(57)【要約】      （修正有）【課題】被写体の多層の画像を取得する画像取得装置の省スペース化を実現する方法を提供する。【解決手段】被写体１０１からの光束を集光する撮像光学系１０２と、撮像光学系からの光束を複数の光束に分割する光路分割手段１０３と、複数の光束のそれぞれを受光する複数の撮像素子１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃと、光路分割手段を移動する移動手段１０８と、を有する。移動手段は、光路分割手段を移動することにより、複数の撮像素子と光学的に共役な複数の基準面間の撮像光学系の光軸方向における距離を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光束を集光する撮像光学系と、
前記撮像光学系からの光束を複数の光束に分割する光路分割手段と、
前記複数の光束のそれぞれを受光する複数の撮像素子と、
前記光路分割手段を移動する移動手段と、を有し、
前記移動手段は、前記光路分割手段を移動することにより、前記複数の撮像素子と光学的に共役な複数の基準面間の前記撮像光学系の光軸方向における距離を変更する
ことを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記複数の基準面のそれぞれと前記被写体との相対位置を変更する位置変更手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記複数の撮像素子は、第１の撮像素子と第２の撮像素子とを含み、
前記移動手段は、前記光路分割手段と前記第１の撮像素子との距離が短くなり、且つ、前記光路分割手段と前記第２の撮像素子との距離が長くなるように、前記光路分割手段を移動する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記光路分割手段は、前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子との間に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の画像取得装置。
【請求項５】
第１の処理および第２の処理を行う制御手段を有し、
前記移動手段は、前記複数の撮像素子が前記第１の処理のための撮像を行う場合と、前記第２の処理のための撮像を行う場合とで、前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離を変更する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記第１の処理は、前記複数の撮像素子で前記被写体の前記光軸方向に異なる複数の位置を撮像した撮像結果に基づいて前記被写体の撮像対象範囲を決定する処理であり、
前記第２の処理は、前記第１の処理で決定した前記撮像対象範囲内の前記被写体の多層の画像を取得する処理である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記移動手段は、前記第２の処理を行う場合の前記光軸方向における前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離が、前記第１の処理を行う場合の前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離より短くなるように、前記光路分割手段を移動する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記第２の処理を行う場合の前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離は、前記撮像光学系の被写界深度以下である
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第１の処理のための撮像結果を用いて、前記第１の処理のための撮像結果と、前記複数の基準面と前記被写体との前記光軸方向における相対位置と、の関係を表すデータを取得し、前記データに基づいて前記被写体の撮像対象範囲を決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
前記位置変更手段で前記相対位置を所定の移動量ずつ変更しながら、前記複数の撮像素子で前記被写体を撮像することにより複数の撮像結果を取得する
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の画像取得装置。
【請求項１１】
前記第１の処理を行う場合の前記移動量は、（前記第１の処理を行う場合の前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離）×（前記複数の基準面の数）である
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像取得装置。
【請求項１２】
前記第２の処理を行う場合の前記移動量は、（前記第２の処理を行う場合の前記複数の基準面間の前記光軸方向における距離）×（前記複数の基準面の数）である
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像取得装置。
【請求項１３】
前記光路分割手段は、前記撮像光学系からの光束を色分解する色分解手段を備える
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像取得装置。
【請求項１４】
前記第２の処理を行う場合の前記複数の基準面は、前記光軸方向の同じ位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１３に記載の画像取得装置。
【請求項１５】
前記第２の処理を行う場合の前記移動量は、前記撮像光学系の被写界深度以下である
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像取得装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記複数の撮像結果を用いて、前記被写体の多層のカラー画像を生成する
ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の画像取得装置。
【請求項１７】
被写体からの光束を集光する撮像光学系と、前記撮像光学系からの光束を複数の光束に分割する光路分割手段と、前記複数の光束のそれぞれを受光する複数の撮像素子と、を有する画像取得装置を用いて前記被写体の画像を取得する画像取得方法であって、
前記光路分割手段を移動することにより、前記複数の撮像素子のそれぞれと共役な複数の基準面間の前記撮像光学系の光軸方向における距離を変更する変更ステップを有する
ことを特徴とする画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得装置に関し、特に、試料の多層の画像を取得するための画像取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病理学の分野等で、被写体（プレパラート）を撮像することによりデジタル画像を取得する画像取得装置が注目されている。該装置においては、取得した画像データを用いて、医師による病理診断を可能とする。病理診断画像のデジタル化により、例えば細胞の形状把握や個数算出、細胞質と核の面積比を算出することで、病理診断に有用な種々の情報の提示も可能となる。
【０００３】
一方で、細胞には厚みがあるため、医師は、厚み方向に細胞核等の構造物がどのように分布しているかも総合して病理診断を行う必要がある。このため、顕微鏡のような焦点深度の浅い光学系を有する画像取得装置においては、例えば、被写体を載せたステージの高さを順次上下移動させながら画像取得する対象層の高さを探索する。そして、探索結果に基づいてステージの高さを移動させて画像を取得する。こうして撮像した複数の画像から、全ての領域で焦点が合った全焦点画像や、厚み方向の構造物の分布が把握できる三次元画像を構築することが行われてきた。
【０００４】
画像取得装置では、画像を取得する対象層の被写体内における高さが未知である場合、被写体内の広域を探索する必要があり、探索に時間を要することがあった。こうした問題を鑑みて特許文献１には、フォーカス位置が互いに異なる複数の画像信号を一つの撮像素子で記録できる顕微鏡装置が開示されている。詳細には、被写体からレンズ系を通った光を複数の光に分割し、複数の光は光軸に沿って配設位置が互いに異なるように設置された複数の反射ミラーを経由して、それぞれ撮像素子に入射する。この構成によって、複数の焦点位置の異なる画像を同時に取得でき、多層の画像を取得する時間を、従来よりも削減できる。
【０００５】
また、特許文献２には、被写体からレンズ系を通った光を複数の光に分割し、複数の光それぞれが、光軸に沿って互いに異なる位置に設置された複数の撮像素子に入射する構成の画像取得装置が開示されている。このような構成にすることで、フォーカス位置が互いに異なる複数の画像信号を複数の撮像素子で記録できる。この構成によって、複数の焦点の異なる画像を同時取得でき、多層の画像を取得する時間を、従来よりも削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９５３２６号公報
【特許文献２】特開平８−０２１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、いずれの文献も、複数のフォーカス位置を同時に変更するためには、分割された光路毎に設けられた撮像素子あるいは光学系の一部をそれぞれ個別に駆動する必要がある。その場合、複数の駆動手段が必要となり、装置規模の増大を招くことがあった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被写体の多層の画像を取得する画像取得装置の省スペース化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての画像取得装置は、被写体からの光束を集光する撮像光学系と、前記撮像光学系からの光束を複数の光束に分割する光路分割手段と、前記複数の光束のそれぞれを受光する複数の撮像素子と、前記光路分割手段を移動する移動手段と、を有し、前記移動手段は、前記光路分割手段を移動することにより、前記複数の撮像素子と光学的に共役な複数の基準面間の前記撮像光学系の光軸方向における距離を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面としての画像取得装置および画像取得方法によれば、被写体の多層の画像を取得する画像取得装置の省スペース化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の画像取得装置の概略図
