(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置であって、
対象物が載置される載置部と、
二次元撮像素子を有し、前記載置部に載置された対象物を前記二次元撮像素子を用いて撮像することにより対象物の画像を表示するための第１の画像データを取得する撮像部と、
前記撮像部の光軸方向において前記撮像部の焦点が前記載置部に対して相対的に異なる複数の位置にある状態で前記撮像部によりそれぞれ取得される複数の第１の画像データに基づいて、前記撮像部の光軸方向に直交する方向において互いに異なる複数の位置で前記撮像部の光軸方向における前記対象物の観察面の位置をそれぞれ示す複数の焦点位置データを生成する処理部と、
前記撮像部により取得される複数の第１の画像データに基づいて得られる領域提示画像と前記処理部により生成された複数の焦点位置データとを対応付けて記憶する記憶部と、
前記領域提示画像を表示する表示部と、
前記表示部により表示される前記領域提示画像において前記対象物の観察すべき領域を観察対象領域として指定するために使用者により操作される操作部と、
前記操作部の操作により指定された前記観察対象領域に対応する撮像位置に位置するように、前記撮像部の光軸方向とその光軸方向に直交する方向に前記載置部を前記撮像部に対して相対的に移動させ、前記領域提示画像と前記複数の焦点位置データとの対応付けに基づいて、前記観察対象領域に対応する撮像位置で観察面に前記撮像部の焦点が合うように前記撮像部および前記載置部の少なくとも一方を制御する合焦点動作を行う制御部とを備える、拡大観察装置。
【請求項２】
対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置であって、
対象物が載置される載置部と、
対物レンズを有し、前記載置部に載置された対象物を前記対物レンズを用いて撮像することにより対象物の画像を表示するための第１の画像データを取得する撮像部と、
前記撮像部の光軸方向において前記対物レンズの焦点が前記載置部に対して相対的に異なる複数の位置にある状態で前記撮像部によりそれぞれ取得される複数の第１の画像データに基づいて、前記撮像部の光軸方向に直交する方向において互いに異なる複数の位置で前記撮像部の光軸方向における前記対象物の観察面の位置をそれぞれ示す複数の焦点位置データを生成する処理部と、
前記撮像部により取得される複数の第１の画像データに基づいて得られる領域提示画像と前記処理部により生成された複数の焦点位置データとを対応付けて記憶する記憶部と、
前記領域提示画像を表示する表示部と、
前記表示部により表示される前記領域提示画像において前記対象物の観察すべき領域を観察対象領域として指定するために使用者により操作される操作部と、
前記操作部の操作により指定された前記観察対象領域に対応する撮像位置に位置するように、前記撮像部の光軸方向とその光軸方向に直交する方向に前記載置部を前記撮像部に対して相対的に移動させ、前記領域提示画像と前記複数の焦点位置データとの対応付けに基づいて、前記観察対象領域に対応する撮像位置で観察面に前記撮像部の前記対物レンズの焦点が合うように前記撮像部および前記載置部の少なくとも一方を制御する合焦点動作を行う制御部とを備える、拡大観察装置。
【請求項３】
前記合焦点動作は、
前記処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて、前記撮像部の光軸方向における前記撮像部と前記載置部との位置関係に関する位置パラメータを設定するパラメータ設定動作と、
前記パラメータ設定動作により設定された前記位置パラメータに基づいて前記撮像部および前記載置部の少なくとも一方を前記撮像部の光軸方向に移動させる移動動作とを含む、請求項１または２記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記操作部は、前記領域提示画像において前記観察対象領域として複数の単位領域を指定可能に構成され、
前記制御部は、前記処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて、前記操作部により指定された前記複数の単位領域の各々について前記合焦点動作を行うように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記合焦点動作により前記観察対象領域における観察面に前記撮像部の焦点を合わせた後に前記観察対象領域を撮像することにより前記観察対象領域の画像を表示するための第２の画像データを取得するように前記撮像部を制御し、
前記表示部は、前記撮像部により取得された第２の画像データに基づいて前記観察対象領域の画像を表示し、
前記撮像部は、前記複数の第１の画像データを取得する場合に第１の撮像条件で対象物を撮像し、前記第２の画像データを生成する場合に第２の撮像条件で対象物を撮像し、
前記第１の撮像条件および前記第２の撮像条件は、前記複数の第１の画像データに基づく画像の質が前記第２の画像データに基づく画像の質よりも低くなるように設定される、請求項１〜４のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記制御部は、複数の単位領域を順次撮像することにより、単位領域ごとに前記複数の第１の画像データを取得するように前記撮像部を制御し、
前記複数の第１の画像データを取得するための前記複数の単位領域のうち一の単位領域の撮像時に、当該一の単位領域が撮像されることにより取得される複数の第１の画像データに基づいて前記撮像部の光軸方向における当該一の単位領域における複数の焦点位置データを生成するように前記処理部を制御し、
前記一の単位領域以降の単位領域の撮像時に、前記一の単位領域の撮像時に生成された複数の焦点位置データを用いて前記複数の第１の画像データを取得する、請求項１〜５のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記撮像部の焦点を当該撮像部の光軸方向における複数の位置に移動させてそれぞれの位置で対象物を撮像するように前記撮像部および前記載置部の少なくとも一方を制御することにより前記複数の第１の画像データを取得し、
前記操作部は、前記複数の位置にそれぞれ対応して取得される複数の第１の画像データのうちの少なくとも一部を選択可能に構成され、
前記制御部は、前記操作部により選択される前記少なくとも一部の第１の画像データに基づいて対象物の画像を領域提示画像として前記表示部に表示させる、請求項１〜６のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記撮像部の焦点を当該撮像部の光軸方向における複数の位置に移動させてそれぞれの位置で対象物を撮像するように前記撮像部および前記載置部の少なくとも一方を制御することにより前記複数の第１の画像データを取得し、
取得された前記複数の第１の画像データのそれぞれの部分を選択的に用いることにより対象物の観察面の複数の位置にそれぞれ焦点が合った画像を前記領域提示画像として前記表示部に表示させる、請求項１〜６のいずれかに記載の拡大観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マクロ画像取得部およびミクロ画像取得部を有する顕微鏡装置が記載されている。この顕微鏡装置において、マクロ画像取得部は試料の低倍率画像であるマクロ画像を取得するために用いられ、ミクロ画像取得部は試料の高倍率画像であるミクロ画像を取得するために用いられる。
【０００３】
マクロ画像およびミクロ画像の取得時には、まずマクロ画像取得部により、試料の全体を含むマクロ画像が取得される。取得されたマクロ画像を参照して、ミクロ画像を取得するための撮像条件が設定される。
【０００４】
ミクロ画像を取得するための撮像条件としてミクロ画像の取得範囲が設定される。また、ミクロ画像を取得するための撮像条件として焦点計測位置が設定される。設定された焦点計測位置で、ミクロ用撮像装置を用いて焦点計測が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の焦点計測では、例えばミクロ画像取得部が備える対物レンズを試料に対して相対的に移動させつつ対物レンズの焦点を焦点計測位置に合わせ、対物レンズの焦点が焦点計測位置に合ったときの対物レンズと試料との相対的な距離を求める。
【０００７】
対物レンズの倍率が大きいほど、その対物レンズの焦点深度は小さくなる。そのため、高倍率の対物レンズを備えるミクロ画像取得部においては、焦点計測時に、対物レンズの焦点が焦点計測位置に合っているか否かを広い範囲に渡って小さいピッチで探索する必要がある。この場合、焦点計測に長い時間を要する。
【０００８】
