(57)【要約】【課題】本発明は、高速かつ高精細なサンプル像を取得させる。【解決手段】本発明は、生体サンプルＳＰＬ全体を含むサムネイル像ＳＮＧを基に撮像範囲ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬの位置を検出し、生体サンプルＳＰＬの位置に基づいて設定された読み出し領域ＰＲＡで撮像された検波像を取得し、その取得した検波像に基づいて撮像範囲ＡＲの合焦位置を決定するので、生体サンプルＳＰＬに対して高速かつ精度よく合焦することができ、かくして高速かつ高精細な拡大像を取得することができる。【選択図】図９
2011197283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定部と、
上記サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに上記撮像素子に結像される像のうちの上記設定部によって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて上記範囲に対する合焦位置を決定する合焦部と
を有する合焦装置。
【請求項２】
上記設定部は、
上記範囲における上記サンプルの位置に応じて、上記撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置及び数を設定する
請求項１に記載の合焦装置。
【請求項３】
上記設定部は、
上記範囲に上記サンプルが複数に領域に分布している場合、分布するそれぞれに対して読み出す領域を設定し、
上記合焦部は、
上記対物レンズの光軸方向の所定間隔ごとに、上記設定部により設定された複数の領域の像をそれぞれ取得して、上記範囲における分離されたそれぞれの上記サンプルに対する合焦位置を決定する
請求項２に記載の合焦装置。
【請求項４】
上記設定部は、
上記サンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を、上記サンプル全体を含む像を用いて検出する
をさらに有する請求項３に記載の合焦装置。
【請求項５】
上記合焦部により決定された合焦位置で上記撮像素子の結像面全面に結像される上記サンプルの部位の像を取得する拡大像取得部と
をさらに有する請求項４に記載の合焦装置。
【請求項６】
上記サンプルは、生体サンプルである
請求項１乃至５に記載の合焦装置。
【請求項７】
拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定ステップと、
上記サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに上記撮像素子に結像される像のうちの上記設定ステップによって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて上記範囲に対する合焦位置を決定する合焦ステップと
を有する合焦方法。
【請求項８】
コンピュータに対して、
拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定ステップと、
上記サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに上記撮像素子に結像される像のうちの上記設定ステップによって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて上記範囲に対する合焦位置を決定する合焦ステップと
を実行させる合焦プログラム。
【請求項９】
サンプルの部位を拡大する対物レンズと、
上記対物レンズにより拡大される部位を結像する撮像素子と、
上記対物レンズに拡大される像を取得するために上記サンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて上記撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定部と、
上記サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに上記撮像素子に結像される像のうちの上記設定部によって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて上記範囲に対する合焦位置を決定する合焦部と
を有する顕微鏡。
【請求項１０】
上記サンプル全体を含む像を撮像するサムネイル像撮像部と
をさらに有し、
上記設定部は、
上記サムネイル像撮像部により撮像されたサンプル全体を含む像を用いて上記範囲におけるサンプルの位置を検出し、上記撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する
