(57)【要約】【課題】合焦精度を向上させ、且つ、観察体の画像の取得処理速度を向上可能な顕微鏡システムの提供。【解決手段】第一の撮像手段１５が撮像する領域よりも手前の領域を撮像する第二の撮像手段２０が撮像した画像を用いて、第一の撮像手段の撮像位置での当該領域についての対物レンズ１２の合焦位置を調整する自動合焦制御手段２１と、第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離と、載置手段１１の水平方向への移動速度とに応じて、第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域を第一の撮像手段の撮像位置に搬送するタイミングと、第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域の像の結像位置を第一の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３を備える。【選択図】図１
2011081211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察体を載置する載置手段と、前記載置手段に載置された観察体と対峙する対物レンズと、前記対物レンズを経由した観察体からの光を観察体の像として結像する結像光学系と、観察体の像が分割領域ごとに撮像位置に位置するように、前記載置手段を水平方向に駆動する水平方向駆動手段と、撮像位置に位置する観察体における分割領域の像を撮像する第一の撮像手段と、前記第一の撮像手段により撮像された複数の画像を合成して観察体の拡大画像を作成する画像処理手段とを有するバーチャル顕微鏡システムであって、
前記載置手段と前記対物レンズのうちの少なくとも一方を垂直方向に駆動する垂直方向駆動手段と、
前記結像光学系を経由した光を、前記第一の撮像手段に向かう第一の光路と、該第一の撮像手段とは異なる方向に向かう第二の光路とに分岐する光路分岐手段と、
前記第二の光路を経由した所定の位置に配置され、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する分割領域よりも前記水平方向駆動手段による駆動方向の手前に位置する分割領域の像を、撮像する第二の撮像手段と、
前記第二の撮像手段が撮像した観察体における分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体における当該分割領域の像の結像位置を前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるために必要な前記載置手段と前記対物レンズとの垂直方向の相対位置を算出するとともに、該算出した相対位置に該載置手段及び該対物レンズが位置するように垂直方向駆動手段を作動させて、当該分割領域についての該載置手段及び該対物レンズの合焦位置を調整する自動合焦制御手段と、
前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離と、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度とに応じて、前記第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域を前記水平方向駆動手段を介して前記第一の撮像手段の撮像位置に搬送するタイミングと、前記第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域の像の結像位置を前記自動合焦制御手段を介して前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する搬送・合焦位置調整タイミング制御手段とを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
観察体を載置する載置手段と、前記載置手段に載置された観察体と対峙する対物レンズと、前記対物レンズを経由した観察体からの光を観察体の像として結像する結像光学系と、観察体の像が分割領域ごとに撮像位置に位置するように、前記載置手段を水平方向に駆動する水平方向駆動手段と、撮像位置に位置する観察体における分割領域の像を撮像する第一の撮像手段と、前記第一の撮像手段により撮像された複数の画像を合成して観察体の拡大画像を作成する画像処理手段を有するバーチャル顕微鏡システムであって、
前記載置手段と前記対物レンズのうちの少なくとも一方を垂直方向に駆動する垂直方向駆動手段と、
前記結像光学系を経由した光を、前記第一の撮像手段に向かう第一の光路と、該第一の撮像手段とは異なる方向に向かう第二の光路とに分岐する光路分岐手段と、
前記第二の光路を第三の光路と第四の光路に分岐するとともに、前記結像光学系の結像点が前記第一の撮像手段の撮像面に位置するときに、該結像光学系の結像点に共役な２つの結像点が、該第三の光路と該第四の光路とに垂直に交差する所定の位置から等距離離れた前方位置及び後方位置に夫々位置するように、該第三の光路と該第四の光路とに光路長差をつけた光路差光学系と、
前記第三の光路と前記第四の光路とに跨って垂直に交差する所定の位置に夫々配置され、該第三の光路と該第四の光路を夫々経由した、観察体における同一の分割領域であって、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像する２つの撮像領域を有する第二の撮像手段と、
前記第二の撮像手段が２つの撮像領域で撮像した観察体における同一の分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体における当該分割領域の像の結像位置を前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるために必要な前記載置手段と前記対物レンズとの垂直方向の相対位置を算出するとともに、該算出した相対位置に該載置手段及び該対物レンズが位置するように垂直方向駆動手段を作動させて、前記第一の撮像手段の撮像位置に位置する観察体における当該分割領域についての該載置手段及び該対物レンズの合焦位置を調整する自動合焦制御手段と、
前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が２つの撮像領域で撮像する観察体における分割領域との距離と、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度と、前記自動合焦制御手段による合焦位置の調整時間とに応じて、前記第二の撮像手段の２つの撮像領域で撮像された観察体における分割領域を前記水平方向駆動手段を介して前記第一の撮像手段の撮像位置に搬送するタイミングと、前記第二の撮像手段の２つの撮像領域で撮像された観察体における分割領域の像の結像位置を前記自動合焦制御手段を介して前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する搬送・合焦位置調整タイミング制御手段とを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項３】
前記光路分岐手段は、入射光を透過光と反射光とに分ける光学面を有し、
前記第二の撮像手段が撮像対象とする観察体における分割領域が、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像対象とする観察体における分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置するように、前記光学面が傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記第二の撮像手段の２つの撮像領域は、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する観察体の像における分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像するように、前記第三の光路及び前記第四の光路の夫々の中心軸からずれた位置に夫々配置されていることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離をＤ（ｍｍ）、前記自動合焦制御手段による前記第一の撮像手段の撮像位置に位置する観察体における分割領域に対する合焦位置の調整時間をＴｆ（ｓｅｃ）、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度をＳｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）としたとき、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）×Ｔｆ（ｓｅｃ）≦Ｄ（ｍｍ）
【請求項６】
