(57)【要約】【課題】簡易な方法で層間の面内方向の相対位置ずれが少ない多層の画像の取得を可能にし、ひいては、正確な画像診断を可能にする技術を提供する。【解決手段】画像取得装置が、試料からの光を集光する光学系と、光学系からの光路を複数の光路に分割する分割手段と、複数の光路上にそれぞれ受光面を有する複数の撮像手段であって、複数の基準面が試料側の異なる高さに位置する、複数の撮像手段と、試料と複数の基準面との相対位置を変更する変更手段と、を有する。変更手段は、相対位置の変更後の複数の基準面が存在する試料内の複数の位置のうちのいずれかと、相対位置の変更前の複数の基準面が存在する試料内の複数の位置のうちのいずれかと、の間の光軸方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、相対位置を変更し、複数の撮像手段は、相対位置毎に、複数の基準面に対応する複数の画像データを撮像する。【選択図】図１
2015187705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの光を集光する光学系と、
前記光学系からの光路を複数の光路に分割する分割手段と、
前記複数の光路上にそれぞれ受光面を有する複数の撮像手段であって、各々の受光面と光学的に共役な試料側の面である複数の基準面が前記試料側の異なる高さに位置する、複数の撮像手段と、
前記光学系の光軸方向における、前記試料と前記複数の基準面との相対位置を変更する変更手段と、
を有し、
前記変更手段は、前記相対位置の変更後の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、前記相対位置の変更前の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、の間の前記光軸方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更し、
前記複数の撮像手段は、前記相対位置毎に、複数の基準面に対応する複数の画像データを撮像する
ことを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記撮像手段で撮像された前記画像データと、前記画像データの撮像位置を表す位置情報と、を互いに関連付けて出力する出力手段をさらに有する
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】
前記光軸方向の距離が前記第１の閾値以下となる前記相対位置の変更前の基準面と前記相対位置の変更後の基準面とに対応する２つの画像データを比較することにより、前記相対位置の変更に伴って生じた、前記光軸方向に垂直な方向の撮像位置のずれを検出する検出手段をさらに有する
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４】
前記撮像手段で撮像された前記画像データを出力する出力手段であって、前記相対位置の変更後の基準面に対応する画像データを出力する場合に、画像データと、前記検出手段で検出されたずれを表すずれ情報と、を互いに関連付けて出力する出力手段をさらに有する
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】
前記検出手段で検出されたずれが低減するように、前記相対位置の変更後の基準面に対応する画像データを補正する補正手段をさらに有する
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６】
前記相対位置の変更と、前記複数の画像データの撮像と、は繰り返し実行され、
前記第１の閾値は、０と、前記光学系の被写界深度と略等しい値と、の間で切替可能であり、
前記検出手段は、前記第１の閾値が前記光学系の被写界深度と略等しい値である場合にずれの検出を行わず、前記第１の閾値が０である場合にずれの検出を行い、
前記補正手段は、ずれの検出が行われなかった場合に、前記相対位置の変更後の基準面に対応する画像データを、最後に検出されたずれに基づいて補正する
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】
前記検出手段で検出されたずれの大きさが第２の閾値以上である場合に、前記検出手段で検出されたずれが低減するように、前記光軸方向に垂直な方向に撮像位置を補正する補正手段をさらに有し、
前記複数の撮像手段は、前記補正手段による補正後に、前記相対位置の変更後の複数の基準面に対応する複数の画像データを再度撮像する
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８】
前記相対位置の変更と、前記複数の画像データの撮像と、は繰り返し実行され、
前記第１の閾値は、０と、前記光学系の被写界深度と略等しい値と、の間で切替可能であり、
前記検出手段は、前記第１の閾値が前記光学系の被写界深度と略等しい値である場合にずれの検出を行わず、前記第１の閾値が０である場合にずれの検出を行い、
前記補正手段は、ずれの検出が行われなかった場合に、前記相対位置の変更後の基準面に対応する撮像位置を、最後に検出されたずれに基づいて補正する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記変更手段は、前記相対位置の変更前の複数の基準面のうち前記光軸方向において端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、前記相対位置の変更後の複数の基準面のうち前記光軸方向において端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、の間の前記光軸方向の距離が前記第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
前記変更手段は、
前記光軸方向であって、且つ、前記試料から前記光学系に向かう方向である第１方向に前記相対位置を変更する場合に、前記相対位置の変更前の複数の基準面のうち前記第１方向側の端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、前記相対位置の変更後の複数の基準面のうち前記第１方向と反対の第２方向側の端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、の間の前記光軸方向の距離が前記第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更し、
前記第２方向に前記相対位置を変更する場合に、前記相対位置の変更前の複数の基準面のうち前記第２方向側の端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、前記相対位置の変更後の複数の基準面のうち前記第１方向側の端に配置された基準面が存在する前記試料内の位置と、の間の前記光軸方向の距離が前記第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１１】
前記光軸方向の範囲である撮像対象範囲の一端から他端に向かう方向であって、前記相対位置の初期位置に対応する複数の基準面に近い側の端から、前記初期位置に対応する複数の基準面から遠い側の端へ向かう方向を、前記相対位置の変更方向として決定する決定手段をさらに有し、
前記変更手段は、前記初期位置に対応する複数の基準面に近い側の前記端から順に撮像が行われ、前記撮像対象範囲全体に渡って画像データが撮像されるように、前記決定手段で決定された変更方向に前記相対位置を繰り返し変更する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１２】
前記第１の閾値は前記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１〜１１のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１３】
前記第１の閾値は変更可能である
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１４】
前記分割手段は、前記光学系からの光を中心波長が異なる複数の光に波長分割する
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１５】
試料からの光を集光する光学系と、
前記光学系からの光路を複数の光路に分割する分割手段と、
前記複数の光路上にそれぞれ受光面を有する複数の撮像手段であって、各々の受光面と光学的に共役な試料側の面である複数の基準面が前記試料側の異なる高さに位置する、複数の撮像手段と、
を有する画像取得装置の制御方法であって、
前記光学系の光軸方向における、前記試料と前記複数の基準面との相対位置を変更する工程であって、前記相対位置の変更後の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、前記相対位置の変更前の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかとの間の前記光軸方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更する工程と、
前記複数の撮像手段を用いて、前記相対位置毎に、複数の基準面に対応する複数の画像データを撮像する工程と、
を有することを特徴とする画像取得装置の制御方法。
【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、層間の面内方向の相対位置ずれが少ない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、光学顕微鏡の代替として、試料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。この装置においては、取得した画像データを用いて、医師による病状診断を可能とする。この種の装置は、デジタル顕微鏡システム、スライドスキャナ、バーチャルスライドシステムなどと呼ばれる。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（Ｚ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、試料の載せたステージをＺ方向に移動させながら構造物を検出し、画像を取得すべきＺ範囲（高さ範囲）を決定する。そして、ステージの高さを微小移動させながら、そのＺ範囲内の複数層の画像を取得する。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る。各層の画像はレイヤー画像、複数層のレイヤー画像群はＺスタック画像とも呼ばれる。
