(57)【要約】【課題】厚みのある試料を観察する場合であっても、画像を適正に補正することができる画像処理装置等を提供する。【解決手段】画像処理装置２０は、試料の厚みよりも被写界深度が小さい光学系を介して、該試料を撮像することにより生成された画像の画像信号を取得するビデオ信号入力部と、試料に対する上記光学系の焦点面の位置情報を取得する位置情報取得部２０２と、焦点面の位置情報に基づいて、画像を補正する補正パラメータを設定するパラメータ設定部２０３と、該補正パラメータを用いて画像を補正する画像処理部２０５とを備える。【選択図】図１
2015152880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の厚みよりも被写界深度が小さい光学系を介して、前記試料を撮像することにより生成された画像の画像情報を取得する画像取得部と、
前記試料に対する前記光学系の焦点面の深さを表す位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記画像を補正する補正パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記補正パラメータを用いて前記画像を補正する画像処理部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記パラメータ設定部は、前記試料の表面を基準とする前記焦点面の深さに応じて前記補正パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記パラメータ設定部は、前記試料の厚み方向において設定された基準深度を前記焦点面とする画像に対する相対的な補正パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた輝度の補正ゲインを前記補正パラメータとして設定し、
前記画像処理部は、前記補正パラメータを用いて前記画像の輝度を補正する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた像のボケを表す情報、又は該像のボケを補正するフィルタを前記補正パラメータとして設定し、
前記画像処理部は、前記補正パラメータを用いて前記画像のボケを補正する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた複数の補正パラメータを格納するルックアップテーブルを記憶し、前記複数の補正パラメータの中から前記位置情報に対応する補正パラメータを抽出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記パラメータ設定部は、光学系の特性及び試料の種類に応じた複数のルックアップテーブルを記憶し、
前記画像の撮像に用いられた光学系の特性及び前記画像に写った試料の種類を設定する制御部をさらに備え、
前記パラメータ設定部は、前記複数のルックアップテーブルの中から、前記制御部により設定された前記特性及び前記種類に対応するルックアップテーブルを選択することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
前記試料を撮像する光学系と、
前記試料が載置されるステージと、
前記光学系の光軸に沿って前記光学系と前記ステージとの間隔を調節し、該間隔に基づいて、前記位置情報を前記位置情報取得部に出力する位置調整部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を撮像することにより取得された画像を処理する画像処理装置及び顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡を用いて試料等の被写体を観察する場合、光学系の特性によって被写体像にボケ等の劣化が生じてしまうことがある。このような場合に、被写体が写った画像に対する画像処理により劣化を補正する技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、撮像光学系と被写体との間の複数の距離と撮像光学系の複数の焦点距離との組み合わせに対応した補正データを記憶手段に記憶させておき、被写体を撮像した際の撮像光学系と被写体との間の距離及び撮像光学系の焦点距離に対応する補正データを上記記憶手段から読み出し、この補正データを用いて被写体が写った劣化画像を補正する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７４５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１においては試料の厚みが考慮されていない。そのため、試料に厚みがある場合、劣化した画像を適正に補正できないおそれある。より詳細には、試料の表面付近に焦点を合わせた場合と、試料表面からの深さが深い面に焦点を合わせた場合とでは、試料表面から焦点面までの照射光の経路や、焦点面から試料表面までの観察光の経路が異なるため、試料表面から出射した観察光によって生成される像の劣化の状態も異なってくる。特に、蛍光染色が施された試料を蛍光観察する場合、試料に照射される励起光や試料内の蛍光物質（蛍光色素）が発生する蛍光は、試料内の蛍光物質以外の部分（媒質）からの吸収や散乱等の影響を受け易いため、焦点面の深さに応じて劣化の状態が大きく変化してしまう。
【０００６】
このように、試料表面からの焦点面の深さが異なる画像に対し、単に撮像光学系と被写体（試料表面）との間の距離に基づいて一律に補正を行う場合、適正に画像を補正することが困難になる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、厚みのある試料を観察する場合であっても、適正に画像を補正することができる画像処理装置及び顕微鏡システム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、試料の厚みよりも被写界深度が小さい光学系を介して、前記試料を撮像することにより生成された画像の画像情報を取得する画像取得部と、前記試料に対する前記光学系の焦点面の深さを表す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報に基づいて、前記画像を補正する補正パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記補正パラメータを用いて前記画像を補正する画像処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、前記試料の表面を基準とする前記焦点面の深さに応じて前記補正パラメータを設定することを特徴とする。
【００１０】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、前記試料の厚み方向において設定された基準深度を前記焦点面とする画像に対する相対的な補正パラメータを設定することを特徴とする。
