JP2007310231A - 画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像取得の対象となる試料のマクロ画像を好適に取得することが可能な画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムを提供する。
【解決手段】 試料の画像を取得するための画像取得装置を、試料のマクロ画像を取得するためのマクロ画像取得部２０と、マクロ画像として試料の暗視野マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野光源２６と、マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像処理部６６と、参照用マクロ画像を参照し、試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定部６５とを備える構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、試料の画像を取得するための画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムに関するものである。

近年、病理学の分野などにおいて、パーソナルコンピュータ等の仮想空間上であたかも実際の顕微鏡で試料を見ているかのように操作可能なバーチャル顕微鏡が知られている。このバーチャル顕微鏡で扱われる試料データは、予め実際の顕微鏡を利用して高解像度で取得された試料の画像データに基づいている。

このようにバーチャル顕微鏡で利用される試料の画像データを取得する画像取得装置では、バーチャル顕微鏡での画像操作を実現するために、充分に高解像度で試料の画像を取得することが要求される。また、このような高解像度の画像を効率的に取得するため、マクロ画像取得用のカメラと、高解像度のミクロ画像取得用のカメラとを用いて試料の画像を取得する構成が、文献１：米国特許第６８１６６０６号公報に記載されている。
米国特許第６８１６６０６号公報 特開２００５−３７９０２号公報 特開２００５−２３４２６２号公報 特許第３４２７０６８号公報

上記したようにマクロ用カメラとミクロ用カメラとを備えた構成では、例えば、最初にマクロ用カメラでマクロ画像を取得して、マクロ画像を参照して試料に対する撮像条件を設定し、次に、設定された撮像条件を参照してミクロ用カメラでミクロ画像を取得する方法が考えられる。また、従来、バーチャル顕微鏡で利用される試料の画像データの取得においては、主に吸光性の色素で染色された生体サンプルなどの試料が密封されたスライドが対象となっている。この場合、通常の透過照明によって、充分なコントラストで試料のマクロ画像を取得することができる。

一方、バーチャル顕微鏡等で対象となる試料としては、従来の吸光性の色素で染色された試料のみではなく、例えば、蛍光性の色素で染色された試料を対象とすることが考えられる。しかしながら、このような試料のマクロ画像の取得に透過照明を用いると、得られるマクロ画像でのコントラストが低くなり、画像中にある試料を認識することが困難となる場合がある。このことは、上記したようにマクロ画像を、高解像度のミクロ画像を取得する際の撮像条件の設定などに利用する上で問題となる。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、試料のマクロ画像を好適に取得することが可能な画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による画像取得装置は、（１）試料のマクロ画像を取得するためのマクロ画像取得手段と、（２）マクロ画像として試料の暗視野マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野照明手段と、（３）マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像処理手段と、（４）参照用マクロ画像を参照し、試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明による画像取得方法は、（ａ）暗視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得する暗視野マクロ画像取得ステップと、（ｂ）マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像処理ステップと、（ｃ）参照用マクロ画像を参照し、試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明による画像取得プログラムは、（ａ）暗視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得する取得動作を制御する暗視野マクロ画像取得制御処理と、（ｂ）マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像加工処理と、（ｃ）参照用マクロ画像を参照し、試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

上記した画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムにおいては、画像取得の対象となる試料に対してマクロ画像取得手段を設けて試料の全体像を示すマクロ画像を取得し、このマクロ画像に所定の加工処理を行って得られた参照用マクロ画像を用いて、ミクロ画像を取得する際の撮像条件である画像取得範囲を設定している。これにより、例えばバーチャル顕微鏡で用いられる試料の画像データとなるような高解像度の試料のミクロ画像を取得する場合に、設定された画像取得範囲を参照して対象物（例えばスライド中の生体サンプル）を含む好適な範囲でミクロ画像を取得することができる。

さらに、上記した試料のマクロ画像の取得において、斜光照明などの暗視野照明手段を用いて試料を照明して、暗視野マクロ画像を取得している。このような構成によれば、例えば蛍光性の色素で染色された試料が画像取得の対象となっている場合でも、試料のマクロ画像を充分なコントラストで好適に取得することができる。このような高コントラストのマクロ画像は、ミクロ画像を取得する際の画像取得範囲などの撮像条件の設定に利用する上で有効であり、ミクロ画像の撮像条件を確実に設定することが可能となる。

ここで、マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野照明手段の具体的な構成については、暗視野照明手段が、マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得手段とは反対側から斜めに光を照射することが好ましい。これにより、試料の暗視野マクロ画像を好適に取得することができる。このような構成としては、例えば、暗視野照明手段が、マクロ画像を取得する際の光軸に対して、試料の斜め下方から光を照射する構成がある。あるいは、暗視野照明手段が、マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得手段側から斜めに光を照射する構成としても良い。

また、画像取得装置は、試料のミクロ画像を取得するためのミクロ画像取得手段と、撮像条件設定手段で設定された画像取得範囲を含む上記撮像条件を参照して、ミクロ画像取得手段によるミクロ画像の取得動作を制御するミクロ画像取得制御手段とを備えることが好ましい。同様に、画像取得方法は、試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得ステップと、撮像条件設定ステップで設定された画像取得範囲を含む上記撮像条件を参照して、ミクロ画像取得ステップによるミクロ画像の取得動作を制御するミクロ画像取得制御ステップとを備えることが好ましい。同様に、画像取得プログラムは、撮像条件設定処理で設定された画像取得範囲を含む上記撮像条件を参照して、試料のミクロ画像を取得する取得動作を制御するミクロ画像取得制御処理をコンピュータに実行させることが好ましい。

このように、画像取得の対象となる試料に対してマクロ画像取得手段とミクロ画像取得手段とを設け、試料の全体像を示すマクロ画像を参照して撮像条件を設定した上で高解像度のミクロ画像の取得を行う構成とすることにより、試料のミクロ画像を効率良く取得することができる。また、試料のマクロ画像として上記したように暗視野マクロ画像を取得することにより、例えば蛍光性の色素で染色された試料が対象となっている場合でも、試料のマクロ画像を充分なコントラストで好適に取得して、ミクロ画像の撮像条件を確実に設定することが可能となる。

また、画像取得装置は、撮像条件設定手段が、撮像条件として、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定することが好ましい。同様に、画像取得方法は、撮像条件設定ステップが、撮像条件として、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定することが好ましい。同様に、画像取得プログラムは、撮像条件設定処理が、撮像条件として、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定することが好ましい。

このように、ミクロ画像の撮像条件として、画像取得範囲に加えて、撮像の焦点についての焦点関連情報を設定することにより、試料のミクロ画像を好適な条件で取得することが可能となる。このような焦点関連情報としては、例えば、画像取得範囲内での１点または複数点の焦点計測位置がある。あるいは、焦点関連情報として、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点面などの焦点情報がある。また、焦点計測位置が設定された場合、撮像の焦点面などの焦点情報については、焦点計測位置に対して焦点計測を行った計測結果を参照して焦点情報を取得、設定することが好ましい。

また、マクロ画像に対して参照用マクロ画像を生成するために行われる加工処理としては、マクロ画像に対し、所定の輝度閾値によって画像を二値化して対象領域と背景領域とを判別可能な二値化画像を生成する処理を行うことが好ましい。このように画像を二値化することにより、マクロ画像中で対象物に対応する対象領域と、それ以外の背景領域とを確実に判別することができ、これに基づいてミクロ画像の撮像条件である画像取得範囲等を好適に設定することが可能となる。

上記したようにマクロ画像を二値化して用いる場合、さらに、二値化画像に対し、対象領域の輪郭を所定量で拡大する処理を行うことが好ましい。これにより、例えば輪郭が入り組んでいるなどの複雑な形状の対象物であっても、その対象領域を好適に判別することができる。

また、二値化画像に対し、所定の画素数閾値によって対象領域のうちで除外すべき領域があるかどうかを判定する処理を行うことが好ましい。このような処理としては、具体的には例えば、対象領域のうちでそのサイズが画素数閾値以下の小さい領域について、対象物ではなくゴミによるものとして除外する処理がある。

さらに、マクロ画像に対して行われる加工処理としては、試料に対して取得されたマクロ画像と、試料がない状態で取得されたコントロール画像との間で所定の画像演算処理を行うことが好ましい。これにより、マクロ画像中で対象物以外に起因するノイズの影響を除去することができる。

