(57)【要約】【課題】フィルタ切換方式のマルチバンド撮像装置において、フィルタの切換に起因する分光画像同士の位置ずれの検出を簡易かつ高精度に行うための技術を提供する。【解決手段】光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置において、複数のフィルタを保持する第１のフィルタ保持部材と、前記第１のフィルタ保持部材と交換して用いられ、前記第１のフィルタ保持部材とは異なる組み合わせの複数のフィルタを保持する第２のフィルタ保持部材と、を設ける。前記第１のフィルタ保持部材に保持された第１のフィルタと透過波長帯が等しい第２のフィルタが、前記第２のフィルタ保持部材に設けられている。【選択図】図２
2014202673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置であって、
複数のフィルタを保持する第１のフィルタ保持部材と、
前記第１のフィルタ保持部材と交換して用いられ、前記第１のフィルタ保持部材とは異なる組み合わせの複数のフィルタを保持する第２のフィルタ保持部材と、を有し、
前記第１のフィルタ保持部材に保持された第１のフィルタと透過波長帯が等しい第２のフィルタが、前記第２のフィルタ保持部材に設けられている
ことを特徴とするマルチバンド撮像装置。
【請求項２】
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される画像と、前記第２のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される画像とのあいだの位置ずれの検出に用いる画像を撮像するためのフィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタ保持部材および前記第２のフィルタ保持部材に保持されている複数のフィルタは、前記第２のフィルタを除き、互いに透過波長帯が異なるフィルタである
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項４】
前記第２のフィルタ保持部材に保持された複数のフィルタのうちの少なくとも一つが、透過波長帯が互いに異なる複数の領域から構成される複数領域フィルタであり、
前記第２のフィルタは、前記複数領域フィルタのうちの一つの領域である
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項５】
前記第２のフィルタの領域は、前記複数領域フィルタの周辺部に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項６】
前記複数領域フィルタのうち前記第２のフィルタの領域以外の領域は、分光画像を撮像するために用いられる
ことを特徴とする請求項４または５に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項７】
前記複数領域フィルタは、被写体の共役面またはその近傍に挿入される
ことを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項８】
前記第１のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される分光画像と、前記第２のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される分光画像の位置合わせのために、前記分光画像に対し補正処理を施す調整部をさらに備え、
前記調整部は、前記第１のフィルタを透過した光に基づく画像と前記第２のフィルタを透過した光に基づく画像との位置ずれに基づいて、前記分光画像に施す補正処理の補正量を決定する
ことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項９】
前記第１のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される分光画像と、前記第２のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像される分光画像の位置合わせのために、前記撮像センサと被写体の相対位置を調整する処理を実行する調整部をさらに備え、
前記調整部は、前記第１のフィルタを透過した光に基づく画像と前記第２のフィルタを透過した光に基づく画像との位置ずれに基づいて、前記撮像センサと被写体の相対位置の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１０】
光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置であって、
複数のフィルタを有しており、
前記複数のフィルタのそれぞれが、透過波長帯が互いに異なる第１の領域と第２の領域を有しており、
前記複数のフィルタの第１の領域は、互いに透過波長帯が異なり、
前記複数のフィルタの第２の領域は、互いに透過波長帯が等しい
ことを特徴とするマルチバンド撮像装置。
【請求項１１】
前記フィルタの前記第１の領域は、分光画像を撮像するために用いられ、
前記フィルタの前記第２の領域は、前記複数のフィルタそれぞれの前記第１の領域を用いて撮像される複数の分光画像のあいだの位置ずれの検出に用いる画像を撮像するために用いられる
ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１２】
前記第２の領域は、前記フィルタの周辺部に設けられている
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１３】
前記フィルタは、被写体の共役面またはその近傍に挿入される
ことを特徴とする請求項１０〜１２のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１４】
前記複数のフィルタそれぞれの前記第１の領域を用いて撮像される複数の分光画像の位置合わせのために、前記分光画像に対し補正処理を施す調整部をさらに備え、
前記調整部は、前記複数のフィルタそれぞれの第２の領域を透過した光に基づく複数の画像の位置ずれに基づいて、前記分光画像に施す補正処理の補正量を決定する
ことを特徴とする請求項１０〜１３のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１５】
前記複数のフィルタそれぞれの前記第１の領域を用いて撮像される複数の分光画像の位置合わせのために、前記撮像センサと被写体の相対位置を調整する処理を実行する調整部をさらに備え、
前記調整部は、前記複数のフィルタそれぞれの第２の領域を透過した光に基づく画像の位置ずれに基づいて、前記撮像センサと被写体の相対位置の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１０〜１３のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１６】
前記複数のフィルタが一つのフィルタ保持部材に保持されている
ことを特徴とする請求項１０〜１５のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１７】
前記フィルタ保持部材は、フィルタホイールである
ことを特徴とする請求項１〜９、１６のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１８】
前記マルチバンド撮像装置は、顕微鏡装置である
ことを特徴とする請求項１〜１７のうちいずれか１項に記載のマルチバンド撮像装置。
【請求項１９】
光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置の制御方法であって、
第１のフィルタ保持部材に保持された複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、
前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、
前記第１のフィルタ保持部材から第２のフィルタ保持部材に交換するステップと、
前記第２のフィルタ保持部材に保持された複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、
前記第１のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像された画像と、前記第２のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像された画像のあいだの位置ずれを検出するステップと、を有し、
