(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で高速かつ高精度に撮像範囲を決定することのできる画像取得装置および画像取得方法を提供する。【解決手段】試料を複数の領域に分けて順次撮像する画像取得装置1であって、以下の構成を有する。試料を支持するステージ220と、試料の像を形成する結像光学系230を有し、形成された像を撮像する撮像手段240とを有する。さらに、撮像手段240の撮像結果に基づいて、試料に含まれている検体の有無に関する情報を取得する検体情報取得手段と、検体の有無に関する情報に基づいて、ステージ220を移動させる制御手段110とを備える。さらに、検体情報取得手段は、撮像手段240が撮像した試料の第１領域の画像に基づいて、第１領域と異なる試料の第２領域における検体の有無を判断する。さらに、制御手段は、第２領域に検体が有ると判断されたときは次に第２領域を撮像するためにステージ220を移動する。【選択図】図１Ａ
2016051167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を複数の領域に分けて順次撮像する画像取得装置であって、
前記試料を支持するステージと、
前記試料の像を形成する結像光学系を有し、前記形成された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記試料に含まれている検体の有無に関する情報を取得する検体情報取得手段と、
前記検体の有無に関する情報に基づいて、前記ステージを移動させる制御手段とを備え、前記検体情報取得手段は、前記撮像手段が撮像した前記試料の第１領域の画像に基づいて、前記第１領域と異なる前記試料の第２領域における前記検体の有無を判断し、
前記制御手段は、前記第２領域に検体が有ると判断されたときは次に前記第２領域を撮像するために前記ステージを移動する画像取得装置。
【請求項２】
前記検体情報取得手段は前記第１領域の画像を形成する各画素の合焦評価指標を取得することにより前記合焦評価指標の前記第１領域の２次元分布を取得し、前記２次元分布に基づいて前記第２領域における前記検体の有無を判断する請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記合焦評価指標はコントラスト値である請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記第２領域は前記第１領域と隣り合う請求項２または３に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記検体情報取得手段は前記第１領域内での前記検体が存在する領域と存在しない領域との境界に基づいて前記第２領域における前記検体の有無を判断する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記検体情報取得手段は前記撮像手段の撮像野からなる前記第１領域の外周と前記境界との交点に基づいて前記第２領域における前記検体の有無を判断する請求項５に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記検体情報取得手段は前記合焦評価指標の前記第１領域の２次元分布に対する外挿演算に基づいて前記第２領域における合焦評価指標の２次元分布を推定し、その推定結果に基づいて前記第２領域における前記検体の有無を判断する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記検体情報取得手段は前記第１領域の画像を形成する少なくとも一部の画素から前記合焦評価指標の前記第１領域の２次元分布を取得する請求項２乃至７のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記検体情報取得手段はさらに前記第１領域における前記検体の最合焦位置に関する分布情報に対する外挿演算に基づいて前記第２領域における前記検体の最合焦位置を推定する請求項２乃至８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
前記撮像手段は前記結像光学系の光軸方向に焦点位置の異なる複数層または単層の画像を取得し、
前記検体情報取得手段は前記第１領域の単層または複数層の画像から前記第１領域の前記検体の有無、最合焦位置、または前記最合焦位置の分布を求め、前記第１領域の前記検体の有無、最合焦位置、または前記最合焦位置の分布に基づいて前記第２領域に含まれる前記検体の有無または最合焦位置を推定する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１１】
前記検体情報取得手段は前記第１領域における各画素の合焦評価指標の３次元分布に対する外挿演算に基づいて前記第２領域における各画素の合焦評価指標の３次元分布を推定し、その推定結果に基づいて前記第２領域における前記検体の有無を判断する請求項１０に記載の画像取得装置。
【請求項１２】
前記検体情報取得手段は前記第１領域の焦点位置毎の画像を形成する少なくとも一部の画素から合焦評価指標の前記第１領域における３次元分布を取得する請求項１０又は１１に記載の画像取得装置。
【請求項１３】
前記検体情報取得手段は前記第１領域における最合焦位置の分布を外挿演算することにより、前記第２領域における最合焦位置を推定する請求項１０に記載の画像取得装置。
【請求項１４】
前記試料の全体像を撮像する広域撮像手段と、
前記全体像に基づいて前記複数の領域の内から前記撮像手段が最初に撮像する領域を選択する選択部とをさらに備える請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像取得装置。  
【請求項１５】
前記広域撮像手段の分解能は前記撮像手段の分解能よりも低い請求項１４に記載の画像取得装置。
【請求項１６】
前記選択部は前記全体像のうち輝度が最小の領域を前記撮像手段が最初に撮像する領域として選択する請求項１４または１５に記載の画像取得装置。
【請求項１７】
前記制御手段は前記複数の領域のうち前記検体の境界を含む領域を前記検体の境界に追従するように前記ステージを移動させる請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１８】
試料を支持するステージと、前記試料の像を撮像する撮像手段とを備える画像取得装置の制御方法であって、
前記試料の第１領域の画像を撮像するステップと、
前記第１領域の画像に基づいて前記第１領域と異なる前記試料の第２領域における前記検体の有無を判断するステップと、
前記第２領域に前記検体が有ると判断したときは次に前記第２領域を撮像するために前記ステージを移動するステップとを有する画像取得装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の画像取得装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病理学の分野において、組織片等の病理標本の顕微鏡像をデジタル画像として取得するバーチャルスライドシステム等の画像取得装置が注目されている。病理診断画像のデジタル化により、データ管理の効率化や遠隔診断等が可能となる。
【０００３】
装置の撮像対象となる試料は主にスライド（プレパラートともいう）であり、数〜数十［ｕｍ］程度に薄くスライドされた組織片が、封入剤を介してスライドグラスとカバーグラスの間に固定されている。一般に、組織片はその厚みが一定であるとは限らず、また表面が凸凹を有していることに加えて組織片自体も略平面形状とは限らずにうねりを有している。このため、高解像度であるが故に被写界深度が０．５〜１［ｕｍ］程度と浅い病理観察用顕微鏡の光学系を介して組織片の厚み方向全域の合焦画像を取得するには、組織片の厚み方向の存在範囲を装置の撮像野である撮像範囲毎に適切に設定することが必要となる。そうすることで、組織片の厚み方向の存在範囲を光軸方向の撮像層の範囲と略一致させることにより、浅い病理観察用顕微鏡の光学系を介して組織片の厚み方向全域の合焦画像を適切に取得できる。
【０００４】
上記を行う前提として、高解像度であるが故に撮像範囲が略１［ｍｍ］四方以下であることが多い病理観察用顕微鏡の光学及び撮像系を介して組織片の全域に渡る撮像データを取得するには以下のことが必要となる。すなわち、光軸に直交する方向の撮像範囲を適切に設定し、装置の撮像範囲毎の画像データを多数繋ぎ合わせることが必要となる。例えば、スライド全域を予め定められた移動手順に従って順次撮像を繰り返すことでこれを実現する。しかし、これには非常に時間を要する上に、検体が存在しない範囲の不要なデータが多いという課題がある。
【０００５】
こうした課題に対して、使用者の操作によってスライドを載せたステージが所定の距離以上水平移動する毎に撮像処理を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、スライド全域の画像から組織片即ち検体の存在範囲を抽出してその範囲で詳細な拡大画像を取得する方法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８６３０５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３３０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来の画像取得装置では、次のような課題があった。すなわち、特許文献１のように使用者に検体の存在範囲の探索を委ねる方法では、手動であるが故に撮像に時間を要し、また検体探索に漏れが生じる場合があった。
