(57)【要約】【課題】凹凸やうねりを有する被写体に対して、光軸方向における被写体の断面像を、より少ない撮像ステップ数で取得する。【解決手段】被写体から特徴部を検出する検出手段と、被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリアを設定する第一設定手段と、被写体から検出された特徴部を含むように前記複数の第一撮像エリアと異なる第二撮像エリアを設定する第二設定手段と、前記複数の第一撮像エリア、及び、前記第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行う撮像手段と、を有する。【選択図】図１
2016091005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の画像を取得する画像取得装置において、
被写体から特徴部を検出する検出手段と、
被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリアを設定する第一設定手段と、
被写体から検出された特徴部を含むように前記複数の第一撮像エリアと異なる第二撮像エリアを設定する第二設定手段と、前記複数の第一撮像エリア、及び、前記第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行う撮像手段と、
を有する
ことを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
被写体の複数の箇所を前記撮像手段で撮像した画像を用いて、光軸方向の合焦位置をそれぞれ検出し、
検出した合焦位置に対応する画像のなかの複数の箇所に対してそれぞれ合焦判定を行い、前記複数の箇所のうち非合焦と判定された箇所に対応する被写体の領域を、前記特徴部として検出する
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】
前記撮像手段が、前記複数の第一撮像エリアに対して光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮像することで、被写体内の複数のレイヤーの画像が取得され、
前記検出手段は、取得された画像のなかの複数の箇所に対して合焦判定を行い、前記複数の箇所のうち非合焦と判定された箇所に対応する被写体の領域を、前記特徴部として検出し、
検出された前記特徴部を含むように設定された前記第二撮像エリアに対して、光軸方向の焦点位置を変えながら被写体が複数回撮像されることで、複数のレイヤーの画像が取得される
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】
前記第二設定手段は、前記検出手段が前記撮像手段により前記複数の第一撮像エリアに基づき取得した画像のなかの複数の箇所に対して合焦判定を行い、前記複数の箇所のうち非合焦と判定された箇所に対する被写体の領域を、前記特徴部として検出した段階で第二撮像エリアを設定し、前記撮像手段は前記第二撮像エリアを優先して撮像する
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５】
前記第二撮像エリアと重なる領域が大きい１つの第一撮像エリアが存在する場合には、当該第一撮像エリアに対する撮像は行わず、前記第二撮像エリアを撮像した画像を、当該第一撮像エリアの画像として兼用する
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６】
前記複数の第一撮像エリア及び前記第二撮像エリアそれぞれに対して光軸方向の焦点位置を変えながら前記撮像手段で被写体を複数回撮像することで、被写体内の複数のレイヤーの画像を取得することを特徴とする請求項２又は５に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記合焦判定を、前記撮像手段により撮像された画像の輝度に関する情報に基づいて行う
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項８】
被写体の全域を撮像可能な広域撮像手段を有し、
前記検出手段は、前記広域撮像手段により撮像された画像の輝度及び／又は色に関する
情報に基づいて、光軸方向に交差する方向に関して前記特徴部が存在する存在範囲を検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記第一撮像エリアの大きさ、及び、前記第二撮像エリアの大きさは、
光軸方向に交差する方向に関して、前記撮像手段の１回の撮像により撮像可能な撮像範囲の大きさと同等であることを特徴とする
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
被写体の画像を取得する画像取得方法において、
コンピュータが、被写体から特徴部を検出するステップと、
コンピュータが、被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリアを設定するステップと、
コンピュータが、被写体から検出された特徴部を含むように第二撮像エリアを設定するステップと、
コンピュータが、前記複数の第一撮像エリア、及び、前記第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行うステップと、
を含む
ことを特徴とする画像取得方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像取得方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡等の画像取得装置、画像取得方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病理分野において、スライド内の組織片等の試料を撮像して得られたデジタル画像を用いて病理診断を行うバーチャル・スライド・システムという分野が注目されている。これにより、遠隔診断の迅速化、デジタル画像を利用した患者への説明、教育・実習の効率化等のメリットが得られる。