【０００４】
ところが、ステージをＺ方向に移動させると、ステージがＺ方向だけでなくＸＹ方向（Ｚ方向に垂直な方向）にも移動してしまい、取得される画像の領域がステージのＺ方向の位置ごとに変化してしまうことがある。このような領域変化の可能性を考慮せずに全焦点画像や三次元画像を構築すると、試料に存在しない歪みを含む全焦点画像や三次元画像が得られてしまう。そのため、領域変化の可能性を考慮せずに構築された全焦点画像や三次元画像を用いると、精度の高い診断がし難くなってしまう。例えば、細胞核の形状に基づいて細胞核の異常の有無を診断する場合、全焦点画像や三次元画像に存在する歪みが、細胞核に存在する歪みなのか、上記領域変化によって生じた歪みなのかを、判別することができない。
【０００５】
このような問題に鑑みた技術は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示には、標本の高さ方向が異なる画像において、高さ方向に垂直な平面間の位置ずれを検出・補正して、高精度の全焦点画像および３次元画像を構築することができる画像処理装置が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、高さ方向が異なる画像に基づいて位置ずれが検出される。そのため、特許文献１に開示の技術では、検出された位置ずれが標本に存在する歪みによるものなのか上記領域変化によるものなのかを区別することができず、位置ずれの誤検出が行われてしまう可能性がある。
【０００７】
また、複数層の画像の取得に関する従来技術として、特許文献２に開示の技術がある。特許文献２には、対物レンズの光路を分割し、撮像手段の受光面を、対物レンズの複数の所定位置に対して共役な位置に配置することにより、試料の厚さ方向の観察・測定範囲を広げることができる多数面同時測定顕微鏡装置が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示の技術を用いたとしても、同時測定によって観察・測
定できる範囲以上の厚さの試料を観察・測定したい場合には、ステージをＺ方向に移動させる必要がある。そのため、特許文献２に開示の技術を用いたとしても、上述した問題（画像の領域の変化）が発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−０２０１４０号公報
【特許文献２】特開平７−００５３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で層間の面内方向の相対位置ずれが少ない多層の画像の取得を可能にし、ひいては、正確な画像診断を可能にする技術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】
【００１１】
本発明の第１の態様は、
試料からの光を集光する光学系と、
前記光学系からの光路を複数の光路に分割する分割手段と、
前記複数の光路上にそれぞれ受光面を有する複数の撮像手段であって、各々の受光面と光学的に共役な試料側の面である複数の基準面が前記試料側の異なる高さに位置する、複数の撮像手段と、
前記光学系の光軸方向における、前記試料と前記複数の基準面との相対位置を変更する変更手段と、
を有し、
前記変更手段は、前記相対位置の変更後の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、前記相対位置の変更前の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、の間の前記光軸方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更し、
前記複数の撮像手段は、前記相対位置毎に、複数の基準面に対応する複数の画像データを撮像する
ことを特徴とする画像取得装置である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、
試料からの光を集光する光学系と、
前記光学系からの光路を複数の光路に分割する分割手段と、
前記複数の光路上にそれぞれ受光面を有する複数の撮像手段であって、各々の受光面と光学的に共役な試料側の面である複数の基準面が前記試料側の異なる高さに位置する、複数の撮像手段と、
を有する画像取得装置の制御方法であって、
前記光学系の光軸方向における、前記試料と前記複数の基準面との相対位置を変更する工程であって、前記相対位置の変更後の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、前記相対位置の変更前の複数の基準面が存在する前記試料内の複数の位置のうちのいずれかと、の間の前記光軸方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、前記相対位置を変更する工程と、
前記複数の撮像手段を用いて、前記相対位置毎に、複数の基準面に対応する複数の画像データを撮像する工程と、
を有することを特徴とする画像取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な方法で層間の面内方向の相対位置ずれが少ない多層の画像の取得が可能になり、ひいては、正確な画像診断が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る画像取得装置の概略図
【図２】画像取得装置のユニット配置図
【図３】制御ユニットの機能ブロック図
【図４】制御ユニットのハードウェア構成図
【図５】試料の観察対象層と基準面との関係を説明するための図
【図６】画像取得装置の処理全体を表すフローチャート
【図７】Ｚ取得対象範囲内の観察対象層の画像の取得処理を表すフローチャート
【図８】ステージのＺ移動順序の算出処理を表すフローチャート
【図９】第２実施形態に係る画像取得システムの概略図
【図１０】第２実施形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図１１】第２実施形態に係る画像取得システムの処理全体を表すフローチャート
【図１２】第３の実施形態に係わる画像取得装置の概略図
【図１３】第３の実施形態に係わる撮像順番と基準面との関係を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。本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（スライドスキャナ）を、画像取得の対象となる試料としてスライド（プレパラートとも呼ばれる。）を好ましい例として提示するが、本発明の範囲は特にこれらに限定されない。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、本発明の範囲を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。
【００１６】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る画像取得装置について、図１を用いて説明する。
【００１７】
（画像取得装置の構成）
図１は、第１実施形態に係る画像取得装置１００の構成を示す図である。図１に基づいて、画像取得装置１００の構成について説明する。以下の説明においては、Ｚ方向を光学系である対物レンズ１０２の光軸方向、ＸＹ方向をその光軸に垂直な方向と定義する。Ｚ方向は、試料の高さ方向（厚み方向）とも一致する。
【００１８】
画像取得装置１００は、対物レンズ１０２、光路分割ユニット１０３、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄ、ステージ１０５、制御ユニット１０６、表示ユニット１０７を有する。対物レンズ１０２は、試料であるスライド１０１からの光（透過光または反射光）を集光する光学系である。光路分割ユニット１０３は、対物レンズからの光束を４つの光路に分割する分割手段である。撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄは、分割光路それぞれの光軸上に配置された複数の撮像手段である。ステージ１０５は、スライド１０１を保持し移動させる変更手段である。制御ユニット１０６は、画像取得装置１００を制御して表示用画像データを生成する制御手段である。表示ユニット１０７は、デジタル画像を表示する表示手段である。スライド１０１のＸＹＺ位置がステージ１０５によって移動制御され、スライド１０１内の高さの異なる４つの層が、対物レンズ１０２、光路分割ユニット１０３を介して、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄによって同時に撮像される。
【００１９】
スライド１０１は、スライドグラス上に試料（組織切片等の生体サンプルなど）を配置し、封入剤およびカバーグラスで試料を固定した、プレパラート標本である。
【００２０】
対物レンズ１０２は、レンズ及びミラーの組み合わせで構成され、不図示の本体フレームおよび鏡筒によって保持される。対物レンズ１０２は、光路分割ユニット１０３とともに、スライド１０１の光像を撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄの受光面に結像させるための結像光学系を構成する。また、対物レンズ１０２は、スライド１０１の光像を所定の倍率で拡大し、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄのいずれの受光面においても同じ拡大率で投影する。対物レンズ１０２の被写界深度は、約１ｕｍ（マイクロメートル）から数ｕｍと非常に狭い。
【００２１】
光路分割ユニット１０３は、不図示の本体フレームあるいは対物レンズ１０２の鏡筒によって保持され、対物レンズ１０２からの光束を、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄに向けて４分割するための光学系である。光路分割ユニット１０３は、対物レンズ１０２の視野全体が各撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄの受光面に投影されるように構成・配置される。
【００２２】
撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄは、不図示の本体フレームあるいは対物レンズ１０２の鏡筒によって保持され、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の（２次元）撮像素子により構成される。高画素センサを使用することで、広域かつ高空間分解能画像の一括取得が可能となる。本実施形態においては、６．４ｕｍ（マイクロメートル）ピッチのフルサイズＣＭＯＳを光学２５．６倍の対物レンズ１０２と組み合わせることによって、１．４ｍｍ×０．９ｍｍ領域からの０．２５ｕｍ／ｐｉｘｅｌの画像一括取得を実現する。４つの撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄは、光路分割ユニット１０３で分割された４つの分割光路上にそれぞれ受光面を有する。本明細書では、対物レンズ１０２に対して、各撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄの受光面と光学的に共役な位置にある試料側（物体側）の面を「基準面」と呼ぶ。４つの撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄに対応する４つの基準面のＺ方向（光軸方向）の位置を異ならせることで、スライド１０１内の異なるＺ位置の層を同時に撮像できる。撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄからの出力データの取り込みは、制御ユニット１０６によって制御される。
【００２３】
ステージ１０５は、スライド１０１を保持する保持部と、制御ユニット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ステージを含む（いずれも不図示）。ＸＹステージは、特に、２５ｍｍ以上の広範囲に駆動可能なものが好ましい。ＸＹステージは、リニアモータや、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などで構成することができる。一方、Ｚステージは、特に、０．１ｕｍ以下の位置決め精度で駆動可能なものが好ましい。Ｚステージは、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することができる。
【００２４】
ＸＹステージが移動することで、スライド１０１と対物レンズ１０２とのＸＹ相対位置が変更され、スライド１０１の所望の領域の分割画像が取得可能となる。また、ＸＹ移動を連続して制御しながら分割画像の取得を繰り返すことで、スライド１０１の広域を撮像することができる。広域から画像取得するためのＸＹ移動順序は、ＸＹ取得対象範囲に基づいて決定する。ＸＹ取得対象範囲は、画像を取得すべき試料内のＸＹ範囲（領域の広がり）を定義する情報である。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、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もよい。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削除し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取得対象領域を決定する。
【００２５】
一方、Ｚステージが移動することで、スライド１０１と４つの基準面とのＺ相対位置が変更され、スライド１０１内の異なる高さ（深さ）の４層分の画像が同時に取得可能となる。以後、スライド１０１と４つの基準面とのＺ相対位置を、単に“Ｚ相対位置”と記載する。また、Ｚ移動を連続して制御しながら画像の取得を繰り返すことで、同じＸＹ領域に対し４層以上の画像の取得が可能となる。換言すれば、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄが、Ｚ相対位置毎に、４つの基準面に対応する４つの画像を撮像することにより、同じＸＹ領域に対し４層以上の画像の取得が可能となる。この処理を多層画像取得処理とよぶ。多層画像取得処理における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、多層の画像を取得すべき試料内のＺ範囲（高さ範囲）を定義する情報であり、オートフォーカス処理に基づいて決定することができる。なお、Ｚ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Ｚ形状情報に基づいて決定してもよいし、ユーザからの指示に基づいて決定してもよい。Ｚ形状情報は、試料のＺ方向の形状を表す。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スライド１０１と対物レンズ１０２の４つの基準面とのＺ相対位置を変更する構成としたが、対物レンズ１０２または撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄが移動する構成としても良い。
【００２６】
制御ユニット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。制御ユニット１０６は、ステージ１０５、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄ、表示ユニット１０７との間で、制御情報や画像データの入出力を行うためのインターフェースを備える。また、制御ユニット１０６は、画像取得装置１００の設定を変更するためのインターフェース、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。後述する制御ユニット１０６の機能は、ハードディスクなどの記憶媒体に格納されたプログラムをメモリにロードし、ＣＰＵが実行することにより実現されるものである。
【００２７】
表示ユニット１０７は、画像取得装置１００の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。ＣＲＴや液晶等のモニタにより表示ユニット１０７を構成することができる。
【００２８】
（光路の分割）
図２は、４つの基準面を撮像するための、対物レンズ１０２、光路分割ユニット１０３、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄの配置図である。光路分割ユニット１０３は、対物レンズ１０２の像側に配置した３つのビームスプリッタ３１〜３３から構成される。
【００２９】
図２に示すように、対物レンズ１０２の４つの基準面を、対物レンズ１０２に近い側からＯＳａ〜ＯＳｄとする。撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄの受光面の位置は、それぞれ基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの位置と光学的共役となるように配置されている。すなわち、基準面ＯＳａからの光束ＬＦａは、ビームスプリッタ３１で反射され、ビームスプリッタ３３を透過して、撮像ユニット１０４Ａの受光面に結像する。基準面ＯＳｂからの光束ＬＦｂは、ビームスプリッタ３１とビームスプリッタ３３でそれぞれ反射され、撮像ユニット１０４Ｂの受光面に結像する。基準面ＯＳｃからの光束ＬＦｃは、ビームスプリッタ３１とビームスプリッタ３２を透過し、撮像ユニット１０４Ｃの受光面に結像する。基準面ＯＳｄからの光束ＬＦｄは、ビームスプリッタ３１を透過し、ビームスプリッタ３２で反射され、撮像ユニット１０４Ｄの受光面に結像する。各撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄは、制御ユニット１０６からの制御指令に応じて、それぞれ撮像データＤａ〜Ｄｄを出力する。
【００３０】
ステージ１０５によって、試料内の所望の層のＺ位置を最上位の基準面ＯＳａに一致させることで、その層に合焦した撮像データＤａが撮像ユニット１０４Ａから得られる。これと同時に、その層からそれぞれ所定距離（基準面ＯＳｂ〜ＯＳｄの基準面ＯＳａからの距離）離れた３層の撮像データＤｂ〜Ｄｄが、撮像ユニット１０４Ｂ〜１０４Ｄから得られる。
【００３１】
ここで、基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間隔が対物レンズ１０２の被写界深度と同じかそれ以下となるようにすることが好ましい。こうすることで、試料内の構造物にピントの合った画像がいずれかの撮像ユニットで必ず得られることを保証でき、高さ方向に高分解能な多層の画像が取得可能となる。本実施形態では、基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間隔を対物レンズ１０２の被写界深度以下とする。
【００３２】
また、本実施形態では、一例として、３個のビームスプリッタおよび４個の撮像ユニットによって４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、１個のビームスプリッタおよび２個の撮像ユニットによって２つの層を同時撮像する構成とできる。あるいは、１個のダイクロイックミラーおよび３個の撮像ユニットによって３つの層を同時撮像する構成とできる。５つ以上の層を同時撮像する構成を採ることもできる。このように、対物レンズ１０２の焦点深度や光路分割ユニット１０３の形状・構成などによって適宜決定できる。
なお、後述する位置ずれ検出において画像データを比較する撮像ユニット１０４Ａおよび１０４Ｄを特にメンテナンスし易い位置に配置することが好ましい。
【００３３】
（制御ユニットの機能）
制御ユニット１０６は、ステージ１０５、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄを順次制御し、スライド１０１の観察対象層における分割画像を取得する。
また、制御ユニット１０６は、分割画像に基づいて、ステージ１０５のＺ移動（Ｚ相対位置の変更）に伴って生じた、画像間のＸＹ方向の撮像位置のずれ（ＸＹずれ）を検出する。そして、制御ユニット１０６は、上記ＸＹずれを補正する。
また、制御ユニット１０６は、Ｚ方向の位置が互いに異なる複数の分割画像を合成する画像合成処理を行うことにより、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や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。
更に、制御ユニット１０６は、全焦点画像データ、三次元画像データ、または、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。合成画像データは、ＸＹ相対位置が互いに異なる複数の全焦点画像データまたは複数の三次元画像データを合成した画像データである。
【００３４】
図３は、制御ユニット１０６の機能ブロック図である。図３に示すように、制御ユニット１０６は、主制御部６０、ステージ位置制御部６１、決定手段である移動方向決定部６２、撮像制御部６３、検出手段である位置ずれ検出部６４、補正手段である画像データ処理部６５から構成される。
【００３５】
