(57)【要約】【課題】光軸方向の複数の焦点位置で被写体を撮影する場合に、被写体中の注目すべき対象物に焦点の合った画像が得られるようにするための技術を提供する。【解決手段】撮像システムは、光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、前記被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する機能を有し、前記被写体に含まれる複数種類の物体のうち注目すべき対象物を特定するための情報を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された情報に基づいて、各レイヤーにおいて前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御手段と、を有する。【選択図】図２
2014149484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、前記被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する撮像システムであって、
前記被写体に含まれる複数種類の物体のうち注目すべき対象物を特定するための情報を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された情報に基づいて、各レイヤーにおいて前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記対象物を特定するための情報とは、前記対象物が取り得る色範囲を表す情報であることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記被写体を撮影して得られた画像に対し、前記色範囲の部分を抽出するフィルタ処理を施す色フィルタ手段を有しており、
前記制御手段は、前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように焦点位置を調整する際に、前記色フィルタ手段によってフィルタされた画像を用いて前記対象物に対する焦点合わせを行う
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記複数のレイヤーのそれぞれに光軸方向の基準位置を設定し、
各レイヤーについて、対応する基準位置を基準とする所定の探索範囲のなかで、前記対象物に焦点の合った画像が得られる焦点位置を探索することにより、各レイヤーの焦点位置を決定する
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記所定の探索範囲のなかに、前記対象物に焦点の合った画像が得られる位置が存在しなかった場合には、前記基準位置に対応する位置に当該レイヤーの焦点位置を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記所定の探索範囲の幅は、隣接するレイヤーとの基準位置の間隔から、被写体側の焦点深度を引いた幅である
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記制御手段は、隣接するレイヤーとの基準位置の間隔と被写体側の焦点深度を比較し、
前記基準位置の間隔が前記焦点深度より大きい場合は、前記所定の探索範囲のなかで前記対象物に焦点の合った画像が得られる焦点位置を探索する処理を行い、
前記基準位置の間隔が前記焦点深度以下である場合は、焦点位置を探索する処理は行わずに、前記基準位置に対応する位置に焦点位置を設定する
ことを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項８】
顕微鏡と、前記顕微鏡で拡大された前記被写体の像を撮影する撮像手段と、を有しており、
前記被写体は、染色された標本である
ことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項９】
光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、前記被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する撮像システムの制御方法であって、
前記被写体に含まれる複数種類の物体のうち注目すべき対象物を特定するための情報を設定する設定ステップと、