【図２】第１の実施形態の撮像光学系と光路分割手段と撮像素子の配置図
【図３】第１の実施形態の試料の多層の画像を取得する際の概略図
【図４】第１の実施形態の制御手段の機能ブロック図
【図５】第１の実施形態の制御手段のハードウェア構成図
【図６】第１の実施形態のＺ範囲探索処理と画像取得処理を説明する図
【図７】第１の実施形態の評価指標のプロファイルの一例
【図８】第１の実施形態の画像取得装置の処理全体のフローチャート
【図９】第１の実施形態のＺ範囲探索処理のフローチャート
【図１０】第１の実施形態の画像取得処理のフローチャート
【図１１】第１の実施形態の第１の変形例の画像取得装置の構成図
【図１２】第１の実施形態の第２の変形例の画像取得装置１００１の構成
【図１３】第２の実施形態の画像取得装置の概略図
【図１４】第２の実施形態の撮像光学系と光路分割手段と撮像素子の配置図
【図１５】第２の実施形態の制御手段の機能ブロック図
【図１６】（ａ）第２の実施形態のＺ範囲探索処理と画像取得処理を説明する図、（ｂ）第２の実施形態の画像取得処理の別の例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。本明細書の各実施形態の説明においては、画像取得装置としてデジタル顕微鏡、画像取得の対象となる被写体としてプレパラートをより好ましい例として提示するが、特にこれに限定するものではない。また、説明を具体化するために例示する数値も、特に言及しない限りは、これに限定するものではない。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態の画像取得装置１００（以降、単に「装置１００」と呼ぶ）の構成について図１を用いて説明する。図１は、装置１００の構成を示す概略図である。なお、本明細書では、撮像光学系１０２の光軸方向をＺ方向、光軸方向に垂直な方向をＸＹ方向と定義する。
【００１４】
（画像取得装置の構成）
装置１００は、照明光学系１０９、撮像光学系１０２、光路分割手段１０３、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８、位置変更手段１０５、制御手段１０６、表示手段１０７を有する。被写体であるプレパラート１０１の位置が位置変更手段１０５によって移動制御され、プレパラート１０１は、撮像光学系１０２、光路分割手段１０３を介して、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃで撮像される。
【００１５】
プレパラート１０１は、装置１００における画像取得対象物（被写体）で、カバーグラスと試料とスライドグラスとを含む。スライドグラス上に配置された試料（組織切片等の生体サンプルなど）を、カバーグラス及び封入剤で密封している。
【００１６】
撮像光学系１０２は、プレパラート１０１からの光束を集光する部分で、本実施形態では、光路分割手段１０３との組み合わせで、プレパラート１０１の像を撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃそれぞれの受光面に結像させる。また、プレパラート１０１の像を所定の倍率で拡大し、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃのいずれの受光面においても同じ拡大率で投影する撮像光学系であり、レンズ及びミラーの組み合わせで構成される。撮像光学系１０２は、不図示の本体フレームおよび鏡筒によって保持されている。なお、本実施形態では、撮像光学系１０２によってプレパラート１０１の像を撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃそれぞれの受光面に結像しているが、他のレンズ等の光学素子と組み合わせて結像させてもよい。
【００１７】
光路分割手段１０３は、不図示の本体フレームあるいは撮像光学系１０２の鏡筒によって、移動手段１０８を介して保持されている。光路分割手段１０３は、撮像光学系１０２からの光束を、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃに向けて３つの光束に分割するための光学系である。例えば、プリズムやハーフミラーを複数重ねたものや、ダイクロイックプリズムなどを適用できる。また、撮像光学系１０２の視野全域が投影されるように構成、配置される。配置位置としては、撮像光学系１０２の瞳面と撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像面（受光面）との間に配置されることが望ましい。
【００１８】
撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは、光路分割手段１０３によって分割された複数の光束それぞれの光軸上に配置された撮像手段で、複数の光束をそれぞれ個別に受光して撮像する。不図示の本体フレームあるいは撮像光学系１０２の鏡筒によって保持され、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の（２次元）撮像素子を用いて構成される。高画素センサを使用することで、広域からの高空間分解能画像の一括取得を可能とする。
【００１９】
撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは、撮像光学系１０２の視野全域が投影されるように構成、配置される。これらの撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは、制御手段１０６からの制御指令に応じて、プレパラート１０１の像を撮像し、それらの撮像データを同時に生成する。撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの受光面は、それぞれ、撮像光学系１０２の光軸に垂直な複数の基準面のそれぞれと光学的に共役となるように配置されている。すなわち、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは、それぞれの受光面と光学的に共役な基準面を撮像する。本実施形態では、３つの撮像素子を用いるため、３つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｃを有する。
【００２０】
移動手段１０８は、制御手段１０６から出力される制御目標値に応じて、光路分割手段１０３を少なくとも１つの方向に移動する。本実施形態においては、光路分割手段１０３を光軸方向に垂直な方向へ移動させる。移動手段１０８は、後述するＺステージの位置決め精度に対し、撮像光学系１０２の光学倍率の２乗程度の位置決め精度で駆動可能であれば良い。そのため、リニアモータや、直動ガイドを用いたステージ、直動ボールネジを用いたＤＣモータ、パルスモータ、ＶＣＭなどで駆動する直動システムや、板バネなどの部材弾性変形を利用した案内機構とピエゾアクチュエータを用いた機構等で構成できる。
【００２１】
移動手段１０８によって光路分割手段１０３を光軸と垂直な方向に移動することで、３つの基準面同士のＺ方向の相対位置が変更され、３つの基準面間の撮像光学系１０２の光軸方向における距離（間隔）を任意の間隔に調整した多層を同時に撮像可能となる。このような構成にすることにより、第１の処理のための撮像を行う場合と第２の処理のための撮像を行う場合とで、複数の基準面間の光軸方向における距離が異なるようにする。なお、本実施形態においては、後述する第１の処理としてのＺ範囲探索処理と、第２の処理としての画像取得処理との間で、光路分割手段１０３を移動させ、３つの基準面間の光軸方向における距離（基準面同士のＺ相対位置）を変更させる場合について説明する。なお、以降の説明では、「複数の基準面間の撮像光学系の光軸方向における距離」のことを、単に「複数の基準面間の距離」、「基準面間の距離」等と呼ぶことがある。
【００２２】
位置変更手段１０５は、被写体であるプレパラート１０１を保持する保持部と、制御手段１０６から出力される制御目標値に応じて、保持部をＸＹ方向に移動させるＸＹステージと、保持部をＺ方向に移動させるＺステージと、を含む（いずれも不図示）。すなわち、位置変更手段１０５は、プレパラート１０１を保持し移動させることにより、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃと被写体１０１との相対位置を変更する。ＸＹステージは、一般的なプレパラートサイズの７６ｍｍ×２６ｍｍ以上の広範囲に駆動可能なものが好ましい。そのため、リニアモータや、直動ガイドを用いたステージ、直動ボールネジを用いたＤＣモータ、パルスモータ、ＶＣＭなどで駆動する直動システム等で構成できる。
【００２３】
Ｚステージは、０．１μｍ以下の位置決め精度で駆動可能なものが好ましい。そのため、リニアモータ、直動ガイドを用いたステージ、直動ボールネジを用いたＤＣモータ、パルスモータ、ＶＣＭ等で駆動する直動システム、板バネ案内機構とピエゾアクチュエータを用いた機構等で構成することができる。
【００２４】
ＸＹステージが移動することで、プレパラート１０１と撮像光学系１０２とのＸＹ方向の相対位置が変更され、プレパラート１０１の所望の領域の分割画像が取得可能となる。また、ＸＹステージの移動（ＸＹ移動）を連続して制御することで、プレパラート１０１の広域からの分割画像の取得が可能となる。広域の画像を取得するためのＸＹ移動順序は、被写体１０１の撮像対象範囲のＸＹ方向の情報であるＸＹ取得対象範囲に基づいて決定する。
【００２５】
ＸＹ取得対象範囲は、不図示の予備計測系によって予め計測した、被写体１０１内の試料のＸＹ形状情報に基づいて決定しても良いし、必要に応じてユーザからの指示に基づいて決定しても良い。ＸＹ取得対象範囲の設定によって、病理診断などに必要な領域の画像データを選択的に生成することができ、例えば試料の存在しない領域等を除いて表示用画像データの容量を小さくし、データのハンドリングを容易にできる。なお、通常は、検出した試料の存在領域と等しくなるようにＸＹ取得対象範囲を決定する。
【００２６】
一方、Ｚステージが移動することで、プレパラート１０１と３つの基準面とのＺ方向の相対位置が変更され、プレパラート１０１の所望の観察対象層を、撮像光学系１０２の被写界深度内とした画像が同時に取得可能となる。また、Ｚステージの移動（Ｚ移動）を連続して制御することで、プレパラート１０１の多層からの画像の取得が可能となる。多層の画像を取得するためのＺ移動順序は、Ｚ取得対象範囲に基づいて決定する。Ｚ取得対象範囲は、被写体１０１内の撮像対象範囲のＺ方向の情報で、Ｚ移動順序は、Ｚステージを移動させる制御目標値である。Ｚ取得対象範囲は、後述するＺ範囲探索処理で決定する。
【００２７】
ここで、本明細書における「被写界深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｆｉｅｌｄ：Ｄ．Ｏ．Ｆ）」は、±Ｄ．Ｏ．Ｆ＝±λ／｛２（ＮＡ）２｝という式で表されるものと定義する。ここで、λは光の波長、ＮＡは撮像光学系１０２の開口数である。