主制御部６０は、画像取得装置１００を構成する各部の動作を統括的に制御する。例えば、主制御部６０は、ＸＹずれが補正された画像を取得し、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生成し、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、不図示の光源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。
【００３６】
ステージ位置制御部６１は、ステージ１０５のＸＹ移動およびＺ移動を、それぞれの移動順序（制御目標値テーブル）に基づいて、出力インターフェースを介して順次制御する
。そして、スライド１０１の所望の分割領域の観察対象層を基準面ＯＳａ〜ＯＳｄのいずれかの位置に送り込ませる。また、ステージ位置制御部６１は、入力インターフェースを介してステージ１０５のＸＹＺ位置座標を取得する。
【００３７】
ステージ位置制御部６１は更に、試料のＺ取得対象範囲と、移動方向決定部６２で決定された移動方向と、Ｚステージの現在のＺ位置（初期位置）に基づいて、Ｚ移動順序（ステージ１０５をＺ移動させる制御目標値テーブル）を決定する。Ｚ取得対象範囲は、光軸方向における撮像対象範囲である。本実施形態では、１回目のＺ移動の目標位置が、Ｚ取得対象範囲の２つの端のうち、移動方向決定部６２で決定された移動方向と反対の方向側の端に対応する位置となるように、決定される。また、２回目以降のＺ移動の目標位置が、その目標位置に対応するＺ取得対象範囲内の位置が移動方向決定部６２で決定された移動方向に移動するように、順次決定される。２回目以降のＺ移動の目標位置は、Ｚ位置の変更後の４つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｄが存在するＺ取得対象範囲内の４つの位置のうちのいずれかと、Ｚ位置の変更前の４つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｄが存在するＺ取得対象範囲内の４つの位置のうちのいずれかと、の間のＺ方向の距離の最小値が第１の閾値以下になるように、決定される。Ｚ取得対象範囲の一端から他端までの複数の位置に対応する複数の目標位置（Ｚ移動の目標位置）を決定することにより、Ｚ移動順序が生成される。これによって、Ｚステージの一定方向の移動によるＺ取得対象範囲全体（撮像対象範囲全体）の画像取得が可能となる。
【００３８】
また、ステージ位置制御部６１は、Ｚ方向の距離の最小値が第１の閾値以下となる、変更前基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、変更後基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、に対応する２つの画像データがどの撮像ユニットからいつ取得されたかを判別可能とする。変更前基準面は、Ｚ相対位置の変更前の基準面であり、変更後基準面は、Ｚ相対位置の変更後の基準面である。
【００３９】
移動方向決定部６２は、試料のＺ取得対象範囲と、Ｚステージの現在のＺ位置（初期位置）とに基づいて、Ｚステージの移動方向（Ｚ相対位置の変更方向）を決定する。本実施形態では、Ｚステージの現在のＺ位置における４つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｄとＺ取得対象範囲の一端との間の距離と、Ｚステージの現在のＺ位置における４つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｄとＺ取得対象範囲の他端との間の距離と、が比較される。そして、上記２つの距離のうち、短い方の距離に対応する端（Ｚ取得対象範囲の端）から、長い方の距離に対応する端にＺ相対位置が向かう方向が、Ｚステージの移動方向として決定される。あるいは、こうした比較を行わず、ユーザからの指示に基づいて所望の方向がＺ移動方向として使用されてもよい。
【００４０】
撮像制御部６３は、ステージ１０５の移動完了に同期して、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄによる撮像を、入出力インターフェースを介して制御し、画像データ群Ｄａ〜Ｄｄを入力する。また、画像データに対応する位置情報を取得する。位置情報は、画像データの撮像位置を表す情報である。具体的には、位置情報は、画像がスライド１０１のどの分割領域（ＸＹ位置）及びどの観察対象層（Ｚ位置）を撮像したものかを表す情報である。位置情報は、例えば、ステージ１０５の制御目標であるＸＹＺ位置座標、移動完了後のステージ１０５ＸＹＺ位置座標、等に基づいて取得することができる。そして、撮像制御部６３は、画像データと位置情報とを互いに関連付けて出力する。関連付けの方法としては、例えば、両データに同じヘッダ情報を付加する方法を使用できる。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が、ヘッダ情報として画像データに付加されてもよい。
【００４１】
位置ずれ検出部６４は、Ｚステージの移動完了に同期して、ＸＹずれを検出する。具体的には、位置ずれ検出部６４は、上述したＺ方向の距離の最小値が第１の閾値以下となる
相対位置変更前の基準面と相対位置変更後の基準面とに対応する２つの画像データがどの撮像ユニットからいつ取得されたかを判断する。そして、位置ずれ検出部６４は、上述したＺ方向の距離の最小値が第１の閾値以下となる変更前基準面と変更後基準面とに対応する２つの画像データを比較することにより、ＸＹずれを検出する。本実施形態では、Ｚ相対位置の変更前の４つの基準面のうち光軸方向において端に配置された基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、Ｚ相対位置の変更後の４つの基準面のうち光軸方向において端に配置された基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、の間のＺ方向の距離が第１の閾値以下になるように、Ｚ相対位置が変更される。具体的には、第１方向にＺ相対位置を変更する場合に、第１方向側の端に配置された変更前基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、第１方向と反対の第２方向側の端に配置された変更後基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、の間のＺ方向の距離が第１の閾値以下になるように、Ｚ相対位置が変更される。そして、第２方向にＺ相対位置を変更する場合に、第２方向側の端に配置された変更前基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、第１方向側の端に配置された変更後基準面が存在するＺ取得対象範囲内の位置と、の間のＺ方向の距離が第１の閾値以下になるように、Ｚ相対位置が変更される。第１方向は、光軸方向であり、且つ、試料から対物レンズ１０２に向かう方向である。そのため、比較器への入力を、画像データＤａおよびバッファしておいた画像データＤｄとするか、画像データＤｄおよびバッファしておいた画像データＤａとするかを、移動方向決定部６２で決定された移動方向に応じて切り替える構成を採用できる。
【００４２】
上述したＺ方向の距離の最小値が第１の閾値以下となる変更前基準面と変更後基準面とに対応する２つの画像データ間で、Ｚ方向のずれによる差は小さく、ＸＹ方向のずれによる差が大きい。そのため、上記２つの画像データを比較することにより、ＸＹずれを検出することができる。ＸＹずれの検出方法は特に限定されない。例えば、上記２つの画像データのそれぞれについて特徴点を検出（抽出）する処理を行い、上記２つの画像データ間で特徴点を比較することにより、ＸＹずれを検出することができる。また、差分絶対値和等の指標を用いた単純な領域マッチングを行うことにより、ＸＹずれを検出することができる。具体的には、上記２つの画像データの一方の画像データＡ１に対して領域Ａ２を設定し、他方の画像データＢ１に対して領域Ｂ２（領域Ａ２と同じサイズの領域）を設定する。そして、設定した領域内の画素毎に画像データ間の画素値の差分の絶対値を算出し、算出した絶対値の総和を算出する。その後、画像データＢ１に領域を設定し、絶対値の総和を算出する処理を繰り返す。それにより、算出した絶対値の総和が最小となる領域Ｂ３を領域Ａ２に対応する領域として検出することができ、領域Ａ２と領域Ｂ３のＸＹ方向のずれをＸＹずれとして検出することができる。このような領域マッチングを用いれば、煩雑な（多数の）特徴点を検出することなく、ＸＹずれを検出することができる。
【００４３】
なお、第１の閾値は、対物レンズ１０２の被写界深度以下であることが好ましく、０であることが特に好ましい。上述した２つの画像データの差は、第１の閾値が小さいほどＸＹ方向のずれによる差をよく表す。そのため、第１閾値が小さいほど精度良くＸＹずれを検出することができる。本実施形態では、第１の閾値として０を用いた場合の例を説明する。
なお、第１の閾値は、メーカー等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが変更可能な値であってもよい。
【００４４】
なお、画像データと、位置情報やどの撮像ユニットからいつ取得されたか画像データかを示す情報と、を互いに関連付けて、互いに関連付けられたそれらのデータを、出力インターフェースを介して画像取得装置１００とは別の画像処理装置に出力してもよい。そして、画像取得装置１００とは別の画像処理装置で、ＸＹずれの検出、ＸＹずれの補正、全焦点画像データ、三次元画像データ、または、それらの合成画像データの生成、などが行われてもよい。
あるいは、画像データと、位置情報や検出されたＸＹずれを表す情報と、を互いに関連付けて、互いに関連付けられたそれらのデータを、出力インターフェースを介して画像取得装置１００とは別の画像処理装置に出力してもよい。そして、画像取得装置１００とは別の画像処理装置で、ＸＹずれの補正、全焦点画像データ、三次元画像データ、または、それらの合成画像データの生成、などが行われてもよい。ＸＹずれを表す情報は、Ｚ位置の変更後の基準面に対応する画像データの出力時にのみ関連付ければよい。
【００４５】
画像データ処理部６５は、Ｚステージの移動完了に同期して、検出されたＸＹずれに基づき、Ｚステージの移動後に取得した画像データ群Ｄａ〜ＤｄのＸＹ位置を補正した補正画像データ群を生成する。例えば、画像データ処理部６５は、Ｚステージの移動後に取得した画像データ群Ｄａ〜Ｄｄの各画素位置を、検出したＸＹずれの分だけシフトさせる。それにより、検出されたＸＹずれが低減される。なお、画像データと関連付けて画像取得した位置情報が表すＸＹ位置を検出したＸＹずれの分だけシフトさせてもよい。そして、例えば、後段の合成処理や表示処理の際に、画素位置がシフトされた画像データ群が生成されてもよい。