また、画像取得装置は、マクロ画像として試料の明視野マクロ画像を取得する際に用いられる明視野照明手段を備えることとしても良い。同様に、画像取得方法は、明視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として明視野マクロ画像を取得する明視野マクロ画像取得ステップを備えることとしても良い。同様に、画像取得プログラムは、明視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として明視野マクロ画像を取得する取得動作を制御する明視野マクロ画像取得制御処理をコンピュータに実行させることとしても良い。

この場合、マクロ画像に対して行われる加工処理としては、暗視野マクロ画像と、明視野マクロ画像との間で所定の画像演算処理を行うことが好ましい。このように暗視野マクロ画像に加えて、透過照明などの明視野照明手段を用いた明視野マクロ画像を用いることにより、マクロ画像でのコントラストを向上することができる。

本発明の画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムによれば、試料に対して取得されたマクロ画像に所定の加工処理を行って得られた参照用マクロ画像を用いて、ミクロ画像を取得する際の撮像条件である画像取得範囲を設定するとともに、試料のマクロ画像の取得において、斜光照明などの暗視野照明手段を用いて試料を照明して、暗視野マクロ画像を取得することにより、例えば蛍光性の色素で染色された試料が画像取得の対象となっている場合でも、試料のマクロ画像を好適に取得することが可能となる。

以下、図面とともに本発明による画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

まず、画像取得装置の全体構成について説明する。図１は、本発明による画像取得装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態による画像取得装置は、試料Ｓの画像を高解像度で取得するために用いられる顕微鏡システムであり、試料Ｓの画像取得を行う顕微鏡装置１０と、顕微鏡装置１０における画像取得の制御等を行う制御装置６０とを備える。画像取得の対象となる試料Ｓとしては、バーチャル顕微鏡で利用される画像データを取得する場合における、スライドガラスに吸光性の色素または蛍光性の色素で染色された組織切片等の生体サンプルが密封されたスライド（プレパラート）が、例として挙げられる。

顕微鏡装置１０は、試料格納部１１と、マクロ画像取得部２０と、ミクロ画像取得部３０とを有している。試料格納部１１は、それぞれ画像取得の対象となる複数の試料（例えばそれぞれ生体サンプルが密封された複数のスライド）Ｓを格納可能に構成された格納手段である。この試料格納部１１には、操作者による試料Ｓの格納、及び取り出し等に用いられる扉１２が設けられている。また、本実施形態においては、画像取得中に誤って扉１２が開放されることを防止するためのインターロック機構１３が付設されている。

マクロ画像取得部２０は、試料Ｓの低倍率画像であるマクロ画像を取得するための第１の画像取得手段である。この画像取得部２０では、試料Ｓの全体像に相当する低解像度でのマクロ画像が取得される。また、マクロ画像取得部２０に対して、マクロ画像取得時に試料Ｓの光像を生成するための光を照射するマクロ用光源２５が設置されている。

一方、ミクロ画像取得部３０は、試料Ｓの高倍率画像であるミクロ画像を取得するための第２の画像取得手段である。この画像取得部３０では、目的とする試料Ｓの高解像度でのミクロ画像が取得される。また、ミクロ画像取得部３０に対して、ミクロ画像取得時に試料Ｓの光像を生成するための光を照射するミクロ用光源３５が設置されている。

また、顕微鏡装置１０には、顕微鏡装置１０内での各位置の間で試料Ｓを移動させる試料移動手段として、試料搬送部１４及び試料ステージ１５が設けられている。試料搬送部１４は、試料格納部１１での試料Ｓの格納位置と、マクロ画像取得部２０及びミクロ画像取得部３０のそれぞれでの画像取得位置との間で、必要に応じて試料Ｓを搬送する搬送手段である。また、試料ステージ１５は、マクロ画像またはミクロ画像の画像取得時に試料Ｓが載置されるとともに、試料Ｓの画像取得位置の設定、調整等に用いられる。

制御装置６０は、顕微鏡装置１０における画像取得動作の制御、画像取得条件の設定、及び取得された試料Ｓの画像データの処理等を行う制御手段である。制御装置６０は、例えばＣＰＵ及び必要なメモリ、ハードディスクなどの記憶装置を含むコンピュータによって構成される。また、この制御装置６０に対して、表示装置７１、及び入力装置７２が接続されている。表示装置７１は、例えばＣＲＴディスプレイまたは液晶ディスプレイであり、本画像取得装置の動作に必要な操作画面の表示、あるいは取得された試料Ｓの画像の表示等に用いられる。また、入力装置７２は、例えばキーボードまたはマウスであり、画像取得に必要な情報の入力、画像取得動作についての指示の入力等に用いられる。

図１に示した画像取得装置の構成について、さらに説明する。図２は、画像取得装置における顕微鏡装置１０、及び制御装置６０の構成の一例を示すブロック図である。また、図３は、顕微鏡装置１０におけるマクロ画像取得用の光学系の構成の一例を概略的に示す図である。また、図４は、顕微鏡装置１０におけるミクロ画像取得用の光学系の構成の一例を概略的に示す図である。

ここで、図３及び図４中に示すように、顕微鏡装置１０の構成について水平方向で互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とし、水平方向に直交する垂直方向をＺ軸方向とする。これらのうち、垂直方向であるＺ軸方向が本顕微鏡システムにおける画像取得の光軸の方向となっている。また、図２においては、試料格納部１１及び試料搬送部１４等については図示を省略している。また、ここでは、蛍光性の色素で染色された試料を画像取得の対象とした場合を例として顕微鏡装置１０の構成を説明する。

試料Ｓは、画像取得部２０、３０における画像取得時には、試料ステージ１５上に載置される。この試料ステージ１５は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、またはサーボモータ等を用い、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なＸＹステージとして構成されている。このような構成において、試料ステージ１５をＸＹ面内で駆動することにより、画像取得部２０、３０での試料Ｓに対する画像取得位置の設定、調整が行われる。また、本実施形態においては、この試料ステージ１５は、マクロ画像取得部２０での画像取得位置、及びミクロ画像取得部３０での画像取得位置の間で移動可能となっている。

試料Ｓのマクロ画像を取得するためのマクロ画像取得位置に対し、図３に示すように、光軸２０ａに対して所定位置にそれぞれマクロ画像取得部２０、及びマクロ用光源２５が設置されている。マクロ用光源２５は、試料Ｓに対してマクロ画像取得用の光像を生成するための光を照射する照明手段である。

また、マクロ画像取得部２０は、試料Ｓの光像による２次元画像の取得が可能な２次元ＣＣＤセンサなどのマクロ用撮像装置２１を用いて構成されている。また、試料Ｓが配置されるマクロ画像取得位置と、撮像装置２１との間には、試料Ｓの光像を導く光学系として撮像光学系２２が設けられている。

本実施形態においては、図２及び図３に示すように、マクロ用光源２５として、暗視野光源２６、及び明視野光源２７の２つの光源が設けられている。これらのうち、マクロ用暗視野光源２６は、試料Ｓのマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野照明手段であり、マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得部２０とは反対側から斜めに光を照射する位置に配置されている。このとき、暗視野光源２６は、マクロ画像を取得する際の光路（試料Ｓと、マクロ用撮像装置２１との間で光像が導かれる光の経路）に対して、マクロ画像取得部２０とは反対側から斜めに光を照射する構成となっている。具体的には、図３に示す構成においては、暗視野光源２６は、光軸２０ａに対して、試料Ｓの斜め下方から光を照射する位置に斜光照明手段として設置されている。また、マクロ用明視野光源２７は、試料Ｓのマクロ画像として明視野マクロ画像を取得する際に用いられる明視野照明手段であり、試料ステージ１５の下方に透過照明手段として設置されている。

一方、試料Ｓのミクロ画像を取得するためのミクロ画像取得位置に対し、図４に示すように、光軸３０ａ上の所定位置にミクロ画像取得部３０が設置されている。ミクロ画像取得部３０は、試料Ｓの光像による１次元画像の取得が可能な１次元ＣＣＤセンサなどのミクロ用撮像装置３１を用いて構成されている。また、試料Ｓが配置されるミクロ画像取得位置と、撮像装置３１との間には、試料Ｓの光像を導く光学系として、対物レンズ３２、及び導光光学系３４が設けられている。対物レンズ３２は、試料Ｓからの光を入射して試料Ｓの光像を生成する。また、導光光学系３４は、例えばチューブレンズから構成され、試料Ｓの光像を撮像装置３１へと導く。