前記第１のフィルタ保持部材に保持された第１のフィルタと透過波長帯が等しい第２のフィルタが、前記第２のフィルタ保持部材に設けられており、
前記位置ずれは、前記第１のフィルタを透過した光に基づく画像と前記第２のフィルタを透過した光に基づく画像とを用いて検出される
ことを特徴とするマルチバンド撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置の制御方法であって、
複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、
前記複数のフィルタを用いて撮像された複数の画像のあいだの位置ずれを検出するステップと、を有し、
前記複数のフィルタのそれぞれが、透過波長帯が互いに異なる第１の領域と第２の領域を有しており、
前記複数のフィルタの第１の領域は、互いに透過波長帯が異なり、
前記複数のフィルタの第２の領域は、互いに透過波長帯が等しく、
前記位置ずれは、前記複数のフィルタそれぞれの第２の領域を透過した光に基づく複数の画像を用いて検出される
ことを特徴とするマルチバンド撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、癌検査などにおいて、患者から採取した組織を固定したプレパラート（スライド）を光学顕微鏡で観察し、病変の種類や性質を見分ける病理診断が行われている。最近では、光学顕微鏡の代替として、デジタル画像による診断を可能とするシステム（バーチャルスライドシステム等と呼ばれる）が利用され始めている。この種のシステムでは、デジタルスライドスキャナと呼ばれる撮像装置により、プレパラートをデジタル撮像し、高精細の画像データを生成する。これにより、迅速な遠隔診断、デジタル画像を用いた患者への説明、希少症例の共有化、教育・実習の効率化等の様々なメリットを得ることができる。一方、デジタル撮像によって得られた画像をディスプレイ上で観察した場合に、光学顕微鏡で観察した場合と異なった色で表現されることがあり、診断の妨げになる可能性がある。この問題に対し、デジタルスライドスキャナの機能拡張の一つとして、実物に忠実な色再現を可能とするマルチバンド撮像機能の搭載が試みられている。
【０００３】
マルチバンド撮像とは、異なる複数の波長帯で被写体を撮像し、それぞれの波長帯に対応する複数の分光画像を取得する撮像手法である。通常のカラーカメラではＲＧＢ３色の画像が得られるのに対し、マルチバンド撮像では４種類以上の波長帯（チャネル）の分光画像が得られる。各波長帯（チャネル）の画像は分光画像またはバンド画像と呼ばれ、波長帯が異なる複数の分光画像から構成される画像群はマルチバンド画像と呼ばれる。マルチバンド画像から被写体の分光輝度を推定することで、忠実な色再現が可能となる。
【０００４】
マルチバンド撮像の方法の一つとして、特定の波長帯の光を透過する色フィルタをフィルタホイール等で順次切り替えながら、異なる波長帯での画像データを取得する方式（以後、色フィルタ切換方式と称する）が知られている（非特許文献１）。この手法は、フィルタの分光透過率分布の設計が容易であることや、面内の透過率の均一性が高い、という利点がある。また、マルチバンド撮像ではないが、同様の構成をもつものとして、面順次切換式のカラーカメラがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Masahiro Yamaguchiら著、「Natural Vision: Visual Telecommunication based on Multispectral Technology」International Display Workshops '00 (2000) 1115-1118
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３１９１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
色フィルタ切換方式では、図１６（ａ）に示すように、透過波長帯が狭いフィルタ（以後、狭帯域通過フィルタと称する）を複数用意し、それらを選択的に切り換えて撮像する波長帯を細かく分割することで、色再現性を高めることができる。また、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように特定の波長の分光透過率が減衰するようなフィルタや、図１６（ｄ）で示すような透過波長帯のピークを複数持つフィルタを組み合わせることもある。この際
、フィルタの枚数は１６以上になることも多い。ところで、ステージや支柱等との干渉といった物理的な制約から、一般的な顕微鏡程度の大きさの装置では、１つのフィルタホイールに３〜８枚程度のフィルタを搭載するのが限界である。そのため、複数のフィルタホイールを用意し、それらを交換しつつ撮像することになる。しかし、フィルタホイールの交換を行うと、交換時に発生する振動でプレパラートや結像光学系が移動し、分光画像の位置ずれが発生するおそれがある。分光画像の位置ずれは、複数の分光画像を合成して色再現性を向上させた画像（以下、色再現画像と称する）を生成する際に、色ずれ（偽色の発生）の原因となる。
【０００８】
色ずれの別の原因として、フィルタホイールの回転（色フィルタの切換）に伴う画像の位置ずれも知られている。これは、回転軸のブレにより、色フィルタ表面と光軸のなす角が変化して、結像位置が微小にずれるために発生する。特許文献１では、回転に伴う画像の位置ずれを、色フィルタごとに割り出し、割り出した位置ずれを撮像素子の移動によって補正している。結像位置を割り出すためには、色フィルタ表面と光軸とのなす角が必要である。色フィルタの切換、あるいはフィルタホイールの交換の際には、上記なす角が変化するので、その都度測定する必要がある。そのため、頻繁に上記切換、または交換が発生すると、画像取得に多大な時間を要する。加えて、位置ずれの補正精度は上記なす角の測定精度に左右されるため、高精度な補正を行うには精密に測定可能な検出器等の装置構成が必要となる。これは、マルチバンド撮像装置のコストアップにつながる。
【０００９】
上記のような機械的な補正のほかに、画像の位置ずれを画像処理によって補正することが考えられる。この場合、位置ずれを補正したい二つの画像から特徴点を抽出し、対応する特徴点の位置が一致するように画像を移動する方法などが一般的である。特徴点位置の一致度により位置ずれを補正するには、二つの画像が十分に類似して、対応する特徴点位置を正確に計算できる必要がある。ところが、異なるフィルタを通して取得した二つの画像は、各々フィルタの分光透過率分布に依存するため、必ず類似するわけではない。例えば、相互情報量法（mutual information method）のようなロバストな統計的手法を用い
ることにより、類似していない画像の位置ずれの補正を行うことも考えられる。しかし、位置合わせを行うそれぞれの画像について情報量（エントロピー）を求める必要があるため、多大な処理時間を要する。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、フィルタ切換方式のマルチバンド撮像装置において、フィルタの切換に起因する分光画像同士の位置ずれの検出を簡易かつ高精度に行うための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】
【００１１】
本発明の第一態様は、光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置であって、複数のフィルタを保持する第１のフィルタ保持部材と、前記第１のフィルタ保持部材と交換して用いられ、前記第１のフィルタ保持部材とは異なる組み合わせの複数のフィルタを保持する第２のフィルタ保持部材と、を有し、前記第１のフィルタ保持部材に保持された第１のフィルタと透過波長帯が等しい第２のフィルタが、前記第２のフィルタ保持部材に設けられていることを特徴とするマルチバンド撮像装置である。
【００１２】
本発明の第二態様は、光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置であって、複数のフィルタを有しており、前記複数のフィルタのそれぞれが、透過波長帯が互いに異なる第１の領域と第２の領域を有しており、前記複数のフィルタの第１の領域は、互いに透過波長帯が異なり、前記複数のフィルタの第２の領域は、互いに透過波長帯が等しいことを特徴とするマルチバンド撮像装置である。
【００１３】