【０００９】
また、特許文献２のように広域画像から検体存在範囲を自動抽出する方法では、高解像度の広域撮像部及び高精度な検体検出アルゴリズムが必須である。そのため、装置が高コスト化することに加えて、検体検出に間違いがあった場合は、検体の広範囲な顕微鏡画像を
正しく取得することは困難であった。
【００１０】
本出願に係る発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で高速かつ高精度に撮像範囲を決定することのできる画像取得装置およびその制御方法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】
上記課題を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、試料を複数の領域に分けて順次撮像する画像取得装置であって、前記試料を支持するステージと、前記試料の像を形成する結像光学系を有し、前記形成された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記試料に含まれている検体の有無に関する情報を取得する検体情報取得手段と、前記検体の有無に関する情報に基づいて、前記ステージを移動させる制御手段とを備え、前記検体情報取得手段は、前記撮像手段が撮像した前記試料の第１領域の画像に基づいて、前記第１領域と異なる前記試料の第２領域における前記検体の有無を判断し、前記制御手段は、前記第２領域に検体が有ると判断されたときは次に前記第２領域を撮像するために前記ステージを移動する画像取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、試料を支持するステージと、前記試料の像を撮像する撮像手段とを備える画像取得装置の制御方法であって、前記試料の第１領域の画像を撮像するステップと、前記第１領域の画像に基づいて前記第１領域と異なる前記試料の第２領域における前記検体の有無を判断するステップと、前記第２領域に前記検体が有ると判断したときは次に前記第２領域を撮像するために前記ステージを移動するステップとを有する画像取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で高速かつ高精度に撮像範囲を決定することのできる画像取得装置および画像取得方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の画像取得装置の実施例１を示すブロック図（実施例１）
【図１Ｂ】実施例１における画像取得装置のスライドを示す断面図
【図２】実施例１における画像取得装置の撮像プロセスを示すフローチャート
【図３】実施例１におけるＺ探索撮像を示す概略図
【図４】実施例１におけるＺ探索撮像を示すフローチャート
【図５】実施例１におけるＸＹ撮像範囲の算出方法を示す模式図
【図６】本発明の画像取得装置の実施例２を示す概略図（実施例２）
【図７】本発明の画像取得装置の実施例３を示す概略図（実施例３）
【図８】本発明の画像取得装置の実施例４を示すフローチャート（実施例４）
【図９】実施例４におけるＺ方向撮像範囲の探索手法を示す模式図
【図１０】実施例４のＺスタックを示すフローチャート
【図１１】実施例４におけるＺスタック範囲の設定方法を示す図
【図１２】本発明の画像取得装置の実施例５を示す斜視図（実施例５）
【図１３】本発明の画像取得装置の実施例６を示す斜視図（実施例６）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特長の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１５】
＜実施例１＞
（装置構成）
図１Ａは、本発明の画像取得装置の実施例１を示すブロック図である。本実施例の実施の形態に係る画像取得装置の実施例１を示すブロック図である。画像取得装置１（以下「装置１」と略称する）は、本撮像を行う本撮像装置２００（撮像手段に対応する）、本撮像に先立って予備撮像を行う広域撮像装置３００（広域撮像手段に対応する）、装置の動作制御や画像処理等を行う本体統括部１００とで構成される。図中、破線矢印は画像情報に係るデータ信号を示し、実線矢印は制御指令信号やステータス信号等を示す。まず、これらの概要について説明する。また、これ以外にも図示しないものもあるが、それらについては適宜後述する。
【００１６】
本撮像装置２００は、組織片等の検体を封入した試料であるスライド１０の顕微鏡像を撮像するものである。スライド１０（試料）に光を照射する照明部２１０、ステージ２２０、レンズ部２３０、撮像素子２４０とで構成される。ステージ２２０は、スライド１０の位置決めを行うとともにスライド１０を支持する。レンズ部２３０は、スライド１０からの光を集光及び結像する（像を形成する）結像光学系である。撮像素子２４０は、結像された光を電気信号に変換する。なお、本実施例では、図１Ａに示す通り、レンズ部２３０の光軸方向をＺ方向、光軸方向に直交する水平面方向をＸＹ方向と規定する。撮像方法としては、後述する小区画毎に、後述する検体１４の多層画像（Ｚスタック画像）を取得する。以下、この多層画像をＺスタック画像と記す。このＺスタック画像とは光軸方向に焦点位置を少しずつ変えながら被写体を撮像し、その撮像結果として得られた複数枚の２次元画像を指す。すなわち焦点位置毎に撮像した結果として得られた画像である。また、Ｚスタックとは光軸方向に焦点位置を少しずつ変えながら被写体を撮像することで、複数枚の２次元画像を得る処理を指す。また、Ｚスタック画像を構成する、各焦点位置での２次元画像をレイヤー画像という。
【００１７】
広域撮像装置３００は、スライド１０を上から見た全体像を撮像するもので、スライド１０を設置する試料載置部３１０、スライド１０の撮像を行う広域撮像部３２０とで構成される。ここで取得された画像は、スライド１０のサムネイル画像の作成、後述する小区画８０１の分割生成、スライド１０にバーコードや２次元コード等の試料識別情報の記載がある場合にはその取得などに用いられる。
【００１８】
本体統括部１００は、装置１の動作制御及び図示しない外部装置との通信を行う制御部１１０、広域撮像部３２０や撮像素子２４０の撮像データに対する画像処理及び図示しない外部装置への画像データ出力を行う画像処理部１２０を有する。さらに、合焦に関する演算を行う演算部１３０（検体情報取得手段に対応する）を有する。なお、図では便宜上機能毎にブロックを分けているが実現手段としてはＣＰＵやＤＳＰ上で動作するソフトウェアとして、或いはＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェアとして実装しても良く、その切り分けも適宜設計すれば良い。図示しない外部装置としては、装置１と使用者との間のユーザーインターフェースや画像ビューワとして機能するＰＣワークステーション、画像データの保存管理等を行う外部記憶装置や画像管理システム等が挙げられる。この他、装置１に含まれる図示しないものとして、多数のスライド１０をセットするスライドストッカ、スライド１０を載置台すなわち試料載置部３１０やステージ２２０へと搬送する試料搬送手段等が挙げられる。これら図示しないものについては詳細な説明を省略する。
【００１９】
上記各構成要素についてさらに説明する。照明部２１０は、光を照射する光源と、光をスライド１０に対して集光するための光学系とで構成される。光源としては、ハロゲンランプやＬＥＤ等を用いる。ステージ２２０は、スライド１０を保持してＸＹＺ各方向に精密に移動させる位置制御機構を有し、これはモータとボールネジの組合せやピエゾ素子等の駆動機構によって実現される。また、ステージ移動時の加速度によるスライド１０の位置ずれ防止のため、バキューム等スライドの保持固定機構を備える。レンズ部２３０は、対物レンズと結像レンズとで構成され、照明部２１０から照射されたスライド１０の透過光
を撮像素子２４０の受光面上に結像させる。レンズとして、物体側のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ
ｏｆ  Ｖｉｅｗ：視野、撮像範囲）が略１［ｍｍ］四方且つ被写界深度が０．５［ｕｍ］程度のものが望ましい。撮像素子２４０は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）等によるイメージセンサである。制御部１１０からの制御信号に基づいて設定された露光時間やセンサゲイン、露光開始タイミング等に従って受光した光を光電変換して電気信号とし、それを画像処理部１２０や演算部１３０に出力する。試料載置部３１０は、スライド１０を載置するための台である。台には、スライド１０のＸＹ位置を試料載置部３１０に対して位置決めできるよう突き当て機構が設けられている。なお、図１Ａの構成に限られず、試料載置部３１０をステージ２２０が兼ねても良く、その場合はステージ２２０のＸＹ可動範囲を広げることで構成できる。
【００２０】