【００１１】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた輝度の補正ゲインを前記補正パラメータとして設定し、前記画像処理部は、前記補正パラメータを用いて前記画像の輝度を補正する、ことを特徴とする。
【００１２】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた像のボケを表す情報、又は該像のボケを補正するフィルタを前記補正パラメータとして設定し、前記画像処理部は、前記補正パラメータを用いて前記画像のボケを補正する、ことを特徴とする。
【００１３】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、前記焦点面の深さに応じた複数の補正パラメータを格納するルックアップテーブルを記憶し、前記複数の補正パラメータの中から前記位置情報に対応する補正パラメータを抽出することを特徴とする。
【００１４】
上記画像処理装置において、前記パラメータ設定部は、光学系の特性及び試料の種類に応じた複数のルックアップテーブルを記憶し、前記画像の撮像に用いられた光学系の特性及び前記画像に写った試料の種類を設定する制御部をさらに備え、前記パラメータ設定部は、前記複数のルックアップテーブルの中から、前記制御部により設定された前記特性及び前記種類に対応するルックアップテーブルを選択することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る顕微鏡システムは、前記画像処理装置と、前記試料を撮像する光学系と、前記試料が載置されるステージと、前記光学系の光軸に沿って前記光学系と前記ステージとの間隔を調節し、該間隔に基づいて、前記位置情報を前記位置情報取得部に出力する位置調整部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、試料に対する焦点面の深さを表す位置情報に基づいて補正パラメータを設定し、この補正パラメータを用いて画像を補正するので、厚みのある試料を観察する場合であっても、画像を適正に補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、観察対象であるスライドガラス標本の断面を示す模式図である。
【図３】図３は、観察対象であるスライドガラス標本の断面を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示すパラメータ設定部が保持するルックアップテーブルの一例を示すグラフである。
【図５】図５は、図４に示すルックアップテーブルを作成する際に用いられる標準試料の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、焦点面の深さが異なる画像における蛍光ビーズの像の輝度を示すグラフである。
【図７】図７は、図１に示す顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡システムにおける補正パラメータのルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図９】図９は、図８に示すルックアップテーブルを作成する際に用いられる標準試料の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像処理装置及び顕微鏡システムの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１９】
以下の実施の形態においては、本発明を落射観察用の顕微鏡システムに適用する例を説明するが、本発明を透過観察用の顕微鏡システムに適用することも可能である。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る顕微鏡システム１は、撮像機能を備える顕微鏡装置１０と、該顕微鏡装置１０において試料ＳＰを撮像することにより得られた画像を処理する画像処理装置２０とを備える。
【００２１】
顕微鏡装置１０は、落射観察用の顕微鏡装置であり、略Ｃ字状をなす胴部１０１と、該胴部１０１にステージ保持部材１０２を介して取り付けられたステージ１０３と、胴部１０１の先端部に設けられたレボルバ１０４と、ステージ１０３と対向するようにレボルバ１０４に保持された対物レンズ１０５と、落射照明光を発生する光源部１０６と、該光源部１０６と連結され、胴部１０１内において落射照明光を光路Ｌ１に沿って導光する落射蛍光投光管１０７と、光路Ｌ１上に配置された落射照明光学系１０８と、光路Ｌ１と対物レンズ１０５の光軸（観察光軸）Ｌ２とが交わる位置に設けられた蛍光キューブ１０９と、胴部１０１の上部に設けられた接眼鏡筒１１０と、該接眼鏡筒１１０と連結された接眼レンズユニット１１１及び撮像ユニット１１２と、胴部１０１に対してステージ保持部材１０２を移動させるモータ１１４と、該モータ１１４を駆動制御する焦準駆動部１１５とを備える。以下、観察光軸Ｌ２と平行な軸をｚ軸とし、該ｚ軸と直交する面をｘｙ面とする。また、実施の形態１においては、図の下方向をプラスｚ方向とする。
【００２２】
ステージ保持部材１０２は、ｘｙｚの各軸に沿って摺動自在に設けられている。焦準駆動部１１５の制御の下でモータ１１４を駆動して、ステージ保持部材１０２を摺動させることにより、ステージ１０３をｘｙ平面内及びｚ軸に沿って移動させることができる。
【００２３】
ステージ１０３は、試料ＳＰが固定されたスライドガラス標本ＳＧが載置される台であり、スライドガラス標本ＳＧの載置面がｘｙ平面と平行となるように設定されている。ステージ１０３をｘｙ平面内で移動させることにより、試料ＳＰに対する対物レンズ１０５の視野を変化させることができる。また、ステージ１０３をｚ軸に沿って移動させ、試料ＳＰと対物レンズ１０５との間の距離を変更させることにより、試料ＳＰに対する対物レンズ１０５の焦点面を変化させることができる。
【００２４】
なお、実施の形態１においては、対物レンズ１０５、接眼鏡筒１１０及び撮像ユニット１１２を含む撮像光学系の位置を固定し、ステージ１０３を移動させることにより、該撮像光学系の焦点面を変化させるが、反対に、ステージ１０３の位置を固定し、撮像光学系側を移動させても良い。或いは、撮像光学系及びステージ１０３の双方を互いに反対方向に移動させても良い。つまり、観察光軸Ｌ２に沿って撮像光学系と試料ＳＰとの間の距離を変化させることができれば、どのような構成であっても構わない。
【００２５】
レボルバ１０４は、胴部１０１に対して回転自在に取り付けられている。レボルバ１０４は、倍率が互いに異なる複数の対物レンズを保持することができ、レボルバ１０４を回転させることにより、所望の倍率の対物レンズを観察光軸Ｌ２上に配置することができる。図１においては、観察光軸Ｌ２上に配置された対物レンズ１０５のみを示している。