本発明の第三態様は、光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置の制御方法であって、第１のフィルタ保持部材に保持された複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、前記第１のフィルタ保持部材から第２のフィルタ保持部材に交換するステップと、前記第２のフィルタ保持部材に保持された複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、前記第１のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像された画像と、前記第２のフィルタ保持部材に保持されたフィルタを用いて撮像された画像のあいだの位置ずれを検出するステップと、を有し、前記第１のフィルタ保持部材に保持された第１のフィルタと透過波長帯が等しい第２のフィルタが、前記第２のフィルタ保持部材に設けられており、前記位置ずれは、前記第１のフィルタを透過した光に基づく画像と前記第２のフィルタを透過した光に基づく画像とを用いて検出されることを特徴とするマルチバンド撮像装置の制御方法である。
【００１４】
本発明の第四態様は、光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能なマルチバンド撮像装置の制御方法であって、複数のフィルタを前記光路に一つずつ挿入して、前記撮像センサにより複数の画像のデータを撮像するステップと、前記複数のフィルタを用いて撮像された複数の画像のあいだの位置ずれを検出するステップと、を有し、前記複数のフィルタのそれぞれが、透過波長帯が互いに異なる第１の領域と第２の領域を有しており、前記複数のフィルタの第１の領域は、互いに透過波長帯が異なり、前記複数のフィルタの第２の領域は、互いに透過波長帯が等しく、前記位置ずれは、前記複数のフィルタそれぞれの第２の領域を透過した光に基づく複数の画像を用いて検出されることを特徴とするマルチバンド撮像装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィルタの切換に起因する分光画像同士の位置ずれの検出を簡易かつ高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像処理システム装置構成全体図
【図２】顕微鏡装置ブロック図
【図３】第一の実施形態におけるフィルタ構成模式図
【図４】画像処置装置ハードウェア構成
【図５】第一の実施形態における画像取得工程フローチャート
【図６】第一の実施形態における位置ずれ補正工程フローチャート
【図７】第二の実施形態における画像処理システム装置構成全体図
【図８】第二の実施形態におけるフィルタ構成模式図
【図９】第二の実施形態におけるフィルタの光学系に対する挿入位置を示す模式図
【図１０】第二の実施形態における画像取得工程フローチャート
【図１１】第二の実施形態における位置ずれ補正工程フローチャート
【図１２】第三の実施形態におけるフィルタ構成模式図
【図１３】第三の実施形態における位置ずれ補正工程フローチャート
【図１４】第四の実施形態における画像取得工程フローチャート
【図１５】第四の実施形態における位置ずれ補正工程フローチャート
【図１６】フィルタの分光透過率特性の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、光源と撮像センサのあいだの光路に挿入するフィルタを切り換えることで、
異なる波長帯に対応する複数の分光画像のデータを取得可能な、フィルタ切換方式のマルチバンド撮像装置に関する。フィルタ切換方式のマルチバンド撮像装置では、複数のフィルタが装着されたフィルタ保持部材（フィルタホイールなど）を用い、自動またはマニュアルでフィルタを切換可能な機構が採用される。また、フィルタの数が多い場合には、異なる組み合わせのフィルタが装着された複数のフィルタ保持部材を用意し、それらを自動またはマニュアルで交換しつつ撮像が行われる。ところで、フィルタ保持部材の交換やフィルタの切換を行うと、被写体や光学系がずれたり、撮像センサ上の結像位置がずれたりし、得られる分光画像に位置ずれが生じる可能性がある。このような位置ずれを精度良く検出するために、本実施形態のマルチバンド撮像装置では次のような構成を採用する。
【００１８】
例えば、第１のフィルタ保持部材と第２のフィルタ保持部材が交換して用いられる構成においては、第１のフィルタ保持部材に保持されたいずれかのフィルタ（第１のフィルタ）と透過波長帯が等しいフィルタ（第２のフィルタ）を第２のフィルタ保持部材に設ける。第１のフィルタを透過した光に基づく画像と第２のフィルタを透過した光に基づく画像とは光学的な条件は揃っているため、この二つの画像を比較することでフィルタ保持部材の交換に起因する位置ずれを精度良く検出可能である。なお、第２のフィルタとしては、フィルタの全面（全域）の透過波長帯を第１のフィルタと等しくしたもの（図３（ａ）参照）でもよいし、フィルタの一部の領域の透過波長帯のみを第１のフィルタと等しくしたもの（図８（ｂ）参照）でもよい。前者の具体例は第一の実施形態で詳しく説明し、後者の具体例は第二の実施形態で詳しく説明する。
【００１９】
また、一つのフィルタ保持部材に装着する全てのフィルタを、透過波長帯が異なる複数の領域を有するフィルタで構成し、全フィルタの第１の領域が互いに透過波長帯が異なり、全フィルタの第２の領域が互いに透過波長帯が等しくなるように設定してもよい。各フィルタの第２の領域を透過した光に基づく画像を比較することで、フィルタの切換に起因する位置ずれを精度良く検出可能である。この構成の具体例は第三の実施形態で詳しく説明する。
【００２０】
以上の方法により検出した位置ずれに基づき、各分光画像の位置合わせを行うことにより、高精度なマルチバンド画像を得ることができる。そして、このように位置合わせされた分光画像同士を合成して色再現画像を生成することで、色ずれのほとんどない高品質な画像を得ることができる。なお、分光画像の位置合わせは、分光画像に対し画像処理（アフィン変換など）による位置補正を施す方法でもよいし、撮像センサと被写体の相対位置を調整する方法でもよい。いずれの方法の場合でも、同じ透過波長帯のフィルタを透過した光に基づく画像を用いて検出した位置ずれに基づいて、補正量や調整量を決定することで、高精度な位置合わせを実現できる。
【００２１】
以下に述べる実施形態では、プレパラートのデジタル画像を生成し観察するスライドスキャナシステム（バーチャルスライドシステム）の顕微鏡装置に本発明を適用した例を説明する。顕微鏡装置では、被写体を高倍率かつ高精細で撮影するため、被写体や結像位置が微小にずれただけでも画像上の位置に大きく影響が出る。したがって、顕微鏡装置は本発明を特に好ましく適用できる対象である。ただし、本発明は、顕微鏡装置に限らず、フィルタ切換方式のマルチバンド撮像装置であれば適用することが可能である。
【００２２】
［第一の実施形態］
＜スライドスキャナシステム構成＞
図１は本発明の第一の実施形態に係るスライドスキャナシステムの概略構成を説明する模式図である。このスライドスキャナシステムは、被写体となるプレパラート上の被検試料の光学顕微鏡像を高解像かつ大サイズ（広画角）のデジタルマルチバンド画像として取得するためのシステムである。
【００２３】
スライドスキャナシステムは、マルチフィルタホイール付顕微鏡装置１０１と画像処理装置１０２、コンピュータ１０３、表示装置１０４によって構成される。画像処理装置１０２は専用処理ボードとしてコンピュータ１０３に組み込まれている。マルチフィルタホイール付顕微鏡装置（以下、単に顕微鏡装置とも称する）１０１とコンピュータ１０３との間は、専用もしくは汎用Ｉ／Ｆのケーブル１０５で接続され、コンピュータ１０３と表示装置１０４の間は、汎用のＩ／Ｆのケーブル１０６で接続される。顕微鏡装置１０１と画像処理装置１０２によりマルチバンド撮像装置（マルチバンド撮像が可能なスライドスキャナ）が構成されている。
本実施形態では上記のような構成になっているが、例えば、顕微鏡装置１０１に画像処理装置１０２を組み込んでもよいし、コンピュータ１０３と表示装置１０４を一体としたノートＰＣ、または、すべてを一体とした装置を用いてもよい。
【００２４】
図２はマルチフィルタホイール付顕微鏡装置１０１と画像処理装置１０２の概略構成を示す模式図である。
【００２５】
（マルチフィルタホイール付顕微鏡装置）
顕微鏡装置１０１は、プレパラート２１１をステージ２０７により異なる位置に動かし、各位置において色フィルタ切換方式によってマルチバンド撮像を行い、マルチバンド画像データを取得する装置である。顕微鏡装置１０１は、照明ユニット２０１、マルチフィルタホイールユニット２０２、照明光学系２０６、ステージ２０７、ステージ制御ユニット２０８、結像光学系２１２、撮像ユニット２１３、メイン制御系２１４から構成される。