【００２８】
なお、本実施形態では、一例として、Ｚステージが移動することでプレパラート１０１と撮像光学系１０２の３つの基準面とのＺ方向における相対位置を変更する構成とした。これに限らず、撮像光学系１０２及び光路分割手段１０３、移動手段１０８、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、を一体として移動してプレパラート１０１と３つの基準面とのＺ方向の相対位置を変更可能な構成としても良い。
【００２９】
制御手段１０６は、装置１００の各構成を制御して表示用画像データを生成する。制御手段１０６は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどを含む演算処理の高速な汎用のコンピュータやワークステーション、専用のグラフィックボード、あるいはこれらの組み合わせによって構成される。また、制御手段１０６は、位置変更手段１０５、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、および、移動手段１０８の制御情報の入出力、表示手段１０７への表示用画像データの出力、装置１００の設定変更等をするためのインターフェースを備える。更に、試料の位置情報や形状情報を入力するためのインターフェースを備えても良い。
【００３０】
制御手段１０６によって、位置変更手段１０５、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８が順次制御される。そして、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃで撮像した撮像結果である撮像データからＺ取得対象範囲が算出され、その結果に基づいて、プレパラート１０１の観察対象層を被写界深度内とした分割画像が取得される。その後、画像合成処理によって分割画像ごとに全焦点画像データや三次元画像データが生成される。更に、全焦点画像データや三次元画像データ、もしくはそれらを広域に表示するための合成画像データが、表示用画像データとして出力される。
【００３１】
表示手段１０７は、装置１００が生成した表示用画像データに基づいて、病理診断に適した観察用画像を表示する機能を有する。表示手段１０７は、ＣＲＴや液晶等のモニタにより構成することができる。
【００３２】
照明光学系１０９は、光源手段（不図示）からの光をプレパラート１０１に導き、プレパラート１０１を均一に照明する。この時、照明光学系１０９の光としては、例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍの可視光を用いることができるが、その限りではない。また、カラー撮像を行う場合などは、色分解可能なカラーフィルターを適用することもできる。また、例えばＲ色を発行するＬＥＤ、Ｇ色を発行するＬＥＤ、Ｂ色を発光するＬＥＤなど、色の異なる照明手段を備え、夫々を切り替えて使用する構成としても良い。
【００３３】
（光束の分割および基準面の移動）
図２は、装置１００を用いて３つの基準面を撮像するための、撮像光学系１０２、光路分割手段１０３、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの配置図である。図２で、光路分割手段１０３が点線で示した位置にある場合は、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは全て基準面ＯＳｂと同じ高さを撮像しているとする。図２においてはこの状態から、移動手段１０８を駆動し、光路分割手段１０３を撮像光学系１０２の光軸に垂直な方向であるＹ軸正方向へ移動する。なお、本明細書では、撮像光学系１０２の光軸と垂直で且つ紙面と平行なＹ軸において、撮像素子１０４Ｃから撮像素子１０４Ａに向かう方向（右方向）をＹ軸正方向、それと反対方向をＹ軸負方向とする。
【００３４】
光路分割手段１０３の一つの反射面は、移動方向と同じＹ軸正方向へ光束を分割する。光路分割手段１０３は、Ｙ軸正方向に移動すると撮像素子１０４Ａに近づくため、Ｙ軸正方向に分割された光束は、光路分割手段１０３から撮像素子１０４Ａに到達するまでの光路長が短くなる。それに伴い、撮像素子１０４Ａが撮像する位置は、基準面ＯＳｂから基準面ＯＳａへ移動する。
【００３５】
一方、光路分割手段１０３の一つの反射面は、移動方向と逆のＹ軸負方向へ光束を分割する。光路分割手段１０３は、Ｙ軸正方向に移動すると撮像素子１０４Ｃから遠ざかるため、Ｙ軸負方向に分割された光束は、光路分割手段１０３から撮像素子１０４Ｃに到達するまでの光路長が長くなる。それに伴い、撮像素子１０４Ｃが撮像する位置は、基準面ＯＳｂから基準面ＯＳｃへ移動する。このようにして、光路分割手段１０３を光軸に垂直な方向へ移動させることにより、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃそれぞれが撮像する三つの撮像位置（基準面）間の距離を、光路分割手段１０３の移動により変更することができる。
【００３６】
一般に、複数の撮像素子それぞれが撮像する複数の基準面間の距離を変更する場合、各撮像素子の位置を変更することが考えられるため、駆動手段の数としては撮像素子の数だけ必要となる。しかし、本実施形態の構成によれば、撮像素子の数よりも少ない駆動手段で、基準面間の距離を変更できる。そのため、試料の多層の画像を取得する画像取得装置の省スペース化を実現できる。
【００３７】
図２に示すように、光路分割手段１０３を光軸と垂直な方向へ移動することにより、撮像素子１０４Ａおよび撮像素子１０４Ｃの光軸方向（Ｚ軸方向）における基準面の位置（撮像位置）が変化するが、それに付随してＸＹ平面方向の撮像位置も変化する。そのような場合において、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃとして、例えばレンズ画角よりも撮像面が大きいものを用いる。もしくは、各分割画像の面積（撮像範囲）を撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像面よりも小さく設定すればよい。
【００３８】
本実施形態において想定している撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像面は、３２．８ｍｍ×２４．６ｍｍである。また使用する撮像光学系１０２の倍率は３０倍であり、被写体側の撮像エリアは１．０ｍｍ×０．８ｍｍを想定していることから、撮像面に対して撮像範囲は、それを３０倍した３０ｍｍ×２４ｍｍとなる。つまり、撮像範囲に対して撮像面は、長辺方向に片側１．４ｍｍ、短辺方向に片側０．３ｍｍほど余裕がある。
【００３９】
ここで、前述した基準面間の距離を、想定している試料の厚さ４μｍを撮像できる範囲まで設定可能であるとする。撮像光学系１０２の被写界深度が±０．５μｍであることから、前述した基準面ＯＳｂからの基準面ＯＳａ及び基準面ＯＳｃへの移動量はそれぞれ１．５μｍとなる。このとき、光学倍率が３０倍であることから、光路分割手段１０３は、１．５μｍ×３０×３０＝１３５０μｍ、つまり１．３５ｍｍの移動が必要となる。
【００４０】
この光路分割手段１０３の移動に伴い、撮像素子１０４Ａおよび１０４Ｃの撮像面はその面内方向に同じく１．３５ｍｍ移動することになる。本実施例においては、その移動方向を撮像面の長辺方向としているため、撮像面の移動量１．３５ｍｍは、長辺方向の余裕代１．４ｍｍよりも小さく、撮像範囲が撮像面内に納まる。
【００４１】
撮像素子１０４Ａは、制御手段１０６からの制御指令に応じて、受光面で結像した基準面ＯＳａの像を撮像し、撮像データＤａを出力する。同様に、基準面ＯＳｂ、ＯＳｃからの光束ＬＦｂ、ＬＦｃは、それぞれ、撮像素子１０４Ｂ、１０４Ｃの受光面で結像し、制御手段１０６からの制御指令に応じて、撮像データＤｂ、Ｄｃが出力される。
【００４２】
図３は、試料の多層を画像取得する際の概略図を示している。前述したように光路分割手段１０３を移動させ、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ間の距離を変化させることにより、試料の厚さに合わせた画像取得が可能になる。
【００４３】
Ｚ範囲探索処理のための撮像を行う場合の撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの光軸方向の配置は、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの間隔が、互いに撮像光学系１０２の被写界深度の数倍となるようにすることが好ましい。こうすることで、Ｚ範囲を探索する際のＺステージの移動回数を削減することが可能となる。
【００４４】
本実施形態では、一例として、１個のダイクロイックプリズムおよび３個の撮像素子によって３つの層を同時撮像できる構成としたが、これに限定するものではない。例えば、２個のビームスプリッタおよび３個の撮像素子という構成にすることによって３つの層を同時撮像する構成にすることができる。また、ビームスプリッタの代わりにハーフミラーを用いることもできる。このように、撮像光学系１０２の焦点深度や光路分割手段１０３の形状、構成などによって適宜決定できる。
【００４５】
（制御手段１０６の機能）
図４は、制御手段１０６の機能ブロック図である。図４に示すように、制御手段１０６は、主制御部６０、位置変更手段制御部６１（以降、「制御部６１」と呼ぶ）、光路分割手段制御部６２（以降、「制御部６２」と呼ぶ）、撮像制御部６３、データ処理部６４を有する。
【００４６】
主制御部６０は、装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する。具体的には、被写体の多層を撮像して取得したカラー画像から、全焦点画像データや三次元画像データもしくはそれらの合成画像データを、表示用画像データとして出力するための同期制御を行う。また、照明光学系１０９の調光制御や各種光学素子の切り換え等、被写体１０１及び被写体１０１内の試料の画像取得に伴う装置１００の各部の調整を行うとともに、各部の状態を適宜ユーザに通知可能とする。
【００４７】
制御部６１は、位置変更手段１０５のＸＹ移動およびＺ移動を、出力インターフェースを介して順次制御する。そして、プレパラート１０１の所望の分割領域の層を撮像できるようにプレパラート１０１を移動する。また、位置変更手段１０５のＸＹＺ位置座標を、入力インターフェースを介して取得する。
【００４８】
制御部６１は、更に、プレパラート１０１中の試料のＺ取得対象範囲と、Ｚステージの現在のＺ位置に基づいて、後述するＺ範囲探索処理のための撮像時および画像取得処理のための撮像時のＺ移動順序を決定する。Ｚ移動順序は、初めに撮像するＺ位置、すなわち１回目のＺステージの移動の目標位置を、以降の移動が一定方向となるように決定する。また、２回目以降のＺステージの移動の目標位置を、１ステップだけシフトするように決定する。