本発明の目的は、観察対象領域の対象物の観察面に撮像部の焦点を短時間で合わせることが可能な拡大観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）第１の発明に係る拡大観察装置は、対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置であって、対象物が載置される載置部と、二次元撮像素子を有し、載置部に載置された対象物を二次元撮像素子を用いて撮像することにより対象物の画像を表示するための第１の画像データを取得する撮像部と、撮像部の光軸方向において撮像部の焦点が載置部に対して相対的に異なる複数の位置にある状態で撮像部によりそれぞれ取得される複数の第１の画像データに基づいて、撮像部の光軸方向に直交する方向において互いに異なる複数の位置で撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置をそれぞれ示す複数の焦点位置データを生成する処理部と、撮像部により取得される複数の第１の画像データに基づいて得られる領域提示画像と処理部により生成された複数の焦点位置データとを対応付けて記憶する記憶部と、領域提示画像を表示する表示部と、表示部により表示される領域提示画像において対象物の観察すべき領域を観察対象領域として指定するために使用者により操作される操作部と、操作部の操作により指定された観察対象領域に対応する撮像位置に位置するように、撮像部の光軸方向とその光軸方向に直交する方向に載置部を撮像部に対して相対的に移動させ、領域提示画像と複数の焦点位置データとの対応付けに基づいて、観察対象領域に対応する撮像位置で観察面に撮像部の焦点が合うように撮像部および載置部の少なくとも一方を制御する合焦点動作を行う制御部とを備えるものである。
【００１０】
その拡大観察装置においては、載置部に載置された対象物が撮像部により撮像され、複数の第１の画像データが取得される。取得された複数の第１の画像データに基づいて対象物の画像が領域提示画像として表示部に表示される。また、取得された複数の第１の画像データに基づいて処理部により複数の焦点位置データが生成される。
【００１１】
使用者が操作部を操作することにより領域提示画像において観察対象領域が指定されると、処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて合焦点動作が行われ、指定された観察対象領域における観察面に撮像部の焦点が合う。
【００１２】
この場合、複数の焦点位置データが撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置を示すので、合焦点動作を行うための時間を短くすることができる。その結果、対象物の観察対象領域の観察面に撮像部の焦点を合わせる合焦点動作が短時間で行われる。
（２）第２の発明に係る拡大観察装置は、対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置であって、対象物が載置される載置部と、対物レンズを有し、載置部に載置された対象物を対物レンズを用いて撮像することにより対象物の画像を表示するための第１の画像データを取得する撮像部と、撮像部の光軸方向において対物レンズの焦点が載置部に対して相対的に異なる複数の位置にある状態で撮像部によりそれぞれ取得される複数の第１の画像データに基づいて、撮像部の光軸方向に直交する方向において互いに異なる複数の位置で撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置をそれぞれ示す複数の焦点位置データを生成する処理部と、撮像部により取得される複数の第１の画像データに基づいて得られる領域提示画像と処理部により生成された複数の焦点位置データとを対応付けて記憶する記憶部と、領域提示画像を表示する表示部と、表示部により表示される領域提示画像において対象物の観察すべき領域を観察対象領域として指定するために使用者により操作される操作部と、操作部の操作により指定された観察対象領域に対応する撮像位置に位置するように、撮像部の光軸方向とその光軸方向に直交する方向に載置部を撮像部に対して相対的に移動させ、領域提示画像と複数の焦点位置データとの対応付けに基づいて、観察対象領域に対応する撮像位置で観察面に撮像部の対物レンズの焦点が合うように撮像部および載置部の少なくとも一方を制御する合焦点動作を行う制御部とを備えるものである。
【００１３】
（３）合焦点動作は、処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて、撮像部の光軸方向における撮像部と載置部との位置関係に関する位置パラメータを設定するパラメータ設定動作と、パラメータ設定動作により設定された位置パラメータに基づいて撮像部および載置部の少なくとも一方を撮像部の光軸方向に移動させる移動動作とを含んでもよい。
【００１４】
合焦点動作時には、まず処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて撮像部の光軸方向における撮像部と載置部との位置関係に関する位置パラメータが設定される。続いて、設定された位置パラメータに基づいて撮像部および載置部の少なくとも一方が撮像部の光軸方向に移動される。
【００１５】
この場合、複数の焦点位置データが撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置を示すので、第１のパラメータが短時間で設定される。
【００１６】
（４）操作部は、領域提示画像において観察対象領域として複数の単位領域を指定可能に構成され、制御部は、処理部により生成された複数の焦点位置データに基づいて、操作部により指定された複数の単位領域の各々について合焦点動作を行うように構成されてもよい。
【００１７】
この場合、所望の観察対象領域が単位領域よりも大きい場合でも、使用者は領域提示画像において観察対象領域を指定することができる。また、指定された複数の単位領域の各々について複数の焦点位置データに基づく合焦点動作が繰り返されるので、複数の単位領域の観察面に撮像部の焦点が短時間で合わせられる。
【００１８】
（５）制御部は、合焦点動作により観察対象領域における観察面に撮像部の焦点を合わせた後に観察対象領域を撮像することにより観察対象領域の画像を表示するための第２の画像データを取得するように撮像部を制御し、表示部は、撮像部により取得された第２の画像データに基づいて観察対象領域の画像を表示し、撮像部は、複数の第１の画像データを取得する場合に第１の撮像条件で対象物を撮像し、第２の画像データを生成する場合に第２の撮像条件で対象物を撮像し、第１の撮像条件および第２の撮像条件は、複数の第１の画像データに基づく画像の質が第２の画像データに基づく画像の質よりも低くなるように設定されてもよい。
【００１９】
この場合、複数の第１の画像データに基づく画像の質を前記第２の画像データに基づく画像の質と同等にする必要がないので、第１の撮像条件で対象物を撮像する時間を第２の撮像条件で対象物を撮像する時間に比べて短くすることができる。それにより、領域提示画像が短時間で表示部に表示される。
【００２０】
（６）制御部は、複数の単位領域を順次撮像することにより、単位領域ごとに複数の第１の画像データを取得するように撮像部を制御し、複数の第１の画像データを取得するための複数の単位領域のうち一の単位領域の撮像時に、当該一の単位領域が撮像されることにより取得される複数の第１の画像データに基づいて撮像部の光軸方向における当該一の単位領域における複数の焦点位置データを生成するように処理部を制御し、一の単位領域以降の単位領域の撮像時に、一の単位領域の撮像時に生成された複数の焦点位置データを用いて複数の第１の画像データを取得してもよい。
【００２１】
この場合、複数の焦点位置データが撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置を示すので、一の単位領域に対応する複数の焦点位置データに基づいて一の単位領域以降の単位領域の撮像条件を適切に設定することができる。それにより、一の単位領域以降の単位領域を適切な撮像条件で撮像して複数の第１の画像データを取得することができる。
【００２２】
（７）制御部は、撮像部の焦点を当該撮像部の光軸方向における複数の位置に移動させてそれぞれの位置で対象物を撮像するように撮像部および載置部の少なくとも一方を制御することにより複数の第１の画像データを取得し、操作部は、複数の位置にそれぞれ対応して取得される複数の第１の画像データのうちの少なくとも一部を選択可能に構成され、制御部は、操作部により選択される少なくとも一部の第１の画像データに基づいて対象物の画像を領域提示画像として表示部に表示させてもよい。
【００２３】
複数の第１の画像データに基づいて表示される複数の画像は、異なる部分で焦点が合い、または合焦点の度合いが異なる。そのため、使用者は、焦点の合う部分または合焦点の度合いが異なる複数の画像のうち所望の画像を領域提示画像として表示部に表示させることができる。これにより、使用者は、観察対象領域を適切に指定することができる。
【００２４】
（８）制御部は、撮像部の焦点を当該撮像部の光軸方向における複数の位置に移動させてそれぞれの位置で対象物を撮像するように撮像部および載置部の少なくとも一方を制御することにより複数の第１の画像データを取得し、取得された複数の第１の画像データのそれぞれの部分を選択的に用いることにより対象物の観察面の複数の位置にそれぞれ焦点が合った画像を領域提示画像として表示部に表示させてもよい。
【００２５】
この場合、対象物の観察面の複数の位置にそれぞれ焦点が合った画像が領域提示画像として表示される。これにより、使用者は観察対象領域を適切に指定することができる。
（９）参考形態に係る拡大観察装置は、対象物を撮像して対象物の画像を表示する拡大観察装置であって、対象物が載置される載置部と、載置部に載置された対象物を撮像することにより対象物の画像を表示するための第１の画像データを取得する撮像部と、撮像部により取得された第１の画像データに基づいて対象物の画像を領域提示画像として表示する表示部と、撮像部により取得される第１の画像データに基づいて撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置を示す焦点位置データを生成する処理部と、表示部により表示される領域提示画像において対象物の観察すべき領域を観察対象領域として指定するために使用者により操作される操作部と、処理部により生成された焦点位置データに基づいて、操作部の操作により指定された観察対象領域における観察面に撮像部の焦点が合うように撮像部および載置部の少なくとも一方を制御する合焦点動作を行う制御部とを備えるものである。