【００４６】
こうして、Ｚステージの移動前に対してＸＹ位置のそろった補正画像データ群が繰り返し生成され、試料の多層にわたって、Ｚ位置の変更に伴って生じたＸＹ方向の撮像位置のずれが補正された複数の画像群が取得できる。
なお、位置情報と補正画像データ群とを、互いに関連付けて、画像取得装置１００とは別の画像処理装置に出力インターフェースを介して出力してもよい。そして、画像取得装置１００とは別の画像処理装置で、全焦点画像データ、三次元画像データ、または、それらの合成画像データの生成が行われてもよい。
【００４７】
また、画像データ処理部６５は、Ｚ取得対象範囲内の画像取得完了に同期して、補正画像データ群とそのＺ位置情報に基づいて、全焦点画像データおよび／または三次元画像データを生成する。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や差分値を算出し、この値を評価値とする。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。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、撮像データ群の各画素をボクセル空間にマッピングすることで三次元画像データを生成してもよい。あるいは、表示処理の際に、ユーザの指定したＸＹＺ位置の画像データに切り替えて表示できるように、複数層の画像データとＸＹＺ位置と関連付けたもの（Ｚスタック画像）でも良い。
【００４８】
更に、画像データ処理部６５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および／または三次元画像データとそのＸＹ位置に基づいて、合成画像データを生成する。合成画像データは、スライド１０１のＸＹ取得対象範囲の全域を表す画像データであり、各分割領域の分割画像データを位置合わせし接続することで生成される。接続方法は、繋ぎ合わせ（タイリング）、重畳（隣接画像間の重なり部分をブレンド）、補間処理により滑らかに繋げるなど、どのような方法をもちいてもよい。補正画像データと同じく、画像データと関連付けて取得した位置情報に接続情報（接続時の画素位置のシフト量を表す情報）を反映させてもよい。そして、表示処理の際に、接続情報に応じて画素位置がシフトされた画像データ群が生成されて表示されてもよい。
【００４９】
こうして、画像データ処理部６５は、撮像データ群を用いて、全焦点画像データ、三次元画像データ、合成画像データなどの表示用画像データ（観察用画像データ）を生成する。画像データ処理部６５は、これらの表示用画像データを出力インターフェースを介して出力し、表示ユニット１０７において表示可能とする。なお、全焦点画像データまたは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。つまり、各分割領域の
撮像データを接続して各層の合成画像データを生成した後、複数層の合成画像データから全焦点画像データや三次元画像データを生成することもできる。なお、上述した表示用画像データの生成方法は一例であり、他の画像処理法を用いてもよい。また、画像データ処理部６５が上記以外の表示用画像データ、例えば、観察や診断に有益な画像特徴を強調ないし抽出した画像データ、視線方向（観察方向）を変更した画像データなどを生成することもできる。
【００５０】
更に、画像データ処理部６５は、生成された画像データ群Ｄａ〜ＤｄからＺ取得対象範囲の算出を行う。例えば、画像データ処理部６５は、ステージ位置制御部６１および撮像制御部６３を介したオートフォーカス処理を行い、生成された画像データごとに、全焦点画像データ生成時と同様の評価値を算出する。そして、画像データ処理部６５は、評価値の高い箇所が存在するＺ範囲をＺ取得対象範囲として決定する。画像データ群Ｄａ〜Ｄｄを生成するためのＺステージの移動間隔は、主制御部６０によって適宜変更可能としてもよい。
【００５１】
（制御ユニットのハードウェア構成）
図４は、制御ユニット１０６のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御ユニット１０６としては、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）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、及びこれらを互いに接続するバス２０５を備える。
【００５２】
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。ＨＤＤ２０２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。撮像ユニットから取得した撮像データや生成した全焦点画像データ、三次元画像データ、合成画像データ、表示用データなどをＨＤＤ２０２に記憶させることもできる。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、制御ユニット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。
【００５３】
入出力Ｉ／Ｆ２０４は、光通信や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。入出力Ｉ／Ｆ２０４には、ステージ１０５、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄ、表示ユニット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を入出力Ｉ／Ｆ２０４に接続することもできる。図１では、表示ユニット１０７が外部装置として接続される形態を想定しているが、表示装置と一体化したＰＣを用いて制御ユニット１０６と表示ユニット１０７を一つの装置で構成しても良い。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。タッチパネルディスプレイのように表示ユニット１０７と入力装置を兼ねるデバイスを用いることもできる。
【００５４】
（試料の観察対象層と基準面との関係）
図５は、４つの撮像データＤａ〜Ｄｄに対応する４つの基準面ＯＳａ〜ＯＳｄと試料（Ｚ取得対象範囲）との対応関係を示す図である。
ＬＴはＺ取得対象範囲の上端（上端層）を示し、ＬＢはＺ取得対象範囲の下端（下端層）を示す。
【００５５】
時刻Ｔ０における状態（基準面ＯＳａ〜ＯＳｄとＺ取得対象範囲の対応関係）は、ＸＹステージの移動によって、取得対象とした分割領域が対物レンズ１０２の視野内に送り込まれた時の状態を表す。即ち、時刻Ｔ０における状態は、Ｚ相対位置が初期位置であるときの状態を表す。図５の例では、時刻Ｔ０において、上端ＬＴと下端ＬＢのいずれかのＺ位置に一致する基準面は存在していない。詳細は後述するが、本実施形態では、Ｚ相対位置が初期位置であるときの基準面ＯＳａから上端ＬＴまでの距離と、Ｚ相対位置が初期位置であるときの基準面ＯＳｄから下端ＬＢまでの距離と、が比較される。そして、上記２つの距離のうち、短い方の距離に対応する端から、長い方の距離に対応する端にＺ相対位置が向かう方向が、Ｚステージの移動方向として決定される。そのため、図５の例では、上端ＬＴから下端ＬＢにＺ相対位置が向かう方向がＺステージの移動方向として決定される。即ち、下から上にＺステージが向かう方向がＺステージの移動方向として決定される。
【００５６】
時刻Ｔ１における状態は、Ｚステージの移動によって、上端ＬＴのＺ位置が、基準面ＯＳａのＺ位置に送り込まれた時の状態を表す。この時、観察対象層である上端層ＬＴを被写界深度内とした画像データが、Ｄａ（Ｔ１）として撮像ユニット１０４Ａから出力され、観察対象層Ｌ１を被写界深度内とした画像データが、Ｄｄ（Ｔ１）として撮像ユニット１０４Ｄから出力される。同様に、撮像ユニット１０４Ｂからは観察対象層を被写界深度内とした画像データＤｂ（Ｔ１）が出力され、撮像ユニット１０４Ｃからは観察対象層を被写界深度内とした画像データＤｃ（Ｔ１）が出力される。
【００５７】
時刻Ｔ２における状態は、時刻Ｔ１からＺ相対位置を変更した状態を示す。上述したように、本実施形態では、Ｚ相対位置の変更方向と反対の方向側の端に配置された変更前の基準面の位置にある観察対象層が、変更方向側の端に配置された変更後の基準面の位置にある観察対象層に一致するように、Ｚ相対位置が変更される。そのため、図５の例では、Ｚステージの移動によって、観察対象層Ｌ１のＺ位置が、基準面ＯＳｄのＺ位置から基準面ＯＳａのＺ位置に送り込まれている。この時、観察対象層Ｌ１を被写界深度内とした画像データが、Ｄａ（Ｔ２）として撮像ユニット１０４Ａから出力される。すなわち、撮像ユニット１０４Ａからは、時刻Ｔ１に撮像ユニット１０４Ｄから出力された画像データＤｄ（Ｔ１）と同じ観察対象層の画像データが出力される。そして、観察対象層Ｌ２を被写界深度内とした画像データが、Ｄｄ（Ｔ２）として撮像ユニット１０４Ｄから出力される。同様に、撮像ユニット１０４Ｂからは観察対象層を被写界深度内とした画像データＤｂ（Ｔ２）が出力され、撮像ユニット１０４Ｃからは観察対象層を被写界深度内とした画像データＤｃ（Ｔ２）が出力される。
【００５８】
このような動作が、下端ＬＢのＺ位置が、基準面ＯＳａ〜ＯＳｄのいずれかのＺ位置に送り込まれるまで繰り返される。それにより、Ｚ取得対象範囲内の各位置について、焦点の合った画像データが、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄのいずれかから取得される。
なお、観察対象層を一致させる２つの基準面（変更前の基準面と変更後の基準面）は、端に配置された基準面でなくてもよい。但し、Ｚ相対位置の変更方向と反対の方向側の端に配置された変更後の基準面の観察対象層が、変更方向側の端に配置された変更前の基準面の観察対象層に一致するように、Ｚ相対位置を変更すれば、Ｚ相対位置の変更量を高めることができる。その結果、Ｚ取得対象範囲全体を走査するのに必要なＺ相対位置の変更回数（Ｚステージの移動回数）を低減することができる。また、同時に画像取得可能な観察対象層のＺ範囲を拡大することができる。
また、変更後の基準面の観察対象層を変更前の基準面の観察対象層と一致させなくてもよい。その場合には、Ｚ相対位置の変更方向と反対の方向側の端に配置された変更後の基準面の観察対象層が、変更方向側の端に配置された変更前の基準面の観察対象層よりも変更方向側に位置するように、Ｚ相対位置を変更することが好ましい。図５の例では、時刻Ｔ２においてより下側にＺ相対位置が移動されることが好ましい。それにより、Ｚ相対位
置の変更量を高めることができ、Ｚ取得対象範囲全体を走査するのに必要なＺ相対位置の変更回数（Ｚステージの移動回数）を低減することができる。また、同時に画像取得可能な観察対象層のＺ範囲を拡大することができる。