【００２６】
照明ユニット２０１は、照明光を発する光源２０１ａと、光源の点灯や光量を制御する光源制御系２０１ｂとから構成される。照明ユニット２０１の光はフィルタおよび照明光学系２０６を介してステージ２０７上に配置されたプレパラート２１１を照射する。照明光学系２０６は、プレパラート２１１に対して均一に光を照射するための光学系である。
【００２７】
マルチフィルタホイールユニット２０２は、複数のフィルタホイール、フィルタホイール格納部２０４、フィルタホイールを交換するロボットアーム２０５、フィルタホイール制御系２０３から構成される。フィルタホイール格納部２０４は、光路に挿入されていないフィルタホイールを格納しておく場所である。フィルタホイール交換ロボットアーム２０５は光路に挿入されているフィルタホイールと、フィルタホイール格納部２０４に格納されているフィルタホイールの交換を行う。フィルタホイール制御系２０３は、メイン制御系２１４の指示を受け、ロボットアーム２０５によるフィルタホイールの交換と、光路に挿入されているフィルタホイールの回転を制御する。このような構成により、フィルタの自動切換が可能となっている。
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）はマルチフィルタホイールユニット２０２で使用するフィルタおよびフィルタホイールの概略構成である。
本実施形態で使用するフィルタは、図１６（ａ）〜（ｄ）に例示したような、特定の波長帯のみの光線を透過する狭帯域通過フィルタや、分光透過率分布を設計した色フィルタである。以後の説明では、単にフィルタと称する。フィルタの透過波長帯は任意に選択することができる。本実施形態では、マルチバンド撮像を行う全波長帯（一例を挙げると、可視光領域：波長４００ｎｍから７００ｎｍ）を等間隔に分割する狭帯域通過フィルタを使用する。
本実施形態では、図３（ａ）に示す円形フィルタ３０１や、図３（ｂ）に示す扇型フィルタ３０２を用いるが、フィルタの外形はこれらに限らず、どのような形状でも構わない。
【００２９】
フィルタホイール形状はフィルタ外形に合わせて決められる。円形フィルタ３０１であれば円形フィルタ用フィルタホイール３０３、扇型フィルタ３０２であれば扇型用フィルタ用ホイール３０４が考えられるが、これらに限定されるものではない。フィルタホイールのサイズ（主に直径）は、周囲との物理的干渉を避けるため、顕微鏡装置の大きさにより決められる。一般的な顕微鏡装置で使用する場合、一度にフィルタホイールが保持できる枚数は３〜８枚である。本実施形態では６枚保持のフィルタホイールとした。この６枚保持フィルタホイールを用いて１６種のフィルタを使ったマルチバンド撮像を行うなら、３個のフィルタホイールを使用する。なお、フィルタ保持部材としては、フィルタホイールのように回転によりフィルタを切り換える形態ではなく、平行移動によりフィルタを切り換える形態のものを用いることもできる。
【００３０】
複数のフィルタホイールを使用する際、各フィルタホイールには、位置合わせ用（アライメント用）のフィルタとして、他のフィルタホイールに保持されているフィルタのいずれかと透過波長帯が等しいフィルタ３０５（以降、共通フィルタと称する）が設けられる。図３（ａ）のように２個のフィルタホイールを用いる場合には、一方のフィルタホイールと他方のフィルタホイールにそれぞれ同じ透過波長帯の共通フィルタ３０５が装着される。共通フィルタ３０５を除く部分には、互いに透過波長帯が異なるフィルタを装着するとよい。そうすると、Ｎ個のフィルタホイールのそれぞれにＭ個のフィルタが装着可能である場合には、最大で｛Ｎ×Ｍ−（Ｎ−１）｝種類のフィルタを切り換えることができる。
【００３１】
図２に戻り顕微鏡装置１０１の説明を続ける。ステージ２０７は、被写体であるプレパラート２１１を支持し、移動可能に構成されている。ステージ２０７は、結像光学系２１２の光軸に沿った軸（Ｚ軸と称する）と、Ｚ軸と直交する平面内で直交する二軸（Ｘ、Ｙ軸と称する）の、計三軸方向への移動が可能である。ステージ２０７の移動は、ステージ制御ユニット２０８により制御される。ステージ制御ユニット２０８は、駆動制御系２０９とステージ駆動機構２１０から構成される。駆動制御系２０９は、メイン制御系２１４の指示を受け、ステージ２０７の駆動制御を行う。ステージ駆動機構２１０は、駆動制御系２０９の指示に従い、ステージ２０７を駆動する。
プレパラート２１１は、観察対象となる組織の切片や塗抹した細胞をスライドグラス上に貼り付け、封入剤とともにカバーグラスの下に固定した部材である。
結像光学系２１２は、プレパラート２１１の検体の光学像を撮像ユニット２１３内の撮像センサへ結像するためのレンズ群である。
【００３２】
撮像ユニット２１３は、撮像センサ２１３ａ、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１３ｂ、黒補正部２１３ｃから構成される。撮像センサ２１３ａは、二次元の光学像を光電変換によって電気的な物理量へ変える一次元もしくは二次元のイメージセンサであり、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）やＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）デバイスが用いられる。一次元センサの場合、走査方向へスキャンすることで二次元画像が得られる。撮像センサ２１３ａからは、光の強度に応じた電圧値をもつ電気信号が出力される。ＡＦＥ２１３ｂは、撮像センサ２１３ａから出力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換する回路である。黒補正部２１３ｃは、撮像センサ２１３ａおよびＡＦＥ２１３ｂによって取得された画像データの各画素から、遮光時に得られた黒補正データを減算する処理を行う。撮像ユニット２１３によって取得された画像データを、原画像データまたは分光画像データと称する。なお、検体全域を一回で撮像できない場合には、ステージ２０７をＸＹ移動しながら複数回の撮像を行うことで、一つの検体に対し複数の分割画像のデータを得ればよい。
メイン制御系２１４は、画像処理装置１０２内のユーザ情報取得部２１５で取得した情報に基づき、これまで説明してきた各種ユニットの制御を行う。
【００３３】
（画像処理装置）
画像処理装置１０２は、専用処理ボードとしてコンピュータ１０３に組み込まれており、顕微鏡装置１０１から取得した原画像データから、ユーザの要求に応じて、色再現画像データと表示装置１０４に表示するデータを生成する。画像処理装置１０２は、ユーザ情報取得部２１５、画像位置調整部２１６、ゲイン調整部２１７、画像合成処理部２１８、色再現画像生成部２１９、デジタルフィルタ処理部２２０、圧縮処理部２２１、および表示データ生成部２２３から構成される。なおこれ以降、上記のゲイン調整部２１７から圧縮処理部２２１までを現像処理ユニット２２２と称する。
【００３４】
ユーザ情報取得部２１５は、コンピュータ１０３内の記憶装置上から、顕微鏡装置１０１の撮像条件情報、現像処理ユニット２２２による色再現画像データを生成する際の色再現情報を取得する。撮像条件情報、色再現情報は事前にユーザによってＧＵＩ等を介して入力され、上記記憶装置に保持されている。例えば撮像条件情報の一例である撮像範囲であれば、プレパラートの縮小画像を表示し、ＧＵＩで範囲をユーザに指定させる。同様に、色再現情報の取得の一例としては、等色関数の候補等を表示してユーザに選択させる。取得した情報の内、撮像条件情報はメイン制御系２１４と現像処理ユニット２２２に送られ、色再現情報は現像処理ユニット２２２に送られる。
【００３５】
画像位置調整部２１６は、顕微鏡装置１０１から取得した原画像データ間の像の位置ずれを補正する。補正処理の工程は後述する。
【００３６】
現像処理ユニット２２２では、顕微鏡装置１０１で取得した原画像データを用いて、表示装置１０４に表示する色再現画像データを生成する。ゲイン調整部２１７は、撮像に用いられた色フィルタに応じて画像データのゲインを調整することによって、露光量の差を補正する。画像合成処理部２１８は、原画像データが複数の分割画像から構成されている場合に、分割画像をつなぎ合わせて、撮像条件情報に基づく大容量画像データを生成する。色変換画像生成部２１９は、画像合成処理部２１８で生成されたマルチバンド画像データをＸＹＺ色度座標値に変換する。この変換された画像データを、ＸＹＺ画像データと称する。デジタルフィルタ処理部２２０は、ＸＹＺ画像データに含まれる高周波成分の抑制、ノイズ除去、解像感強調を実現するデジタルフィルタである。圧縮処理部２２１は、大容量の二次元画像データの伝送の効率化および保存する際の容量削減が目的で行われる圧縮の符号化処理である。静止画像の圧縮手法として、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）、ＪＰＥＧを改良、進化させたＪＰＥＧ２０００やＪＰＥＧ  ＸＲ等の規格化された符号化方式が広く一般に知られている。圧縮された画像データはコンピュータ１０３内の記憶装置に送られ、蓄えられる。