その拡大観察装置においては、載置部に載置された対象物が撮像部により撮像され、第１の画像データが取得される。取得された第１の画像データに基づいて対象物の画像が領域提示画像として表示部に表示される。また、取得された第１の画像データに基づいて処理部により焦点位置データが生成される。
使用者が操作部を操作することにより領域提示画像において観察対象領域が指定されると、処理部により生成された焦点位置データに基づいて合焦点動作が行われ、指定された観察対象領域における観察面に撮像部の焦点が合う。
この場合、焦点位置データが撮像部の光軸方向における対象物の観察面の位置を示すので、合焦点動作を行うための時間を短くすることができる。その結果、対象物の観察対象領域の観察面に撮像部の焦点を合わせる合焦点動作が短時間で行われる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、観察対象領域の対象物の観察面に撮像部の焦点を短時間で合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の顕微鏡を示す斜視図である。
【図３】顕微鏡の撮像装置がＺ方向と平行に固定されている状態を示す模式図である。
【図４】顕微鏡の撮像装置がＺ方向から所望の角度まで傾斜された状態を示す模式図である。
【図５】図１の撮像装置により図２の観察対象物が撮像されたときの表示部の一表示例を示す図である。
【図６】ナビゲーション画像生成処理時の拡大観察装置の動作を説明するための図である。
【図７】通常画像データ、積層画像データおよび全焦点画像データを説明するための側面図である。
【図８】ナビゲーション画像生成処理終了時の表示部の一表示例を示す図である。
【図９】図８のナビゲーション領域の拡大図である。
【図１０】指定観察処理終了時の表示部の一表示例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るナビゲーション画像生成処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る指定観察処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る指定観察処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（１）拡大観察装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
以下において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
【００３１】
図１に示すように、拡大観察装置３００は、顕微鏡１００および画像処理装置２００を備える。
【００３２】
顕微鏡１００は、撮像装置１０、ステージ装置２０および回転角度センサ３０を含む。撮像装置１０は、カラーＣＣＤ（電荷結合素子）１１、ハーフミラー１２、対物レンズ１３、ズーム調整部１３ａ、倍率検出部１３ｂ、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）１５、照明用光源１６およびレンズ駆動部１７を含む。ステージ装置２０は、ステージ２１、ステージ駆動部２２およびステージ支持部２３を含む。ステージ２１上には、観察対象物Ｓが載置される。
【００３３】
照明用光源１６は、例えば白色光を発生するハロゲンランプまたは白色ＬＥＤ（発光ダイオード）である。照明用光源１６により発生された白色光は、ハーフミラー１２により反射された後、対物レンズ１３によりステージ２１上の観察対象物Ｓに集光される。
【００３４】
観察対象物Ｓにより反射された白色光は、対物レンズ１３およびハーフミラー１２を透過してカラーＣＣＤ１１に入射する。カラーＣＣＤ１１は複数の画素を有する。各画素は、赤色波長の光、緑色波長の光、および青色波長の光をそれぞれ受光する３種類の副画素から構成される。複数の画素が一定の画素ピッチ（隣り合う各２つの画素の中心間の距離）で二次元的に配列される。カラーＣＣＤ１１の各画素からは、受光量に対応する電気信号が出力される。カラーＣＣＤ１１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１５によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるデジタル信号は、複数の画素データを含む画像データとして画像処理装置２００に順次与えられる。カラーＣＣＤ１１に代えてＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の撮像素子が用いられてもよい。
【００３５】
本実施の形態において、対物レンズ１３はズームレンズである。ズーム調整部１３ａは画像処理装置２００の制御により対物レンズ１３の倍率を変化させる。倍率検出部１３ｂは対物レンズ１３の倍率を検出し、検出結果を画像処理装置２００に与える。これにより、対物レンズ１３の倍率は画像処理装置２００により一定範囲内で任意の倍率に調整可能である。なお、使用者がズーム調整部１３ａを操作することにより対物レンズ１３の倍率が調整されてもよい。この場合、調整された対物レンズ１３の倍率が、倍率検出部１３ｂにより検出され、画像処理装置２００に与えられる。
【００３６】
また、対物レンズ１３は、Ｚ方向に移動可能に設けられる。レンズ駆動部１７は、画像処理装置２００の制御により対物レンズ１３をＺ方向に移動させる。それにより、撮像装置１０の焦点位置がＺ方向において移動する。
【００３７】
ステージ２１は、Ｚ方向の軸の周りで回転可能にステージ支持部２３上に設けられる。ステージ駆動部２２は、画像処理装置２００から与えられる移動指令信号（駆動パルス）に基づいてステージ２１をステージ支持部２３に対して相対的に後述するｘ方向およびｙ方向に移動させる。ステージ駆動部２２には、ステッピングモータが用いられる。回転角度センサ３０は、ステージ２１の回転角度を検出し、検出した角度を示す角度検出信号を画像処理装置２００に与える。画像処理装置２００においては、移動指令信号に対するステージ駆動部２２からの応答信号および回転角度センサ３０からの角度検出信号に基づいて、Ｘ方向およびＹ方向におけるステージ２１の位置および回転角度が取得される。
【００３８】
画像処理装置２００は、インタフェース２１０、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２２０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２３０、記憶装置２４０、入力装置２５０、表示部２６０および作業用メモリ２７０を含む。
【００３９】
ＲＯＭ２３０には、システムプログラムが記憶される。記憶装置２４０は、ハードディスク等からなる。記憶装置２４０には、後述する拡大観察プログラムが記憶されるとともに、顕微鏡１００からインタフェース２１０を通して与えられる画像データ等の種々のデータを記憶する。拡大観察プログラムの詳細は後述する。入力装置２５０は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウス、タッチパッドまたはジョイスティック等が用いられる。入力装置２５０はタッチパネルであってもよい。
【００４０】
表示部２６０は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。
【００４１】
作業用メモリ２７０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からなり、種々のデータの処理のために用いられる。
【００４２】
ＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶された拡大観察プログラムを実行することにより作業用メモリ２７０を用いて画像データに基づく拡大観察処理を行うとともに、画像データに基づく画像を表示部２６０に表示させる。また、ＣＰＵ２２０は、インタフェース２１０を通して顕微鏡１００のカラーＣＣＤ１１、ズーム調整部１３ａ、照明用光源１６、レンズ駆動部１７およびステージ駆動部２２を制御する。
【００４３】
図２は、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置３００の顕微鏡１００を示す斜視図である。図２においては、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が矢印で示される。
【００４４】
図２に示すように、顕微鏡１００はベース１を有する。ベース１上には、第１の支持台２が取り付けられるとともに、この第１の支持台２の前面に嵌め込まれるように第２の支持台３が取り付けられる。
【００４５】
第１の支持台２の上端部には、連結部４がＹ方向に延びる回動軸Ｒ１の周りに回動可能に取り付けられる。連結部４には回動支柱５が取り付けられる。それにより、回動支柱５は連結部４の回動に伴って回動軸Ｒ１を支点としてＺ方向に平行な垂直面内で傾斜可能である。使用者は、固定つまみ９により連結部４を第１の支持台２に対して固定することができる。