ところで、病理診断用のデジタル画像としては、高解像・高画質が求められる。高解像という観点では、高倍率や高ＮＡといった性能をもつ対物レンズが重要になってくるが、ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を大きくすることにより、対物レンズの被写界深度が浅くなってしまう。例えば、組織片の厚みを約５μｍとすると、それに対して実際の病理診断等で使用される顕微鏡は被写界深度が０．５〜１μｍ程度と小さい。そのため、試料表面に凹凸があったり、試料が極端にうねっていたりすると、被写界深度内に試料が収まらず、ピントの合わない範囲が生じてしまう。特許文献１に記載の画像取得装置では、撮像領域内でピントが合わない場合には、撮像位置を光軸方向にシフトさせて複数回ステップ撮像を行うことにより、ピントの合った画像を取得している。
【０００３】
一方で、撮像に使用される顕微鏡においては、光学倍率等の観点から試料の存在範囲に対して対物レンズの視野範囲が小さくなってしまう。そのため、試料の存在範囲を小区画に分割して、各々の小区画に相当する画像を繋ぎ合わせることにより、試料の全域における合成画像を生成する方法が用いられる。特許文献２に記載の画像取得装置では、試料の存在範囲のみを所定単位のブロックで分割することにより、撮像ステップ数を最適化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９０２２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２９５４６２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、上記のような従来技術の場合には、以下のような課題が生じることが懸念される。試料においては、その表面に凹凸や極端なうねりがあり、それが隣接する小区画間にまたがって存在する可能性がある。そのような場合、特許文献１に記載の画像取得装置では、隣接する各々の小区画において、光軸方向に複数回ステップ撮像を行うことになり、合計の撮像ステップ数が増加してしまい、画像取得等に時間がかかってしまうことが懸念される。
また、特許文献２に記載の画像取得装置では、試料の存在範囲の情報から小区画を決定しているが、試料の厚さや凹凸等を考慮して小区画の位置を決定することについては記載がなく、特許文献１と同様な課題がある。また、試料の凹凸や注目部位が画像間の境界に存在し画像の繋ぎ合せが上手くいかなかった場合、画像がボケてしまい鮮明な画像が得られない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、凹凸やうねりを有する被写体に対して、光軸方向における被写体の断面像を、より少ない撮像ステップ数で取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一態様は、
被写体の画像を取得する画像取得装置において、
被写体から特徴部を検出する検出手段と、
被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリアを設定する第一設定手段と、
被写体から検出された特徴部を含むように前記複数の第一撮像エリアと異なる第二撮像エリアを設定する第二設定手段と、前記複数の第一撮像エリア、及び、前記第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行う撮像手段と、
を有する
ことを特徴とする画像取得装置を提供する。
【０００８】
本発明の第二態様は、
被写体の画像を取得する画像取得方法において、
コンピュータが、被写体から特徴部を検出するステップと、
コンピュータが、被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリアを設定するステップと、
コンピュータが、被写体から検出された特徴部を含むように第二撮像エリアを設定するステップと、
コンピュータが、前記複数の第一撮像エリア、及び、前記第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行うステップと、
を含む
ことを特徴とする画像取得方法を提供する。
【０００９】
本発明の第三態様は、上記記載の画像取得方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凹凸やうねりを有する被写体に対して、光軸方向における被写体の断面像を、より少ない撮像ステップ数で取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の画像取得装置のシステム構成を示す概略図
【図２】実施例１の画像取得装置による画像取得プロセスを示すフローチャート
【図３】実施例１の画像取得装置により決定される撮像エリアを示す概略図
【図４】実施例１の試料の厚さ方向の撮像位置に関して説明するための図
【図５】実施例１の画像取得装置における合焦位置の算出方法を示す概略図
【図６】実施例２の画像取得装置による画像取得プロセスを示すフローチャート
【図７】実施例３の画像取得装置による画像取得プロセスを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［実施例１］
以下に、実施例１について説明する。
（装置構成について）
図１は、本実施例の画像取得装置１のシステム構成を示す概略図である。
本実施例の画像取得装置１は、被写体を複数の撮像エリア（小区画）に分け、各エリアに対して光軸方向の撮像範囲内で光軸方向の焦点位置を変えながら被写体を複数回撮像することにより、被写体内の複数のレイヤーの画像を取得可能な装置である。
画像取得装置１は、撮像装置１００、広域撮像装置２００、制御部３００、画像処理部４００、画像保存部５、画像表示部６を有している。
【００１４】
