JP2010134374A - 顕微鏡システム及び該動作方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】取得した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得することができる顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムは、標本１３が載置されるステージ１２と、ステージを光軸に対して少なくとも垂直方向に移動させるステージ駆動手段１５と、ステージの位置を検出するステージ位置検出手段１７と、標本の光学画像を撮像する撮像手段３と、撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段と、前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行うステージ移動誘導手段３１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステージを移動させながら撮像を繰り返し、取得した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムに関する。
顕微鏡を用いて標本の観察をする場合、一度に観察、および、撮影できる範囲は、主に対物レンズの倍率によって決定される。そして、対物レンズが高倍率になると観察範囲が狭くなるが、高繊細な画像を観察できる。
主に病理診断や研究教材に用いられる手法では、まず、低倍率で広画角の標本画像を取得する。その後、詳細に画像を取得したい部位を指定し、対物レンズを高倍率に変更して、分解能が高い指定部位の画像を取得する。この場合、画角が狭い場合は、小画角の静止画像を、ステージ位置を移動させながら撮影を繰り返し、取得した小画角の画像をつなぎ合わせて、広画角の合成画像を取得する。
このようにステージを電気的に制御する電動顕微鏡は、いわゆるバーチャル顕微鏡システムとして公知である。しかし、電動顕微鏡は高価格であるため、特に、顕微鏡操作に慣れているユーザ叫から倦厭される傾向にある。このようなバーチャル顕微鏡システムに関する技術として、以下がある。
特許文献１では、ステージが光軸に対して垂直方向（Ｘ−Ｙ）、および、回転方向（θ）に移動させ、その座標位置を決定し、小画角の分割画像を合成する手法が開示されている。
また、特許文献２では、低倍率で撮影した画像を親画像として、詳細に観察したい部位を指定し、高倍率の分割画像を子画像として、所定の子画像に対する親画像の位置を記録することが開示されている。
また、画像のつなぎ合わせにおいては、生成された合成画像に小区画で撮影した分割画像のつなぎ目が目立つ、画質上の問題がある。それを改善する手法として、特許文献３では、高倍率で各分割画像を取得する際、レンズ歪補正とシェーディング補正を実施して、輝度ムラの除去を行っている。また、オプティカルフロー法により、分割画像間に重ね合わせ部分を持たせて、合成画像を生成した後の輝度ムラを目立たせなくすることが開示されている。
特開平２００７−２４９２７号公報 特開平２００５−２６６７１８号公報 特開平２００１−２７４９７３号公報
ステージを手動で移動させる手動顕微鏡からなるバーチャル顕微鏡システムでは、ステージ位置を精度良く調整するのが難しい。また、ステージの移動方向または移動量を誤ってしまうと、分割画像の間隔が離れてしまい、かつ、戻し難くなるなどの操作ミスを引き起こす事が起こりうる。
また、レンズ歪補正やシェーディング補正の処理により、分割画像を取得してから合成画像を生成するまで処理時間がかかる問題がある。また、レンズ歪補正やシェーディング補正を実行しても分割画像間の重ね合わせ部分の量が足りない場合は、合成画像で輝度ムラが発生する。このとき、重ね合わせ部分の量が多い場合は、合成画像の画角が狭くなる問題がある。
上記課題に鑑み、本発明では、ステージ位置の調整をユーザが意識することなく、ステージを手動で移動させながら撮像を繰り返し、取得した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得することができる顕微鏡システムを提供する。
本発明にかかる、ステージを移動させながら高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムは、標本が載置されるステージと、前記ステージを光軸に対して少なくとも垂直方向に移動させるステージ駆動手段と、前記ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、前記標本の光学画像を撮像する撮像手段と、前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段と、前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行うステージ移動誘導手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記顕微鏡システムは、さらに、前記到達目標位置から離れる方向へ前記ステージが移動させられた場合、その旨の警告を出力する警告手段、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記到達目標位置決定手段は、前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の任意の画素との輝度差を測定する輝度差測定手段と、前記輝度差に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記顕微鏡システムは、さらに、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段、
を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記輝度差測定手段は、前記画像内の中心位置の画素の輝度と側部の画素の輝度との輝度差を測定することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記到達目標位置決定手段は、前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の各画素との輝度差を測定し、該輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線の形状に基づいて、前記対物レンズのレンズ特性を特定するレンズ特性特定手段と、前記特定したレンズ特性に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記レンズ特性特定手段は、前記輝度差が閾値を越えた画素の
うち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線が、略同心円の弧形状の曲線となる場合にはシェーディング状態と特定することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記レンズ特性がシェーディング状態と特定された場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記顕微鏡システムは、さらに、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記標本は、格子パターン標本であり、前記到達目標位置決定手段は、前記画像内の格子パターンを構成する線であって該線の曲率が閾値を越えるもののうち、最小の曲率を有する曲線を特定することにより、前記対物レンズのレンズ歪状態を特定するレンズ特性特定手段と、前記特定したレンズ歪状態に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から内側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記曲線のピーク部分に相当する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から外側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定することを特徴とする。