請求項９に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合焦装置、合焦方法、合焦プログラム及び顕微鏡に関し、例えば生体サンプルを拡大して観察する分野に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体サンプルに対して割り当てられた範囲の画像を、対物レンズの焦点位置を光軸方向に所定間隔ごとに移動させてそれぞれ撮像し、撮像された画像の輝度値に基づいて生体サンプルに対する合焦位置を検出する顕微鏡が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５３４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上述した顕微鏡は、撮像素子における結像面全面の電気信号を取得して画像に変換するので、光軸方向に所定間隔ごとに多数の画像を取得しなくてはならない場合、それぞれの位置で撮像素子から電気信号を読み出すのに時間がかかってしまい、従って合焦位置を検出するまでに時間がかかってしまうといった問題があった。
【０００５】
一方、撮像素子の結像面における所定幅の領域だけの画像を取得する、所謂パーシャルスキャンを顕微鏡に適応した場合、撮像素子から所定幅の領域だけの電気信号しか読み出さないので、読み出しにかかる時間を短縮することができ、従って短時間で合焦位置を検出することができる。
【０００６】
しかしながら、この方法では、撮像範囲における電気信号を読み出す所定幅の領域に対応する位置に生体サンプルが存在しない場合、取得した画像に生体サンプルが写ることはなく、生体サンプルに対して正確に合焦させられないといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高速かつ高精細なサンプル像を取得させ得る合焦装置、合焦方法、合焦プログラム及び顕微鏡を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明においては、合焦装置であって、拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定部と、サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに撮像素子に結像される像のうちの設定部によって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて範囲に対する合焦位置を決定する合焦部とを有する。
【０００９】
また本発明においては、合焦方法であって、拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定ステップと、サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに撮像素子に結像される像のうちの設定ステップによって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて範囲に対する合焦位置を決定する合焦ステップとを有する。
【００１０】
さらに本発明においては、合焦プログラムであって、コンピュータに対して、拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて該範囲の像を撮像する撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定ステップと、サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに撮像素子に結像される像のうちの設定ステップによって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて範囲に対する合焦位置を決定する合焦ステップとを実行させる。
【００１１】
さらに本発明においては、顕微鏡であって、サンプルの部位を拡大する対物レンズと、対物レンズにより拡大される部位を結像する撮像素子と、対物レンズに拡大される像を取得するためにサンプルに対して割り当てられる範囲における該サンプルの位置を検出し、検出された位置に基づいて撮像素子に結像される像のうちの読み出す領域の位置を設定する設定部と、サンプルの厚さ方向の所定間隔ごとに撮像素子に結像される像のうちの設定部によって設定された領域の像を取得し、該像に基づいて範囲に対する合焦位置を決定する合焦部とを有する。
【００１２】
これにより、サンプルに対して割り当てられた範囲に対して、サンプルの位置に応じて撮像素子から読み出す領域を設定するので、撮像素子の全ての領域の像を取得する場合よりも高速に合焦位置を検出するための像を取得でき、またサンプルが写された像から合焦位置を決定するので精度よくサンプルに対する合焦位置を検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、サンプルに対して割り当てられた範囲に対して、サンプルの位置に応じて撮像素子から読み出す領域を設定するので、撮像素子の全ての領域の像を取得する場合よりも高速に合焦位置を検出するための像を取得でき、またサンプルが写された像から合焦位置を決定するので精度よくサンプルに対する合焦位置を検出することができ、かくして高速かつ高精細なサンプル像を取得させ得る合焦装置、合焦方法、合焦プログラム及び顕微鏡を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】顕微鏡の構成を示す略線図である。
【図２】撮像素子の読み出し領域を示す略線図である。
【図３】統括制御部の機能的構成を示す略線図である。
【図４】サムネイル像を示す略線図である。
【図５】撮像範囲の割当を示す略線図である。
【図６】読み出し領域の候補を示す略線図である。