【００２６】
レボルバ１０４にはエンコーダが設けられており、このエンコーダの出力値は随時画像処理装置２０に出力される。画像処理装置２０は、エンコーダの出力値から、撮像に用いられた対物レンズ１０５の倍率や開口数を取得することができる。
【００２７】
光源部１０６としては、検鏡法に応じた光源装置が用いられる。例えば、試料ＳＰを蛍光観察する場合、試料ＳＰに含まれる蛍光物質（蛍光色素）を励起させるための励起光を発生するランプ光源が用いられる。
【００２８】
落射蛍光投光管１０７は、一端部が光源部１０６と接続され、他端部がレボルバ１０４と接眼鏡筒１１０との間に位置するように設置されている。この落射蛍光投光管１０７内の光路Ｌ１上には、減光フィルタ、開口絞り、視野絞り等を含む落射照明光学系１０８が配置されている。
【００２９】
蛍光キューブ１０９は、励起フィルタ、ダイクロイックミラー、及び吸収フィルタが設けられた光学素子であり、試料ＳＰを蛍光観察する際に用いられる。このうち励起フィルタは、落射蛍光投光管１０７によって蛍光キューブ１０９に導光された落射照明光のうち、試料ＳＰ内の蛍光物質の励起に適した波長帯域の成分（励起光）を選択的に通過させる。ダイクロイックミラーは、この励起光を対物レンズ１０５の方向に反射すると共に、試料ＳＰから対物レンズ１０５を経て入射する観察光を通過させて、接眼鏡筒１１０の方向に導く。吸収フィルタは、ダイクロイックミラーを通過した観察光のうち、励起光の波長成分を吸収し、蛍光の波長成分のみを通過させる。
【００３０】
接眼鏡筒１１０は、対物レンズ１０５及び蛍光キューブ１０９を通過した観察光を接眼レンズユニット１１１側と撮像ユニット１１２側とに分岐する。
【００３１】
撮像ユニット１１２は、ＣＣＤ等の撮像素子１１３と、接眼鏡筒１１０を通過した観察光を該撮像素子１１３に結像させる光学系とを備える。撮像素子１１３は、観察光を受光する受光面を有し、この受光面に入射した観察光を電気信号（画像信号）に変換して、画像処理装置２０に出力する。
【００３２】
焦準駆動部１１５は、画像処理装置２０（後述する制御部２０８）の制御に従ってモータ１１４を駆動させることによりステージ１０３を移動させると共に、ステージ１０３の移動量に対応するモータ１１４の駆動量を表す信号を画像処理装置２０（後述する位置情報取得部２０２）に出力する位置調整部である。
【００３３】
画像処理装置２０は、撮像ユニット１１２が試料ＳＰを撮像することにより生成した画像の画像情報を取得する画像取得部２０１と、ステージ１０３の位置情報を取得する位置情報取得部２０２と、該位置情報に基づいて、画像を補正する補正パラメータを設定するパラメータ設定部２０３と、記憶部２０４と、補正パラメータを用いて画像に補正する画像処理部２０５と、補正された画像やその他各種情報を表示する表示部２０６と、当該画像処理装置２０に対する指示や情報の入力する際に用いられる入力部２０７と、これらの各部を制御する制御部２０８とを備える。
【００３４】
画像取得部２０１は、顕微鏡装置１０やサーバ等の外部機器から出力される画像情報を当該画像処理装置２０に取り込むインタフェースである。画像取得部２０１は、顕微鏡装置１０やその他の撮像装置において生成された画像情報をリアルタイムに取り込んでも良いし、サーバ等に一旦保存された画像情報を随時取り込んでも良い。実施の形態１において、画像取得部２０１は、顕微鏡装備１０の撮像素子１１３と接続され、該撮像素子１１３が出力した画像情報（画像信号）を取り込む画像信号入力部によって構成される。
【００３５】
位置情報取得部２０２は、焦準駆動部１１５から出力された信号に基づいて、ステージ１０３のｚ軸方向における位置情報を取得する。より詳細には、位置情報取得部２０２は、撮像光学系の焦点を試料ＳＰの表面に合わせたときに焦準駆動部１１５から出力された信号を、ステージ１０３のｚ軸方向における基準位置を表す基準位置情報として保持する。この状態から焦準駆動部１１５がモータ１１４を駆動させてステージ１０３をｚ軸方向に移動させた場合、位置情報取得部２０２は、モータ１１４の駆動量を表す信号を焦準駆動部１１５から取得し、この信号に基づいて基準位置に対するステージ１０３のｚ軸方向における変位を算出する。位置情報取得部２０２は、この変位を、試料ＳＰに対する撮像光学系の焦点面の位置情報として出力する。
【００３６】
パラメータ設定部２０３は、顕微鏡装置１０における観察条件と位置情報取得部２０２から出力された位置情報とに基づいて、画像取得部２０１が取得した画像を補正するための補正パラメータを設定する。より詳細には、パラメータ設定部２０３は、試料ＳＰに対して設定された焦点面の深さと、焦点面の深さに応じた試料ＳＰの画像を補正するための補正パラメータとを関連づけたルックアップテーブルを、観察条件に応じて複数記憶しており、これらのルックアップテーブルのうちから観察条件に応じたルックアップテーブルを選択すると共に、選択したルックアップテーブルから、焦点面の位置情報に応じた補正パラメータを抽出する。補正パラメータの詳細については後述する。
【００３７】
記憶部２０４は、更新記録可能なフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリや、内蔵若しくはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体に対して情報の読み書きを行う読取書込装置を含む記録装置等によって構成される。記憶部２０４は、当該画像処理装置２０が実行する各種プログラム及び各種設定情報や、画像取得部２０１が取り込んだ画像の画像データや、後述する画像処理部２０５により画像処理が施された画像の画像データ等を記憶する。
【００３８】
画像処理部２０５は、画像取得部２０１により取得された画像情報に対し、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の画像処理を施すことにより画像を生成すると共に、パラメータ設定部２０３により設定された補正パラメータを用いて画像を補正する画像処理（補正処理）を実行する。
【００３９】
表示部２０６は、例えばＬＣＤ、ＥＬディスプレイ又はＣＲＴディスプレイからなる表示装置であり、画像処理部２０５により画像処理が施された画像や、その他関連情報を表示する。なお、実施の形態１においては、表示部２０６を画像処理装置２０の内部に設けているが、画像処理装置２０の外部に設けても良い。この場合、画像処理装置２０には、表示用の画像データを外部機器に出力する外部インタフェースが設けられる。
【００４０】
入力部２０７は、キーボード、各種ボタン、各種スイッチ等の入力デバイスや、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイスを含むユーザインタフェースである。入力部２０７は、これらのデバイスに対する操作に応じた信号を制御部２０８に入力する。