また、本発明によれば、標本が載置され、光軸に対して少なくとも垂直方向に移動可能なステージを移動させながら、高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムの動作方法は、前記ステージの位置を検出し、前記標本の光学画像を撮像し、前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定し、前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行うことを特徴とする。
本発明の顕微鏡システムによれば、ステージ位置の調整をユーザが意識することなく、ステージ移動の誘導に従ってステージを手動で移動させながら撮像を繰り返すだけで、つなぎ目の目立たないシームレスな高画角の画像を取得することができる。
本発明では、標本の顕微鏡画像を撮影する顕微鏡画像撮影装置と、ステージ位置を手動
で移動させることができる顕微鏡装置とからなる顕微鏡システムにおいて、広画角かつ高繊細の顕微鏡デジタル画像を簡易操作で取得することを可能にする。
本発明の実施形態に係る顕微鏡システムは、ステージを移動させながら、高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する。
顕微鏡システムは、ステージ、ステージ駆動手段、ステージ位置検出手段、撮像手段、到達目標位置決定手段、ステージ移動誘導手段を有する。
ステージには、標本が載置される。ステージは、例えば本実施形態で言えば、ステージ１２に相当する。
ステージ駆動手段は、前記ステージを光軸に対して少なくとも垂直方向に移動させる。ステージ駆動手段は、例えば本実施形態で言えば、ステージＸ−Ｙ方向移動ハンドル１４、（さらにはステージＺ軸方向移動ハンドル１５を含んでもよい）に相当する。
ステージ位置検出手段は、前記ステージの位置を検出する。ステージ位置検出手段は、例えば本実施形態で言えば、ステージＸ−Ｙ位置検出部１６、（さらには、ステージＺ位置検出部１７を含んでもよい）に相当する。
撮像手段は、前記標本の光学画像を撮像する。撮像手段は、例えば本実施形態で言えば、カメラ３に相当する。
到達目標位置決定手段は、前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定する。到達目標位置決定手段は、例えば本実施形態で言えば、輝度差測定部３３、重ね合わせ量算出部３４に相当する。
ステージ移動誘導手段は、前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行う。ステージ移動誘導手段は、例えば本実施形態で言えば、ステージ位置指示部３１に相当する。
このように構成することにより、ステージ位置の調整をユーザが意識することなく、ステージ移動の誘導に従ってステージを手動で移動させながら撮像を繰り返すだけで、つなぎ目の目立たないシームレスな高画角の画像を取得することができる。
前記顕微鏡システムは、さらに、警告手段を有してもよい。警告手段は、前記到達目標位置から離れる方向へ前記ステージが移動させられた場合、その旨の警告を出力する。警告手段は、例えば本実施形態で言えば、ステージ位置警告部３２に相当する。このように構成することにより、ユーザは誤ったステージ移動をすることがなくなる。
また、本発明の別の実施形態として、前記到達目標位置決定手段は、輝度差測定手段、重ね合わせ量決定手段を有してもよい。
輝度差測定手段は、前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の任意の画素との輝度差を測定する。より具体的には、前記輝度差測定手段は、前記画像内の中心位置の画素の輝度と側部の画素の輝度との輝度差を測定する。輝度差測定手段は、例えば本実施形態で言えば、輝度差測定部３３に相当する。
重ね合わせ量決定手段は、前記輝度差に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対
する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする。重ね合わせ量決定手段は、例えば本実施形態で言えば、重ね合わせ量算出部３４に相当する。
このように構成すことにより、画像内の中心付近の輝度と周辺の輝度との輝度差に応じて重ね合わせ量を調整することができる。よって、つなぎ合わせる画像同士を重ね合わせるとき、つなぎ合わせにより適した重ね合わせ位置を取得することができる。
また、本発明の別の実施形態として、前記到達目標位置決定手段は、レンズ特性特定手段、重ね合わせ量決定手段を有してもよい。
レンズ特性特定手段は、前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の各画素との輝度差を測定し、該輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線の形状に基づいて、前記対物レンズのレンズ特性を特定する。レンズ特性特定手段は、例えば本実施形態で言えば、輝度差測定部３３に相当する。
重ね合わせ量決定手段は、前記特定したレンズ特性に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする。重ね合わせ量決定手段は、例えば本実施形態で言えば、重ね合わせ量算出部３４に相当する。
そして、前記レンズ特性特定手段は、前記輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線が、略同心円の弧形状の曲線となる場合にはシェーディング状態と特定する。
前記レンズ特性がシェーディング状態と特定された場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する。
このように構成することにより、画像内の中心付近の輝度と周辺の輝度との輝度さが閾値を越える画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線形状に基づいて、対物レンズのレンズ特性を判別し、その判別したレンズ特性に応じて、重ね合わせ量を決定するができる。
また、本発明の別の実施形態として、前記標本として、格子パターン標本を用いてもよい。この場合、前記到達目標位置決定手段は、レンズ特性特定手段、重ね合わせ量決定手段を有してもよい。
レンズ特性特定手段は、前記画像内の格子パターンを構成する線であって該線の曲率が閾値を越えるもののうち、最小の曲率を有する曲線を特定することにより、前記対物レンズのレンズ歪状態を特定する。レンズ特性特定手段は、例えば本実施形態で言えば、輝度差測定部３３に相当する。
重ね合わせ量決定手段は、前記特定したレンズ歪状態に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする。重ね合わせ量決定手段は、例えば本実施形態で言えば、重ね合わせ量算出部３