撮像装置１００は、細胞や組織片等を封入したスライド（以下、試料）７の拡大像を撮像するための装置である。撮像装置１００としては、いわゆるデジタル顕微鏡やバーチャルスライドスキャナを例示することができる。また、試料７には、図４に示すように、撮像対象となる被写体としての組織片７０１と、スライドグラス７０３と、カバーグラス７０４と、組織片７０１を固定する封入剤７０５が含まれる。
広域撮像装置２００は、試料７の全体像を撮像するための装置であり、取得した画像は、サムネイル画像の作成や、撮像エリア８０１の位置算出のために用いられる。
【００１５】
制御部３００は、画像取得装置１における様々な処理に対しての制御を行う。制御部３００は、具体的には、ＣＰＵやメモリ、記憶デバイスを備えたコンピュータで構成されており、記憶されたプログラムをＣＰＵが実行、処理することにより、画像取得装置１が制御される。
画像処理部４００は、取得画像を用いた試料７の位置の算出や、撮像装置１００により撮像された画像のデジタル補正や、画像合成等を行う。デジタル補正については、取得した分光透過率に基づく色調補正やガンマ補正、ノイズ処理等の方法が考えられる。
画像保存部５は、撮像装置１００により撮像された画像データの保存、蓄積を行うものであり、画像保存部５としては、ハードディスク等の記憶装置を用いることができる。画像表示部６は、画像保存部５に保存された画像データを出力し、表示、閲覧を行うためのものである。画像表示部６としては、ディスプレイを例示することができる。
【００１６】
撮像装置１００は、ステージ１０１、照明部１０２、対物レンズ１０３、撮像部１０４を有する。尚、本実施例では、図１に示すように、対物レンズ１０３の光軸方向に対して交差する方向を、特に対物レンズ１０３の光軸方向に対して直交する方向（以下、ＸＹ方向）として説明する。また、対物レンズ１０３の光軸方向をＺ方向として説明する。また、撮像装置１００は、Ｚ方向にステージ１０１をステップ移動させながら、撮像部１０４により、試料７の存在範囲全域における試料７の断面像を撮像する。本実施例では、この撮像方法をＺスタックという。
【００１７】
ステージ１０１は、試料７の保持、及び試料７の位置制御を行う機構を有しており、試料７をＸＹ方向、及びＺ方向に移動させることができる。尚、ステージ１０１として、本実施例では、ボールねじやピエゾ等を用いた駆動機構を使用する。
照明部１０２は、試料７を照明するための光源、及び試料７に光を集光するための光学系を有する。尚、照明部１０２の光源として、本実施例では、ハロゲンランプやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を使用する。
対物レンズ１０３は、照明部１０２により照射されて試料７を透過した光を撮像部１０４に含まれる撮像素子の受光面上に結像させる。尚、対物レンズ１０３として、本実施例では、物体側の視野サイズ１ｍｍ以上で且つ被写界深度０．５μｍ相当のものを使用する。
【００１８】
撮像部１０４は、光電変換を行う撮像素子や、電気信号の入出力を行う伝送ケーブル等を有する。撮像素子では、対物レンズ１０３を介して受光した光を光電変換することにより、試料７の画像のデータを電気信号として出力する。尚、撮像素子として、本実施例では、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等といったイ
メージセンサを使用する。
【００１９】
広域撮像装置２００は、広域撮像部２０１、及び試料載置部２０２を有する。広域撮像部２０１は、試料７の全体像の撮像を行う。試料載置部２０２は、試料７を載置するための台である。具体的に、広域撮像部２０１は、撮像素子やレンズ等から成るカメラと、載置された試料７を照明する照明部を有する。尚、試料７の照明方法として、本実施例では、試料７を明視野照明してカメラによる撮像を行う。或いは、レンズの周囲に設けられるリング照明を用いて暗視野照明を行っても構わない。また、広域撮像部２０１の撮像範囲内に試料７の全体が収まるように、広域撮像部２０１、及び試料載置部２０２の位置が調整されている。
【００２０】
制御部３００は、制御統括部３０１、広域撮像制御部３０２、ステージ制御部３０３、照明制御部３０４、撮像制御部３０５を有する。
制御統括部３０１は、画像取得装置１の装置全体における各制御部を統合して制御する部分であり、各制御部の駆動タイミング等は制御統括部３０１により制御される。
広域撮像制御部３０２は、広域撮像部２０１に含まれる照明部や撮像素子の露出に関するＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。また、広域撮像部２０１により撮像された試料７の画像情報を、位置算出部４０１に伝送する役割を担う。
【００２１】
ステージ制御部３０３は、制御統括部３０１から入力されたステージ１０１の目標移動量や位置情報に基づき、ステージ１０１をＸＹ方向、及びＺ方向に移動させて、試料７の位置制御を行う。
照明制御部３０４は、照明部１０２の光源のＯＮ／ＯＦＦ制御や、絞り調整やカラーフィルタの交換等といった照明部１０２の全体を制御する。
撮像制御部３０５は、撮像部１０４に含まれる撮像素子の露出に関するＯＮ／ＯＦＦ制御や、撮像部１０４により撮像された試料７の画像情報を画像保存部５に伝送する役割を担う。尚、ステージ制御部３０３、照明制御部３０４、撮像制御部３０５は、それぞれ制御統括部３０１により、ステップ移動、及び撮像のタイミングが合うように制御される。
【００２２】
画像処理部４００は、位置算出部４０１、合焦判定部４０２、画像合成部４０３を有する。
位置算出部４０１は、撮像装置１００、及び広域撮像装置２００により撮像された試料７の画像情報に基づき、試料７のＸＹ方向、及びＺ方向における存在範囲を算出する処理を行う。広域撮像制御部３０２により伝送された試料７の画像情報に基づき、試料７内の組織片７０１のＸＹ方向における存在範囲を算出する。算出されたＸＹ方向における試料７の存在範囲情報は、撮像位置決定部４１０に伝送される。
