(57)【要約】【課題】生体組織の３次元的な定量評価を簡単に行う。【解決手段】測定器５に接続可能な生体組織表面解析装置１は、生体組織を含む測定対象物Ａの表面の３次元形状を表す表面形状データを入力するデータ取得部１０５と、表面形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する範囲決定部１０６と、解析範囲における前記表面の凹凸を抑制した基準面を生成する基準面設定部１０７と、測定対象物Ａの表面と基準面とを比較することにより特徴領域を抽出する検出部１０８と、特徴領域の数、特徴領域の面積、および基準面に対する凹凸の体積のうち、少なくともいずれかを１つを計算する解析部１０９とを備える。【選択図】図７
2010276540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定器に接続可能な生体組織表面解析装置であって、
前記測定器により測定された、生体組織を含む測定対象物の表面の３次元形状を表す表面形状データを入力するデータ取得部と、
前記データ取得部が入力した前記表面形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する範囲決定部と、
前記範囲決定部で決定された前記解析範囲における前記表面の凹凸を抑制した基準面を生成する基準面設定部と、
前記解析範囲における前記測定対象物の表面と当該基準面とを比較することにより、特徴領域を抽出する検出部と、
前記検出部が抽出した前記特徴領域の数、前記特徴領域の面積、および前記特徴領域における前記基準面に対する凹凸の体積のうち、少なくともいずれかを１つを計算する解析部とを備える、生体組織表面解析装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記検出部が抽出した前記特徴領域における前記測定面からの深さの平均値、最大値および最小値の少なくともいずれかを、さらに計算する、請求項１に記載の生体組織表面解析装置。
【請求項３】
前記データ取得部は、光の強度が周期的に変化する縞状の光パターンが照射された前記測定対象物を撮影して得られる画像データに現れる縞形状により、前記測定対象物高さを計算して得られる表面形状データを入力する、請求項１または２に記載の生体組織表面解析装置。
【請求項４】
前記測定対象物へ照射させる前記光パターンにおける前記強度変化の位相が異なる複数の画像データに現れる縞形状により、位相シフト法を用いて前記高さを計算して得られる表面形状データを入力する、請求項３に記載の生体組織表面装置。
【請求項５】
コンピュータに処理を実行させる生体組織表面解析プログラムであって、
測定器により測定された、生体組織を含む測定対象物の表面の３次元形状を表す表面形状データを入力するデータ取得処理と、
前記データ取得処理で入力された前記表面形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する範囲決定処理と、
前記範囲決定処理で決定された前記解析範囲における前記表面の凹凸を抑制した基準面を生成する基準面設定処理と、
前記解析範囲における前記測定対象物の表面と当該基準面とを比較することにより特徴領域を抽出する検出処理と、
前記検出処理が抽出した前記特徴領域の数、前記特徴領域の面積、および前記特徴領域における前記基準面に対する凹凸の体積のうち、少なくともいずれかを１つを計算する解析処理とコンピュータに実行させる、生体組織表面解析プログラム。
【請求項６】
コンピュータが実行する生体組織表面解析方法であって、
測定器により測定された、生体組織を含む測定対象物の表面の３次元形状を表す表面形状データを入力するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で入力された前記表面形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する範囲決定工程と、
前記範囲決定工程で決定された前記解析範囲における前記表面の凹凸を抑制した基準面を生成する基準面設定工程と、