【００４６】
連結部６の前面には環状の支持部７が取り付けられる。支持部７には、略円筒状の撮像装置１０が取り付けられる。図２の状態では、撮像装置１０の光軸Ｒ２はＺ方向に平行である。支持部７は、撮像装置１０を水平面内で移動させるための複数の調整ネジ４１を有する。複数の調整ネジ４１を用いて撮像装置１０の光軸Ｒ２が回動軸Ｒ１に垂直に交差するように撮像装置１０の位置を調整することができる。
【００４７】
ベース１上の第２の支持台３の前面には、Ｚ方向に摺動可能にスライダ８が取り付けられる。第２の支持台３の側面には、調整つまみ４２が設けられる。スライダ８のＺ方向（高さ方向）の位置は、調整つまみ４２により調整可能である。
【００４８】
ステージ装置２０のステージ支持部２３は、スライダ８上に取り付けられる。ステージ２１は、ステージ支持部２３に対してＺ方向の回転軸Ｒ３の周りに回転可能に設けられる。また、ステージ２１には、水平面内で互いに直交するｘ方向およびｙ方向が設定される。ステージ２１は、図１のステージ駆動部２２によりｘ方向およびｙ方向に移動可能に設けられる。ステージ２１が回転軸Ｒ３の周りに回転すると、ステージ２１のｘ方向およびｙ方向も回転する。それにより、ステージ２１のｘ方向およびｙ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に対して水平面内で傾斜する。
【００４９】
撮像装置１０の撮像範囲（視野範囲）は、撮像装置１０の倍率により異なる。以下、撮像装置１０の撮像範囲を単位領域と呼ぶ。ステージ２１をｘ方向およびｙ方向に移動させることにより複数の単位領域の画像データを取得することができる。複数の単位領域の画像データを連結することにより複数の単位領域の画像を図１の表示部２６０に表示することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態では撮像装置１０の撮像範囲を単位領域と呼ぶが、単位領域は必ずしも撮像装置１０の撮像範囲でなくてもよい。例えば、撮像装置１０の撮像範囲内の一部の領域を単位領域としてもよい。この場合、単位領域は撮像装置１０の撮像範囲よりも小さくなる。
【００５１】
図３は顕微鏡１００の撮像装置１０がＺ方向と平行に固定されている状態を示す模式図である。また、図４は顕微鏡１００の撮像装置１０がＺ方向から所望の角度まで傾斜された状態を示す模式図である。
【００５２】
図３に示すように、回動支柱５がＺ方向に平行な状態で固定つまみ９を締めることにより連結部４が第２の支持台３に固定される。それにより、撮像装置１０の光軸Ｒ２がＺ方向に平行な状態で回動軸Ｒ１に垂直に交差する。この場合、撮像装置１０の光軸Ｒ２はステージ２１の表面に垂直となる。
【００５３】
固定つまみ９を緩めることにより連結部４が回動軸Ｒ１の周りに回動可能となり、回動支柱５が回動軸Ｒ１を支点として傾斜可能となる。それにより、図４に示すように、撮像装置１０の光軸Ｒ２をＺ方向に対して任意の角度θ傾斜させることができる。この場合、撮像装置１０の光軸Ｒ２は回動軸Ｒ１に垂直に交差する。同様にして、撮像装置１０の光軸Ｒ２をＺ方向に対して図４と逆側に任意の角度傾斜させることができる。
【００５４】
したがって、ステージ２１上の観察対象物の表面の高さを回動軸Ｒ１の高さに一致させることにより、観察対象物の同じ部分を垂直な方向および斜め方向から観察することができる。
【００５５】
（２）観察時における表示部の一表示例
図２の観察対象物Ｓは、大きさが互いに異なる３つの板状部材が上下に積層された構造を有する。最も上に設けられる板状部材の大きさは、他の２枚の板状部材の大きさよりも小さい。中央に設けられる板状部材の大きさは、最も下に設けられる板状部材の大きさよりも小さい。３つの板状部材のそれぞれの上面により、水平面に平行な第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３が形成される。
【００５６】
図５は図１の撮像装置１０により図２の観察対象物Ｓが撮像されたときの表示部２６０の一表示例を示す図である。図５に示すように、表示部２６０の画面上には、画像表示領域４１０、条件設定領域４２０およびポインタｐが表示される。撮像装置１０による観察対象物Ｓの撮像時には、画像表示領域４１０に画像データに基づく画像が表示される。図５の例では、画像表示領域４１０に観察対象物Ｓの第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２の一部を示す画像が表示される。条件設定領域４２０に通常ナビゲーションボタン４２１、積層ナビゲーションボタン４２２および全焦点ナビゲーションボタン４２３が表示される。
【００５７】
この状態で、使用者が図２のステージ２１をｘ方向またはｙ方向に移動させることにより、画像表示領域４１０に表示される観察対象物Ｓの画像の範囲を変更することができる。
【００５８】
（３）拡大観察処理
上述のように、本実施の形態に係る拡大観察装置３００においては、ステージ２１をｘ方向およびｙ方向に移動させることにより複数の単位領域の画像データを取得し、複数の単位領域の画像データを連結することにより複数の単位領域の画像を図１の表示部２６０に表示させることが可能である。この場合、一の単位領域を超える広い範囲に渡って観察対象物Ｓの画像を表示部２６０に表示させることができる。
【００５９】
拡大観察処理は、ナビゲーション画像生成処理および指定観察処理を含む。以下、ナビゲーション画像生成処理および指定観察処理の詳細を説明する。本例では、拡大観察処理の前後で、図１の対物レンズ１３の倍率は一定でありかつ対物レンズ１３の焦点位置（光軸方向における対物レンズ１３からその対物レンズ１３の焦点までの距離）も一定である。
【００６０】
（３−１）ナビゲーション画像生成処理
使用者が図５の通常ナビゲーションボタン４２１、積層ナビゲーションボタン４２２および全焦点ナビゲーションボタン４２３のいずれかを操作する。この操作に応答してナビゲーション画像生成処理が開始される。図６は、ナビゲーション画像生成処理時の拡大観察装置３００の動作を説明するための図である。
【００６１】
拡大観察処理の前後で図１の対物レンズ１３の倍率が一定である場合には、ナビゲーション画像生成処理が開始されることにより、複数の単位領域で観察対象物Ｓが撮像される。
【００６２】
図６（ａ）にナビゲーション画像生成処理時の撮像順序が平面図で示される。図６（ａ）に示すように、ナビゲーション画像生成処理が開始されると、図１のステージ２１がｘ方向およびｙ方向に移動されることにより、一の単位領域よりも大きい予め定められた範囲（以下、ナビゲーション領域と呼ぶ。）ＮＲ内で観察対象物Ｓの複数の単位領域が順次撮像される。本例では、１番目〜２５番目までの単位領域ｒ１〜ｒ２５が渦巻状に順次撮像される。なお、図６（ａ）では観察対象物Ｓの図示を省略する。
【００６３】
図６（ｂ）に単位領域ｒ１の撮像時の対物レンズ１３の動作が側面図で示される。本例では、対物レンズ１３の倍率に応じて、対物レンズ１３のＺ方向の位置（以下、Ｚ位置と呼ぶ。）の上限位置ＵＰおよび下限位置ＢＰが定められている。ナビゲーション画像生成処理における各単位領域の撮像時には、対物レンズ１３が図１のレンズ駆動部１７により上限位置ＵＰと下限位置ＢＰとの間を移動する。これにより、対物レンズ１３が複数のＺ位置にある状態で当該単位領域が撮像される。図６（ｂ）の例では、対物レンズ１３が複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９にある状態で単位領域ｒ１が撮像される。このようにして、単位領域ごとに複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９にそれぞれ対応する複数の画像データが取得される。
【００６４】
撮像装置１０による観察対象物Ｓの撮像時に画像処理装置２００で取得される画像データのサンプリング周期は一定である。この場合、対物レンズ１３の移動速度を調整することにより各単位領域を撮像するときの対物レンズ１３の複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９の間のピッチをそれぞれ調整することができる。具体的には、対物レンズ１３の移動速度を高くすることにより各単位領域を撮像するときの対物レンズ１３のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９の間のピッチをそれぞれ大きくし、対物レンズ１３の移動速度を低くすることにより各単位領域を撮像するときの対物レンズ１３のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９の間のピッチをそれぞれ小さくすることができる。本実施の形態において、ナビゲーション画像生成処理時のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９の間のピッチは予め第１のピッチとしてそれぞれ設定されている。
【００６５】
さらに、各単位領域の撮像時においては、取得された複数の画像データに基づいてＺ方向における観察対象物Ｓの表面の位置を示すデータ（以下、形状データと呼ぶ。）が生成される。形状データは、例えば図１のＣＰＵ２２０により次のように生成される。
【００６６】