また、本実施形態においては、ミクロ画像取得位置に配置された試料Ｓに対し、ミクロ画像取得用の光像を生成するための光を照射する照明手段のミクロ用光源３５として励起光源３６が設置されている。図４に示す構成においては、対物レンズ３２と、導光光学系３４との間に、ダイクロイックミラー３７が配置されている。ダイクロイックミラー３７は、励起光源３６からレンズ等の光学系を介して入射される励起光を反射して試料Ｓへと照射するとともに、試料Ｓで発生した蛍光を導光光学系３４へと通過させる。

これにより、図４に示すミクロ画像取得用の光学系は、落射照明による蛍光顕微鏡として構成されている。また、このような蛍光顕微鏡において、ミクロ画像取得部３０で取得されるミクロ画像は、試料Ｓからの蛍光による蛍光観察像となる。なお、試料Ｓと撮像装置３１との間の光路上、あるいは励起光源３６とダイクロイックミラー３７との間の光路上には、必要に応じて励起光または蛍光を選択するための光フィルタを設置しても良い。

また、対物レンズ３２に対して、ステッピングモータまたはピエゾアクチュエータ等を用いたＺステージ３３が設けられており、このＺステージ３３で対物レンズ３２をＺ軸方向に駆動することで、試料Ｓに対する焦点合わせ等が可能となっている。なお、このミクロ画像取得部３０での撮像装置３１としては、１次元画像の取得が可能な撮像装置に限らず、２次元画像の取得及びＴＤＩ駆動が可能な撮像装置を用いることも可能である。

また、このミクロ画像取得用の撮像装置３１としては、例えば３板式ＣＣＤカメラなどのカラー画像が取得可能な撮像装置を用いることが好ましい。なお、マクロ画像取得用の撮像装置２１については、必要に応じて、白黒画像取得用の撮像装置、またはカラー画像が取得可能な撮像装置のいずれを用いても良い。また、撮像装置３１についても、カラー画像を取得する必要がない場合には、白黒画像取得用の撮像装置を用いても良い。

これらの試料ステージ１５、マクロ画像取得部２０、ミクロ画像取得部３０、マクロ用光源２５である光源２６、２７、及びミクロ用光源３５である光源３６に対して、それらを駆動制御する制御手段としてステージ制御部４１、マクロ撮像制御部４２、ミクロ撮像制御部４３、マクロ用光源制御部４４、及びミクロ用光源制御部４５が設けられている。ステージ制御部４１は、ＸＹステージである試料ステージ１５、及びＺステージ３３を駆動制御することにより、試料Ｓに対する撮像条件の設定、調整等を行う。

マクロ撮像制御部４２は、マクロ用撮像装置２１を含む画像取得部２０を駆動制御することにより、試料Ｓのマクロ画像取得を制御する。また、ミクロ撮像制御部４３は、ミクロ用撮像装置３１を含む画像取得部３０を駆動制御することにより、試料Ｓのミクロ画像取得を制御する。また、マクロ用光源制御部４４は、暗視野光源２６及び明視野光源２７を駆動制御することにより、試料Ｓの暗視野マクロ画像及び明視野マクロ画像を取得する際の光の照射を制御する。また、ミクロ用光源制御部４５は、励起光源３６を駆動制御することにより、試料Ｓのミクロ画像（本実施形態においては蛍光観察像）を取得する際の光（励起光）の照射を制御する。

制御装置６０は、マクロ画像取得制御部６１及びミクロ画像取得制御部６２を含む画像取得制御部と、マクロ画像処理部６６及びミクロ画像処理部６７を含む画像データ処理部と、撮像条件設定部６５とを有している。画像取得制御部は、上記した制御部４１〜４５を介して、顕微鏡装置１０における試料Ｓの画像取得動作を制御する。

また、画像データ処理部には、画像取得部２０で取得されたマクロ画像の画像データ、及び画像取得部３０で取得されたミクロ画像の画像データが入力されており、これらの画像データについて必要なデータ処理が行われる。また、画像データ処理部に入力された画像データ、画像データを処理して得られた各種のデータや情報、あるいは画像取得制御部で用いられる制御情報等は、必要に応じてデータ記憶部に記憶、保持される。

具体的には、画像取得制御部のマクロ画像取得制御部６１は、ステージ制御部４１、マクロ撮像制御部４２、及びマクロ用光源制御部４４を介し、試料Ｓのマクロ画像取得位置の設定動作、マクロ画像取得部２０によるマクロ画像の取得動作、暗視野光源２６による暗視野マクロ画像取得用の光の照射動作、及び明視野光源２７による明視野マクロ画像取得用の光の照射動作を制御する。

ミクロ画像取得制御部６２は、ステージ制御部４１、ミクロ撮像制御部４３、及びミクロ用光源制御部４５を介し、試料Ｓのミクロ画像取得位置の設定動作、ミクロ画像取得部３０によるミクロ画像の取得動作、及びミクロ用光源３５によるミクロ画像取得用の光の照射動作を制御する。また、ミクロ画像取得制御部６２は、後述する撮像条件設定部６５で設定された撮像条件を参照して、試料Ｓのミクロ画像の取得を制御する。

マクロ画像処理部６６には、マクロ撮像制御部４２を介して、マクロ画像取得部２０の撮像装置２１によって取得された試料Ｓのマクロ画像の画像データが入力されている。この画像処理部６６は、入力されたマクロ画像の画像データに対して補正、加工、記憶などの必要なデータ処理を実行する。本実施形態においては、マクロ画像処理部６６は、マクロ画像の画像データに対して所定の加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成する機能を有する。

ミクロ画像処理部６７には、ミクロ撮像制御部４３を介して、ミクロ画像取得部３０の撮像装置３１によって取得された試料Ｓのミクロ画像の画像データが入力されている。この画像処理部６７は、画像処理部６６と同様に、入力されたミクロ画像の画像データに対して補正、加工、記憶などの必要なデータ処理を実行する。本実施形態においては、ミクロ画像処理部６７は、取得されたミクロ画像の画像データを用い、目的とする試料Ｓの高解像度の画像データである試料データを作成する機能を有する。

撮像条件設定部６５は、顕微鏡装置１０のマクロ画像取得部２０で取得された試料Ｓのマクロ画像を参照してミクロ画像の撮像条件を設定する設定手段である。本実施形態においては、この撮像条件設定部６５には、マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って生成された参照用マクロ画像が、マクロ画像処理部６６から入力されている。そして、撮像条件設定部６５は、この参照用マクロ画像を参照し、試料Ｓのミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する。あるいは、撮像条件設定部６５は、必要に応じて他の撮像条件、例えば焦点合わせを実行するための焦点計測位置、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点情報などの焦点関連情報を設定する。

ここで、画像取得部２０、３０における試料Ｓのマクロ画像及びミクロ画像の取得について説明しておく。マクロ画像取得部２０では、ミクロ画像の撮像条件の設定に用いられる試料Ｓの全体像であるマクロ画像が取得される。例えば、上記したスライドガラスに組織切片等の生体サンプルが密封されたスライド（プレパラート）を試料Ｓとした場合、マクロ画像としては、スライド全体、または生体サンプルを含む所定範囲の画像が取得される。

また、図２〜図４に示した構成の画像取得装置では、マクロ画像の取得においては、対象となる試料Ｓの種類、あるいは取得しようとするマクロ画像の種類等に応じて、試料Ｓに対して斜め下方に配置された暗視野光源２６による斜光照明、または試料Ｓの下方に配置された明視野光源２７による透過照明が、適宜選択されて用いられる。これにより、本画像取得装置は、試料Ｓのマクロ画像として、暗視野マクロ画像、及び明視野マクロ画像の両者を取得可能な構成となっている。

また、ミクロ画像取得部３０では、設定された撮像条件を参照して、目的とする解像度での試料Ｓのミクロ画像が取得される。このミクロ画像の取得は、好ましくは図５（ａ）に模式的に示すように、マクロ画像よりも高い所定の解像度で試料Ｓを２次元に走査することによって行われる。ここで、１次元ＣＣＤカメラなどの撮像装置３１を用いたミクロ画像の取得では、試料Ｓに対して平行なＸＹ面内において、撮像装置３１での撮像面の長手方向をＸ軸方向、この長手方向に直交する方向をＹ軸方向とする。このとき、ミクロ画像の取得においては、撮像装置３１での撮像面の長手方向に直交する方向、図５（ａ）においてはＹ軸の負の方向が、試料Ｓに対する走査方向となる。