【００４９】
制御部６２は、後述するＺ範囲探索処理および画像取得処理の完了に同期して、移動手段１０８による光路分割手段１０３の移動を、出力インターフェースを介して制御する。そして、光路分割手段１０３を移動することにより、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの光軸方向の移動を制御して、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離を所望の距離に変更する。そうすることで、試料のＺ方向を広い間隔で同時撮像してＺ取得対象範囲を決定するＺ範囲探索処理、および、試料のＺ方向を狭い間隔で逐次撮像して高さ方向に高分解能なＺ取得対象範囲の画像を取得する画像取得処理を可能とする。各処理の詳細については、後述する。
【００５０】
また、光路分割手段１０３の位置を、入力インターフェースを介して取得し、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置を取得する。ここで、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置は、予め記憶されている撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの位置と光路分割手段１０３の位置の変化から光路長の変化を算出し、撮像光学系１０２の光学倍率に基づいて算出することができる。
【００５１】
撮像制御部６３は、位置変更手段１０５および光路分割手段１０３の移動完了に同期して、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃによる撮像を入出力インターフェースを介して制御し、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを入力する。ここで、Ｚ範囲探索処理時には、高空間分解能な撮像データを必要としないため、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃに対し、撮像データを間引くように制御することで、高速化できる。
【００５２】
また、撮像制御部６３は、撮像データＤａ〜Ｄｃと関連付けて、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの位置情報を取得する。位置情報とは、各撮像素素子１０４Ａ〜１０４Ｃが撮像した基準面が、プレパラート１０１上のどの分割領域（ＸＹ位置）のどの層（Ｚ位置）であるかを表す。例えば、位置変更手段１０５を移動する目標位置のＸＹＺ位置座標、移動完了後のＸＹＺ位置座標、基準面のＺ位置等より取得できる。また、撮像データＤａ〜Ｄｃと関連付ける方法としては、例えば、両データに同じヘッダ情報を付加すれば良い。ヘッダ情報は、タイムスタンプ等のユニークな情報であることが好ましい。あるいは、関連付けたい位置情報を、撮像データのヘッダ情報としても良い。
【００５３】
データ処理部６４は、Ｚ範囲探索処理において、撮像制御部６３を介して撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを受け取り、Ｚ取得対象範囲の算出を行う。例えば、撮像データごとに、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの各画素について、それぞれ近傍の画素との輝度の微分値や差分値を算出し、この値を合算して評価指標とする。この評価指標と撮像データに関連付けられたプレパラート１０１上のＺ位置情報とから、評価指標のプロファイルを作成し、評価指標がピークを示すＺ位置（以下、「ピークＺ位置」と呼ぶ）を求める。このピークＺ位置に基づいて、Ｚ取得対象範囲を決定する。
【００５４】
Ｚ取得対象範囲の決定方法としては、ピークＺ位置を基準に、ユーザが指定する所定範囲とすれば良い。あるいは、作成したプロファイルの半値幅に基づいて決定しても良い。あるいは、評価指標を算出する単位領域を設定（例えば全領域の１／１６）して領域ごとにピークＺ位置を求め、ピークＺ位置の最小値から最大値までをＺ取得対象範囲としても良い。
【００５５】
データ処理部６４は、Ｚ取得対象範囲内の画像取得完了に同期して、撮像データ群Ｄａ〜ＤｃとそのＺ位置情報とに基づいて、分割領域内の全ての箇所で焦点が合った全焦点画像データ、又は、厚み方向の形状分布が把握できる三次元画像データを生成する。また、全焦点画像データと三次元画像データの両方を生成しても良い。
【００５６】
全焦点画像データは、例えば、分割画像における各画素についてそれぞれ近傍の画素との輝度の微分値を算出し、この微分値を評価値とする。そして、Ｚ取得対象範囲内から取得した他の画像データの評価値と比較し、最も評価値の高い画素をその画素位置における焦点のデータとみなして構築する。
【００５７】
三次元画像データは、焦点とみなした各画素のＺ座標をもとに構築することができる。あるいは、表示処理の際に、順次取得した複数層の撮像データ群から、ユーザの指定したＺ位置の撮像データが切り替えて表示できるように、ＸＹＺ位置と関連付けたものとしても良い。
【００５８】
さらに、データ処理部６４は、ＸＹ取得対象範囲内の画像取得完了に同期して、分割領域ごとの全焦点画像データの生成、三次元画像データとそのＸＹ位置とに基づいた合成画像データの生成を行う。合成画像データは、複数の分割画像データ同士の位置合わせを行い、それらを接続することにより生成され、プレパラート１０１のＸＹＺ取得対象範囲を広域に表示可能とする。接続方法は、繋ぎ合わせる、重畳する、補間処理を行う等により滑らかに繋げるものを広く含む。
【００５９】
こうして、データ処理部６４は、全焦点画像データ、三次元画像データ、それらの合成画像データを、表示用画像データとして出力インターフェースを介して出力し、表示手段１０７において表示可能とする。なお、全焦点画像データ及び三次元画像データの生成、合成画像データの生成順序は逆でも良い。
【００６０】
なお、本実施形態では、データ処理部６４における各画像処理方法は、上述の方法に限定されない。
【００６１】
（制御手段１０６のハードウェア構成）
図５は、制御手段１０６のハードウェア構成を示すブロック図である。制御手段１０６としては、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２００が用いられる。ＰＣ２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）２０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３、入出力Ｉ／Ｆ２０４、これらを互いに接続するバス２０５を備える。
【００６２】
ＣＰＵ２０１は、必要に応じてＲＡＭ２０３等にアクセスし、各種演算処理を行いながらＰＣ２００全体を統括的に制御する。
【００６３】
ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）２０２は、ＣＰＵ２０１に実行させるプログラムや各種パラメータなどが記憶されている補助記憶装置である。生成して出力した表示用データを記憶させることもできる。ＨＤＤ２０２には、図８〜図１０に示したフローチャートに示した画像取得方法のステップＳ６０１〜Ｓ６０７、Ｓ６１１〜Ｓ６１４、Ｓ６２１〜Ｓ６２４に対応するプログラムが記憶されている。ＣＰＵ２０１がそれらのプログラムを読み込んで実行することで各処理が行われる。なお、プログラムは、他の記憶装置に記憶されていてもよい。
【００６４】
ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の作業用領域等として用いられ、実行中の各種プログラム、本発明の制御手段１０６において処理の対象となる各種データを一時的に保持する。
【００６５】
入出力Ｉ／Ｆ２０４は、光通信、Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＰＣＩｅ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｅｘｐｒｅｓｓ）（登録商標）、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を使用した汎用インターフェースで構成できる。
【００６６】
入出力Ｉ／Ｆ２０４は、位置変更手段１０５、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８、表示手段１０７、および不図示の入力装置等が接続される。生成した表示用データや各種データを記憶させる画像サーバも接続できる。表示手段１０７は、外部装置として接続される形態を想定しているが、表示手段１０７と一体化したＰＣ２００としても良い。入力装置は、例えばマウス等のポインティングデバイス、キーボード、タッチパネル、その他の操作入力装置である。入力装置がタッチパネルを含む場合、そのタッチパネルは表示手段１０７と一体としても良い。
【００６７】
（Ｚ範囲探索処理と画像取得処理との関係）
図６は、Ｚ範囲探索処理および画像取得処理における、プレパラート１０１内の試料と３つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｃとの関係について示した図である。
【００６８】
Ｔ０は、取得対象とした分割領域が、ＸＹステージによって撮像光学系１０２の視野内に送り込まれ、Ｚ範囲探索処理のための撮像を行う場合の基準面の状態を表す。この時、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離ｄ０は広く設定されており、被写体１０１又の粗い間隔の層が同時撮像される。距離ｄ０は、例えば、撮像光学系１０２の被写界深度の数倍程度に設定される。また、被写体１０１の探索範囲の最上位（これより上には画像取得したい層は存在しない位置、例えばカバーグラス上面）が、基準面ＯｓａのＺ位置に一致するように位置変更手段１０５が制御されている。
【００６９】
この状態で、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃそれぞれが基準面ＯＳａ〜ＯＳｃを撮像し、撮像結果として撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを出力する。データ処理部６４は、出力された撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃに基づいて、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴおよび最下位ＬＢを決定する。ここで、図７は、データ処理部６４で取得した評価指標のプロファイルである。撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃから取得した評価指標がそれぞれＤＣａ〜ＤＣｃである。データ処理部６４は、これらの撮像データから、評価指標のプロファイルを算出する。