表示データ生成部２２３は現像処理ユニット２２２で生成されたＸＹＺ画像データを、ルックアップテーブルを用いて、表示装置１０４で表示可能なＲＧＢ表色系に変換する。
【００３７】
（ハードウェア構成）
図４は、コンピュータ１０３のハードウェア構成を示すブロック図である。本実施形態では、一般的なＰＣ（Personal Computer）に専用処理ボードである画像処理装置１０２
を組み込んでいる。
【００３８】
コンピュータ１０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０２、記憶装置４０３、データ入出力Ｉ／Ｆ４０５、およびこれらを
互いに接続する内部バス４０４を備える。ＣＰＵ４０１は、必要に応じてＲＡＭ４０２等に適宜アクセスし、各種演算処理を行いながらＰＣの各ブロック全体を統括的に制御する。ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４０１の作業用領域等として用いられ、ＯＳ、実行中の各種プログラム、各種データを一時的に保持する。記憶装置４０３は、ＣＰＵ４０１に実行させ
るＯＳ、プログラム、各種パラメータなどのデータが固定的に記憶されている補助記憶装置である。ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の磁気ディスクドライブ、もしくはＳＳＤ（Solid State Disk）等のＦｌａｓｈメモリを用いた半導体デバイスが用いられる。
【００３９】
データ入出力Ｉ／Ｆ４０５には、専用処理ボードである画像処理装置１０２と、ネットワークに接続するためのＬＡＮ Ｉ／Ｆ４０６、グラフィクスボード４０７、外部装置Ｉ
／Ｆ４０８、操作Ｉ／Ｆ４０９が接続される。さらに、グラフィクスボード４０７に表示装置１０４、外部装置Ｉ／Ｆ４０８に顕微鏡装置１０１、操作Ｉ／Ｆ４０９にキーボード４１０やマウス４１１が、それぞれ接続される。
【００４０】
表示装置１０４は、例えば液晶、ＥＬ（Electro-Luminescence）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いた表示デバイスである。前述したように、コンピュータ１０３と一体化したノートＰＣを用いてもよい。操作Ｉ／Ｆ４０９に接続される入力デバイスとしてキーボード４１０やマウス４１１を例示したが、専用の入力デバイスやマウス以外のポインティングデバイスを用いてもよい。また、表示装置１０４としてタッチパネルディスプレイを用いた場合には、表示装置１０４の画面を入力デバイスとして利用できる。
【００４１】
（マルチバンド画像の取得）
図５は、顕微鏡装置１０１及び画像処理装置１０２によるマルチバンド画像取得工程のフローチャートである。これを用いて画像取得工程を説明する。
【００４２】
ステップＳ５０１では、プレパラート２１１上の撮像範囲、撮像センサの露光時間、撮像に使用するフィルタの枚数やそれらの透過波長帯等の撮像条件情報を、ユーザがコンピュータ１０３を介して画像処理装置１０２に入力する。この際、ユーザは、必要に応じて、等色関数などの色再現情報も入力する。入力された情報は記憶装置４０３に一旦蓄えられ、その後ユーザ情報取得部２１５によって取得される。
ステップＳ５０２では、メイン制御系２１４が、ステップＳ５０１で入力された情報をユーザ情報取得部２１５より取得する。
【００４３】
ステップＳ５０３では、ステップＳ５０２で取得した条件に従い、メイン制御系２１４が、ステージ２０７の移動距離の計算と、フィルタホイールの動作順の決定を行う。撮像条件で与えられた撮像範囲が一回で撮像可能なサイズより大きい場合には、撮像範囲を複数の撮像領域に分割する。また、メイン制御系２１４は、撮像センサ、ステージ、フィルタ、光源等の初期化を行う。プレパラート２１１の位置（ステージ２０７のＸＹＺ位置）は、最初の撮像領域（撮像位置）にセットされる。
【００４４】
ステップＳ５０４では、光源ユニット２０１及び照明光学系２０６から光が照射され、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。撮像ユニット２１３から出力された画像データは、ＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３に送られ、蓄えられる。この際、画像データのヘッダに、撮像に使用したフィルタとフィルタホイールの識別コードが付与される。
【００４５】
ステップＳ５０５では、メイン制御系２１４が、現在のフィルタホイール（光路に挿入されているフィルタホイール）に保持されているすべてのフィルタで撮像済みであるか判断する。撮像済みの場合には、ステップＳ５０７へ、撮像済みでない場合にはステップＳ５０６へ、移行する。ステップＳ５０６では、フィルタホイール制御系２０３の指令に基づき、フィルタホイールを回転して、フィルタの切換を行う。フィルタの切換後、ステップＳ５０４に戻り、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。
【００４６】
ステップＳ５０７では、メイン制御系２１４が、ステップＳ５０２で取得した撮像範囲すべてが撮像済みであるか判断する。撮像済みの場合にはステップＳ５０９へ、撮像済み
でない場合にはステップＳ５０８へ移行する。ステップＳ５０８では、ステージ制御ユニット２０８が、ステップＳ５０３で計算したステージ２０７の移動距離に従って、次の撮像領域にステージ２０７を駆動してプレパラート２１１を移動させる。移動後、ステップＳ５０４に戻り、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。
【００４７】
ステップＳ５０９では、メイン制御系２１４が、マルチフィルタホイールユニット２０２に保持されているすべてのフィルタホイールを用いて撮像済みか判断する。なお、ステップＳ５０１の撮像条件として、撮像に使用するフィルタホイールが指定されている場合は、ステップＳ５０９の処理は、指定されたフィルタホイールによる撮像が済んだかどうかの判断となる。撮像済みの場合にはステップＳ５１１へ、撮像済みでない場合にはステップＳ５１０へ移行する。ステップＳ５１０では、フィルタホイール制御系２０３の指令に基づき、フィルタホイール交換ロボットアーム２０５により、フィルタホイールの交換を行う。フィルタホイールの交換後、ステップＳ５０４に戻り、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。
【００４８】
以上のステップＳ５０４〜Ｓ５１０の処理を繰り返すことにより、プレパラート２１１上の同じ撮像領域（撮像位置）に対し、異なるフィルタによる撮像が行われ、複数枚の分光画像のデータが得られる。続くステップＳ５１１では、画像位置調整部２１６において、ステップＳ５１０でのフィルタホイールの交換によって生じた画像の位置ずれを補正する。ステップＳ５１１の位置ずれ補正工程の詳細は後述する。位置ずれ補正後の画像データは現像処理ユニット２２２に渡される。
【００４９】
ステップＳ５１２では、ステップＳ５１１で位置ずれを補正した画像データに対し、ゲイン調整部２１７にて、ゲイン調整を施す。次に、ゲイン調整された画像データを画像合成処理部２１８でつなぎ合わせる。その後、つなぎ合わせて生成された大サイズのマルチバンド画像データをもとに、色再現画像生成部２１９にて色再現画像の生成を行う。色再現画像は、ステップＳ５０１でユーザによって入力された色再現情報か、あらかじめ記憶装置４０３に蓄えられていた色再現情報に基づいて生成される。さらに、デジタルフィルタ処理部２２０で処理を行い、色再現画像データを生成する。
【００５０】
ステップＳ５１３では、ステップＳ５１２で生成した色再現画像データを圧縮処理部２２１によって圧縮し、記憶装置４０３へ送る。その後、表示データ生成部２２３で表示データを生成し、表示装置１０４へ出力する。上記圧縮処理部２２１と表示データ処理部２２３の処理は並列に実行してもよい。
【００５１】
（画像の位置ずれ補正）
