(57)【要約】【課題】高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる。【解決手段】受光部１０８は、ｎ本のラインセンサを有する。ｎ本のラインセンサは受光部１０８の主走査方向に沿って平行に配置され、ｎ本のラインセンサの合焦位置が互いに異なるように構成されている。ステージ駆動部１０３は、標本の撮像中、標本に対して受光部１０８が副走査方向と主走査方向とに移動するように標本と受光部１０８の相対位置を操作する。合焦検出部１１０は、標本をｍ個の部分領域に分割し、ｎ本のラインセンサにより撮影されたｍ個の部分領域の各々に関するｎ×ｍ個の部分画像の各々について合焦状態を検出する。画像データ生成部１１１は、合焦状態に基づいて、ｍ個の部分領域の各々についてｎ個の部分画像から１個を選択し、選択されたｍ個の部分画像を合成して標本の全体画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ本（ｎは２以上の自然数）のラインセンサを有する受光部であって、前記ｎ本のラインセンサは前記受光部の主走査方向に沿って平行に配置され、前記受光部が標本の撮像を行うとき、前記ｎ本のラインセンサの合焦位置が互いに異なるように構成されている前記受光部と、
前記標本の撮像中、前記標本に対して前記受光部が副走査方向と主走査方向とに移動するように前記標本と前記受光部の相対位置を操作する手段と、
前記標本をｍ個（ｍは２以上の自然数）の部分領域に分割し、前記ｎ本のラインセンサにより撮影された前記ｍ個の部分領域の各々に関するｎ×ｍ個の部分画像の各々について合焦状態を検出する合焦検出部と、
前記合焦状態に基づいて、前記ｍ個の部分領域の各々について前記ｎ個の部分画像から１個を選択し、選択された前記ｍ個の部分画像を合成して前記標本の全体画像を生成する画像データ生成部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記相対位置を操作する手段は前記標本を配置するステージを有し、
前記ｎ本のラインセンサは、同一合焦距離の複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、
前記複数の結像レンズと前記ステージとの距離を、前記ｎ本のラインセンサ毎に異なる距離とする
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、
前記結像レンズの合焦距離を、前記ｎ本のラインセンサ毎に異なる合焦距離とする
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、
前記ｎ本のラインセンサを前記ステージに対して傾斜させて配置し、
該複数のラインセンサと前記標本を配置するステージとの間に、光路を曲げるプリズムを配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、
前記ｎ本のラインセンサは同一平面上に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関し、特に病理標本などの顕微鏡画像を撮影する顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、細胞、組織診断といった病理学の分野などにおいて、スライドガラスに配置されている標本全体を撮影しデジタル画像化し、これをパーソナルコンピュータのモニタ上に表示を行ない、あたかも実際の顕微鏡で標本を観察しているかのように操作ができるバーチャル顕微鏡がよく知られている。
【０００３】
ところで、バーチャル顕微鏡で利用する画像データを取得する顕微鏡システムでは、高解像度且つ高速で画像を取得することが要求されている。そこで、複数の画素が一次元配列された撮像素子による１次元スキャンカメラを利用した顕微鏡装置が提案されている。
【０００４】
この顕微鏡装置では、標本が配置されたスライドガラスを載置したステージを水平方向に移動させることにより、一次元スキャンカメラでスライドガラスの画像を取得する。この場合、一次元スキャンカメラの観察フィールドに対応するスライドガラスのＸ軸方向の画像データをスキャンして取得できるので、結果として、高解像度でスライドガラスの画像データを取得することができる。
【０００５】
また、鮮明な画像を取得するためにはスキャンの最中にも正しく合焦距離を設定し合焦させる必要がある。合焦距離を設定して合焦させる方法としてはオートフォーカス法が知られている（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
以下、オートフォーカス法について説明する。図９は、オートフォーカス法を用いた顕微鏡装置の構成を示した構成図である。図９において、７００は顕微鏡装置の主要部であり、７０１は撮像デバイスがラインセンサ７０２であるラインスキャンカメラであり、また、７０３は対物レンズである。７０４は標本が配置されたスライドガラスであり、ステージ７０５に載置されている。ステージ７０５はＺ制御部７０６及びＸＹ制御部７０７によって制御されるステージ駆動部７０８により水平方向及び上下方向に駆動される。