前記設定ステップにより設定された情報に基づいて、各レイヤーにおいて前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御ステップと、
を有することを特徴とする撮像システムの制御方法。
【請求項１０】
前記対象物を特定するための情報とは、前記対象物が取り得る色範囲を表す情報であることを特徴とする請求項９に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１１】
前記撮像システムが、前記被写体を撮影して得られた画像に対し、前記色範囲の部分を抽出するフィルタ処理を施す色フィルタ手段を有しており、
前記制御ステップでは、前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように焦点位置を調整する際に、前記色フィルタ手段によってフィルタされた画像を用いて前記対象物に対する焦点合わせを行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１２】
前記制御ステップでは、
前記複数のレイヤーのそれぞれに光軸方向の基準位置を設定し、
各レイヤーについて、対応する基準位置を基準とする所定の探索範囲のなかで、前記対象物に焦点の合った画像が得られる焦点位置を探索することにより、各レイヤーの焦点位置を決定する
ことを特徴とする請求項９〜１１のうちいずれか１項に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１３】
前記制御ステップでは、前記所定の探索範囲のなかに、前記対象物に焦点の合った画像が得られる位置が存在しなかった場合には、前記基準位置に対応する位置に当該レイヤーの焦点位置を設定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１４】
前記所定の探索範囲の幅は、隣接するレイヤーとの基準位置の間隔から、被写体側の焦点深度を引いた幅である
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１５】
前記制御ステップでは、隣接するレイヤーとの基準位置の間隔と被写体側の焦点深度を比較し、
前記基準位置の間隔が前記焦点深度より大きい場合は、前記所定の探索範囲のなかで前記対象物に焦点の合った画像が得られる焦点位置を探索する処理を行い、
前記基準位置の間隔が前記焦点深度以下である場合は、焦点位置を探索する処理は行わずに、前記基準位置に対応する位置に焦点位置を設定する
ことを特徴とする請求項１２〜１４のうちいずれか１項に記載の撮像システムの制御方法。
【請求項１６】
前記撮像システムは、顕微鏡と、前記顕微鏡で拡大された前記被写体の像を撮影する撮像手段と、を有しており、
前記被写体は、染色された標本である
ことを特徴とする請求項９〜１７のうちいずれか１項に記載の撮像システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点位置を変えながら複数回の撮影を行うことにより、被写体内の複数のレイヤーの画像を取得可能な撮像システムに関し、特に、病理標本の顕微鏡像をデジタル化するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
病気の診断や原因の究明を目的として、手術または検査で採取された臓器、組織、細胞などの標本を顕微鏡を用いて診断する病理検査と呼ばれる検査がある。近年では、病理標本の顕微鏡像を高感度デジタル撮像装置によって撮影し、得られた高解像のデジタル画像をディスプレイで観察・診断するシステムが実用化され、そのニーズも増加している。このようなシステムは、バーチャルスライドシステムやデジタルパソロジーシステムと呼ばれる。
【０００３】
病理検査の種類の一つに、細胞診と呼ばれる検査がある。細胞診では、病変部から剥がれて痰、尿などに混じった細胞や、注射針を病変部に刺し吸引することで採取された細胞などに、染色を施して病理標本を作成する。このような病理標本はある程度の厚みを持っているため、標本の表面だけでなく、光軸方向（厚み方向又は深さ方向）の様々な深さに対する観察・検査を行う必要がある。
【０００４】