前記解析範囲における前記測定対象物の表面と当該基準面とを比較することにより特徴領域を抽出する検出工程と、
前記検出工程で抽出された前記特徴領域の数、前記特徴領域の面積、および前記特徴領域における前記基準面に対する凹凸の体積のうち、少なくともいずれかを１つを計算する解析工程とを含む、生体組織表面解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、生体組織表面解析装置、生体組織表面解析プログラム、および生体組織表面解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、破骨細胞の吸収活性の評価方法として、吸収窩の数、吸収窩の面積など２次元的な計測方法が知られていた。しかし、吸収活性を定量的に測定するためには、吸収窩の深さおよび体積を測定することが好ましい。このような生体組織の３次元計測の方法として、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた観察による体積評価が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Boyde A, Howell PG, Franc F,  "Simple SEM stereophotogrammetric method for three-dimensional evaluation of features on flat substrates.", Journal of  Microscopy 1986 Sep, 143(Pt3):pp257-264
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳＥＭを用いた観察による体積評価は、極めて煩雑(はんざつ)な工程を要するため、現実的には困難である。そのため、本発明は、生体組織の３次元的な定量評価を簡単に行うことができる装置、プログラムまたは方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願開示の装置は、測定器に接続可能な生体組織表面解析装置であって、前記測定器により測定された、生体組織を含む測定対象物の表面の３次元形状を表す表面形状データを入力するデータ取得部と、前記データ取得部が入力した前記表面形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する範囲決定部と、前記範囲決定部で決定された前記解析範囲における前記表面の凹凸を抑制した基準面を生成する基準面設定部と、前記解析範囲における前記測定対象物の表面と当該基準面とを比較することにより、特徴領域を抽出する検出部と、前記検出部が抽出した前記特徴領域の数、前記特徴領域の面積、および前記特徴領域における前記基準面に対する凹凸の体積のうち、少なくともいずれかを１つを計算する解析部とを備える。
【０００６】
上記解析装置は、測定器から得られた測定対象物の表面形状データのうち、解析範囲を決定し、解析範囲における基準面を設定した上で、基準面からの距離が周りに比べて大きくなっている特徴領域を抽出する。これにより、生体組織の性質が顕著に表れた部分を特徴領域として抽出することができる。この特徴領域の数、面積および体積の少なくともいずれかを計算するため、生体組織表面の３次元形状に基づく定量的な性質を表すデータが得られる。
【０００７】
なお、コンピュータを、上記生体組織表面解析装置として機能させるためのプログラムおよびそのようなプログラムを記録した記録媒体、並びに、コンピュータが実行する生体組織表面解析方法も本発明の実施形態に含まれる。また、上記生体組織表面解析装置および上記測定器とを含む解析システムも本発明の実施形態の一つである。
【発明の効果】
【０００８】
本願開示によれば、生体組織の３次元的な定量評価を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかる解析装置を含む解析システム全体の構成を示す模式図
【図２】テレセントリック光学系を説明するための図
【図３】第１の実施形態にかかる測定器の変形例を示す図