４に相当する。
前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から内側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記曲線のピーク部分に相当する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する。
前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から外側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する。
このように構成することにより、格子パターンの形状に基づいて、レンズ歪の状態を判別し、その判別したレンズ歪の状態に応じて、重ね合わせ量を決定するができる。
また、前記顕微鏡システムは、さらに、画像合成手段を有している。画像合成手段は、前記到達目標位置において撮像された画像を逐次つなぎ合わせて合成画像を生成する。より具体的には、画像合成手段は、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する。画像合成手段は、例えば本実施形態で言えば、合成画像生成部２７に相当する。
このように構成することにより、つなぎ目のない均質な合成画像を生成することができる。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に共通する顕微鏡システムの構成を示す。本実施形態では、顕微鏡本体１の一例として透過観察用光学系の顕微鏡を用いる。透過観察用光学系として、照明用光源６と、コレクタレンズ７と、減光フィルタ８と、視野絞り９と、反射鏡１０と、開口絞り１１が備えられている。コレクタレンズ７は、照明用光源６の照明光を集光する。
また、これらの透過観察用光学系の光路が集光する観察光路上には、標本１３と、ステージ１２が設置されている。ステージ１２は、標本１３を支え、光軸に対して垂直方向及び、水平方向の移動が可能である。ステージ１２には、ステージＸ−Ｙ方向移動ハンドル１４、ステージＸ−Ｙ位置検出部１６、ステージＺ軸方向移動ハンドル１５、ステージＺ位置検出部１７が備えられている。ステージ１２により、標本１３の座標を検出することができる。
ステージＸ−Ｙ方向移動ハンドル１４は、光軸に対して垂直方向（Ｘ−Ｙ方向）にステージ１２を移動させる。ステージＸ−Ｙ位置検出部１６は、ステージＸ−Ｙ方向移動ハンドル１４の原点位置と原点位置からの変化量を検出する。ステージＺ軸方向移動ハンドル１５は、光軸に対して水平方向（Ｚ軸方向）にステージを移動させる。ステージＺ位置検出部１７は、ステージＺ軸方向移動ハンドル１５の原点位置と原点位置からの変化量を検出する。ここで、ステージＸ−Ｙ位置検出部１６とステージＺ位置検出部１７には、ロータリーエンコーダなどが使用される。
また、観察光路上には、レボルバ１９、ビームスプリッタ２１が設置されている。レボルバ１９は、複数装着された対物レンズ１８ａ，１８ｂ，・・・（以下、これら必要に応じて「対物レンズ１８」と総称する。）から観察に使用するものを回転動作により選択す
る。ビームスプリッタ２１は、観察光路を検眼レンズ２２側とカメラ３側に分岐する。
ステージＸ−Ｙ位置検出部１６と、ステージＺ位置検出部１７は、顕微鏡操作検出部２３に接続されている。ステージＸ−Ｙ位置検出部１６と、ステージＺ位置検出部１７は、顕微鏡操作検出部２３を介して、対物レンズ１８及びステージ位置の情報を統合してホストシステム２に送信する。
ホストシステム２は、画像処理部２４、分割画像記録部２６、合成画像生成部２７、合成画像記録部２８、座標変換部２５、表示制御部３０、ステージ位置指示部３１、ステージ位置警告部３２を有している。
画像処理部２４は、ホワイトバランスや階調補正などの画像処理を行う。分割画像記録部２６は、撮影した画像と座標を記録する。合成画像生成部２７は、分割画像記録部２６に格納される複数の画像を合成する。合成画像記録部２８は、合成画像を記録する。座標変換部２５は、顕微鏡操作検出部２３からの対物レンズの種類（レンズ倍率）とステージ位置情報に基づいて座標情報を生成する。
表示制御部３０は、座標変換部２５により出力された座標情報と、画像処理部２４より出力された画像とから表示位置を決定する。ステージ位置指示部３１は、ステージ移動方向を表示部５に表示させることにより、ステージ移動方向を指示する。ステージ位置警告部３２は、ステージ位置指示部３１によるステージ移動方向と異なる方向へステージが移動された場合にその旨の警告を表示部５に表示させる。なお、表示制御部３０、ステージ位置表示部３１、及びステージ位置警告部３２を総称して、「指示・表示制御部２９」という。
また、ホストシステム２は、輝度差測定部３３、重ね合わせ量算出部３４を有している。輝度差測定部３３は、分割画像記録部２６に格納される画像から輝度値の差分を測定する。重ね合わせ量算出部３４は、輝度差測定部３３による輝度差測定から画像間の重ね合わせ部分の量を算出する。重ね合わせ量算出部３４により算出された重ね合わせ量は、ステージ位置指示部３１に出力される。
ホストシステム２には、表示部５と、操作部４が接続されている。表示部５は、画像とその位置関係を表示する。操作部４は、パーソナルコンピュータのキーボードやマウスに相当する。以下に、本発明の各実施の形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、マニュアル顕微鏡における画像のつなぎ合わせにおいて、ユーザの操作によるステージ移動を目標到達位置まで誘導することにより、ユーザが容易に小画角画像を撮像できる顕微鏡システムについて説明する。
図２は、本実施形態における画像合成処理のフローチャートを示す。図３は、図２のフローに対応する画像合成処理例を示す。以下では、図３を参照しながら、図２について説明する。
まず、初期設定において、レボルバ１９を調整して対物レンズ１８を高倍率に設定する。さらに、表示部５に表示された設定画面に対して、操作部４を操作することにより、画像合成の走査方向（ステージの移動方向）を設定する（Ｓ１０１）。すると、画像合成処理が開始される。
ステージ１２上に載置した標本１３の光学画像をカメラ３により撮像する。その画像は
画像処理部２４で画像処理がなされ、表示部５に表示される。ステージＸ−Ｙ移動ハンドル１４を操作して、表示部５に表示された標本画像の表示領域を撮像開始位置に合わせる。それから、ステージＺ軸移動ハンドル１５を操作して合焦位置に合わせる。それから、カメラ３による撮影を行う（Ｓ１０２）。
その撮影された画像（第１の画像）は、カメラ３から画像処理部２４へ送られ、画像処理部２４で画像処理がされる。また、その撮像時のステージ１２の撮像位置情報が、ステージＸ−Ｙ検出部１６及びステージＺ検出部１７により検出され、顕微鏡操作検出部２３を介して、座標変換部２５へ送られる。座標変換部２５では、その位置情報を座標情報に変換する。
その撮影された画像（第１の画像）とそのときに検出された座標情報は、分割画像記録部２６に一時保存され、合成画像生成部２７を介して、合成画像記録部２８に送られ記録される。そして、表示制御部３０は、合成画像記録部２８に記録された第１の画像を表示部５に固定表示させる。ここで、固定表示とは、ステージ１２を移動させても、その静止画像が同一の表示領域に固定して表示されることをいう。