またＺ方向に関しては、第一撮像位置決定部４１１により決定された第一撮像エリア８０１に基づいて、撮像装置１００により撮像された画像情報から算出される。すなわち、画像保存部５に蓄積された試料７の画像情報と、ステージ１０１のＸＹＺ位置情報を対応付けて演算処理を施すことにより、組織片７０１のＺ位置、すなわち組織片７０１に対する合焦位置を算出する。算出されたＺ方向における試料７の存在範囲情報についても、ＸＹ方向と同様に撮像位置決定部４１０に伝送される。
【００２３】
撮像位置決定部４１０は、第一撮像位置決定部４１１、第二撮像位置決定部４１２を有する。これらは第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２の位置及び各撮像エリアのＺ方向における撮像範囲を決定する処理を行う。位置算出部４０１より算出されたＸＹ方向及びＺ方向における試料７の位置情報は共に第一撮像位置決定部４１１及び第二撮像位置決定部４１２に伝送される。
第一撮像位置決定部４１１では、ＸＹ方向における試料７の存在範囲を複数の撮像エリアに分割する処理を行う。第二撮像位置決定部４１２では、ＸＹ方向における試料７の存
在範囲において、組織片７０１の特徴部、例えばうねり形状や凹凸部分を含むように撮像エリアを設定する処理を行う。以下の説明では、第一撮像位置決定部４１１で決定された撮像エリアを第一撮像エリア８０１とし、第二撮像位置決定部４１２で決定された撮像エリアを第二撮像エリア８０２とする。第二撮像位置決定部４１２では、試料７の位置情報に加えて、第一撮像位置決定部４１１で決定された第一撮像エリア８０１に基づいて第二撮像エリア８０２が決定される。
【００２４】
各撮像エリアは、撮像装置１００のＸＹ方向における撮像範囲に対応している。すなわち、１つの第一撮像エリア８０１の大きさ、及び、１つの第二撮像エリア８０２の大きさは、Ｚ方向に交差する方向に関して、撮像装置１００の１回の撮像により撮像可能な撮像範囲の大きさと同等である。
撮像装置１００の撮像範囲に対して、組織片７０１は広範囲に存在するために、組織片７０１の全体を撮像するには、組織片７０１の存在範囲を複数の撮像エリアに分割して撮像し、それらの画像を合成する処理が施される。
【００２５】
各撮像エリアにおけるＸＹ位置情報については、撮像位置決定部４１０から制御統括部３０１に伝送される。制御統括部３０１では、各撮像エリアのＸＹ位置情報に基づき、ステージ１０１の駆動ステップ量や移動座標を算出し、ステージ制御部３０３に出力する。また、Ｚ方向における撮像位置に関しても、Ｚ方向の試料７の位置情報に基づき第一撮像位置決定部４１１及び第二撮像位置決定部４１２において、第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２の各撮像エリアに対応付けて決定される。
【００２６】
合焦判定部４０２は、撮像装置１００により撮像された画像の合焦判定を行う。合焦判定部４０２が非合焦と判定したＸＹ位置情報は制御統括部３０１を介して第二撮像位置決定部４１２に伝送され、詳細は後述するが、その情報に基づき第二撮像エリア８０２が決定される。
画像合成部４０３は、撮像装置１００により撮像された複数の画像をＸＹ方向にスティッチングして試料７の全体画像を生成したり、Ｚ方向に深度合成して撮像エリア全域で合焦している全焦点画像を生成する。画像合成方法としては、画像上における組織片７０１の核や細胞等といった特徴部を抽出してそのＸＹ位置を合わせる方法が考えられる。
【００２７】
（装置プロセスについて）
図２は、本実施例の画像取得装置１による画像取得プロセスを示すフローチャートである。
図２のステップＳ１０１では、試料７全域に対して広域撮像が行われる。まず、ユーザにより、試料７が試料載置部２０２に設置される。載置の際に試料７のＸＹ位置を試料載置部２０２に対して位置決めできるように突き当て部分が設けられている。また、ユーザによる手作業ではなく、試料７を収納しているカセットから自動ハンド等により試料７を搬送し、載置する方法も考えられる。図１では試料載置部２０２に試料７を載置した状態を示しているが、ステージ１０１の可動範囲を広げ、ステージ１０１上に試料７を載置した状態で広域撮像を行っても構わない。試料７の載置後に、広域撮像部２０１により、試料７全体が撮像される。
【００２８】
撮像終了した試料７は試料載置部２０２から回収され、次にステージ１０１への載置、及び固定が行われる。試料載置部２０２のときと同様に、ステージ１０１上で試料７は位置決めされる。また、ステージ１０１の移動時に試料７の位置ずれを抑止するために、メカ機構やバキューム等により試料７が固定される。
試料７をステージ１０１上に載置して撮像部１０４による撮像が開始されるまでの間に、図２のステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理が行われる。ステップＳ１０２では、位置算出部４０１により、ステップＳ１０１で撮像された試料７の全体画像情報に基づき、ＸＹ
方向における組織片７０１の存在範囲が算出される。
【００２９】
図２のステップＳ１０３では、第一撮像位置決定部４１１により、組織片７０１の存在範囲を複数の第一撮像エリア８０１に分割する処理が実行される。詳細については後述する。
図２のステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出された第一撮像エリア８０１の位置情報に基づき、組織片７０１のＺ位置を検出する撮像エリアが決定され、その位置を撮像するようにステージ１０１が制御される。組織片７０１のＺ位置算出の精度を上げるためにも、多くのＸＹ位置でＺ位置検出を行うのが望ましい。
図２のステップＳ１０５では、撮像部１０４により試料７の画像が撮像される。組織片７０１に対する合焦位置の検出方法として、本実施例では、あるＸＹ位置に対して異なる複数のＺ位置の画像を取得し、それらの画像情報から合焦位置を推定する方法を用いる。詳細については後述するが、ステージ１０１をステージ制御部３０３によりＺ方向に一定量ずつステップ移動するように制御し、移動と撮像を繰り返して画像の取得を行う。
【００３０】