図６は、図５のステップＳ５１１の画像の位置ずれ補正工程の詳細を示したフローチャートである。図６を用いて本実施形態の画像位置調整部２１６による画像の位置ずれ補正の処理を説明する。
【００５２】
ステップＳ６０１では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ５１１までに撮像された画像データすべてをＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３より取得する。ステップＳ６０２では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ６０１で取得した画像データの内、共通フィルタ３０５を用いて取得した画像データを抽出する。各々の画像データのヘッダには、撮像に使用したフィルタとフィルタホイールの識別コードが付与されているので、画像位置調整部２１６はこの識別コードを参照することで共通フィルタ３０５を用いて撮像された画像データを容易に識別できる。なお、これ以降、共通フィルタ３０５で撮像された画像データを、比較用画像データと称する。フィルタホイールを３つ用いた場合には、各々のフィルタホイールに対応する３枚の比較用画像データが抽出される。
【００５３】
ステップＳ６０３では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ６０２で抽出した比較用画像データの内の一つを選択し、位置ずれ補正の基準とするための画像データ（以後、基準用画像データと称する）に設定する。本実施形態では、一つめのフィルタホイールの共通フィルタ３０５で撮像された画像データを基準用画像データに選ぶが、どの比較用画像データを基準用画像データに選んでも構わない。基準用画像データ以外の比較用画像データは、補正を施される画像データ（以後、被補正画像データと称する）に設定される。
【００５４】
ステップＳ６０４では、画像位置調整部２１６が、基準用画像データから特徴点を抽出する。この特徴点を基準特徴点と称する。特徴点は、例えばコーナー検出法（Harris法など）を利用するものや、ＳＵＲＦ（Speeded Up Robust Features）法など、公知な特徴点検出アルゴリズムによって抽出することが可能である。
【００５５】
ステップＳ６０５では、画像位置調整部２１６が、被補正画像データに対し、基準用画像データに適用したアルゴリズムと同じアルゴリズムを適用し、特徴点を抽出する。ステップＳ６０６では、画像位置調整部２１６が、基準用画像データから抽出された特徴点と、被補正画像データから抽出された特徴点の対応をとり、その結果に基づき、特徴点の対応を示したリスト（特徴点対応リスト）を作成する。特徴点対応リストは、対応する特徴点について、基準用画像における座標と被補正画像における座標とが記述されたデータである。前述のように、フィルタホイールの交換時の振動等によりプレパラート２１１やステージ２０７の位置ずれが起きると、同じ特徴点（対応する特徴点）が画像中の異なる位置に現れる。
【００５６】
ステップＳ６０７では、画像位置調整部２１６が、特徴点対応リストを用いて、基準用画像に対する被補正画像の平行移動ずれ量と回転ずれ量を算出する。具体的には、画像位置調整部２１６は、特徴点対応リストに記述された特徴点のそれぞれについて、基準用画像における座標と被補正画像における座標の差を計算し、それらの平均値を求め、これを平行移動ずれ量とする。また、画像位置調整部２１６は、任意の二つの基準特徴点を選び、その二つの点を結ぶ線分の画像の長辺に対する傾きを計算する。同様に、画像位置調整部２１６は、特徴点対応リストを参照して、これら二つの基準特徴点に対応する被補正画像内の二つの特徴点の座標を取得し、その二点を結ぶ線分の画像の長辺に対する傾きを計算する。そして画像位置調整部２１６は、これら二つの線分の傾きを比較することで、被補正画像の基準用画像に対する像の回転ずれ量を求める。計算された平行移動ずれ量と回転ずれ量は、この被補正画像データを取得する際に用いられたフィルタホイールに対する補正パラメータ（補正量）Ｐ（ｈ）として、ＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３に格納される。
【００５７】
フィルタホイールが三つ以上ある場合には、ステップＳ６０５〜Ｓ６０７の処理を被補正画像毎に適用することで、基準となるフィルタホイール以外のすべてのフィルタホイールに対し補正パラメータＰ（ｈ）が決定される（ステップＳ６０８）。
【００５８】
ステップＳ６０９では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ６０５〜Ｓ６０８により得られた補正パラメータＰ（ｈ）に基づき、各々の画像データに対して像の平行移動、回転等の画像処理を施し、位置を補正する。なお、位置補正の対象となる画像データは、被補正画像データ及び被補正画像データと同じフィルタホイールを用いて撮像された画像データ、言い換えると、基準となるフィルタホイール以外のフィルタホイールを用いて撮像された画像データである。以上の処理により、基準用画像データに一致するように、すべての画像データの位置が調整される。
【００５９】
以上述べたように、本実施形態では、各フィルタホイールに設けられた共通フィルタを用いて撮像された比較用画像データ同士（基準用画像と被補正画像）を比較することで、
画像の位置ずれを検出する。これらの比較用画像は、透過波長帯が等しいフィルタを透過した光に基づく画像であるため、濃淡やエッジなどの画像特徴は（画像中の位置を除き）ほぼ等しくなる。よって、同じ特徴点抽出アルゴリズムを適用するだけで対応する特徴点を容易に抽出でき、比較用画像のあいだの位置ずれを高速かつ精度良く検出できる。そして、比較用画像から検出した位置ずれに基づき決定した補正パラメータ（補正量）を用いて、分光画像同士の位置補正を行うことにより、フィルタホイールの交換に起因する画像の位置ずれを高精度に補正することができる。
【００６０】
［第二の実施形態］
＜スライドスキャナシステム構成＞
図７は本発明の第二の実施形態に係るスライドスキャナシステムの概略構成を説明する模式図である。以下、第一の実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００６１】
本実施形態のスライドスキャナシステムは、マルチフィルタホイール付顕微鏡装置７０１と、画像処理装置７０２を備えたコンピュータ７０３とが、ネットワーク７０４を介して接続されている。顕微鏡装置７０１とコンピュータ７０３はそれぞれＬＡＮケーブル７０５によりネットワーク７０４に接続される。このような構成は、例えば、顕微鏡装置７０１とコンピュータ７０３とが異なる場所（遠隔地など）に設置されている場合に有利である。なお、図７のシステム構成を他の実施形態に適用してもよいし、逆に、図１のシステム構成を第二の実施形態に適用してもかまわない。
【００６２】
（マルチフィルタホイール付顕微鏡装置）
顕微鏡装置７０１は、第一の実施形態における顕微鏡装置１０１と同様の形態をとるが、フィルタおよびフィルタホイールの構成と、ネットワーク接続用のＬＡＮ Ｉ／Ｆを備
える点で異なる。
【００６３】
（マルチフィルタホイールユニット）
本実施形態における、マルチフィルタホイールユニット２０２の構成は、第一の実施形態と同様である。複数のフィルタホイールと、それらを格納しておく格納部２０４、フィルタホイールを交換するロボットアーム２０５、上記ロボットアームとフィルタホイールの回転によるフィルタの切換を制御するフィルタホイール制御系２０３から構成される。
【００６４】
図８（ａ）、（ｂ）は本実施形態における、マルチフィルタホイールユニット２０２で使用するフィルタおよびフィルタホイールの概略構成である。
本実施形態では、第一の実施形態で用いたような面内の分光透過率が均一なフィルタに加え、透過波長帯が互いに異なる複数の領域から構成されるフィルタ（以後、複数領域フィルタと称する）を用いる。図８（ａ）に示す複数領域フィルタ８０１は、中心部８０２と周辺部８０３の二つの領域を有している。図８（ａ）の複数領域フィルタ８０１では中心部８０２の領域が四角形の形状となっているが、円形や多角形など任意の形状をとることができる。また周辺部８０３の形状も任意であり、図８（ａ）では中心部８０２の全周囲を周辺部８０３が囲んでいるが、中心部８０２の一方の側にのみ周辺部８０３が配置されていてもよい。中心部８０２および周辺部８０３の形状や大きさは、全ての領域が撮像ユニット２１３の撮像領域内に入るように決定するとよい。例えば、図８（ａ）の場合は、破線で示される撮像領域８０４より一回り小さくなるように、中心部８０２の形状および大きさを設定している。本実施形態で使用するフィルタの外形は円形や、扇型が考えられるが、どのような形状でも構わない。