前記自動合焦調整手段による前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向への移動量の演算時間をＴｖ（ｓｅｃ）、該自動合焦調整手段により調整した前記垂直方向駆動手段を介して駆動する前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向の移動速度をＳｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度をＳｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離をＤ（ｍｍ）、前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向への移動量Ｄ２（ｍｍ）としたとき、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
（Ｔｖ（ｓｅｃ）＋Ｄ２（ｍｍ）／Ｓｖ（ｍｍ／ｓｅｃ））≦Ｄ（ｍｍ）／Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）
【請求項７】
さらに、前記第一の撮像手段での露光量に応じて、前記水平方向駆動手段を介して駆動する前記載置手段の水平方向への移動速度を調整する水平方向移動速度調整手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記第一の撮像手段が、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記第一の撮像手段が、ＴＤＩカメラであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記垂直方向駆動手段が、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察体の位置を移動させながら、一つの観察体に対し複数領域に分割した顕微鏡画像を撮像し、撮像した個々の顕微鏡画像を合成することで、高解像度及び広画角な画像を形成する顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、細胞や組織診といった病理診断においては、診断箇所の見落としを防止するために観察体の全体像を把握したいという要請がある。また、情報処理技術の発達により、このような病理診断においても画像の電子情報化が促進されており、ビデオカメラ等を介して取り組む顕微鏡観察像についても旧来の銀塩フィルム並の高い解像度を得たいという要請がある。
【０００３】
これらの要望を実現するために、予め観察体の撮像対象領域を小区画に分割し、分割した夫々の小区画の領域を高解像度に撮像し、得られた小区画の領域毎の顕微鏡画像を繋ぎ合わせることにより、観察体の画像を再構築するいわゆるバーチャル顕微鏡システムがある。このような顕微鏡システムを用いれば、実際に観察体が存在しない環境でも観察体の顕微鏡観察を行うことができる。
【０００４】
ところで、この種の顕微鏡システムにおいて、撮像対象領域全体に焦点が合った鮮明な画像を得るためには、例えば、画素が１次元配列されたライン状の撮像素子を撮像手段として用いるとともに、撮像対象領域をライン状の小区画の領域に分割し、分割したライン状の領域毎に撮像位置に搬送して、焦点位置を合わせる必要がある。そこで、近年、画素が１次元配列された撮像素子を用いた顕微鏡システムが提案されている。
【０００５】
しかし、画素が１次元配列された撮像素子を、撮像対象とするライン状の小区画の領域毎に撮像位置に搬送し、搬送を停止後、焦点位置を合わせるのでは、処理が煩雑化し時間がかかる。
【０００６】
しかるに、観察体としての試料を撮像手段及び搬送手段を介して走査中に焦点位置を自動的に調整するようにした顕微鏡システムが例えば、次の特許文献１，２に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００７−５２５６８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１８９５１０号公報
【０００８】
特許文献１に記載の顕微鏡システムは、ステージが水平方向に移動し、対物レンズが高さ方向に移動している間、ライン状のスキャンカメラが間断なく撮像して、１ライン分の撮像対象領域に対し複数の高さ位置の画像データを取得し、取得した複数の画像データ中でコントラスト値が最大となる高さ位置を最適の焦点位置として対物レンズを調整するように構成されている。
【０００９】
また、特許文献２に記載の顕微鏡システムは、ラインセンサが１ライン分の撮像対象領域が撮像位置に位置するように、ステージをＸ方向に移動させた後、ラインセンサをＺ方向に移動させながら、複数個のライン状の画像を撮像し、それら複数個のライン状の画像を用いて合焦点を計算し、計算した合焦点と移動前の合焦点との比較を介して合焦位置を調整するように構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載の顕微鏡システムでは、最適な合焦位置を検出するために、１ライン分の撮像対象領域を撮像位置に移動させた状態において、当該撮像対象領域に対して対物レンズが最適な焦点位置に位置しない状態の画像を対物レンズの移動量に応じて複数撮像することになるので、その分、合焦位置の調整時間が遅くなる。
【００１１】
また、特許文献２に記載の顕微鏡システムも、１ライン分の撮像対象領域を撮像位置に移動させた状態において、当該撮像対象領域に対してＺ方向に移動しながら撮像した複数個のライン状の画像を用いて合焦点を計算し、計算した合焦点と移動前の合焦点との比較を介して合焦位置を調整するので、その分、合焦位置の調整時間が遅くなる。
【００１２】
しかも、特許文献１，２のいずれの顕微鏡システムも、１ライン分の撮像対象領域を撮像位置に移動させた後に、当該撮像対象領域に対して焦点位置の調整を行うようにしているため、搬送手段による搬送を停止させずに合焦動作を行ってはいるものの、当該撮像対象となっているライン状の領域を撮像位置に搬送後に、合焦処理の調整時間分、画像の取得処理が遅くなってしまう。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、合焦精度を向上させ、且つ、観察体の画像の取得処理の速度を向上させることが可能な顕微鏡システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明による顕微鏡システムは、観察体を載置する載置手段と、前記載置手段に載置された観察体と対峙する対物レンズと、前記対物レンズを経由した観察体からの光を観察体の像として結像する結像光学系と、観察体の像が分割領域ごとに撮像位置に位置するように、前記載置手段を水平方向に駆動する水平方向駆動手段と、撮像位置に位置する観察体における分割領域の像を撮像する第一の撮像手段と、前記第一の撮像手段により撮像された複数の画像を合成して観察体の拡大画像を作成する画像処理手段とを有するバーチャル顕微鏡システムであって、前記載置手段と前記対物レンズのうちの少なくとも一方を垂直方向に駆動する垂直方向駆動手段と、前記結像光学系を経由した光を、前記第一の撮像手段に向かう第一の光路と、該第一の撮像手段とは異なる方向に向かう第二の光路とに分岐する光路分岐手段と、前記第二の光路を経由した所定の位置に配置され、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する分割領域よりも前記水平方向駆動手段による駆動方向の手前に位置する分割領域の像を、撮像する第二の撮像手段と、前記第二の撮像手段が撮像した観察体における分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体における当該分割領域の像の結像位置を前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるために必要な前記載置手段と前記対物レンズとの垂直方向の相対位置を算出するとともに、該算出した相対位置に該載置手段及び該対物レンズが位置するように垂直方向駆動手段を作動させて、当該分割領域についての該載置手段及び該対物レンズの合焦位置を調整する自動合焦制御手段と、前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が２つの撮像領域で撮像する観察体における分割領域との距離と、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度とに応じて、前記第二の撮像手段の２つの撮像領域で撮像された観察体における分割領域を前記水平方向駆動手段を介して前記第一の撮像手段の撮像位置に搬送するタイミングと、前記第二の撮像手段の２つの撮像領域で撮像された観察体における分割領域の像の結像位置を前記自動合焦制御手段を介して前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