の機械加工またはフライス加工システム、およびレーザフライス加工および光化学エッチングといった方法を含む、周知の様々な手法によって食刻されてもよい。較正部品１２０は異なる方法でステージ１１０と一体化されてもよく、図７乃至１０は、いかに実施形態が実施されるかを例示している。例えば、一実施形態では、較正部品１２０はステージ１１０に、接着剤のようなもので取り付けまたは固定され、それにより較正部品１２０はステージ１１０と一体型の部位となる。
【００３４】
図１１を参照すると、他の実施形態では、較正部品はレーザブレードまたは同様のデバイス１１１０のような精密な較正部品であって、ステージ１１０に取り付け、固定、一体化または埋め込まれてもよい。図示した実施形態では、較正部品１１１０は鋭いエッジまたは「ナイフエッジ」の形状をしており、例えばフーコーのナイフエッジ試験に基づいて、有効な光学的または位置的較正データを得るために、視覚システムまたは顕微鏡１００がレーザブレード１１１０を具えて測定を行うのを可能にする。
【００３５】
一実施形態では、ステージ１１０は、レーザブレードまたはナイフエッジ１１１０の形状をした単一の一体型較正部品を具える。他の実施形態では、ステージ１１０は、較正部品１２０（例えば、図１乃至１０を参照して記載したようなもの）と、レーザブレードまたはナイフエッジ１１１０の形状をした較正部品とを具える。一体型の較正部品１２０の様々な組み合わせは、例えば、較正の必要性、性能およびシステム構成により、必要に応じて利用されてもよい。
【００３６】
１またはそれ以上の一体型の較正部品を有するステージ１１０の実施形態は様々な機械的視覚装置に用いることができ、その１つはスライド１１４が担持する細胞の標本を検査する顕微鏡１００（全体が図１および２に示される）である。一体型の較正部品を有する顕微鏡のステージを利用する細胞学的な処理システムの例が、図１２乃至１４に示されている。細胞学的な処理システムは、異なる種類の較正部品、例えば図１乃至１０に示される較正部品１２０および／または図１１に示されるナイフエッジの較正部品１１１０を利用できるが、説明を簡単にするため主に較正部品１２０について説明する。
【００３７】
図１２は、画像ステーション１２１０と、サーバ１２２０と、１以上の観察ステーション１２３０ａ乃至ｃとを具える生物のスクリーニングシステム１２００を図示する。当該システム１２００は、カメラ１２１１と、第１の顕微鏡１００ａと、第１のステージ１１０ａと、第１のステージ１１０ａと一体化した第１の較正部品１２０ａとを利用して、スライド１１４に担持される生物標本を画像処理するように構成されている。第１の較正部品１２０ａの位置は必要に応じて異なり、図１２は第１の較正部品１２０ａを具える第１のステージ１１０ａを全体的に図示している。
【００３８】
画像化した生物標本の、同定された関心対象（ＯＯＩｓ）の位置を選択および記録するため、得られた画像データ１２１２は、好適なハードウェアと、ソフトウェア、例えばプロセッサ１２２１乃至１２２３と、メモリ１２２４とを具えるサーバ１２２０によって処理される。ＯＯＩｓは、観察ステーション１２３０ａの第２の較正部品１２０ｂを有する第２の顕微鏡１１０ｂ、または他のステーション１２３０ｂ、ｃの他の顕微鏡１００を使ってＯＯＩｓを観察することができる細胞学者に提示されてもよい。第２の較正部品１２０ｂの位置は必要に応じて異なり、図１２は第２の較正部品１２０ｂを具える第２のステージ１１０ｂを全体的に図示する。
【００３９】
従って、図１２に示されたシステム１２００は、画像処理ステーション１２１０における第１の顕微鏡１００ａと、観察ステーション１２３０における第２の顕微鏡１００ｂとの２つの顕微鏡を具える。顕微鏡１００ａおよび１００ｂの構成は異なるが、各顕微鏡１００は、一体型の較正部品１２０を有する顕微鏡のステージ１１０を具える。図１２に全体的に図示された種類のシステム１２００のさらなる態様が、米国特許出願第２００４/０２５４７３８（Ａ１）号で提供されている。
【００４０】
図１３は、図１乃至１１を参照して上述したような、一体型の較正部品１２０を有するステージ１１０を具える一体型の画像処理／観察顕微鏡ステーションまたはシステム１３００を全体的に図示している。図１４は、一体型の画像処理／観察ステーションまたはシステム１３００を実行しうる一方法を、更に詳細を図示している。
【００４１】
図１３および１４に示されたシステム１３００では、１つのスライド１１４で一度に、別個の生物標本を画像処理および観察をするのに、同じ顕微鏡が利用されてもよい。システム１３００は、光源１３０からの光が生物の標本を通り抜け、対物レンズ１４０を通り抜け、その後ビームスプリッタ１３１０へ通過するように構成される。ビームスプリッタ１３１０は、第１の方向１３１１に光を向けて、技術者が観察するために接眼レンズ１５０を通し、かつ第２の方向１３１２に光を向けて、他のレンズ１３２０を通して、デジタルカメラ１３３０に誘導する。デジタルカメラ１３３０は操作可能なようにプロセッサ１３４０に接続され、細胞学者によって観察されるＯＯＩｓを選択するために、デジタルカメラ１３３０から取得した画像を処理する。
【００４２】
一体型の画像処理／観察ステーション１３００は、ユーザによって（例えば、デスクトップ画像処理／観察システム）、１のスライド１１４で同時に標本スライド１１４の画像処理および観察を可能にする。複数の実施形態は特に、ユーザによって操作されるため、この種のステーション１３００の顕微鏡のステージ１１０での用途に適しており、従って、周知の自動システムと比較して追加の較正処理が必要となることがある。
【００４３】