【図４】測定対象物への縞状の光パターンの投影および撮影の様子を模式的に表した図
【図５】測定対象物の３次元測定をする処理の一例を示すフローチャート
【図６】位置（ｚ、ｙ）における明るさの位相変化を表すグラフ
【図７】コンピュータ１構成の一例を示す機能ブロック図
【図８】解析・検査処理の具体例を示すフローチャート
【図９】モニタの表示例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
［解析システムの構成］
図１は、第１の実施形態にかかる解析装置を含む解析システム全体の構成を示す模式図である。図１に示す解析システムは、検査ヘッド（測定器）５、コントローラ４、及びこれらに接続されたコンピュータ１を備える。コンピュータ１にはモニタ２および入力デバイス３が接続される。検査ヘッド５は、投影プロジェクタ２１、撮影部２２、試料面１２を備える。
【００１２】
図１に示す解析システムでは、３次元形状の取得には、三角測量に分類される格子投影法が用いられる。検査ヘッド５は、投影プロジェクタ２１から縞模様の光パターンを、測定対象物Ａに投影し、ＣＣＤカメラ１５で測定対象物Ａを撮影する。縞模様の光パターンを、測定対象物Ａに投影した場合、縞模様は測定対象物Ａの形状にあわせて変形するので、その測定対象物Ａの画像における縞模様の変形量を測定することで形状を測定することができる。以下、解析システムの各部について、詳細に説明する。
【００１３】
試料面１２は、測定対象物Ａを設置する面である。試料面１２は、例えば、テーブルにより構成される。試料面１２内で互いに直行する軸をＸＹ軸とし、試料面１２に垂直な軸をＺ軸とする。また、例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に試料面１２を移動させるＸＹ駆動部１３と、Ｚ軸方向に設置面を移動させるＺ駆動部１４が試料面１２を構成するテーブルに設けられてもよい。
【００１４】
投影プロジェクタ２１は、試料面１２に、光の強度が周期的に変化する縞状の光パターンを照射するユニットである。そのため、投影プロジェクタ２１では、光源６、集光レンズ７、グリッド８、テレセントリックレンズ９、１０が順に並べて配置される。
【００１５】
光源６には、例えば、コストの観点からＬＥＤが好ましく用いられる。光源６には、その他、ハロゲンランプ、レーザー光源等を用いることができる。集光レンズ７は、光源６の光を集光し平行光に近づける。グリッド８は、この平行光に近い光を、強度が周期的に変化する縞状の光にする。
【００１６】
グリッド８は、例えば、正弦波または余弦波のパターンを有するフィルムを備える。フィルムとして、例えば、波長が５０μｍ〜５００μｍ程度のサインパターンの格子フィルムを用いることができる。
【００１７】
なお、グリッドの格子パターンは、明および暗の２種類の強度が交互に現れる格子パターンでもよいし、明から暗、暗から明への変化に余弦波または正弦波に相当する光の強弱を持たせるパターンであってもよい。このように余弦波または正弦波の強度変化を有する光を測定対象物Ａへ投影することで、撮影部２２で撮影する全ての画素で高さ解析を行うことができる。
【００１８】
また、縞状の光パターンを生成する手段は、上記のフィルムに限られない。例えば、液晶パネルを用いて、強度が周期的に変化する縞状の光パターンを生成することもできる。
【００１９】
また、グリッド８にステッピングモータを設けることにより、光パターンの縞の位置を移動（シフト）させることができる。ステッピングモータによるグリッド８の駆動は、例えば、コントローラ４からの信号により制御される。例えば、コントローラ４または検査ヘッド５に、マイクロステッピングモータを駆動するマイクロステッピングドライバを設けることができる。マイクロステッピングドライバを用いることにより、高分解能の光パターンシフトが可能になる。なお、コンピュータ１は、コントローラ４に対してグリッド８の駆動条件の設定をすることができる。
【００２０】