広域撮像部３２０は、試料載置部３１０に載置されたスライド１０に照明光を照射する図示しない照明部と、レンズや撮像素子等から成る図示しないカメラ部とで構成される。制御部１１０からの制御信号に基づいて露光時間やセンサゲイン、露光開始タイミング、照明量等が設定され、撮像されたデータは画像処理部１２０に出力される。なお、レンズ周囲に設けたリング照明による暗視野照明を行い、一回の撮像でスライド１０の全体像を撮像できるよう倍率や位置等が構成されている。カメラ部の解像度は、検体１４の存在範囲のラフ検出を行えるよう本撮像装置２００における撮像範囲程度、或いは２次元コードが識別できる程度の低解像度または低分解能でよいため低コストに構成できる。
【００２１】
制御部１１０は、後述の動作プロセスに基づいて装置１の各構成要素の動作制御を行う。具体的には動作条件の設定や動作タイミングの指示等を行う。広域撮像部３２０に対しては、露光時間やセンサゲイン、露光開始タイミング、照明光量等の設定及び制御を行う。照明部２１０に対しては、光量、絞り、カラーフィルタの切替等の指示を行う。ステージ２２０に対しては、演算部１３０の出力結果や後述の小区画８０１に関する情報、図示しないエンコーダ等によりステージの現在位置情報等に基づいて、ステージをＸＹＺ方向に移動させてスライド１０の所望の部位を撮像できるよう制御する。撮像素子２４０に対しては、露光時間やセンサゲイン、露光開始タイミング等の設定及び制御を行う。画像処理部１２０との間では、動作モードやタイミングの設定及び制御、小区画やバーコードに関する情報等の広域撮像データの処理結果の受信を行う。さらに、制御部１１０は、図示しない外部装置と通信を行う。具体的には、使用者が外部装置を介して設定した動作条件の取得や、装置の動作スタート／ストップの制御、画像処理部１２０への画像データの出力指示等を行う。
【００２２】
画像処理部１２０は、主に二つの機能を有する。一つ目は、広域撮像部３２０から受信するスライド１０の広域撮像データの処理である。広域撮像データを解析し、バーコード情報の読取、検体１４のＸＹ方向における存在範囲のラフ（粗）検出および小区画８０１群の分割生成、サムネイル画像の生成を行う。ここでいう「ラフ」とは上記のようにたとえば広域撮像部３２０の分解能または解像度は本撮像装置２００の分解能または解像度に比べて小さいということである。また、このように構成することで広域撮像部３２０を安価に構成することができるとともに画像処理の際に計算量が低減されるので画像処理の速度が速くなる。ここで制御部１１０は、生成された小区画８０１群の情報（座標、枚数等）に基づいて、本撮像装置２００を用いた本撮像処理を制御する。なお、小区画８０１群の分割生成に関して、「実施例１におけるＸＹ方向撮像範囲の算出」の項で詳述する。二つ目は、撮像素子２４０から受信したスライド１０の本撮像データの処理である。本撮像データに対し、ＲＧＢ間の感度差やγカーブ等の各種補正処理、必要に応じたデータ圧縮処理、プロトコル変換処理等を施した上で、制御部１１０の指示に基づいてビューワや画像保存装置等の外部装置へデータ伝送を行う。
【００２３】
演算部１３０は、分布算出部１３１、検体推定部１３２、設定部１３３とで構成される。
演算部１３０は、撮像素子２４０から受信した本撮像データに基づいて、合焦探索やＡＦ、撮像範囲に係わる演算を行った後にＸＹ方向撮像位置およびＺ方向撮像位置を決定する。そして、その決定結果を制御部１１０に出力する。分布算出部１３１は、本撮像データの各画素の合焦評価指標（例えばコントラスト値）の２次元分布を算出し、算出結果を検体推定部１３２に出力する。なお、合焦評価指標をコントラスト値とすることで画像処理の技術をそのまま応用できる。検体推定部１３２は、後述の方法によって推定した周辺領域における検体の有無情報を設定部１３３に出力する。設定部１３３は、この推定結果に基づいて次に撮像する小区画８０１を設定し、その設定結果を制御部１１０に出力する。なお、演算部１３０の動作については、「実施例１におけるＸＹ方向撮像範囲の算出」の項で詳述する。
【００２４】
なお、本発明の実施は本実施例に限るものではない。例えば、カラーフィルタを有した複数の撮像素子を有し、各々が異なる波長の光に感度を有することで、ＲＧＢカラー画像を同時に取得する構成としても良い。この場合、カラー画像を得るのに必要な撮像回数が低減されるため、装置のスループットの向上が期待できる。また、光学的な共役関係が上記説明した構成と不変であるならば、例えば試料を載置台に固定して、撮像素子並びにレンズ部をステージ等によって位置制御する構成としても良い。
【００２５】
図１Ｂは、実施例１における画像取得装置のスライドを示す断面図である。スライド１０では、撮像対象である組織片等の検体１４が、スライドの土台となるスライドグラス１２と保護膜であるカバーグラス１１との間に封入剤１３を介して固定されている。
【００２６】
（撮像プロセス）
図２は、実施例１における画像取得装置の撮像プロセスを示すフローチャートである。撮像プロセスは、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の予備撮像、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０８の初回Ｚ探索、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１３の本撮像という三つのステップに大別される。
【００２７】
フローは、試料載置部３１０にスライド１０が設置されることにより開始する。この設置は、スライドストッカから試料搬送手段によって自動処理されても良いし、人手によって行っても良い。ステップＳ１０１で、広域撮像装置３００がスライド１０の全域を一括撮像する。ステップＳ１０２で、画像処理部１２０がこの撮像データに基づいて後述するＸＹ平面上における検体１４の存在範囲を粗く検出する。この検出の精度は本撮像装置２００のＦＯＶ即ち撮像範囲に略一致する程度で良い。すなわち、広域撮像装置３００により撮像された全体像の画像の１画素の大きさが本撮像装置２００の撮像野（撮像範囲）以下であれば足りる。ステップＳ１０３で、検体１４が確実に存在していると容易に判定できる任意の小区画８０１を初回撮像区画として設定する。なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の具体的な処理方法については、「実施例１におけるＸＹ方向撮像範囲の算出」で詳述する。なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０３と並行して広域撮像を終えたスライド１０は、ステージ２２０に載置するとともに固定される。このスライド移動処理は前述の通り、人手で行っても良いし、搬送機構によって自動で行っても良い。或いは、ステージ２２０が試料載置部３１０を兼ねることで移動処理を省略できる構成としても良い。予備撮像であるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３が終了するとステップＳ１０４に移行する。
【００２８】
ステップＳ１０４で、スライド１０を載置したステージ２２０は、本撮像装置２００による最初の撮像を行う小区画８０１が、レンズ部２０３が有するレンズ直下に位置するように移動する。この点に関して、具体的には後述する。ステップＳ１０５で、後述する初回探索処理が行われたか否かの判定が行われる。この時点では初回探索処理は行われていないため（ＮＯ）ステップＳ１０６に移行する。すなわち、ステップＳ１０５は始めの一度だけＮＯに進み、二度目からはスライド１０に対する全ての撮像処理が終了するまでＹＥ
Ｓにしか進まない。ステップＳ１０６で、初回撮像区画でのみ行う後述のＺ探索のための撮像処理を行う。ステップＳ１０７で、ステップＳ１０６で取得されたＺ方向における多層撮像データ（Ｚスタック画像データ）に基づいて合焦評価指標の算出を行う。ステップＳ１０８で、Ｚ方向における合焦位置を推定し、これを撮像対象層として設定する。ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８のＺ探索は、光軸方向における合焦位置の検出のための撮像処理であり、（Ｚ方向合焦位置の探索）で詳述する。
【００２９】
ステップＳ１０９で、最初に撮像する小区画８０１に対してのみ行うＺ探索が終了すると、この小区画８０１における合焦位置が撮像できるようステージがＺ方向に移動する。ステップＳ１１１で、その移動後の位置で撮像を行う。ステップＳ１１２で、分布算出部１３１がステップＳ１１１で取得された撮像データに基づいて合焦評価指標の２次元分布の算出を行う。ステップＳ１１３で、図示しない最終小区画判定部が最終小区画であるか否かの判定を行う。なお、この最終小区画判定部は演算装置１３０内に設けられてもこれとは別体として設けられても良い。この場合は最終小区画ではないため（ＮＯ）ステップＳ１１４に移行する。ステップＳ１１４で、ステップＳ１１２で算出したものであって、直前に撮像した小区画８０１の合焦評価指標の２次元分布に基づいて、後述の方法を用いて次に撮像する隣接した小区画８０１を設定する。その後、ステップＳ１０４に移行する。なお、ステップＳ１１２、Ｓ１１４については、「実施例１におけるＸＹ方向撮像範囲の算出」で詳述する。ステップＳ１１４での処理の後、設定された次の小区画８０１までステージがＸＹ移動すなわち光軸に垂直な面方向に移動する。再びステップＳ１０５でＹＥＳが選択され、ステップＳ１１０で、ＡＦ（オートフォーカス）動作を行って撮像に備える。なお、ＡＦ動作は公知の技術であるため、詳細は省略する。後は、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１１０〜Ｓ１１４で表す本撮像処理を全ての小区画について撮像し終えるまで反復し、最後の小区画撮像時におけるステップＳ１１３でＹＥＳに進み、上記フローすなわちスライドの撮像プロセスを終了する。