上記のように、画像データには複数の画素データが含まれる。例えば複数のＺ位置で単位領域の一部が撮像されることにより生成される複数の画素データの値（受光量に対応する電気信号のレベル）の空間的な分布における高周波成分は、対物レンズ１３の焦点ｆが当該単位領域の一部における観察対象物Ｓの表面に合う位置でピークを示し、対物レンズ１３の焦点ｆがその観察対象物Ｓの表面から離れるにつれて小さくなる。
【００６７】
そこで、ＣＰＵ２２０は、複数のＺ位置で単位領域の一部が撮像されることにより生成される複数の画素データに基づいて、カラーＣＣＤ１１の画素ごとに複数の画素データの値がピークを示すときの対物レンズ１３のＺ位置を求める。これにより、ＣＰＵ２２０は、カラーＣＣＤ１１の画素ごとに、求められた対物レンズ１３のＺ位置と対物レンズ１３の焦点位置とに基づいてＺ方向における観察対象物Ｓの表面の位置を検出する。これらの検出結果が形状データとなる。
【００６８】
続いて、各単位領域で取得された複数の画像データに基づいて、通常画像データ、積層画像データおよび全焦点画像データのいずれかが各単位領域に対応して生成される。図７は、通常画像データ、積層画像データおよび全焦点画像データを説明するための側面図である。
【００６９】
図５の通常ナビゲーションボタン４２１が操作された場合のナビゲーション画像生成処理時には通常画像データが生成される。通常画像データは、例えば対物レンズ１３の焦点ｆが各単位領域の中央部における観察対象物Ｓの表面に合う状態で取得された画像データである。図７（ａ）の例では、対物レンズ１３がＺ位置ｚｐ４にある状態で対物レンズ１３の焦点ｆが単位領域ｒ１の中央部における観察対象物Ｓの表面に合う。通常画像データは、上記の形状データに基づいて、各単位領域を撮像することにより得られる複数の画像データの中から当該単位領域の中央部における観察対象物Ｓの表面に合う状態で取得された画像データを抽出することにより生成される。
【００７０】
図５の積層ナビゲーションボタン４２２が操作された場合のナビゲーション画像生成処理時には積層画像データが生成される。積層画像データは、各単位領域において対物レンズ１３が複数のＺ位置にある状態で取得される複数の画像データの集合体である。
【００７１】
図７（ｂ）の例では、対物レンズ１３が複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９にある状態で単位領域ｒ１が撮像される。この場合、単位領域ｒ１に対応する積層画像データは、複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９にそれぞれ対応する複数（本例では、９つ）の画像データに基づいて生成される。
【００７２】
図５の全焦点ナビゲーションボタン４２３が操作された場合のナビゲーション画像生成処理時には全焦点画像データが生成される。全焦点画像データは、各単位領域で撮像により取得される複数の画像データから図１のカラーＣＣＤ１１の画素ごとにピークを示す画素データが抽出され、抽出された複数の画素データが合成されることにより生成される。全焦点画像データによれば、各単位領域における全ての部分にそれぞれ焦点が合った画像を生成することができる。
【００７３】
図７（ｃ）の例では、撮像対象となる単位領域ｒ１内にＺ方向の位置が異なる第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２が存在する。対物レンズ１３がＺ位置ｚｐ４にある状態で対物レンズ１３の焦点ｆが単位領域ｒ１内の第１の面Ｓ１に合い、対物レンズ１３がＺ位置ｚｐ６にある状態で対物レンズ１３の焦点ｆが単位領域ｒ１内の第２の面Ｓ２に合う。
【００７４】
この場合、単位領域ｒ１のうち第１の面Ｓ１の部分では対物レンズ１３がＺ位置ｚｐ４にある状態で撮像された画素データがピークを示す。単位領域ｒ１のうち第２の面Ｓ２の部分では対物レンズ１３がＺ位置ｚｐ６にある状態で撮像された画素データがピークを示す。これらのピークを示す複数の画素データが抽出され、抽出された複数の画素データが合成される。これにより、全焦点画像データが生成される。
【００７５】
以下の説明では、通常画像データ、積層画像データおよび全焦点画像データをナビゲーション画像データと総称する。
【００７６】
上記のように、図６のナビゲーション領域ＮＲ内の全ての単位領域ｒ１〜ｒ２５において、複数の画像データが取得され、形状データが生成されるとともにナビゲーション画像データが生成される。その後、図１のＣＰＵ２２０は、複数の単位領域ｒ１〜ｒ２５にそれぞれ対応する複数の形状データを連結し、ナビゲーション領域ＮＲに対応する形状データを生成する。また、図１のＣＰＵ２２０は、複数の単位領域ｒ１〜ｒ２５にそれぞれ対応する複数のナビゲーション画像データを連結し、ナビゲーション領域ＮＲに対応するナビゲーション画像データを生成する。さらに、ＣＰＵ２２０は、生成された形状データおよびナビゲーション画像データを図１の記憶装置２４０に記憶する。
【００７７】
最後に、図１のＣＰＵ２２０は、生成されたナビゲーション画像データに基づいて、ナビゲーション領域ＮＲを示す画像（以下、ナビゲーション画像と呼ぶ。）を表示部２６０に表示させる。
【００７８】
図８はナビゲーション画像生成処理終了時の表示部２６０の一表示例を示す図である。図８に示すように、ナビゲーション画像生成処理が行われることにより、表示部２６０の画面上に図５の画像表示領域４１０および条件設定領域４２０に加えてナビゲーション領域４３０が表示される。
【００７９】
条件設定領域４２０に通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６が表示される。通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６の詳細は後述する。
【００８０】
ナビゲーション領域４３０にナビゲーション画像が表示される。画像表示領域４１０に表示される単位領域がナビゲーション画像内で枠４３１により表される。
【００８１】
図９は図８のナビゲーション領域４３０の拡大図である。図９では、複数の単位領域ｒ１〜ｒ２５にそれぞれ対応する複数の画像が表示部２６０に表示されることが理解しやすいように、ナビゲーション領域４３０に複数の単位領域ｒ１〜ｒ２５に対応する複数の画像を仕切るための点線を付している。
【００８２】
ここで、ナビゲーション画像データが通常画像データである場合には、単位領域ｒ１〜ｒ２５のそれぞれの中央部に焦点が合った複数の画像が連結されることにより得られるナビゲーション領域ＮＲの画像がナビゲーション画像としてナビゲーション領域４３０に表示される。
【００８３】
積層画像データに基づくナビゲーション画像の表示時には、使用者は図１の入力装置２５０を操作することにより複数のＺ位置ｚｐ１〜ｚｐ９にそれぞれ対応する複数の画像データのうちのいずれかを指定することができる。ナビゲーション画像データが積層画像データである場合には、複数の画像データのいずれかが指定されることにより、指定された画像データに基づくナビゲーション領域ＮＲの画像がナビゲーション画像としてナビゲーション領域４３０に表示される。
【００８４】
ナビゲーション画像データが全焦点画像データである場合には、全ての単位領域ｒ１〜ｒ２５における全ての部分にそれぞれ焦点が合った画像がナビゲーション領域ＮＲの画像がナビゲーション画像としてナビゲーション領域４３０に表示される。
【００８５】
上記のようにして、図１の表示部２６０のナビゲーション領域４３０にナビゲーション画像が表示されることによりナビゲーション画像生成処理が終了する。
【００８６】
（３−２）指定観察処理
図８の条件設定領域４２０の通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６のいずれかが操作されることにより、指定観察処理が開始される。
【００８７】
指定観察処理が開始されることにより、図８および図９のナビゲーション領域４３０において、使用者は、図１の入力装置２５０を用いてナビゲーション画像で表示される複数の単位領域ｒ１〜ｒ２５のうち１または複数の単位領域を観察対象領域として指定することができる。これにより、使用者は、一の単位領域を超える広い範囲に渡って観察対象物Ｓの画像を視認しつつ観察対象物Ｓの所望の観察対象領域を容易に指定することができる。
【００８８】
図９に示すように、例えば使用者によりナビゲーション領域４３０に表示されるナビゲーション画像の一部（単位領域ｒ１〜ｒ９）が観察対象領域として指定される。この場合、指定された観察対象領域がナビゲーション画像内で枠４３２により表される。
【００８９】
その後、図１のＣＰＵ２２０は、使用者により操作されたボタンの種類に応じて異なる処理を行う。以下、通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６がそれぞれ操作された場合の処理を説明する。
【００９０】
図８の通常観察ボタン４２４が操作された場合、ＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶された形状データに基づいて、対物レンズ１３の焦点ｆが観察対象領域内の各単位領域ｒ１〜ｒ９の中央部における観察対象物Ｓの表面に合うときの対物レンズ１３のＺ位置を求める。続いて、ＣＰＵ２２０は、単位領域ごとに求められたＺ位置に対物レンズ１３を移動させ、観察対象物Ｓを撮像する。これにより、複数の単位領域ｒ１〜ｒ９にそれぞれ対応する複数の画像データが取得される。その後、取得された複数の画像データが連結され、連結された画像データに基づいて観察対象領域の画像が観察対象画像として画像表示領域４１０に表示される。