光軸方向の焦点位置を少しずつずらしながら標本を複数回撮影することで、標本内の異なる深さの複数枚の画像を取得する、という方法が知られている。この方法はＺスタックと呼ばれ、得られた画像群はＺスタック画像、個々の画像はレイヤー画像とも呼ばれる。特許文献１には、Ｚスタックにおける焦点の移動ピッチを適切に設定するために、標本の観察のために用いられる光の波長と顕微鏡の対物レンズの開口数とから焦点の移動ピッチを決定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
標本の中に、小球性低色素性貧血の原因（鉄代謝の病態）の診断のために行う鉄染色を施したものがある。この標本では、赤色に染色された多量のタンパク質粒子の中に、青色に染色された微量の鉄成分が存在している。この標本では、青色に染色された鉄成分が診断において注目すべき物体（以下では診断対象物と呼ぶ）であって詳細に観察する必要がある。しかしながら診断対象物である鉄成分が微量であるため、特許文献１の方法のように一定のピッチで焦点位置を移動させながら撮像した場合には、鉄成分が合焦範囲に入らないケースがある。また、オートフォーカス機能によってフォーカスの当たる位置を探索しようとしても、視野内に多量に存在するタンパク質粒子にフォーカスが当たってしまうため、目的の鉄成分にフォーカスが当っている位置を特定する事は難しい。
【０００７】
このように、複数種類の物体を含み、且つ、注目すべき診断対象物の割合が少ない標本が被写体となる場合には、一定のピッチで焦点位置を移動させると、診断対象物に焦点の合っていない（診断対象物がボケた）画像が得られる可能性が高い。また、オートフォーカスを実行しても、目的の診断対象物に焦点を合わせることが難しいという課題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み、光軸方向の複数の焦点位置で被写体を撮影する場合に、被写体中の注目すべき対象物に焦点の合った画像が得られるようにする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】
【０００９】
本発明の第１態様は、光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、前記被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する撮像システムであって、前記被写体に含まれる複数種類の物体のうち注目すべき対象物を特定するための情報を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された情報に基づいて、各レイヤーにおいて前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御手段と、を有する撮像システムである。
【００１０】
本発明の第２態様は、光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、前記被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する撮像システムの制御方法であって、前記被写体に含まれる複数種類の物体のうち注目すべき対象物を特定するための情報を設定する設定ステップと、前記設定ステップにより設定された情報に基づいて、各レイヤーにおいて前記対象物に対し焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御ステップと、を有する撮像システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光軸方向の複数の焦点位置で被写体を撮影する場合に、被写体中の注目すべき対象物に焦点の合った画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】撮像システムの構成図
【図２】顕微鏡制御装置のブロック図
【図３】標本内の物体配置の例を示す図
【図４】カバーガラスとスライドガラスの間隔計算処理のフローチャート
【図５】撮像基準幅と撮像基準位置の例を示す図
【図６】顕微鏡画像取得処理のフローチャート
【図７】調整された焦点位置の例を示す図
【図８】図７の撮像基準位置と実際の撮像位置の数値例を示す表