次に、表示制御部３０は、固定表示された第１の画像に、ライブ画像（第２の画像）をオーバーレイ表示させる（Ｓ１０３）。これにより、ステージを移動させて標本の観察位置を移動させると、第２の画像（ライブ画像）としてその変更された観察位置の画像がリアルタイムで表示される。一方、表示第１の画像（静止画）は、第２の画像（ライブ画像）のバックで表示され続けている。
次に、表示部５にライブ画像（第２の画像）が表示されている状態で、ステージ位置指示部３１は、ユーザが正しい撮影位置（到達目標位置）へステージ１２を移動させるようにユーザを誘導するために、表示部５の所定の表示領域に、その到達目標位置へ向かうステージ移動方向を「矢印」で表示する（Ｓ１０４）。
ユーザは、その表示された矢印の向きに従って、ステージＸ−Ｙ移動ハンドル１４を操作して、ステージ１２を移動させる。指示した移動方向と異なる方向へステージ１２が移動した場合、ステージ位置警告部３２は、表示部５にその旨を警告表示させる（Ｓ１０５）。
ステージ１２が正しい撮影位置（到達目標位置）に移動するまで、ステージ位置指示部３１によりその「矢印」による誘導は行われる（Ｓ１０６で「Ｎｏ」）。
ステージ１２が到達目標位置に達したら（Ｓ１０６で「Ｙｅｓ」）、ステージ位置指示部３１は、表示部５に「ＯＫ」を表示させる。その「ＯＫ」表示がされたステージ位置で、ユーザはステージＸ−Ｙ移動ハンドル１４の操作を停止して、ステージ１２の移動を停止する。
その後、その停止したステージ位置で静止画撮影を実行する（Ｓ１０７）。そのステージ位置で撮影された静止画像（第２の画像）は、カメラ３から画像処理部２４へ送られ、画像処理部２４で画像処理がされる。また、その撮像時のステージ１２の撮像位置情報が、ステージＸ−Ｙ検出部１６及びステージＺ検出部１７から、顕微鏡操作検出部２３を介して、座標変換部２５へ送られる。座標変換部２５では、その位置情報を座標情報に変換する。その撮影された静止画像（第２の画像）とその座標情報は、分割画像記録部２６に保存される。
次に、合成画像生成部２７は、分割画像記録部２６に保存された第２の画像及び第２の画像に対応する座標情報と、Ｓ１０２で合成画像記録部２８に保存された第１の画像及び
第１の画像に対応する座標情報とを読み出す。合成画像生成部２７は、第１の画像の座標及び第２の画像の座標に応じて、第１の画像に対して第２の画像をつなぎ合わせる（画像合成する）（Ｓ１０８）。合成画像生成部２７は、その合成画像を第１の画像として合成画像記録部２８に記録する。それから、表示制御部３０は、表示部５にその合成された第１の画像を固定表示する。
標本の全領域または対象とする領域全部について合成画像の生成が完了するまで、この一連の操作・処理（Ｓ１０３〜Ｓ１０８）を繰り返す（Ｓ１０９）。
本実施形態では、ステージ位置指示部３１及びステージ位置警告部３２はそれぞれ、移動方向、及び警告を表示部５に表示させるようにしたが、これに限定されず、音声により移動方向及び警告を出力するようにしてもよい。
本実施形態によれば、マニュアル顕微鏡における画像のつなぎ合わせにおいて、システムの誘導に従って、ステージ移動方向の指示通りにステージを移動させて撮影するだけでつなぎ目が目立たないシームレスな合成画像を作成できる。したがって、ユーザは、つなぎ合わせ位置を考慮して、ステージの移動及び撮影をする必要がないので、ユーザの操作負担を軽減させることができる。また、異なる方向へステージを移動させたとしても、その旨が警告表示させるので、ユーザは誤ったステージ移動をすることがなくなる。
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、画像内の中心付近の輝度と周辺の輝度との輝度差（ΔＩ）に応じて重ね合わせ量を調整する顕微鏡システムについて説明する。
図４は、本実施形態における顕微鏡光学系および対物レンズ１８の特性を測定して、分割画像間の重ね合わせ量を導出するフローチャートを示す。図５は、本実施形態における画像内での輝度差測定ポイントを示す。図５を参照しながら、図４のフローを説明する。
まず、ユーザは、観察光路と交差するステージ１２上の位置に試料を載せていない状態のスライドガラスを設置する（Ｓ１１１）。それから、画像合成を実行する予定の高倍率の対物レンズ１８を選択する（Ｓ１１２）。このとき、図２のＳ１０１〜Ｓ１０３が行われる。
次に、分割画像記録部２６から読み出された画像は、輝度差測定部３３に入力される。輝度差測定部３３は、図５に示すように、その画像の画角内の中心位置と周辺の任意の位置（図５に示す周囲４点）の輝度を測定し、中心位置の輝度（Ｉ0）と周辺の輝度（Ｉ1〜Ｉ4）の差分を測定する（Ｓ１１３）。すなわち、ΔＩ1＝|Ｉ0−Ｉ1｜、ΔＩ2＝|Ｉ0−Ｉ2｜、ΔＩ3＝|Ｉ0−Ｉ3｜、ΔＩ4＝|Ｉ0−Ｉ4｜の４箇所の輝度差が導出される。
重ね合わせ量算出部３４は、輝度差測定部３３により測定された輝度差から、画像合成を行う際につなぎ合わせる画像同士の重ね合わせ量（ΔＭ）を決定する（Ｓ１１４）。Ｓ１１４の処理については、図６で詳述する。
図６は、本実施形態における中心付近の輝度と周辺の輝度との差分（ΔＩ）と分割画像の重ね合わせ量（ΔＭ）（重ね合わせ量は、１分割画像の端からの距離を示す。）の関係を示す。
図６（Ｂ）に示すように、重ね合わせ量（ΔＭ）は、Ｍx：１分割画像の右側または左端の重ね合わせ部分の水平方向の幅、Ｍy：１分割画像の上側または下側の重ね合わせ部分の垂直方向の高さに分類される。
図６（Ａ）において、ｔｈ１は、重ね合わせ部分の変動に影響の無い輝度差の閾値を示す。ｔｈ２は、重ね合わせによる均質な合成画像の取得ができない輝度差の閾値を示す。大小関係は、０％＜ｔｈ１＜ｔｈ２＜１００％となる。重ね合わせ量（Ｍx）において、左端からの幅と右端からの幅が異なる場合は、幅の大きいほうを選択する。
重ね合わせ量算出部３４は、図６の対応関係グラフに基づいて、輝度差測定部３３で導出した輝度差から重ね合わせ量を決定する。すなわち、ホストシステム２には、図６の対応関係グラフとして、輝度差と画像合成の関係で経験的に合成画像の輝度ムラが生じない値がデータベース化されて格納されている（不図示）。重ね合わせ量算出部３４は、このベータベースを参照することで、算出した輝度差ΔＩに対応する重ね合わせ量（ΔＭ、すなわちＭx，Ｍy）を決定する。重ね合わせ量算出部３４は、その決定した重ね合わせ量（Ｍx，Ｍy）をホストシステム２内の所定の記憶装置に記憶する。
なお、算出される輝度差は、ｔｈ１〜ｔｈ２の範囲内の任意の点となるが、輝度差がｔｈ１〜ｔｈ２の範囲外であれば、画像合成を中止するようにしてもよいし、周辺の輝度（Ｉ1〜Ｉ4）として別の画素の輝度を取得して再計算するようにしてもよい。
本実施形態によれば、画像内の中心付近の輝度と周辺の輝度との輝度差（ΔＩ）に応じて重ね合わせ量を調整することができるので、つなぎ合わせる画像同士を重ね合わせるとき、つなぎ合わせにより適した重ね合わせ位置を取得することができる。また、その輝度差に基づいて重ね合わせ量を決定することにより、つなぎ合わせる画像間でつなぎ目が現れず、均質な合成画像を生成することができる。
なお、第２の実施形態を第１の実施形態と組合せてもよい。この場合、図２のＳ１０４において、第２の実施形態が実行される。重ね合わせ量算出部３４は、その結果得られた重ね合わせ量に基づいて、目標到達位置を決定する。ステージ位置指示部３１は、その目標到達位置までユーザのステージ移動を誘導する。
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、第２の実施形態で決定された重ね合わせ量に基づいてステージ移動の到達目標位置を決定する顕微鏡システムについて説明する。