ところで、組織片７０１を試料７内に封入する封入剤７０５の厚さは数十〜数百μｍであり、それに対して組織片７０１の厚みは４〜８μｍ程度と非常に範囲が狭く、組織片７０１のＺ位置検出に時間がかかってしまう。一方で、試料７内のスライドグラス７０３の厚み誤差も０．３ｍｍ程度と組織片７０１に対して非常に大きく、サンプル毎に組織片７０１のＺ位置が大きく異なってしまい、やはりＺ位置検出に時間がかかってしまう。そのため、例えば、試料７に含まれるスライドグラス７０３やカバーグラス７０４のＺ位置をレーザ変位計等で別途計測する方法を用いるとよい。その場合、計測結果に基づきステージ１０１のＺ位置を制御し、スライドグラス７０３の表面やカバーグラス７０４の裏面のＺ位置に撮像部１０４のＺ方向における撮像範囲を合わせる方法が考えられる。それにより、組織片７０１のＺ位置検出の時間を短縮することができる。
【００３１】
図２のステップＳ１０６では、位置算出部４０１により、ステップＳ１０５で撮像された画像情報に基づき、組織片７０１のＺ位置を合焦位置として算出される。合焦位置の算出方法の詳細については後述するが、撮像された複数の画像のコントラストの評価値から合焦位置を算出する。
図２のステップＳ１０７では、組織片７０１に対する合焦位置を検出する次のＸＹ位置に移動するかどうかの判断が行われる。次のＸＹ位置が存在する場合、図２のステップＳ１０４に戻り、ステージ１０１の位置制御が行われる。指定した全てのＸＹ位置で組織片７０１に対する合焦位置の検出が終了した場合、図２のステップＳ１０８に移る。また、ステップＳ１０８の処理と並列してステップＳ１０９のステージ１０１の位置制御を行っても構わない。
【００３２】
組織片７０１のＺ位置の検出方法として、ステージ１０１をＺ方向にステップ移動して撮像を行う方法を述べたが、それに限定されるものではない。例えば、図１の撮像装置１００において、あるＸＹ位置に対して異なる複数のＺ位置を同時に撮像できるような構成にすれば、ステージ１０１のＺ方向におけるステップ移動は不要になる。その方法として、例えば、対物レンズ１０３上の光路をハーフミラーやビームスプリッタ等により複数に分割し、それぞれの光路で異なるＺ位置に対して結像するように複数の撮像部１０４を配置する方法が考えられる。また、その構成を利用し、異なるＺ位置を撮像する複数の撮像素子の画像を比較することで、撮像するＸＹ位置に対して常に組織片７０１のＺ位置、すなわち合焦位置がどこに存在するか推定することができる。例えば、試料７をＸＹ方向にスキャン撮像し、同時に組織片７０１のＺ位置を追いながらステージ１０１のＺ位置を補正することで、組織片７０１のＺ位置の検出精度は下がってしまう可能性はあるが、高速に検出することができる。
【００３３】
図２のステップＳ１０８では、位置算出部４０１により算出された組織片７０１のＺ位置情報に基づいて、第二撮像位置決定部４１２により第二撮像エリア８０２が決定される。算出された各撮像エリアにおける組織片７０１のＺ位置情報から組織片７０１の全域におけるうねり形状や凹凸部分を含んだ特徴部を推定することができる。この推定された組織片７０１の特徴部の情報に基づき、特に大きなうねりや凹凸部分の撮像ステップ回数が少なくなるように第二撮像エリア８０２が決定される。この他にも、例えばステップＳ１０１において、広域撮像部２０１により撮像された画像の輝度及び／又は色情報を用いて組織片７０１の核や細胞等の特徴部のＸＹ位置を算出し、その位置を撮像するように第二撮像エリア８０２を決定することもできる。
【００３４】
図２のステップＳ１０９では、ステップＳ１０３及びステップＳ１０８で決定された第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２に基づき、各撮像エリアを撮像するようにステージ１０１が制御される。
図２のステップＳ１１０では、撮像対象となる各撮像エリアにおけるＺ方向の撮像範囲情報に基づき、ステージ１０１をＺ方向に一定量ずつステップ移動しながら撮像部１０４によるＺスタック撮像が行われる。
撮像終了後に図２のステップＳ１１１では、次の撮像エリアに移動するかどうかの判断が行われる。次の撮像エリアが存在する場合、図２のステップＳ１０９に戻り、次の撮像エリアに対してステージ１０１が位置制御される。全ての撮像エリアでの撮像が終了した場合、その試料７の撮像が終了になり、次の試料７が存在する場合には試料７が交換されて次の試料７の処理に移る。
【００３５】
（ＸＹ撮像範囲の算出方法及び撮像エリアの決定方法について）
以下に、ＸＹ撮像範囲の算出方法及び撮像エリアの決定方法について説明する。
図３は、本実施例の画像取得装置１により決定される撮像エリアを示す概略図である。図３において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は試料７として想定される組織片７０１の存在範囲を複数の撮像エリアに分割する様子をそれぞれ示している。図３（ａ）は、第一撮像位置決定部４１１により決定される第一撮像エリア８０１の位置が示されている。
【００３６】
まず、広域撮像部２０１により、試料７の全体像が撮像される。撮像した画像に基づいて、位置算出部４０１により、ＸＹ方向における組織片７０１の存在範囲が算出される。ＸＹ方向における組織片７０１の存在範囲の算出方法としては、試料７の画像情報のコントラストの評価値に基づいて、コントラストの高い範囲を組織片７０１の存在範囲として決定する。高コントラスト範囲の特定方法としては、試料７の画像情報に対して２値化処理を行い判別する。試料７内の細胞や組織片等は周囲の封入剤７０５と区別するために、染色されているのが一般的である。そのため、高コントラスト範囲を組織片７０１の存在範囲としても差し支えない。稀に、試料７にゴミや埃等が付着しており、それを組織片の存在範囲として特定してしまうことが考えられる。その場合、試料７の全体像の画像情報からゴミや埃のエッジ部分を抽出し、それを撮像対象としないプログラムを施すのが望ましい。
【００３７】