グリッド８を通った、縞状の光パターンは、テレセントリックレンズユニット１１を通って、試料面１２上の測定対象物Ａに照射される。テレセントリックレンズユニット１１は、テレセントリックレンズ９、１０によりテレセントリック光学系を形成している。テレセントリックレンズ９、１０により形成されるテレセントリック光学系は、像側テレセントリック光学系、物体側テレセントリック光学系、または両側テレセントリック光学系とすることができる。
【００２１】
例えば、両側テレセントリック光学系の場合は、図２（ａ）に示すように、物体側、像側とも主交線がレンズ光軸Ｋに平行になるように、テレセントリックレンズ９、１０が配置される。図２（ｂ）は、物体側テレセントリック光学系、図２（ｃ）は、像側テレセントリック光学系の例を示す図である。
【００２２】
テレセントリックレンズユニット１１を出た光による像では、被写深度内で、被写体寸法が変化しにくい。すなわち、テレセントリックレンズユニット１１から出た光における縞の間隔は、光進行方向においてほとんど変化しない。そのため、後段における、光パターン照射され測定対象物Ａの画像の処理において、縞の間隔変化を補正する処理が不要になる。
【００２３】
撮影部２２は、ＣＣＤカメラ１５、テレセントリックレンズユニット１７を備える。テレセントリックレンズユニット１７は、テレセントリックレンズ１６、１８を含む。ＣＣＤカメラ１５は、縞状の光パターンが照射された測定対象物Ａを撮影する。なお、撮像装置は、ＣＣＤカメラ１５に限られず、例えば、ＣＭＯＳセンサ、ラインセンサ等を用いることもできる。ＣＣＤカメラ１５は、テレセントリックレンズユニット１７を通った光による画像を撮影するので、縞間隔の補正が不要な画像が得ることができる。
【００２４】
このように、本実施形態の検査ヘッド５は、光源６、グリッド８、テレセントリックレンズユニット１１を含む投影プロジェクタ２１と、ＣＣＤカメラ１５、テレセントリックレンズユニット１７を含む撮影部２２とを組み合わせ構成なので、水平分解能および高さ分解能が数ミクロンレベルの高分解能の３次元情報を取得することが可能になる。そのため、上記の検査ヘッド５により、生体組織の評価に適した３次元形状データを得ることができる。
【００２５】
なお、検査ヘッド５の構成は、図１に示す構成に限られない。例えば、図３に示すように、異なる方向から光パターンを照射する複数の投影プロジェクタ２１ａ、２１ｂを備える構成であってもよい。投影プロジェクタ２１ａ、２１ｂは、それぞれ、図１に示した投影プロジェクタ２１と同様の構成とすることができる。
【００２６】
［３次元形状データの計算例］
次に、格子投影法を用いて測定対象物Ａの３次元形状データを計算する方法について説明する。図４は、検査ヘッド５における測定対象物Ａへの縞状の光パターンの投影および撮影の様子を模式的に表した図である。図４（ａ）に示すように、投影プロジェクタ２１からは、矢印Ｄ方向において強度が周期的に変化する縞状の光パターンが測定対象物Ａへ照射される。図４（ｂ）は、縞状パターンの一例を示す図である。試料面においては、Ｙ軸方向において周期的に強度が変化する縞状の模様が投影される。測定対象物Ａの表面においては、測定対象物Ａの表面形状に応じて縞状の模様は変形する。図４（ｃ）は、撮影部２２で撮影される画像の一例を示す図である。測定対象物Ａの表面形状に合わせて縞模様が変形している様子が画像に表れる。縞模様の変形量ｘと測定対象物Ａの高さｈとの関係は、試料面１２に対する光の投影各をαとすると、ｈ＝ｘ／ｔａｎαで計算される（図４（ｄ））。
【００２７】
ここで、さらに高精度に測定を行うために位相解析には位相シフト法を適用することができる。位相シフト法による測定では、投影プロジェクタ２１が投影する縞模様を１／４周期づつシフトさせ４枚の縞画像を撮影し、位相解析を行う。
【００２８】