【図７】読み出し領域の設定を示す略線図である。
【図８】拡大像取得処理手順を示すフローチャートである。
【図９】読み出し領域が中央固定の場合を示す略線図である。
【図１０】読み出し領域の位置及び数の設定を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序とする。
＜１．実施の形態＞
＜２．他の実施の形態＞
【００１６】
＜１．実施の形態＞
［１−１．顕微鏡の構成］
図１において、本一実施の形態による顕微鏡１を示す。この顕微鏡１は、生体サンプルＳＰＬが配されるプレパラートＰＲＴ全体を含む像（以下、これをサムネイル像とも呼ぶ）を撮像するサムネイル像撮像部１０、及び生体サンプルＳＰＬが所定倍率で拡大された像（以下、これを拡大像とも呼ぶ）を撮像する拡大像撮像部２０を有する。
【００１７】
プレパラートＰＲＴは、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞でなる生体サンプルＳＰＬを、所定の固定手法によりスライドガラスに固定したものであり、該組織切片又は塗抹細胞には必要に応じて染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオシン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ(Fluorescence In-Situ Hybridization)や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。
【００１８】
プレパラートＰＲＴの一端側は、氏名、日時、染色の種類などの付帯情報が記載されたラベルＬＢ（図５）が貼付される場合もある。
【００１９】
顕微鏡１には、プレパラートＰＲＴより一回り小さい開口部を有し、該開口部の上にプレパラートＰＲＴが配されるステージ３１が設けられる。また顕微鏡１は、ステージ３１に対してステージ駆動機構３２が設けられる。
【００２０】
このステージ駆動機構３２は、ステージ面に対して平行となる方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）と、直交する方向（Ｚ軸方向）にステージ３１を駆動するものとされる。ちなみに、プレパラートＰＲＴが配される側のステージ面（以下、これをプレパラート配置面とも呼ぶ）には、一般に、プレパラートＰＲＴを定位置に抑止する抑止部（図示せず）が設けられる。
【００２１】
サムネイル像撮像部１０は、ステージ３１のプレパラート配置面とは逆の面側に光源１１が設けられる。光源１１は、一般染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、これを明視野照明光とも呼ぶ）と、特殊染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、これを暗視野照明光とも呼ぶ）とを切り換えて照射可能なものとされる。ただし、明視野照明光又は暗視野照明光のいずれか一方だけが照射可能なものであってもよい。また、サムネイル像撮像部１０は、プレパラートＰＲＴに貼付されたラベルＬＢに対して光を照射するラベル光源（図示せず）が別途設けられる。
【００２２】
ステージ３１のプレパラート配置面側には、プレパラート配置面におけるサムネイル像撮像部１０の基準位置の法線を光軸とする所定倍率の対物レンズ１２が設けられる。この対物レンズ１２の後方には、該対物レンズ１２により集光された像を結像する撮像素子１３が配される。
【００２３】
一方、拡大像撮像部２０は、ステージ３１のプレパラート配置面とは逆の面側に明視野照明光を照射する光源２１が配される。また光源２１とは異なる位置（例えばプレパラート配置面側）に暗視野照明光を照射する光源（図示せず）が配される。
【００２４】
光源２１とステージ３１との間には、プレパラート配置面における拡大像撮像部２０の基準位置の法線を光軸とするコンデンサレンズ２２が配される。
【００２５】
ステージ３１のプレパラート配置面側には、プレパラート配置面における拡大像撮像部２０の基準位置の法線を光軸とする所定倍率の対物レンズ２３が配される。この対物レンズ２３の後方には、該対物レンズ２３により拡大された像が結像される撮像素子２４が配される。
【００２６】
撮像素子２４は、結像面ＩＦにおける水平ラインごとの電気信号を順番に読み出すようになされており、図２（Ａ）に示すように、結像面ＩＦ全面に対して読み出し領域ＦＲＡが設定された場合、該読み出し領域ＦＲＡの電気信号が読み出される。
【００２７】
また撮像素子２４は、図２（Ｂ）に示すように、結像面ＩＦの所定幅の水平ラインに対して読み出し領域ＰＲＡが設定され得るようになされており、この場合、該読み出し領域ＰＲＡの電気信号のみが読み出される。
【００２８】
なお、本実施の撮像素子２４では、図３（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、撮像素子２４の結像面ＩＦが上下方向に６等分された読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６が設定され得るようになされている。
【００２９】