【０００７】
７０９はオートフォーカスのためのＡＦユニットであり、図１０に示すようにレーザ光の投光部７０９ａと受光部７０９ｂがプリント基板７０９ｃに配置されている。投光部７０９ａで発光したレーザ光は、レンズシステムとハーフミラー７１０により顕微鏡７００の光軸に沿うように曲げられた後、スライドガラス７０４に設置されている標本に投光される。その反射光は経路を逆に経由して、受光部７０９ｂで検出される。
【０００８】
なお、標本への投光位置は、図１１に示すように、顕微鏡装置７００の視野Ａ内にあるスライドガラス７０４に設置されている標本の上面９０１であって、ラインセンサ７０２で撮影できる範囲Ｂのスキャン前方の近傍位置Ｃに設定してある。７１１はフォーカス演算処理部であり、ＡＦユニット７０９の受光部７０９ｂでの検出結果を基にステージ７０５の上下方向（Ｚ方向）の移動量を演算し、その結果をＺ制御部７０６に伝える。Ｚ制御部７０６ではステージ７０５を上下方向に移動させるステージ制御信号を生成し、そのステージ制御信号をステージ駆動部７０８に伝達する。
【０００９】
次に、オートフォーカス法を用いた顕微鏡装置の動作について説明する。まず、ステージ７０５をＸＹ制御部７０７の指令に従ってステージ駆動部７０８によりスライドガラス７０４が所定の位置に配置されるように水平方向に移動させる。
【００１０】
次にＡＦユニット７０９に設けられているレーザ光を発光する投光部７０９ａを発光させてスライドガラス７０４に設置されている標本にレーザ光を投光し、その反射光の形状を受光部７０９ｂで検出する。
【００１１】
ところで、反射光の形状は、図１２に示すように、適正な合焦距離にある場合には図１２（ｂ）に示すような円形となり、適正な合焦距離より近い場合には図１２（ａ）に示すような左斜めに傾いた楕円となり、また、適正な合焦距離より遠い場合には図１２（ｃ）に示すような右斜めに傾いた楕円となる。よって、受光部７０９ｂに入射した反射光の形状を確認することにより合焦状態を判定することができる。
【００１２】
受光部７０９ｂにより検出された反射光の形状はフォーカス演算処理部７１１に伝達され合焦状態が判断される。フォーカス演算処理部７１１では合焦距離が適正な合焦距離より遠いか、近いか、また、適正な合焦距離からのずれ量が演算され、その演算結果はＺ制御部７０６に伝達される。Ｚ制御部７０６では演算結果を受けてステージ制御信号を生成し、ステージ駆動部７０８に伝達し、ステージ駆動部７０８によりステージ７０５を上下方向に移動させて、結果として、適正な合焦距離に合わせ込まれる。
【００１３】
上述したオートフォーカス動作と同時に、ＸＹ制御部７０７の指令に従ってステージ駆動部７０８によりステージ７０５をラインセンサ７０２の副走査方向（Ｘ軸方向）に駆動し、スライドガラス７０４のスキャンを行って画像データを取得する。この時、上述したオートフォーカス動作が働いているので、スキャンを行って画像データを取得している最中でも常に合焦状態が保たれ鮮明な画像を取得することができる。
【００１４】
また、ステージの移動速度を速くする、即ち、標本のスキャン速度を高めることにより高速に画像データを取得する方法がある。このとき、ステージ７０５を高速にラインセンサ７０２の副走査方向に移動させて標本をスキャンしながら従来のオートフォーカス手法を用いて合焦状態を維持する、即ち追従フォーカスを行うためには、高周波でステージ７０５をＺ軸方向に駆動、制御させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−２９５０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ステージ７０５は剛性を確保するため質量が大きい。そのため、ステージ駆動部７０８のＺ軸方向の駆動能力の限界によりＺ軸方向の駆動が追従できなくなり、合焦状態を維持することが困難となる。すなわち、合焦動作を高速に追従させるには限界がある。また、対物レンズ７０３をＺ軸方向に駆動してオートフォーカスを行い合焦させる方法もあるが、合焦動作を高速に追従させるには限界がある。その結果、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合、顕微鏡装置は鮮明な画像を取得することができないという問題がある。
【００１７】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる顕微鏡装置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】
【００１８】
本発明は、ｎ本（ｎは２以上の自然数）のラインセンサを有する受光部であって、前記ｎ本のラインセンサは前記受光部の主走査方向に沿って平行に配置され、前記受光部が標本の撮像を行うとき、前記ｎ本のラインセンサの合焦位置が互いに異なるように構成されている前記受光部と、前記標本の撮像中、前記標本に対して前記受光部が副走査方向と主走査方向とに移動するように前記標本と前記受光部の相対位置を操作する手段と、前記標本をｍ個（ｍは２以上の自然数）の部分領域に分割し、前記ｎ本のラインセンサにより撮影された前記ｍ個の部分領域の各々に関するｎ×ｍ個の部分画像の各々について合焦状態を検出する合焦検出部と、前記合焦状態に基づいて、前記ｍ個の部分領域の各々について前記ｎ個の部分画像から１個を選択し、選択された前記ｍ個の部分画像を合成して前記標本の全体画像を生成する画像データ生成部と、を備えたことを特徴とする顕微鏡装置である。