図５は、図１に示す解析システムが、位相シフト法を用いて測定対象物Ａの３次元測定をする処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す例では、測定対象物Ａを試料面１２にセットすると（Ｓ１）、検査ヘッド５において、縞模様（格子パターン）の光が照射された測定対象物Ａの画像が撮影される（Ｓ２）。ここでは、光の強度が余弦波に相当する変化を示す縞模様の光が照射される場合を説明する。この画像には、測定対象物Ａの表面形状に応じて変形した縞模様が写っている。また、投影プロジェクタ２１は、余弦波の縞模様を１／４周期ずつシフトさせた光をそれぞれ投影し、撮影部２２は、４枚の位相が１／４周期ずつシフトした縞模様の画像を撮影する。ここで、検査ヘッド５で撮影された画像のデータは、コンピュータ１へ送られる。コンピュータ１は、前記画像のデータを処理することで、位相解析を行う（Ｓ３）。位相解析では、画像中の各画素の位置（座標（ｘ、ｙ））において投影された光パターンの位相θを計算する。位置（ｘ、ｙ）における明るさは、下記式（１）で表される。
【００２９】
【数１】
2010276540.tif 000003
【００３０】
ａは、その位置での縞の明るさの振幅を示す係数であり、ｂは、その位置での明るさのオフセット量bを示す係数である。図６は上記式（１）を表すグラフである。図６に示すように、４枚の画像上の同じ位置（ｘ、ｙ）での明るさはＩ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3は、下記式（２）で表される。
【００３１】
【数２】
2010276540.tif 000004
【００３２】
したがって、（ｘ、ｙ）における位相θは、下記式（３）により計算することができる。
【００３３】
【数３】
2010276540.tif 000005
【００３４】
上記式（３）に示す位相θは、係数ａ、ｂによらない。このように、縞の明るさの振幅a項と明るさのオフセット量b項が計算式上でキャンセルされる為、外乱光の影響を受けにくく、高精度な測定が可能になる。そのため、位相シフト法を用いることにより、生体組織の解析に適した精度の測定が可能になる。
【００３５】
このようにして各位置（ｘ、ｙ）の位相θが計算される。位相θが等しい点を結んで得られる線（等位相線）には、図４（ｃ）に示した縞模様と同様に、測定対象物Ａの形状に応じた変計量が現れる。そのため、各位置における位相θの変形量（位相差）を計算し（
図５のＳ４）、この位相差を高さ単位に変換する（Ｓ５）ことにより、各位置における測定対象物Ａの高さを示す値が得られる。すなわち、測定対象物Ａの表面の３次元形状を示すデータが得られる。
【００３６】
なお、処理Ｓ４において、各位置の位相θが測定対象物Ａによりどの程度変化しているかを示す位相差を計算する際には、予めコンピュータ１に記録された基準位相データを用いる。例えば、測定対象物Ａが置かれていない試料面１２に同じ余弦波の縞模様を投影した場合の画像を予め撮影し、試料面１２における各位置の位相θを示すデータを算出して、基準位相データとして記録することができる。コンピュータ１は、この試料面１２の各位置の位相θを表す基準位相データと、測定対象物Ａを置いた場合の各位置の位相θを表すデータとの差を計算することにより、位相差を計算することができる。各位置の位相差は、測定対象物Ａの表面と試料面１２との距離（高さ）に応じた値であるので、高さを示すデータに変換することができる（Ｓ５）。
【００３７】
以上のとおり、位相シフト法では、測定対象物Ａへ照射される光パターンにおける強度変化の位相を異ならせて、それぞれの位相に対応する複数の画像のデータを取得する。この複数の画像の同じ位置（ｘ、ｙ）における明るさを用いて、その位置（ｘ、ｙ）に投射された光パターンの位相θを求め、この位相θを基に三角測量の原理を用いて高さを計算する。
【００３８】
なお、位相シフト法を用いた高さ情報を取得方法は、上記例に限られない。例えば、撮影する画像は４枚に限られない。３枚撮影すれば位相θの計算は可能であるし、４枚以上の画像の撮影して精度を高めることもできる。また、位相θの計算に用いる上記式（１）〜（３）も一例であり、その他の式を用いて位相θを計算することができる。
【００３９】
このようにして位相シフト法を用いて得られた、測定対象物Ａの表面の３次元形状を示すデータを、コンピュータ１が処理することで、測定対象物Ａの解析処理が実行される（Ｓ６）。
【００４０】
[コンピュータの構成]