次に、算出したＸＹ方向における組織片７０１の存在範囲情報に基づき、第一撮像位置決定部４１１により、組織片７０１の存在範囲が第一撮像エリア８０１に分割される。組織片７０１の存在範囲を複数の撮像エリア８０１に分割する処理については、ステージ１０１の位置決め精度や、隣接画像同士をスティッチングして画像合成することを考慮して、隣接画像間に重複領域を設けるのが望ましい。
尚、位置決定の際に、特許文献２のように試料の存在範囲における最小ＸＹ座標（Ｘ１ｍｉｎ、Ｙ１ｍｉｎ）に撮像エリア８０１を合わせることにより、撮像ステップ数が少なくなるように第一撮像エリア８０１を決定するとよい。図３（ａ）では、試料７の存在範囲における最小ＸＹ範囲に対してオフセットして第一撮像エリア８０１を決定した様子を
示している。また、図３（ａ）では、隣接する第一撮像エリア８０１間が重複しないように描かれているが、重複していても構わない。
【００３８】
図３（ｂ）は、第二撮像位置決定部４１２により決定される第二撮像エリア８０２の位置が示されている。組織片７０１内で凹凸やうねりの大きい領域（特徴部）７０２が隣接する第一撮像エリア８０１間をまたがって存在する場合がある。この領域７０２を第一撮像エリア８０１に基づいて撮像したときに、凹凸等のある範囲が対物レンズ１０３の被写界深度内に収まらない場合には、ピントが合わずボケた画像になってしまう。そのため、第一撮像エリア８０１ではピントを合わせられない凹凸やうねりの大きい領域７０２の範囲に合わせて第二撮像エリア８０２を決定する。
【００３９】
この他に、組織片７０１の核や細胞等といった特徴部を高画質で撮像する要望も考えられる。これら特徴部が第一撮像エリア８０１間の境界にまたがって存在し画像の重ね合わせが上手くいかなかった場合、特徴部に線が入ったり、ピントがボケてしまったりして画質が劣化する問題が考えられる。そのため、例えば、広域撮像部２０１により撮像された画像の輝度や色情報に基づき特徴部のＸＹ位置を算出し、その位置に合わせて第二撮像エリア８０２を決定する方法も考えられる。これにより、特徴部の高画質画像を取得することができる。
【００４０】
次に、第二撮像エリア８０２の決定方法について説明すると、まず、図３（ｂ）に示すように、ピントの合わない領域７０２に関するＸＹ位置情報のうち最小ＸＹ座標（Ｘ２ｍｉｎ、Ｙ２ｍｉｎ）及び最大ＸＹ座標（Ｘ２ｍａｘ、Ｙ２ｍａｘ）を算出する。そして、算出されたＸＹ座標に基づいて、ピントの合わない領域７０２が収まるように第二撮像エリア８０２の配置を決定する。尚、その際に、特許文献２のように試料の存在範囲における最小ＸＹ座標（Ｘ２ｍｉｎ、Ｙ２ｍｉｎ）に撮像エリア８０２を合わせることにより、撮像ステップ数が少なくなるように第二撮像エリア８０２を決定するとよい。ピントの合わない領域７０２は、詳細は後述するが、第一撮像エリア８０１に基づいて試料７を撮像したときの画像の複数の箇所に対して、画像のコントラストを用いて合焦判定を行うことで検出される。
【００４１】
図３（ｃ）には、図３（ａ）及び図３（ｂ）でそれぞれ決定された第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２を組合わせたものが示されている。本実施例では、この撮像エリアに基づいて撮像が行われる。尚、第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２の撮像順序については特に限定されるものではない。例えば、第一撮像エリア８０１を撮像した後に第二撮像エリア８０２を撮像してもよい。或いは、撮像時間を短縮するように第一撮像エリア８０１と第二撮像エリア８０２を混在させて撮像しても構わない。
【００４２】
また、決定した第二撮像エリア８０２の範囲が、１つの第一撮像エリア８０１に対して十分に広い場合、すなわち、第二撮像エリア８０２と重なる領域が大きい１つの第一撮像エリア８０１が存在する場合がある。このような場合に、第二撮像エリア８０２に基づき撮像すると、第一撮像エリア８０１の範囲を重複して撮像してしまう可能性がある。
したがって、この場合には、撮像位置決定部４１０により第二撮像エリア８０２の撮像を優先し、第一撮像エリア８０１の撮像を省略するように設定するとよい。
このように、第一撮像エリア８０１の撮像は行わず、第二撮像エリア８０２を撮像した画像を第一撮像エリア８０１の画像として兼用することで、重複範囲の撮像を避けることができ、撮像時間の短縮を図ることができる。
【００４３】
また、図３では撮像部１０４に含まれる撮像素子としてエリアセンサを前提に記載しているが、これに限定する必要は無く、例えばラインセンサを前提にして第一撮像エリア８０１および第二撮像エリア８０２を設定しても構わない。その場合、凹凸やうねりの大き
い領域（特徴部）７０２が、隣接する第一撮像エリア８０１間をまたがって存在する場合において、第二撮像エリア８０２を設定する。
【００４４】
図４は、本実施例の画像取得装置１により決定される試料７の厚さ方向の撮像位置に関して説明するための概略断面図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）には、試料７を示すとともに、第一撮像エリア８０１の範囲と、第一撮像エリア８０１における被写界深度の範囲を示している。図４（ｃ）には、試料７を示すとともに、第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２それぞれの範囲と、第一撮像エリア８０１及び第二撮像エリア８０２それぞれにおける被写界深度の範囲を示している。
【００４５】
図４（ａ）では、第一撮像位置決定部４１１により決定された第一撮像エリア８０１に基づき組織片７０１を撮像する様子を示している。図４（ａ）に示す場合には、第一撮像エリア８０１ａ，８０１ｂ間の境界部分において、組織片７０１が被写界深度内に収まっていないため、この部分だけが焦点の合わないボケた画像となってしまう。従来では、このピントの合わない領域に関しては、Ｚ方向に撮像位置をシフトさせて複数回ステップ撮像を行う必要があった。このような従来例を図４（ｂ）に示している。
すなわち図４（ｂ）では、図４（ａ）に示す第一撮像エリア８０１ａ，８０１ｂに対して、Ｚ方向に複数回ステップ撮像を行う様子を示している。