【００１９】
また、本発明の顕微鏡装置において、前記相対位置を操作する手段は前記標本を配置するステージを有し、前記ｎ本のラインセンサは、同一合焦距離の複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、前記複数の結像レンズと前記ステージとの距離を、前記ｎ本のラインセンサ毎に異なる距離とすることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の顕微鏡装置において、前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、前記結像レンズの合焦距離を、前記ｎ本のラインセンサ毎に異なる合焦距離とすることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の顕微鏡装置において、前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、前記ｎ本のラインセンサを前記ステージに対して傾斜させて配置し、該複数のラインセンサと前記標本を配置するステージとの間に、光路を曲げるプリズムを配置することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の顕微鏡装置において、前記ｎ本のラインセンサは、複数の結像レンズと、複数の受光素子を有し、前記ｎ本のラインセンサは同一平面上に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の顕微鏡装置によれば、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態における顕微鏡装置の構成を示した構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における受光部の構成を示した構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における受光部の構成を示した構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において顕微鏡装置が標本を撮像する手順を示したフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態における部分画像の例を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において部分画像を合成する例を示している。
【図７】本発明の第２の実施形態における受光部の構成を示した構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における受光部の構成を示した構成図である。
【図９】従来の顕微鏡装置の構成を示した構成図である。
【図１０】従来のＡＦユニットの基板を示した概略図である。
【図１１】従来の顕微鏡装置における投光位置を示した概略図である。
【図１２】従来の反射光の形状を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における顕微鏡装置１００の構成を示した図である。
【００２６】
図１に示す顕微鏡装置１００は、ステージ１０２と、ステージ駆動部１０３と、ＸＹ制御部１０４と、Ｚ制御部１０５と、対物レンズ１０６と、第１の結像レンズ１０７と、撮像装置１０９と、合焦検出部１１０と、画像データ生成部１１１と、フォーカスユニット１１２と、フォーカス演算処理部１１３と、ハーフミラー１１４とを備える。
【００２７】
ステージ１０２は、標本が配置されるスライドガラス１０１を載置する。ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２を水平方向（図上でＸＹ方向）及び上下方向（図上でＺ方向）に駆動する。ＸＹ制御部１０４は、ステージ駆動部１０３の水平方向への駆動を制御する。Ｚ制御部１０５は、ステージ駆動部１０３の上下方向への駆動を制御する。
【００２８】
対物レンズ１０６は複数のレンズで構成されており、スライドガラス１０１に対向するように配置されている。第１の結像レンズ１０７は、対物レンズ１０６の光軸に沿って配置されている。対物レンズ１０６と第１の結像レンズ１０７とは、標本からの光束を集光する。
【００２９】
撮像装置１０９は、受光部１０８を備え、スライドガラス１０１に載置されている標本を撮像する。受光部１０８の構成については後述する。
【００３０】