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮影することにより、被写体内の異なる深さ位置（レイヤー）の画像を取得する機能（Ｚスタック機能）を有する撮像システムおよびその制御方法に関するものである。従来は、各レイヤーの焦点位置を等間隔に設定していたのに対し、本発明では、各レイヤーにおいて所望の対象物に焦点が合うように各レイヤーの焦点位置を適宜調整する。このとき、焦点を合わせるべき対象物を特定するための情報を予めシステムに与えることで、各レイヤーでの焦点合わせを簡易に且つ精度良く行えるようにする。本発明に関わる技術は、病理標本などの被写体の顕微鏡像をデジタル化するためのシステムや、各種の検査システム、分析システムなどに好ましく適用することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（システムの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。本システムは、顕微鏡１００、撮像装置１１０、コンピュータ１２０、ディスプレイ（表示装置）１３０、顕微鏡制御装置２００から構成される。
【００１５】
顕微鏡１００は、被写体としての標本１０３の光学像を拡大し撮像装置１１０に導く装置である。顕微鏡１００は、標本１０３を支持するステージ１０２と、対物レンズ（光学系）１０１を備えている。また顕微鏡１００は、図示していない接眼レンズ、標本１０３に光を照射する照明装置、ステージ１０２を駆動する電動ステージ駆動装置等を備えている。顕微鏡１００は、例えばＵＳＢインタフェースによって顕微鏡制御装置２００と接続されており、顕微鏡制御装置２００からの制御信号によって制御される。
【００１６】
対物レンズ１０１は、標本１０３に面するレンズであって、標本１０３の中間実像を結ぶ。対物レンズ１０１が結んだ中間実像を図示していない接眼レンズが拡大し、撮像装置１１０の像面に結像させる。
ステージ１０２は、図示していない電動ステージ駆動装置によって、平面方向（ＸＹ方向）および光軸方向（Ｚ方向）の３軸方向に移動する。ステージ１０２の平面方向の移動によって顕微鏡１００で観察される標本域の平面上の位置（ＸＹ位置）が変化し、光軸方向の移動によって顕微鏡１００で観察される標本１０３の光軸上の焦点位置が変化する。
標本１０３は、例えば複数の細胞を含んだ血液に染色を施したものを、スライドガラス上に乗せ、カバーガラスを被せることで作成されたプレパラートである。
【００１７】
撮像装置１１０は、顕微鏡１００で拡大された標本１０３の光学像を撮影し、デジタル画像データを生成・出力する装置である。撮像装置１１０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサにより構成することができる。撮像装置１１０は、例えばＵＳＢインタフェースによって顕微鏡制御装置２００と接続されている。撮像装置１１０から出力されるデジタル画像データは顕微鏡制御装置２００に送られる。
【００１８】
コンピュータ１２０は、例えばＵＳＢインタフェースによって顕微鏡制御装置２００と接続されている。コンピュータ１２０は、図示していないキーボード、マウスなどの入力装置を備えている。コンピュータ１２０は、顕微鏡制御装置２００に対して後述する撮像レイヤー数の設定および診断対象色の設定等を行うＧＵＩ（Graphical User Interface）を提供する。ユーザーがキーボードやマウスを操作して、ＧＵＩを通じて設定を変更すると、変更された設定データが顕微鏡制御装置２００に送られる。
【００１９】
撮像レイヤー数とは、Ｚスタックにおいて一つの被写体から撮影するレイヤー画像の数（一つの被写体に対し設定する焦点位置の数）である。撮像レイヤー数を設定するＧＵＩとしては、例えば、「５／１０／１５」のような数字のリストの中から所望のレイヤー数を選択させるものでもよいし、任意の数字を入力させるものでもよい。あるいは、ピッチ（レイヤーの間隔）を入力させて、被写体の厚みとピッチから必要なレイヤー数を計算するものでもよい。
【００２０】
診断対象色とは、注目すべき対象物（診断対象物）が取り得る色範囲を表す情報である。この情報は、被写体に複数種類の物体が混在している場合に、被写体画像の中から色情報を基に診断対象物の部分を特定するために利用される。診断対象色を設定するためのＧＵＩとしては、例えば、診断対象物に施された染色の種類を選択させるものでもよいし、サンプル画像や色相パタンの上で所望の色や色範囲を指定させるものでもよいし、リストの中から所望の色や色範囲を選択させるものでもよい。
【００２１】