【００４１】
制御部２０８は、例えばＣＰＵ等のハードウェアによって構成され、記憶部２０４に記憶されたプログラムを読み込むことにより、記憶部２０４に記憶された各種設定情報や入力部２０７から入力された情報に基づいて、画像処理装置２０及び顕微鏡システム１全体の動作を統括的に制御する。
【００４２】
次に、パラメータ設定部２０３が記憶している補正パラメータについて詳しく説明する。図２及び図３は、スライドガラス標本ＳＧの断面を示す模式図である。生体等から採取された試料ＳＰを観察する場合、通常は、検鏡法に応じた染色等の処理が施された試料ＳＰをスライドグラスＧ１上に載置し、該試料ＳＰをカバーグラスで覆うことにより、スライドガラス標本ＳＧが作製される。このスライドガラス標本ＳＧをステージ１０３にセットして観察が行われる。以下においては、蛍光染色が施された試料ＳＰを蛍光観察する場合について説明する。
【００４３】
スライドガラス標本ＳＧに向けて照射された励起光は、カバーグラスＧ２を経て試料ＳＰの上面Ｚtopに入射し、試料ＳＰ中に存在する蛍光物質（蛍光色素により染色された標識）Ｍ１に吸収される。これに応じて蛍光物質Ｍ１が発生した蛍光は、試料ＳＰの上面Ｚtopから出射し、カバーグラスＧ２を経てスライドガラス標本ＳＧ上の空間に出射する。この蛍光を対物レンズ１０５によって観察することにより、試料ＳＰ内に存在する蛍光物質Ｍ１を画像化することができる。
【００４４】
ここで、カバーグラスＧ２は殆ど透明であるため、スライドガラス標本ＳＧに入射する励起光及び蛍光物質Ｍ１が発生する蛍光に対して影響を与えることは殆どない。これに対し、試料ＳＰ内においては、蛍光物質Ｍ１の間に存在する細胞質等の媒質Ｍ２が、励起光及び蛍光に対して吸収又は散乱といった影響を与える。この媒質Ｍ２による影響は、励起光及び蛍光が媒質Ｍ２中を通過する経路が長いほど大きくなる。例えば、試料ＳＰの上面Ｚtopに入射した励起光が深さｚBに到達するまでに媒質Ｍ２内を通過した距離、及び、深さｚBに存在する蛍光物質Ｍ１が発生した蛍光が試料ＳＰの上面Ｚtopから出射するまでに媒質Ｍ２を通過した距離は、深さｚAの場合と比べて長い。そのため、深さｚBの場合に、より多くの励起光及び蛍光が媒質Ｍ２に吸収又は散乱されることになる。
【００４５】
そのため、撮像光学系の被写界深度Δｚが試料ＳＰの厚みよりも小さい場合、該撮像光学系の焦点面を深さｚAに設定したときと、深さｚBに設定したときとを比較すると、励起光及び蛍光の減衰度は、焦点面がより深い後者の方で大きくなる。その結果、後者においては、対物レンズ１０５を介して撮像素子１１３によって検出される蛍光の強度が弱くなってしまう。
【００４６】
また、図３に示すように、対物レンズ１０５から出射して試料ＳＰに入射する励起光や、蛍光物質Ｍ１が発生して対物レンズ１０５に入射する蛍光は、厳密には平行光ではない。さらに、媒質Ｍ２において散乱された励起光や蛍光は複雑な経路を辿ることがある。このような媒質Ｍ２による影響は、焦点面の深さが深いほど顕著になると共に、対物レンズ１０５等の撮像光学系の特性によっても変わってくる。
【００４７】
このように、試料ＳＰの厚みに対して被写界深度Δｚが小さい場合、焦点面の深さに応じて励起光及び蛍光の強度が変化し、その結果、画像に写った蛍光物質Ｍ１の輝度も変化してしまうので、精度の良い画像を取得することができない。また、焦点面の深さが異なる画像同士を正確に対比することも困難である。
【００４８】
そこで、実施の形態１においては、試料ＳＰに対して設定される焦点面の深さに応じて画像の輝度を補正することとし、そのために用いる補正パラメータを焦点面の深さと関連付けてパラメータ設定部２０３に記憶させている。
【００４９】
図４は、パラメータ設定部２０３が保持するルックアップテーブルの一例を示すグラフである。図４に示すように、実施の形態１において、パラメータ設定部２０３は、焦点面の深さｚと画像の輝度を補正するための補正係数（補正ゲイン）とを関連づけたルックアップテーブルを予め保持している。
【００５０】
このようなルックアップテーブルは、観察条件に応じて複数、用意されている。観察条件としては、例えば、観察対象である試料ＳＰの種別（試料ＳＰを採取した組織の種類、染色法等）や、対物レンズ１０５の倍率や開口数、或いはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００５１】
ここで、図５及び図６を参照しながら、図４に示すルックアップテーブルの作成方法を説明する。図５は、ルックアップテーブルを作成する際に用いられる標準試料の一例を示す断面図である。図４に示すルックアップテーブルは、図５に示すような標準試料ＳＰ’を顕微鏡装置１０において撮像し、それによって取得された画像の輝度を測定することにより作成することができる。標準試料ＳＰ’は、観察対象である試料ＳＰにおける蛍光物質Ｍ１と同様の特性（励起光に対する応答特性等）を有する蛍光ビーズＭ３を、試料ＳＰにおける媒質Ｍ２と同様の特性（励起光及び蛍光に対する吸収特性、散乱特性）を有する媒質Ｍ４中の所定の深さ（例えば、ｚ＝ｚ1、ｚ2、ｚ3、ｚ4、ｚ5）に配置したものであり、試料ＳＰと同様に、スライドグラスＧ１及びカバーグラスＧ２によって挟持されている。
【００５２】
ルックアップテーブルを作成する際には、まず、このような標準試料ＳＰ’を顕微鏡装置１０のステージ１０３にセットし、各蛍光ビーズＭ３が存在する深さに撮像光学系の焦点面を設定して順次撮像を行い、画像を取得する。このとき、位置情報取得部２０２は、焦準駆動部１１５から出力される信号に基づき、標準試料ＳＰ’の上面Ｚtopに焦点面を設定したときのステージ１０３のｚ軸方向における位置を基準位置とし、各蛍光ビーズＭ３の深さに焦点面を設定したときのステージ１０３のｚ軸方向における位置の上記基準位置に対する変位を算出し、この変位を各焦点面の深さを表す位置情報とする。なお、焦点面の間隔（即ち、試料ＳＰ’の厚み方向における蛍光ビーズＭ３の配置間隔）は、撮像光学系の被写界深度Δｚ（図２参照）以下の範囲で、充分小さな値（例えば、１μｍ程度）に設定することが好ましい。
【００５３】
それにより、焦点面の深さｚが異なる複数（図５の場合、５つ）の画像が得られる。図６は、各画像における蛍光ビーズＭ３の像の輝度（画素値Ｉｒ（ｚ））を示すグラフである。図６に示すように、蛍光ビーズＭ３の像の輝度は、焦点面の深さｚが深くなるほど低下する。具体的には、焦点面が浅い（例えばｚ＝ｚ1）場合、蛍光ビーズＭ３の像の輝度は、ｚ＝０のときの輝度、言い換えると、媒質Ｍ４の影響がないと仮定した場合の輝度と比べてあまり低下することはない。それに対して、焦点面が深い（例えばｚ＝ｚ5）場合、蛍光ビーズＭ３の輝度は、ｚ＝０のときの輝度に対して大幅に低下する。
【００５４】
