显微镜、图像处理装置、图像处理方法以及图像处理程序与流程

本发明涉及显微镜、图像处理装置、图像处理方法、以及图像处理程序。

背景技术：

1、作为基于在利用光学系统向样本照射了照明光时的来自样本的检测光来生成样本的图像的技术，例如有在下述非专利文献1中记载的技术。非专利文献1记载的技术基于样本的二维图像、以及光学系统的三维点扩散强度分布，来推断样本的三维构造。在非专利文献1记载的技术中，为了推断光学系统的光轴方向(以下将该方向适当称为z方向)上的大范围的三维构造，需要使用特殊的相位板。为此，期望更简单地提高显微镜的光学系统的光轴方向上的分辨率/切片能力。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、非专利文献1:c.roider et al.,deconvolution approach for 3dscanningmicroscopy with helical phase engineering,biomedical optics express,24,14,15456(2016)

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供一种显微镜，其具备：光学系统，其对样本照射照明光，并将来自样本的检测光导向检测器；以及图像处理装置，其基于来自检测器的信号生成样本的图像，对图像进行处理，基于第1状态的光学系统的第1三维点扩散强度分布不同于第1状态与不同的基于第2状态的光学系统的第2三维点扩散强度分布，图像处理装置包括：生成部，其生成基于不改变样本与照明光的照射位置在光学系统的光轴方向上的相对位置关系而获取到的所述信号的图像组，该图像组包含基于经由第1状态的光学系统获取到的信号额第1焦平面的第1图像、以及基于经由第2状态的光学系统获取到的信号的第2焦平面的第2图像，该第2焦平面与第1焦平面在光轴方向上大致一致，图像组是基于不改变样本与照明光的照射位置在光轴方向上的相对位置关系地获取到的信号的图像组；以及推断部，其基于图像组以及第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布，推断沿着光轴方向的、样本中的包含第1推断样本面在内的多个面各自的推断构造，并输出基于推断出的构造的推断图像。

2、推断部包括如下的至少一项：

3、i)输出对推断出的多个面各自的构造进行加权处理并累计得到的图像来作为推断图像；

4、ii)在相对于第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布在光轴方向上进行了不同的加权处理之后，推断构造，输出以权重为1的状态累计得到的图像来作为推断图像。

5、根据本发明的第二方面，提供一种显微镜，其具备：光学系统，其对样本照射照明光，并将来自样本的检测光导向检测器；以及图像处理装置，其基于来自检测器的信号生成样本的图像，对图像进行处理，基于第1状态的光学系统的第1三维点扩散振幅分布不同于与第1状态不同的基于第2状态的光学系统的第2三维点扩散振幅分布，图像处理装置包括：生成部，其生成基于不改变样本与照明光的照射位置在光学系统的光轴方向上的相对位置关系而获取到的所述信号的图像组，该图像组包含基于经由第1状态的光学系统获取到的信号的第1焦平面的第1图像、以及基于经由第2状态的光学系统获取到的信号的第2焦平面的第2图像，该第2焦平面与第1焦平面在光轴方向上大致一致；以及推断部，其基于图像组以及第1三维点扩散振幅分布和第2三维点扩散振幅分布，推断沿着光轴方向的、样本中的包含第1推断样本面在内的多个面各自的推断构造，并输出基于推断出的构造的推断图像。

6、推断部包括如下的至少一项：

7、i)输出对推断出的多个面各自的构造进行加权处理并累计得到的图像来作为推断图像；

8、ii)在相对于第1三维点扩散振幅分布和所述第2三维点扩散振幅分布在所述光轴方向上进行了不同的加权处理之后，推断所述构造，输出以权重为1的状态累计得到的图像来作为所述推断图像。

9、根据本发明的第三方面，提供一种图像处理装置，其基于在利用光学系统向样本照射了照明光时的来自样本的检测光的检测器中的检测信号生成样本的图像，对图像进行处理，图像处理装置在基于第1状态的所述光学系统的第1三维点扩散强度分布不同于与第1状态不同的基于第2状态的光学系统的第2三维点扩散强度分布的情况下，包括：生成部，其生成基于不改变样本与照明光的照射位置在光学系统的光轴方向上的相对位置关系而获取到的所述信号的图像组，图像组包含基于在第1状态的光学系统中获取到的信号的第1焦平面的第1图像、以及基于在第2状态的光学系统中获取到的信号的第2焦平面的第2图像；推断部，其基于图像组以及第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布，推断沿着光轴方向的、样本中的包含第1推断样本面在内的多个面各自的构造，并输出基于推断出的构造的推断图像。

10、推断部包括如下的至少一项：

11、i)输出对推断出的多个面各自的构造进行加权处理并累计得到的图像来作为推断图像。

12、ii)在相对于第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布在光轴方向上进行了不同的加权处理之后，推断构造，输出以权重为1的状态累计得到的图像来作为推断图像。

13、根据本发明的第四方面，提供图像处理方法，其基于在利用光学系统向样本照射了照明光时的来自样本的检测光的检测器中的检测信号生成样本的图像，对图像进行处理，图像处理方法在基于第1状态的光学系统的第1三维点扩散强度分布不同于与第1状态不同的基于第2状态的光学系统的第2三维点扩散强度分布的情况下，包括如下的步骤：生成基于不改变样本与照明光的照射位置在光学系统的光轴方向上的相对位置关系而获取到的所述信号的图像组，图像组包含基于在第1状态的光学系统中获取到的信号的第1焦平面的第1图像、以及基于在第2状态的光学系统中获取到的信号的第2焦平面的第2图像；以及基于图像组以及所述第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布，推断沿着光轴方向的、样本中的包含第1推断样本面在内的多个面各自的构造，并输出基于推断出的构造的推断图像。

14、输出推断图像的步骤包括如下的至少一个步骤：

15、i)输出对推断出的多个面各自的构造进行加权处理并累计得到的图像来作为推断图像。

16、ii)在相对于第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布在光轴方向上进行了不同的加权处理之后，推断构造，输出以权重为1的状态累计得到的图像来作为推断图像。

17、根据本发明的第五方面，提供图像处理程序，其为了基于在利用光学系统向样本照射了照明光时的来自样本的检测光的检测器中的检测信号生成样本的图像，对图像进行处理，使计算机在基于第1状态的光学系统的第1三维点扩散强度分布不同于与第1状态不同的基于第2状态的光学系统的第2三维点扩散强度分布的情况下，执行如下的步骤：生成基于不改变样本与照明光的照射位置在光学系统的光轴方向上的相对位置关系而获取到的所述信号的图像组，图像组包含基于在第1状态的光学系统中获取到的信号的第1焦平面的第1图像、以及基于在第2状态的光学系统中获取到的信号的第2焦平面的第2图像；基于图像组以及所述第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布，推断沿着光轴方向的、样本中的包含第1推断样本面在内的多个面各自的构造，并输出基于推断出的构造的推断图像。

18、输出推断图像的步骤包括如下的至少一个步骤：

19、i)输出对所述推断出的多个面各自的构造进行加权处理并累计得到的图像，来作为所述推断图像；

20、ii)在相对于第1三维点扩散强度分布和第2三维点扩散强度分布在光轴方向上进行了不同的加权处理之后，推断构造，输出以权重为1的状态累计得到的图像来作为所述推断图像。