この顕微鏡１における制御系として、ステージ駆動機構３２にはステージ駆動制御部４１が、光源１１及び２１には照明制御部４２が、撮像素子１３にはサムネイル像撮像制御部４３が、撮像素子２４には拡大像撮像制御部４４がデータ通信路を介して接続される。
【００３０】
これら制御系は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＰＵのワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)及び演算回路などを含むコンピュータとされる。
【００３１】
ステージ駆動制御部４１は、ステージ駆動機構３２を駆動制御し、サムネイル像を取得する場合には、光源１１と対物レンズ１２との間の所定位置に生体サンプルＳＰＬが位置するようにステージ面方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）にステージ３１を移動させる。またステージ駆動制御部４１は、プレパラートＰＲＴ全体に対物レンズ１２の焦点が合うようにステージ３１をＺ軸方向に移動させる。
【００３２】
照明制御部４２は、明視野像を取得すべきモード（以下、これを明視野モードとも呼ぶ）又は暗視野像を取得すべきモード（以下、これを暗視野モードとも呼ぶ）に応じたパラメータを光源１１に設定し、該光源１１から照明光を照射させる。このパラメータは例えば照明光の強度や光源種類の選択などである。
【００３３】
なお、明視野モードにおける照射光は一般に可視光とされる。一方、暗視野モードにおける照射光は、特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起する波長を含む光とされる。また暗視野モードでは蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされる。
【００３４】
光源１１から照明光が照射された場合、ステージ３１の開口部を介して生体サンプルＳＰＬ全体に照明光が照射される。
【００３５】
サムネイル像撮像制御部４３は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを撮像素子１３に設定し、該撮像素子１３の結像面に結像されるプレパラートＰＲＴ全体を含むサムネイル像に応じた電気信号を取得し、該電気信号を光電変換してサムネイル像のデータを取得する。このパラメータは例えば露光の開始タイミング及び終了タイミングなどである。
【００３６】
一方、拡大像を取得する場合にはステージ駆動制御部４１は、ステージ駆動機構３２を駆動制御し、光源１１と対物レンズ１２との間からコンデンサレンズ２２と対物レンズ２３との間に生体サンプルＳＰＬが位置するようステージ面方向にステージ３１を移動させる。
【００３７】
またステージ駆動制御部４１は、コンデンサレンズ２２によって集められる集光部分に生体サンプルＳＰＬが割り当てられるようステージ面方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）にステージ３１を移動させる。
【００３８】
さらにステージ駆動制御部４１は、ステージ駆動機構３２を駆動制御し、集光部分に割り当てられる生体サンプルＳＰＬの部位が対物レンズ２３の焦点に合うようステージ面の直交方向（Ｚ軸方向（つまり組織切片の奥行方向））にステージ３１を移動させる。
【００３９】
照明制御部４２は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを光源２１又は図示しない光源に設定し、該光源２１又は図示しない光源から照明光を照射させる。このパラメータは例えば照明光の強度や光源種類の選択などである。
【００４０】
光源２１から照明光が照射された場合、その照明光はコンデンサレンズ２２によって、ステージ３１におけるプレパラート配置面の基準位置に集められる。対物レンズ２３の結像面には、プレパラートＰＲＴにおける生体サンプルＳＰＬのうち、コンデンサレンズ２２によって集光される集光部分の像が拡大されて結像され、その拡大された像が対物レンズ２３によって撮像素子２４の撮像面に被写体像として結像される。
【００４１】
拡大像撮像制御部４４は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを撮像素子２４に設定し、該撮像素子２４の撮像面に結像される生体サンプルＳＰＬ部位の拡大像に対応する電気信号を取得し、該電気信号を光電変換して拡大像のデータを取得する。このパラメータは例えば露光の開始タイミング及び終了タイミングなどである。
【００４２】
ところでこの顕微鏡１には、該顕微鏡１の全体の制御を司る制御部（以下、これを統括制御部とも呼ぶ）４０があり、これはステージ駆動制御部４１、照明制御部４２、サムネイル像撮像制御部４３及び拡大像撮像制御部４４それぞれにデータ通信路を介して接続される。この統括制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、演算回路及びＨＤＤ（Hard Disc Drive）などを含むコンピュータとされる。
【００４３】
統括制御部４０は、サムネイル像及び拡大像を取得するプログラム（以下、これをサンプル像取得プログラムとも呼ぶ）を含む各種プログラムがＲＯＭ及びＨＤＤに格納されている。
【００４４】