１次元ＣＣＤカメラなどの撮像装置３１を用いたミクロ画像の取得では、まず、撮像装置３１によって試料ステージ１５上の試料Ｓを走査方向（Ｙ軸の負の方向）に走査して、所望の解像度を有するストリップ状の部分画像Ａを取得する。さらに、図５（ａ）に示すように、このような部分画像の取得を撮像面の長手方向（Ｘ軸の正の方向）に沿って撮像位置をずらしながら複数回繰り返して、複数の部分画像Ａ、Ｂ、…、Ｉを取得する。

このようにして得られた部分画像Ａ〜ＩをＸ軸方向に並べて合成することで、試料Ｓの全体のミクロ画像を生成することができる。このようなミクロ画像の取得方法によれば、試料Ｓの画像データを充分に高い解像度で好適に取得することが可能である。なお、図５（ａ）中において、部分画像Ａ内に斜線で示したＸ軸方向を長手方向とする領域は、撮像装置３１での撮像面に対応する撮像領域を示している。

また、ミクロ画像の撮像条件の設定については、マクロ画像取得部２０の撮像装置２１で取得されたマクロ画像を参照して、ミクロ画像の撮像条件として画像取得範囲、及び焦点計測位置を設定することが好ましい。これにより、試料Ｓの全体像である暗視野マクロ画像または明視野マクロ画像などのマクロ画像で得られる情報から、ミクロ画像取得に用いられるパラメータを好適に設定して、高解像度で良好な状態の試料の画像データを取得することが可能となる。

具体的には、上記と同様にスライドを試料Ｓとした場合、図５（ｂ）に示すように、試料Ｓに対する画像取得範囲は、画像取得の対象であるスライド中の生体サンプルＬを含む矩形状の範囲Ｒによって設定することができる。ミクロ画像取得部３０における試料Ｓの２次元の走査（図５（ａ）参照）は、このように設定された画像取得範囲Ｒ内について行われる。

また、焦点計測位置は、ミクロ画像取得部３０において、試料Ｓのミクロ画像の取得に先立って試料Ｓに対する焦点情報を取得する際に用いられるものである。ミクロ画像取得部３０では、設定された焦点計測位置について撮像装置３１を用いて焦点計測を行って、試料Ｓのミクロ画像を取得する際の焦点情報としての焦点位置を決定する。このような焦点計測位置の設定、及び焦点情報の取得、設定は、撮像条件設定部６５により、また必要があればミクロ画像取得制御部６２等を介して実行される。

焦点情報を取得するための焦点計測位置は、例えば試料Ｓの水平面内での傾き、すなわち水平面内での焦点位置のずれが問題にならない場合には、試料Ｓに対して１点の焦点計測位置を設定すれば良い。また、水平面内での焦点位置のずれを考慮する必要がある場合には、試料Ｓに対して３点以上の焦点計測位置を設定することが好ましい。このように、３点もしくはそれ以上の焦点計測位置を設定して焦点計測を行うことにより、試料Ｓの画像取得範囲Ｒに対する２次元の焦点マップを求めることができる。

例えば、焦点位置についての焦点マップを平面状の焦点面として決定する場合、３点の焦点計測位置での計測結果点を含む平面から焦点面を求めることができる。また、４点以上の焦点計測位置を用いた場合、その計測結果点から最小二乗法等のフィッティング手法を用いて焦点面を求めることができる。

図５（ｂ）においては、マクロ画像を用いた焦点計測位置の設定について、９点の焦点計測位置を自動で設定する場合の例を示している。ここでは、試料Ｓに対して先に設定された画像取得範囲Ｒを３×３で９等分し、そのそれぞれの領域の中心点によって、９点の焦点計測位置Ｐを設定している。

また、ここでは、９点の焦点計測位置のうち８点については初期設定された位置が画像取得の対象物である生体サンプルＬの範囲内に含まれているため、そのまま焦点計測位置として設定される。一方、左下の１点については生体サンプルＬの範囲外にあり、そのままでは焦点計測位置とすることができない。このため、この左下の焦点計測位置については、例えば画像取得範囲Ｒ内で中心に向けて移動するなどの方法で求められる位置Ｑを焦点計測位置として設定しても良い。あるいは、このような位置については焦点計測位置から除外しても良い。

なお、４点以上の焦点計測位置から最小二乗法を用いて焦点面を求める場合、焦点計測位置の中で求められた焦点面から離れすぎている計測位置があれば、それを除いて再度、焦点面を求め直すことが好ましい。また、焦点面を正常に求めることができなかった場合には、その対象物はゴミであるとして除外することが好ましい。

以上説明した例のように、試料Ｓをスライドとした場合、ミクロ画像を取得するための撮像条件については、好ましくは、まず、マクロ画像取得部２０で取得されたマクロ画像を参照して、ミクロ画像の撮像条件として生体サンプルＬを含む画像取得範囲Ｒ、及び所定の点数の焦点計測位置Ｐを設定する。そして、ミクロ画像取得部３０において焦点計測位置Ｐに基づいて試料Ｓに対する焦点位置または焦点面などについての焦点情報を取得するとともに、得られた焦点情報、及び設定された画像取得範囲Ｒなどの撮像条件に基づいて、試料Ｓのミクロ画像の取得が行われる。

なお、試料Ｓのマクロ画像を用いた画像取得範囲Ｒ、及び焦点計測位置Ｐの設定については、図５（ｂ）に示した例に限らず、具体的には様々な方法を用いて良い。例えば、図５（ｂ）においては、焦点計測位置Ｐの設定については所定の設定アルゴリズムを用いて自動で設定する例を示したが、手動で焦点計測位置を設定する場合には、操作者がマクロ画像を確認した上で、適当な点数、配置となるように焦点計測位置を設定すれば良い。

また、ミクロ画像処理部６７における試料Ｓの画像データの作成は、例えば図５（ａ）に示した複数の部分画像Ａ、Ｂ、…、Ｉを元にして、図６に示すように行われる。ここでは、ミクロ画像取得部３０で取得されたミクロ画像の画像データとして、ストリップ状の部分画像Ａ、Ｂ、Ｃ、…の画像データ群が制御装置６０に入力される。ミクロ画像処理部６７は、これらの複数の部分画像を並べて合成し、試料Ｓの全体に対するミクロ画像となる画像データを生成して試料データとする。この試料データは、例えば、バーチャル顕微鏡での画像データとして利用することができる。なお、試料Ｓの画像データについては、必要に応じて、データ圧縮を行っても良い。

図１〜図４に示した画像取得装置において実行される本発明による画像取得方法について、さらに説明する。図７は、画像取得方法の一例を示すフローチャートである。また、図８は、図７に示した画像取得方法におけるミクロ画像の取得方法の一例を示すフローチャートである。また、ここでは、顕微鏡装置１０の試料格納部１１に複数のスライドＳをセットし、これらの複数のスライドＳのそれぞれを画像取得の対象の試料とする場合の例を示している。試料格納部１１に格納可能なスライド数は具体的な装置構成によって異なるが、例えば数百枚程度である。

まず、複数のスライドＳのうちで、画像取得を実行するスライドＳを試料格納部１１から取り出して、試料搬送部１４で搬送して試料ステージ１５上の所定位置にロードし（ステップＳ１０１）、試料ステージ１５を駆動制御して、スライドＳをマクロ画像取得位置へと移動する（Ｓ１０２）。そして、暗視野光源２６及びマクロ画像取得部２０により、生体サンプルＬを含むスライドＳの暗視野マクロ画像を取得する（Ｓ１０３、暗視野マクロ画像取得ステップ）。

具体的には、画像取得の対象となるスライドＳに対して、その斜め下方に設置された暗視野光源２６を点灯する（Ｓ１０４）。そして、光源２６からの斜光照明の光がスライドＳに照射された状態で、マクロ用撮像装置２１により、スライドＳからの散乱光によって形成される暗視野マクロ画像を取得する（Ｓ１０５）。暗視野マクロ画像の取得を終了したら、暗視野光源２６を消灯する（Ｓ１０６）。

マクロ画像取得部２０で取得された暗視野マクロ画像の画像データは、マクロ撮像制御部４２を介して制御装置６０のマクロ画像処理部６６へと入力される。マクロ画像処理部６６は、入力されたマクロ画像の画像データに対して撮像条件の設定に適した所定の加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成する（Ｓ１０７、マクロ画像処理ステップ）。そして、この加工処理がなされたマクロ画像を参照して、ミクロ用光源である励起光源３６及びミクロ画像取得部３０により、スライドＳのミクロ画像である蛍光観察像を取得する（Ｓ１０８、ミクロ画像取得ステップ）。