【００３０】
（Ｚ方向合焦位置の探索）
図３は、実施例１におけるＺ探索撮像を示す概略図である。図３（ａ）は、スライド１０の横断面を示す模式図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すスライド１０の横断面像における一点鎖線領域９０１を拡大し、最初の小区画８０１に対してのみ実施されるＺ探索撮像（Ｓ１０６）の方法を重ねて示したものである。撮像範囲８０２は、ＸＹ方向の撮像範囲（小区画）とＺ方向の被写界深度とで決まるものであって、一回の露光で撮像できる３次元領域である。図３（ｂ）においてＺ方向に一定の間隔で複数の撮像範囲８０２が配置されている。領域９０１上端即ちカバーグラス１１下端近傍から、領域９０１下端即ちスライドグラス１２上端近傍に至るまで撮像範囲８０２を配置する。そして、撮像範囲８０２同士の間隔ｄを薄い検体厚程度（数ｕｍ程度）とすることで、検体１４が存在する可能性のある範囲を全て含めることができる。すなわち、撮像範囲８０２を距離ｄ毎に複数配置することで検体１４の少なくとも一部を各撮像範囲８０２のうち少なくとも一つに含めることができるからである。
【００３１】
図３（ｃ）は、実施例１におけるＺ方向の合焦評価指標分布を示す図である。すなわち、図３（ｂ）における撮像範囲（小区画）中央の、Ｚ軸に平行な直線上における合焦評価指標の分布を模式的に示した図である。図３（ｃ）では８枚ある撮像範囲８０２の撮像データをＺ方向に内挿補間して、合焦評価指標の分布を算出する（Ｓ１０７）。合焦評価指標としては、画像のコントラスト値を用いることができる。このようにコントラスト値を合焦評価指標として用いることで高度な画像処理技術を要することなく装置１を構成することができる。合焦評価指標の極大値を示す位置がＺ方向における検体１４の合焦位置と判定できる。この合焦位置を撮像対象層として設定することによって（Ｓ１０８）、本撮像プロセスにおいて検体１４の全焦点画像を取得する準備が整う。なお、上記の通り説明したＺ方向合焦位置の探索プロセスを初回に行うことで、２枚目以降の小区画８０１におい
て同じプロセスを繰り返す必要がなくなる。最初の小区画８０１で検出した合焦位置近傍において公知のＡＦ動作を行えば、合焦した検体画像を取得することができる。他の小区画８０１における検体１４のＺ方向位置は最初の小区画８０１で検出した合焦位置と略同じだからである。
【００３２】
図４は、実施例１におけるＺ探索撮像を示すフローチャートである。即ちステップＳ１０６のサブルーチンを示すフローである。以下、図４を用いて上記Ｚ探索撮像を説明する。上記のように図２のステップＳ１０５でＮＯが選択され、ステップＳ１０６へ移行することでフローを開始する。ステップＳ２０１で、最初に間隔ｄを検体１４の厚み程度に設定する。ステップＳ２０２で、最初の撮像層（図３（ｂ）のカバーグラス下端に最も近い側の撮像範囲８０２が含まれる層）であるカバーグラス下端近傍を撮像できる状態となるようにステージ２２０をＺ移動し、ステップＳ２０３で撮像する。ステップＳ２０４で、撮像層（図３（ｂ）のカバーグラス下端に最も遠い側の撮像範囲８０２が含まれる層）が最後のスライドグラス上端に達したか否かの判定を行う。ステップＳ２０５で、間隔ｄだけステージをＺ方向にステップ移動させて次の撮像層を撮像できる状態にする。以後、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５を反復し、撮像層が最後のスライドグラス上端に達した時点のステップＳ２０４でＹＥＳに進み、フローすなわちＺ探索撮像の処理を終了する。なお、Ｚステップ移動方向、即ちステップＳ２０２の撮像開始Ｚ位置とステップＳ２０４の撮像終了Ｚ位置は、この順である必要はない。
【００３３】
（実施例１におけるＸＹ方向撮像範囲の算出）
図５は、実施例１におけるＸＹ撮像範囲の算出方法を示す模式図である。図５（ａ）は、ステップＳ１０１で広域撮像されたスライド１０の内、検体１４及びその周辺の領域を模式的に示したものである。小区画８０１は、広域撮像装置３００の一画素の大きさに略等しいか、或いは広域撮像装置３００の複数の画素データを平均化等してその大きさを本撮像装置２００のＦＯＶ即ち撮像範囲に略一致させたものである。なお、後段の画像処理で隣接する区画の画像をズレや歪みなくつなげるために、実際の撮像範囲（小区画）は図５に示すものよりも若干大きい。そのため実際には隣り合う小区画同士はその四辺が若干重なっている。また、区画を塗り潰した色の濃さは、検体１４の外周部ほど薄く、内部ほど濃くなるように重み付けしたものである。これがステップＳ１０２で行う検体１４のラフ（粗）検出の検出結果である。この重み付けは、広域撮像データの輝度やコントラストの値をそのまま用いることができる。
【００３４】
ここで、色の濃い小区画８０１ｂは、低解像度または低分解能な広域撮像データさえあれば確実に検体１４の存在範囲に含まれていることを複雑なアルゴリズムの必要なく容易に判定できる。これは以下の理由による。すなわち、色の薄い小区画８０１ａについては、検体１４の存在範囲か否かを詳細に判定するために、高解像度かつ高精度な画像データ及び画像処理アルゴリズムが必要となる。これに対して、色の濃い小区画８０１ｂについては比較的容易に輝度やコントラストが判別できるからである。
色の濃い小区画８０１ｂの輝度やコントラストの値は色の薄いものに比べて大きいからである。このようにして、確実に検体１４内部と判定できる小区画８０１ｃ（図５（ａ）で最も黒く塗り潰された箇所）を初回撮像区画８０１ｃに設定する（Ｓ１０３）。この小区画８０１ｃの設定は、図示しない選択部が行う。この選択部は例えば演算部１３０内に設けられても良いし、これとは別に設けられても良い。
【００３５】
なお、例えば選択部は以下のようにして初回撮像区画８０１ｃを設定する。すなわち、広域撮像が行われた後、選択部が、その広域撮像データから小区画８０１ごとに輝度を取得し、その輝度の値が最小の小区画８０１を確実に検体１４内部と判定できる小区画８０１ｃを初回撮像区画８０８１ｃに設定する。或いは、選択部は、広域撮像データから小区画８０１ごとに輝度を取得し、所定の閾値以上の輝度を有する小区画の集合の略中央に存在
する小区画８０１を確実に検体１４内部と判定できる小区画を初回撮像区画８０１ｃとして設定するようにしてもよい。このようにすることで、撮像データから輝度値を抽出することは簡易な画像処理技術で構成することができるため、このような選択部を設けることにより小区画８０１ｃを簡易に判定して設定できる。
【００３６】
図５（ｂ）は、検体１４の撮像経路を示す図である。図５（ａ）と対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。図中の太実線枠の長方形が、検体１４の外周部が含まれる小区画８０１ｄである。まず、本撮像装置２００は図中の太点線枠の初回撮像区画８０１ｃの合焦画像を上記の方法等で取得する。
分布算出部１３１は、その取得した合焦画像についてのデータを入力し、そのデータに基づいて初回撮像区画８０１ｃにおける合焦評価指標の２次元分布を算出する。そして、分布算出部１３１は、その２次元分布と検体１４の外周部に相当する予め定められた閾値とを比較する。その比較結果に基づいて区画８０１ｃの検体の存在範囲を算出する。具体的には小区画８０１ｃにおいて合焦評価指標のＸＹ平面における分布を取得し、その分布の各要素の値である各合焦評価指標の値の内、上記閾値を超えるもののＸＹ平面上の位置（座標等）には、検体１４が存在すると判定する。一方、各合焦評価指標のうち所定の閾値を超えないもののＸＹ平面上の位置（座標等）には、検体１４が存在しないと判定する。これら判定された各位置（座標等）から検体１４が存在する範囲を算出できる。また、分布算出部１３１は、小区画８０１ｃにおいて検体１４が存在すると位置と、存在しない位置とを判定できるので、それらの判定結果に基づいて小区画８０１ｃにおいて検体１４が存在する領域と存在しない範囲との境界も判定できるようにしても良い。
【００３７】
検体推定部１３２は、分布算出部１３１からの初回撮像区画８０１ｃの検体の存在範囲（合焦評価指標の２次元分布）を入力する。ここで、小区画８０１ｃの合焦評価指標の値は、全て上記閾値を超える値である。この場合には、検体推定部１３２は、小区画８０１ｃは検体１４内部にあると判定する。すなわち、検体１４の存在領域と不存在領域との境界が小区画に含まれない場合には、設定部１３３は予め定められた移動方向（ｙ軸負方向）に従って、小区画８０１ｃに隣接する小区画８０１を次の撮像領域に設定する（Ｓ１１４）。
【００３８】
このようにして予め定められた移動方向（ここではｙ軸負方向）に検体１４を有するステージを移動させながら各領域を撮像していく。そして、検体推定部１３２が検体１４の外周部を判定すると、それ以降後述する方法に従って、図中点線矢印に示す通り、外周部を追従するように撮像領域を移動していく。そのように移動していくことで外周部を一周する。すなわち、設定部１３３が次に撮像する領域を検体１４の外周部に追従するように順次設定していく。そうして一周した後は、外周部に囲まれた範囲で未撮像の小区画８０１を順次撮像すれば、検体１４の存在範囲の画像を漏れなく取得することができる。
【００３９】