【００５９】
（画像取得方法）
本実施形態における画像取得装置１００の画像取得方法について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
まずステップＳ６０１では、主制御部６０が、画像取得装置１００の処理条件（ＸＹ取得対象範囲等）を取得する。更に、主制御部６０は、ＸＹ取得対象範囲に基づいてステージのＸＹ移動順序（ＸＹステージ制御目標値テーブル）を算出する。このテーブルには、スライド１０１上の複数の分割領域を順に撮像するために、各分割領域を対物レンズ１０２の視野内に移動させるためのＸＹステージの制御目標値が記述されている。なお、各分割領域の大きさは、撮像ユニットの有効撮像領域を対物レンズ１０２の物体側に投影した大きさに対応する。
【００６１】
次のステップＳ６０２では、主制御部６０が、ＸＹ移動順序に基づいて（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）、ステージ位置制御部６１を介してステージ１０５を制御する。また、移動後のステージ１０５のＸＹ位置座標を取得する。
【００６２】
次のステップＳ６０３では、主制御部６０が、現在のＸＹ位置に対応する分割領域のＺ取得対象範囲を取得する。
【００６３】
次のステップＳ６０４では、主制御部６０が、ステージ位置制御部６１、移動方向決定部６２、撮像制御部６３、位置ずれ検出部６４、画像データ処理部６５を介して多層画像取得処理を実行する。それにより、Ｚ取得対象範囲内の複数の観察対象層の画像が取得される。このステップの詳細は、図７で後述する。
【００６４】
次のステップＳ６０５では、主制御部６０が、ＸＹ取得対象範囲内の画像取得が完了したか（ＸＹステージ制御目標値テーブルの最後の行まで実行したか）否かを判断する。完了したと判断した場合、ステップＳ６０５へ移行する。一方、未完である判断した場合、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、ステージ位置制御部６１を介したステージ１０５の制御を続ける。
【００６５】
次のステップＳ６０６では、主制御部６０が、画像データ処理部６５を介して表示用画像データを生成制御し、画像取得を完了する。
【００６６】
（Ｚ取得対象範囲内の観察対象層の画像の取得方法）
Ｚ取得対象範囲内の観察対象層の画像の取得方法の詳細について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
まずステップＳ６２１では、ステージ位置制御部６１が、Ｚ取得対象範囲に基づいてステージのＺ移動順序（Ｚステージ制御目標値テーブル）を算出する。このステップの詳細は、図８で後述する。
【００６８】
次のステップＳ６２２では、ステージ位置制御部６１が、Ｚ移動順序に基づいて（例えば、Ｚ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）、ステージ１０５を制御する。また、移動後のステージ１０５のＺ位置座標を取得する。
【００６９】
次のステップＳ６２３では、撮像制御部６３が、Ｚ移動に同期して撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｄによる撮像を制御し、画像データ群Ｄａ〜Ｄｄを取得する。また、撮像制御部６３は、取得した画像データの位置情報を取得し、取得した画像データと取得した位置情報を関連付けて出力する。
【００７０】
次のステップＳ６２４では、位置ずれ検出部６４が、同一観察対象層を被写界深度内とした２つの画像データ（Ｚ相対位置の変更前の画像データと変更後の画像データ）に基づき、当該２つの画像データ間の位置ずれ（ＸＹずれ）を検出する。図５の例においては、時刻Ｔ２において、Ｄｄ（Ｔ１）とＤａ（Ｔ２）が同一観察対象層を被写界深度内とした画像データであることが判断される。そして、Ｄｄ（Ｔ１）とＤａ（Ｔ２）が比較され、Ｄａ（Ｔ２）〜Ｄｄ（Ｔ２）におけるＤａ（Ｔ１）〜Ｄｄ（Ｔ１）に対するＸＹずれが検出される。
ここで、画像データＤａ〜Ｄｄのそれぞれが、位置情報と、同一観察対象層を被写界深度内とした画像データがどの撮像ユニットからいつ生成されたかの情報と、が関連付けられて出力されてもよい。あるいは、画像データＤａ〜Ｄｄのそれぞれが、位置情報と検出したＸＹずれとが関連付けられて出力されてもよい。
【００７１】
次のステップＳ６２５では、画像データ処理部６５が、検出したＸＹずれに基づき、Ｚステージの移動後に取得した画像データ群Ｄａ〜ＤｄのＸＹ位置を補正した補正画像データ群を生成する。
ここで、補正画像データ群が、位置情報が関連付けられて出力されてもよい。
【００７２】
次のステップＳ６２６では、主制御部６０が、Ｚ取得対象範囲内の画像取得が完了したか（Ｚステージ制御目標値テーブルの最後の行まで実行したか）否かを判断する。完了したと判断した場合、ステップＳ６２７へ移行する。一方、未完であると判断した場合、ステップＳ６２２へ移行し、Ｚ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、ステージ位置制御部６１を介してステージ１０５を制御する。
【００７３】
次のステップＳ６２７では、主制御部６０が、画像データ処理部６５を介して全焦点画像データおよび／または三次元画像データを生成制御し、Ｚ取得対象範囲内の観察対象層の画像取得を完了する。全焦点画像データおよび／または三次元画像データは、補正画像データ群とそのＺ位置情報に基づいて生成される。
【００７４】
（ステージのＺ移動順序の算出方法）
ステージのＺ移動順序の算出方法の詳細について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
まずステップＳ６３１では、移動方向決定部６２が、試料の被写界深度内として画像を取得したい観察対象層のＺ取得対象範囲と、Ｚステージの現在のＺ位置とに基づいて、Ｚステージの移動方向を決定する。図５の例においては、時刻Ｔ０で、上端ＬＴと基準面ＯＳａのＺ位置の差と、下端ＬＢと基準面ＯＳｄのＺ位置の差が比較される。前者が後者よりも小さい場合、Ｚステージの移動方向判定結果として「正（ステージを下から上に移動させる方向；Ｚ相対位置を上から下に移動させる方向）」が得られ、ステップＳ６３２へ移行する。後者が前者よりも小さい場合、Ｚステージの移動方向判定結果として「負（ステージを上から下に移動させる方向；Ｚ相対位置を下から上に移動させる方向）」が得られ、ステップＳ６３６へ移行する。
【００７６】
次のステップＳ６３２では、位置ずれ検出部６４が、撮像ユニット１０４Ａから出力されるＤａおよび撮像ユニット１０４Ｄから１回前に出力されたＤｄが同一観察対象層を被写界深度内とした２つの画像データとして使用されるように、使用データ設定を行う。図
５の例においては、時刻Ｔ２で、Ｄｄ（Ｔ１）とＤａ（Ｔ２）が同一観察対象層を被写界深度内とした画像データとして使用されるように、使用データ（ＸＹずれの検出に使用する画像データ）を設定する。
【００７７】
次のステップＳ６３３では、ステージ位置制御部６１が、１回目のＺステージの制御目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの一行目に記載する目標値）を、上端ＬＴと基準面ＯＳａのＺ位置が一致するように決定する。
【００７８】
次のステップＳ６３４では、ステージ位置制御部６１が、Ｚステージの移動後の下端ＬＢのＺ位置と、基準面ＯＳａ〜ＯＳｄ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、下端ＬＢが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置するか否かを判断する。下端ＬＢが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置すると判断した場合、ステージのＺ移動順序算出を完了する。下端ＬＢが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置しないと判断した場合、ステップＳ６３５へ移行する。
【００７９】
次のステップＳ６３５では、ステージ位置制御部６１が、Ｚステージの次の制御目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの次の行に記載する目標値）を決定し、ステップＳ６３４へ移行する。ここで、Ｚステージの次の制御目標は、最後に決定した制御目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの最後の行に記載されている目標値）に対して、Ｚの正方向に、基準面ＯＳａからＯＳｄまでの距離分シフトするように決定する。図５の例においては、時刻Ｔ２で、観察対象層Ｌ１と基準面ＯＳａのＺ位置が一致するように、次の制御目標が決定される。
【００８０】
一方、ステップＳ６３６では、位置ずれ検出部６４が、撮像ユニット１０４Ｄから出力されるＤｄと撮像ユニット１０４Ａから１回前に出力されたＤａとが同一観察対象層を被写界深度内とした２つの画像データとして使用されるように、使用データ設定を行う。
【００８１】
次のステップＳ６３７では、ステージ位置制御部６１が、１回目のＺステージの制御目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの一行目に記載する目標値）を、下端ＬＢと基準面ＯＳｄのＺ位置が一致するように決定する。
【００８２】
次のステップＳ６３８では、ステージ位置制御部６１が、Ｚステージの移動後の上端ＬＴのＺ位置と、基準面ＯＳａ〜ＯＳｄ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、上端ＬＴが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置するか否かを判断する。上端ＬＴが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置すると判断した場合、ステージのＺ移動順序算出を完了する。上端ＬＴが基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの間に位置しないと判断した場合、ステップＳ６３９へ移行する。
【００８３】
次のステップＳ６３９では、ステージ位置制御部６１が、Ｚステージの次の制御目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの次の行に記載する目標値）を決定し、ステップＳ６３８へ移行する。ここで、Ｚステージの次の制御目標は、最後に決定した目標（Ｚステージ制御目標値テーブルの最後の行に記載されている目標値）に対して、Ｚの負方向に、基準面ＯＳａからＯＳｄまでの距離分シフトするように決定する。
【００８４】