合焦検出部１１０は、撮像装置１０９が撮像した画像をいくつかの領域に分割した部分画像の合焦状態を検出する。画像データ生成部１１１は、合焦検出部１１０の検出結果に基づいて、撮像装置１０９が撮像した部分画像を合成し、１つの画像（全体画像）を生成する。合焦検出部１１０と画像データ生成部１１１の詳細な動作については後述する。
【００３１】
フォーカスユニット１１２は、オートフォーカスを行うための装置である。また、フォーカス演算処理部１１３は、フォーカスユニット１１２からの検出信号に基づいて、受光部１０８の合焦距離を算出する。この合焦距離に基づいて、Ｚ制御部１０５はステージ駆動部１０３の上下方向への駆動を制御する。これにより、ステージ駆動部１０３は、撮像装置１０９の受光部１０８が合焦となるように、ステージ１０２を移動させることができる。ハーフミラー１１４は、フォーカスユニット１１２が照射したレーザ光を顕微鏡装置１００の光軸に沿うように反射する。
【００３２】
なお、顕微鏡装置１００は、図示せぬＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、リードオンリーメモリ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）と、外部記憶装置などを含むコンピュータシステムを有する構成としてもよい。
【００３３】
そして、上述したＸＹ制御部１０４と、Ｚ制御部１０５と、撮影装置１０９と、合焦検出部１１０と、画像データ生成部１１１と、フォーカスユニット１１２と、フォーカス演算処理部１１３とにより行われる処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各部における処理が行われる構成としてもよい。
【００３４】
すなわち、ＸＹ制御部１０４と、Ｚ制御部１０５と、撮影装置１０９と、合焦検出部１１０と、画像データ生成部１１１と、フォーカスユニット１１２と、フォーカス演算処理部１１３とにおける処理は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現される構成としてもよい。
【００３５】
次に、図２および図３を参照して、本実施形態における受光部１０８の構成について説明する。図２は、本実施形態における受光部１０８をＺ方向から見た構成を示した図である。図示する例では、受光部１０８は、ラインセンサ群２０２を備えている。
【００３６】
ラインセンサ群２０２は、ｎ本（ｎは２以上の自然数）のラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎを備えている。ラインセンサ２０１−１〜２０２−ｎは、互いに平行に配置されている。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの長手方向と図示するＹ方向とは平行である。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、同一平面上に配置されている。
【００３７】
ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、複数の受光素子２０１を備えている。例えば、１つの受光素子２０１は１画素を構成する。これにより、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、ステージ１０２に載置された標本が副走査方向（Ｘ方向）に移動されると、標本のスキャンを行い、標本の画像を撮影することができる。すなわち、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、それぞれ標本の画像を撮影することができる。
【００３８】
また、ラインセンサ２０２−１が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ２０３−１が配置されている。また、ラインセンサ２０２−２が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ２０３−２が配置されている。同様に、ラインセンサ２０２−３〜２０２−ｎが備える受光素子２０１上には、平凸レンズ２０３−３〜２０３−ｎが配置されている。なお、平凸レンズ２０３−１〜２０３−ｎを第２の結像レンズとする。
【００３９】
図３は、本実施形態における受光部１０８をＹ方向から見た構成を示した図である。平凸レンズ２０３−１〜２０３−ｎは、互いにレンズのコバ厚が異なる。図示する例では、平凸レンズ２０３−１から平凸レンズ２０３−ｎの順に、次第にレンズのコバ厚が大きくなっている。すなわち、平凸レンズ２０３−１のコバ厚が一番小さく、平凸レンズ２０３−ｎのコバ厚が一番大きくなっている。
【００４０】
平凸レンズ２０３−１〜２０３−ｎのコバ厚が互いに異なるため、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの合焦位置は互いに異なる。図示する例では、ラインセンサ２０２−１の合焦位置は位置Ａである。また、ラインセンサ２０２−２の合焦位置は位置Ｂである。また、ラインセンサ２０２−ｎの合焦位置は位置Ｎである。これにより、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎと標本との距離が同一の場合においても、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、合焦状態が互いに異なる画像を取得することができる。