【００６５】
図８（ｂ）は、本実施形態のフィルタホイールとフィルタホイールに装着するフィルタの構成を示している。複数のフィルタホイール８０７を使用する際、各フィルタホイール８０７には、位置合わせ用のフィルタとして、複数領域フィルタ８０１が少なくとも一つ
ずつ装着される。このとき、各フィルタホイール８０７の複数領域フィルタ８０１の一部の領域８０５の透過波長帯を同一にする。以降、透過波長帯が等しい領域８０５を共通領域と称し、共通領域８０５を含む複数領域フィルタ８０１を共通領域フィルタと称する。この共通領域８０５が位置合わせ用の画像の撮像に利用され、共通領域８０５以外の領域８０６が分光画像の撮像に利用される。つまり、この共通領域８０５が第一の実施形態における共通フィルタと同じ役割を担っている。なお、共通領域８０５以外の領域８０６の透過波長帯はそれぞれのフィルタホイール間で異ならせるとよい。そうすると、Ｎ個のフィルタホイールのそれぞれにＭ個のフィルタが装着可能である場合には、最大でＮ×Ｍ種類のフィルタを切り換えることができ、第一の実施形態よりもフィルタ枚数を増やすことができる。
【００６６】
共通領域８０５は複数領域フィルタ８０１の周辺部８０３に位置することが好ましい。周辺部８０３に位置している場合、その部分を分割画像のつなぎ合わせに用いることで有効利用できるからである。ただし、共通領域８０５は、すべてのフィルタホイールの複数領域フィルタ８０１で同じ位置に設ける。同じ位置になければ、画像同士の位置ずれを評価できないからである。なお、共通領域８０５は、マルチバンド画像の生成に直接使用しないので、素通しや、フィルタではない透明部材等を用いても構わない。
【００６７】
図９は照明光学系２０６としてケーラー照明系を使用した顕微鏡装置７０１において、フィルタまたはフィルタホイールの光学系に対する挿入位置を示した概念図である。複数領域フィルタ８０１を用いる場合は、被写体（プレパラート２１１）の共役面９０１またはその近傍にフィルタ８０１を挿入する。これにより、複数領域フィルタ８０１上の透過波長帯が異なる領域の境界面（複数領域フィルタの中心部８０２と周辺部８０３の境界）を撮像することが可能となる。なお、本実施形態では透過型ケーラー照明系について述べたが、落射型や他の照明系でも被写体に対して光学的に共役な位置（またはその近傍）にフィルタを挿入すればよい。
【００６８】
（マルチバンド画像の取得）
図１０と図１１を参照して、第二の実施形態の画像取得工程および位置ずれ補正工程の流れを説明する。図１０は第二の実施形態における画像取得工程を示したフローチャートであり、図１１は第二の実施形態における画像の位置ずれ補正工程のフローチャートである。
【００６９】
図１０のフローにおけるステップＳ５０１からステップＳ５１０の処理は第一の実施形態（図５）と同様である。ステップＳ５１１では、画像位置調整部２１６において、ステップＳ５１０でのフィルタホイールの交換によって生じた画像の位置ずれを補正する。
【００７０】
図１１にステップＳ５１１の詳細を示す。ステップＳ６０１では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ５１１までに撮像された画像データすべてをＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３より取得する。ステップＳ１１０１では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ６０１で取得した画像データの内、共通領域フィルタを用いて取得した画像データを抽出する。第一の実施形態と同様、画像位置調整部２１６は画像データのヘッダに付与された識別コードを参照することで共通領域フィルタか否かの識別を行う。共通領域フィルタで撮像された画像データを比較用画像データと称する。
【００７１】
ステップＳ１１０２では、画像位置調整部２１６が、第一の実施形態と同様に、比較用画像データの内の一つを基準用画像データに設定し、残りを被補正画像データに設定する。ステップＳ１１０３では、画像位置調整部２１６が、基準用画像データの共通領域８０５に対応する領域内で、位置合わせの基準とする矩形の領域（画素ブロックと称する）を設定する。この領域を基準領域と称する。ステップＳ１１０４では、画像位置調整部２１
６が、被補正画像データに対し、基準用画像データの基準領域と同じ位置に一回り小さい画素ブロックを設定する。この領域を被補正領域と称する。
【００７２】
ステップＳ１１０５では、画像位置調整部２１６が、被補正領域の位置を少しずつシフトしながら、基準領域内の画像と被補正領域内の画像との相関関数を計算する。ステップＳ１１０６では、画像位置調整部２１６が、ステップＳ１１０５の結果に基づき、相関関数値が最も大きくなる被補正領域の位置を判定し、このときの被補正領域のシフト量を基準用画像に対する被補正画像のずれ量とみなす。得られたずれ量は、この被補正画像データを取得する際に用いられたフィルタホイールに対する補正パラメータ（補正量）Ｐ（ｈ）として、ＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３に格納される。
【００７３】
フィルタホイールが三つ以上ある場合には、ステップＳ１１０４〜Ｓ１１０６の処理を被補正画像毎に適用することで、基準となるフィルタホイール以外のすべてのフィルタホイールに対し補正パラメータＰ（ｈ）が決定される（ステップＳ６０８）。ステップＳ６０９の処理は第一の実施形態と同様である。
【００７４】
図１０のフローに戻り、ステップＳ１００１では、画像位置調整部２１６が、位置補正済みのすべての画像データから、共通領域８０５に対応する領域を削除する。後段のステップＳ５１２で画像をつなぎ合わせる際に不要となるためである。以降の処理は第一の実施形態と同様である。
【００７５】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では複数領域フィルタを利用するため、第一の実施形態よりも効率的にマルチバンド撮像を実行できる。すなわち、取得すべき分光画像（バンド）の数が同じであれば、第一の実施形態よりも撮像回数を少なくでき、処理時間の短縮を図ることができる。
【００７６】
［第三の実施形態］
前述の実施形態は、フィルタホイールの交換に起因するフィルタホイール間での位置ずれを検出、補正する構成であったのに対し、第三の実施形態は、フィルタの切換（フィルタホイールの回転）に起因するフィルタ間での位置ずれを検出、補正する構成である。以下、前述の実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００７７】
（フィルタ）
図１２は本実施形態における、マルチフィルタホイールユニット２０２で使用するフィルタおよびフィルタホイールの概略構成である。
本実施形態では、フィルタホイール１２０３に装着するフィルタ１２００すべてに複数領域フィルタを使用する。複数領域フィルタとは、透過波長帯が互いに異なる複数の領域を有するフィルタであり、第二の実施形態で述べたのと同じ構成のものを採用できる。本実施形態では図１２に示すように、四角形の中央部１２０１の領域と周辺部１２０２の領域とで透過波長帯が異なる複数領域フィルタ１２００を用いている。
【００７８】
一つのフィルタホイール１２０３に保持される複数（図１２では６個）のフィルタ１２００は、少なくとも一部の領域において同一の透過波長帯を有している。この透過波長帯が等しい領域を共通領域（第２の領域）と称する。第二の実施形態では複数領域フィルタの共通領域を利用して、フィルタホイール間での画像の位置ずれを検出したが、本実施形態では、同様の原理でフィルタホイールの回転に際して生じる画像の位置ずれを補正する。それゆえ、第二の実施形態で述べたのと同じ理由で、共通領域はフィルタ１２００の周辺部１２０２に配置することが好ましく、素通しや、フィルタでない透明部材等を用いても構わない。また、共通領域は、すべてのフィルタ１２００で同じ位置に配置する。
【００７９】
なお、共通領域以外の領域（第１の領域）は分光画像の撮像に用いられる。そのため、共通領域以外の領域の透過波長帯はそれぞれのフィルタ１２００で異ならせるとよい。そうすると、フィルタホイール１２０３に装着されたすべてのフィルタ１２００を分光画像の撮像に利用できるからである。フィルタ１２００またはフィルタホイール１２０３の光学系に対する挿入位置は第二の実施形態と同様、被写体（プレパラート）の共役面またはその近傍とする。
【００８０】
（マルチバンド画像の取得）