図７は、この解析処理を実行するためのコンピュータ１構成の一例を示す機能ブロック図である。図７に示す構成では、コンピュータ１は、データ取得部１０５、範囲決定部１０６、基準面設定部１０７、検出部１０８および解析部１０９を備えている。これらの機能部は、例えば、コンピュータ１のプロセッサがメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより実現される。
【００４１】
データ取得部１０５は、例えば、上記ステップＳ５の処理により生成された、測定対象物Ａの３次元形状を示すデータを、コンピュータ１において参照できる状態にする。データ取得部１０５は、例えば、検査ヘッド５から送られた画像データに対して、図５の位相解析（Ｓ３）、位相差計算（Ｓ４）、高さ単位変換（Ｓ５）の処理を実行することにより、３次元形状データを生成してもよい。また、これらのＳ３〜Ｓ５は、例えば、検査ヘッド５またはコンピュータ１に設けられる画像処理プロセッサ（画像処理ボード）で実行されてもよい。その場合、データ取得部１０５は、生成された３次元形状データをコンピュータ１上のメモリに読み込んで使用可能な状態とすることができる。３次元形状データは、例えば、ＸＹ平面における各位置（ｘ、ｙ）における高さを示す値で表される。
【００４２】
範囲決定部１０６は、データ取得部１０５が入力した測定対象物Ａの３次元形状データにより表される表面の中で解析範囲を決定する。範囲決定部１０６は、例えば、入力デバイス３を介してユーザから範囲指定を受け付けて、この範囲指定で指定される範囲を解析範囲としてもよい。あるいは、予めコンピュータ１に記録されていた範囲を示すデータ（例えば、ｘおよびｙの範囲を示すデータ）を基に、解析範囲を決定することもできる。あるいは、３次元形状データで示される表面全体を自動的に解析範囲としてもよい。基準面設定部１０７、検出部１０７おおび解析部１０９は、３次元形状データのうち、範囲決定部１０６が決定した解析範囲のデータについて処理を実行する。
【００４３】
基準面設定部１０７は、前記３次元形状データのうち、範囲決定部１０６が決定した解析範囲におけるデータが示す表面の凹凸を抑制した面を示すデータを基準面として生成する。基準面の生成処理には、例えば、画像処理におけるフィルタリングや平滑化の手法を用いることができる。すなわち、表面の凹凸（高さの変化）の高周波数成分を除去する処理により基準面を決定することができる。ここで、例えば、除去する周波数の帯域の指定をユーザが受け付けてもよい。これにより、ユーザは、測定対象物Ａの表面形状をどの程度詳しく解析するかを制御することができる。
【００４４】
基準面設定処理として、具体的には、線形フィルタ（低周波透過フィルタ）による平滑化処理や、メディアンフィルタ（非線形フィルタ）による平滑化処理が挙げられる。線形フィルタの一例である移動平均フィルタを用いた場合、基準面設定部１０７は、注目画素とその周りの画素の高さの値を足して、その平均を注目画素の高さの値とする計算を実行する。また、メディアンフィルタを用いた場合の例として、基準面設定部１０７は、ｎ×ｎの画素領域の高さの値を順番に並べてその中央値を、ｎ×ｎの画素領域の注目画素の高さの値とする計算を実行することものできる。
【００４５】
なお、基準面の設定処理は、上記例に限られず、例えば、解析範囲の全画素における高さの値の度数分布を計算し、最も度数が高くなる位置の平面を基準面にすることができる（ヒストグラム分析に基づく基準面設定）。このように、基準面決定部１０７は、測定対象物Ａの表面の凹凸を抑制した面を基準面とすることで、後述するように、検出部１０８による特徴領域の抽出処理、解析部１０９による特徴領域の数、面積、体積等の計算が可能になる。基準面を決定する処理は、背景（周辺）を認識する処理と言うこともできる。
【００４６】