ここまでの例は、画像の取得対象である分割領域が、ＸＹステージによって対物レンズ１０２の視野内に送り込まれた際、最適なＺ位置への移動後に撮像し、以降のＺステージの移動が一定方向となることとした。一方で、送り込み後に即撮像が行われ、その後にＺステージの移動と撮像が繰り返されてもよい。この場合、Ｚステージの移動方向が変化することがある。例えば、Ｚ取得対象範囲の上端と下端の間の位置から下端に向かってＺステージが移動された後、下端から上端に向かってＺステージが移動するように、Ｚステー
ジの位置が制御されることがある。Ｚステージの移動方向が変化する場合には、同一観察対象層のデータとして使用する２つの画像データがどの撮像ユニットからいつ出力されたかがＺステージの移動方向によって変わるので、これを適応的に判断する処理を更に行えばよい。
【００８５】
以上述べた方法によれば、プレパラート１０１に含まれる試料の多層の画像の順次取得が可能な装置において、同じ観察対象層を被写界深度内とした２つの画像（Ｚステージの移動前の画像と移動後の画像）が取得される。それにより、それらの画像を比較するという簡易な処理で、Ｚステージの移動に伴うＸＹ方向の撮像位置のずれを検出することができ、試料の多層にわたって、層間の面内方向（ＸＹ方向）の位置ずれが補正された画像をえることができる。そして、補正された画像に基づいて全焦点画像や三次元画像を構築することによって、医師が、厚み方向の相関関係が正しく反映された細胞情報を把握でき、正確な病理診断を行えるようになる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る画像取得装置について、図９を用いて説明する。
【００８７】
（画像取得システムの構成）
図９は、第２実施形態に係る画像取得システム３００の構成を示す図である。図９に基づいて、画像取得システム３００の構成について説明する。
【００８８】
画像取得システム３００は、画像取得装置１００、画像処理装置３０１、表示装置３０２から構成される。画像取得装置１００と画像処理装置３０１と表示装置３０２は、汎用のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブル３０４とネットワーク３０３を介して互いに通信可能に接続されている。なお、画像取得装置１００と画像処理装置３０１と表示装置３０２は、汎用Ｉ／Ｆのケーブルを用いて互いに接続されていてもよい。
【００８９】
画像取得装置１００は、第１実施形態で説明した機能の他に、検出したＸＹずれに基づいてＸＹ方向に撮像位置を補正可能な機能を有する。具体的には、画像取得装置１００は、検出したＸＹずれに基づいてプレパラート１０１のＸＹ位置を補正移動させ、補正後に画像を再取得することができる機能を有する。この機能を実現するための画像取得装置１００の構成は、図１を用いて説明した画像取得装置１００とほぼ同様である。但し、上記機能を実現するための画像取得装置１００と、図１を用いて説明した画像取得装置１００とでは、制御ユニット１０６の機能が異なる。
【００９０】
（制御ユニットの機能）
図１０は、制御ユニット１０６の機能ブロック図である。図１０に示すように、制御ユニット１０６は、主制御部６０、ステージ位置制御部６１、移動方向決定部６２、撮像制御部６３、位置ずれ検出部６４、再取得判定部６６から構成される。主制御部６０、ステージ位置制御部６１、移動方向決定部６２、撮像制御部６３、位置ずれ検出部６４は、実施形態１で説明した機能と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００９１】
再取得判定部６６は、Ｚステージの移動完了に同期して、検出したＸＹずれに基づき、ＸＹステージを補正移動させてＺステージの移動後に取得した画像データ群の再取得が必要か否かを判定する。再取得の判定は、検出したＸＹずれの大きさと第２の閾値を比較すればよい。本実施形態では、再取得判定部６６は、検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値以上である場合に、再取得が必要であると判断し、検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値未満である場合に、再取得は必要ないと判断する。そして、再取得が必要である場合、再取得判定部６６は、ステージ位置制御部６１を介して、補正手段であるＸＹステージ
をＸＹずれ相当分だけ補正移動させ、撮像制御部６３を介して、画像データ群を再取得させる。即ち、再取得が必要である場合には、ＸＹずれに基づいてＸＹ方向に撮像位置が補正される。そして、撮像位置の補正後に、Ｚ位置の変更後の複数の基準面に対応する複数の画像データが再度撮像される。この時のステージ１０５のＸＹ座標は、Ｚステージの移動に伴うＸＹずれを補正した座標であり、画像取得対象である分割領域とは相関のない座標となっている。このため、ここで生成された画像データ群と関連付けるＸＹ位置情報には、補正移動後のステージ１０５のＸＹ座標は反映させないことが好ましい。換言すれば、ここで生成された画像データ群と関連付けるＸＹ位置情報には、補正移動前のステージ１０５のＸＹ座標を反映させることが好ましい。ＸＹステージをＸＹずれ相当分だけ補正移動させることにより、ＸＹずれを低減することができる。
【００９２】
なお、補正手段として、ＸＹステージを使用する例を示したが、補正用のステージを別途用意し、これを制御する構成としてもよい。この場合、補正用ステージは、ＸＹステージステージよりも可動範囲は小さくてもよいが位置決め精度が高いことが好ましい。
なお、第２の閾値は、メーカー等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが変更可能な値であってもよい。
【００９３】
こうして、プレパラート１０１のＸＹ位置を補正移動して画像を再取得することによって、第１実施形態で示した画像データの画素位置を補正する場合に対して、表示用データとして使用可能な画像データの有効領域（ＸＹ方向の領域）を広げることができる。
【００９４】
画像処理装置３０１は、画像取得装置１００により取得された画像データを処理する機能を有する。具体的には、画像処理装置３０１は、第１実施形態で説明した画像データ処理部６５の機能を有する。但し、画像処理装置３０１は、ＸＹずれに基づく画像データの補正は行わない。
なお、ＸＹずれが低減するように、ＸＹステージの補正移動と画像データの補正との両方が行われてもよい。例えば、ＸＹステージの補正移動だけでは補正しきれなかった分のＸＹずれ（ＸＹステージの補正移動後に残存するＸＹずれ）が、画像データの補正によって低減されてもよい。また、検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値以上である場合にＸＹステージの補正移動を行い、検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値未満である場合に画像データの補正を行う構成であってもよい。検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値以上である場合にＸＹステージの補正移動と画像データの補正の両方を行い、検出したＸＹずれの大きさが第２の閾値未満である場合に画像データの補正を行う構成であってもよい。
【００９５】
表示装置３０２は、表示ユニット１０７と同等で、画像処理装置３０１の生成した表示用画像データ（観察用画像データ）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。また、表示装置３０２に入力装置が設けられている。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。タッチパネルディスプレイのように表示装置３０２と入力装置を兼ねるデバイスを用いることもできる。入力装置は、例えば、画像取得装置１００や画像処理装置３０１の設定をユーザが変更するために使用される。
【００９６】
このように構成された画像取得システム３００は、構成要素をそれぞれ遠方に配置可能であり、ユーザの遠隔操作による画像取得や画像表示を行うことができる。
【００９７】
（画像取得方法）
本実施形態における画像取得システム３００の画像取得方法について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートの各ステップにおける処理は、特に断りがない限り、画像取得装置１００における制御ユニット１０６によって行われ
るものとする。
【００９８】
まず、同一観察対象層を被写界深度内とした２つの画像データに基づき、Ｚステージの移動に伴うＸＹずれが検出される。具体的には、図６のステップＳ６０１から図７のステップＳ６２４までの処理が行われる。
【００９９】
次のステップＳ６５１では、再取得判定部６６が、検出したＸＹずれと第２の閾値を比較し、ＸＹずれの大きさが第２の閾値以上か否かを判定する。ＸＹずれが第２の閾値以上である場合、ステップＳ６５２へ移行する。一方、ＸＹずれが第２の閾値未満である場合、ステップＳ６２６へ移行し、Ｚ取得対象範囲内の画像取得処理が続けられる。
【０１００】
次のステップＳ６５２では、主制御部６０が、ステージ位置制御部６１を介して、ＸＹステージをＸＹずれ相当分だけ補正移動させる。
【０１０１】
次のステップＳ６５３では、主制御部６０が、撮像制御部６３を介して、画像データ群を再取得させる。
【０１０２】
次のステップＳ６２６では、第１実施形態１と同様に、主制御部６０が、Ｚ取得対象範囲内の画像取得が完了したか（Ｚステージ制御目標値テーブルの最後の行まで実行したか）否かを判断する。
【０１０３】
最後のステップＳ６２７では、画像処理装置３０１が、画像データ群とそのＺ位置情報に基づいて、全焦点画像データおよび／または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が完了し、図６のステップＳ６０５へ移行する。
【０１０４】
こうして、ＸＹ取得対象範囲内の全ての画像取得を完了させた後、表示用画像データが生成され、表示用画像データが表示装置３０２で表示可能とされる。
【０１０５】
以上述べた方法によれば、プレパラート１０１に含まれる試料の多層の画像の順次取得が可能な装置において、同じ観察対象層を被写界深度内とした２つの画像（Ｚステージの移動前の画像と移動後の画像）が取得される。それにより、それらの画像を比較するという簡易な処理で、Ｚステージの移動に伴うＸＹ方向の撮像位置のずれを検出することができ、試料の多層にわたって、層間の面内方向（ＸＹ方向）の位置ずれが補正された画像をえることができる。そして、補正された画像に基づいて全焦点画像や三次元画像を構築することによって、医師が、厚み方向の相関関係が正しく反映された細胞情報を把握でき、正確な病理診断を行えるようになる。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係わる画像取得装置について、図１２を用いて説明する。