【００７０】
評価指標は、撮像データごとに、各画素についてそれぞれ近傍の画素との輝度や画素値の微分値や差分値を算出することによって得られる。例えば、隣接する画素との画素値等の差を二乗して画像全体で加算するブレナー微分があり、以下の（１）式で表すことができる。ここで、Ｉ（ｉ，ｊ）は撮像データで（ｉ，ｊ）に位置する画素の画素値、ｍは対象とする近接画素の間隔であり、例えば２が使われる。
【００７１】
【数１】
2015220625.tif 000003
【００７２】
この算出した評価指標のプロファイルから、評価指標がピークとなるＺステージ上のピークＺ位置ＺＰを推定し、最上位ＬＴおよび最下位ＬＢそれぞれのＺ位置ＺＴ，ＺＢを決定する。ピークＺ位置ＺＰの推定では、例えば、各Ｚ位置における評価関数を（２）式のローレンツ関数で近似し、近似式のピーク値を位置ＺＰとしてもよい。最上位ＬＴおよび最下位ＬＢは、近似式のピーク値に対して特定割合となる閾値で決定してもよい。
【００７３】
【数２】
2015220625.tif 000004
【００７４】
撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃで一回撮像した撮像結果だけではピークＺ位置ＺＰが推定できなかった場合、図６に示すように、位置変更手段１０５のＺ位置を１ステップ移動させ、ピーク位置の推定を繰り返す。この際、１ステップの移動量は、（基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離）×（撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの数）となる。すなわち、本実施形態のＺ範囲探索処理における１ステップの移動量は、ｄ０×３となる。
【００７５】
あるいは、撮像光学系１０２のＮＡ（開口数）を異なる値に設定しても良い。例えば、評価指標ＤＣａ〜ＤＣｃがいずれも小さい値であった場合、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃとピークＺ位置ＺＰとの距離が離れているため、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃにボケた像が入射され、ピークＺ位置ＺＰが推定しにくくなっている可能性が高い。この場合、低ＮＡに設定することによって、比較的ピークＺ位置ＺＰに近い基準面と共役な受光面を有する撮像素子に入射される像のボケを小さくして、評価指標ＤＣａ〜ＤＣｃの値を大きくする。
【００７６】
一方、評価指標ＤＣａ〜ＤＣｃがいずれも大きい値であった場合、いずれの基準面ＯＳａ〜ＯＳｃもピークＺ位置ＺＰに近いため、いずれの撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃにもボケの大きな像は入射されず、ピーク位置が推定しにくくなっている可能性が高い。この場合、高ＮＡに設定することによって、比較的ピークＺ位置ＺＰに遠い基準面と共役な受光面を有する撮像素子に入射される像のボケを大きくし、算出される評価指標の値を小さくする。
【００７７】
撮像光学系１０２のＮＡを調整する構成としては、複数の異なる開口の視野遮蔽板を用途に応じて配置するＮＡ絞りや、複数の視野遮蔽羽根からなる虹彩絞りなどを用いることができる。
【００７８】
また、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの相対距離ｄ０を再設定して、ピークＺ位置ＺＰを再探索しても良い。例えば、評価指標ＤＣａ〜ＤＣｃが滑らかなプロファイルを示さず、一点だけ大きな値を示した場合、試料に対して探索が粗すぎ、ピークＺ位置が推定しにくくなっている可能性が高い。この場合、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの相対距離ｄ０を最初に設定した値よりも狭く設定し、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ付近にピークＺ位置と推定した位置が近づくように位置変更手段１０５を制御する。そして、評価指標が大きな値を示した付近を再探索し、プロファイルを補完する。
【００７９】
Ｔ１は、Ｚ範囲探索処理で決定したＺ取得対象範囲の画像取得処理のための撮像を行う場合の基準面の状態を表す。本実施形態においては、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの相対距離はｄ１ずつ空けられており、ｄ１は被写界深度以下に設定されている。また、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴと基準面ＯｓａのＺ位置とが一致するように位置変更手段１０５が制御されている。この状態で、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃが被写体の像を撮像することにより、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴから基準面ＯＳｃのＺ位置に相当する層までの範囲のうち、いずれかの基準面の被写界深度内となる画像が取得される。
【００８０】
この状態で、Ｚ取得対象範囲の最下位ＬＢが、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの被写界深度内とならなかった場合、位置変更手段１０５のＺ位置を１ステップ移動させ、画像取得を繰り返す。この際、１ステップの移動量は、（基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離）×（撮像素子の数）となる。すなわち、本実施形態の画像取得処理における１ステップの移動量は、ｄ１×３となる。
【００８１】
（画像取得の方法）
装置１００の画像取得方法について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８２】
まずステップＳ６０１では、主制御部６０が、ＸＹ取得対象範囲等の装置１００の処理条件を取得する。さらに、主制御部６０は、ＸＹ取得対象範囲に基づいてＸＹステージのＸＹ移動順序（ＸＹステージ制御目標値テーブル）を取得する。このテーブルは、例えば、ＸＹ取得対象範囲を撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃが一度に撮像できる領域毎に分割して、各領域を順次撮像するための順序が記載されている。具体的には、ＸＹステージを移動する位置の目標値が記載される。ＸＹ取得対象範囲の分割は、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの有効撮像領域を撮像光学系１０２の物体側に投影した大きさの矩形単位でＸＹ取得対象範囲を分割することにより行われる。
【００８３】
ステップＳ６０２では、主制御部６０が、ＸＹ移動順序に基づいて制御部６１を介して位置変更手段１０５を制御する。例えば、ＸＹステージ制御目標値テーブルから、１番上の行に記載の目標値を読み出して、位置変更手段１０５を移動する。また、移動後の位置変更手段１０５のＸＹ位置座標を取得する。さらに、制御部６２を介して移動手段１０８を制御し、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像位置を光軸方向に移動する。そして、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離をＺ範囲探索処理時の相対距離ｄ０にする。
【００８４】
ステップＳ６０３では、主制御部６０が、制御部６１、制御部６２、撮像制御部６３、データ処理部６４を介してＺ範囲探索処理を制御し、Ｚ取得対象範囲を決定する。このステップの詳細は後述する。
【００８５】
続くステップＳ６０４では、主制御部６０が、制御部６２を介して移動手段１０８を制御し、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像位置を光軸方向に移動させる。そして、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離を画像取得処理のための撮像を行う場合の距離ｄ１に設定する。
【００８６】
次のステップＳ６０５では、主制御部６０が、制御部６１、撮像制御部６２、データ処理部６４を介して画像取得処理を制御し、Ｚ取得対象範囲内の複数の異なるＺ位置の画像を取得する。このステップの詳細は後述する。
【００８７】
次のステップＳ６０６では、主制御部６０が、ＸＹ取得対象範囲内の画像の取得が完了したか否かを判断する。具体的には、主制御部６０が、ＸＹステージ制御目標値テーブルの次の行に目標値が記載されているか否かを判断する。完了したと判断した場合、ステップＳ６０７へ移行する。一方、完了していないと判断した場合、ステップＳ６０２へ移行し、ＸＹステージ制御目標値テーブルから読み出す行を１つ進め、制御部６１を介して位置変更手段１０５の制御を続ける。
【００８８】
ステップＳ６０７では、主制御部６０が、データ処理部６４を介して表示用画像データの生成を行い、画像取得を完了する。
【００８９】
（Ｚ範囲探索処理）
前述のステップＳ６０３のＺ範囲探索処理の詳細について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ６１１では、制御部６１が、Ｚステージの移動の目標位置を決定し、位置変更手段１０５を制御する。また、移動後の位置変更手段１０５のＺ位置座標を取得する。
【００９０】
Ｚステージの目標位置の決定方法としては、初めに、図６のＴ０の例において、現在の試料の最上位（これより上には画像取得したい層は存在しない位置：例えばカバーグラス上面）のＺ位置と基準面ＯＳａのＺ位置との差を求める。また、現在の試料の最下位（これより下には画像取得したい層は存在しない位置：例えばスライドグラス上面）のＺ位置と基準面ＯＳｃのＺ位置との差を求める。そして、この２つの差を比較し、前者が小さかった場合、試料の最上位に基準面ＯＳａのＺ位置が一致するように決定する。
【００９１】
後者が小さかった場合、試料の最下位に基準面ＯＳｃのＺ位置が一致するように決定する。こうした判定を行わず、ユーザからの指示に基づいて所望の一定方向としても良い。以下、現在の試料の最上位と基準面ＯＳａとの差のほうが小さかったものとして説明する。
【００９２】
ピークＺ位置ＺＰが取得できず、再度Ｚステージの移動を行う場合は、前述したように、前回より位置変更手段１０５のＺ位置を１ステップ（図６参照）移動するように決定する。