統括制御部４０は、ＲＯＭ及びＨＤＤに格納された各種プログラムのうち、実行命令に対応するプログラムをＲＡＭに展開し、該展開したプログラムに従ってステージ駆動制御部４１、照明制御部４２、サムネイル像撮像制御部４３及び拡大像撮像制御部４４を適宜制御する。
【００４５】
［１−２．サンプル像取得処理］
統括制御部４０は、サンプル像取得プログラムを実行する指示を受けた場合、該サンプル像取得プログラムをＲＡＭに展開してサンプル像取得処理を実行する。
【００４６】
統括制御部４０は、サンプル像取得プログラムに従って、図４に示すように、サムネイル像取得部５１、割当部５２、設定部５３、合焦部５４及び拡大像取得部５５として機能する。
【００４７】
サムネイル像取得部５１は、ステージ駆動制御部４１及びステージ駆動機構３２を介して、ステージ３１に配されるプレパラートＰＲＴが光源１１と対物レンズ１２との間に位置するよう、該ステージ３１を移動させる。
【００４８】
またサムネイル像取得部５１は、照明制御部４２を介して光源１１を駆動させ、該光源１１から生体サンプルＳＰＬ全体に照射光を照射させる。
【００４９】
サムネイル像取得部５１は、図５に示すように、サムネイル像撮像制御部４３を介して撮像素子１３により撮像されたプレパラートＰＲＴ全体を含むサムネイル像ＳＮＧを取得し、該サムネイル像ＳＮＧのデータをＨＤＤに記憶する。
【００５０】
これにより、ラベルＬＢを含むプレパラートＰＲＴ全体のサムネイル像ＳＮＧを保存することができるのでラベルＬＢの記載内容を認識させることができる。また、プレパラートＰＲＴに油性ペンなどで医師などにより記入されたマークや記号なども同時に記録しておけるので、サムネイル像ＳＮＧを用いて該医師などが検索する際の目印として容易に識別させることができる。
【００５１】
割当部５２は、取得されたサムネイル像ＳＮＧから例えば輝度値を基に、生体サンプルを示す画素の領域（以下、これを生体サンプル領域とも呼ぶ）ＳＰＡとその他の領域とを区別するための領域抽出処理を施し、生体サンプル領域ＳＰＡを抽出する。
【００５２】
割当部５２は、サムネイル像ＳＮＧにおける生体サンプル領域ＳＰＡの画素位置と、サムネイル像ＳＮＧが撮像された際のステージ３１の座標位置との関係から、ステージ３１の所定の基準位置に対する生体サンプルＳＰＬの位置を算出する。
【００５３】
そして割当部５２は、図６に示すように、対物レンズ２３により拡大されて撮像素子２４により撮像される範囲（以下、これを撮像範囲とも呼ぶ）ＡＲを生体サンプルＳＰＬに対して割り当てる。この撮像範囲ＡＲは、生体サンプルＳＰＬの全てがいずれかの撮像範囲ＡＲに含まれ、かつ撮像範囲ＡＲの数が最小となるように割り当てられる。
【００５４】
なお、撮像範囲ＡＲは、拡大像撮像部２０の対物レンズ２３の拡大倍率及び撮像素子２４の撮像面サイズにより決定される。また、この図６では、撮像範囲ＡＲが重ならない態様となっているが、隣接する領域の一部が重なる態様であってもよい。
【００５５】
割当部５２は、サムネイル像ＳＮＧにおける生体サンプル領域ＳＰＡに対して、生体サンプルＳＰＬに対して割り当てられた撮像範囲ＡＲと対応する範囲（以下、これを分割範囲とも呼ぶ）を割り当てる。すなわち、分割範囲における生体サンプル領域ＳＰＡは、それぞれ対応する撮像範囲ＡＲに割り当てられる生体サンプルＳＰＬを示す領域である。
【００５６】
設定部５３は、例えば分割範囲を上下方向に６等分し、６等分されたそれぞれの領域（以下、これを帯領域とも呼ぶ）の輝度値の分散値を算出する。そして設定部５３は、算出した分散値が最も高い帯領域に対応する読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のいずれかをその撮像範囲ＡＲに対する読み出し領域として設定する。
【００５７】
例えば、設定部５３は、図７（Ａ）に示すように、撮像範囲ＡＲの上側に生体サンプルＳＰＬが位置する場合、算出される帯領域の輝度値の分散値（図７（Ｂ））を基に、この撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ１を設定する。
【００５８】
また設定部５３は、設定部５３は、図７（Ｃ）に示すように、撮像範囲ＡＲの下側に生体サンプルＳＰＬが位置する場合、算出される帯領域の輝度値の分散値（図７（Ｄ））を基に、この撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ６を設定する。
【００５９】
このように設定部５３は、それぞれ撮像範囲ＡＲに対応する分割範囲の帯領域における輝度値の分散値を算出し、その結果からそれぞれの撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のいずれかを設定する。
【００６０】
合焦部５４は、ステージ駆動制御部４１及びステージ駆動機構３２を介して、撮像素子２４に撮像される位置に割り当てられた撮像範囲ＡＲが位置するよう、ステージ３１を移動させる。
【００６１】
合焦部５４は、照明制御部４２を介して光源２１又は図示しない光源を駆動させ、例えば光源２１からコンデンサレンズ２２で集光される集光部分に照射光を照射させる。
【００６２】
合焦部５４は、ステージ駆動制御部４１及びステージ駆動機構３２を介して、対物レンズ２３の焦点（合焦位置）が生体サンプルＳＰＬを含む範囲内で移動するよう、Ｚ軸方向に所定間隔ごとにステージ３１を移動させる。この所定間隔は、例えば対物レンズ２３の被写体深度が設定される。