コンピュータ１２０は、汎用のパーソナルコンピュータにより構成してもよいし、タブレット端末やスマートホンのような携帯端末により構成してもよい。またコンピュータ１２０の機能を顕微鏡制御装置２００に内蔵（統合）してもよい。
【００２２】
ディスプレイ１３０は、例えばＤＶＩ（Digital Visual Interface）によって顕微鏡制
御装置２００と接続されている。ディスプレイ１３０は、顕微鏡制御装置２００から顕微鏡画像を受信して画面に表示する。この画像を画面に表示する機能は、顕微鏡制御装置２００又はコンピュータ１２０で実行されるビューアプログラムによって提供される。
【００２３】
顕微鏡制御装置２００は、顕微鏡１００、撮像装置１１０、コンピュータ１２０、ディスプレイ１３０とそれぞれ接続されている。顕微鏡制御装置２００は、コンピュータ１２０からの設定に従い、顕微鏡１００および撮像装置１１０を制御して、診断対象物にフォーカスが当たった顕微鏡画像を取得して、ディスプレイ１３０に表示する機能を果たす装置である。顕微鏡制御装置２００の詳細については、後述の図２の説明の中で詳述する。
【００２４】
（顕微鏡制御装置）
図２は、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２００の機能構成を示すブロック図である。顕微鏡制御装置２００は、映像入力部２０１、対象色設定部２０２、対象色フィルタ部２０３、撮像レイヤー数設定部２０４、撮像位置調整部２０５、画像データ記憶部２０６、フォーカス制御部２０７を備える。これらの機能はプログラムによって実現してもよいし、その一部又は全部を専用の回路によって実現してもよい。例えば、顕微鏡制御装置２００は、汎用コンピュータとプラグラムで構成してもよいし、ＦＰＧＡやＡＳＩＣで構成することもできる。また上述したように顕微鏡制御装置２００とコンピュータ１２０とを統合することもできる。
【００２５】
映像入力部２０１には、撮像装置１１０で撮影された標本の画像が入力される。入力された画像は、対象色フィルタ部２０３、フォーカス制御部２０７、画像データ記憶部２０６にそれぞれ送られる。
対象色設定部２０２は、ユーザーにより設定された診断対象色のデータをコンピュータ１２０から受け取り、そのデータを対象色フィルタ部２０３に送る。
【００２６】
対象色フィルタ部２０３は、映像入力部２０１から取得した標本の画像（元画像）に対して、対象色設定部２０２から受け取った診断対象色データに応じたフィルタ処理を施し、フィルタされた画像を生成する。フィルタされた画像はフォーカス制御部２０７に送られる。標本の元画像には、前述したように、診断対象物以外にも様々な色相の物体が混在している場合が多いため、元画像を用いてオートフォーカスによる焦点合わせを行おうとしても、目的とする診断対象物に焦点を合わせることが困難である。そこで例えば、対象色フィルタ部２０３によって、元画像の中から診断対象色で表される色範囲（すなわち、診断対象物が取り得る色範囲）の部分のみを残し、その色範囲外の部分を所定の画素値（例えば白や黒など）に置き換える。これにより、診断対象物の部分が抽出または強調された画像を得ることができる。後述するフォーカス制御部２０７では、（元画像ではなく）対象色フィルタ部２０３でフィルタされた画像を用いて焦点合わせの処理を行う。
【００２７】
撮像レイヤー数設定部２０４は、ユーザーにより設定された撮像レイヤー数のデータをコンピュータ１２０から受け取り、そのデータをフォーカス制御部２０７に送る。
撮像位置調整部２０５は、フォーカス制御部２０７から指定される撮像位置へステージを移動させるために、ステージ位置移動制御信号を生成し、顕微鏡１００に対して出力する。
【００２８】
画像データ記憶部２０６は、フォーカス制御部２０７からの画像データ記録指示があった場合に、映像入力部２０１から取得した画像を記憶媒体に記憶する。記憶媒体としては、例えば、内蔵ハードディスク、外付けのハードディスク、ネットワークストレージ、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなど、どのような種類の記憶媒体を用いてもよい。
【００２９】