【００４１】
次に、顕微鏡装置１００が標本の撮像を行う際の動作について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の顕微鏡装置１００が標本を撮像する手順を示したフローチャートである。
【００４２】
なお、以下の説明において、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの長手方向、即ち、主走査方向をＹ軸方向とする。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの長手方向と直交する方向、即ち、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの短手方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸とＹ軸とがなす面に対して直交する方向（鉛直方向）、つまり、対物レンズ１０５を貫く撮影光路の方向をＺ軸方向とする。
【００４３】
（ステップＳ４０１）ＸＹ制御部１０４の制御により、ステージ駆動部１０３は、スライドガラス１０１に配置されている標本の中央部近傍が撮影光路上に配置されるように、ステージ１０２をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる。その後、ステップＳ４０２に進む。
【００４４】
（ステップＳ４０２）フォーカスユニット１１２は、ラインセンサ群２０２を構成する複数のラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎのうち、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎに配置されている第２の結像レンズである平凸レンズ２０３−１〜２０３−ｎのレンズコバ厚が中央値、つまり、合焦位置が中央の位置であるラインセンサの合焦状態を計測する。
【００４５】
続いて、フォーカス演算処理部１１３は、フォーカスユニット１１２が計測した結果に基づいて、合焦位置が中央の位置であるラインセンサが合焦状態となる位置にステージ１０２が移動するように、ステージ１０２の上下移動量を演算する。
【００４６】
続いて、フォーカス演算処理部１１３の演算結果に基づいたＺ制御部１０５の制御により、ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ、合焦位置が中央の位置であるラインセンサを標本に概略合焦させる。その後、ステップＳ４０３に進む。なお、ステップＳ４０２で合わせた合焦位置をこの後の処理でも保持する。即ち、この後の処理ではステージ１０２を上下方向に移動させない。
【００４７】
（ステップＳ４０３）ＸＹ制御部１０４の制御により、ステージ駆動部１０３は、スライドガラス１０１に配置されている標本の撮影開始箇所が撮影光路上に配置されるように、ステージ１０２をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる。その後、ステップＳ４０４に進む。
【００４８】
（ステップＳ４０４）ＸＹ制御部１０４の制御により、ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２を、Ｘ軸方向、即ち、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの副走査方向に移動させる。ラインセンサ２０１−１〜２０２−ｎは、スライドガラス１０１上の標本をスキャンし、ラインセンサ２０１−１〜２０２−ｎ毎に画像を取得する。すなわち、撮像装置１０９はｎ個の画像を取得する。その後、ステップＳ４０５に進む。
【００４９】
ここで、ラインセンサ群２０２が備えるラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの各々の受光素子２０１の受光面上には、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎに対して互いに合焦位置が異なるように、曲率半径は同じであるがレンズコバ厚の異なる平凸レンズから成る第２の結像レンズ２０３−１〜２０３−ｎが配置されている。
【００５０】
また、ステップＳ４０２において、スライドガラス１０１に配置された標本の中央部近傍に対して、合焦位置が中央の位置であるラインセンサを基準に概略合焦を行い、その合焦位置はスキャン中保持されている。
【００５１】
よって、第２の結像レンズである平凸レンズ２０３−１〜２０３−ｎのレンズコバ厚が中央値、つまり、合焦位置が中央の位置であるラインセンサでは、標本中央部で概略合焦した画像データが取得され、該平凸レンズのレンズコバ厚が薄い、つまり、合焦位置が前方合焦である各々のラインセンサでは標本中央部で該レンズコバ厚の薄さに応じた前ピンの画像データが取得され、該平凸レンズのレンズコバ厚が厚い、つまり、合焦位置が後方合焦である各々のラインセンサでは標本中央部で該レンズコバ厚の厚さに応じた後ピンの画像データが取得される。すなわち、撮像装置１０９は、合焦状態が異なるｎ個の画像を取得することができる。