する搬送・合焦位置調整タイミング制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明による顕微鏡システムは、観察体を載置する載置手段と、前記載置手段に載置された観察体と対峙する対物レンズと、前記対物レンズを経由した観察体からの光を観察体の像として結像する結像光学系と、観察体の像が分割領域ごとに撮像位置に位置するように、前記載置手段を水平方向に駆動する水平方向駆動手段と、撮像位置に位置する観察体における分割領域の像を撮像する第一の撮像手段と、前記第一の撮像手段により撮像された複数の画像を合成して観察体の拡大画像を作成する画像処理手段を有するバーチャル顕微鏡システムであって、前記載置手段と前記対物レンズのうちの少なくとも一方を垂直方向に駆動する垂直方向駆動手段と、前記結像光学系を経由した光を、前記第一の撮像手段に向かう第一の光路と、該第一の撮像手段とは異なる方向に向かう第二の光路とに分岐する光路分岐手段と、前記第二の光路を第三の光路と第四の光路に分岐するとともに、前記結像光学系の結像点が前記第一の撮像手段の撮像面に位置するときに、該結像光学系の結像点に共役な２つの結像点が、該第三の光路と該第四の光路とに垂直に交差する所定の位置から等距離離れた前方位置及び後方位置に夫々位置するように、該第三の光路と該第四の光路とに光路長差をつけた光路差光学系と、前記第三の光路と前記第四の光路とに跨って垂直に交差する所定の位置に夫々配置され、該第三の光路と該第四の光路を夫々経由した、観察体における同一の分割領域であって、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像する２つの撮像領域を有する第二の撮像手段と、前記第二の撮像手段が２つの撮像領域で撮像した観察体における同一の分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体における当該分割領域の像の結像位置を前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるために必要な前記載置手段と前記対物レンズとの垂直方向の相対位置を算出するとともに、該算出した相対位置に該載置手段及び該対物レンズが位置するように垂直方向駆動手段を作動させて、前記第一の撮像手段の撮像位置に位置する観察体における当該分割領域についての該載置手段及び該対物レンズの合焦位置を調整する自動合焦制御手段と、前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離と、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度と、前記自動合焦制御手段による合焦位置の調整時間とに応じて、前記第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域を前記水平方向駆動手段を介して前記第一の撮像手段の撮像位置に搬送するタイミングと、前記第二の撮像手段で撮像された観察体における分割領域の像の結像位置を前記自動合焦制御手段を介して前記第一の撮像手段の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する搬送・合焦位置調整タイミング制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記光路分岐手段は、入射光を透過光と反射光とに分ける光学面を有し、前記第二の撮像手段が撮像対象とする観察体における分割領域が、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像対象とする観察体における分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置するように、前記光学面が傾斜しているのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記第二の撮像手段の２つの撮像領域は、前記第一の撮像手段が撮像する時点において該第一の撮像手段が撮像する観察体の像における分割領域よりも前記水平方向駆動手段が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像するように、前記第三の光路及び前記第四の光路の夫々の中心軸からずれた位置に夫々配置されているのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離をＤ（ｍｍ）、前記自動合焦制御手段による前記第一の撮像手段の撮像位置に位置する観察体における分割領域に対する合焦位置の調整時間をＴｆ（ｓｅｃ）、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度をＳｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）としたとき、次の条件式を満足するのが好ましい。
Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）×Ｔｆ（ｓｅｃ）≦Ｄ（ｍｍ）
【００１９】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記自動合焦調整手段による前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向への移動量の演算時間をＴｖ（ｓｅｃ）、該自動合焦調整手段により調整した前記垂直方向駆動手段を介して駆動する前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向の移動速度をＳｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記水平方向駆動手段を介して駆動される前記載置手段の水平方向への移動速度をＳｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記第一の撮像手段が撮像する観察体における分割領域と該第一の撮像手段が撮像する時点において前記第二の撮像手段が撮像する観察体における分割領域との距離をＤ（ｍｍ）、前記載置手段及び前記対物レンズの垂直方向への移動量Ｄ２（ｍｍ）としたとき、次の条件式を満足するのが好ましい。
（Ｔｖ（ｓｅｃ）＋Ｄ２（ｍｍ）／Ｓｖ（ｍｍ／ｓｅｃ））≦Ｄ（ｍｍ）／Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）
【００２０】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、さらに、前記第一の撮像手段での露光量に応じて、前記水平方向駆動手段を介して駆動する前記載置手段の水平方向への移動速度を調整する水平方向移動速度調整手段を有するのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記第一の撮像手段が、ラインセンサカメラであるのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記第一の撮像手段が、ＴＤＩカメラであるのが好ましい。
【００２３】
また、本発明の顕微鏡システムにおいては、前記垂直方向駆動手段が、ピエゾ素子であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、合焦精度を向上させ、且つ、観察体の画像の取得処理の速度を向上させることが可能な顕微鏡システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１にかかる顕微鏡システムの全体の概略構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の顕微鏡システムにおける光路分岐手段１８、光路差光学系１９、第二の撮像手段２０ａ，２０ｂの一配置構成例を示す説明図である。
【図３】実施例１の顕微鏡システムにおいて、撮像対象範囲内を走査する第一の撮像手段１５による一回の撮像領域と走査方向の一例を示す説明図である。
【図４】実施例１の顕微鏡システムの第一の撮像手段１５と第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂとにおける、同一時点で撮像対象とする分割領域の違いを概念的に示す図３の部分拡大説明図であり、(a)は時刻ｔ１における第一の撮像手段１５、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの夫々が撮像対象とする分割領域を示す図、(b)は時刻ｔ２における第一の撮像手段１５、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの夫々が撮像対象とする分割領域を示す図である。