フォーカス制御部２０７は、各レイヤーにおいて診断対象物に焦点の合った画像が得られるように、各レイヤーを撮影するときの光軸方向の焦点位置を調整する制御を担う機能ブロックである。また、フォーカス制御部２０７は、画像データ記憶部２０６に対し画像データ記録指示を送出する機能や、撮像位置調整部２０５に対し撮像位置を送出する機能なども有している。なお、撮像位置とは、撮影するときの顕微鏡１００（対物レンズ１０１）の光軸方向の焦点位置を規定するための位置情報である。焦点位置そのものを撮像位置としてもよいが、本実施形態では、対物レンズ１０１の焦点深度（被写界深度ともいう）を考慮し、焦点位置を中心とする焦点深度の上端（対物レンズ１０１に近い側の端）の位置を撮像位置として指示するものとする。フォーカス制御部２０７の詳しい処理については後述する。
【００３０】
（標本の例）
図３は、病理標本の一例を示す断面図であり、標本内の物体配置の例を示している。標本は、スライドガラス３０１ｂ上に細胞や組織片などのサンプルを載置し、カバーガラス３０１ａをかぶせて固定することにより形成されたプレパラートである。スライドガラス３０１ｂとカバーガラス３０１ａの間のサンプルの中には、診断において注目すべき物体（診断対象物）３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃと、診断の対象ではない他の物体３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃが混在している。本実施形態では、染色によって、診断対象物３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃが青色、他の物体３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃが赤色というように、異なる色相（色範囲）の色に染められているものとする。
【００３１】
（標本の厚みの計算）
図４は、カバーガラスとスライドガラスの間隔を計算する処理のフローチャートである。この処理は顕微鏡制御装置２００のフォーカス制御部２０７によって実行される。まずフォーカス制御部２０７は、撮像位置調整部２０５に移動指示を送出し、顕微鏡１００のステージ１０２を対物レンズ１０１から最も遠い位置（初期位置）に移動した後（Ｓ４０１）、ステージ１０２を対物レンズ１０１側に所定距離だけ移動する（Ｓ４０２）。撮像装置１１０によって撮影された画像が映像入力部２０１を経由してフォーカス制御部２０７に取り込まれる。フォーカス制御部２０７は、取得した画像を用いて、カバーガラス３０１ａの下面に焦点が合っているか否かを、コントラスト方式のオートフォーカス機能によって判定する（Ｓ４０３）。カバーガラス３０１ａの下面が検出されるまで、Ｓ４０２とＳ４０３の処理を繰り返す。
【００３２】
カバーガラス３０１ａの下面が検出された後（Ｓ４０３；Ｙｅｓ）、フォーカス制御部２０７は、同様にして、ステージ１０２を所定距離ずつ移動させながら（Ｓ４０４）、スライドガラス３０１ｂの上面を検出する処理を行う（Ｓ４０５）。スライドガラス３０１ｂの上面検出もオートフォーカス機能を利用して行う。
【００３３】
以上の処理によって、カバーガラス３０１ａの下面の位置とスライドガラス３０１ｂの上面の位置が特定されたら、フォーカス制御部２０７は、両者の位置の差を計算することで、カバーガラス３０１ａとスライドガラス３０１ｂの間隔を求める（Ｓ４０６）。この間隔は、標本の厚み、すなわち光軸方向の撮影範囲、に相当する。なお、本実施形態では、光軸方向の撮影範囲の一例としてカバーガラスとスライドガラスの間隔を用いているが、例えば、プレパラート内の細胞が存在する範囲や、プレパラート内の任意の範囲を光軸方向の撮影範囲としても良い。
【００３４】
（焦点位置の調整及び画像の取得）
次に図６のフローチャートに沿って、焦点位置の調整と顕微鏡画像の取得の処理を詳しく説明する。
まず、ユーザーは、コンピュータ１２０を操作して、診断対象色（診断対象物が取り得
る色範囲）と撮像レイヤー数とを設定する（Ｓ８０１、Ｓ８０２）。設定された診断対象色と撮像レイヤー数のデータはフォーカス制御部２０７に送られる。
【００３５】
次にフォーカス制御部２０７は、図４のフローチャートで説明した処理により、カバーガラス３０１ａとスライドガラス３０２ｂの間隔（光軸方向の撮影範囲）を計算する（Ｓ８０３）。またフォーカス制御部２０７は、診断対象色のデータと顕微鏡１００の対物レンズ１０１のパラメータ（開口数）から、対物レンズ１０１の被写体側の焦点深度を計算する（Ｓ８０４）。レンズの焦点深度とは、レンズを通して観察される範囲の中で、焦点が合って見える範囲のことであり、被写界深度とも呼ばれる。焦点深度は下記式で計算することができる。
【数１】