【００６３】
合焦部５４は、Ｚ軸方向における所定間隔ごとのそれぞれの位置で、設定部５３により設定された撮像素子２４の読み出し領域ＰＲＡ（ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６）に結像された像（以下、これを検波像とも呼ぶ）を取得する。
【００６４】
合焦部５４は、Ｚ軸方向のそれぞれの位置で取得した検波像のコントラストを算出し、最もコントラストが高い検波像を取得したＺ軸方向の位置をその撮像範囲ＡＲの合焦位置として決定する。
【００６５】
拡大像取得部５５は、合焦部５４により決定された合焦位置にステージ３１を移動させ、その位置で、撮像素子２４の結像面ＩＦ全面に結像された像を拡大部位像として取得する。
【００６６】
合焦部５４は、拡大部位像が取得されるごとに次の撮像範囲ＡＲが撮像素子２４に撮像される位置にくるようステージ３１を移動させ、上述のようにして、撮像される位置に移動された撮像範囲ＡＲの合焦位置を検出する。拡大像取得部５５は、合焦部５４により撮像範囲ＡＲの合焦位置が決定されるたびに、その合焦位置にステージ３１を移動させ、その位置での拡大部位像を取得する。
【００６７】
拡大像取得部５５は、全ての撮像範囲ＡＲでの拡大部位像を取得すると、該拡大部位像を結合して拡大像を生成し、該拡大像のデータをＨＤＤに記憶する。
【００６８】
このようにこの顕微鏡１は、生体サンプルＳＰＬを鏡検状態の拡大像として記憶することで、プレパラートＰＲＴ自体を保存する場合に比べて、固定や染色等の状態を劣化させることなく長期にわたって組織切片に関する情報を保存できるようになされている。
【００６９】
［１−３．サンプル像取得処理手順］
次に、上述したサンプル像取得処理の手順について、図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００７０】
実際上、統括制御部４０は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１において統括制御部４０は、サムネイル像撮像部１０を適宜制御して、該サムネイル像撮像部１０で撮像されるサムネイル像ＳＮＧを取得し、次のステップＳＰ２に移る。
【００７１】
ステップＳＰ２において統括制御部４０は、サムネイル像ＳＮＧから生体サンプル領域ＳＰＡを抽出し、抽出された生体サンプル領域ＳＰＡに基づいて生体サンプルＳＰＬに対して撮像範囲ＡＲを割り当て、次のステップＳＰ３に移る。
【００７２】
ステップＳＰ３において統括制御部４０は、サムネイル像ＳＮＧにおける生体サンプル領域ＳＰＡに対して、生体サンプルＳＰＬに対して割り当てられる撮像範囲ＡＲと対応する分割範囲を割り当て、次のステップＳＰ４に移る。
【００７３】
ステップＳＰ４において統括制御部４０は、分割範囲におけるぞれぞれの帯領域の輝度値の分散値を算出し、算出された分散値を基に、分割範囲に対する該撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のいずれかを設定し、次のステップＳＰ５に移る。
【００７４】
ステップＳＰ５において統括制御部４０は、拡大像撮像部２０を適宜制御して、対物レンズ２３に撮像される位置に割り当てられた撮像範囲ＡＲが位置するよう、ステージ３１を移動させる。
【００７５】
そして統括制御部４０は、対物レンズ２３の焦点位置が生体サンプルＳＰＬを含む範囲で移動するよう、Ｚ軸方向に所定幅間隔でステージ３１を移動させる。統括制御部４０は、それぞれの位置で、撮像素子２４の設定された読み出し領域ＰＲＡ（ＰＲＡ１〜ＲＡ６）で撮像された検波像を取得し、次のステップＳＰ６に移る。
【００７６】
ステップＳＰ６において統括制御部４０は、それぞれの位置で撮像された検波像のコントラストを算出し、最もコントラストが高い検波像を取得したＺ軸方向の位置をその撮像範囲ＡＲの合焦位置として決定し、次のステップＳＰ７に移る。
【００７７】
ステップＳＰ７において統括制御部４０は、決定された合焦位置にステージ３１を移動させ、その位置で、撮像素子２４の撮像面ＩＦ全面に結像された像を拡大部位像として取得し、次のステップＳＰ８に移る。
【００７８】
ステップＳＰ８において統括制御部４０は、全ての撮像範囲ＡＲの拡大部位像を取得したか否かを判断し、否定結果が得られるとステップＳＰ５に戻って、ステップＳＰ５〜ＳＰ７を繰り返す。
【００７９】
これに対してステップＳＰ８において肯定結果が得られると統括制御部４０は次のステップＳＰ９に移って、全ての拡大部位像を結合して拡大像を生成し、次のステップに移って処理を終了する。
【００８０】
［１−４．動作及び効果］
以上の構成において、顕微鏡１は、生体サンプルＳＰＬ全体を含むサムネイル像ＳＮＧを取得し、該サムネイル像ＳＮＧの生体サンプル領域ＳＰＡに基づいて、生体サンプルＳＰＬに対して撮像範囲ＡＲを割り当てる。
【００８１】
顕微鏡１は、割り当てられた撮像範囲ＡＲにおける帯領域の輝度値の分散値を算出し、最も分散値が高い帯領域、すなわち生体サンプルＳＰＬの割合が最も高い帯領域に対応する読み出し領域ＰＲＡ（ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６）を設定する。