このステップＳ１０８に示すスライドＳのミクロ画像の取得は、例えば、図８のフローチャートに示すような方法で行われる。ここでは、まず、撮像条件設定部６５において、マクロ画像処理部６６で生成された参照用マクロ画像を参照して、スライドＳのミクロ画像の撮像条件が設定される（Ｓ１２１、撮像条件設定ステップ）。そして、ミクロ画像取得制御部６２により、設定された撮像条件を参照して、スライドＳのミクロ画像の取得が実行される（Ｓ１２６、ミクロ画像取得制御ステップ）。

具体的には、図５（ｂ）に示したように、マクロ画像処理部６６で加工処理された参照用マクロ画像を参照し、ミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物である生体サンプルＬを含む範囲に応じた画像取得範囲Ｒを設定し（Ｓ１２２）、さらに、焦点計測位置Ｐを設定する（Ｓ１２３）。これらの撮像条件の設定は、操作者により手動で、あるいは所定のアルゴリズムを用いて自動で行われる。

一方、マクロ画像の取得が完了したスライドＳは、試料搬送部１４、または試料ステージ１５により、マクロ画像取得部２０での画像取得位置から移動され、ミクロ画像取得部３０での画像取得位置にセットされる（Ｓ１２４）。そして、設定された焦点計測位置Ｐのそれぞれに対して焦点計測を行うことによる自動焦点合わせが実行され、ミクロ画像の撮像条件として、画像取得範囲Ｒでの対象物である生体サンプルＬの画像取得についての焦点情報が取得される（Ｓ１２５）。この焦点情報は、具体的には例えば、生体サンプルＬの画像取得に最適な焦点面などによって設定される。

撮像条件設定部６５によるミクロ画像の撮像条件の設定が終了したら、その撮像条件を参照して、画像取得部３０の撮像装置３１により、スライドＳのミクロ画像の取得が実行される（Ｓ１２６）。すなわち、焦点情報として求められた焦点面に基づいて焦点制御を行いつつ、画像取得範囲Ｒについて撮像装置３１によってスライドＳを２次元に走査し、複数のストリップ状の部分画像を取得する。この複数の部分画像は、制御装置６０のミクロ画像処理部６７で所定のデータ合成処理が行われることにより、スライドＳの高解像度のミクロ画像（例えばバーチャル顕微鏡でのデジタルスライド）となる。

続いて、ミクロ画像の取得が完了したスライドＳは、試料搬送部１４によりミクロ画像取得部３０での画像取得位置から試料格納部１１での格納位置に戻される。そして、図７に示すように、複数のスライドＳのうちで画像取得処理が完了していない次のスライドＳがあるかどうかが確認される（Ｓ１０９）。ここで、さらに画像取得処理を行うべきスライドＳがあれば、上記したステップＳ１０１〜Ｓ１０８を繰り返して実行する。また、すべてのスライドＳについての画像取得処理が完了していれば、試料格納部１１にセットされた複数のスライドＳに対する画像取得を終了する。

なお、図１に示した画像取得装置において実行される画像取得方法に対応する処理は、画像取得処理をコンピュータに実行させるための画像取得プログラムによって実現可能である。例えば、画像取得装置における制御装置６０は、画像取得処理に必要な各ソフトウェアプログラムを動作させるＣＰＵと、上記ソフトウェアプログラムなどが記憶されるＲＯＭと、プログラムの実行中に一時的にデータが記憶されるＲＡＭとによって構成することができる。このような構成において、ＣＰＵによって所定の画像取得プログラムを実行することにより、上記した画像取得装置、及び画像取得方法を実現することができる。

また、試料の画像取得のための各処理をＣＰＵによって実行させるための上記プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録して頒布することが可能である。このような記録媒体には、例えば、ハードディスク及びフレキシブルディスクなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭなどの光学媒体、フロプティカルディスクなどの磁気光学媒体、あるいはプログラム命令を実行または格納するように特別に配置された、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、及び半導体不揮発性メモリなどのハードウェアデバイスなどが含まれる。

本実施形態による画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムの効果について説明する。

上記した画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムにおいては、画像取得の対象となる試料Ｓに対してマクロ画像取得部２０を設けて試料Ｓの全体像を示すマクロ画像を取得する。そして、このマクロ画像に対してマクロ画像処理部６６で所定の加工処理を行って得られた参照用マクロ画像を用い、撮像条件設定部６５において、ミクロ画像を取得する際の撮像条件である画像取得範囲を設定している。これにより、例えばバーチャル顕微鏡で用いられる試料Ｓの画像データとなるような高解像度の試料Ｓのミクロ画像を取得する場合に、設定された画像取得範囲を参照して対象物（例えばスライドＳ中の生体サンプルＬ）を含む好適な範囲でミクロ画像を取得することができる。

さらに、上記した試料Ｓのマクロ画像の取得において、暗視野光源２６を用いて試料Ｓを照明し、斜光照明による試料Ｓからの散乱光を検出することで暗視野マクロ画像を取得している。このように、試料Ｓからの散乱光による画像を取得する構成によれば、例えば蛍光性の色素で染色された試料が画像取得の対象となっている場合でも、試料Ｓのマクロ画像を充分なコントラストで好適に取得することができる。このような高コントラストのマクロ画像は、ミクロ画像を取得する際の画像取得範囲などの撮像条件の設定に利用する上で有効であり、ミクロ画像の撮像条件を確実に設定することが可能となる。また、このような暗視野マクロ画像は、吸光性の色素で染色された試料が画像取得の対象となっている場合等においても、好適に利用することが可能である。

試料Ｓのミクロ画像として蛍光観察像を取得する場合、ミクロ画像取得用の光学系としては、例えば、上記したように、図４に示した落射照明による蛍光顕微鏡の構成を用いることができる。また、このようなミクロ画像取得用の光学系の構成については、試料Ｓの種類、及び取得しようとするミクロ画像の種類等に応じて、様々な構成を用いて良い。

試料Ｓのミクロ画像として透過観察像を取得する場合のミクロ画像取得用の光学系の例を図９に示す。この例では、ミクロ画像取得用の光像を生成するための光を照射するミクロ用光源３５として、集光レンズ３９とともに試料ステージ１５の下方に設置された透過照明用のミクロ用光源３５を用いている。また、ミクロ画像取得用の光学系の構成としては、蛍光顕微鏡、透過顕微鏡以外にも、例えば反射観察像を取得するための反射顕微鏡、微分観察像を取得するための微分干渉顕微鏡、位相差観察像を取得するための位相差顕微鏡、偏光観察像を取得するための偏光顕微鏡、暗視野観察像を取得するための暗視野顕微鏡など、様々な構成を用いることができる。

ここで、マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野照明手段の具体的な構成については、図３に示したように、暗視野光源２６が、マクロ画像を取得する際の光軸２０ａに対して、試料Ｓの斜め下方から光を照射することが好ましい。また、一般には、暗視野光源２６が、マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得部２０とは反対側（対物レンズとは反対側）から斜めに光を照射することが好ましい。また、暗視野光源２６が、マクロ画像を取得する際の光路からみて、マクロ画像取得部２０とは反対側から斜めに光を照射することが好ましい。また、暗視野光源２６が、試料ステージの対物レンズと対向する面の反対側の面に対して斜めに光を照射することが好ましい。このような構成によれば、組織切片等の試料Ｓで散乱された光が対物レンズに入射しやすくなるため、試料の暗視野マクロ画像を明るい画像として好適に取得することができる。

あるいは、図１０にマクロ画像取得用の光学系の構成の他の例を示すように、暗視野光源２６が、マクロ画像を取得する際の光軸２０ａに対して、試料Ｓの斜め上方から光を照射する構成を用いても良い。また、一般には、マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得部２０側から斜めに光を照射する構成を用いても良い。

斜光照明の具体的な例として、キセノンランプからの光を光ファイバで導光して試料Ｓに照射する構成において、試料Ｓの横方向を０°として斜め下方の−４５°、−６０°、及び斜め上方の＋４５°、＋６０°で光を照射して、試料Ｓの暗視野マクロ画像を取得した。このとき、試料Ｓに対して斜め下方で角度−４５°〜−６０°からの照明により、マクロ画像中で試料Ｓの明るい像が得られた。また、斜め上方からの照明でも、斜め下方の場合に比べると像が暗いものの、充分に試料Ｓを識別可能なマクロ画像が得られた。