そこで、図６に示すように、各画像における蛍光ビーズＭ３の像の画素値Ｉｒ（ｚ）を抽出し、該画素値Ｉｒ（ｚ）と深さｚとの相関を多次曲線Ｌ（ｚ）によって近似する。そして、多次曲線Ｌ（ｚ）においてｚ＝０としたときの画素値Ｉｒ（０）を目標値として、各焦点面の深さｚにおける補正ゲインｇ（ｚ）を、次式（１）により算出する。
ｇ（ｚ）＝Ｉｒ（０）／Ｉｒ（ｚ）  …（１）
このように取得された補正ゲインｇ（ｚ）は、観察条件と共にパラメータ設定部２０３に記憶される。
【００５５】
次に、顕微鏡システム１の動作について説明する。図７は、顕微鏡システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、制御部２０８は、顕微鏡装置１０における観察条件を設定する。具体的には、レボルバ１０４に設けられたエンコーダの出力値に基づいて対物レンズ１０５の倍率及び開口数を設定すると共に、入力部２０７を用いて入力される情報に基づいて試料ＳＰの種別を設定する。なお、試料ＳＰの種別については、該種別を表すバーコードラベルをスライドガラス標本ＳＧに貼付し、バーコードリーダによりこのバーコードラベルを読み取ることにより、試料ＳＰの種別等の観察条件が自動設定されるようにしても良い。
【００５６】
続くステップＳ１１において、顕微鏡装置１０は、ステージ１０３を基準位置に移動させる。より詳細には、制御部２０８の制御の下で焦準駆動部１１５がモータ１１４を駆動して、ステージ１０３をｚ軸に沿って移動させることにより、試料ＳＰの上面Ｚtopに焦点を合わせる。位置情報取得部２０２は、このときに焦準駆動部１１５から出力された信号に基づくステージ１０３の位置を基準位置として保持する。
【００５７】
ステップＳ１２において、顕微鏡装置１０は、ステージ１０３をｚ軸方向に沿って移動させ、試料ＳＰの厚みの範囲内に撮像光学系の焦点面を設定する。焦点面は、予め設定されている複数の深さのうちの１つに自動設定されることとしても良いし、ユーザが焦準駆動部１１５を手動で操作することにより、所望の深さに設定されることとしても良い。なお、前者の場合、試料ＳＰの厚み方向をもれなく観察できるように、予め、撮像光学系の被写界深度Δｚ（図２参照）よりも小さい間隔で焦点面を設定しておくことが好ましい。実施の形態１においては、図５に示すように、予め設定された深さｚ＝ｚ1、ｚ2、ｚ3、ｚ4、ｚ5のいずれかに焦点が自動設定されるものとする。
【００５８】
ステップＳ１３において、顕微鏡装置１０は、試料ＳＰの撮像を行う。より詳細には、光源部１０６から出射し、蛍光キューブ１０９及び対物レンズ１０５を通過した励起光を試料ＳＰに照射し、試料ＳＰ内の蛍光物質Ｍ１（図２参照）が発生した蛍光（観察光）を対物レンズ１０５により集光し、撮像素子１１３において受光する。撮像素子１１３は、受光した観察光を電気的な画像信号に変換して、画像処理装置２０に出力する。これに応じて、画像処理部２０５は、画像取得部２０１を介して画像信号を受け取り、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の画像処理を施すことにより画像を生成する。
【００５９】
ステップＳ１４において、位置情報取得部２０２は、試料ＳＰの表面を基準とした場合の焦点面の深さｚを表す位置情報を取得する。具体的には、焦準駆動部１１５から出力された信号に基づいて、基準位置（ステップＳ１１参照）に対するステージ１０３の変位を、焦点面の深さｚとして算出する。
【００６０】
ステップＳ１５において、パラメータ設定部２０３は、焦点面の深さｚに応じた補正パラメータを取得する。詳細には、パラメータ設定部２０３は、まず、予め記憶している複数のルックアップテーブルの中から、ステップＳ１０において設定された観察条件に適合するルックアップテーブルを選択する。さらに、選択したルックアップテーブルから、ステップＳ１４において取得された位置情報に基づき、焦点面の深さｚに応じた補正パラメータを抽出する。実施の形態１においては、図４に示すように、焦点面の深さｚに応じた補正ゲインｇ（ｚ）が補正パラメータとして取得される。
【００６１】
ステップＳ１６において、画像処理部２０５は、ステップＳ１５において取得された補正パラメータを用いて、ステップＳ１３において生成した画像を補正する。具体的には、画像内の座標（Ｘ，Ｙ）における画素の画素値をＩｒ（Ｘ，Ｙ）とすると、補正後の当該座標（Ｘ，Ｙ）における画素の画素値Ｉｃ（Ｘ，Ｙ）は、次式（２）によって与えられる。
Ｉｃ（Ｘ，Ｙ）＝ｇ（ｚ）×Ｉｒ（Ｘ，Ｙ）  …（２）
【００６２】
ステップＳ１７において、画像処理部２０５は、このように補正された補正済み画像の画素値Ｉｃ（Ｘ，Ｙ）を記憶部２０４に記憶させる。
【００６３】
ステップＳ１８において、制御部２０８は、試料ＳＰ内の全ての焦点面の撮像を終了したか否かを判定する。例えば、図５に示すように、複数の焦点面（ｚ＝ｚ1、ｚ2、ｚ3、ｚ4、ｚ5）が予め設定されていた場合、これらの５つの焦点面に対する撮像が終了したか否かが判定される。
【００６４】
全ての焦点面に対する撮像が終了した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、顕微鏡システム１の動作はステップＳ１９に移行する。一方、未だ撮像が終了していない焦点面が残っている場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、顕微鏡システム１の動作はステップＳ１２に移行する。
【００６５】
なお、ステップＳ１２において、ユーザが手動操作により焦点面の設定を行った場合、ステップＳ１８においては、入力部２０７を用いてユーザにより入力された指示により、全ての焦点面に対する撮像が終了したか否かを判定しても良い。
【００６６】
ステップＳ１９において、画像処理部２０５は、記憶部２０４に記憶させた複数の補正済み画像を用いて、表示部２０６に表示させる表示用画像を生成する。表示用画像は、複数の補正済み画像を１つの画面に並べた画像であっても良いし、複数の補正済み画像を重ね合わせた合成画像（全焦点画像）であっても良い。或いは、複数の補正済み画像を用いて３次元的な画像を構築しても良い。
【００６７】
ステップＳ２０において、画像処理部２０５は、ステップＳ１９において生成した表示用画像を出力し、表示部２０６に表示させる。
その後、顕微鏡システム１の動作は終了する。
【００６８】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、試料ＳＰの厚み方向における焦点面の深さｚに応じた補正ゲインｇ（ｚ）を用いて画像の輝度を補正するので、焦点面の深さが異なる画像間における明るさの違いを適正に補正することができる。従って、各焦点面に存在する蛍光物質Ｍ１を精度良く観察することができる。また、焦点面の深さが異なる画像同士を合成する際に、合成処理の失敗や、合成画像における輝度の違いに起因する不整合の発生を抑制することが可能となる。
【００６９】