図１３を参照して、第三の実施形態の画像取得工程および位置ずれ補正工程の流れを説明する。図１３は第三の実施形態における画像取得工程を示したフローチャートである。
図１３のフローにおけるステップＳ５０１からステップＳ５０４の処理は第一の実施形態（図５）と同様である。その後の手順が、第一の実施形態ではフィルタの切換を優先したのに対し、第三の実施形態では撮像領域の移動を優先する点で異なる。撮像領域の移動を優先することで、フィルタの切換（フィルタホイールの回転）の回数を最少にでき、後段の画像の位置ずれ補正の処理が簡易になるという利点がある。
【００８１】
ステップＳ１３０１では、メイン制御系２１４が、ステップＳ５０２で取得した撮像範囲すべてが撮像済みであるか判断する。撮像済みの場合にはステップＳ１３０３へ、撮像済みでない場合にはステップＳ１３０２へ移行する。ステップＳ１３０２では、ステージ制御ユニット２０８が、ステップＳ５０３で計算したステージ２０７の移動距離に従って、次の撮像領域にステージ２０７を駆動してプレパラート２１１を移動させる。移動後、ステップＳ５０４に戻り、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。
【００８２】
ステップＳ１３０３では、メイン制御系２１４が、現在のフィルタホイール（光路に挿入されているフィルタホイール）に保持されているすべてのフィルタで撮像済みであるか判断する。撮像済みの場合には、ステップＳ５０９へ、撮像済みでない場合にはステップＳ１３０４へ、移行する。ステップＳ１３０４では、フィルタホイール制御系２０３の指令に基づき、フィルタホイールを回転して、フィルタの切換を行う。フィルタの切換後、ステップＳ５０４に戻り、撮像ユニット２１３による撮像が行われる。ステップＳ５０９とステップＳ５１０は第一の実施形態と同様である。
【００８３】
ステップＳ５１１では、画像位置調整部２１６において、ステップＳ５１０までに行ったフィルタホイールの回転によって生じた画像の位置ずれを補正する。ステップＳ５１１の処理は、第二の実施形態（図１１）の処理と実質的に同じである。異なる点は、第二の実施形態の場合は、共通領域を用いて得られた比較用画像データを用いてフィルタホイール毎の補正パラメータ（Ｐ（ｈ））を計算したのに対し、本実施形態では、フィルタ毎の補正パラメータ（Ｐ（ｆ））を直接計算する点である。すなわち、画像位置調整部２１６は、フィルタホイールに保持された複数のフィルタ１２００それぞれの共通領域を透過した光に基づく画像の相関関数値を評価することで、互いの画像の位置ずれ量を計算し、フィルタ毎の補正パラメータ（補正量）を決定する。
ステップＳ５１１以降の処理は、第二の実施形態と同様である。
【００８４】
以上述べたように、本実施形態では、各フィルタに設けられた共通領域を用いて撮像された比較用画像データを比較することで、フィルタ間の画像の位置ずれを検出する。これらの比較用画像は、透過波長帯が等しいフィルタ領域を透過した光に基づく画像であるため、濃淡やエッジなどの画像特徴は（画像中の位置を除き）ほぼ等しくなる。よって、比較用画像のあいだの位置ずれを高速かつ精度良く検出できる。そして、比較用画像から検出した位置ずれに基づき決定した補正パラメータ（補正量）を用いて、分光画像同士の位置補正を行うことにより、フィルタの切換に起因する画像の位置ずれを高精度に補正する
ことができる。
【００８５】
［第四の実施形態］
前述の実施形態では、分光画像に対し補正処理を施すことにより位置ずれの補正を行ったのに対し、第四の実施形態では、撮像センサと被写体の相対位置を調整することにより、位置ずれの補正を行う。スライドスキャナシステムの構成および位置ずれの検出方法については前述の実施形態と同様の形態をとることができる。なお、本実施形態ではステージの移動により撮像センサと被写体の相対位置の調整を行うが、撮像センサの移動や結像光学系の調整によっても同様の調整が可能である。以下、第一の実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００８６】
（マルチバンド画像の取得）
図１４および図１５を参照して、第四の実施形態の画像取得工程および位置ずれ補正工程の流れを説明する。図１４は第四の実施形態における画像取得工程のフローチャートであり、図１５は第四の実施形態における位置ずれ補正工程のフローチャートである。
【００８７】
図１４のフローにおけるステップＳ５０１からステップＳ５１０までの処理は第一の実施形態と同様である。ステップＳ１５０１では、交換後のフィルタホイールに設けられている共通フィルタ３０５を用いて撮像ユニット２１３で撮像を行う。撮像により生成された画像データは、ＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３に送られ、蓄えられる。このステップＳ１５０１で取得した画像データを位置ずれ補正用画像データと称する。
【００８８】
ステップＳ１５０２では、画像位置調整部２１６とステージ２０７及びステージ制御ユニット２０８により、ステップＳ５１０でのフィルタホイールの交換によって生じた画像の位置ずれを補正する。位置の補正後、ステップＳ５０４に戻る。
【００８９】
図１５にステップＳ１５０２の詳細を示す。ステップＳ１６０１では、画像位置調整部２１６が、一つ目のフィルタホイールの共通フィルタ３０５を用いて撮像した画像データと、ステップＳ１５０１で撮像した位置ずれ補正用画像データを取得する。ステップＳ１６０２では、画像位置調整部２１６が、一つ目のフィルタホイールの共通フィルタ３０５を用いて撮像した画像データを基準用画像データに設定し、位置ずれ補正用画像データを被補正画像データに設定する。これ以降のステップＳ６０４からステップＳ６０６の処理は第一の実施形態と同様である。
【００９０】
ステップＳ１６０３では、画像位置調整部２１６が、特徴点対応リストを用いて、基準用画像に対する被補正画像の平行移動ずれ量を算出する。具体的な算出方法は、第一の実施形態のステップＳ６０７の処理と同様である。計算された平行移動ずれ量は、この被補正画像データに対する補正パラメータＰ（ｓ）として、ＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３に格納される。
【００９１】
ステップＳ１６０４では、ステージ制御ユニット２０８が、補正パラメータ（Ｐ（ｓ））に基づいて、ステージ２０７を移動させることによって、被写体であるプレパラート２１１の位置を補正する。つまり、基準用画像と被補正画像の位置ずれがゼロもしくは最小となるように、撮像センサに対する結像位置を調整するのである。その後、ステップＳ１６０５では、画像位置調整部２１６が、位置ずれ補正用画像データをＲＡＭ４０２もしくは記憶装置４０３上から消去する。
【００９２】
このように位置ずれの補正を行った後、交換後のフィルタホイールによる撮像を行うことで、位置ずれの殆ど無い分光画像を取得することができる。したがって、本実施形態の構成によっても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９３】
［その他の実施形態］
第一から第四の実施形態では画像処理装置１０２を専用ボードとしてコンピュータ１０３に組み込んだが、同様の機能をコンピュータ１０３で実行するソフトウェアとして実現してもよい。
顕微鏡装置で取得した原画像データをネットワーク上に配置したサーバに蓄積し、その後に、上記サーバ内の原画像データを用いて、画像処理装置並びにコンピュータで色再現画像を生成するシステム構成をとってもよい。
【００９４】
本発明の目的を、これまで説明してきた第一から第四の実施形態並びに、上述したその他の実施形態を組み合わせて実現してもよい。例えば、第一の実施形態において、マルチフィルタホイール付顕微鏡装置１０１と画像処理装置１０２は第二の実施形態のようにネットワークを介して接続されていてもよい。第二の実施形態において、画像の位置ずれの補正を画像処理で行わずに、第四の実施形態のようにステージ２０７の移動によって行ってもよい。その他、上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせることで得られる構成も本発明の範疇に属する。
【符号の説明】
【００９５】
１０１：マルチフィルタホイール付顕微鏡装置、１０２：画像処理装置、１０３：コンピュータ
２０１：照明ユニット、２０２：マルチフィルタホイールユニット、２１３：撮像ユニット
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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