検体１４の外周部に追従して検出する方法を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）の括弧付数字は、本方法による撮像順序である。図中（１）の小区画８０１が本撮像装置２００により撮像され、分布算出部１３１が、その撮像された小区画８０１の合焦評価指標の２次元分布を取得するとともにその各合焦評価指標を前述の閾値と比較する。その比較によって検体１４の存在範囲を取得する。すなわち、区画８０１内の領域が検体１４の存在領域と不存在領域とに分けられる。検体推定部１３２はこの存在範囲を分布算出部１３１から入力し、その入力結果である存在領域と不存在領域からなる存在範囲に関するデータに基づいて検体１４の外周部である境界線を検出する。なお、検体推定部１３２は境界線も検出しているが、上記二つの領域が検出できればこの境界線を検出したとみなせるため必ずしも境界線そのものを検出する必要はない。すなわち二つの領域の境界を判別できればよい。さらに検体推定部１３２は、検出した境界線と小区画８０１の辺との交点を求める。その求めた交点が、図中（１）の左右に記した太線の円で示した点である。そして検体推定部
１３２は、その交点を共有する辺を有するとともにすでに撮像した小区画８０１ではない小区画８０１を次に撮像する小区画８０１であると推定する。この小区画８０１は上記交点を共有しているので上記境界の延長線を含んでおり、検体１４の外周の一部を含む小区画８０１である。設定部１３３は、検体推定部１３２からの推定結果である次に撮像する区画８０１についてのデータを入力する。その入力に基づいて本撮像装置２００が次に撮像する領域を設定する。なお、この条件に該当する辺が複数存在する場合や、一辺に交点が複数存在する場合に対応するため、例えば時計回りの撮像順序とすることに加え、既に撮像した領域を再度撮像することはしない等の条件を付与する。このようにして、図中（１）→（２）→（３）→（４）と検体１４の外周部を追従検出しながら撮像を進めることができる。
【００４０】
なお、一枚のスライド１０に検体１４が複数存在する場合は、先ず以下のようにして検体が複数存在することを判定する。すなわち、図５（ａ）における無色の区画によって完全に分断された領域であって、その各領域内において確実に検体と容易に判別できる濃色の区画が各領域内毎に少なくとも一つ存在することを上記と同様の手法で検出できる。すなわちその検出結果が、一枚のスライド１０に検体１４がいくつ存在するかを示す情報となる。そして、検出された複数の検体１４毎に上記の撮像手法を適用することにより、一枚のスライド１０に検体１４が複数存在する場合にも対応できる。また、モニタ上の広域画像を見ながら使用者が手動で複数存在する検体１４の内部を、検体１４毎にそれぞれ一ヶ所ずつ指定すれば、そこを初回撮像区画として上記検体１４の外周部の追従検出手法により、撮像処理を行うこともできる。この場合は、検体存在ラフ検出処理であるステップＳ１０２及び撮像開始点設定処理であるステップＳ１０３が手動で設定されるため、装置側で実施する必要はない。
以上説明したように、既に撮像された一つの小区画８０１における合焦評価指標の２次元分布（検体１４の存在範囲）に基づいて検体１４の外周部を追従検出する。そのようにすることで高精度な広域撮像装置を用いなくても検体１４の全体を高精度かつ漏れなく本撮像できる。また、広域撮像（予備撮像）の段階では、検体１４の本撮像の撮像範囲を設定する必要もないため、広域撮像装置は安価で簡易な構成のものを用いることができる。  
【００４１】
＜実施例２＞
図６は、本発明の画像取得装置の実施例２を示す概略図であり、実施例１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００４２】
（構成要素）
演算部１３０は、分布算出部１３１、検体推定部１３２、設定部１３３とで構成される。演算部１３０は、撮像素子２４０から受信した本撮像データに基づいて、合焦探索やＡＦ、撮像範囲に係わる演算を行った後にＸＹ方向撮像位置およびＺ方向撮像位置を決定する。そして、その決定結果を制御部１１０に出力する。分布算出部１３１は、本撮像データに基づいて検体１４の存在範囲を示す合焦評価指標（例えばコントラスト値）の２次元分布を算出し、算出結果を検体推定部１３２に出力する。検体推定部１３２は、後述の方法によって推定した周辺領域における検体の有無に関する分布情報を設定部１３３に出力する。設定部１３３は、この推定結果に基づいて、次に撮像する小区画８０１を、検体１４の存在範囲を漏れなく検出して撮像するように順次設定し、その設定結果を制御部１１０に出力する。前記制御部１１０は、その設定結果に基づいてスライド１０を移動させる。さらに本撮像装置２００の撮像タイミングもその移動のタイミングと同期させる。なお、演算部１３０の動作については、「ＸＹ方向撮像範囲の算出」の項で詳述する。
【００４３】
（撮像プロセス）
図６（ａ）は、本実施例における装置１の撮像プロセスの一部を示すフローチャートである。図２における本撮像プロセスの一部であるステップＳ１１２〜ステップＳ１１４の区
間を抜粋し、本実施例に特有のステップＳ５０１をステップＳ１１３とステップＳ１１４との間に追加したものである。その追加したステップＳ５０１以外は実施例１と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００４４】
実施例１と同様に、ステップ１１２で、分布算出部１３１が、取得された本撮像データに基づいて合焦評価指標の２次元分布の算出を行い、ステップＳ１１３でその２次元分布を算出した小区画が最終小区画ではない場合にはＮＯに進む。ステップＳ５０１で、ステップＳ１１２で算出した小区画８０１の合焦評価指標の２次元分布に外挿演算を施して周囲に隣接した８つの小区画８０１における合焦評価指標の２次元分布（検体の有無）を推定する。ステップ１１４で、この推定の結果、検体１４が存在すると判断されたときはその検体１４が存在すると判断された小区画８０１であって、次に撮像する隣接した小区画８０１を設定する。各ステップＳ１１２、Ｓ５０１、Ｓ１１４については、「実施例２におけるＸＹ方向撮像範囲の算出」の項で詳述する。なお、図５（ａ）を用いて説明した初回撮像区画の設定（Ｓ１０３）までは実施例１と同様のため、詳細は省略する。
【００４５】
（実施例２におけるＸＹ方向撮像範囲の算出）
図６（ｂ）および図６（ｃ）は、実施例２における、初回撮像区画を設定後のＸＹ撮像範囲の算出方法についての概要を示す模式図である。
【００４６】
図６（ｂ）は、本発明の実施例２における検体１４の存在範囲を推定検出する方法を示す図である。図６（ｂ）は、小区画８０１０が本撮像された場合を表している。まず、分布算出部１３１が、本撮像データに基づいて小区画８０１０内の合焦評価指標の２次元分布を算出する。そして２次元分布の各合焦評価指標を所定の閾値と比較することで、小区画８０１０の枠中の実線で示す検体存在範囲の境界を検出するとともに検体１４の存在範囲（２次元分布）を算出する。次に検体推定部１３２が、検体の存在範囲を示す合焦評価指標の２次元分布に外挿演算を施すことによって、小区画８０１０を囲む周辺８つの小区画８０１における合焦評価指標の２次元分布（検体１４の存在範囲）を推定する。この推定結果が図中の太点線で示されている。この太点線は周辺８つの小区画の検体１４の存在範囲を推定しているのと等価である。このようにして検体推定部１３２は、太枠の小区画８０１０の周辺８つの小区画において、４つの小区画８０１２、８０１４、８０１６、８０１８に検体１４が存在すると推定する。次に設定部１３３が、その推定結果を検体推定部１３２から入力し、その推定結果に基づいて４つの小区画８０１２、８０１４、８０１６、８０１８を次の本撮像の候補として判定する。そして、仮に太枠の小区画８０１０の右隣の小区画８０１２を既に撮像し、その次に太枠の小区画８０１０を撮像したという経過を経ているとする。すなわち、仮にそのように小区画８０１を順次移動してきたときは、設定部１３３は残りの３つの小区画８０１４、８０１６、８０１８を次の撮像候補として判定する。そしてこれらの内一つの小区画を後述の方法に従って、次の撮像対象として設定される。
【００４７】
図６（ｃ）は、本発明の実施例２における検体１４の存在範囲を推定して検出する過程を示す図である。図中の太実線枠の長方形８０１ｄが、検体１４の外周部が含まれる小区画８０１ｄである。まず、選択部が初回撮像区画８０１ｃを選択する。そして、選択された区画８０１ｃを本撮像装置２００が本撮像を行うことでその区画８０１ｃの合焦画像を取得する。次に分布算出部１３１が、その合焦画像を本撮像装置２００から入力し、その合焦画像に基づいて初回撮像区画８０１ｃにおける合焦評価指標の２次元分布（区画８０１ｃにおける検体１４の存在範囲）を算出する。次に検体推定部１３２は、その２次元分布を分布算出部１３１から入力して、その２次元分布に基づき初回撮像区画８０１ｃの周囲８区画の合焦評価指標の２次元分布を外挿演算によって推定する。図６（ｃ）の場合、検体推定部１３２は、周囲８区画のいずれにも検体１４が存在すると推定してその推定結果を設定部１３３に入力する。設定部１３３は検体推定部１３２からの推定結果に基づき次