【００５２】
ところで、スキャン中の対物レンズ１０６と標本面（撮影面）との距離は、標本面の凹凸および傾き、ステージ駆動時のステージのブレ等により変動する。よって、標本中央部で概略合焦した画像データであっても合焦させた部分以外では非合焦な画像データとなる場合がある。また、前述した標本中央部で前ピン及び後ピンの画像データであっても部分的には合焦した画像データとなる場合がある。
【００５３】
よって、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影したｎ個の画像それぞれをｍ個（ｍは２以上の自然数）の部分画像に分割し、同一の部分を撮影したｎ個の部分画像のうち、合焦状態の一番良い部分画像を選択し、選択した部分画像を合成することで、合焦状態のよい１枚の全体画像を生成することができる。
【００５４】
以下、図４の説明に戻り、合焦状態の一番良い部分画像を選択し、選択した部分画像を合成して一枚の全体画像を生成する手順について説明する。
【００５５】
（ステップＳ４０５）合焦検出部１１０は、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影したｎ個の画像それぞれを部分画像に分割し、同一の部分を撮影したｎ個の部分画像のうち、合焦状態が一番良い部分画像を選択する。合焦検出部１１０はこの選択を全ての部分画像（ｎ×ｍ個の部分画像）に対して行う。その後、ステップＳ４０６に進む。
【００５６】
（ステップＳ４０６）画像データ生成部１１１は、ステップＳ４０５で選択した部分画像を合成し、合焦状態が一番良い１枚の全体画像を生成する。その後、処理を終了する。
【００５７】
以下、ステップＳ４０５〜ステップＳ４０６の具体例について図５および図６を参照して説明する。図５は部分画像の例を示した図である。図示する例では、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影した画像を１６個の部分画像に分割している。すなわち、ｍが１６の場合の例を示している。また、左上から右下にかけて、説明のために、部分画像１〜１６と番号を付けている。例えば、最上段の最も左側の部分画像は「部分画像１」である。また、最上段の最も右側の部分画像は「部分画像４」である。また、最下段の最も左側の部分画像は「部分画像１３」である。他の部分画像については図示するとおりである。
【００５８】
図５に示すように、合焦検出部１１０は、ラインセンサ２０２−１が撮影した画像を部分画像１〜１６の１６個の部分画像に分割し、各部分画像の合焦状態を検出する。各部分画像の合焦状態は、例えば各部分画像のコントラストから検出することが可能である。合焦検出部１１０は、ラインセンサ２０２−２〜２０２−ｎが撮影した画像についても図５に示すように１６個の部分画像に分割し、各部分画像の合焦状態を検出する。
【００５９】
図６は合焦状態が一番良い部分画像を選択して合成する例を示している。図示する例では、合焦検出部１１０は、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影したｎ個の部分画像１のうち、合焦状態が一番良い部分画像１としてラインセンサ２０２−２が撮影した部分画像１を選択している。よって、画像データ生成部１１１は、ラインセンサ２０２−２が撮影した部分画像１を合成している。
【００６０】
また、合焦検出部１１０は、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影したｎ個の部分画像２のうち、合焦状態が一番良い部分画像２としてラインセンサ２０２−ｎが撮影した部分画像２を選択している。よって、画像データ生成部１１１は、ラインセンサ２０２−ｎが撮影した部分画像２を合成している。部分画像３〜１６の合成については明示していないが、同様に部分画像３〜１６についても合成する。このように、合焦検出部１１０は合焦状態が一番良い部分画像を選択する。また、画像データ生成部１１１は、合焦検出部１１０が選択した部分画像を合成して１枚の全体画像を生成する。
【００６１】
上述したとおり、本実施形態によれば、合焦位置が異なるｎ個のラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎを備えている。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、それぞれ画像を撮影する。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの合焦位置が異なっているため、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影した画像の合焦状態も異なっている。
【００６２】