【００８２】
顕微鏡１は、対物レンズ２３の光軸方向（Ｚ軸方向）の所定間隔ごとに、設定された読み出し領域ＰＲＡ（ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６）の検波像を取得し、該検波像に基づいて撮像範囲ＡＲに対する合焦位置を決定する。
【００８３】
顕微鏡１は、決定された合焦位置で撮像素子２４の結像面ＩＦ全面に結像される拡大部位像を取得し、該拡大部位像を結合して拡大像を取得するようにした。
【００８４】
従って顕微鏡１は、検波像を取得する際、撮像素子２４の所定幅の水平ラインだけの電気信号を読み出すようにしたことにより、撮像素子２４の結像面ＩＦ全面に結像される像を取得する場合と比して、１つの検波像を取得するための時間を短くすることができる。
【００８５】
ここで、撮像素子における中央の所定幅に読み出し領域が固定される装置では、図９に示すように、生体サンプルＳＰＬが撮像範囲ＡＲにおける上側又は下側にしか位置していない場合、生体サンプルＳＰＬが写っていない検波像しか取得することができない。この場合、生体サンプルＳＰＬに対して合焦させることができないので、高精細な拡大部位像が取得できなくなってしまう。
【００８６】
これに対して顕微鏡１は、撮像範囲ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬの位置を、サムネイル像ＳＮＧを用いて検出し、生体サンプルＳＰＬが存在する位置に読み出し領域ＰＲＡを設定するので、生体サンプルＳＰＬが含まれる検波像を取得することができる。
【００８７】
従って顕微鏡１は、生体サンプルＳＰＬに対して精度よく合焦させることができるので、高精細な拡大部位像を取得することができる。
【００８８】
以上の構成によれば、生体サンプルＳＰＬ全体を含むサムネイル像ＳＮＧを基に撮像範囲ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬの位置を検出し、生体サンプルＳＰＬの位置に基づいて設定された読み出し領域ＰＲＡで撮像された検波像を取得する。そして取得した検波像に基づいて撮像範囲ＡＲの合焦位置を決定するので、生体サンプルＳＰＬに対して高速かつ精度よく合焦することができ、かくして高速かつ高精細な拡大像を取得することができる。
【００８９】
＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、生体サンプルＳＰＬがサンプルとされた。しかしながらサンプルはこの実施の形態に限定されるものではない。
【００９０】
上述の実施の形態においては、読み出し領域ＰＲＡ（ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６）が固定幅である場合について述べた。本発明はこれに限らず、読み出す幅が可変であってもよい。この場合、例えば設定部５３は、撮像範囲ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬが位置するとされる水平ラインに相当する部分を読み出し領域ＰＲＡに設定する。但し、生体サンプルＳＰＬが位置するとされるライン全てを読み出し領域ＲＰＡに設定すると、その分読み出しに時間がかかってしまうため、読み出し速度と合焦精度の観点から、読み出し領域ＰＲＡの幅が適切に設定される。
【００９１】
上述した実施の形態においては、撮像範囲ＡＲに対して６つの読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のなかから設定されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、上下方向にさらに粗く又は細かく設定された複数の読み出し領域ＰＲＡのなかから撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡが設定されるようにしてもよい。
【００９２】
上述した実施の形態においては、読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６が結像面ＩＦ全面に対して１／６の幅に設定された場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば全面に対して１／３や１／４などの幅であってもよい。この場合も、撮像範囲ＡＲに対する読み出し領域ＰＲＡの幅は、読み出し速度と合焦精度の観点から適切に設定される。
【００９３】
上述した実施の形態においては、撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のいずれか１つを設定するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、撮像範囲ＡＲに対して２つ以上の読み出し領域ＰＲＡを設定するようにしてもよい。
【００９４】
一例として、図１０に示すように、撮像範囲ＡＲに、上側及び下側に分かれて生体サンプルＳＰＬが位置する場合について説明する。この場合、設定部５３は、サムネイル像ＳＮＧに基づいて撮像範囲ＡＲの上側及び下側に生体サンプルＳＰＬが位置することを検出する。
【００９５】