検出部１０８は、解析範囲において測定対象物Ａの表面と基準面とを比較することにより、特徴領域を抽出する。例えば、検出部１０８は、解析範囲において、測定対象物Ａの表面が基準面より低くなっている領域を特徴領域として抽出することができる。これは、測定対象物Ａの凹み具合を解析したい場合に有効である。また、検出部１０８は、測定対象物Ａの表面と基準面との距離に基づいて、特徴領域を抽出することができる。例えば、前記距離が所定の閾値より大きいか領域、あるいは、前記距離が周囲より大きくなっている領域などを特徴領域として抽出することができる。このような、特徴領域の抽出条件を示すデータは、予めコンピュータ１に記録させておいてもよいし、ユーザからを受け付けてもよい。
【００４７】
一つの具体例として、検出部１０８は、例えば、解析範囲内の各画素の位置（ｘ、ｙ）において、測定対象物Ａの表面高さｈ（ｘ、ｙ）と、（ｘ、ｙ）における基準面の高さＫ（ｘ、ｙ）との差｛ｈ（ｘ、ｙ）−Ｋ（ｘ、ｙ）｝を計算する。この差が所定のしきい値Ｔを超えている部分を特徴領域として抽出することができる。特徴領域は、例えば、画像中のｘｙ座標により示すことができる。なお、検出部１０８で抽出される特徴領域は、上記例に限られない。
【００４８】
解析部１０９は、検出部１０８で抽出された特徴領域の個数、面積、および特徴領域における基準面に対する凹凸の体積を計算する。面積は、例えば、特徴領域内の画素数に基づいて計算することができる。体積は、例えば、特徴領域内の各画素の高さの和と、面積とを掛けることによって計算することができる。
【００４９】
また、解析部１０９は、特徴領域の個数、面積、および体積を全て計算しなくても、少なくともいずれか１つとを計算して出力することもできる。さらに、解析部１０９は、例えば、単位面積あたりの特徴領域の個数、特徴領域の面積および体積の合計、平均値、最小値および最大値等を計算することもできる。
【００５０】
一例として、測定対象物Ａが、培養破骨細胞である場合、培養破骨細胞の吸収窩を、特徴領域として検出することができる。したがって、特徴領域の個数、面積および体積を計算することにより、浸食箇所の数、浸食面積および浸食容積を得ることができる。すなわち、培養破骨細胞の硬組織吸収活性を定量的に示すデータが得られる。従来、硬組織吸収活性の評価は、染色したものを、顕微鏡で見て、浸食箇所を数えたり、面積を見積もったりするといった方法で行われていたが、本実施形態によれば、３次元形状も加味した定量的評価が、より簡単にできるようになる。なお、破骨細胞に限らず、生体組織の表面を解析する場合に、コンピュータ１の上記機能による処理により、３次元形状も加味した定量的評価が可能になる。
【００５１】
なお、上記構成において、コンピュータ１は、さらに、基準面設定の条件を示すデータあるいは、特徴領域抽出の条件を示すデータを、測定対象物の種類または解析精度を示すデータと対応付けて記録する、条件記録部を備えてもよい。これにより、測定対象物または解析目的に適した条件で、基準面設定または特徴量抽出を実行することができる。基準面設定の条件は、フィルタ処理における透過周波数帯域、注目画素領域（ｎ×ｎ）等で表すことができる。特徴領域抽出の条件は、例えば、凹みか凸部かを示す値、基準面との距離の閾値等により表すことができる。
【００５２】
［解析処理例］
ここでは、測定対象物Ａが培養破骨細胞である場合の例に挙げて説明する。図５を参照して、ユーザは、まず、検査ヘッド５の試料面１２上に測定対象物Ａをのせ測定する箇所に位置を合わせ、コンピュータ１の入力デバイス３を用いて、開始指示を入力する（Ｓ１）。開始指示を受けて、検査ヘッド５は、縞が測定対象物Ａに投影し画像を撮影する。撮影が完了すると、コンピュータ１が自動的に位相解析を行い（図５のＳ３）、あらかじめ登録していた基準位相データとの差を求め（Ｓ４）、高さ画像（３次元形状データ）を作成する（Ｓ５）。その後、３次元形状データを基に、用途に合わせて解析処理（Ｓ６）が実行される。
【００５３】
図８は、コンピュータ１で実行される解析・検査処理（Ｓ６）の具体例を示すフローチャートである。コンピュータ１のデータ取得部１０５が、検査ヘッド５で計測された測定対象物Ａの高さ情報を含む３次元形状データを取得すると、範囲決定部１０６が、解析対象範囲を決定する（Ｓ６１）。
【００５４】