【００９１】
図１０は指定観察処理終了時の表示部２６０の一表示例を示す図である。図１０の例では、図８の通常観察ボタン４２４が操作されるとともに図９のナビゲーション画像で単位領域ｒ１〜ｒ９が観察対象領域として指定されることにより、単位領域ｒ１〜ｒ９の中央部にそれぞれ焦点が合った観察対象画像が画像表示領域４１０に表示される。なお、図１０では、複数の単位領域ｒ１〜ｒ９にそれぞれ対応する複数の画像が表示部２６０に表示されることが理解しやすいように、画像表示領域４１０に複数の単位領域ｒ１〜ｒ９に対応する複数の画像を仕切るための点線を付している。
【００９２】
図８の詳細観察ボタン４２５が操作された場合には、観察対象領域内の単位領域ごとに当該単位領域の中央部に焦点ｆが合うときの対物レンズ１３のＺ位置が、ナビゲーション画像生成処理時に比べてより詳細に探索され、検出される。以下の説明では、この検出結果により得られる対物レンズ１３のＺ位置を詳細合焦点位置と呼ぶ。その後、対物レンズ１３のＺ位置が詳細合焦点位置に移動され、当該単位領域が撮像される。
【００９３】
具体的には、ＣＰＵ２２０は、図８の詳細観察ボタン４２５が操作されることにより、記憶装置２４０に記憶された形状データに基づいて、対物レンズ１３の焦点ｆが観察対象領域内の各単位領域の中央部における観察対象物Ｓの表面に合うときの対物レンズ１３のＺ位置を求める。
【００９４】
続いて、ＣＰＵ２２０は、単位領域ごとに上記の詳細合焦点位置を探索するために対物レンズ１３を移動させるＺ方向の範囲（以下、第１のＺ方向移動範囲と呼ぶ。）を設定する。第１のＺ方向移動範囲は、上記の上限位置ＵＰと下限位置ＢＰとの間の範囲よりも小さくなるように、例えば単位領域ごとに求められた対物レンズ１３のＺ位置を中心とする一定幅の範囲に設定される。この場合、形状データがＺ方向における観察対象物Ｓの表面の位置を示すので、第１のＺ方向移動範囲が短時間で設定される。
【００９５】
次に、ＣＰＵ２２０は、観察対象領域の１番目の単位領域ｒ１について、設定された第１のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３を移動させつつ複数のＺ位置で観察対象物Ｓを撮像する。このときの対物レンズ１３の移動速度は、ナビゲーション画像生成処理時の対物レンズ１３の移動速度に比べて低い。この場合、単位領域の複数の撮像タイミングに対応する対物レンズ１３の複数のＺ位置のピッチが上記の第１のピッチよりも小さくなる。このように、本実施の形態において、指定観察処理時のＺ位置のピッチは予め第２のピッチとして設定されている。
【００９６】
ＣＰＵ２２０は、撮像により得られる複数の画像データに基づいて、詳細合焦点位置を検出する。その後、ＣＰＵ２２０は、検出された詳細合焦点位置に対物レンズ１３を移動し、当該単位領域ｒ１を再度撮像する。
【００９７】
ＣＰＵ２２０は、観察対象領域の以降の単位領域（単位領域ｒ２〜ｒ９）についても上記と同様の処理を繰り返す。それにより、複数の単位領域ｒ１〜ｒ９にそれぞれ対応する複数の画像データが取得される。最後に、単位領域ごとに取得された複数の画像データが連結され、連結された画像データに基づく観察対象領域の画像が観察対象画像として図１０の画像表示領域４１０に表示される。
【００９８】
本例では、第２のピッチが第１のピッチよりも小さいので、単位領域ごとに当該単位領域の中央部に焦点ｆが合うときの対物レンズ１３のＺ位置をより詳細に求めることができる。また、指定観察処理時に対物レンズ１３を移動させる第１のＺ方向移動範囲は、形状データに基づいて十分に小さい範囲に設定することができる。したがって、第２のピッチが第１のピッチよりも小さくなることにより対物レンズ１３の移動速度が遅くなる場合でも、観察対象領域の撮像に要する時間が長くなることが抑制される。
【００９９】
図８の全焦点観察ボタン４２６が操作された場合には、観察対象領域内の単位領域ごとに対物レンズ１３を移動させるＺ方向の範囲（以下、第２のＺ方向移動範囲と呼ぶ。）が設定される。この場合、形状データがＺ方向における観察対象物Ｓの表面の位置を示すので、第２のＺ方向移動範囲が短時間で設定される。その後、単位領域ごとに設定された第２のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３が移動することにより複数のＺ位置で観察対象物Ｓが撮像される。
【０１００】
具体的には、ＣＰＵ２２０は、図８の全焦点観察ボタン４２６が操作されることにより、記憶装置２４０に記憶された形状データに基づいて、対物レンズ１３の焦点ｆが各単位領域における観察対象物Ｓの最も高い位置の表面に合うときの対物レンズ１３のＺ位置（最高Ｚ位置）、および対物レンズ１３の焦点ｆが各単位領域における観察対象物Ｓの最も低い位置の表面に合うときの対物レンズ１３のＺ位置（最低Ｚ位置）を求める。また、ＣＰＵ２２０は、単位領域ごとに最高Ｚ位置から最低Ｚ位置までの範囲を含むように第２のＺ方向移動範囲を設定する。
【０１０１】
次に、ＣＰＵ２２０は、観察対象領域の１番目の単位領域ｒ１について、設定された第２のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３を移動させつつ複数のＺ位置で観察対象物Ｓを撮像する。このときの対物レンズ１３の移動速度は、図８の詳細観察ボタン４２５が操作された場合と同様に、ナビゲーション画像生成処理時の対物レンズ１３の移動速度に比べて低い。
【０１０２】
ＣＰＵ２２０は、撮像により得られる複数の画像データに基づいて、全焦点画像データを生成する。ＣＰＵ２２０は、観察対象領域の以降の単位領域（単位領域ｒ２〜ｒ９）についても上記と同様の処理を繰り返す。それにより、複数の単位領域ｒ１〜ｒ９にそれぞれ対応する複数の合焦点画像データが取得される。最後に、取得された複数の合焦点画像データが連結され、連結された合焦点画像データに基づく観察対象領域の画像が観察対象画像として図１０の画像表示領域４１０に表示される。
【０１０３】
本例においても、第２のピッチが第１のピッチよりも小さいので、観察対象画像の精度が十分に向上する。また、指定観察処理時に対物レンズ１３を移動させる第２のＺ方向移動範囲は、形状データに基づいて十分に小さい範囲に設定することができる。したがって、第２のピッチが第１のピッチよりも小さくなることにより対物レンズ１３の移動速度が遅くなる場合でも、観察対象領域の撮像に要する時間が長くなることが抑制される。
【０１０４】
（４）拡大観察処理フロー
（４−１）ナビゲーション画像生成処理フロー
上記のように、本実施の形態に係る拡大観察処理は、ナビゲーション画像生成処理および指定観察処理を含む。まず、ナビゲーション画像生成処理のフローを説明する。
【０１０５】
図１１は、本発明の一実施の形態に係るナビゲーション画像生成処理のフローチャートである。図１のＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶される拡大観察プログラムを実行することにより本実施の形態に係る拡大観察処理の一部としてナビゲーション画像生成処理を行う。
【０１０６】
初期の状態では、予めナビゲーション領域の位置および大きさが対物レンズ１３の倍率に応じて定められている。本例では、ナビゲーション領域に複数の単位領域が含まれる。この場合、予めナビゲーション領域内の複数の単位領域の撮像順序も定められている。なお、ナビゲーション領域の位置および大きさ、ならびに複数の単位領域の撮像順序は、使用者により設定されてもよい。
【０１０７】
ＣＰＵ２２０は、使用者による図５の通常ナビゲーションボタン４２１、積層ナビゲーションボタン４２２および全焦点ナビゲーションボタン４２３のいずれかのボタンの操作に応答してナビゲーション画像生成処理を開始する。
【０１０８】
ナビゲーション画像生成処理が開始されると、ＣＰＵ２２０は、予め定められた順序に従って、ナビゲーション領域内の一の単位領域が撮像されるようにステージ２１を移動させる（ステップＳ１１）。
【０１０９】
続いて、ＣＰＵ２２０は、対物レンズ１３を予め定められた上限位置ＵＰと下限位置ＢＰとの間でＺ方向に移動させることにより複数のＺ位置で当該単位領域を撮像し、複数の画像データを取得し、取得された複数の画像データに基づいて当該単位領域に対応する形状データを生成する（ステップＳ１２）。このとき取得された複数の画像データおよび生成された形状データは、記憶装置２４０に記憶される。
【０１１０】
次に、ＣＰＵ２２０は、図５の通常ナビゲーションボタン４２１、積層ナビゲーションボタン４２２および全焦点ナビゲーションボタン４２３のいずれのボタンが操作されたかに基づいて、図８のナビゲーション領域４３０に表示すべきナビゲーション画像の種類を判定する（ステップＳ１３）。
【０１１１】
ＣＰＵ２２０は、図５の通常ナビゲーションボタン４２１が操作された場合、ステップＳ１２で取得された複数の画像データおよび生成された形状データに基づいて上記の通常画像データを生成する（ステップＳ１４）。
【０１１２】
一方、ＣＰＵ２２０は、図５の積層ナビゲーションボタン４２２が操作された場合、ステップＳ１２で取得された複数の画像データおよび生成された形状データに基づいて上記の積層画像データを生成する（ステップＳ１５）。
【０１１３】
他方、ＣＰＵ２２０は、図５の全焦点ナビゲーションボタン４２３が操作された場合、ステップＳ１２で取得された複数の画像データおよび生成された形状データに基づいて上記の全焦点画像データを生成する（ステップＳ１６）。
【０１１４】
ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６のいずれかの処理後、ＣＰＵ２２０は、現在撮像されている単位領域が、ナビゲーション領域内で最後に撮像されるべき単位領域であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【０１１５】
現在撮像されている単位領域が最後に撮像されるべき単位領域でない場合、ＣＰＵ２２０は、現在撮像されている単位領域に対応する形状データに基づいて、次の単位領域の撮像時にＺ方向に移動させるべき対物レンズ１３の範囲を設定する（ステップＳ１８）。
【０１１６】
例えば、互いに隣接する１番目の単位領域と２番目の単位領域とが順に撮像される場合を想定する。この場合、１番目の単位領域のうち２番目の単位領域の近傍の部分における観察対象物Ｓの表面の位置は、２番目の単位領域における観察対象物Ｓの表面の位置とほぼ等しいと考えられる。そこで、１番目の単位領域の撮像により生成される形状データに基づいて、２番目の単位領域における観察対象物Ｓの表面の位置を予測し、２番目の単位領域の撮像時にＺ方向に移動させるべき対物レンズ１３の範囲を設定する。これにより、２番目以降の単位領域の撮像時には、予め定められた上限位置ＵＰと下限位置ＢＰとの間の範囲に比べて小さい範囲で観察対象物Ｓの表面を撮像することができる。その結果、ナビゲーション画像生成処理に要する時間を短縮することができる。
【０１１７】
その後、ＣＰＵ２２０は、ステップＳ１１の処理に戻る。２番目以降のステップＳ１１の処理では、ＣＰＵ２２０は、予め定められた順序に従って、ナビゲーション領域内の次の単位領域が撮像されるようにステージ２１を移動させる。また、２番目以降のステップＳ１２の処理では、ＣＰＵ２２０は、例えば直前のステップＳ１８で設定された対物レンズ１３の移動範囲に基づいて対物レンズ１３をＺ方向に移動させる。なお、初回のステップＳ１２の処理では、対物レンズ１３を予め定められた上限位置ＵＰと下限位置ＢＰとの間でＺ方向に移動させる代わりに、使用者により設定された対物レンズ１３の移動範囲内で対物レンズ１３をＺ方向に移動させてもよい。
【０１１８】
上記のステップＳ１７において、現在撮像されている単位領域が最後に撮像されるべき単位領域である場合、ＣＰＵ２２０は、ナビゲーション領域ＮＲ内の全ての単位領域にそれぞれ対応して生成された複数のナビゲーション画像データ（通常画像データ、積層画像データまたは全焦点画像データ）を連結し、連結されたナビゲーション画像データに基づくナビゲーション画像を図１の表示部２６０に表示させる（ステップＳ１９）。これにより、ナビゲーション画像生成処理が終了する。
【０１１９】
（４−２）指定観察処理フロー
続いて、指定観察処理のフローを説明する。図１２および図１３は、本発明の一実施の形態に係る指定観察処理のフローチャートである。図１のＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶される拡大観察プログラムを実行することにより本実施の形態に係る拡大観察処理の一部として指定観察処理を行う。
【０１２０】
ＣＰＵ２２０は、使用者による図８の通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６のいずれかのボタンの操作に応答して指定観察処理を開始する。
【０１２１】
まず、ＣＰＵ２２０は、使用者により図８のナビゲーション画像から観察対象領域が指定されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。観察対象領域が指定されることにより、ＣＰＵ２２０は、指定された観察対象領域内の一の単位領域が撮像されるようにステージ２１を移動させる（ステップＳ２２）。
【０１２２】
続いて、ＣＰＵ２２０は、ナビゲーション画像生成処理で生成された形状データに基づいて当該単位領域の中央部における観察対象物Ｓの表面に合うときの対物レンズ１３のＺ位置を求める（ステップＳ２３）。本フローチャートの説明においては、ステップＳ２３で求められる対物レンズ１３のＺ位置を仮合焦点位置と呼ぶ。
【０１２３】
次に、ＣＰＵ２２０は、図８の通常観察ボタン４２４、詳細観察ボタン４２５および全焦点観察ボタン４２６のいずれのボタンが操作されたかに基づいて、指定観察処理における観察の種類を判定する（ステップＳ２４）。
【０１２４】
ＣＰＵ２２０は、図８の通常観察ボタン４２４が操作された場合、ステップＳ２３で求められた仮合焦点位置に対物レンズ１３を移動させ、当該単位領域の撮像を行う（ステップＳ３１）。これにより、当該単位領域に対応する画像データが生成され、生成された画像データが記憶装置２４０に記憶される。
【０１２５】
一方、ＣＰＵ２２０は、図８の詳細観察ボタン４２５が操作された場合、ステップＳ２３で求められた仮合焦点位置に基づいて上記の第１のＺ方向移動範囲を設定する（ステップＳ４１）。続いて、ＣＰＵ２２０は、設定された第１のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３をＺ方向に移動させつつ当該単位領域の撮像を行う（ステップＳ４２）。これにより、当該単位領域において複数のＺ位置に対応する複数の画像データが生成される。次に、ＣＰＵ２２０は、生成された複数の画像データに基づいて上記の詳細合焦点位置を検出する（ステップＳ４３）。その後、ＣＰＵ２２０は、検出された詳細合焦点位置に対物レンズ１３を移動させ、当該単位領域の撮像を行う（ステップＳ４４）。これにより、当該単位領域に対応する画像データが生成され、生成された画像データが記憶装置２４０に記憶される。
【０１２６】
他方、ＣＰＵ２２０は、図８の全焦点観察ボタン４２６が操作された場合、ステップＳ２３で求められた仮合焦点位置に基づいて上記の第２のＺ方向移動範囲を設定する（ステップＳ５１）。続いて、ＣＰＵ２２０は、設定された第２のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３をＺ方向に移動させつつ当該単位領域の撮像を行う（ステップＳ５２）。これにより、当該単位領域において複数のＺ位置に対応する複数の画像データが生成される。次に、ＣＰＵ２２０は、生成された複数の画像データに基づいて上記の合焦点画像データを生成する（ステップＳ５３）。生成された合焦点画像データが記憶装置２４０に記憶される。
【０１２７】
ステップＳ３１，Ｓ４４，Ｓ５３のいずれかの処理後、ＣＰＵ２２０は、現在撮像されている単位領域が、観察対象領域内で最後に撮像されるべき単位領域であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。なお、ＣＰＵ２２０は、例えばステップＳ３１，Ｓ４４，Ｓ５３の処理後の画像データまたは合焦点画像データの記憶時に当該単位領域の位置を示す情報を記憶装置２４０に記憶させておくことにより、その位置情報に基づいて容易に上記ステップＳ６１の判定処理を行うことができる。
【０１２８】
現在撮像されている単位領域が最後に撮像されるべき単位領域でない場合、ＣＰＵ２２０は、上記のステップＳ２２の処理に戻る。これにより、ステップＳ２２において、次の単位領域が撮像されるようにステージ２１が移動する。
【０１２９】
一方、現在撮像されている単位領域が最後に撮像されるべき単位領域である場合、ＣＰＵ２２０は、観察対象領域内の全ての単位領域にそれぞれ対応して生成された複数の画像データまたは全焦点画像データを連結し、連結された画像データまたは全焦点画像データに基づく観察対象画像を図１の表示部２６０に表示させる（ステップＳ６２）。これにより、指定観察処理が終了する。
【０１３０】
（５）効果
（５−１）本実施の形態に係る拡大観察装置３００においては、ナビゲーション画像データの生成時に、形状データが生成される。ナビゲーション画像に基づいて観察対象領域が指定されることにより、形状データに基づいて観察対象領域が撮像される。この場合、形状データはＺ方向における観察対象物Ｓの表面の位置を示すので観察対象領域の撮像時に、対物レンズ１３の焦点を短時間で観察対象物Ｓの表面に合わせることができる。その結果、観察対象領域の撮像時間を短縮することができる。
【０１３１】
（５−２）本実施の形態では、通常画像データ、積層画像データおよび全焦点画像データのいずれかに基づく画像がナビゲーション画像として表示される。
【０１３２】
上記のように、積層画像データは、各単位領域において対物レンズ１３が複数のＺ位置にある状態で取得される複数の画像データの集合体である。この場合、複数の画像データに基づいて表示される複数の画像は、異なる部分で焦点が合い、または合焦点の度合いが異なる。ナビゲーション画像が積層画像データに基づいて表示される場合、使用者により指定された画像データに基づくナビゲーション領域ＮＲの画像がナビゲーション画像としてナビゲーション領域４３０に表示される。したがって、使用者は、焦点の合う部分または合焦点の度合いが異なる複数の画像のうち所望の画像をナビゲーション画像として表示部２６０に表示させることができる。これにより、使用者は、観察対象領域を適切に指定することができる。
【０１３３】
また、ナビゲーション画像が全焦点画像データに基づいて表示される場合、そのナビゲーション画像においては、観察対象物Ｓの複数の表面（図２の第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２）にそれぞれ焦点が合う。これにより、使用者は観察対象領域を適切に指定することができる。