図７は、本実施形態における、重ね合わせ量に基づいてステージ移動の到達目標位置を決定するフローチャートを示す。重ね合わせ量算出部３４は、第２の実施形態において重ね合わせ量算出部３４で導出され記憶された重ね合わせ量（Ｍx，Ｍy）を読み出す（Ｓ１１５）。
重ね合わせ量算出部３４は、その重ね合わせ量に基づいて、分割画像取得するためのステージ移動の到達目標位置を決定する（Ｓ１１６）。Ｓ１１６の処理については、図８で詳述する。
ステージ位置指示部３１は、重ね合わせ量算出部３４により決定された到達目標位置に基づいて、第１の実施形態で説明したように、その決定したステージ到達目標位置へのステージ移動を促す「矢印」を表示部５に表示する（図２のＳ１０４）。これ以降は、図２のフローと同様である。
図８は、本実施形態における、既存処理済の合成画像に基づいて、次の分割画像の撮像位置までステージを移動させる到達目標位置を表す模式図を示す。Ｌxは、既存処理済の合成画像の水平方向幅を示す。Ｌyは、既存処理済の合成画像の垂直方向高さを示す。
図８において、既に取得済の合成画像の左上の端点を原点（０，０）とする。ステージ位置を取得済み合成画像に対して右側に移動する場合、重ね合わせ量算出部３４は、次に取得予定の分割画像の左上短点位置（Ｌx−Ｍx，０）を到達目標位置として決定する。この場合、ステージ位置指示部３１は、到達目標位置（Ｌx−Ｍx，０）へステージを移動させる方向へ矢印を表示して、ユーザのステージ移動を誘導する。
また、ステージ位置を取得処理済の合成画像に対して下側に移動する場合、重ね合わせ量算出部３４は、次に取得予定の左端短点座標（０，Ｌy−Ｍy）を到達目標位置として決定する。この場合、ステージ位置指示部３１は、到達目標位置（０，Ｌy−Ｍy）へステージを移動させる方向へ矢印を表示して、ユーザのステージ移動を誘導する。
本実施形態によれば、第２の実施形態で得られた重ね合わせに基づいて、つなぎ合わせる画像同士を重ね合わせるとき、つなぎ合わせにより適した重ね合わせ位置を取得することができる。また、つなぎ合わせる画像間でつなぎ目が現れず、均質な合成画像を生成することができる。
＜第４の実施形態＞
本実施形態では、対物レンズのレンズ特性に応じて、重ね合わせ量を決定する顕微鏡システムについて説明する。
（実施例１）
図９は、本実施形態（実施例１）におけるシェーディングの発生した撮像画像の一例を示す。同図に示すように、画像の周辺部が中心部に比べて暗くなるという輝度ムラが生じている状態をシェーディングという。
図１０は、本実施形態（実施例１）における、シェーディング状態の撮像画像同士を重ね合わせる際の重ね合わせ量を決定するフローチャートを示す。まず、ユーザは、観察光路と交差するステージ１２上の位置に試料を載せていない状態のスライドガラスを設置する（Ｓ１２１）。それから、画像合成を実行する予定の高倍率の対物レンズ１８を選択する（Ｓ１２２）。このとき、図２のＳ１０１〜Ｓ１０３が行われる。
次に、輝度差測定部３３は、分割画像記録部２６に記録された撮影画像から、中心位置と周囲全画素の輝度差輝度差ΔＩi＝|Ｉ0−Ｉi|を測定する（Ｓ１２３）。ここで、ｉ＝１〜ｎであって、中心以外の全画素を示す。
輝度差測定部３３は、輝度差ΔＩiが図６の閾値ｔｈ１（重ね合わせ部分の変動に影響の無い輝度差の閾値）を超えるか否か判定する。それにより、輝度差測定部３３は、ΔＩi＞ｔｈ１となる画素位置ｉを特定する。
輝度差測定部３３は、輝度差ΔＩiが閾値ｔｈ１を越える画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線が、図９に示すように、画像上に同心円状に形作る場合はシェーディング状態と判断する（Ｓ１２４）。
重ね合わせ量算出部３４は、Ｓ１２４で判定されたシェーディング状態に応じて重ね合わせ量を決定する（Ｓ１２５）。重ね合わせ量算出部３４は、Ｓ１２５で決定した重ね合わせ量に基づいて、ステージの到達目標位置を算出する（Ｓ１２６）。Ｓ１２５，Ｓ１２６の処理については、後述する。
ステージ位置指示部３１は、重ね合わせ量算出部３４により決定された到達目標位置に基づいて、第１の実施形態で説明したように、その決定したステージ到達目標位置へのス
テージ移動を促す「矢印」を表示部５に表示する（図２のＳ１０４）。これ以降は、図２のフローと同様である。
図１１は、本実施形態（実施例１）における、シェーディング状態と判定された場合の重ね合わせ処理（Ｓ１２５）を示す。第１の画像は、シェーディングの特性を持つ、既にＳ１０２またはＳ１０８の処理がされて固定表示された画像を示す。第２の画像は、ライブ画像である。
第１の画像において、画角上側の端の輝度差が閾値ｔｈ１を超える画素位置を結んだ線が画角上側と交わる座標を左側からＰ１，Ｐ２とする。また、第２の画像においても同様に座標を左側からＰ１’、Ｐ２’とする。
加えて、第１の画像の座標Ｐ１（または、第２の画像の座標Ｐ１）から画角左端までの幅をＭx１、第１の画像の座標Ｐ２（または、第２の画像の座標Ｐ２’）から画角右端までの幅をＭx２とする。
第１の画像と第２の画像の重ね合わせは、第１の画像の交点Ｐ２と第２の画像の交点Ｐ１’が重なるところまで、ステージ位置を移動させて、撮影および画像合成を実行する。すると、第１の画像と第２の画像のつなぎ合わせによる重ね合わせ部分の幅は、第２の画像のＰ１’から画角左端までの幅Ｍx２と、第１の画像のＰ２から画角右端までの幅Ｍx１との和（Ｍx１＋Ｍx２）となる。この（Ｍx１＋Ｍx２）が、シェーディング特性を持つ画像間の重ね合わせ量となる。
図１２は、本実施形態（実施例１）における、シェーディング状態でステージ１２を右側に水平方向に移動させて合成画像を生成する場合の模式図を示す。Ｓ１２６で算出されたステージ１２の到達目標位置を取得予定の分割画像の左上端点座標とすると、既に取得済の合成画像の左上の端点を原点（０，０）の場合、到達目標位置は（Ｌx−（Ｍx１＋Ｍx２），０）となる。
よって、ステージ位置指示部３１では、右側水平方向に、ステージ１２をＬx−（Ｍx１＋Ｍx２）分移動させるようにユーザのステージ移動を誘導する。ユーザは、その誘導に対して、実際に到達目標位置にステージ１２を移動させ、画像合成する位置を決める。ユーザにより画像合成位置が決められて、その位置で第２の画像の静止画像が撮像される。
合成画像生成部２７は、第１の画像における座標Ｐ１から左側の画像部分（図１２の網掛け部分）と第２の分割画像における座標Ｐ２’から左側の画像部分（図１２の斜線部分）を削除し、第１の画像と第２の画像の削除した側部同士をつなぎ合わせて、合成画像を形成する。また、合成画像を生成する際は、第１の合成画像におけるP１から左端までの画像部分を削除してもよい。
図１３は、本実施形態（実施例１）における、シェーディング状態でステージ１２を下側へ垂直方向に移動させて合成画像を生成する場合の模式図を示す。既にＳ１０２またはＳ１０８の処理がされて固定表示された第１の画像の、画角左側の端と輝度差が閾値ｔｈ１を超える画素位置とを結んだ線が交わる座標を上側からＰ５，Ｐ６とする。また、ライブ画像（第２の画像）においても同様に座標を上側からＰ５’，Ｐ６’とする。
加えて、第１の画像の座標Ｐ５（または、第２の画像の座標Ｐ５’)から画角上端までの垂直方向高さをＭy１、第１の画像の座標P６（または、第２の画像の座標P６’）から画角下端までの垂直方向高さをＭy２とする。第１の画像の左上端点を原点（０，０）とすると、ステージ位置指示部３１は、第２の画像の左上端点が目標到達位置（０，Ｌｙ‐