【図５】実施例１の顕微鏡システムにおける観察体の分割領域の像を撮像する第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂでの前ピント位置と後ピント位置のコントラスト値の特性を夫々示すグラフである。
【図６】図５に示す後ピント位置のコントラスト値から前ピント位置のコントラスト値の差分特性を示すグラフである。
【図７】図６に示すコントラスト値の差分特性を部分的に拡大して示す説明図である。
【図８】実施例１の顕微鏡システムにおける第一の撮像手段１５が撮像する観察体における分割領域と第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像する観察体における分割領域との距離を概念的に示す説明図である。
【図９】実施例１の顕微鏡システムにおける観察体の撮像処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の顕微鏡システムにおける光路分岐手段１８、光路差光学系１９、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの他の配置構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施例１
図１は本発明の実施例１にかかる顕微鏡システムの全体の概略構成を示す説明図である。
実施例１の顕微鏡システムは、載置手段１１と、対物レンズ１２と、結像光学系１３と、水平方向駆動手段１４と、第一の撮像手段１５と、画像処理手段１６と、垂直方向駆動手段１７と、光路分岐手段１８と、光路差光学系１９と、第二の撮像手段２０と、自動合焦制御手段２１と、合焦位置情報記憶手段２２と、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３を備えている。図１中、１は顕微鏡本体、２はパーソナルコンピュータの中央演算処理装置を備えて構成された顕微鏡本体と接続するホストシステムである。
【００２７】
載置手段１１は、スライドガラス標本等の観察体５０を載置することが可能な面を有し、水平方向駆動手段１４の駆動により水平方向（ＸＹ方向）に移動可能なステージで構成されている。
対物レンズ１２は、載置手段１１に載置された観察体５０と対峙するようにして、顕微鏡本体１に対して垂直方向（Ｚ方向）に移動可能なステージ１ａに取り付けられている。また、対物レンズ１２における鏡筒部のステージ１ａ側は、ピエゾ素子を備えた、ピエゾ素子部１７ｂ１として構成されている。
結像光学系１３は、対物レンズ１２を経由した観察体５０からの光を観察体の像として結像する。
【００２８】
水平方向駆動手段１４は、ステッピングモータ１４ａと、ＸＹ方向駆動制御手段１４ｂとで構成されている。ステッピングモータ１４ａは、その回転により、載置手段１１を水平方向（ＸＹ方向）に駆動する。ＸＹ方向駆動制御手段１４ｂは、観察体５０の像が分割領域ごとに撮像位置に位置するように、ステッピングモータ１４ａの駆動量及び駆動方向を制御する。また、ＸＹ方向駆動制御手段１４ｂは、後述する水平方向移動速度調整手段２４からのステッピングモータ１４ａの駆動速度の指示に基づき、ステッピングモータ１４ａの駆動速度も制御する。
第一の撮像手段１５は、ラインセンサカメラで構成され、撮像位置に位置する観察体５０におけるライン状の分割領域の像を撮像する。図１においては、ラインセンサは、紙面に対して垂直な方向（Ｙ方向）に荷電結合素子が直線状に配列されている。なお、第一の撮像手段１５は、ＴＤＩカメラで構成してもよい。
画像処理手段１６は、ホストシステム２の内部に設けられ、第一の撮像手段１５により撮像された複数の画像を貼り合わせて観察体の拡大画像を作成する。
【００２９】
垂直方向駆動手段１７は、ステッピングモータ１７ａ１とＺ方向駆動制御部１７ａ２とで構成された垂直方向粗動手段１７ａと、ピエゾ素子部１７ｂ１とピエゾ素子駆動制御部１７ｂ２とで構成された垂直方向微動手段１７ｂを有している。
ステッピングモータ１７ａ１は、その回転により、対物レンズ１２を取り付けたステージ１ａを垂直方向（Ｚ方向）に駆動する。Ｚ方向駆動制御部１７ａ２は、対物レンズ１２が、おおよその合焦位置に位置するように、ステッピングモータ１７ａ１の駆動量及び駆動方向を制御する。
ピエゾ素子部１７ｂ１は、電圧を与えることにより、対物レンズ１２を垂直方向（Ｚ方向）に駆動する。ピエゾ駆動制御部１７ｂ２は、対物レンズ１２が正確な合焦位置に位置するように、ピエゾ素子部１７ｂ１の駆動量及び駆動方向を制御する。
なお、図１の例では、垂直方向駆動手段１７は、対物レンズ１２を垂直方向に駆動するように構成されているが、垂直方向駆動手段１７は、載置手段１１と対物レンズ１２のうちの少なくとも一方を垂直方向（Ｚ方向）に駆動する構成であればよく、例えば、ステッピングモータ１７ａ１やピエゾ素子部１７ｂ１を、載置手段１１を垂直方向（Ｚ方向）に駆動するように設けた構成でもよい。あるいは、垂直方向駆動手段１７は、載置手段１１と対物レンズ１２の両方を垂直方向（Ｚ方向）に駆動ように、ピングモータ１７ａ１やピエゾ素子部１７ｂ１を設けて構成してもよい。
なお、図１の例では、垂直方向駆動手段１７は、駆動部材として、ステッピングモータとピエゾ素子とを用いて構成されているが、ピエゾ素子のみを用いて構成してもよい。
【００３０】
光路分岐手段１８は、例えば、ハーフミラーやビームスプリッタなどの入射光を透過光と反射光とに分ける光学面１８ａを有する光学部材で構成されている。そして、光路分岐手段１８は、図２に示すように、光学面１８ａを介して、結像光学系１３を経由した光を第一の撮像手段１５に向かう第一の光路Ｗ１と、第一の撮像手段１５とは異なる方向に向かう第二の光路Ｗ２とに分岐する。また、光学面１８ａは、第二の撮像手段２０が撮像対象とする観察体５０における分割領域が、第一の撮像手段１５が撮像する時点において第一の撮像手段１５が撮像対象とする観察体５０における分割領域よりも水平方向駆動手段１４が駆動する水平方向に対して手前に位置するように、傾斜角度がつけられている。図１の例では、光学面１８ａは、結像光学系１３と第一の撮像手段１５との間の光軸に対し４５°からα°ずれた角度で傾斜している。
【００３１】
光路差光学系１９は、ハーフミラー１９ａとミラー１９ｂを有して構成され、第二の光路Ｗ２を、第三の光路Ｗ３と第四の光路Ｗ４とに分岐する。また、図２に示すように、結像光学系１３の結像点Ｐ１が第一の撮像手段１５の撮像面に位置するときに、結像光学系１３の結像点Ｐ１に共役な２つの結像点Ｐ２，Ｐ３が、第三の光路Ｗ３と第四の光路Ｗ４とに垂直に交差する所定の位置Ｍから等距離Ｌ離れた前方位置及び後方位置に夫々位置するように、第三の光路Ｗ３と第四の光路Ｗ４とに光路長差をつけている。
【００３２】
第二の撮像手段２０は、ラインセンサカメラで構成されており、２つの撮像領域２０ａ，２０ｂを有している。なお、第二の撮像手段２０は、２つのラインセンサカメラに撮像領域２０ａ，２０ｂを備えた構成でもよいし、あるいは、１つのラインセンサカメラに２つの撮像領域２０ａ，２０ｂを備えた構成でもよい。
２つの撮像領域２０ａ、２０ｂは、第三の光路Ｗ３と第四の光路Ｗ４とに跨って垂直に交差する所定の位置に夫々配置されている（なお、図１、図２においては、ラインセンサは、紙面に対して垂直な方向（Ｙ方向）に荷電結合素子が直線状に配列されている）。そして、第三の光路Ｗ３と第四の光路Ｗ４を夫々経由した、観察体５０における同一の分割領域であって、第一の撮像手段１５が撮像する時点において第一の撮像手段１５が撮像する分割領域よりも水平方向駆動手段１４が駆動する水平方向（ＸＹ方向）に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像する。
【００３３】
この点について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。
図３は実施例１の顕微鏡システムにおいて、撮像対象範囲内を走査する第一の撮像手段１５による一回の撮像領域と走査方向の一例を示す説明図、図４は実施例１の顕微鏡システムの第一の撮像手段１５と第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂとにおける、同一時点で撮像対象とする分割領域の違いを概念的に示す図３の部分拡大説明図であり、(a)は時刻ｔ１における第一の撮像手段１５、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの夫々が撮像対象とする分割領域を示す図、(b)は時刻ｔ２における第一の撮像手段１５、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの夫々が撮像対象とする分割領域を示す図である。
【００３４】