【００９３】
次のステップＳ６１２では、撮像制御部６３が、Ｚステージの移動に同期して撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃによる撮像を制御し、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを入力する。また、撮像データと関連付けて、取得した画像の位置情報を取得する。ここで、Ｚ範囲探索処理時には、高空間分解能な撮像データを必要としないため、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃに対し、撮像データを間引くように制御することで、処理を高速化できる。
【００９４】
次のステップＳ６１３では、データ処理部６４が、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃから、評価指標ＤＣａ〜ＤＣｃを算出する。また、この評価指標と撮像データに関連付けられたプレパラート１０１上のＺ位置情報とから、評価指標のプロファイルを作成し、評価指標がピークを示すＺステージ上のピークＺ位置を推定する。このピークＺ位置に基づいてＺ取得対象範囲を決定する。
【００９５】
次のステップＳ６１４では、主制御部６０が、観察対象とするＺ取得対象範囲が確定したか、すなわち、Ｚ範囲探索が完了したか否かを判断する。判断方法としては、ピークＺ位置を推定できたか否かとする。
【００９６】
完了したと判断した場合、Ｚ範囲探索処理を終了する。一方、未完であると判断した場合、ステップＳ６１１へ移行し、制御部６１を介して位置変更手段１０５を制御する。
【００９７】
（画像取得処理）
前述のステップＳ６０５の画像取得処理の詳細について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。まずステップＳ６２１では、制御部６１が、位置変更手段１０５のＺステージの移動の目標位置を決定し、位置変更手段１０５を制御する。また、移動後のＺステージのＺ位置座標を取得する。
【００９８】
Ｚステージの移動の目標位置の決定方法としては、まず、図６のＴ１の例において、現在のＺ取得対象範囲の最上位ＬＴのＺ位置と基準面ＯＳａのＺ位置との差と、現在のＺ取得対象範囲の最下位ＬＢのＺ位置と基準面ＯＳｄのＺ位置との差と、を比較する。前者が小さかった場合、最上位ＬＴと基準面ＯＳａのＺ位置が一致するように決定する。後者が小さかった場合、Ｚステージの移動方向を−Ｚ方向とし、最下位ＬＢと基準面ＯＳｄのＺ位置が一致するように決定する。こうした判定を行わず、ユーザからの指示に基づいて所望の一定方向としても良い。以下、移動方向が＋Ｚ方向であったものとして説明する。
【００９９】
一方、１度の撮像でＺ取得対象範囲内の画像の取得が終了せず、Ｚステージの移動を再度行う必要がある場合は、前述したように前回より位置変更手段１０５のＺ位置を１ステップ（図６参照）移動するように決定する。なお、この時の基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ同士の相対距離ｄ１は、Ｚ範囲探索処理のための撮像を行う場合より狭く、撮像光学系１０２の被写界深度以下である。
【０１００】
次のステップＳ６２２では、撮像制御部６３が、Ｚステージの移動に同期して撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃによる撮像を制御し、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｄを入力する。また、撮像データと関連付けて、取得した画像の位置情報を取得する。
【０１０１】
次のステップＳ６２３では、主制御部６０が、Ｚ取得対象範囲内の画像の取得が完了したか否かを判断する。判断方法としては、Ｚステージの移動後のＺ取得対象範囲の最下位ＬＢのＺ位置と、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃそれぞれのＺ位置とを比較する。そして、Ｚステージの移動後に、Ｚ取得対象範囲の最下位ＬＢが、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのいずれかに対する被写界深度内となるか否かを判断する。
【０１０２】
完了したと判断した場合、ステップＳ６２４へ移行する。一方、未完であると判断した場合、ステップＳ６２１へ移行し、制御部６１を介して位置変更手段１０５を制御する。
【０１０３】
次のステップＳ６２４では、主制御部６０が、データ処理部６４を介して、撮像データ群とそのＺ位置情報に基づいて、分割領域内の全ての箇所で焦点が合った全焦点画像データおよび／または厚み方向の形状分布が把握できる三次元画像データを生成制御する。そして、Ｚ取得対象範囲内の観察対象層の画像取得を完了する。
【０１０４】
以上、装置１００を用いた画像取得方法について説明した。画像取得する対象層を探索するＺ範囲探索処理と、探索したＺ取得対象範囲の画像を取得する画像取得処理との間で、光路分割手段を移動させることにより、３つの基準面間の光軸方向（Ｚ方向）における距離を同時に変更できる。
【０１０５】
本実施形態の装置１００によれば、複数の撮像素子それぞれに移動機構を設けて撮像素子それぞれを移動する構成に比べて、被写体の多層の画像を取得する装置１００の省スペース化を実現できる。また、移動機構の数を削減できるため、装置の低コスト化に貢献できる。さらに、被写体の光軸方向に異なる複数の位置の画像を、高速に、且つ、高分解能に取得できる。これらに基づいた大量の画像取得によって、病理診断等で正確に比較診断できるようになる。
【０１０６】
（本実施形態における変形例１）
図１１は、本実施形態第１の変形例の画像取得装置１００１の構成を示している。本変形例においては、前述の装置１００に対して、光路分割手段の構成が異なっている。
【０１０７】
本変形例における光路分割手段１０３１は、二つのハーフミラー１０３１２、１０３１３を備えており、それらはミラー保持部品１０３１１に夫々接続されている。ハーフミラー１０３１２は、撮像光学系１０２からの光束の一部をＹ軸負方向へ分割し、撮像素子１０４Ｃへ光束を導いている。一方、ハーフミラー１０３１３は、Ｘ軸正方向へ光束を分割し、撮像素子１０４Ａへ導いている。ミラー保持部品１０３１１に対して、移動手段１０８が接続されており、これにより、光路分割手段１０３１はその位置が変更される。
【０１０８】
（本実施形態における変形例２）
図１２は、本実施形態の第２の変形例の画像取得装置１００２の構成を示している。本変形例においては、前述の装置１００に対して、撮像光学系および照明光学系の構成が異なっており、いわゆる撮像光学系側から被写体を照明する落射照明の構成となっている。
【０１０９】
撮像光学系１０２２０は、対物レンズ１０２２３と、ハーフミラー１０２２２と、結像レンズ１０２２１と、を有する。照明光学系１０９０２は、図１２に示すようにハーフミラー１０２２２に照明光を当て、反射させることで被写体に対して照明する構成となっている。照明光学系１０９０２としては、例えば蛍光励起光を発することが可能なものを適用することで、蛍光観察が可能な装置を実現できる。
【０１１０】
（第２の実施形態）
本実施形態の画像取得装置１２０（以下、「装置１２０」と呼ぶ）の構成について、図１３を参照して説明する。
【０１１１】
（画像取得装置１２０の構成）
図１３は、装置１２０の構成図である。以下の説明においては、撮像光学系である撮像光学系１０２の光軸方向をＺ方向、その光軸に垂直な方向をＸＹ方向と定義する。なお、図１３において、第１の実施形態の装置１００と同じ構成には、同じ番号を付している。
【０１１２】
装置１２０は、撮像光学系１０２、照明光学系１０９２、光路色分割手段１０３２、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８２、位置変更手段１０５、制御手段１０６２、表示手段１０７を有する。被写体としてのプレパラート１０１の位置が位置変更手段１０５によって変更され、プレパラート１０１のＺ軸方向に異なる複数の層が、撮像光学系１０２、光路色分割手段１０３２を介して、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃによって撮像される。
【０１１３】
光路色分割手段１０３２は、光束および色を分割する。すなわち、本実施形態の光路色分割手段１０３２は、複数の異なる色の光束に分解する色分割手段を備えた光路分割手段である。不図示の本体フレームあるいは撮像光学系の鏡筒によって移動手段１０８２を介して保持され、撮像光学系１０２から入射された光束を、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃに向けて３分割する光学系である。例えば、ＲＧＢに光束を波長分解するダイクロイックプリズムなどを適用することができる。また、撮像光学系１０２の視野全域が投影されるように構成・配置される。配置する位置としては、撮像光学系１０２の瞳面と撮像面の間に配置されることが望ましい。
【０１１４】
光路色分割手段１０３２によって、撮像素子１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃには夫々異なる色の画像が撮像される。また、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの位置の設定によっては、撮像素子１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃは、夫々異なる色で、且つ、プレパラート１０１の異なる複数の層の画像を撮像できる。本実施形態では一例として、撮像素子１０４ＡはＲ（Ｒｅｄ）を、撮像素子１０４ＢはＧ（Ｇｒｅｅｎ）を、撮像素子１０４ＣはＢ（Ｂｌｕｅ）を撮像するように設定されている。
【０１１５】
移動手段１０８２は、制御手段１０６２から出力される制御目標値に応じて、光路色分割手段１０３２を、光軸方向と垂直な方向へ移動させる。移動手段１０８２は、後述するＺステージの位置決め精度に対し、撮像光学系１０２の光学倍率の２乗程度の位置決め精度で駆動可能であれば良い。そのため、リニアモータや、直動ガイドを用いたステージ、直動ボールネジを用いたＤＣモータ、パルスモータ、ＶＣＭなどで駆動する直動システムや、板バネなどの部材弾性変形を利用した案内機構とピエゾアクチュエータを用いた機構などで構成できる。
【０１１６】
光路色分割手段１０３２が光軸と垂直な方向へ移動することで、３つの基準面間の光軸方向における距離が変更され、任意の間隔にある多層が同時に撮像可能となる。
【０１１７】