（Ｍy１＋Ｍy２））まで移動するように、ステージ１２を下側垂直方向へ移動させるように誘導する。ユーザは、その誘導に対して、実際に到達目標位置にステージ１２を移動させ、画像合成する位置を決める。ユーザにより画像合成位置が決められて、その位置で第２の画像の静止画像が撮像される。
合成画像生成部２７は、第１の画像におけるＰ６から下側の画像部分（図１３の網掛け部分)と第２の分割画像におけるＰ５’から上側の画像部分（図１３の斜線部分）を削除し、第１の画像と第２の画像の削除した側部同士をつなぎ合わせて、合成画像を形成する。また、合成画像を生成する際は、第１の合成画像におけるＰ５から上端までの画像部分を削除してもよい。
本実施形態によれば、画像内の中心付近の輝度と周辺の輝度との輝度差が閾値を越える画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線形状に基づいて、対物レンズのレンズ特性を判別し、その判別したレンズ特性に応じて、重ね合わせ量を決定するができる。よって、つなぎ合わせる画像同士を重ね合わせるとき、つなぎ合わせにより適した重ね合わせ位置を取得することができる。また、つなぎ合わせる画像間でつなぎ目が現れず、均質な合成画像を生成することができる。
（実施例２）
実施例１では、輝度差測定部３３は、輝度差ΔＩiが閾値ｔｈ１を越える画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線の形状に基づいてシェーディング状態の画像かどうかを判断した。それに対して実施例２では、所定の標本を用いてレンズ歪状態の画像かどうかを判断する。
図１４は、本実施形態（実施例２）における、格子パターンを用いてレンズ歪状態を判断する説明図である。標本１３の代わりに、格子パターンが付されたサンプル１１０を低倍率の対物レンズで観察すると、（Ａ）の直交した格子パターンの画像が得られる。その後、高倍率の対物レンズに切り換えて格子パターンが付されたサンプル１１０を撮像すると、対物レンズのレンズ歪の特性に応じて、（Ｂ）格子パターンが画角の上下左右方向から外側に向かった曲線を描くレンズ歪（樽型）か、（Ｃ）格子パターンが画角の上下左右方向から内側に向かった曲線を描くレンズ歪（糸巻き型）が生じる場合がある。
図１５は、本実施形態（実施例２）における、シェーディング状態の撮像画像同士を重ね合わせる際の重ね合わせ量を決定するフローチャートを示す。
まず、観察光路と交差するステージ１２上の位置に、標本１３の代わりに、格子パターンが付されたサンプル１１０を載せる（Ｓ１３１）。それから、画像合成を実行する予定の高倍率の対物レンズ１８を選択する（Ｓ１３２）。このとき、図２のＳ１０１〜Ｓ１０３が行われる。
次に、輝度差測定部３３は、分割画像記録部２６に記録された撮影画像を読み出し、その画像内の格子パターンを構成する所定の線の曲率Ｒを算出する（Ｓ１３３）。そして、輝度差測定部３３は、格子パターンが画角の上下左右方向から外側に向かった曲線を描く場合（図１４（Ｂ））、または、格子パターンが画角の上下左右方向から内側に向かった曲線を描く場合（図１４（Ｃ））は、レンズ歪状態と判定する。具体的には、輝度差測定部３３は、所定の格子パターンを構成する線の曲率Ｒを導出し、曲率Ｒが曲率の閾値Ｒthを超える場合は、レンズ歪状態であると判断する（Ｓ１３４）。格子パターンを構成する線の曲率Ｒは画像の中心から外側に向かうに従い大きくなる。このとき、輝度差測定部３３は、曲率Ｒが曲率の閾値Ｒthを超える線のうち最小の曲率の線（境界線）１３１を特定する。
重ね合わせ量算出部３４は、Ｓ１２４で判定されたレンズ歪状態、すなわちＳ１３４で特定した境界線１３１に応じて重ね合わせ量を決定する（Ｓ１３５）。重ね合わせ量算出部３４は、Ｓ１３５で決定した重ね合わせ量に基づいて、ステージの到達目標位置を算出する（Ｓ１３６）。Ｓ１３５，Ｓ１３６の処理については、後述する。
ステージ位置指示部３１は、重ね合わせ量算出部３４により決定された到達目標位置に基づいて、第１の実施形態で説明したように、その決定したステージ到達目標位置へのステージ移動を促す「矢印」を表示部５に表示する（図２のＳ１０４）。これ以降は、図２のフローと同様である。
図１６は、本実施形態（実施例２）におけるレンズ歪の発生した撮像画像内境界線１３１を示す。境界線１３１は、曲率Ｒが曲率の閾値Ｒthを超える格子パターン構成線のうちの最小の曲率を有する線で特性される。
図１６（Ａ）は、図１４（Ｂ）に対応する樽型のレンズ歪状態時の境界線１３１を示す。図１６（Ａ）では、境界線１３１は、画角の上下左右方向から外側に向かい、同心円状の曲線を描く。
図１６（Ｂ）は、図１４（Ｃ）に対応する糸巻き型のレンズ歪状態時の境界線１３１を示す。図１６（Ｂ）では、境界線１３１は、画角の上下左右方向から内側に向かい、略半円状の曲線を描く。
図１７は、本実施形態（実施例２）における、糸巻き型のレンズ歪状態と判定された場合の重ね合わせ処理を示す。第１の画像は、レンズ歪が発生している、既にＳ１０２またはＳ１０８の処理がされて固定表示された画像を示す。第２の画像は、ライブ画像である。
まず境界線の頂点の座標をP３，P４とする。加えて、第１の画像の座標P３（または、第２の画像の座標P３’）から画角左端までの水平方向幅をＭx３、第１の画像の座標Ｐ４（または、第２の画像の座標Ｐ４’）から画角右端までの水平方向幅をＭx４とする。
第２の画像においても同様に座標を左側からＰ３’、Ｐ４’とする。ここで、第１の画像の右側に、第２の画像を重ね合わせる。これら２つの画像は、第１の画像の座標Ｐ４と第２の画像の座標Ｐ３’が重なるところまで、ステージ位置を移動させ、撮影および画像合成を実行する。
その結果、第１の画像と第２の画像のつなぎ合わせによる重ね合わせ部分の幅は、第２の画像のＰ３’から画角左端までの幅Ｍx３と、第１の画像のＰ４から画角右端までの幅Ｍｘ４の和（Ｍx３＋Ｍx４）となる。これが、レンズ歪の特性を持つ画像間の重ね合わせ量となる。
重ね合わせ量算出部３４は、Ｓ１３６において、この重ね合わせ量から分割画像取得におけるステージ移動の到達目標位置を決定する。すなわち、重ね合わせ量算出部３４は、第１の画像の右端の座標から（Ｍx３＋Ｍx４）だけ画像内側の座標を到達目標位置として決定する。
ステージ位置指示部３１は、重ね合わせ量算出部３４により決定された到達目標位置に基づいて、第１の実施形態で説明したように、その決定したステージ到達目標位置へのステージ移動を促す「矢印」を表示部５に表示する（図２のＳ１０４）。これ以降は、図２のフローと同様である。
また、樽型のレンズ歪状態と判断された場合、重ね合わせ量算出部３４により図１１で説明した重ね合わせ処理が行われる。境界線１３１が画角上側と交わる座標を左側からＰ１，Ｐ２とする。また、第２の画像においても同様に座標を左側からＰ１’、Ｐ２’とする。
加えて、第１の画像の座標Ｐ１（または、第２の画像の座標Ｐ１）から画角左端までの幅をＭx１、第１の画像の座標Ｐ２（または、第２の画像の座標Ｐ２’）から画角右端までの幅をＭx２とする。
第１の画像と第２の画像の重ね合わせは、第１の画像の交点Ｐ２と第２の画像の交点Ｐ１’が重なるところまで、ステージ位置を移動させて、撮影および画像合成を実行する。これ以降は、図１１で説明した内容と同様なので、その説明を省略する。
本実施形態（実施例２）によれば、格子パターンの形状に基づいて、レンズ歪の状態を判別し、その判別したレンズ歪の状態に応じて、重ね合わせ量を決定するができる。よって、つなぎ合わせる画像同士を重ね合わせるとき、つなぎ合わせにより適した重ね合わせ位置を取得することができる。また、つなぎ合わせる画像間でつなぎ目が現れず、均質な合成画像を生成することができる。