図４（ｂ）に示すように、隣接する第一撮像エリア８０１ａ，８０１ｂ間をまたがるように、組織片７０１に凹凸等が存在する場合には、各々の第一撮像エリア８０１でＺ方向に複数回ステップ撮像することで、撮像ステップ数が多くなってしまう。
【００４６】
一方、本実施例では図４（ｃ）に示すように、第二撮像位置決定部４１２により決定された第二撮像エリア８０２に基づきＺ方向に複数回ステップ撮像を行っている。このとき、第二撮像位置決定部４１２は、組織片７０１の凹凸に合わせて第二撮像エリア８０２を決定している。
したがって、従来例のように、組織片７０１の凹凸が存在する第一撮像エリア８０１ａ，８０１ｂそれぞれに対してＺ方向に複数回ステップ撮像する必要はなくなり、１つの第二撮像エリア８０２に対してＺ方向に複数回ステップ撮像を行えばよいことになる。
これにより、合計の撮像ステップ数が従来例よりも少なくなるので、画像取得に要する時間の短縮化を実現することができる。
【００４７】
（合焦位置の算出方法及び合焦判定について）
図５は、本実施例の画像取得装置１における合焦位置の算出方法を示す概略図である。組織片７０１に対する合焦位置の算出方法として、具体的には、位置算出部４０１により、試料７を撮像した画像のコントラストの評価値を用いて合焦位置を推定する。
図４に示すように、一般的に組織片７０１の厚さに対して撮像装置１００のＺ方向における撮像範囲、すなわち被写界深度は狭い。そのため、撮像装置１００により、それぞれ異なる複数のＺ位置を撮像して、それらの画像のコントラストの評価値に基づき、組織片７０１のＺ位置を算出し、その位置を組織片７０１に対する合焦位置とする方法を用いる。尚、複数のＺ位置を撮像する際のＺ方向の撮像範囲の間隔に関しては、組織片７０１の厚さよりも小さく設定しておくのが望ましい。想定する組織片７０１の厚さが４〜８μｍ程度であるために、ステージ１０１のＺ方向におけるステップ量はそれ以下に設定される。
【００４８】
本実施例では、図５に示すように、それぞれ異なる複数のＺ位置で撮像された各画像のコントラストの評価値を補間することで、Ｚ方向に対する位置、並びにコントラストの評価値を２軸とした評価関数を作成して推定する。
図５では、ステージ１０１に対するＺ位置であるＺＡ、ＺＢ、及びＺＣの３箇所で撮像
した画像から算出する例を示している。この場合、作成した評価関数の最大値、或いは、予め設定した閾値以上の範囲を組織片７０１に対する合焦位置として求めることができる。図５（ａ）は、作成した評価関数の最大値を合焦位置として推定する方法を示す図であり、図５（ｂ）は、予め設定した閾値以上の範囲を合焦位置として推定する方法を示す図である。尚、本実施例では、コントラストの評価値として画像情報の輝度の分散値を用いるが、それに限定されるものではなく、例えば、ブレナー関数による画像の微分値を用いる方法も考えられる。
また、算出したコントラストの評価関数から最大値が算出できない等、組織片７０１に対する合焦位置が算出できない場合が考えられる。その場合、例えば、ステージ１０１のＺ方向におけるステップ量を小さくして再検出を行うか、或いは隣接するＸＹ位置に対して検出を行う等の方法が考えられる。
【００４９】
以下に、合焦判定部４０２による合焦判定について説明する。
本実施例では、上記のように算出された合焦位置で試料７を撮像し、撮像した画像のなかの複数の箇所に対してそれぞれ合焦判定部４０２による合焦判定を行うことで、ピントの合わない領域７０２を検出している。
合焦判定では、上記合焦位置の算出方法と同様に、画像のコントラストの評価値を用いる。このとき、例えば、図５のような評価関数を作成し、コントラスト評価値が、予め設定した閾値より小さい範囲となった場合に、非合焦と判定されるように設定するとよい。そして、非合焦と判定された箇所に対応する試料７の領域を含むように、第二撮像位置決定部４１２により第二撮像エリア８０２が設定される。
【００５０】
以上説明したように本実施例では、組織片７０１の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリア８０１、及び、組織片７０１から検出された特徴部を含むように設定された第二撮像エリア８０２に対してそれぞれ撮像を行うことで、組織片７０１の画像を取得している。
これにより、凹凸やうねりを有する組織片７０１に対して、光軸方向における被写体の断面像を、より少ない撮像ステップ数で取得することが可能となる。
【００５１】
ここで、本実施例においては、画像取得装置１が、被写体に対してＺスタック撮像を行うことで、被写体内の複数のレイヤーの画像を取得する装置であるについて説明したが、これに限るものではない。すなわち、本発明に係る画像取得装置は、被写体の存在範囲を分割した複数の第一撮像エリア、及び、被写体から検出された特徴部を含むように設定された第二撮像エリアに対してそれぞれ撮像を行うことで、被写体の画像を取得するものであればよい。
【００５２】
［実施例２］
以下に、実施例２について説明する。なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
（装置プロセスについて）
図６は、本実施例の画像取得装置１による画像取得プロセスを示すフローチャートである。
【００５３】
本実施例では、まず、第一撮像位置決定部４１１により決定された第一撮像エリア８０１に基づき試料７のＺスタック撮像を行っている。そして、取得したＺスタック画像を用いて、合焦判定部４０２による合焦判定を行うことで、第二撮像エリア８０２を設定することとした。
このとき、取得したＺスタック画像のなかの複数の箇所に対して、合焦判定部４０２による合焦判定を行っている。そして、非合焦と判断した場合、非合焦と判断された箇所に対応する試料７の領域を含むように、第二撮像位置決定部４１２により第二撮像エリア８
０２が設定され、その第二撮像エリア８０２に対するＺスタック撮像が行われる。
【００５４】