制御手段１０６２は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどを含む演算処理の高速な汎用のコンピュータやワークステーション、専用のグラフィックボード、あるいはこれらの組み合わせによって構成される。また、制御手段１０６２は、ステージ１０５、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８２の制御情報の入出力、表示手段１０７への表示用画像データの出力、画像取得装置１２０の設定の変更等を行うためのインターフェースを備える。さらに、被写体１０１や被写体１０１中の試料の位置情報や形状情報を入力するためのインターフェースを備えても良い。
【０１１８】
制御手段１０６２によって、ステージ１０５、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ、移動手段１０８２が順次制御される。そして、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像結果である単色の撮像データから、Ｚ取得対象範囲が取得される。その結果に基づいて、プレパラート１０１の撮像対象範囲内の撮像対象層を被写界深度内とした分割画像が取得される。その後、単色のＲＧＢ画像を合成してカラー画像を作成し、画像合成処理によって分割画像ごとに全焦点画像データや三次元画像データを生成する。さらに、全焦点画像データや三次元画像データ、もしくはそれらを広域に表示するための合成画像データが、表示用画像データとして出力される。
【０１１９】
照明光学系１０９２は、光源手段（不図示）からの光を被写体１０１に導き、被写体１０１を均一に照明するものである。この時、光源手段の光としては、例えば、波長４００ｎｍ以上波長７００ｎｍ以下の可視光を用いることができるが、その限りではない。また、図１２に示したように、落射照明の構成を適用することも可能である。
【０１２０】
（光束の分割）
図１４は、装置１２０における、３つの基準面を撮像するための、撮像光学系１０２、光路色分割手段１０３２、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの配置図である。
【０１２１】
まず、光路色分割手段１０３２が図２の点線に示した位置にある場合、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃは全て基準面ＯＳｂと同じ高さを撮像しているとする。このとき、一度の撮像で、Ｚ位置が同じ３つの単色画像が取得できる。
【０１２２】
この状態から、移動手段１０８２を駆動し、光路色分割手段１０３２を撮像光学系１０２の光軸に垂直な方向であるＹ軸正方向へ移動させる。光路色分割手段１０３２の一つの反射面は、移動方向と同じＹ軸正方向へ光束を分割している。そのため、この移動により光路色分割手段１０３２は、撮像素子１０４Ａに近づき、光路色分割手段１０３２から撮像素子１０４Ａに到達するまでの光路長が短くなる。それに伴い、撮像素子１０４Ａが撮像する位置は、基準面ＯＳｂから基準面ＯＳａへ移動する。
【０１２３】
一方、光路色分割手段１０３２の別の反射面は、光路色分割手段１０３２の移動方向とは逆のＹ軸負方向へ光束を分割している。この移動により、光路色分割手段１０３２は、撮像素子１０４Ｃから遠ざかるため、光路色分割手段１０３２から撮像素子１０４Ｃに到達するまでの光路長が短くなる。それに伴い、撮像素子１０４Ｃが撮像する位置は、基準面ＯＳｂから基準面ＯＳｃへ移動する。このとき、撮像素子１０４ＡＳ〜１０４Ｃで被写体１０１を撮像すると、Ｚ位置が異なり、且つ、色も異なる３つの単色画像が取得できる。
【０１２４】
このようにして、光路色分割手段１０３２を光軸に垂直な方向へ移動させることにより、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの三つの基準面間の距離を変更することができる。
【０１２５】
撮像素子１０４Ａは、制御手段１０６からの制御指令に応じて、撮像素子１０４Ａの受光面に結像した被写体１０１の像を撮像し、撮像データＤａを出力する。同様に、基準面ＯＳｂ、ＯＳｃからの光束ＬＦｂ、ＬＦｃは、撮像素子１０４Ｂ、１０４Ｃの受光面で結像し、制御手段１０６からの制御指令に応じて、撮像データＤｂ、Ｄｃが出力される。本実施形態において、撮像データＤａはＲの波長帯域のデータ、撮像データＤｂはＧの波長帯域のデータ、撮像データＤｃはＢの波長帯域のデータとなっている。
【０１２６】
一般に、複数の撮像素子が撮像する基準面間の距離を変更する場合、駆動手段の数としては撮像素子の数だけ必要となる事が考えられる。しかし、装置１２０によれば、撮像素子の数よりも少ない駆動手段を用いて、基準面間の距離を所望の距離に変更できる。
【０１２７】
図１４に示すように、光路色分割手段１０３２を光軸と垂直な方向へ移動することにより、撮像素子１０４Ａおよび撮像素子１０４Ｃの光軸方向における撮像位置が変化するが、それに付随してＸＹ方向の撮像位置も変化する。そのような場合において、例えばレンズ画角よりも撮像面が大きい撮像素子を用いる、もしくは使用する撮像範囲を撮像素子の撮像面よりも小さく設定すればよい。これについては、前述の第１の実施形態と同様なので、詳細は省略する。
【０１２８】
本実施形態では、１例として、ＲＧＢに光の波長を分割可能な１個のダイクロイックプリズムおよび３個の撮像素子によって３つの層を異なる色で同時撮像できる構成としたが、これに限定するものではない。例えば、２個の平板型のダイクロイックミラーと３個の撮像素子とを有する構成にすることによって、３つの層を異なる色で同時撮像することができる。また、ビームスプリッタの代わりにハーフミラーを用い、個々の撮像素子の前面にカラーフィルターを設置することによって３つの層を異なる色で同時撮像する構成にもできる。このように、撮像光学系１０２の焦点深度や光路色分割部１０３２の形状、構成などは適宜変更できる。
【０１２９】
（制御手段１０６２の機能）
図１５は、制御手段１０６２の機能ブロック図である。図１５に示すように、制御手段１０６２は、主制御部６０２、位置変更手段制御部６１２（以降、「制御部６１２」と呼ぶ）、光路色分割手段制御部６２２（以降、「制御部６２２」と呼ぶ）、撮像制御部６３２、データ処理部６４２を有する。
【０１３０】
主制御部６０２は、装置１２０を構成する各構成の動作を統括的に制御する。具体的には、装置１２０の各構成を制御して、被写体１０１のＺ位置が異なる複数の単色のＲＧＢ画像を取得し、それらを合成して多色のカラー画像を取得する。そして、取得したカラー画像もしくは単色のＲＧＢ画像から、全焦点画像データや三次元画像データもしくはそれらの合成画像データを、表示用画像データとして出力するための同期制御を行う。また、照明光学系１０９の調光制御や各種光学素子の切り換え等、試料の画像取得に伴う画像取得装置１２０の各部の調整を行うとともに、各部の状態を適宜ユーザに通知可能とする。
【０１３１】
制御部６１２は、位置変更手段１０５のＸＹステージのＸＹ移動およびＺステージの移動を、出力インターフェースを介して順次制御する。また、制御部６１２は、被写体１０１のＺ取得対象範囲と、Ｚステージの現在のＺ位置に基づいて、Ｚ範囲探索処理のための撮像を行う場合および画像取得処理のための撮像を行う場合のＺ移動順序を決定する。制御部６１２の各処置については、第１の実施形態の制御部６１と同様であるため、詳細を省略する。
【０１３２】
制御部６２２は、Ｚ範囲探索処理および画像取得処理の完了に同期して、移動手段１０８２による光路色分割手段６２２の移動を制御する。すなわち、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの撮像位置間の光軸方向における距離を、出力インターフェースを介して制御する。そして、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離を変更し、Ｚ範囲探索処理と画像取得処理とを可能とする。また、光路色分割手段１０３２の位置を、入力インターフェースを介して取得し、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置を取得する。ここで、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置は、予め記憶されている撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの位置と光路色分割手段１０３２の位置の変化から光路長の変化を算出し、撮像光学系１０２の光学倍率に基づいて取得できる。
【０１３３】
撮像制御部６３２は、位置変更手段１０５および撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの移動完了に同期して、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃによる撮像を、入出力インターフェースを介して制御し、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを入力する。ここで、Ｚ範囲探索処理時には、高空間分解能な撮像データを必要としないため、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃに対し撮像データを間引くように制御することで、処理を高速化できる。
【０１３４】
また、撮像制御部６３２は、撮像データと関連付けて、基準面の位置情報を取得する。位置情報とは、各撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃがプレパラート１０１上のどの分割領域（ＸＹ位置）のどの層（Ｚ位置）を撮像したものかを表す。例えば、位置変更手段１０５を移動する際の制御目標値としたＸＹＺ位置座標や移動完了後のＸＹＺ位置座標、基準面のＺ位置より取得することができる。また、撮像データと関連付ける方法としては、例えば、両データに同じヘッダ情報を付加すれば良い。ヘッダ情報は、タイムスタンプ等のユニークな情報であることが好ましい。あるいは、関連付けたい位置情報を、撮像データのヘッダ情報としても良い。
【０１３５】
データ処理部６４２は、Ｚ範囲探索処理において、撮像制御部６３２を介して撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃを受け取り、Ｚ取得対象範囲を取得する。Ｚ取得対象範囲の取得方法は、第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。
【０１３６】
また、データ処理部６４２は、Ｚ取得対象範囲内の画像取得完了に同期して、撮像データ群Ｄａ〜ＤｃとそのＺ位置情報とに基づき、分割領域内の全ての箇所で焦点が合った全焦点画像データまたは厚み方向の形状分布が把握できる三次元画像データを生成する。また、全焦点画像データと三次元画像データの両方を生成しても良い。
【０１３７】