本発明によれば、マニュアル顕微鏡を用いた画像のつなぎ合わせにおいて、ステージ移動方向の指示をして、移動先を誘導することができる。これにより、ユーザの操作負担を軽減し、最適な位置での画像取得および画像合成が可能になる。また、誘導先と異なる方向へユーザがステージを移動させても、その旨が警告されるので、ユーザの誤操作を防止することができる。
また、合成画像の画像品質に関して、レンズの特性によりシェーディングやレンズ歪による輝度勾配や歪みが発生しても、重ね合わせ量を最適に決定することができる。そのため、つなぎ合わせる画像間でつなぎ目が現れず、均質な合成画像を生成することができる。また、この重ね合わせ量を画像合成実行前に決定することにより、補正処理による時間も削減できる。
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。また、上記の第１〜４の実施形態は、実施可能な限度において、どのようにも組み合わせてもよい。
なお、以下に本発明の実施形態に基づくバリエーションを付記する。
（付記１） ステージを移動させながら高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムにおいて、
標本が載置されるステージと、
前記ステージを光軸に対して少なくとも垂直方向に移動させるステージ駆動手段と、
前記ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
前記標本の光学画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段と、
前記到達目標位置において撮像された画像を逐次つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
（付記２） 前記到達目標位置決定手段は、
前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の任意の画素との輝度差を測定する輝度差測定手段と、
前記輝度差に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の顕微鏡システム。
（付記３） 前記画像合成手段は、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する
ことを特徴とする付記２に記載の顕微鏡システム。
（付記４） 前記輝度差測定手段は、前記画像内の中心位置の画素の輝度と側部の画素の輝度との輝度差を測定する
ことを特徴とする付記２に記載の顕微鏡システム。
（付記５） 前記到達目標位置決定手段は、
前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の各画素との輝度差を測定し、該輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線の形状に基づいて、前記対物レンズのレンズ特性を特定するレンズ特性特定手段と、
前記特定したレンズ特性に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の顕微鏡システム。
（付記６） 前記レンズ特性特定手段は、前記輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線が、略同心円の弧形状の曲線となる場合にはシェーディング状態と特定する
ことを特徴とする付記５に記載の顕微鏡システム。
（付記７） 前記レンズ特性がシェーディング状態と特定された場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
ことを特徴とする付記６に記載の顕微鏡システム。
（付記８） 前記画像合成手段は、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する
ことを特徴とする付記５に記載の顕微鏡システム。
（付記９） 前記標本は、格子パターン標本であり、
前記到達目標位置決定手段は、
前記画像内の格子パターンを構成する線であって該線の曲率が閾値を越えるもののうち、最小の曲率を有する曲線を特定することにより、前記対物レンズのレンズ歪状態を特定するレンズ特性特定手段と、
前記特定したレンズ歪状態に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の
重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の顕微鏡システム。
（付記１０） 前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から内側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記曲線のピーク部分に相当する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
ことを特徴とする付記９に記載の顕微鏡システム。
（付記１１） 前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から外側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
ことを特徴とする付記９に記載の顕微鏡システム。
（付記１２） 前記画像合成手段は、前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する
ことを特徴とする付記９に記載の顕微鏡システム。
本発明の実施の形態に共通する顕微鏡システムの構成を示す。 第１の実施形態における画像合成処理のフローチャートを示す。 図２のフローに対応する画像合成処理例を示す。 第２の実施形態における顕微鏡光学系および対物レンズ１８の特性を測定して、分割画像間の重ね合わせ量を導出するフローチャートを示す。 第２の実施形態における画像内での輝度差測定ポイントを示す。 第２の実施形態における中心付近の輝度と周辺の輝度との差分（ΔＩ）と分割画像の重ね合わせ量（ΔＭ）（重ね合わせ量は、１分割画像の端からの距離を示す。）の関係を示す。 第３の実施形態における、重ね合わせ量に基づいてステージ移動の到達目標位置を決定するフローチャートを示す。 第３の実施形態における、既存処理済の合成画像に基づいて、次の分割画像の撮像位置までステージを移動させる到達目標位置を表す模式図を示す。 第４の実施形態（実施例１）におけるシェーディングの発生した撮像画像の一例を示す。 第４の実施形態（実施例１）における、シェーディング状態の撮像画像同士を重ね合わせる際の重ね合わせ量を決定するフローチャートを示す。 第４の実施形態（実施例１）における、シェーディング状態と判定された場合の重ね合わせ処理（Ｓ１２５）を示す。 第４の実施形態（実施例１）における、シェーディング状態でステージ１２を右側に水平方向に移動させて合成画像を生成する場合の模式図を示す。 第４の実施形態（実施例１）における、シェーディング状態でステージ１２を下側へ垂直方向に移動させて合成画像を生成する場合の模式図を示す。 第４の実施形態（実施例２）における、格子パターンを用いてレンズ歪状態を判断する説明図である。 第４の実施形態（実施例２）における、シェーディング状態の撮像画像同士を重ね合わせる際の重ね合わせ量を決定するフローチャートを示す。 第４の実施形態（実施例２）におけるレンズ歪の発生した撮像画像内の境界線１３１を示す。 第４の実施形態（実施例２）における、樽型のレンズ歪状態と判定された場合の重ね合わせ処理を示す。