例えば、図３に示すように、観察体５０における観察対象５０ｂを含む領域（撮像対象領域）５０ａに対し、太字で示す矩形領域を、第一の撮像手段１５、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが撮像対象とする分割領域とし、矢印方向に複数回に分けて走査する場合を想定する。その場合、図４(a)に示すように、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが、観察体５０の撮像対象領域５０ａにおける座標（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）の領域ｍnを撮像対象とする分割領域とするときには、第一の撮像手段１５は、撮像対象領域５０ａにおける座標（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）の領域ｍnよりも手前（図４では左側）の領域ｍn-1を撮像対象とする分割領域とする。また、図４(a)の状態から時間が経過して、図４(b)に示すように、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが、観察体５０の撮像対象領域５０ａにおける座標（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）の領域ｍn+1を撮像対象とする分割領域とするときには、第一の撮像手段１５は、撮像対象領域５０ａにおける座標（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）の領域ｍn+1よりも手前（図４では左側）の座標（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）の領域ｍnを撮像対象とする分割領域とする。
【００３５】
自動合焦制御手段２１は、合焦演算部２１ａと、ホストシステム２に内蔵された垂直方向駆動制御部２１ｂとで構成されている。
合焦演算部２１ａは、第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像した観察体５０における同一の分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体５０の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体５０における当該分割領域の像の結像位置を第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるために必要な載置手段１１と対物レンズ１２との垂直方向（Ｚ方向）の相対位置（ここでは、対物レンズ１２のＺ方向の座標位置）を算出する。
垂直方向駆動制御部２１ｂは、合焦演算部２１ａが算出した、載置手段１１と対物レンズ１２との垂直方向（Ｚ方向）の相対位置（ここでは、対物レンズ１２のＺ方向の座標位置）に載置手段１１及び対物レンズ１２が位置するように垂直方向駆動手段１７を作動させて、第一の撮像手段１５の撮像位置に位置する観察体５０における当該分割領域についての載置手段１１及び対物レンズ１２の合焦位置を調整する。
【００３６】
この点について、図５〜図７を用いて詳しく説明する。
図５は実施例１の顕微鏡システムにおける観察体の分割領域の像を撮像する第二の撮像手段２０の２つの２０ａ，２０ｂでの前ピント位置と後ピント位置のコントラスト値の特性を夫々示すグラフ、図６は図５に示す後ピント位置のコントラスト値から前ピント位置のコントラスト値の差分特性を示すグラフ、図７は図６に示すコントラスト値の差分特性を部分的に拡大して示す説明図である。
図５では第二の撮像手段２０の撮像領域２０ａで撮像された画像のコントラスト値をＡ、第二の撮像手段２０の撮像領域２０ｂで撮像された画像のコントラスト値をＢで示してある。また、図５中、Ｆ0は合焦位置である。
図６に示すように、合焦位置Ｆ0では、これらのコントラスト値の差Ａ−Ｂがゼロになる。
また、図７に示すように、合焦位置Ｆ0近傍では、合焦位置Ｆ0からのＺ方向へのずれの度合いに比例して変位信号が直線状に変化する。このため、第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像した時点での載置手段１１及び対物レンズ１２のＺ座標がわかれば、第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像対象とする分割領域に対する載置手段１１及び対物レンズ１２の合焦位置でのＺ座標が求まることになる。
【００３７】
自動合焦制御手段２１では、まず、合焦演算部２１ａが、第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像した観察体５０における同一の分割領域の画像から、夫々の画像のコントラスト値Ａn，Ｂnを検出する。次いで、合焦演算部２１ａが、検出したコントラスト値Ａn，Ｂnの差分Ａn−Ｂnを変位信号Ｖnとして算出する。
次いで、合焦演算部２１ａは、算出したＡn−Ｂnの差分に基づき、合焦位置Ｆ0からのＺ方向へのずれ量Ｚ_ｎを検出する。次いで、検出した合焦位置からのＺ方向のずれ量Ｚ_ｎを、現時点での対物レンズのＺ座標に対して減算（前ピント位置の場合）又は加算（後ピント位置の場合）する。これにより、撮像対象とする分割領域に対する対物レンズ１２の合焦位置Ｆ0でのＺ座標が求まる。
例えば、図７において、変位信号ＶBが検出されたときには、対物レンズ１２が合焦位置Ｆ0からのずれ量Ｚ_Ｂずれた、後ピント位置に位置することを示している。この場合は、現在のＺ座標の位置にＺ_Ｂ加算したＺ座標の位置が合焦位置となる。また、変位信号ＶAが検出されたときには、対物レンズ１２が合焦位置Ｆ0からのずれ量Ｚ_Ａずれた、前ピント位置に位置することを示している。この場合は、現在のＺ座標の位置にＺ_Ａ減算したＺ座標の位置が合焦位置となる。
【００３８】
次いで、自動合焦制御手段２１は、垂直方向駆動制御部２１ｂが、算出したＺ座標の位置に載置手段１１及び対物レンズ１２が位置するように、後述する顕微鏡コントローラ３０に信号を送る。そして、顕微鏡コントローラ３０にＺ方向駆動制御部１７ａ２、ピエゾ素子駆動制御部１７ｂ２を作動させ、ステッピングモータ１７ａ１、ピエゾ素子部１７ｂ１をＺ軸に沿って所定方向に所定量移動させることによって、第一の撮像手段１５の撮像位置に位置する観察体５０における当該分割領域についての載置手段１１及び対物レンズ１２の合焦位置を調整する。
【００３９】
なお、図１の例では、垂直方向駆動手段１７は、対物レンズ１２のみを垂直方向（Ｚ方向）に駆動するように構成されているので、合焦演算部２１ａは、対物レンズ１２のみの垂直方向（Ｚ方向）の座標位置を算出し、垂直方向駆動制御部２１ｂは、合焦演算部２１ａが算出した座標位置に対物レンズ１２が位置するように垂直方向駆動手段１７を作動させるように構成されている。
【００４０】
合焦位置情報記録手段２２は、自動合焦制御手段２１を介して調整した合焦位置における載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標を記録する。
【００４１】
搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、第一の撮像手段１５が撮像する観察体における分割領域と第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像する観察体５０における分割領域との距離と、水平方向駆動手段１４を介して駆動される載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度と、自動合焦制御手段２１による合焦位置の調整時間とに応じて、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域を、水平方向駆動手段１４を介した載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動により第一の撮像手段１５の撮像位置に搬送するタイミングと、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された当該分割領域の像の結像位置を自動合焦制御手段２１を介して第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御する。
【００４２】
なお、自動合焦制御手段２１による合焦位置の調整時間は、次のようにして求まる。
搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、自動合焦制御手段２１が算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標と、その直前に合焦位置情報記録手段２２に記録された載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標との相対的な位置関係から、載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量を算出する。そして、算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量を、垂直方向駆動手段１７を介して駆動する載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の移動速度で除算する。
【００４３】
ここで、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３による搬送・合焦位置調整のタイミング制御について、図４及び図８を用いて詳しく説明する。
図８は実施例１の顕微鏡システムにおける第一の撮像手段１５が撮像する観察体における分割領域と第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像する観察体における分割領域との距離を概念的に示す説明図である。
例えば、図４における垂直方向（Ｚ方向）の座標が（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）である領域ｍn+1を第一の撮像手段１５で撮像するとき、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、搬送・合焦位置調整のタイミングを次のように制御する。
図４(a)に示す時刻ｔ１において、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが撮像対象とする、水平方向（ＸＹ方向）の座標が（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）である領域ｍnに対し、自動合焦制御手段２１が算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標がｚ１であるとする。また、図４(b)に示す時刻ｔ２において、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが撮像対象とする、水平方向（ＸＹ方向）の座標が（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）である領域ｍn+1に対し、自動合焦制御手段２１が算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標がｚ２であるとする。
【００４４】
即ち、時刻ｔ２において垂直方向（Ｚ方向）の座標が（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）である領域ｍn+1を第一の撮像手段１５で撮像する場合における載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の合焦位置はｚ２であるが、その直前の時刻１において座標が（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）である領域ｍnを第一の撮像手段１５で撮像する場合には、載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の合焦位置はｚ１に調整されている。そこで、時刻ｔ２において合焦位置ｚ２に調整するために必要な載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向への移動量は、ｚ２−ｚ１で求まる。
【００４５】
ここで、図４(b)に示す第一の撮像手段１５が撮像する、観察体５０における分割領域（即ち、水平方向（ＸＹ方向）の座標が（ｘ１，ｙ１〜ｙｋ）である領域）ｍnと、第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ,２０ｂで撮像する、観察体５０における分割領域（即ち、水平方向（ＸＹ方向）の座標が（ｘ２，ｙ１〜ｙｋ）である領域）ｍn+1との距離（｜ｘ２−ｘ１｜）がＤ（ｍｍ）、水平方向駆動手段１４を介して駆動される載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度がＳｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）、載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量ｚ２−ｚ１がＤ２（ｍｍ）、自動合焦調整手段２１の合焦演算部２１ａによる載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量の演算時間をＴｖ（ｓｅｃ）、垂直方向駆動手段１７を介して駆動する載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の移動速度をＳｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。
このとき、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）と載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の移動速度Ｓｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の少なくとも一方を、次の条件式(1)を満足するように調整する。
（Ｔｖ（ｓｅｃ）＋Ｄ２（ｍｍ）／Ｓｖ（ｍｍ／ｓｅｃ））≦Ｄ（ｍｍ）／Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）                                                …(1)
これにより、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域が、水平方向駆動手段１４を介した載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動により第一の撮像手段１５の撮像位置に搬送されるタイミングと、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域の像の結像位置を自動合焦制御手段２１を介して第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように、搬送・合焦位置の調整タイミングが制御される。
【００４６】
なお、上記条件式(1)の左辺（Ｔｖ（ｓｅｃ）＋Ｄ２（ｍｍ）／Ｓｖ（ｍｍ／ｓｅｃ））は、自動合焦調整手段２１による第一の撮像手段１５の撮像位置に位置する観察体５０における分割領域に対する合焦位置の調整時間に相当する。ここで、この調整時間をＴｆ（ｓｅｃ）とするとき、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）と合焦位置の調整時間Ｔｆの少なくとも一方を、次の条件式(2)を満足するように調整する。
Ｓｈ（ｍｍ／ｓｅｃ）×Ｔｆ（ｓｅｃ）≦Ｄ（ｍｍ）            …(2)
【００４７】
また、実施例１の顕微鏡システムは、さらに、第一の撮像手段１５での露光量に応じて、水平方向駆動手段１４を介して駆動する載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度を調整する水平方向移動速度調整手段２４をホストシステム２に備えている。
適切な露光状態の画像を撮像するためには、撮像対象の明るさに応じて、露光時間を変える必要がある。水平方向移動速度調整手段２４は、第一の撮像手段１５での露光量を検出する。そして、第一の撮像手段１５での露光量が少ないときに、載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度が遅くなり、第一の撮像手段１５での露光量が多いときに、載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度が速くなるように、光量に応じたステッピングモータ１４ａの駆動速度を検出する。そして、検出した駆動速度を、顕微鏡コントローラ３０を経由して、ＸＹ方向駆動制御手段１４ｂに送信する。
【００４８】
その他、図１の顕微鏡システムは、スライドローダー２５、スライドローダー制御部２６、マクロ撮像用ＣＣＤカメラ２７、落射照明光学系２８、透過照明光学系２９、顕微鏡コントローラ３０、画像記録部３１、モニター３２、操作部３３を備えている。
スライドローダー２５は、観察体５０としてのスライドガラス標本を搬送して、載置手段１１の載置面へセットする。
スライドローダー制御部２６は、スライドローダー２５の動作方向・速度を制御する。
マクロ撮像用ＣＣＤカメラ２７は、載置手段１１上のスライドガラス標本における標本面全体を撮像する。この標本面全体の画像は、観察体５０における撮像対象領域５０ａを設定するために用いる。