また、上記した画像取得装置では、マクロ画像取得部２０に加えて、試料Ｓのミクロ画像を取得するためのミクロ画像取得部３０と、設定された撮像条件を参照してミクロ画像の取得動作を制御するミクロ画像取得制御部６２とを設けている。このように、マクロ画像取得部２０とミクロ画像取得部３０とを設け、試料Ｓの全体像を示すマクロ画像を参照して撮像条件を設定した上で高解像度のミクロ画像の取得を行う構成とすることにより、試料Ｓのミクロ画像を効率良く取得することができる。また、このような構成において、試料Ｓのマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得することにより、例えば蛍光性の色素で染色された試料Ｓが対象となっている場合でも、試料Ｓのマクロ画像を充分なコントラストで好適に取得して、ミクロ画像の撮像条件を確実に設定することが可能となる。

また、試料Ｓに対するマクロ用光源２５については、図２及び図３に示した構成では、暗視野光源２６と明視野光源２７との両者を設置している。このような構成では、試料Ｓの種類等によって暗視野光源２６と明視野光源２７とを切り換えて用いるなど、様々な条件でのマクロ画像の取得が可能となる。

また、上記した画像取得装置では、撮像条件設定部６５において、ミクロ画像の撮像条件として、画像取得範囲に加えて、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定している。これにより、試料Ｓのミクロ画像を好適な条件で取得することが可能となる。このような焦点関連情報としては、例えば、画像取得範囲内での１点または複数点の焦点計測位置がある。あるいは、焦点関連情報として、画像取得範囲での対象物の画像取得についての焦点情報（例えば撮像の焦点面）がある。また、焦点計測位置が設定された場合、撮像の焦点面などの焦点情報については、焦点計測位置に対して焦点計測を行った計測結果を参照して焦点情報を取得、設定することが好ましい。

試料Ｓの暗視野マクロ画像を取得するための暗視野光源２６としては、具体的には様々な構成の光源を用いて良いが、暗視野照明として充分な指向性を有する光を供給可能な光源を用いることが好ましい。図１１は、暗視野光源２６の構成の一例を示す図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は側面図を示している。この構成例では、一方向に延びるベース部材２６ｂ上に、指向性を持った光を供給するＬＥＤ２６ａを複数、ライン状に設置して、帯状の照明を行う構成となっている。

また、図１２は、暗視野光源２６の構成の他の例を示す図である。この構成例では、ベース部材２６ｂ上にライン状に設置されたＬＥＤ２６ａに対して、その周囲を覆うようにカバー部材２６ｃを設置するとともに、ＬＥＤ２６ａからの光の出射方向においてカバー部材２６ｃに開口部２６ｄを設けた構成となっている。このような構成では、カバー部材２６ｃは、ＬＥＤ２６ａから開口部２６ｄを通って試料Ｓへと照射される光の指向性を向上させる導光部材として機能する。このような暗視野照明での光の指向性の向上は、暗視野マクロ画像における光ノイズの低減などの点で有効である。また、カバー部材２６ｃについては、具体的には例えば、内部が白色、また、外部が迷光の影響を抑えるべく黒色の部材を用いることができる。なお、図１１、図１２に示した構成の暗視野光源２６は、図３、図１０に示した構成のいずれにおいても適用が可能である。

図７のフローチャートに示した画像取得方法におけるマクロ画像の画像データの加工処理（ステップＳ１０７）については、例えば、図１３に示す方法を用いることができる。図１３は、マクロ画像の加工処理方法の一例を示すフローチャートである。また、図１４〜図１７は、マクロ画像の加工処理方法について示す図である。このようなマクロ画像の加工処理は、特に、マクロ画像を参照して行われるミクロ画像の撮像条件の設定を自動で行う場合に有効である。

図１３に示す加工処理方法では、マクロ画像処理部６６において、顕微鏡装置１０で取得されたマクロ画像データＡ０に対し、所定の輝度閾値によって画像を二値化する処理を行う（ステップＳ１４１）。具体的には、図１４のグラフ（ａ）に示すように、マクロ画像中での輝度分布に対して輝度閾値Ｔを設定する。そして、この閾値Ｔを境界として画像を二値化することにより、図１５に示す画像（ａ）のマクロ画像が、画像（ｂ）の二値化画像に加工される。

ここで、上記の実施形態で取得される暗視野マクロ画像では、斜光照明の構成により、対象物である生体サンプルＬ等が存在する領域のみで散乱光が検出される。したがって、上記のように輝度閾値Ｔを設定した場合、閾値Ｔよりも高い輝度の画像部分（白）が対象物が存在する可能性がある対象領域、それ以外で閾値Ｔよりも低い輝度の画像部分（黒）が背景領域として、二値化画像中で判別可能となる。このような二値化画像を用いることにより、ミクロ画像の画像取得範囲等の撮像条件を好適に設定することが可能となる。

また、マクロ画像に対する輝度閾値の設定については、例えば、図１４のグラフ（ａ）に示すように、一番暗い輝度を０％、明るい輝度を１００％とし、その中間で任意の輝度（例えば５０％の輝度）に閾値Ｔを設定する。また、このような画像の二値化において、図１４のグラフ（ｂ）に示すように、二値化の上限を１００％から例えば９５％等に減少させることにより、サチュレーションを起こしている細かいゴミ等に対応する画像部分をマクロ画像中での対象領域から除去することができる。なお、明視野マクロ画像のように画像中での明暗パターンが反転している場合には、例えば画像の階調を反転した上で同様の処理を行えば良い。

次に、上記した二値化画像に対し、対象領域の輪郭を所定量で拡大する処理を行う（Ｓ１４２）。これにより、図１６に示す画像（ａ）の二値化画像が、画像（ｂ）の拡大二値化画像に加工される。

ここで、マクロ画像から対象物が存在する対象領域を判別する場合には、その輪郭が入り組んでいる、あるいは輪郭が分断されているなどの複雑な形状の対象物が、その各部分で個々の対象物として誤って認識される可能性がある。これに対して、上記のように対象領域の輪郭の拡大処理を行うことにより、そのような複雑な形状の対象物であっても、マクロ画像中での対象領域の個数、あるいは個々の対象領域等を好適に判別することが可能となる。

続いて、上記した二値化処理及び拡大処理がなされた画像に対し、所定の画素数閾値によって対象領域のうちで除外すべき小さい領域があるかどうかを判定する処理を行う（Ｓ１４３）。これにより、図１７に示す画像（ａ）の拡大二値化画像が、画像（ｂ）のマクロ画像に加工され、最終的な参照用マクロ画像データＡ５が得られる。

ここで、斜光照明によって取得される暗視野マクロ画像では、透過照明では問題にならないスライド上の埃などの小さいゴミについても、その散乱光によるゴミの像が強調されて取得される。これに対して、上記のように対象領域のサイズについての閾値である画素数閾値を設定し、対象領域のうちでサイズが画素数閾値以下の小さい領域を除外することにより、マクロ画像中でのゴミなどによる画像部分を対象領域から確実に除外することが可能となる。

本発明による画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムについて、さらに説明する。

図１８は、画像取得方法の他の例を示すフローチャートである。本画像取得方法は、試料に対するマクロ画像の取得に先立ってコントロール画像を取得している点で、図７に示した画像取得方法と異なっている。

本実施形態では、まず、試料がない状態でのマクロ画像であるコントロール画像を取得する（ステップＳ２０１、コントロール画像取得ステップ）。具体的には、画像取得の対象物である生体サンプルＬが密封されていないスライド（ブランクスライド）を試料ステージ１５上に配置し、このブランクスライドに対して、その斜め下方に設置された暗視野光源２６を点灯する（Ｓ２０２）。そして、光源２６からの斜光照明の光がブランクスライドに照射された状態で、マクロ用撮像装置２１によってブランクスライドの暗視野マクロ画像を取得する（Ｓ２０３）。この暗視野マクロ画像が、試料がない状態でのコントロール画像となる。コントロール画像の取得を終了したら、暗視野光源２６を消灯する（Ｓ２０４）。

次に、画像取得を実行するスライドＳを試料ステージ１５上にロードし（Ｓ２０５）、試料ステージ１５を駆動制御して、スライドＳをマクロ画像取得位置へと移動する（Ｓ２０６）。そして、暗視野光源２６及びマクロ画像取得部２０により、生体サンプルＬを含むスライドＳの暗視野マクロ画像を取得する（Ｓ２０７）。

マクロ画像取得部２０で取得された各マクロ画像の画像データは、マクロ撮像制御部４２を介して制御装置６０のマクロ画像処理部６６へと入力される。マクロ画像処理部６６は、入力されたマクロ画像の画像データに対して撮像条件の設定に適した所定の補正・加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成する（Ｓ２０８）。そして、この加工処理がなされたマクロ画像を参照して撮像条件を設定し、ミクロ用光源３５及びミクロ画像取得部３０により、スライドＳのミクロ画像を取得する（Ｓ２０９）。