図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同様なので説明を省略する。また、図６のステップＳ２０８、Ｓ２０９は、図２のステップＳ１０９、Ｓ１１０と同様なので説明を省略する。
図６のステップＳ２１０では、ステップＳ２０９のＺスタック撮像の後に、合焦判定部４０２により、取得したＺスタック画像の合焦判定が行われる。この処理は、第一撮像位置決定部４１１により決定された第一撮像エリア８０１の全ての撮像エリアにおけるＺスタック撮像を終了した後に行っても良いし、その途中に行っても構わない。
【００５５】
図６のステップＳ２１１では、Ｚスタック画像のなかの複数の箇所に対して、合焦判定部４０２による合焦判定が行われる。Ｚスタック画像のなかの複数の箇所の全てで合焦していると判定した場合であって、全ての撮像エリア８０１でＺスタック撮像が終了している場合には、撮像が終了される。しかし、非合焦と判定した場合、図６のステップＳ２１２で第二撮像位置決定部４１２により、その範囲に対して第二撮像エリア８０２が設定される。そして、ステップＳ２０８、Ｓ２０９に戻って、その第二撮像エリア８０２に対して、Ｚスタック撮像が行われる。
【００５６】
ここで、合焦判定部４０２によるＺスタック画像の合焦判定方法についても、実施例１同様に画像のコントラストの評価値を用いて行っている。第一撮像エリア８０１におけるＺスタック画像において合焦判定用に設定した合焦判定用画素範囲に対して、実施例１同様にコントラスト曲線を作成し、コントラスト曲線のピーク値に相当するＺ位置が撮像されているか確認する。これにより、合焦判定が可能であり、非合焦と判断した場合には、第二撮像位置決定部４１２により、非合焦と判断した合焦判定用画素範囲に対して第二撮像エリア８０２が設定され、再度Ｚスタック撮像が行われる。
本実施例においても、実施例１で説明した効果と同様の効果が得られる。
【００５７】
［実施例３］
以下に、実施例３について説明する。なお、実施例１または２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
（装置プロセスについて）
図７は、本実施例の画像取得装置１による画像取得プロセスを示すフローチャートである。
【００５８】
本実施例では、まず、第一撮像位置決定部４１１により決定された第一撮像エリア８０１に基づき試料７のＺスタック撮像を行っている。次に、取得したＺスタック画像を用いて、逐次、合焦判定部４０２による合焦判定を行い、その結果に基づき第二撮像エリア８０２を設定する。そして、第二撮像エリア８０２を設定した段階で、第一撮像エリア８０１の撮像中であるにも関わらず、第二撮像エリア８０２を優先して撮像することとした。これにより、例えば優先的に撮像したい特徴部があった場合において、その範囲を第二撮像エリア８０２として設定し、優先して撮像することができる。また、試料７の存在範囲に対して第二撮像エリア８０２が非常に狭い場合がある。そのとき、試料７全体における合焦検出の終了後に、第二撮像エリア８０２にステージ１０１で移動すると移動距離が長い分時間がかかってしまう。そのため、そのような場合には非合焦範囲を示す第二撮像エリア８０２を設定した段階で再撮像を行うのが望ましい。
【００５９】
図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０６は、図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０６と同様なので説明を省略する。図７のステップＳ３０７では、ステップＳ３０６で算出した試料７の合焦位置情報に基づき、合焦判定部４０２による合焦判定を行う。このステップＳ３０７における合焦判定とは、隣接する第一撮像エリア８０１と同一層に合焦位置が存在するか
どうか判定することである。ここで合焦と判定した場合は、次のステップＳ３０８、Ｓ３０９は省略されてステップＳ３１０に移る。一方で、非合焦と判定した場合は、次のステップＳ３０８に移る。
【００６０】
図７のステップＳ３０８では、ステップＳ３０７で非合焦と判定された第一撮像エリア８０１の範囲に基づき、第二撮像位置決定部４１２により第二撮像エリア８０２を設定する。詳細については図６のステップＳ２１２と同様なので説明を省略する。
【００６１】
図７のステップＳ３０９では、ステップＳ３０８で設定した第二撮像エリア８０２に基づきＺスタック撮像をするかどうかの判断を行う。撮像する場合は、次のステップＳ３１０に移りＺスタック撮像を行う。一方で、撮像しない場合はステップＳ３０４に戻って次の第一撮像エリア８０１に移動し、その第一撮像エリア８０１においてステップＳ３０４〜Ｓ３０５を実行する。Ｚスタック撮像の判断については、設定した第二撮像エリア８０２に含まれる非合焦範囲が、次に撮像する第一撮像エリア８０１にまたがっていないと判断した場合にＺスタック撮像を行う。非合焦範囲が次に撮像する第一撮像エリア８０１にまでまたがっている場合は、その範囲も含めて第二撮像エリア８０２を設定するのが望ましい。
【００６２】
図７のステップＳ３１０では、設定した第一撮像エリア８０１または第二撮像エリア８０２の範囲に基づきＺスタック撮像を行う。詳細については図６のステップＳ２０９と同様の処理なので説明を省略する。図７のステップＳ３１１では、次に撮像する第一撮像エリア８０１の有無を判断する。次の第一撮像エリア８０１が存在する場合は、ステップＳ３０４に戻り、それ以降の処理を実行する。一方で、次の第一撮像エリア８０１が存在しない場合は撮像を終了する。
【００６３】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１…画像取得装置、１００…撮像装置、４００…画像処理部、４０２…合焦判定部、４１１…第一撮像位置決定部、４１２…第二撮像位置決定部、７０１…組織片、７０２…領域、８０１…第一撮像エリア、８０２…第二撮像エリア
【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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