また、実施の形態１によれば、観察対象の試料ＳＰを撮像する際と同一の撮像光学系において標準試料ＳＰ’を撮像し、それによって取得した画像に基づいて補正ゲインを算出するので、このような補正ゲインを用いることにより、正確な補正を行うことができる。
【００７０】
（変形例１−１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−１について説明する。
上記実施の形態１においては、試料ＳＰに対して蛍光観察を行う場合について説明したが、本実施の形態１は、蛍光観察以外の検鏡法を行う場合にも適用することができる。例えば、顕微鏡装置１０に対してステージ１０３の下方から透過照明光を照射する透過照明光学系及び透過照明光源を追加し、透過観察を行う場合においても、同様の手法で画像の輝度を補正することができる。
【００７１】
この場合、観察対象の試料ＳＰと同種の標準試料ＳＰ’  （図５参照）に対して、下面Ｚbottomを基準として標準試料ＳＰ’の厚みの範囲内に複数の焦点面を設定し、各焦点面おける画像を取得する。そして、各画像における輝度と焦点面の深さ（下面Ｚbottomからの距離）との相関を求めることにより、補正ゲインのルックアップテーブルを予め作成しておけば良い。
【００７２】
（変形例１−２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−２について説明する。
上記実施の形態１においては、１つの焦点面に対して１回の撮像を行う場合を説明したが、１つの焦点面に対し、ステージ１０３をｘｙ平面内でずらしながら複数回撮像を行うことにより、試料ＳＰの広範囲な領域に対して撮像を行っても良い。この場合においても、焦点面の深さが同一の複数の画像は、同一の補正ゲインｇ（ｚ）を用いて補正される。
【００７３】
また、この場合、ステップＳ１９（図７参照）における表示用画像の生成処理においては、焦点面が同一の複数の画像をつなぎ合わせた広視野画像を生成しても良い。
【００７４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
上記実施の形態１においては、焦点面の深さに応じて変化する画像の輝度を補正することとしたが、実施の形態２においては、焦点面の深さに応じて生じる画像のボケを補正する。実施の形態２に係る顕微鏡システムの構成及び該顕微鏡システムの動作は、全体として実施の形態１と同様であり（図１及び図７参照）、パラメータ設定部２０３及び画像処理部２０５の詳細な動作が実施の形態１と異なる。
【００７５】
ここで、蛍光観察する試料ＳＰが厚い場合（図２参照）、蛍光物質Ｍ１の間に存在する媒質Ｍ２の影響により、蛍光物質Ｍ１の像にボケが生じる。このボケは、試料ＳＰの上面Ｚtopに入射した励起光が蛍光物質Ｍ１に到達するまでの距離や、蛍光物質Ｍ１が発生した蛍光が試料ＳＰの上面Ｚtopから出射するまでの距離に応じて変化する。そのため、焦点面の深さが異なる画像に対して同じ補正パラメータを用いてボケを補正し、補正済みの画像同士を合成しようとすると、画像間の位置合わせを行うことが困難になる、或いは、同一物体の像が重なり合わないといった不具合が生じることがある。そこで、実施の形態２においては、焦点面の深さに応じた補正パラメータを用いて、画像のボケを補正する。
【００７６】
図８は、パラメータ設定部２０３が記憶する補正パラメータのルックアップテーブルの一例を示す図である。実施の形態２においては、補正パラメータとして、画像のボケを表す点拡がり関数ＰＳＦ1（ｒ）、ＰＳＦ3（ｒ）、ＰＳＦ5（ｒ）が、焦点面の深さｚ（ｚ＝ｚ1、ｚ3、ｚ5）と関係付けられて記憶されている。ここで、符号ｒは、画像の中心座標からの距離を示す。図８に示すように、焦点面の深さが浅い場合（ｚ＝ｚ1）、画像のボケの度合いを表す点拡がり関数ＰＳＦ1（ｒ）の拡がりは小さく、焦点面の深さが深い場合（ｚ＝ｚ5）、点拡がり関数ＰＳＦ5（ｒ）の拡がりが大きい。
【００７７】
このようなルックアップテーブルは、観察条件に応じて複数用意されている。観察条件としては、例えば、観察対象である試料ＳＰの種別（試料ＳＰを採取した組織の種類、染色法等）や、対物レンズ１０５の倍率や開口数、或いはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７８】
ここで、図９を参照しながら、図８に示すルックアップテーブルの作成方法を説明する。図９は、図８に示すルックアップテーブルを作成する際に用いられる標準試料の一例を示す断面図である。図９に示す標準試料ＳＰ’は、観察対象である試料ＳＰにおける蛍光物質Ｍ１と同様の特性（励起光に対する応答特性等）を有する蛍光ビーズＭ３を、試料ＳＰにおける媒質Ｍ２と同様の特性（励起光及び蛍光に対する吸収特性、散乱特性）を有する媒質Ｍ４中の所定の深さ（例えば、ｚ＝ｚ1、ｚ2、ｚ3、ｚ4、ｚ5）に配置したものであり、通常のスライドガラス標本と同様に、スライドグラスＧ１及びカバーグラスＧ２によって挟持されている。
【００７９】
ルックアップテーブルを作成する際には、まず、このような標準試料ＳＰ’を顕微鏡装置１０のステージ１０３にセットし、各蛍光ビーズＭ３が存在する深さに焦点面を設定して順次撮像を行い、画像を取得する。撮像を行う際の焦点面の間隔は、観察対象の試料ＳＰを撮像する場合と同程度に、充分細かく設定することが好ましい。実施の形態２においては、焦点面の深さｚをｚi（ｉ＝１、３、５）に設定した場合の画像を取得するものとする。
【００８０】
このようにして取得した各画像に写った蛍光ビーズＭ３の像のボケを測定することにより、点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を取得し、これらの点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を補正パラメータとして、焦点面の深さｚiと関連付けてパラメータ設定部２０３に記憶させる。
【００８１】
ここで、これらの点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）は、レスポンスの最大値で正規化するといった処理を行わず、深さが異なる焦点面に対応する点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を同一の尺度で扱うようにする。それにより、画像内のボケを補正すると共に、実施の形態１と同様に、焦点面の深さに応じた輝度の補正も同時に行うことができる。
【００８２】
次に、実施の形態２におけるパラメータ設定部２０３及び画像処理部２０５の動作について、図７を参照しながら説明する。なお、図７に示すステップＳ１０〜Ｓ１４の動作は、実施の形態１と同様である。
【００８３】