設定部５３は、検出結果に基づいて、この撮像範囲ＡＲに対して読み出し領域ＰＲＡ１及びＰＲＡ６を設定する。そして合焦部５４は、Ｚ軸方向の所定幅ごとの位置で、撮像素子２４に結像される読み出し領域ＰＲＡ１及びＰＲＡ６の検波像を取得し、該検波像を用いてそれぞれの読み出し領域ＰＲＡ１及びＰＲＡ６での合焦位置を決定する。
【００９６】
拡大像取得部５５は、合焦部５４により決定されたそれぞれの合焦位置にステージ３１を順に移動させ、その位置で、撮像素子２４の結像面ＩＦ全面に結像された像を拡大部位像として取得する。
【００９７】
そして拡大像取得部５５は、撮像範囲ＡＲの上側に位置する生体サンプルＳＰＬに合焦させて取得された拡大部位像の上半分と、撮像範囲ＡＲの下側に位置する生体サンプルＳＰＬに合焦させて取得された拡大部位像の下半分とを結合して該撮像範囲ＡＲに対する拡大部位像を生成する。
【００９８】
これにより顕微鏡１は、撮像範囲ＡＲのなかに分離された生体サンプルＳＰＬが複数存在する場合であっても、全ての生体サンプルＳＰＬ部位に対して合焦させて拡大部位像を取得することができるので、より高精細な拡大部位像を取得することができる。
【００９９】
これは、プレパラートＰＲＴ上に複数の分離された組織切片が配される場合や塗抹細胞を撮像する場合、それぞれの組織切片、塗抹細胞がＺ軸方向の異なる位置に固定されることがあるため、特に有用である。
【０１００】
なお、この例では２つの読み出し領域ＰＲＡ１及びＰＲＡ６を設定するようにした場合について述べたが、設定される読み出し領域ＰＲＡの数、位置及び幅は問わない。
【０１０１】
上述した実施の形態においては、帯領域の輝度値の分散値を算出し、分散値が最も高い帯領域に対応する読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６のいずれかをその撮像範囲ＡＲに対する読み出し領域として設定するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば帯領域における生体サンプルＳＰＬの面積を算出し、最も面積が大きい帯領域に対応する読み出し領域ＰＲＡ１〜ＰＲＡ６をその撮像範囲ＡＲに対して設定してもよい。このように、設定部５３は、撮像範囲ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬの位置を、分散値、面積等を算出することにより検出し、検出した生体サンプルＳＰＬの位置に応じてその撮像範囲ＡＲに対する読み出し領域ＰＲＡを設定する。
【０１０２】
上述した実施の形態においては、所定倍率の対物レンズ２３が１つ設けられている場合について述べた。本発明はこれに限らず、倍率の異なる複数の対物レンズが設けられ、複数の対物レンズのなかからレンズ切換機構又は手動により選択するようにしてもよい。
【０１０３】
明視野照明光を照射する光源２１と暗視野照明光を照射する図示しない光源が配されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、光源２１及び図示しない光源が明視野照明光と暗視野照明光とを切り替え可能なもので、一方のみが配されるようにしてもよい。また、互いに異なる波長域の照射光を照射する光源素子が光源２１内部に複数配されるようにしてもよい。同様に、互いに異なる波長域の照射光を照射する光源素子が図示しない光源に複数配されていてもよい。
【０１０４】
上述した実施の形態においては、統括制御部４０がＨＤＤに格納されているサンプル像取得処理プログラムに従い、上述したサンプル像取得処理を行うようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、サンプル像取得処理プログラムがＲＯＭに格納されていてもよく、また記憶媒体からインストールしたり、インターネットからダウンロードしたサンプル像取得処理プログラムに従って上述したサンプル像取得処理を行うようにしても良い。またその他種々のルートによってインストールしたサンプル像取得処理ログラムに従って上述したサンプル像取得処理を行うようにしても良い。
【０１０５】
上述した実施の形態においては、設定部として設定部５３、合焦部として合焦部５４が設けられるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる設定部、合焦部を設けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、生物実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１……顕微鏡、１０……サムネイル像撮像部、１１、２１……光源、１２、２３……対物レンズ、１３、２４……撮像素子、２０……拡大像撮像部、２２……コンデンサレンズ、３１……ステージ、３２……ステージ駆動制御部、４０……統括制御部、４１……ステージ駆動制御部、４２……照明制御部、４３……サムネイル像撮像制御部、４４……拡大像撮像制御部、５１……サムネイル像取得部、５２……割当部、５３……検出部、５４……設定部、５５……合焦部、５６……拡大像取得部、ＣＧ……比較像、ＰＲＴ……プレパラートＰＲＴ……基準像。
【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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