続いて、画像取得が完了したスライドＳは試料格納部１１へと戻され、画像取得処理が完了していない次のスライドＳがあるかどうかが確認される（Ｓ２１０）。ここで、さらに画像取得処理を行うべきスライドＳがあれば、上記したステップＳ２０５〜Ｓ２０９を繰り返して実行する。また、すべてのスライドＳについての画像取得処理が完了していれば、試料格納部１１にセットされた複数のスライドＳに対する画像取得を終了する。

図１９は、図１８に示した画像取得方法に適用されるマクロ画像の加工処理方法の例を示すフローチャートである。本加工処理方法では、マクロ画像処理部６６において、コントロール画像データＢ１、及び暗視野マクロ画像データＢ２を用いて、画像中のノイズを除去するための処理が行われる（Ｓ２２１）。

ここで、斜光照明によって取得される暗視野マクロ画像では、生体サンプルＬなどの画像取得の対象物以外にも、例えばスライドガラスや試料ステージなどからも散乱光、反射光が発生する。このような光が検出されると、マクロ画像におけるノイズとなり、対象物の識別に影響を与える。これに対して、暗視野マクロ画像データＢ２からコントロール画像データＢ１を差し引く画像演算処理を行って、マクロ画像データＢ０＝Ｂ２−Ｂ１を生成することにより、マクロ画像中で対象物以外に起因するノイズの影響を除去することができる。

次に、このコントロール画像を用いた画像演算処理を行って得られたマクロ画像データＢ０に対し、マクロ画像処理部６６において、必要な加工処理が行われる（Ｓ２２２）。図１９に示す加工処理方法においては、図１３に示した加工処理方法と同様に、マクロ画像の二値化処理（Ｓ２２３）、対象領域の輪郭の拡大処理（Ｓ２２４）、及び小さい領域の除外処理（Ｓ２２５）を行う。これにより、最終的な参照用マクロ画像データＢ５が得られる。

図２０は、画像取得方法のさらに他の例を示すフローチャートである。本画像取得方法は、試料Ｓに対して暗視野マクロ画像に加えて明視野マクロ画像を取得している点で、図１８に示した画像取得方法とは異なっている。

本実施形態では、まず、試料がない状態でのマクロ画像であるコントロール画像を取得する（ステップＳ３０１）。次に、画像取得を実行するスライドＳを試料ステージ１５上にロードし（Ｓ３０２）、試料ステージ１５を駆動制御して、スライドＳをマクロ画像取得位置へと移動する（Ｓ３０３）。そして、暗視野光源２６及びマクロ画像取得部２０により、生体サンプルＬを含むスライドＳの暗視野マクロ画像を取得する（Ｓ３０４）。さらに、明視野光源２７及びマクロ画像取得部２０により、生体サンプルＬを含むスライドＳの明視野マクロ画像を取得する（Ｓ３０５、明視野マクロ画像取得ステップ）。

マクロ画像取得部２０で取得された各マクロ画像の画像データは、マクロ撮像制御部４２を介して制御装置６０のマクロ画像処理部６６へと入力される。マクロ画像処理部６６は、入力されたマクロ画像の画像データに対して撮像条件の設定に適した所定の補正・加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成する（Ｓ３０６）。そして、この加工処理がなされたマクロ画像を参照して撮像条件を設定し、ミクロ用光源３５及びミクロ画像取得部３０により、スライドＳのミクロ画像を取得する（Ｓ３０７）。

続いて、画像取得が完了したスライドＳは試料格納部１１へと戻され、画像取得処理が完了していない次のスライドＳがあるかどうかが確認される（Ｓ３０８）。ここで、さらに画像取得処理を行うべきスライドＳがあれば、上記したステップＳ３０２〜Ｓ３０７を繰り返して実行する。また、すべてのスライドＳについての画像取得処理が完了していれば、試料格納部１１にセットされた複数のスライドＳに対する画像取得を終了する。

図２１は、図２０に示した画像取得方法に適用されるマクロ画像の加工処理方法の例を示すフローチャートである。本加工処理方法では、マクロ画像処理部６６において、コントロール画像データＣ１、及び暗視野マクロ画像データＣ２を用いて、画像中のノイズを除去するための処理が行われる（Ｓ３２１）。すなわち、暗視野マクロ画像データＣ２からコントロール画像データＣ１を差し引く画像演算処理を行って、マクロ画像データＣ４＝Ｃ２−Ｃ１を生成することにより、マクロ画像中で対象物以外に起因するノイズの影響を除去することができる。

続いて、マクロ画像処理部６６において、明視野マクロ画像データＣ３、及び補正された暗視野マクロ画像データＣ４を用いて、所定の画像演算処理が行われる（Ｓ３２２）。

ここで、暗視野マクロ画像では斜光照明による試料Ｓからの散乱光によって試料Ｓの画像を取得するが、例えば試料Ｓにわずかでも色が付いていると、照明光の一部が試料Ｓで吸収されてしまうために散乱光が少なくなり、結果として得られるマクロ画像のコントラストが低くなる場合がある。これに対して、透過画像である明視野マクロ画像データＣ３から、散乱画像である暗視野マクロ画像データＣ４を差し引く画像演算処理を行って、マクロ画像データＣ０＝Ｃ３−Ｃ４を生成することにより、双方の画像でのコントラストが加算されて、マクロ画像でのコントラストを向上することができる。このような方法は、例えば染色が薄い透過光用の試料Ｓの画像を取得するような場合に有効である。

次に、このコントロール画像及び明視野マクロ画像を用いた画像演算処理を行って得られたマクロ画像データＣ０に対し、マクロ画像処理部６６において、必要な加工処理が行われる（Ｓ３２３）。図２１に示す加工処理方法においては、図１３に示した加工処理方法と同様に、マクロ画像の二値化処理（Ｓ３２４）、対象領域の輪郭の拡大処理（Ｓ３２５）、及び小さい領域の除外処理（Ｓ３２６）を行う。これにより、最終的な参照用マクロ画像データＣ５が得られる。

ここで、暗視野照明、あるいは明視野照明を用いて取得されるマクロ画像の具体的な例を示しておく。図２２及び図２３は、それぞれ画像取得装置で取得されるマクロ画像の例を示す図である。これらの図に示すマクロ画像では、いずれも、無染色の生体サンプルが密封されたスライドを画像取得の対象としている。

図２２において、画像（ａ）は、露光時間２０ｍｓの明視野照明で取得されたマクロ画像である。無染色サンプルの場合、この画像（ａ）に示すように、明視野照明ではサンプルの認識が困難である。一方、画像（ｂ）は、露光時間２００ｍｓの暗視野照明で取得されたマクロ画像である。この暗視野マクロ画像では、生体サンプルからの散乱光によるサンプル像を明確に確認することができる。

ただし、この画像では、サンプル像とともに、スライドの下方に設置された明視野光源（図３参照）の拡散板の像が見えている。これは、試料ステージやスライドからの反射光等が明視野光源の拡散板に映り込んだものと考えられる。また、このような拡散板への映り込みは、露光時間を例えば５００ｍｓと長くすると、さらにその影響が強くなる。これに対して、画像（ｃ）は、ブランクスライドに対して取得されたコントロール画像を差し引く画像演算処理を行った暗視野マクロ画像を示している。このように、コントロール画像を用いた画像演算処理を行うことにより、拡散板への映り込みの影響を除去することができる。

また、このような拡散板への映り込みの影響を抑制するため、明視野光源側にＮＤフィルタを設置する構成を用いることも可能である。図２３において、画像（ａ）は、５０％のＮＤフィルタ有りで露光時間５０ｍｓの明視野照明で取得されたマクロ画像である。このように、ＮＤフィルタを設置した場合でも、露光時間を長くすることによりＮＤフィルタ無しの場合と同等の明視野マクロ画像を取得することができる。

また、画像（ｂ）は、５０％のＮＤフィルタ有りで露光時間５００ｍｓの暗視野照明で取得されたマクロ画像、画像（ｃ）は、同様の条件でコントロール画像を差し引く画像演算処理を行った暗視野マクロ画像である。このように、明視野光源側にＮＤフィルタを設置することにより、暗視野マクロ画像における拡散板への映り込みの影響を抑制することができる。また、拡散板として、粗面の拡散板を用いることも有効である。このような暗視野光源及び明視野光源の配置、拡散板やＮＤフィルタを含む光学系の構成、拡散板の種類、ＮＤフィルタの種類、画像取得時の露光時間などの各条件については、具体的な画像取得条件に応じて設定することが好ましい。