例えば、複数の実施形態では、一体型の較正部品１２０を利用して一体型の画像処理／観察ステーション１３００で各スライド１１４が処理される前に、位置的較正および光学的較正の手順が行われるように利用することが出来る。使用時に異なる顕微鏡１００ａおよび１００ｂ（図１２に示される）または単一の顕微鏡１００（図１３および１４に示される）を用いるか否かにかかわらず、位置的較正データ（例えば、１以上のｘ、ｙおよびｚの位置データ）がステージ１１０と一体化した較正部品１２０から読み込まれるか取得され、光学的較正データ（例えば、光度、ＭＴＦ等）が同じ較正部品（例えば、図３に示される実施形態）から読み込まれるか取得されてもよい。顕微鏡１００は、位置的および光学的補正の情報に基づいて、必要に応じて較正および調整されてもよい。この目的のため、一体型の画像処理／観察システム１３００において使用される較正部品１２０の位置は必要に応じて異なり、図１３は、較正部品１２０を具えるステージ１１０を全体的に図示する。顕微鏡１００は標本の画像処理および／または観察に使用され、同じ一体型の較正部品１２０を用いて再度較正される。
【００４４】
上述から理解されるように、複数の実施形態によれば、観察または画像処理にのみ利用されるか否かにかかわらず、顕微鏡１００が特別な較正スライドの必要性なしに、必要な時に較正することが好適に可能になる。さらに、較正部品１２０はステージ１１０と一体化した部品であるため、常に利用可能な較正部品１２０で較正を行うこともできる。手動またはロボットでステージ１１０に特別な較正スライドを配置し、ステージ１１０からこの特別なスライドを取り去る必要がないので、較正の反復率および生産性を向上させる。較正部品は様々な位置的および光学的較正パラメータで使用することができる。較正部品は、位置的および光学的な視野が異なる総数、配置でもよい。さらに、較正部品は様々な方法で、ステージ内部と一体化または埋め込まれてもよい。実施形態は、様々な画像処理、顕微鏡の構成部品および他の機械的視覚システムにおいて実行されてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本スライドを支持するステージであって、
底面および上面を有するベース部であって、前記上面が前記標本スライドを支持するように構成されたベース部と、
前記ベース部と一体型の較正部品であって、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と前記顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える較正部品と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項２】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ベース部に取り付けられていることを特徴とするステージ。
【請求項３】
請求項１に記載のステージにおいて、前記ベース部が空洞を規定し、前記較正部品が前記空洞内部に配置されることを特徴とするステージ。
【請求項４】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品の一部がガラスであることを特徴とするステージ。
【請求項５】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ステージの前記ベース部を通って形成または食刻された少なくとも１の較正要素を具えることを特徴とするステージ。
【請求項６】
請求項１に記載のステージにおいて、前記第１の較正要素が基準マークを具える第１の視野を規定し、前記第２の較正要素が透明な第２の視野を規定することを特徴とするステージ。
【請求項７】
請求項６に記載のステージにおいて、前記較正部品が、
中心視野を規定する中心較正要素と、
前記中心視野の周りに配置された各視野を規定する複数の較正要素と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項８】
請求項７に記載のステージにおいて、前記中心視野が透明で、前記中心較正要素が光学的較正を行うように構成されており、少なくとも１の他の較正要素が基準マークを具える視野を規定し、前記少なくとも１の他の較正要素が位置的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項９】
請求項１に記載のステージにおいて、前記第２の較正要素が、光度、光の均一性または変調伝達関数に基づいて光学的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項１０】
標本スライドを支持するステージであって、
底面および上面を有するベース部であって、前記上面の単一のスライドを支持するように構成されたベース部と、
前記ベース部と一体型の較正部品であって、第１の視野を規定し独立した較正スライドを使用することなく位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、第２の視野を規定し独立した較正スライドを使用することなく光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える較正部品と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ベース部を通って形成または食刻された少なくとも１の較正要素を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１２】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記第１の視野が基準マークを具え、かつ前記第２の視野が透明であることを特徴とするステージ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記較正部品が、
中心視野を規定する中心較正要素と、
前記中心視野の周りに配置された各視野を規定する複数の較正要素と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のステージにおいて、前記中心視野が透明で、前記中心較正要素が光学的較正を行うように構成されており、少なくとも１の他の較正要素が基準マークを具える視野を規定し、前記少なくとも１の他の較正要素が位置的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のステージにおいて、前記第２の較正要素が、光度、光の均一性、倍率、または変調伝達関数に基づいて光学的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項１】