ステップＳ１４に続くステップＳ１５において、パラメータ設定部２０３は、焦点面の深さｚに応じた補正パラメータを取得する。詳細には、パラメータ設定部２０３は、まず、予め記憶している複数のルックアップテーブルの中から、ステップＳ１０において設定された観察条件に適合するルックアップテーブルを選択する。さらに、選択したルックアップテーブルから、ステップＳ１４において取得された位置情報に基づき、焦点面の深さｚiに応じた補正パラメータとして点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を抽出する。
【００８４】
続くステップＳ１６において、画像処理部２０５は、ステップＳ１５において取得された点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を用いて、ステップＳ１３において生成した画像Ｉｒを補正する。
【００８５】
詳細には、まず、画像処理部２０５は、点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）を用いた回復フィルタとして、次式（３）によって与えられるウィーナフィルタＷＦ（ｕ，ｖ）を作成する。
【数１】
2015152880.tif 000003
式（３）に示す符号Ｈ（ｕ，ｖ）は、点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）にフーリエ変換を施すことにより得られる関数を示す。また、符号Ｈ＊（ｕ，ｖ）は、関数Ｈ（ｕ，ｖ）の複素共役を示す。符号Ｓ（ｕ，ｖ）は、画像ＩｒにおけるＳＮ比（Ｓ（ｕ，ｖ）≠０）を示す。なお、このＳＮ比は、定数としても良い。
【００８６】
これより、画像Ｉｒのボケが補正された補正済み画像Ｉｃは、次式（４）によって与えられる。
Ｉｃ＝ＩＦＴ（ＷＦ（ｕ，ｖ）・ＦＴ（Ｉｒ））  …（４）
式（４）において、符号ＦＴはフーリエ変換を示し、符号ＩＦＴは逆フーリエ変換を示す。
続くステップＳ１７〜Ｓ２０の動作は、実施の形態１と同様である。
【００８７】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、焦点面の深さと関連付けられた点拡がり関数を用いて画像のボケを補正するので、焦点面の深さに応じて画像に生じた劣化を精度良く復元することができる。従って、焦点面の深さが異なる画像同士を合成する場合であっても、画像間の位置合わせを容易且つ正確に行うことができると共に、同一物体の像が重なり合わないといった合成処理の不具合の発生を抑制することも可能となる。
【００８８】
（変形例２−１）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−１について説明する。
上記実施の形態２においては、試料ＳＰに対する蛍光観察により取得された画像に対する処理を説明したが、実施の形態２は、蛍光観察以外の検鏡法により得られた画像に対しても適用することができる。例えば、試料ＳＰに対して透過観察を行う場合、標準試料ＳＰ’を透過観察することにより得られた画像から点拡がり関数ＰＳＦを取得し、この点拡がり関数を焦点面の深さと関連付けたルックアップテーブルを作成して、パラメータ設定部２０３に予め保持させておけば良い。
【００８９】
（変形例２−２）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−２について説明する。
点拡がり関数を用いた補正処理としては、上述したウィーナフィルタを用いる手法の他にも、公知の種々の手法を適用することができる。具体的には、点拡がり関数に基づく繰り返し処理による最適化を適用しても良い。或いは、制限付最小二乗誤差法、最尤推定法、リチャードソン−ルーシー法等を適用しても良い。
【００９０】
（変形例２−３）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−３について説明する。
上記実施の形態２においては、焦点面の深さに応じた点拡がり関数を補正パラメータとしてパラメータ設定部２０３に記憶させたが、この点拡がり関数を用いて作成した復元フィルタ（例えば、ウィーナフィルタ）を補正パラメータとして、焦点面の深さと関連付けてパラメータ設定部２０３に記憶させておいても良い。この場合、式（３）に示すＳＮ比（Ｓ（ｕ，ｖ）≠０）を定数にすると良い。
【００９１】
（変形例２−４）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−４について説明する。
上記実施の形態２においては、補正対象画像の焦点面の深さと関連付けられた補正パラメータを用いて補正処理を行う場合を説明した。しかしながら、実際には、補正対象画像の焦点面の深さに対応する補正パラメータがパラメータ設定部２０３に記憶されていない場合がある。このような場合、焦点面の近傍の深さと関連付けられた補正パラメータを用いて補間演算を行うことにより、当該補正対象画像に適用する補正パラメータを算出しても良い。
【００９２】
例えば図９に示すように、補正パラメータとして、深さｚ1、ｚ3、ｚ5とそれぞれ関連付けられた点拡がり関数ＰＳＦ1（ｒ）、ＰＳＦ3（ｒ）、ＰＳＦ5（ｒ）が、パラメータ設定部２０３に記憶されているものとする。これに対し、ステップＳ１４（図７参照）において取得された位置情報（補正対象画像の焦点面の深さ）が、深さｚkであったとする。
【００９３】
この場合、続くステップＳ１５において、パラメータ設定部２０３は、まず、この深さｚkと、自身が記憶している点拡がり関数ＰＳＦ1（ｒ）、ＰＳＦ3（ｒ）、ＰＳＦ5（ｒ）の深さｚ1、ｚ3、ｚ5との大小関係を調べる。そして、深さｚkの直近の２つの深さと関連付けられた点拡がり関数を用いて補間演算を行う。
【００９４】
例えば、深さｚkが、深さｚ1、ｚ3の間の値であった場合、当該深さｚkに対応する点拡がり関数ＰＳＦk（ｒ）は、次式（５）によって与えられる。
【数２】
2015152880.tif 000004
【００９５】
なお、パラメータ設定部２０３は、上述した補間演算における誤差が小さくなるように、焦点面の深さの間隔が充分小さくなるように（例えば、１μｍ程度）補正パラメータを取得しておくことが好ましい。
【００９６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
上記実施の形態２においては、焦点面の深さに応じた補正パラメータを用いて画像のボケを補正することとしたが、本実施の形態３においては、焦点面の深さが異なる画像間におけるボケの度合いを揃えることとする。実施の形態３に係る顕微鏡システムの構成及び該顕微鏡システムの動作は、全体として実施の形態１及び２と同様であり（図１及び図７参照）、パラメータ設定部２０３及び画像処理部２０５の詳細な動作が実施の形態２と異なる。
【００９７】