符号の説明
１ 顕微鏡本体
２ ホストシステム
３ カメラ
４ 操作部
５ 表示部
６ 照明用光源
７ コレクタレンズ
８ 減光フィルタ
９ 視野絞り
１０ 反射鏡
１１ 開口絞り
１２ ステージ
１３ 標本
１４ ステージＸ−Ｙ方向移動ハンドル
１５ ステージＺ軸方向移動ハンドル
１６ ステージＸ−Ｙ位置検出部
１７ ステージＺ位置検出部
１８，１８ａ，１８ｂ 対物レンズ
１９ レボルバ
２１ ビームスプリッタ
２２ 検眼レンズ
２３ 顕微鏡操作検出部
２４ 画像処理部
２５ 座標変換部
２６ 分割画像記録部
２７ 合成画像生成部
２８ 合成画像記録部
２９ 指示・表示制御部
３０ 表示制御部
３１ ステージ位置指示部
３２ ステージ位置警告部
３３ 輝度差測定部
３４ 重ね合わせ量算出部

Claims (14)

  1. ステージを移動させながら高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムにおいて、
    標本が載置されるステージと、
    前記ステージを光軸に対して少なくとも垂直方向に移動させるステージ駆動手段と、
    前記ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
    前記標本の光学画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段と、
    前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行うステージ移動誘導手段と、
    を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
  2. 前記顕微鏡システムは、さらに、
    前記到達目標位置から離れる方向へ前記ステージが移動させられた場合、その旨の警告を出力する警告手段、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
  3. 前記到達目標位置決定手段は、
    前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の任意の画素との輝度差を測定する輝度差測定手段と、
    前記輝度差に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡システム。
  4. 前記顕微鏡システムは、さらに、
    前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段、
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
  5. 前記輝度差測定手段は、前記画像内の中心位置の画素の輝度と側部の画素の輝度との輝度差を測定する
    ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
  6. 前記到達目標位置決定手段は、
    前記画像内の所定の画素と該所定画素以外の各画素との輝度差を測定し、該輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画素と隣接する画素同士を結んだ線の形状に基づいて、前記対物レンズのレンズ特性を特定するレンズ特性特定手段と、
    前記特定したレンズ特性に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
  7. 前記レンズ特性特定手段は、前記輝度差が閾値を越えた画素のうち該閾値を超えない画
    素と隣接する画素同士を結んだ線が、略同心円の弧形状の曲線となる場合にはシェーディング状態と特定する、
    ことを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
  8. 前記レンズ特性がシェーディング状態と特定された場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
    ことを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡システム。
  9. 前記顕微鏡システムは、さらに、
    前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段、
    を備えることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
  10. 前記標本は、格子パターン標本であり、
    前記到達目標位置決定手段は、
    前記画像内の格子パターンを構成する線であって該線の曲率が閾値を越えるもののうち、最小の曲率を有する曲線を特定することにより、前記対物レンズのレンズ歪状態を特定するレンズ特性特定手段と、
    前記特定したレンズ歪状態に応じて、現在の撮像位置で撮像した第１の画像と、次に撮像される画像であって予め設定した走査方向の画像である第２の画像との相対する側部の重ね合わせ量を決定し、該第２の画像を撮像する位置である前記到達目標位置を、該第１の画像の該走査方向側の側部から該重ね合わせ量だけ内側の位置とする重ね合わせ量決定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
  11. 前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から内側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記曲線のピーク部分に相当する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡システム。
  12. 前記レンズ特性特定手段は、前記曲線が画角の上下左右方向から外側に向かう曲線となると特定した場合、前記重ね合わせ決定手段は、前記第１の画像と第２の画像をつなぎ合わる際の相対する側部において、該２つの画像双方の前記走査方向と同方向の向きの側部と前記線とが交差する画素位置同士を重なり合わせ、その結果、重なりあった画像部分に基づいて、重ね合わせ量を決定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡システム。
  13. 前記顕微鏡システムは、さらに、
    前記第1の画像と前記第２の画像それぞれから前記重ね合わさった部分を削除して、つなぎ合わせて合成画像を生成する画像合成手段、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡システム。
  14. 標本が載置され、光軸に対して少なくとも垂直方向に移動可能なステージを移動させながら、高倍率の対物レンズを用いて撮像を繰り返し、該撮像した小画角の画像をつなぎ合わせて高画角の画像を取得する顕微鏡システムの動作方法において、
    前記ステージの位置を検出し、
    前記標本の光学画像を撮像し、
    前記撮像した画像の状態及び該撮像したステージ位置に基づいて、該ステージの次の撮像位置である到達目標位置を決定し、
    前記検出されたステージ位置と前記決定した到達目標位置とに基づいて、ユーザに前記到達目標位置まで前記ステージを移動させることを促す旨の出力を行う
    ことを特徴とする顕微鏡システムの動作方法。
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