2014149484.tif 000003
ここで、光の波長λとしては、顕微鏡１００の照明装置の光源の波長を用いてもよいが、好ましくは、診断対象物の色（診断対象色）の波長を用いると良い。診断対象物の色に応じた焦点深度を用いることで、後段の焦点位置の探索精度を向上することができる。例えば、波長が約０．４６５μｍの青色に染色された診断対象物を、開口数ＮＡが０．６５の４０倍対物レンズで観察する場合、図５に示すように、焦点深度７０２は約０．５５μｍとなる。
【００３６】
フォーカス制御部２０７は、Ｓ８０２で取得した撮像レイヤー数とＳ８０３で求めた光軸方向の撮影範囲とから、撮像基準幅を計算する（Ｓ８０４）。撮像基準幅は、焦点位置の基準ピッチであり、下記式により求まる。
【数２】
2014149484.tif 000004
図５の例では、カバーガラスとスライドガラスの間隔（光軸方向の撮影範囲）７０１が１０μｍ、撮像レイヤー数が５であるため、撮像基準幅７０３は２μｍである。
【００３７】
また、フォーカス制御部２０７は、撮像基準幅７０３、撮像レイヤー数、カバーガラスの下面の位置などから、各レイヤーの撮像基準位置を設定する（Ｓ８０４）。撮像基準位置とは、そのレイヤーを撮影するときの撮像位置の基準値（デフォルト値）である。図５の例では、撮像レイヤー数が５であるため、５つのレイヤーのそれぞれについて５点の撮像基準位置７０５〜７０９が設定される。図示のように、最初に撮影されるレイヤーの撮像基準位置７０５は、撮影範囲の上端であるカバーガラスの下面の位置に設定され、撮像開始基準位置とも呼ばれる。２番目以降の撮像基準位置７０６〜７０９は撮像基準幅７０３おきに等間隔に配置される。
【００３８】
さらに、フォーカス制御部２０７は、撮像基準幅７０３と焦点深度７０２から、後述するＳ８０８で焦点位置を探索する範囲である探索範囲７０４を計算する。具体的には、撮像基準幅７０３から焦点深度７０２を引いた幅を探索範囲７０４とする。図５の例では、撮像基準幅７０３が２μｍ、焦点深度７０２が０．５５μｍであるため、探索範囲７０４は１．４５μｍとなる。このように焦点深度との関係で探索範囲７０４を制限したことにより、無駄な探索を無くすことができ、処理時間を短縮することができる。
【００３９】
続いて、フォーカス制御部２０７は、撮像位置調整部２０５に撮像開始基準位置７０５
への移動指示を送り、顕微鏡１００のステージ１０２の位置を撮像開始基準位置７０５に合わせる（Ｓ８０５）。そしてフォーカス制御部２０７が、画像データ記憶部２０６に画像データ記録指示を送り、撮像開始基準位置７０５での画像を記録する（Ｓ８０６）。
【００４０】
フォーカス制御部２０７は、隣接する撮像基準位置７０６との間隔である撮像基準幅７０３とレンズの焦点深度７０２とを比較し、撮像基準幅７０３が焦点深度７０２より大きい場合は（Ｓ８０７；Ｙｅｓ）、オートフォーカス機能による焦点位置の探索処理を行う。具体的には、フォーカス制御部２０７は、撮像基準位置を起点として撮像位置を少しずつ下方向に移動しながら、画像のコントラストを評価し、探索範囲７０４の中でコントラストが最大もしくは極大となる位置、又は、コントラストが所定の閾値を超える位置を検出する。このとき、フォーカス制御部２０７は、映像入力部２０１から取得される元画像ではなく、対象色フィルタ部２０３でフィルタされた画像を用いて、コントラストの評価を行う。これにより、画像中の診断対象物の部分のコントラストのみを評価することができるため、診断対象物に焦点の合う位置を精度良く検出することが可能となる。
【００４１】
診断対象物に焦点の合った画像が得られる位置が検出された場合には（Ｓ８０９；Ｙｅｓ）、フォーカス制御部２０７は、そのときの位置を当該レイヤーの撮像位置（焦点位置）に決定し、画像データ記憶部２０６に画像データ記録指示を送る。これにより、調整後の適切な撮像位置（焦点位置）で撮影された画像が、撮像基準位置で撮影された画像に対して上書き記録される（Ｓ８１０）。
【００４２】
なお、撮像基準幅７０３が焦点深度以下である場合（Ｓ８０７；Ｎｏ）は、Ｓ８０８〜Ｓ８１０の焦点位置の探索処理は行わない。撮像基準位置で撮影された画像（Ｓ８０６で記録された画像）において、撮像基準幅７０２内の全ての領域に焦点が合っているため、焦点位置の調整が必要ないからである。このように、Ｓ８０７で撮像基準幅と焦点深度の大小関係に応じて焦点位置の探索処理の要否を判断したことにより、不必要な処理を省略でき、システム全体の処理効率を向上することができる。