【０１０７】
（画像取得装置の構成）
図１２は、第３実施形態に係る画像取得装置１２００の構成を示す図である。図１２に基づいて、画像取得装置１２００の構成について説明する。
【０１０８】
画像取得装置１２００は、対物レンズ１０２、光路分割ユニット１２０１、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃ、ステージ１０５、制御ユニット１０６、表示ユニット１０７および不図示の光源ユニットを有する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。第１実施形態との違いは、光路分割ユニット１２０１にあり、第１実施形態では対物レンズ１０２からの光束を４つの光路に分割したのに対し、３つの光路に波長分割している
。より詳細には、第１実施形態ではＲＧＢのカラー撮像を光源波長の切り替え、撮像ユニット１０４撮像面への入射前に波長選択を行っていたのに対し、光路分割ユニット１２０１で波長選択と光路分割を同時に行う点にある。スライド１０１のＸＹＺ位置がステージ１０５によって移動制御され、スライド１０１内の高さの異なる３つの層が、対物レンズ１０２、光路分割ユニット１２０１を介して、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃによって同時に撮像される。その際、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃではそれぞれ異なる波長の撮像が行われる。
【０１０９】
光路分割ユニット１２０１は、不図示の本体フレームあるいは対物レンズ１０２の鏡筒によって保持され、対物レンズ１０２からの光束を、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃに向けて波長ならびに光束を３分割するための光学系である。光路分割ユニット１２０１は、対物レンズ１０２の視野全体が各撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃの受光面に投影されるように構成・配置される。光路分割はハーフミラー１２０２Ａ〜１２０２Ｂによって為され、対物レンズ１０２経由で入射された白色光が各透過反射面において特定の波長で透過または反射されるコーティングによって実現される。その結果、撮像ユニット１０４Ａ〜１０４Ｃへは異なる中心波長の光が投影される。例えば、ＲＧＢの各中心波長は、それぞれＲが７００ｎｍ、Ｇが５４５ｎｍ、Ｂが４３５ｎｍとなる。本実施形態では二個のハーフミラーユニットの組み合わせとしたが、これに限定されるものではなく、例えば一般的なＲＧＢ三板方式で用いられる三角プリズム二個の組み合わせや、クロスダイクロイックプリズムによっても実現することができる。上記の構成によって、高さの異なる３つの層（基準面）に対して、各層で合焦した色の異なる撮像画像を同時に取得することができる。
【０１１０】
（撮像順番と基準面との関係）
図１３は、第３の実施形態に係わる撮像順番と基準面との関係を説明するための図である。試料内の層１３０１として計７つの層（Ｌ０〜Ｌ６）を、撮像の時間軸ｔとｚ方向の階層との関係で示している。本実施形態ではＬ２からＬ４まで３つの層の撮像を想定した説明を行う。実線で囲まれた１３０２の範囲は、試料内で最終的に３つの層を取得した際の各層の位置関係を示している。点線で囲まれた１３０３の範囲は、各撮像タイミングにおける撮像ユニット１０４Ａ〜Ｃで取得されたＲＧＢ画像の位置関係を示している。なお、ここでは撮像ユニット１０４ＡでＲを、１０４ＢでＧを、１０４ＣでＢを撮像するものとする。
【０１１１】
図５で示されたように時刻Ｔ２までにＺ取得対象範囲が決定されているのはこれまでの実施形態と同様である。異なるのはＺ取得対象範囲の探索時に用いる撮像画像が、ＲＧＢ等の異なる波長で取得された画像である点にある。試料の染色によって、色毎のコントラスト、得られる形態情報は異なるものの、色間の相関を取ることで観察対象層を決めることができる。本実施形態では、Ｚ取得対象範囲の上端（上端層）をＬ４、下端（下端層）をＬ２としている。以下Ｌ２からＬ４までの層取得の順番と層の位置関係について説明する。なお、同時取得時に撮像ユニットＡ〜Ｃ（Ｒ〜Ｂ）は撮像ユニットＡが上層、撮像ユニットＣが下層となる結像位置関係としている。
【０１１２】
時刻Ｔ３においてＺ取得対象範囲の撮像が開始される。時刻Ｔ３では、上端Ｌ４を撮像ユニット１０４Ｃ（Ｂ色）で撮像する位置関係にＺステージを移動している。ここではＢ３の色画像を取得する。続く時刻Ｔ４では、Ｚステージを一層分下方にシフトして、時刻Ｔ３で取得したＬ４層を撮像ユニット１０４Ｂ（Ｇ色）で、新たにＬ３層を撮像ユニット１０４Ｃ（Ｂ色）でそれぞれ同時に撮像する。以下同様に層をずらして、同一層のＲＧＢ画像の取得を時間的にずらして撮像を行う。例えば、Ｌ４層は、時刻Ｔ３で取得したＢ３、時刻Ｔ４で取得したＧ４、時刻Ｔ５で取得したＲ５の各色画像からカラー画像を生成する。同様にＬ３層は、時刻Ｔ４で取得したＢ４、時刻Ｔ５で取得したＧ５、時刻Ｔ６で取
得したＲ６のように取得できる。
本実施形態では、ＲＧＢ各色を取得する撮像ユニット１０４の結像位置は固定としたが、撮像のたびにＲＧＢが独立に結像位置の変更ができるよう、各撮像ユニット１０４に光軸方向の移動が可能な個別のステージを設けても良い。また、第１〜２実施形態では色毎に結像位置の変更を行っていないため、対物レンズ１０１性能によっては軸上色収差や軸外での倍率色収差の影響によって、画質が劣化する可能性がある。初期設定、出荷段階で、上記収差の影響を考慮した各撮像ユニット１０４の結像位置を定めることで、色ずれや収差の影響が少ない良好な観察画像を得ることができる。
【０１１３】
以上述べた方法によれば、プレパラート１０１に含まれる試料の多層の画像の順次取得が可能な装置において、同じ観察対象層を被写界深度内とした２つの画像（Ｚステージの移動前の画像と移動後の画像）が取得される。それにより、それらの画像を比較するという簡易な処理で、Ｚステージの移動に伴うＸＹ方向の撮像位置のずれを検出することができ、試料の多層にわたって、層間の面内方向（ＸＹ方向）の位置ずれが補正された画像をえることができる。さらには、色毎に撮像ユニット１０４を定めることで色収差の少ない観察画像を提供することができる。その結果、本来であれば非球面レンズ等の色消しレンズを多用することの多い低収差画像の取得を、レンズ構成が簡易でかつ少ない枚数のレンズ群の構成で実現することができ、装置の小型やコストダウンの効果が得られる。
【０１１４】
＜第４実施形態＞
本発明の画像取得方法は、前述した実施形態の機能の全部または一部を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体（または記憶媒体）の形態で、システムあるいは装置に供給することができる。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することで達成可能である。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
【０１１５】
また、コンピュータが、読み出したプログラムコードを実行することにより、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが、実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。
【０１１６】
更に、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。
【０１１７】
なお、本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【０１１８】
＜その他の実施形態＞
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および変更が可能である。また、第１から第４の実施形態で説明してきた構成は、お互いに組み合わせて使用できる。従って、上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に想到し得るものであり、そのような様々な組み合わせによるシステムも本発明の範疇に属する。
【０１１９】
例えば、上述したように、第１の閾値を変更可能としてもよい。即ち、変更後の基準面の位置にある観察対象層のＺ位置と変更前の基準面の位置にある観察対象層のＺ位置との差（ΔＺ）を変更可能としてもよい。例えば、図５の時刻Ｔ２において、Ｚステージの移動によって観察対象層Ｌ１を送り込むＺ位置を基準面ＯＳａのＺ位置＋ΔＺとし、ΔＺの値を変更可能としてもよい。これにより、ΔＺとして小さい値を設定して高画質な画像（ＸＹずれが高精度に補正された画像）を取得する処理と、ΔＺとして大きい値を設定して高速に画像を取得する処理とを切り替えて実行することができる。
【０１２０】
また、第１の閾値を、０と、対物レンズ１０２の被写界深度（基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの配置間隔）と略等しい値と、の間で切替可能としてもよい。そして、第１の閾値が対物レンズ１０２の被写界深度と略等しい値である場合にＸＹずれの検出を行わず、第１の閾値が０である場合にＸＹずれの検出を行うとしてもよい。例えば、通常は、前述のΔＺとして基準面ＯＳａ〜ＯＳｄの配置間隔と同等の値を設定してＸＹずれの検出を行わず、環境の変化に応じて、前述のΔＺとして０を設定してＸＹずれの検出を行う制御を行ってもよい。
これにより、同一観察対象層の画像取得によって、同時に画像取得可能な観察対象層のＺ範囲が狭くなってしまう頻度を制御し、Ｚステージの移動によるＸＹずれの影響が小さい時等に、高速な画像取得を優先させることができる。環境の変化は、例えば、温度変化や動作の経過時間等である。あるいは、装置の電源投入時や１枚のプレパラートの画像取得開始時に、前述のΔＺとして０を設定してＸＹずれの検出を行う処理を、キャリブレーションとして実行してもよい。
ＸＹずれの検出を行わない場合は、最後に検出したＸＹずれに基づいて撮像位置の補正や画像データの補正が行われる。
【符号の説明】
【０１２１】
１００：画像取得装置、１０１：スライド、１０２：対物レンズ、１０３：光路分割ユニット、１０４Ａ〜１０４Ｄ：撮像ユニット、１０５：ステージ、１０６：制御ユニット
【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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