なお、一般的に、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎが撮影した画像の合焦状態は、標本面の凹凸および傾き、ステージ駆動時のステージのブレ等により変動する。よって、標本中央部で概略合焦した画像データであっても合焦させた部分以外では非合焦な画像データとなる場合がある。また、前述した標本中央部で前ピン及び後ピンの画像データであっても部分的には合焦した画像データとなる場合がある。
【００６３】
よって、合焦検出部１１０は、ｎ個の画像それぞれを部分画像に分割し、同一の部分を撮影したｎ個の部分画像のうち、合焦状態の一番良い部分画像を選択する。また、画像データ生成部１１１は、合焦検出部１１０が選択した部分画像を合成して１枚の全体画像を生成する。
【００６４】
これにより、本実施形態の顕微鏡装置１００は、標本を撮影（スキャン）する際にも、合焦距離を算出して合焦させる処理、すなわちオートフォーカスの処理を行うことなく、合焦状態の良い画像を撮影することができる。よって、本実施形態の顕微鏡装置１００は、オートフォーカスの処理、すなわち追従フォーカスを行う必要がないため、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる。
【００６５】
また、本実施形態のラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、同一平面上に配置されている。この構成により、ラインセンサ群２０２を容易に製造することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の顕微鏡装置と第１の実施形態の顕微鏡装置１００とで異なる構成は、受光部５０８の構成である。本実施形態の顕微鏡装置が備える受光部５０８以外の構成および動作については、第１の実施形態の構成および動作と同様である。
【００６７】
図７は、本実施形態における受光部５０８をＹ方向から見た構成を示した図である。本実施形態の受光部５０８は、第１の実施形態の受光部１０８と同様に、ラインセンサ群２０２を備えている。ラインセンサ群２０２の構成は第１の実施形態のラインセンサ群２０２と同様の構成である。
【００６８】
第１の実施形態と異なる点は、ラインセンサ２０２−１が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ５０３−１が配置されている。また、ラインセンサ２０２−２が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ５０３−２が配置されている。同様に、ラインセンサ２０２−３〜２０２−ｎが備える受光素子２０１上には、平凸レンズ５０３−３〜５０３−ｎが配置されている。平凸レンズ５０３−１〜５０３−ｎを第２の結像レンズとする。
【００６９】
平凸レンズ５０３−１〜５０３−ｎは、互いにレンズの曲率半径が異なる。図示する例では、平凸レンズ５０３−１から平凸レンズ５０３−ｎの順に、次第にレンズの曲率半径が大きくなっている。すなわち、平凸レンズ５０３−１の曲率半径が一番小さく、平凸レンズ５０３−ｎの曲率半径が一番大きくなっている。なお、平凸レンズ５０３−１〜５０３−ｎのコバ厚は同一である。
【００７０】
平凸レンズ５０３−１〜５０３−ｎの曲率半径が互いに異なるため、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの合焦位置は互いに異なる。図示する例では、ラインセンサ２０２−１の合焦位置は位置Ａである。また、ラインセンサ２０２−２の合焦位置は位置Ｂである。また、ラインセンサ２０２−ｎの合焦位置は位置Ｎである。これにより、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎと標本との距離が同一の場合においても、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、合焦状態が互いに異なる画像を取得することができる。
【００７１】
上述したとおり、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、それぞれ合焦状態が異なる画像を撮影する。また、合焦検出部１１０は、ｎ個の画像それぞれを部分画像に分割し、同一の部分を撮影したｎ個の部分画像のうち、合焦状態の一番良い部分画像を選択する。また、画像データ生成部１１１は、合焦検出部１１０が選択した部分画像を合成して１枚の全体画像を生成する。
【００７２】
よって、本実施形態の顕微鏡装置は、標本を撮影する際にも、合焦距離を算出して合焦させる処理、すなわちオートフォーカスの処理を行うことなく、合焦状態の良い画像を撮影することができる。よって、本実施形態の顕微鏡装置は、オートフォーカスの処理、すなわち追従フォーカスを行う必要がないため、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の顕微鏡装置と第１の実施形態の顕微鏡装置１００とで異なる構成は、受光部６０８の構成である。本実施形態の顕微鏡装置が備える受光部６０８以外の構成および動作については、第１の実施形態の構成および動作と同様である。