に本撮像する小区画を設定する。この場合には、予め定められた移動方向（図６（ｃ）では、初回撮像区画８０１ｃからの距離が近く、可能な限り隣接し、且つ同心円状に広がる方向）に従って、図中（１）で示す点線矢印に沿うように順次本撮像の対象となる領域を設定していく。２次元分布の算出、周囲の領域の検体１４の有無の推定、そして撮像領域の移動、本撮像の順に以後これを繰り返し、図中の点線矢印（２）→（３）→（４）→（５）に沿って検体１４の存在範囲を順次推定して検出しながら撮像領域を移動する。このようにして、検体１４の存在範囲の画像を漏れなく取得することができる。
なお、本実施例で用いた外挿演算は公知の技術であり、様々な方法が知られている。検体１４の形状は単純な板状のものとは限らず複雑な形状を有する場合があるため、線形外挿では推定誤差が大きくなる可能性がある。よって、できるだけ高次のスプライン関数等を用いた外挿を行うことが望ましい。
また、本実施例では、既に撮像された一つの小区画８０１における合焦評価指標の２次元分布に外挿演算を施すことで、小区画８０１周囲に隣接した小区画８０１の合焦評価指標の２次元分布を推定する方法を示した。しかしながら、精度向上のため、既に撮像された二つ以上の小区画８０１における合焦評価指標の２次元分布のデータに外挿補間を施すことも望ましい。また、外挿演算に用いる２次元分布データのデータ量が多い程、外挿精度の向上が期待できる。
上記のようにすることで、高精度な広域撮像装置（予備撮像装置）を用いることなく精度のよい本撮像を検体１４の全域に亘って漏れなく且つ高速に行うことができる。さらに、広域撮像装置に高度な分解能または高解像度が要求されないので安価に装置を構成できる。また、初回撮像区画８０１ｃをコントラスト等に基づいて判定し、あとは所定の簡易なアルゴリズムで順次撮像を行えばよいので装置を簡易に構成できる。
【００４８】
＜実施例３＞
図７は、本発明の画像取得装置の実施例３を示す概略図であり、実施例１並びに実施例２と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００４９】
（構成要素）
分布算出部１３１は、上述した機能に加え、既に撮像した領域におけるＡＦ結果或いはＺ撮像位置設定情報に基づいて検体１４の最合焦位置の２次元分布を算出し、その算出結果を検体推定部１３２に出力する。検体推定部１３２は、上述した機能に加え、周辺領域における検体の最合焦位置に関する分布情報を推定して設定部１３３に出力する。設定部１３３は、上述した機能に加え、次に撮像する小区画８０１におけるＺ方向の撮像位置を上記推定した最合焦位置に設定し、その設定結果を制御部１１０に出力する。
【００５０】
（撮像プロセス）
図７（ａ）は、本実施例における装置１の撮像プロセスの一部を示すフローチャートである。図６（ａ）に対して、本実施例に特有のステップＳ６０１をステップＳ１１４の後に追加したものである。追加したステップＳ６０１以外は、実施例１（ステップＳ５０１なし）或いは実施例２（ステップＳ５０１あり）と同様であり、詳細な説明は省略する。ステップＳ６０１の詳細は、「実施例３におけるＺ方向最合焦位置の推定」の項で詳述する。
【００５１】
ステップＳ６０１では、既に撮像した領域におけるＡＦ結果或いはＺ撮像位置設定情報の蓄積である最合焦位置の２次元分布に外挿演算が分布算出部１３１により施される。そして、次に撮像される隣接した小区画８０１（直前のステップＳ１１４で設定）での最合焦位置が推定される。そして、この推定結果がＺ方向の撮像位置として設定され、後段の処理に移行する。
【００５２】
（実施例３におけるＺ方向最合焦位置の推定）
図７（ｂ）は、実施例３における、既に撮像した複数の小区画８０１におけるＡＦ結果或いはＺ撮像位置設定情報の蓄積である最合焦位置の分布から、次に撮像する小区画８０１の最合焦位置を外挿演算により推定し、次の撮像範囲８７１として設定した様子の概略を模式的に示したものである。図では４枚の小区画８０１の最合焦位置から次に撮像する小区画８０１における最合焦位置を推定する場合を示している。原理的に言って、推定元となる小区画８０１の枚数が多いほど、次に撮像する最合焦位置の推定精度は高くなる。即ち、プレパラート内における後の撮像ほど推定精度が高いため、ステップＳ１１０を省略できる。一方、推定元となる小区画８０１の枚数の少ない撮像初期においては、推定精度を確保するため、撮像する小区画８０１でステップＳ１１０のＡＦを実施することが望ましい。撮像過程におけるどの時点でＡＦを省略して外挿による推定方式に切り替えるか、また切り替えは一気に行うのか徐々に行うのか等の機能については、システムに要求されるスループットや精度に応じて実験的に最適な設計値を求めることで構成しても良い。
【００５３】
以上説明したように、既に撮像した領域におけるＡＦ結果或いはＺ撮像位置設定情報の蓄積である最合焦位置の分布から、次に撮像する領域における最合焦位置を外挿演算により求めて撮像位置に設定することで、検体の単層画像を効率よく取得することができる。なお、本実施例の撮像方法は、他の本発明における各種撮像方法と組み合わせてもよく、何ら限定されるものではない。例えば、次の撮像範囲８７１の撮像データから合焦評価指標が算出された結果、最合焦位置から外れているか否かが判断されるようにし、外れていると判断される場合のみ、ＡＦがやり直されるようにしても良い。この際、再度撮像された層が最合焦位置として更新されるようにする。これにより、以降の推定において更なる精度の向上を実現することができる。
【００５４】
＜実施例４＞
図８は、本発明の画像取得装置の実施例４を示すフローチャートであり、実施例１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００５５】
（撮像プロセス）
装置１の実施例４における撮像プロセスは、以下の３つのステップに大別される。すなわち、実施例１と同様のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の予備撮像と、ステップＳ１０４〜ステップＳ３０８の初回Ｚ探索と、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ３０９〜Ｓ３１４の本撮像である。これに先立ち、画像取得の準備段階として、試料載置部３１０に対してスライド１０が設置される。これはスライドストッカから試料搬送手段によって自動処理されても良いし、人手によって行っても良い。なお、予備撮像については実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５６】
広域撮像装置３００が行うステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の予備撮像（広域撮像）が終了すると、選択がその予備撮像結果から初回撮像区画８０１ｃを決定する。ステップＳ１０４で、その決定に基づき制御部１１０が、スライド１０を載置したステージ２２０を本撮像装置２００による最初の撮像を行う小区画８０１ｃがレンズ直下に位置するように移動する。ステップＳ１０５で、この時点では本撮像装置２００が初回探索処理は行っていないのでＮＯへと進みステップＳ１０６へ移行する。ステップＳ１０６で、本撮像装置２００が行う処理である初回撮像区画８０１ｃでのみ行うＺ探索のための撮像処理に進む。ステップＳ１０７で、分布算出部１３１が、ステップＳ１０６で取得されたＺ方向における多層撮像データに基づいて合焦評価指標の算出を行う。さらに分布算出部１３１はその算出結果を後述の図９（ｂ）の閾値Ｔｈと比較することにより、その比較結果であるＺ方向における検体１４の存在範囲Ｒを算出する。ステップＳ３０８で、制御部１１０は、算出した存在範囲Ｒをカバーするように本撮像を行うためのＺスタック範囲を設定する。なお、Ｚスタック範囲とは、Ｚスタックの、最初の撮像時の焦点位置（Ｚ方向の位置）から最後の撮像時の焦点位置（Ｚ方向の位置）までの範囲のことである。Ｚスタックとは
、光軸方向に焦点位置を少しずつ変えながら被写体を撮像することで、複数枚の２次元画像を得る処理である。ステップＳ１０６、Ｓ１０７、Ｓ３０８の処理からなる一連のＺスタック範囲を設定するまでの処理は、光軸方向すなわちＺ方向における検体存在範囲の検出のための撮像処理であり、（Ｚ方向撮像範囲の探索）で詳述する。なお、Ｓ１０５は始めの一度だけＮＯに進み、二度目からは当該スライドに対する全ての撮像処理が終了するまで、ＹＥＳにのみ進む。
【００５７】
上記のように選択部により決定された初回撮像小区画８０１ｃに対して制御部１１０がＺスタック範囲を設定する処理であるステップＳ３０８が終了すると、ステップＳ３０９で、本撮像装置２００がこの小区画８０１ｃに対してＺスタックを行う。ステップＳ３０９については（Ｚ方向の連続多層撮像）で詳述する。ステップＳ３１０で、分布算出部１３１が、ステップＳ３０９で取得された連続多層撮像データ（Ｚスタック画像データ）に基づいて合焦評価指標の３次元分布の算出を行う。ステップＳ３１１で、上記の最終小区画判定部が現在の撮像対象である小区画が最終小区画であるか否かの判定を行う。ここでは最終小区画ではないためＮＯが選択されてステップＳ３１２へ移行する。ステップＳ３１２で、検体推定部１３２が、ステップＳ３１０で算出された初回撮像小区画８０１ｃの合焦評価指標の３次元分布に基づいて初回撮像小区画８０１ｃの周囲に隣接する８つの小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布を推定する。なお、合焦評価指標の３次元分布は、例えばＺスタック画像を構成する複数のレイヤー画像のそれぞれについて求めた合焦評価指標の２次元分布を組み合わせたデータである。ステップＳ３１３で、設定部１３３が、検体推定部１３２からの３次元分布の入力に基づいて、８つの小区画８０１の中から検体１４の存在する小区画８０１を抽出する。そして設定部１３３が、実施例２で説明した方法を用いて、次に撮像する小区画８０１を設定する。ステップＳ３１４で、設定部１３３が、次に撮像すると設定された小区画８０１において、検体推定部１３２により推定された検体１４の存在範囲を全て含むように、Ｚスタック範囲を設定する。なお、ステップＳ３１０、Ｓ３１２〜Ｓ３１４については、（Ｚ方向撮像範囲の設定）で詳述する。ステップＳ３１４の処理後に再びステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０４で、制御部１１０が、設定部１３３からの設定結果を入力し、その入力に基づいて次に本撮像を行う小区画８０１までステージをＸＹ方向へ移動させる。後は、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ３０９〜Ｓ３１４で表す本撮像処理を全ての検体１４を含む小区画について撮像し終えるまで反復し、最後の小区画撮像時におけるＳ３１１でＹＥＳに進み、スライド１０の撮像プロセスを終了する。