落射照明光学系２８は、例えば、落射照明用光源２８ａと、コレクタレンズ２８ｂと、落射用フィルタユニット２８ｃと、落射シャッタ２８ｄと、落射視野絞り２８ｅと、落射開口絞り２８ｆ、フィルタキューブ等に設けられたミラー面２８ｇを備えている。
透過照明光学系２９は、例えば、透過照明用光源２９ａと、コレクタレンズ２９ｂと、透過用フィルタユニット２９ｃと、透過視野絞り２９ｄと、透過開口絞り２９ｅと、コンデンサ光学素子ユニット２９ｆと、トップレンズユニット２９ｇを備えている。
【００４９】
顕微鏡コントローラ３０は、ホストシステム２、ＸＹ方向駆動制御手段１４ｂ、Ｚ方向駆動制御部１７ａ２、ピエゾ素子駆動制御部１７ｂ２、スライドローダー制御部２６、さらには図示省略した顕微鏡本体１に備わる位置センサ等と接続しており、ホストシステム２からの命令信号を受けて、各駆動制御部に対し駆動制御の作動指示を行うとともに、顕微鏡本体１からの位置情報等をホストシステム２に送信するように構成されている。
画像記録部３１は、画像処理手段１６が作成した合成画像を記録する。
【００５０】
ホストシステム２は、制御プログラムの実行によって顕微鏡システム全体の動作制御を司るＣＰＵ（中央演算装置）と、このＣＰＵが必要に応じてワークメモリとして使用するメインメモリと、各種のプログラムやデータを記憶しておく例えばハードディスク装置などの補助記憶装置とを有する、ごく標準的な構成のコンピュータである。
モニター３２は、ホストシステム２に接続され、この顕微鏡システムの各構成要素との間で各種データの授受を管理するインタフェースユニットを備えて構成されている。
操作部３３は、ホストシステム２に接続され、マウスやキーボード等といったユーザからの各種の指示を取得するための入力部を備えて構成されている。
【００５１】
次に、実施例１の顕微鏡システムの動作について、図９を用いて説明する。
図９は実施例１の顕微鏡システムにおける観察体の撮像処理手順を示すフローチャートである。
実施例１の撮像装置では、まず、スライドローダー２５が搬送手段１１へ観察体５０を備えたスライドガラス標本を移動する（ステップＳ１）。次いで、水平方向駆動手段１４が、搬送手段１１に載置されたスライドガラス標本をマクロ画像撮像用ＣＣＤカメラ２７の撮像位置へ搬送する（ステップＳ２）。次いで、マクロ画像撮像用ＣＣＤカメラ２７が、スライドガラス標本における観察対象を含む領域５０ａ全体のマクロ画像を撮像する（ステップＳ３）。次いで、実施例１の撮像装置は、ホストシステム２を介して、合焦位置情報記録手段２２に、マクロ画像撮像時の合焦位置を初期値として記録させる（ステップＳ４）。次いで、実施例１の撮像装置は、ホストシステム２を介して、観察体５０における撮像対象領域全域を設定する（ステップＳ５）。次いで、実施例１の撮像装置は、ホストシステム２を介して、撮像対象領域５０ａにおける分割撮像の開始領域ｍn（ｎ：ｎ＝１）を設定する（ステップＳ６）。次いで、水平方向駆動手段１４が、搬送手段１１に載置されたスライドガラス標本における分割撮像の開始領域ｍnを第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの撮像位置へ搬送する（ステップＳ７）。次いで、第二の撮像手段が、２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで、領域ｍnを撮像する（ステップＳ８）。次いで、合焦演算部２１ａが、撮像された領域ｍnについての合焦座標を演算する（ステップＳ９）。
ここまでのステップＳ１〜Ｓ９は、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３による搬送・合焦位置の調整タイミング制御が作動する前段階のステップである。搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３による搬送・合焦位置の調整タイミング制御は、以下の各ステップにおいて作動する。
【００５２】
水平方向駆動手段１４が、領域ｍnを第一の撮像手段１５の撮像位置に搬送する。このとき、次の領域ｍn+1が、第二の撮像手段の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂの撮像位置に搬送される（ステップＳ１０）。
次いで、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが領域ｍn+1を撮像し（ステップＳ１１）、合焦演算部２１ａが、撮像された領域ｍn+1についての合焦座標を演算する（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ１０〜Ｓ１２に並行して、垂直方向駆動制御部２１ｂが、合焦演算部２１ａが演算した領域ｍnについての合焦座標の位置に、合焦位置を調整する（ステップＳ１３）。
次いで、第一の撮像手段１５が、領域ｍnを撮像する（ステップＳ１４）。
次いで、合焦位置情報記録手段２２が、垂直方向駆動制御部２１ｂにより調整された領域ｍnについての合焦位置を記録する（ステップＳ１５）。
これらステップＳ１０〜Ｓ１５の処理を撮像対象領域全域が終了するまで繰り返す（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００５３】
ここで、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、上述したステップＳ１０〜Ｓ１２の処理とステップＳ１３の処理との処理のタイミングを次のように制御する。
即ち、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３は、例えば、自動合焦制御手段２１が算出した分割領域ｍn+1についての載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標と、その直前に合焦位置情報記録手段２２に記録された分割領域ｍnについての載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の座標との相対的な位置関係から、載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量を算出する。そして、算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）への移動量と、垂直方向駆動手段１７を介して駆動する載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向（Ｚ方向）の移動速度とから、自動合焦制御手段２１による合焦位置の調整時間を求める。そして、第一の撮像手段１５が撮像する観察体における分割領域ｍnと第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像する観察体５０における分割領域ｍn+1との距離と、水平方向駆動手段１４を介して駆動される載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度と、自動合焦制御手段２１による合焦位置の調整時間とに応じて、第二の撮像手段の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域ｍnが、水平方向駆動手段１４を介した載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動により第一の撮像手段１５の撮像位置に搬送されるタイミングと、第二の撮像手段の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された当該分割領域ｍnの像の結像位置が自動合焦制御手段２１を介して第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するようにして、搬送・合焦位置の調整タイミングを制御する。
【００５４】
なお、第一の撮像手段１５が撮像した夫々の分割領域の画像は、画像処理手段１６が隣り合う座標の領域同士を合成する。これによって、観察体の拡大した合成画像が作成される。
また、画像記録部３１は、画像処理手段１６が作成した合成画像を記録する。
【００５５】
実施例１の顕微鏡システムによれば、合成画像を作成するための撮像対象となる領域を分割して撮像する第一の撮像手段１５が撮像する時点において、第一の撮像手段１５が撮像する分割領域よりも水平方向駆動手段１４が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を撮像することができるように、載置手段光路分岐手段１８、光路差光学系１９、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂを備えたので、第一の撮像手段１５の撮像位置に当該分割領域が水平方向駆動手段１４を介して搬送されるよりも前の時刻において、合焦位置を検出するために当該分割領域を撮像することができる。