標本スライドを支持するステージであって、
底面および上面を有するベース部であって、前記上面が前記標本スライドを支持するように構成されたベース部と、
前記ベース部と一体型の較正部品であって、顕微鏡の位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と前記顕微鏡の光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える較正部品と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項２】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ベース部に取り付けられていることを特徴とするステージ。
【請求項３】
請求項１に記載のステージにおいて、前記ベース部が空洞を規定し、前記較正部品が前記空洞内部に配置されることを特徴とするステージ。
【請求項４】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品の一部がガラスであることを特徴とするステージ。
【請求項５】
請求項１に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ステージの前記ベース部を通って形成または食刻された少なくとも１の較正要素を具えることを特徴とするステージ。
【請求項６】
請求項１に記載のステージにおいて、前記第１の較正要素が基準マークを具える第１の視野を規定し、前記第２の較正要素が透明な第２の視野を規定することを特徴とするステージ。
【請求項７】
請求項６に記載のステージにおいて、前記較正部品が、
中心視野を規定する中心較正要素と、
前記中心視野の周りに配置された各視野を規定する複数の較正要素と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項８】
請求項７に記載のステージにおいて、前記中心視野が透明で、前記中心較正要素が光学的較正を行うように構成されており、少なくとも１の他の較正要素が基準マークを具える視野を規定し、前記少なくとも１の他の較正要素が位置的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項９】
請求項１に記載のステージにおいて、前記第２の較正要素が、光度、光の均一性または変調伝達関数に基づいて光学的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項１０】
標本スライドを支持するステージであって、
底面および上面を有するベース部であって、前記上面の単一のスライドを支持するように構成されたベース部と、
前記ベース部と一体型の較正部品であって、第１の視野を規定し独立した較正スライドを使用することなく位置的較正を行うように構成された第１の較正要素と、第２の視野を規定し独立した較正スライドを使用することなく光学的較正を行うように構成された第２の較正要素とを具える較正部品と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記較正部品が、前記ベース部を通って形成または食刻された少なくとも１の較正要素を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１２】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記第１の視野が基準マークを具え、かつ前記第２の視野が透明であることを特徴とするステージ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のステージにおいて、前記較正部品が、
中心視野を規定する中心較正要素と、
前記中心視野の周りに配置された各視野を規定する複数の較正要素と、
を具えることを特徴とするステージ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のステージにおいて、前記中心視野が透明で、前記中心較正要素が光学的較正を行うように構成されており、少なくとも１の他の較正要素が基準マークを具える視野を規定し、前記少なくとも１の他の較正要素が位置的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のステージにおいて、前記第２の較正要素が、光度、光の均一性、倍率、または変調伝達関数に基づいて光学的較正を行うように構成されることを特徴とするステージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１１−５０７０１４（Ｐ２０１１−５０７０１４Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６９５７（Ｐ２０１０−５３６９５７）
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８２４１１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７５９６９
【国際公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（５０７１３００１５）サイテック コーポレイション (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８２４１１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７５９６９
【国際公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（５０７１３００１５）サイテック コーポレイション (18)
【Ｆターム（参考）】
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