【００５８】
（Ｚ方向撮像範囲の探索）
図９は、実施例４におけるＺ方向撮像範囲の探索手法を示す模式図である。図９（ａ）は、図３（ａ）に示すスライド１０の横断面像における一点鎖線領域９０１を拡大し、最初の小区画８０１ｃに対してのみ実施されるＺ探索撮像処理であるステップＳ１０６の方法を併せて示したものである。撮像範囲８０２は、ＸＹ方向の撮像範囲（小区画）とＺ方向の被写界深度とで決まるものであり、一回の露光で撮像できる３次元領域である。図９（ａ）中、Ｚ方向に一定の間隔ｄで複数の撮像範囲８０２が配置されている。領域９０１上端即ちカバーグラス１１下端近傍から、領域９０１下端即ちスライドグラス１２上端に至るまで撮像範囲８０２を配置する。そして、撮像範囲８０２同士の間隔ｄを薄い検体厚程度（数ｕｍ程度）とすることで、検体１４が存在する可能性のある範囲を全て含めることができる。このように配置すれば検体１４の歪等により検体１４といずれかの撮像範囲８０２とが重なる領域ができる。そのため検体１４が存在する可能性のある範囲を全て含めることができる。
【００５９】
Ｚ探索撮像のフローチャート即ちステップＳ１０６のサブルーチンは図４のフローチャートで示す一連の処理である。これは実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。図９（ａ）におけるａ−ａ’断面（撮像範囲右端）の線上における合焦評価指標の分布を
模式的に示したのが図９（ｂ）である。図９（ａ）で８枚ある撮像範囲８０２で本撮像装置２００が本撮像して得た撮像データを分布算出部１３１が入力し、その分布算出部１３１が、その撮像データに対してＺ方向に内挿補間して、合焦評価指標の分布を算出する（Ｓ１０７）。合焦評価指標としては、画像のコントラストや輝度を用いることができる。そしてステップＳ３０８で、制御部１１０は、検体存在範囲Ｒを全て含むようＺスタック範囲を設定する。検体存在範囲Ｒとは、予め設定した所定の閾値Ｔｈ以上の合焦評価指標のＺ方向の幅Ｒである。さらに、Ｚ方向における検体１４の存在範囲Ｒは検体１４の厚みとみなすことができるため、範囲Ｒは検体厚と判定できる。本撮像プロセスにより過不足なく検体１４の多層画像を取得することができる。
【００６０】
（Ｚ方向の連続多層撮像）
図９（ｃ）は、図３（ａ）に示すスライド１０の横断面像における一点鎖線領域９０２を拡大し、本撮像プロセスにおけるＺスタック（Ｓ３０９）の方法を併せて示したものである。Ｚ探索撮像（Ｓ１０６、図９（ａ））と異なるのは、ステップＳ３０８またはステップＳ３１４で制御部１１０により設定されたＺスタック範囲に隙間なく撮像範囲８０２を配置する点である。このときの撮像範囲８０２同士の間隔すなわち撮像系のＺ方向におけるステップ移動の間隔は、被写界深度に等しいかそれより小さくする。
【００６１】
図１０は、実施例３のＺスタックを示すフローチャートである。即ちステップＳ３０９のサブルーチンは図９に示す各処理から構成される。フローは図８のステップＳ１０５においてＮＯに進むことで開始する。ステップＳ４０１で、制御部１１０は最初にＺ方向における撮像間隔即ち撮像範囲８０２同士の間隔を、撮像系の被写界深度に等しく設定する。ステップＳ４０２で、制御部１１０は、Ｚスタックの最初の撮像層を撮像できる状態となるようステージ２２０をＺ方向に移動し、ステップＳ４０３で、本撮像装置２００が本撮像する。ステップＳ４０４で、図示しない最下層判定部が、撮像層が最後の撮像層に達したか否かの判定をする。その後、ステップＳ４０５で、ステップＳ４０１で決められた間隔だけ、制御部１１０がステージをＺ方向にステップ移動させて次の撮像層を撮像できる状態にする。以後、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０５を反復し、撮像層が最後のＺスタック範囲の最下層に達した時点のステップＳ４０４でＹＥＳに進み、Ｚスタックが終了され、フローを終了する。なお、Ｚステップ移動方向、即ちステップＳ４０２の撮像開始Ｚ位置とステップＳ４０４の撮像終了Ｚ位置は、この順である必要はない。
【００６２】
（Ｚ方向撮像範囲の設定）
図１１は、実施例３におけるＺスタック範囲の設定方法を示す図である。図１１（ａ）は、ある小区画８０１においてＺスタック（Ｓ３０９）および合焦評価指標の算出（Ｓ３１０）が完了した状態を示す。即ち、撮像範囲８０２がＺ方向に隙間なく複数連続することで検体１４を過不足なく含んだ複数層（図１１では８層）の画像データが本撮像装置２００により取得される。その後、これに基づいて分布算出部１３１が、合焦評価指標の上記３次元分布を算出し、予め定めた所定の閾値以上の合焦評価指標の値を示す領域を検体存在範囲として判定する。図１１（ａ）では、太実線部７０１，７０２はそれぞれ上記のようにして判定した検体存在範囲の上端面７０１及び検体存在範囲の下端面７０２を示す。なお、面７０１、７０２とも上記の通り３次元空間における曲面であるものの、図１０がＹ軸に垂直なＸＺ平面における横断面図のため、図中では面７０１、７０２は線として描出されている。
ステップＳ３１２で、検体推定部１３２が既に撮像された上記小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布に外挿演算を施し、上記小区画８０１の周囲に隣接した８つの小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布を推定する。ステップＳ３１３で、設定部１３３が、推定結果に基づいて次に撮像する小区画８０１を設定する。
【００６３】
図１１（ｂ）は、ステップＳ３１４で、上記推定結果から予め定めた所定の閾値以上の合
焦評価指標の値を示す領域を検体存在範囲Ｒと判断してＺスタック範囲が設定された様子を示す。図１１（ｂ）中の太点線部７５１，７５２は、それぞれ上記のようにして推定した検体存在範囲の上端面７５１及び検体存在範囲の下端面７５２を示す。なお、面７５１、７５２とも実際には上記の通り３次元空間における曲面であるものの、図１１はＸＺ平面で上記検体存在範囲及び画像データを仮想的に切断した横断面図を示すため、図中では面７５１、７５２は線として描出される。図中細点線で示した領域８５１は、次に撮像するＺスタック範囲を示しており、７５１と７５２で挟まれた検体存在推定範囲を全て撮像領域に含む。既に撮像された小区画８０１におけるコントラスト値等の合焦評価指標の３次元分布から、上記小区画８０１周囲に隣接した８つの小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布を推定する方法として、本実施例では外挿法を用いる。外挿演算は公知の技術であり、様々な方法が知られている。検体１４の形状は単純な板状のものとは限らず複雑な形状を有する場合があるため、線形外挿では推定誤差が大きくなる可能性がある。よって、できるだけ高次のスプライン関数等を用いた外挿を行うことが望ましい。
【００６４】
なお、本実施例では、既に撮像された一つの小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布に外挿演算を施すことで、上記小区画８０１周囲に隣接した小区画８０１の合焦評価指標の３次元分布を推定する方法を示した。しかしながら、精度向上のため、既に撮像された一つ以上の小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布のデータに外挿補間を施すことも望ましい。外挿演算に用いる３次元分布データの領域が広い程、外挿精度の向上が期待できる。また、既に撮像された一つの小区画８０１周囲に隣接する小区画８０１の内、既に撮像されて合焦評価指標の３次元分布が算出されている小区画８０１については、再び演算を行う必要がない。これにより、演算時間を短縮できる。
【００６５】
以上のように、既に撮像された一つ以上の小区画８０１における合焦評価指標の３次元分布に外挿演算を施して推定した上記小区画８０１に隣接した小区画８０１の合焦評価指標の３次元分布を取得する。そして、その３次元分布に基づいて次に撮像する小区画８０１並びにＺスタック範囲を設定する。そうすることで、位相差ＡＦ装置等特別な合焦装置機構を追加することなく検体１４の多層画像を取得することができる。更には、Ｚ探索撮像のプロセスを初回に撮像する小区画８０１に対して以外は省略することができ、装置のスループットを向上させることができる。