全焦点画像データは、例えば、分割画像における各画素についてそれぞれ近傍の画素との輝度の微分値を算出し、この微分値を評価値とする。そして、Ｚ取得対象範囲内から取得した他の画像データの評価値と比較し、最も評価値の高い画素をその画素位置における焦点のデータとみなして構築する。
【０１３８】
三次元画像データは、焦点とみなした各画素のＺ座標をもとに構築することができる。あるいは、表示処理の際に、順次取得した複数層の撮像データ群から、ユーザの指定したＺ位置の撮像データが切り替えて表示できるように、ＸＹＺ位置と関連付けたものとしても良い。
【０１３９】
さらに、データ処理部６４２は、ＸＹ取得対象範囲内の画像取得完了に同期して、分割領域ごとの全焦点画像データ、三次元画像データとそのＸＹ位置とに基づいて、合成画像データを生成する。
【０１４０】
合成画像データは、複数の分割画像データ同士の位置合わせを行い、それらを接続することにより生成され、プレパラート１０１の撮像対象範囲を広域に表示可能とする。接続方法は、繋ぎ合わせる、重畳する、補間処理により滑らかに繋げるものを広く含む。
【０１４１】
こうして、データ処理部６４２は、全焦点画像データ、三次元画像データ、それらの合成画像データを、表示用画像データとして出力インターフェースを介して出力し、表示手段１０７において表示可能とする。なお、全焦点画像データ及び三次元画像データの生成、合成画像データの生成順序は逆でも良い。
【０１４２】
なお、本実施形態では、データ処理部６４における各画像処理方法は、上述の方法に限定されない。
【０１４３】
（Ｚ範囲探索処理と画像取得処理との関係）
図１６（ａ）は、Ｚ範囲探索処理および画像取得処理における、プレパラート１０１内の試料と３つの基準面との関係について示した図である。
【０１４４】
Ｔ０は、取得対象とした分割領域が、ＸＹステージによって撮像光学系１０２の視野内に送り込まれ、Ｚ範囲探索処理のための撮像を行う場合の基準面の状態を表す。この時、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの相対距離ｄ０は広く設定されており、試料の粗い間隔の層が同時撮像される。このとき、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの相対距離ｄ０は、例えば、撮像光学系１０２の被写界深度の数倍程度である。また、試料の最上位（これより上には画像取得したい層は存在しない位置：例えばカバーグラス上面）が、基準面ＯｓａのＺ位置に一致するように位置変更手段１０５が制御されている。
【０１４５】
この状態で、撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃを用いて試料を撮像すると、撮像結果として撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃが出力される。この撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃに基づいて、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴおよび最下位ＬＢが決定される。図６に示したような評価指標のプロファイルにおいて、撮像データ群Ｄａ〜Ｄｃから算出された評価指標はそれぞれＤＣａ〜ＤＣｃである。ＤＣａ〜ＤＣｃは、光路色分割手段１０３２により夫々導かれた光束を撮像しているため、夫々色の異なる単色のデータとなっている。データ処理部６４２は、これらの色の異なる単色の撮像データから、評価指標プロファイルを取得する。
【０１４６】
この評価指標のプロファイルを取得する際に、色間補正などを行うことが望ましい。例えば、軸上色収差が発生している（例えばＢの共役位置がＲ・Ｇに対してずれている）場合では、それによる色別の像（光学倍率）の変化をあらかじめ計測等で取得しておき、その分だけ図７に示す横軸Ｚを補正する。
【０１４７】
取得したプロファイルから、評価指標がピークとなるＺステージ上の位置（ピークＺ位置）ＺＰを推定し、最上位ＬＴおよび最下位ＬＢそれぞれのＺ位置ＺＴ、ＺＢを決定する。
【０１４８】
一回の撮像処理でピーク位置が推定できなかった場合、図１６（ａ）に示すように、ステージ１０５のＺ位置を１ステップ移動させ、ピーク位置の推定を繰り返す。この際、１ステップの移動量は、（撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃ間の距離）×（撮像素子１０４Ａ〜１０４Ｃの数）となる。すなわち、本実施形態のＺ範囲探索処理における１ステップの移動量は、ｄ０×３となる。
【０１４９】
あるいは、撮像光学系１０２のＮＡを異なる値に設定したり、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離ｄ０を再設定したりして、Ｚピーク位置を再探索しても良い。ＮＡの再設定や、距離のｄ０の再設定の方法については、第１の実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができるため、詳細な説明は省略する。
【０１５０】
続いて、画像取得処理のための撮像を行う場合の基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの配置について説明する。図１６（ａ）のＴ１は、Ｔ０でのＺ範囲探索処理で決定したＺ取得対象範囲に基づいて、画像取得処理のための撮像を行う場合の基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの状態を表す。本実施形態においては、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離を空けておらず、同じＺ位置を撮像するように設定されている。同じＺ位置で撮像された撮像データＤａ〜Ｄｃは、それぞれのＺ位置においてそれぞれＲＧＢ単色の画像データとなっている。それらの画像データを合成することで、各Ｚ位置でのカラー画像を取得できる。
【０１５１】
詳細には、まず、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴが、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置に一致するように位置変更手段１０５が制御されている。この状態で、位置変更手段１０５を移動量ｄ２で順にステップ移動していき、Ｚ取得対象範囲の最上位ＬＴから最下位ＬＢのＺ位置よりも下の層までの範囲の画像を取得しる。この時、移動量ｄ２は、撮像光学系１０２の被写界深度と同等か若しくは小さいことが望ましく、前述のＴ０時における相対距離ｄ０よりも小さいことが望ましい。
【０１５２】
図１６（ｂ）は、画像取得処理時の別の処理方法を示している。Ｔ１１〜Ｔ１８は、図１６（ａ）におけるＴ０でのＺ範囲探索処理で決定した、Ｚ取得対象範囲の画像取得処理のための撮像を行う場合の基準面ＯＳａ〜ＯＳｃの状態を表す。なお、図１６（ｂ）は、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置を説明するための図であり、本実施形態の画像取得処理のための撮像では、Ｚ取得対象範囲の撮像が終了するまではＸＹ方向の位置は変化しないものをする。
【０１５３】
図１６（ｂ）で示した画像取得処理方法では、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃのＺ位置が距離ｄ３ずつ異なっている。この時、基準面ＯＳａ〜ＯＳｃ間の距離ｄ３は、撮像光学系１０２の被写界深度と同等か若しくは撮像光学系１０２の被写界深度より小さいことが望ましく、さらに、前述のＴ０時における相対距離ｄ０より小さいことが望ましい。
【０１５４】
撮像手順としては、まず、時刻Ｔ１１において、基準面ＯＳｃがＺ取得対象範囲の最上位ＬＴに位置するように、位置変更手段１０５のＺ位置を調整して、その位置で撮像を行う。これにより、ＬＴ層のＢ色画像が撮像される。次に時刻Ｔ１２において、基準面間の距離ｄ３と同じ量だけ位置変更手段１０５をステップ移動し、基準面ＯＳｃのＺ位置をＬ１層に一致させて撮像を行う。このとき、基準面ＯＳｂはＬＴ層に一致しており、これにより、Ｌ１層のＢ色画像とＬＴ層のＧ色画像とが撮像される。
【０１５５】
次に時刻Ｔ１３において、基準面間の距離ｄ３と同じ量だけ位置変更手段１０５をステップ移動し、基準面ＯＳｃのＺ位置をＬ２層に一致させて撮像を行う。このとき、基準面ＯＳｂはＬ１層に一致しており、基準面ＯＳａはＬＴ層に一致している。これにより、Ｌ２層のＢ色画像、Ｌ１層のＧ色画像、ＬＴ層のＲ色画像が撮像される。この時点で、ＬＴ層はＲＧＢの３色の画像が揃ったことになり、この３色の画像をデータ処理部６４２において合成することで、ＬＴ層のカラー画像を取得できる。
【０１５６】
このようにして、順次位置変更手段１０５をステップ移動していき、Ｌ５層までのカラー画像を取得していく。この時、Ｌ５層のＺ位置は、Ｚ取得対象範囲の最下位ＬＢと同じ、もしくは最下位ＬＢより下の層となっている。
【０１５７】
なお、装置１２０の画像取得方法に関しては、第１の実施形態にて示した図７の方法を適用できる。装置１２０も、ＨＤＤ等の記憶装置を有しており、記憶装置には、図８〜図１０に示したフローチャートに示した画像取得方法のステップＳ６０１〜Ｓ６０７、Ｓ６１１〜Ｓ６１４、Ｓ６２１〜Ｓ６２４に対応するプログラムが記憶されている。ＣＰＵがこのプログラムを読み込んで実行することで各処理が行われる。
【０１５８】
以上のような方法で、画像取得する対象層を探索するＺ範囲探索処理と、探索したＺ取得対象範囲の画像を取得する画像取得処理との間で、光路色分割手段を移動させ、３つの基準面同士のＺ相対位置を同時に変更させることができる。
【０１５９】
そのため、本実施形態の装置１２０によれば、複数の撮像素子それぞれに移動手段を設ける構成に比べて、被写体の多層の画像を取得する装置１２０の省スペース化を実現できる。また、移動手段の数を削減できるため、装置の低コスト化に貢献できる。さらに、被写体の光軸方向に異なる複数の位置の画像を、高速に、且つ、高分解能に取得でき、これらに基づいた大量の画像取得によって、病理診断等でより正確に比較診断できるようになる。
【０１６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、第１の実施形態の変形例１及び変形例２は、第２の実施形態に適用できる。
【符号の説明】
【０１６１】
１００  画像取得装置
１０１  被写体（プレパラート）
１０２  撮像光学系
１０３  光路分割手段
１０４Ａ〜１０４Ｃ  撮像素子
１０８  移動手段
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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