例えば、範囲決定部１０６は、３次元形状データで示される測定対象物Ａの表面の画像をモニタ２に表示し、ユーザからの解析範囲の指定を、入力デバイス３を介して受け付ける。このように、測定対象物Ａの画像を表示することにより、ユーザは、測定対象物Ａの表面形状を視認しつつ、解析対象とする場所を指定することができる。なお、ユーザが指定した領域をコンピュータ１に保存しておき、ユーザは、次回からの指定操作を省略することができる。
【００５５】
次に、基準面設定部１０７は、Ｓ６１で決定された解析範囲において、基準面、すなわち、背景の高さを自動的に計算し（Ｓ６２）、検出部１０８は、基準面に対する凹凸の顕著な部分を特徴領域として抽出する（Ｓ６３）。例えば、検出部１０８は、測定対象物Ａにおける凹み(へこみ)部分を求めて分離する。解析部１０９は、Ｓ６３で抽出された特徴領域（例えば、凹み部分）の高さ（深さ）、面積、および体積などを算出します（Ｓ６４）。
【００５６】
以上の処理のより、ユーザは、複数の測定領域を予め設定しておけば、ワンクリックで３次元の測定から個々のデータを算出、データ保存まで実行させることが可能になる。
【００５７】
図９は、モニタ２の表示例を示す図である。図９（ａ）は、測定対象物Ａの一部におけるｘｙ平面における高さ分布を、等高線を用いて表した画面の例である。図９（ｂ）は、測定対象物Ａのｚ軸に平行な面の断面形状を表す画面の例である。図９（ｂ）において、実線Ｌは、測定対象面Ａの表面を示しており、点線Ｍは基準面を示している。
【００５８】
以上、本実施形態によれば、上記のコンピュータ１の解析処理により、例えば、破骨細胞のような生体組織表面の、３次元形状に基づく定量的な性質を表すデータを容易に得ることができる。
【００５９】
また、測定器として、上記検査ヘッド５に代表される、格子投影法を用いた３次元形状測定器を用いることで、生体組織の解析に適した３次元測定を行うことできる。例えば、格子投影法を用いることにより、非接触での測定が可能である。また、１回の撮影動作で測定対象領域全体を含む画像を取得する、面測定によりデータを取得するので、レーザー等を用いた走査型の測定装置に比べて速い測定が可能になる。その結果、例えば、動きのある生体組織の測定や、生体組織の形状変化を測定する場合等に上記検査ヘッド５は好適に用いられる。
【００６０】
さらに、位相シフトを用いることで、高さ情報を効率よく迅速に処理し、高精度の解析結果を得ることができる。以上のとおり、本実施形態によれば、ライフサイエンス分野における測定および評価に適した構造の測定器および計算処理が提供される。
【００６１】
なお、本発明の適用範囲は、上記実施形態に限られない。上記実施形態では、測定対象試料が破骨細胞である場合を説明したが、その他にも、生体細胞、生体組織の測定にも、本発明の解析技術を用いることができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、測定器として、格子投影法を用いた３次元形状測定器を用いた場合を説明したが、測定器は、例えば、上記以外のパターン投影法（例えば、グレースケールのパターンやカラーパターン等を投影する方法）や、焦点法、ステレオ法、その他の方法にを用いた３次元測定器であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
２      モニタ
３      入力デバイス
４      コントローラ
５      検査ヘッド
６      光源
７      集光レンズ
８      グリッド
８      グリッド
９      テレセントリックレンズ
１１    テレセントリックレンズユニット
１２    試料面
１３    駆動部
１４    駆動部
１６    テレセントリックレンズ
１７    テレセントリックレンズユニット
２１、２１ａ    投影プロジェクタ
２２    撮影部
１０５  データ取得部
１０６  範囲決定部
１０６  基準面設定部
１０７  基準面設定部
１０８  検出部
１０９  解析部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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