【００６６】
＜実施例５＞
図１２は、本発明の画像取得装置の実施例５を示す斜視図である。実施例１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００６７】
分布算出部１３１におけるＺスタックにより取得された画像データに基づいた合焦評価指標の３次元分布の算出処理、及び検体推定部１３２における上記３次元分布の外挿演算処理の演算量は、撮像素子２４０の画素数にも依る。したがって、Ｚスタックにより取得された画像データの全画素分のデータを用いる場合は演算量が多くなる。本実施例では、上記各処理において全画素分のデータを用いるのではなく、所定の間隔で抽出された複数の点または領域のデータのみを用いる。すなわち、実施例１〜４では全画素に対してコントラスト値または輝度値を計算するが、実施例５では全画素に対してではなくそのうちのいくつかの画素に対して上記計算を施す。
【００６８】
図１２（ａ）は、小区画８０１と検体１４の関係を示す図である。細実線枠を持つ小区画８０１一つあたり、細点線によって六つの小領域に区切ることで、隣接する小区画８０１との境界線上も含め、格子点が１２点存在する。図１２（ｂ）は、検体存在範囲の３次元プロットを示す図である。すなわち、その太実線群は後述する複数の一次元分布に基づいて判定した検体存在範囲を３次元プロットしたものである。すなわちその一次元分布とは、既に取得された左下の小区画８０１におけるＺスタックにより取得された画像データの
内、格子点を通りＺ軸に平行な直線上に存在するデータを用いて算出した合焦評価指標の複数の一次元分布である。太実線部７０１が検体存在範囲の上端面７０１、太実線部７０２が同下端面７０２である。図１２（ｂ）の太点線群は、上記の合焦評価指標の複数の一次元分布に外挿演算を施して、周囲にある小区画８０１の格子点上における同分布を推定して求めた検体存在範囲を示したものである。なお、簡単化のため図示する範囲を限定し、既に撮像された小区画８０１と、周囲に隣接する８つの小区画の内、次に撮像する領域に設定された小区画８０１との、２つの小区画のみとしている。太点線部７５１が推定された検体存在範囲上端面７５１、太点線部７５２が同下端面７５２である。ここで、実際にデータが存在するのは、図中の黒点を含む、格子点を通りＺ軸に平行な直線上のみであり、太線群は描画の便宜上、面を表すために黒点間を線形補間したものである。このようにして推定した右側の小区画８０１における検体存在範囲を全て撮像範囲に含むよう、Ｚスタック範囲を設定する。なお、本実施例では簡単のため小区画８０１を六分割したが、これに限定されるものではなく、格子点が多いほど演算精度は高い。
【００６９】
なお、これに限られず、上記各処理において全画素分のデータを用いるのではなく、所定の間隔で抽出された複数の点または領域のデータのみを用いる場合と全画素分のデータを用いる場合とで切替制御を行えるように構成しても良い。すなわち、演算量が多くなっても演算結果の精度を上げたい場合には全画素分のデータを用いるモードに切り替えて演算を行う。一方、演算結果の精度よりも演算にかかる時間を短縮したい場合には、所定の間隔で抽出された複数の点または領域のデータのみを用いるモードに切り替えて演算を行うようにする。なお、本実施例では演算量の低減を行うために所定の間隔で抽出された複数の点または領域のデータのみを用いる構成を取っているが、演算量の低減等の必要性がなければ全画素分のデータを用いる構成でも良い。
【００７０】
以上説明したように、合焦評価指標の３次元分布の算出処理に用いるＺスタックにより取得された画像データを、所定の間隔で抽出した点または領域のデータのみ用いることで、演算量を低減することができる。
【００７１】
＜実施例６＞
図１３は、本発明の画像取得装置の実施例６を示す斜視図である。実施例１並びに実施例４と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。本実施例は、検体存在範囲のうち、最もフォーカスの良いものである最合焦位置での単層画像を効率よく得るための撮像方法についてのものである。なお、この撮像方法は、小区画８０１の全てでＺスタック撮像を行うものではない。図１３（ａ）は、これまで説明したＺスタック撮像の様子を示したものである。縦横２つずつの小区画８０１においてＺスタック撮像が行われ、合焦評価指標の演算が行われる。その演算の結果、撮像範囲８０２群のうち網目が施されたものが最合焦位置であるとされる。そして、これらに基づいて外挿演算が行われ、次に撮像されるＺスタック範囲８５１がＸＹ位置も含めて設定される。本実施例においても、撮像開始後の数タイルに対しては、図１３（ａ）のように、これまでと同様の撮像が行われる。最初のタイルでは、Ｚ探索撮像が必要だからである。また、撮像開始直後であって、単層撮像のみを用いる場合には、原理的に最合焦位置の外挿演算による推定精度が低くなるからである。
【００７２】
図１３（ｂ）は、既に単層撮像した複数の小区画８０１における最合焦位置の分布から、次に撮像される小区画８０１の最合焦位置が外挿演算により推定され、次の撮像範囲８７１として設定された様子を模式的に示したものである。図１３（ｂ）では、説明の簡便化のため、小区画８０１や最合焦位置の配置等を図１３（ａ）のものと揃えている。図１３（ｂ）は、４枚の小区画８０１の最合焦位置から次に撮像する小区画８０１における最合焦位置を推定する場合を示している。ＸＹ位置に関しては、実施例２で述べた方法が用いられる。次に撮像する最合焦位置の推定精度は、原理的に、推定元となる小区画８０１の
枚数が多いほど高くなる。このため、撮像の推定精度は、初期のものから後のものになるほど高くなるものである。したがって、この推定元となる小区画８０１の枚数の少ない初期の撮像では、推定精度を確保するため図１３（ａ）のように複数層の撮像が行われ、合焦評価指標の三次元分布が演算されるようにすることが望ましい。これにより、初期の撮像での推定精度を十分に確保可能である。また、撮像過程におけるどの時点で単層撮像に切り替えるか、また一気に切り替えるのか徐々に切り替えるのか等の装置の機能は、システムに要求されるスループットや精度に応じて、実験的に最適な設計値を求めることで構成しても良い。
【００７３】
以上説明したように、既に撮像した領域における最合焦位置の分布から次に撮像される領域における最合焦位置が外挿演算により求められて撮像位置に設定されるようにする。これにより、検体の単層画像が効率よく取得される。なお、本実施例の撮像方法は、他の本発明における各種撮像方法と組み合わせてもよく、何ら限定されるものではない。例えば、最合焦位置に相当する撮像領域８０２のＸＹ座標は、小区画８０１の中心としても良いし、小区画８０１内で最も合焦評価指標が高い点の座標としても良い。後者は、次の撮像範囲８７１の推定精度を向上させるものである。
【００７４】
＜実施例７＞
また、本発明の目的は、以下によって達成される。すなわち、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。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）が記憶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。この場合、記憶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例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００７５】
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、そのプログラムコードの指示に基づき、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例の機能が実現される場合も、本発明の範囲に含まれる。さらに、記憶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、本発明の範囲に含まれる。本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、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。
【００７６】
＜その他の実施例＞
上記各実施例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相当し得るものであるので、このような様々な組み合わせによるシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。また、本発明の種々の実施は上記に説明した実施例に限るものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１０  スライド、１３０  演算部、１１０  制御部、２００  本撮像装置、２２０  ステージ、２３０  レンズ部
【図１Ａ】
2016051167.tif 000003
【図１Ｂ】
2016051167.tif 000004
【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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