本発明による画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムは、上記実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、マクロ画像取得部及びミクロ画像取得部の具体的な構成については、図３及び図４はその一例を示すものであり、具体的には様々な構成を用いて良い。また、ミクロ用撮像装置については、上記実施形態では１次元センサ、及びＴＤＩ駆動２次元センサを例示したが、通常の２次元センサでミクロ画像を取得する構成としても良い。

また、マクロ用撮像装置とミクロ用撮像装置とで同一の撮像装置を用い、対物レンズを含む光学系を切り換えてマクロ画像、及びミクロ画像を取得する構成としても良い。この場合、例えば、対物レンズ切り換え用のレボルバに、マクロ画像取得用の低倍率対物レンズと、ミクロ画像取得用の高倍率対物レンズとを取り付けておく構成を用いることができる。また、試料Ｓのマクロ画像の取得において、１枚の画像では全体のマクロ画像を取得できない場合には、試料ステージを順次移動させつつ複数の部分マクロ画像を取得し、それらを並べて合成することでマクロ画像としても良い。

本発明は、試料のマクロ画像を好適に取得することが可能な画像取得装置、画像取得方法、及び画像取得プログラムとして利用可能である。

画像取得装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 顕微鏡装置及び制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 マクロ画像取得用の光学系の構成の一例を概略的に示す図である。 ミクロ画像取得用の光学系の構成の一例を概略的に示す図である。 試料の画像の取得方法を模式的に示す図である。 ミクロ画像を用いた試料データの作成について模式的に示す図である。 画像取得方法の一例を示すフローチャートである。 ミクロ画像の取得方法の一例を示すフローチャートである。 ミクロ画像取得用の光学系の構成の他の例を概略的に示す図である。 マクロ画像取得用の光学系の構成の他の例を概略的に示す図である。 暗視野光源の構成の一例を示す図である。 暗視野光源の構成の他の例を示す図である。 マクロ画像の加工処理方法の一例を示すフローチャートである。 マクロ画像の加工処理方法について示す図である。 マクロ画像の加工処理方法について示す図である。 マクロ画像の加工処理方法について示す図である。 マクロ画像の加工処理方法について示す図である。 画像取得方法の他の例を示すフローチャートである。 マクロ画像の加工処理方法の他の例を示すフローチャートである。 画像取得方法の他の例を示すフローチャートである。 マクロ画像の加工処理方法の他の例を示すフローチャートである。 画像取得装置で取得されるマクロ画像の例を示す図である。 画像取得装置で取得されるマクロ画像の例を示す図である。

符号の説明

１０…顕微鏡装置、１１…試料格納部、１２…扉、１３…インターロック機構、１４…試料搬送部、１５…試料ステージ、２０…マクロ画像取得部、２１…マクロ用撮像装置、２２…撮像光学系、２５…マクロ用光源、２６…マクロ用暗視野光源、２７…マクロ用明視野光源、３０…ミクロ画像取得部、３１…ミクロ用撮像装置、３２…対物レンズ、３３…Ｚステージ、３４…導光光学系、３５…ミクロ用光源、３６…励起光源、３７…ダイクロイックミラー、３９…集光レンズ、４１…ステージ制御部、４２…マクロ撮像制御部、４３…ミクロ撮像制御部、４４…マクロ用光源制御部、４５…ミクロ用光源制御部、
６０…制御装置、６１…マクロ画像取得制御部、６２…ミクロ画像取得制御部、６５…撮像条件設定部、６６…マクロ画像処理部、６７…ミクロ画像処理部、７１…表示装置、７２…入力装置。

Claims (21)

1. 試料のマクロ画像を取得するためのマクロ画像取得手段と、
   前記マクロ画像として前記試料の暗視野マクロ画像を取得する際に用いられる暗視野照明手段と、
   前記マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像処理手段と、
   前記参照用マクロ画像を参照し、前記試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定手段と
   を備えることを特徴とする画像取得装置。
2. 前記暗視野照明手段は、前記マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、前記マクロ画像取得手段とは反対側から斜めに光を照射することを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
3. 前記試料のミクロ画像を取得するためのミクロ画像取得手段と、
   前記撮像条件設定手段で設定された前記画像取得範囲を含む前記撮像条件を参照して、前記ミクロ画像取得手段による前記ミクロ画像の取得動作を制御するミクロ画像取得制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像取得装置。
4. 前記撮像条件設定手段は、前記撮像条件として、前記画像取得範囲での前記対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像取得装置。
5. 前記マクロ画像処理手段は、前記マクロ画像に対し、所定の輝度閾値によって画像を二値化して対象領域と背景領域とを判別可能な二値化画像を生成する処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の画像取得装置。
6. 前記マクロ画像処理手段は、前記二値化画像に対し、前記対象領域の輪郭を所定量で拡大する処理を行うことを特徴とする請求項５記載の画像取得装置。
7. 前記マクロ画像処理手段は、前記二値化画像に対し、所定の画素数閾値によって前記対象領域のうちで除外すべき領域があるかどうかを判定する処理を行うことを特徴とする請求項５または６記載の画像取得装置。
8. 前記マクロ画像処理手段は、前記試料に対して取得された前記マクロ画像と、前記試料がない状態で取得されたコントロール画像との間で所定の画像演算処理を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の画像取得装置。
9. 前記マクロ画像として前記試料の明視野マクロ画像を取得する際に用いられる明視野照明手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の画像取得装置。
10. 前記マクロ画像処理手段は、前記暗視野マクロ画像と、前記明視野マクロ画像との間で所定の画像演算処理を行うことを特徴とする請求項９記載の画像取得装置。
11. 暗視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得する暗視野マクロ画像取得ステップと、
    前記マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像処理ステップと、
    前記参照用マクロ画像を参照し、前記試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定ステップと
    を備えることを特徴とする画像取得方法。
12. 前記暗視野マクロ画像取得ステップにおいて、前記暗視野照明手段は、前記マクロ画像を取得する際の光軸と直交する面に対して、マクロ画像取得手段とは反対側から斜めに光を照射することを特徴とする請求項１１記載の画像取得方法。
13. 前記試料のミクロ画像を取得するミクロ画像取得ステップと、
    前記撮像条件設定ステップで設定された前記画像取得範囲を含む前記撮像条件を参照して、前記ミクロ画像取得ステップによる前記ミクロ画像の取得動作を制御するミクロ画像取得制御ステップと
    を備えることを特徴とする請求項１１または１２記載の画像取得方法。
14. 前記撮像条件設定ステップは、前記撮像条件として、前記画像取得範囲での前記対象物の画像取得についての焦点関連情報を設定することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項記載の画像取得方法。
15. 前記マクロ画像処理ステップは、前記マクロ画像に対し、所定の輝度閾値によって画像を二値化して対象領域と背景領域とを判別可能な二値化画像を生成する処理を行うことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項記載の画像取得方法。
16. 前記マクロ画像処理ステップは、前記二値化画像に対し、前記対象領域の輪郭を所定量で拡大する処理を行うことを特徴とする請求項１５記載の画像取得方法。
17. 前記マクロ画像処理ステップは、前記二値化画像に対し、所定の画素数閾値によって前記対象領域のうちで除外すべき領域があるかどうかを判定する処理を行うことを特徴とする請求項１５または１６記載の画像取得方法。
18. 前記マクロ画像処理ステップは、前記試料に対して取得された前記マクロ画像と、前記試料がない状態で取得されたコントロール画像との間で所定の画像演算処理を行うことを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一項記載の画像取得方法。
19. 明視野照明手段を用い、前記試料の前記マクロ画像として明視野マクロ画像を取得する明視野マクロ画像取得ステップを備えることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一項記載の画像取得方法。
20. 前記マクロ画像処理ステップは、前記暗視野マクロ画像と、前記明視野マクロ画像との間で所定の画像演算処理を行うことを特徴とする請求項１９記載の画像取得方法。
21. 暗視野照明手段を用い、試料のマクロ画像として暗視野マクロ画像を取得する取得動作を制御する暗視野マクロ画像取得制御処理と、
    前記マクロ画像の画像データに対して加工処理を行って、参照用マクロ画像を生成するマクロ画像加工処理と、
    前記参照用マクロ画像を参照し、前記試料のミクロ画像の撮像条件として、画像取得の対象物を含む範囲に応じた画像取得範囲を設定する撮像条件設定処理と
    をコンピュータに実行させる画像取得プログラム。

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