ここで、標準試料ＳＰ’の撮像に使用される蛍光ビーズＭ３（図９参照）は、実際には完全な点光源ではない。そのため、蛍光ビーズＭ３が写った画像をそのまま点拡がり関数として用いて補正を行うと、ボケを過剰に補正することになってしまう。また、その結果、焦点面の深さが異なる画像同士を合成する際に不具合が生じるおそれがある。そこで、実施の形態３においては、各画像のボケをなくすのではなく、焦点面の深さが異なる画像間においてボケの度合いが同程度となるように補正を行う。具体的には、試料ＳＰの厚みの範囲内における１つの深さを基準として定め（以下、基準深度ともいう）、この基準深度に焦点面を合わせた画像に生じるボケと同程度となるように、他の深さに焦点面を合わせた画像のボケを補正する。
【００９８】
例えば基準深度をｚ＝ｚ1とし、補正対象画像の焦点面の深さをｚ＝ｚ5とする場合、基準深度ｚ1に位置する蛍光ビーズＭ３に焦点を合わせたときの画像（点拡がり関数ＰＳＦ1（ｒ））に対して畳み込み演算を行うと、深さｚ5に位置する蛍光ビーズＭ３に焦点を合わせたときの画像（点拡がり関数ＰＳＦ5（ｒ））が得られるような関数が、当該深さｚ5における補正パラメータとして設定される。この補正パラメータを用いて補正対象画像に対して逆畳み込み演算を行うことにより、当該補正対象画像におけるボケの度合いを、基準深度に焦点面を合わせた画像におけるボケの度合いに揃えることができる。
【００９９】
なお、基準深度はｚ＝ｚ1に限定されず、標準試料ＳＰ’の厚みの範囲で適宜設定することができる。深さｚ＝ｚ1に焦点面を合わせた画像には、媒質Ｍ４に起因して焦点面の深さに応じたボケがほとんど生じないため、この深さを基準深度とすることで、他の深さに焦点面を合わせた画像におけるボケを概ね補正することができる。一方、ｚ＝ｚ1以外の深さを基準深度とする場合、画像のボケを適度に残すことにより、ユーザにとって見易い画像を生成することができる。
【０１００】
次に、実施の形態３において用いられる補正パラメータの算出方法の具体例を説明する。まず、図９に示す標準試料ＳＰ’を顕微鏡装置１０のステージ１０３にセットし、蛍光ビーズＭ３が存在する深さｚi（例えばｉ＝１〜５）に焦点面を設定して順次撮像を行うことにより、複数の画像Ｉiを取得する。
【０１０１】
続いて、基準深度（例えば深さｚ1）における画像を真の画像ｐ、補正パラメータを算出する焦点面の深さｚi（例えばｉ≠１）における画像を観測画像ｑiとして、次式（６）によって与えられるウィーナフィルタの係数ｗｆi（ｕ，ｖ）を算出する。
【数３】
2015152880.tif 000005
【０１０２】
式（６）に示す符号ｈi（ｕ，ｖ）は、次式（７）によって与えられる。
ｈi（ｕ，ｖ）＝ＦＴ（ｑi）／ＦＴ（ｐ）  …（７）
式（７）において、符号ＦＴはフーリエ変換を示す。
【０１０３】
また、式（６）における符号ｈi＊（ｕ，ｖ）は、関数ｈi（ｕ，ｖ）の複素共役を示す。符号Ｓ（ｕ，ｖ）は、補正対象画像におけるＳＮ比（Ｓ（ｕ，ｖ）≠０）を示す。なお、このＳＮ比は、定数としても良い。
【０１０４】
次式（８）に示すように、このウィーナフィルタの係数ｗｆi（ｕ，ｖ）を逆フーリエ変換することにより、焦点面の深さｚiに対応する補正パラメータＰＳＦ’iが得られる。
ＰＳＦ’i＝ＩＦＴ（ｗｆi（ｕ，ｖ））  …（８）
（７）において、符号ＩＦＴは、逆フーリエ変換を示す。この補正パラメータＰＳＦ’iは、基準とする焦点面の深さ（例えばｚ＝ｚ1）に対する焦点面の深さｚiにおける相対的なボケを表す。
【０１０５】
このような補正パラメータＰＳＦ’iを、焦点面の深さｚiと関連付けて、パラメータ設定部２０３に記憶させておく。なお、補正パラメータＰＳＦ’iを用いて画像の補正を行う際には、補正パラメータＰＳＦ’iを実施の形態２における点拡がり関数ＰＳＦi（ｒ）として扱い、式（３）及び（４）に示す演算を行えば良い。
【０１０６】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、焦点面の深さが異なる画像の間で、ボケの度合いが揃うように補正を行うので、ボケの過剰な補正を抑制することができる。また、焦点面が異なる複数の画像を同時に表示する、或いは、これらの画像を合成するといった場合に、表示処理や合成処理における不整合の発生を抑制することができる。
【０１０７】
（変形例３−１）
次に、本発明の実施の形態３の変形例３−１について説明する。
補正パラメータＰＳＦ’iを用いた補正処理としては、実施の形態２と同様のウィーナフィルタを用いる手法の他にも、公知の種々の手法を適用することができる。具体的には、点拡がり関数に基づく繰り返し処理による最適化を適用しても良い。或いは、制限付最小二乗誤差法、最尤推定法、リチャードソン−ルーシー法等を適用しても良い。
【０１０８】
（変形例３−２）
次に、本発明の実施の形態３の変形例３−２について説明する。
実施の形態１のように画像の輝度を補正する場合にも、上記実施の形態３と同様に、焦点面の深度が異なる画像間で輝度が揃うように、各深度に対応する補正パラメータを設定しても良い。
【０１０９】
具体的には、図５に示す標準試料ＳＰ’を撮像することにより生成された画像から、焦点面の深さｚと画素値Ｉｒ（ｚ）との間に図６に示す相関が得られた場合、基準深度を例えばｚ＝ｚ1に設定すると、深さｚiに焦点面を合わせた画像を補正するための補正パラメータ（補正ゲイン）ｇ（ｚ）は、次式（９）によって与えられる。
ｇ（ｚ）＝Ｉｒ（ｚ1）／Ｉｒ（ｚ）  …（９）
【０１１０】
なお、この場合においても基準深度はｚ＝ｚ1に限定されず、標準試料ＳＰ’の厚みの範囲で適宜設定することができる。例えば、基準深度をｚ＝ｚ1以外の深さに設定することにより、輝度が抑えられた見易い画像を生成することも可能である。
【０１１１】
以上説明した実施の形態１〜３及び変形例はそのままに限定されるものではなく、各実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１  顕微鏡システム
１０  顕微鏡装置
２０  画像処理装置
１０１  胴部
１０２  ステージ保持部材
１０３  ステージ
１０４  レボルバ
１０５  対物レンズ
１０６  光源部
１０７  落射蛍光投光管
１０８  落射照明光学系
１０９  蛍光キューブ
１１０  接眼鏡筒
１１１  接眼レンズユニット
１１２  撮像ユニット
１１３  撮像素子
１１４  モータ
１１５  焦準駆動部
２０１  画像取得部
２０２  位置情報取得部
２０３  パラメータ設定部
２０４  記憶部
２０５  画像処理部
２０６  表示部
２０７  入力部
２０８  制御部
【図１】
2015152880.tif 000006
【図２】
2015152880.tif 000007
【図３】
2015152880.tif 000008
【図４】
2015152880.tif 000009
【図５】
2015152880.tif 000010
【図６】
2015152880.tif 000011
【図７】
2015152880.tif 000012
【図８】
2015152880.tif 000013
【図９】
2015152880.tif 000014