【００４３】
なお、Ｓ８０９において、診断対象物に焦点の合う位置が検出できなかった場合は、Ｓ８１１の処理に進む。つまり、焦点位置の調整は行われず、対応する撮像基準位置で撮影し記録された画像がそのまま採用される。
【００４４】
ユーザーが設定したレイヤー数分の撮像を全て実行した場合（Ｓ８１１；Ｙｅｓ）には処理を終了し、撮像するレイヤーが残っている場合（Ｓ８１１；Ｎｏ）には次のレイヤーの撮像基準位置へ移動して（Ｓ８１２）、Ｓ８０６からの処理を再び行う。
【００４５】
なお、本実施形態では探索範囲７０４の中で最初に見つかった合焦位置での撮像画像を記録するとしているが、別の方法として、探索範囲７０４の全てを探索して合焦位置が複数個所見つかった場合に、それら全ての撮像画像を記録しても良い。また、別の方法として、探索範囲７０４の全てを探索して合焦位置が複数個所見つかった場合に、それぞれの位置でのコントラストを比較して、コントラストが最大となる位置での撮像画像を記録するようにしても良い。
【００４６】
図７は、上記方法による撮像位置（焦点位置）の調整結果の例を示している。図７は、図５で示した標本を撮像した場合の撮像基準位置と実際の撮像位置の関係を表している。９０１ａ、９０２ａ、９０３ａ、９０４ａ、９０５ａは５つのレイヤーそれぞれの撮像基準位置を示している。これに対し、９０１ｂ、９０２ｂ、９０３ｂ、９０４ｂ、９０５ｂは各レイヤーを撮影するときの実際の撮像位置を示している。２番目のレイヤーと４番目のレイヤーについて撮像位置が調整されていることが分かる。
【００４７】
図８は、図７の撮像基準位置と実際の撮像位置の数値例を示す表である。１番目、３番目、５番目のレイヤーでは、診断対象物に焦点の合う位置が検出できなかったために、撮像基準位置と実際の撮像位置が一致している。２番目のレイヤーでは、撮像基準位置２μｍに対して、実際の撮像位置は２．５０μｍとなっていて、０．５０μｍ移動した位置で診断対象物に合焦し、その位置の撮像画像が記録されていることを示している。同様に、４番目のレイヤーでは、撮像基準位置６μｍに対して１．１０μｍ移動した７．１０μｍの位置で合焦し、その位置の撮像画像が記録されたことを示している。
【００４８】
以上述べた本実施形態の構成によれば、診断対象物を特定するための情報をユーザーに設定させ、各レイヤーにおいて診断対象物に対し合焦した画像が得られるように各レイヤーの焦点位置（撮像位置）を調整する。したがって、被写体の中に診断対象物以外の物体が多く含まれている場合であっても、診断に適した画像を得ることができる。また、本実施形態では、染色による色相の違いに着目し、フィルタ処理によって診断対象物の色範囲の部分を抽出し、その画像を用いて焦点位置の探索を行うようにしたので、診断対象物に対する合焦判定を精度良く且つ自動で行うことが可能となる。さらに、レンズの焦点深度に基づき焦点位置の探索範囲を絞ることにより、無駄な探索処理の発生を防止できるので、全体としての処理速度の向上を図ることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は本発明の一具体例を示したものにすぎず、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。例えば、上記実施形態では、コントラスト検出方式のオートフォーカス（画像のコントラストが大きくなる位置を探す方法）を利用したが、他の方法により焦点位置の探索を行っても良い。例えば位相差検出方式のオートフォーカスを利用しても良い。また、上記実施形態では、注目すべき対象物を色範囲で特定したが、他の情報により対象物を特定しても良い。例えば、形状や大きさや位置などに特徴がある場合には、それらの情報で注目すべき対象物を特定することも可能である。また、上記実施形態では、病理診断に用いる顕微鏡システムを例示したが、検査や観察の対象物によっては、顕微鏡ではなく、一般的なデジタルカメラで撮影した画像を用いても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１００：顕微鏡、１０２：標本（被写体）、１１０：撮像装置、１２０：コンピュータ、２００：顕微鏡制御装置
【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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