【０１３４】
（６）他の実施の形態
（６−１）ナビゲーション画像は、例えば使用者が観察対象物Ｓの全体の形状を認識しつつ所望の観察対象領域を指定するために用いられる。したがって、ナビゲーション画像の質は、指定観察処理により画像表示領域４１０に表示される観察対象画像の質に比べて低くてもよい。
【０１３５】
この場合、ナビゲーション画像生成処理時における撮像装置１０の撮像条件と、指定観察処理時における撮像装置１０の撮像条件とを互いに異なるように設定することができる。
【０１３６】
例えば、ナビゲーション画像生成処理時における対物レンズ１３の倍率を、指定観察処理時における対物レンズ１３の倍率よりも低くする。この場合、対物レンズ１３の倍率が低くなるほど撮像装置１０の撮像範囲である単位領域が大きくなる。それにより、ナビゲーション画像生成処理時に撮像すべき単位領域の数を低減することができる。その結果、ナビゲーション画像を短い時間で表示することができる。
【０１３７】
また、ナビゲーション画像生成処理時における撮像装置１０の露光時間を、指定観察処理時における撮像装置１０の露光時間よりも短くする。この場合、ナビゲーション画像生成処理時に観察対象物Ｓを高速で撮像することができる。それにより、ナビゲーション画像を短い時間で表示することができる。この場合、ナビゲーション画像として暗いままの画像を表示させてもよい。または、カラーＣＣＤ１１のゲインを上げることにより、画質は劣るものの適切な明るさのナビゲーション画像を表示させてもよい。
【０１３８】
また、ナビゲーション画像生成処理時に図１の撮像装置１０とは異なる撮像装置で光干渉法を用いて観察対象物Ｓを撮像し、指定観察処理時に図１の撮像装置１０を用いて観察対象物Ｓを撮像する。光干渉法を用いた撮像では、対物レンズを移動させることなく観察対象物Ｓの表面の位置に関するデータを取得することができる。この場合、ナビゲーション画像生成処理時に観察対象物Ｓを高速で撮像することができる。それにより、ナビゲーション画像を短い時間で表示することができる。
【０１３９】
また、ナビゲーション画像生成処理時における複数の画像データの取得時に各画像データに含まれる複数の画素データの一部を間引く。この場合、ナビゲーション画像生成処理時に処理されるデータの量が低減される。それにより、ナビゲーション画像を短い時間で表示することができる。
【０１４０】
なお、共焦点顕微鏡においては、傾斜した観察対象物Ｓの表面を低倍率で観察すると、その観察対象物Ｓの表面からの反射光をほとんど受光できない。また、共焦点顕微鏡では観察対象物Ｓの表面の色に関する情報を得ることができない。したがって、傾斜した表面を有する観察対象物Ｓを観察する場合、ナビゲーション画像生成処理時の撮像条件としては、共焦点方式を用いた撮像方法よりも通常の光学顕微鏡による撮像方法を適用することが好ましい。
【０１４１】
また、微生物等の観察対象物Ｓを観察する蛍光顕微鏡においては、微弱な蛍光を受光するために露光時間が長く設定される。また、蛍光を発生させるために観察対象物Ｓに強い励起光を照射すると、観察対象物Ｓが損傷する場合がある。そのため、微生物等の観察対象物Ｓを観察する場合、ナビゲーション画像生成処理時の撮像条件としては、蛍光顕微鏡による撮像方法よりも通常の光学顕微鏡による撮像方法または光干渉法を用いた撮像方法を適用することが好ましい。
【０１４２】
（６−２）上記の実施の形態では、対物レンズ１３の焦点位置（光軸方向における対物レンズ１３からその対物レンズ１３の焦点までの距離）は一定である。これに限らず、対物レンズ１３は、焦点位置が変更可能な可変焦点レンズであってもよい。この場合、対物レンズ１３をＺ方向に移動させるためのレンズ駆動部１７が必要なくなる。
【０１４３】
（６−３）画像処理装置２００は、指定観察処理の開始時に、単位領域の撮像条件を調整可能に構成されてもよい。例えば、画像処理装置２００は、指定観察処理の開始時に、使用者の図１の入力装置２５０の操作に基づいて、図１のカラーＣＣＤ１１のゲインの調整指示、露光時間の調整指示、およびホワイトバランスの調整指示等を受け付けてもよい。この場合、使用者は、ナビゲーション画像を視認しつつ、指定観察処理時の撮像条件を適切に調整することができる。
【０１４４】
（６−４）上記の実施の形態において、対物レンズ１３がＺ方向に移動されることにより対物レンズ１３に対する観察対象物Ｓの相対的なＺ方向の位置が変化されるが、これに限定されない。ステージ２１がＺ方向に移動されることにより対物レンズ１３に対する観察対象物Ｓの相対的なＺ方向の位置が変化されてもよい。
【０１４５】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１４６】
上記実施の形態においては、観察対象物Ｓが対象物の例であり、拡大観察装置３００が拡大観察装置の例であり、ステージ２１が載置部の例であり、通常画像データ、積層画像データ、全焦点画像データおよびナビゲーション画像データが第１の画像データの例であり、撮像装置１０が撮像部の例であり、ナビゲーション画像が領域提示画像の例であり、表示部２６０が表示部の例である。
【０１４７】
また、形状データが焦点位置データの例であり、ＣＰＵ２２０が処理部および制御部の例であり、入力装置２５０が操作部の例であり、指定観察処理時に図８の通常観察ボタン４２４が操作された場合の動作（図１２のステップＳ３１の動作）、指定観察処理時に図８の詳細観察ボタン４２５が操作された場合の動作（図１２のステップＳ４１〜Ｓ４４の動作）、および指定観察処理時に図８の全焦点観察ボタン４２６が操作された場合の動作（図１３のステップＳ５１〜Ｓ５３の動作）が合焦点動作の例である。
【０１４８】
さらに、第１のＺ方向移動範囲および第２のＺ方向移動範囲が位置パラメータの例であり、第１のＺ方向移動範囲の設定動作（図１２のステップＳ４１の動作）および第２のＺ方向移動範囲の設定動作（図１３のステップＳ５１の動作）がパラメータ設定動作の例であり、設定された第１のＺ方向移動範囲または第２のＺ方向移動範囲内で対物レンズ１３を移動させる動作（図１２のステップＳ４２または図１３のステップＳ５２の動作）が移動動作の例である。
【０１４９】
また、指定観察処理時に取得される画像データが第２の画像データの例であり、ナビゲーション画像生成処理時における対物レンズ１３の倍率、撮像装置１０の露光時間、撮像方法、および処理に用いられる画素データの数等が第１の撮像条件の例であり、指定観察処理時における対物レンズ１３の倍率、撮像装置１０の露光時間、撮像方法、および処理に用いられる画素データの数等が第２の撮像条件の例である。
【０１５０】
さらに、積層画像データに基づいて表示部２６０に表示されるナビゲーション画像が操作部により指定される少なくとも一部の第１の画像データに基づく対象物の画像（領域提示画像）の例であり、全焦点画像データに基づいて表示部２６０に表示されるナビゲーション画像が対象物の観察面の複数の位置にそれぞれ焦点が合った画像（領域提示画像）の例である。
【０１５１】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、種々の拡大観察装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１  ベース
２  第１の支持台
３  第２の支持台
４  連結部
５  回動支柱
６  連結部
７  支持部
８  スライダ
９  固定つまみ
１０  撮像装置
１１  カラーＣＣＤ
１２  ハーフミラー
１３  対物レンズ
１３ａ  ズーム調整部
１３ｂ  倍率検出部
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  照明用光源
１７  レンズ駆動部
２０  ステージ装置
２１  ステージ
２２  ステージ駆動部
２３  ステージ支持部
３０  回転角度センサ
４１  調整ネジ
４２  調整つまみ
１００  顕微鏡
２００  画像処理装置
２１０  インタフェース
２２０  ＣＰＵ
２３０  ＲＯＭ
２４０  記憶装置
２５０  入力装置
２６０  表示部
２７０  作業用メモリ
３００  拡大観察装置
４１０  画像表示領域
４２０  条件設定領域
４２１  通常ナビゲーションボタン
４２２  積層ナビゲーションボタン
４２３  全焦点ナビゲーションボタン
４２４  通常観察ボタン
４２５  詳細観察ボタン
４２６  全焦点観察ボタン
４３１，４３２  枠
ＢＰ  下限位置
ｆ  焦点
ＮＲ  ナビゲーション領域
ｐ  ポインタ
Ｒ１  回動軸
Ｒ２  光軸
Ｒ３  回転軸
ｒ１〜ｒ２５  単位領域
Ｓ  観察対象物
Ｓ１  第１の面
Ｓ２  第２の面
ＵＰ  上限位置
ｚｐ１〜ｚｐ９  Ｚ位置
【図１】
0005846844.tif 000002
【図２】
0005846844.tif 000003
【図３】
0005846844.tif 000004
【図４】
0005846844.tif 000005
【図５】
0005846844.tif 000006
【図６】
0005846844.tif 000007
【図７】
0005846844.tif 000008
【図８】
0005846844.tif 000009
【図９】
0005846844.tif 000010
【図１０】
0005846844.tif 000011
【図１１】
0005846844.tif 000012
【図１２】
0005846844.tif 000013
【図１３】
0005846844.tif 000014