【００７４】
図８は、本実施形態における受光部６０８をＹ方向から見た構成を示した図である。本実施形態の受光部６０８は、第１の実施形態の受光部１０８と同様に、ラインセンサ群２０２を備えている。ラインセンサ群２０２の構成は第１の実施形態のラインセンサ群２０２と同様の構成である。
【００７５】
第１の実施形態と異なる点は、ラインセンサ２０２−１が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ６０３−１が配置されている。また、ラインセンサ２０２−２が備える受光素子２０１上には、平凸レンズ６０３−２が配置されている。同様に、ラインセンサ２０２−３〜２０２−ｎが備える受光素子２０１上には、平凸レンズ６０３−３〜６０３−ｎが配置されている。平凸レンズ６０３−１〜６０３−ｎを第２の結像レンズとする。なお、平凸レンズ６０３−１〜６０３−ｎは、レンズコバ厚が同じであり、また、曲率半径も同じである。
【００７６】
また、本実施形態では、ラインセンサ群２０２を、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの副走査方向にスライドガラス１０１に対し傾斜して配置している。また、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎとスライドガラス１０１との間に光路を曲げ、且つ光路長を変えるプリズム６０４を配置している。これにより、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎの合焦位置は互いに異なる。よって、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、合焦状態が互いに異なる画像を取得することができる。
【００７７】
上述したとおり、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎは、それぞれ合焦状態が異なる画像を撮影する。また、合焦検出部１１０は、ｎ個の画像それぞれを部分画像に分割し、同一の部分を撮影したｎ個の部分画像のうち、合焦状態の一番良い部分画像を選択する。また、画像データ生成部１１１は、合焦検出部１１０が選択した部分画像を合成して１枚の全体画像を生成する。
【００７８】
よって、本実施形態の顕微鏡装置は、標本を撮影する際にも、合焦距離を算出して合焦させる処理、すなわちオートフォーカスの処理を行うことなく、合焦状態の良い画像を撮影することができる。よって、本実施形態の顕微鏡装置は、オートフォーカスの処理、すなわち追従フォーカスを行う必要がないため、高速に画像を撮影するために標本のスキャン速度を高めた場合であっても、より鮮明な画像を撮影することができる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、第２の結像レンズである平凸レンズ６０３−１〜６０３−ｎを配置せず、第１の結像レンズ１０７のみで標本の画像をラインセンサ２０２−１〜２０２−ｎ上に結像させてもよい。
【００８０】
以上、この発明の第１の実施形態〜第３の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００８１】
例えば、第１の実施形態において、顕微鏡装置は標本の中央部近傍で概略合焦を行なっているが、標本中央部以外の標本の表面上で概略合焦を行なってもよい。
【００８２】
また、第１の実施形態において、画像を１６個の部分画像に分割しているがこれに限らず、任意の個数に分割してもよい。
【００８３】
また、本発明の顕微鏡装置が備える撮像装置は、異なる合焦状態の画像を複数枚撮影することができる撮像装置であれば、どのような構成の撮像装置でもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１００，７００・・・顕微鏡装置、１０１，７０４・・・スライドガラス、１０２，７０５・・・ステージ、１０３，７０８・・・ステージ駆動部、１０４，７０７・・・ＸＹ制御部、１０５，７０６・・・Ｚ制御部、１０６，７０３・・・対物レンズ、１０７・・・第１の結像レンズ、１０８，５０８，６０８・・・受光部、１０９・・・撮像装置、１１０・・・合焦検出部、１１１・・・画像データ生成部、１１２・・・フォーカスユニット、１１３，７１１・・・フォーカス演算処理部、１１４，７１０・・・ハーフミラー、２０１・・・受光素子、２０２・・・ラインセンサ群、２０２−１〜２０２−ｎ，７０２・・・ラインセンサ、２０３−１〜２０３−ｎ，５０３−１〜５０３−ｎ，６０３−１〜６０３−ｎ・・・平凸レンズ、６０４・・・プリズム、７０１・・・ラインスキャンカメラ、７０９・・・ＡＦユニット、７０９ａ・・・投光部、７０９ｂ・・・受光部、７０９ｃ・・・プリント基板、９０１・・・標本の上面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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