このため、第一の撮像手段１５の撮像位置に当該分割領域を搬送するタイミングと、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像した画像情報を用いて合焦位置を算出し、合焦位置を調整するタイミングとが略一致するように制御することが可能となり、第一の撮像手段１５の撮像位置に当該分割領域を搬送した後、第一の撮像手段１５が撮像するまでの間における、合焦位置の調整のための時間をカットして、撮像処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００５６】
また、実施例１の顕微鏡システムによれば、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像することによって、自動合焦制御手段２１を介して合焦位置が調整された分割領域を第一の撮像手段１５が撮像するので、合焦精度の高い画像が得られる。
【００５７】
また、実施例１の顕微鏡システムによれば、自動合焦制御手段２１が、第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像した観察体５０における同一の分割領域の画像を用いて、当該分割領域における観察体の画像の合焦度を検出し、検出した合焦度に応じて、観察体５０における当該分割領域の像の結像位置を第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるために必要な載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向の相対位置（合焦位置）を算出し、算出した相対位置に載置手段１１及び対物レンズ１２が位置するように垂直方向駆動手段１７を作動させて、第一の撮像手段１５の撮像位置に位置する観察体における当該分領域についての載置手段１１及び対物レンズ１２の合焦位置を調整するとともに、合焦位置情報記録手段２２が、自動合焦制御手段２１を介して調整した合焦位置における載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向の座標を記録し、さらに、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３が、自動合焦制御手段２１が算出した載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向の座標と、その直前に合焦位置情報記録手段２２に記録された載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向の座標との相対的な位置関係から載置手段１１及び対物レンズ１２の垂直方向への移動量を算出することによって、自動合焦制御手段２１による当該分割領域の像の結像位置が第一の撮像手段１５の撮像面に位置するようにしたので、当該分割領域に対しては、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂによる合焦位置の検出のための撮像、自動合焦制御手段２１による垂直方向駆動手段１７を介して駆動する載置手段１１及び対物レンズ１２の合焦位置への垂直方向（Ｚ方向）の移動が１回で済み、合焦位置の調整のために要する処理を効率化することができる。
【００５８】
しかも、実施例１の顕微鏡システムによれば、搬送・合焦位置調整タイミング制御手段２３が、第一の撮像手段１５が撮像する観察体５０における分割領域と第一の撮像手段１５が撮像する時点において第二の撮像手段２０が２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像する観察体５０における分割領域との距離と、水平方向駆動手段１４を介して駆動される載置手段１１の水平方向（ＸＹ方向）への移動速度と、自動合焦制御手段２１による合焦位置の調整時間とに応じて、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域を水平方向駆動手段１４を介して第一の撮像手段１５の撮像位置に搬送するタイミングと、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂで撮像された観察体５０における分割領域の像の結像位置を自動合焦制御手段２１を介して第一の撮像手段１５の撮像面に位置させるタイミングとが略一致するように制御するので、第一の撮像手段１５の撮像位置に当該分割領域を搬送した後、第一の撮像手段１５が撮像するまでの間において、合焦位置の調整のための時間をカットでき、撮像処理時間を大幅に短縮することができる。
【００５９】
このように、実施例１の顕微鏡システムによれば、合焦精度を向上させ、且つ、観察体の画像の取得処理の速度を向上させることができる。
【００６０】
なお、実施例１の顕微鏡システムでは、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂが撮像対象とする観察体５０における分割領域が、第一の撮像手段１５が撮像する時点において第一の撮像手段１５が撮像対象とする観察体５０における分割領域よりも水平方向駆動手段１４が駆動する水平方向に対して手前に位置するように、光学面１８ａを、結像光学系１３と第一の撮像手段１５との間の光軸に対し４５°からα°ずれた角度で傾斜させているが、例えば、図１０に示すように、光学面１８ａを、結像光学系１３と第一の撮像手段１５との間の光軸に対し４５°の角度で傾斜させるとともに、第二の撮像手段２０の２つの撮像領域２０ａ，２０ｂを、第一の撮像手段１５が撮像する時点において第一の撮像手段１５が撮像する観察体５０の像における分割領域よりも水平方向駆動手段１４が駆動する水平方向に対して手前に位置する分割領域の像を、夫々撮像するように、第三の光路Ｗ３及び第四の光路Ｗ４の夫々の中心軸からずれた位置に夫々配置してもよい。
このようにしても、図１の例と同様、第一の撮像手段１５の撮像位置に当該分割領域が水平方向駆動手段１４を介して搬送されるよりも前の時刻において、合焦位置を検出するために当該分割領域を撮像することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の顕微鏡システムは、バーチャルスライドを用いて病理診断を行う医療、医学の分野に有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１              顕微鏡本体
１ａ            ステージ
２              ホストシステム
１１            載置手段
１２            対物レンズ
１３            結像光学系
１４            水平方向駆動手段
１４ａ          ステッピングモータ
１４ｂ          ＸＹ方向駆動制御手段
１５            第一の撮像手段
１６            画像処理手段
１７            垂直方向駆動手段
１７ａ          垂直方向粗動手段
１７ａ１        ステッピングモータ
１７ａ２        Ｚ方向駆動制御部
１７ｂ          垂直方向微動手段
１７ｂ１        ピエゾ素子部
１７ｂ２        ピエゾ素子駆動制御部
１８            光路分岐手段
１８ａ          光学面
１９            光路差光学系
１９ａ          ハーフミラー
１９ｂ          ミラー
２０            第二の撮像手段
２０ａ，２０ｂ  撮像領域
２１            自動合焦制御手段
２１ａ          合焦演算部
２１ｂ          垂直方向駆動制御部
２２            合焦位置情報記録手段
２３            搬送・合焦位置調整タイミング制御手段
２４            水平方向移動速度調整手段
２５            スライドローダー
２６            スライドローダー制御部
２７            マクロ撮像用ＣＣＤカメラ
２８            落射照明光学系
２９            透過照明光学系
３０            顕微鏡コントローラ
３１            画像記録部
３２            モニター
３３            操作部
５０            観察体
５０ａ          撮像対象領域
５０ｂ          観察対象
【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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