JP2011220932A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインセンサによる画像データの取得と同時にスペクトル情報を取得することができる。
【解決手段】少なくとも第１の方向にサンプルを移動させることができるステージ１０２と、線状に画素が配置された撮像素子を有し、第１の方向に移動するサンプルの画像を走査して取得するラインセンサ１０９と、第１のカラーフィルタを有する第１の受光素子と、第１のカラーフィルタとは分光透過率分布が異なる第２のカラーフィルタを有する第２の受光素子とを有し、第１の受光素子と第２の受光素子とが、第１の方向に移動するサンプル上の所定の点を走査することで、所定の点のスペクトル情報を取得するスペクトル検出ユニット１１０と、サンプルからの光をラインセンサおよびスペクトル検出ユニットに導入する光学系１１３と、所定の点のスペクトル情報から、ラインセンサ１０９が取得した画像を補正する色調補正装置１１４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

近年、細胞、組織診断といった病理学の分野などにおいて、試料が配置されているスライドガラス標本の標本全体を撮影しデジタル画像化し、これをディスプレイ上に表示し、あたかも実際の顕微鏡で試料を観察しているかのように操作ができるバーチャル顕微鏡がよく知られている。

病理学における細胞、組織診断に用いられる医用画像には正確な診断が必要とされるために、被写体の正確な色再現が求められている。また、作業効率を迅速な診断を行なうために高速で画像を取得することが要求されている。

撮影画像の色再現性を向上させる方法として、被写体のＲＧＢカラー画像データと点計測した被写体のスペクトル情報（点計測スペクトル）とを用いて、ＲＧＢ３バンド画像の分光反射率の推定精度を向上させて、標本スライドのカラー画像の色再現性を向上させる方法が知られている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。また、点計測スペクトルを取得する他の方法としては分光計測器を用いる方法が広く知られている。

また、高速で標本スライドのカラー画像を取得する方法として、ＲＧＢカラーラインセンサを用いた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている撮像装置は、試料が配置された標本スライドを搭載したステージを水平方向に移動させることにより、ＲＧＢカラーラインセンサを搭載したカラーラインスキャンカメラで標本スライドの画像を取得する。この撮像装置は、観察視野に対応する標本スライドをＸ軸方向（カラーラインスキャンカメラに搭載されたＲＧＢカラーラインセンサの副走査方向）に移動させることにより、標本スライドの画像データを取得できるので、結果として、標本スライドのカラー画像データを高速で取得することができる。

特表２００８−５１１８９９号公報

「多点計測スペクトルを利用したカラー画像の色推定手法の実験的評価」,第54回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. p. 1071. 2007. Mar 「Piecewise Wiener推定による多点測定スペクトルを利用した色再現」，第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. p. 1055. 2008. Mar

しかしながら、スペクトル情報を取得する方法として分光計測器を用いる方法があるが、分光計測器でスペクトルを計測するには時間がかかるという問題がある。また、分光計測器を撮像装置に用いると、撮像装置が大型となりコストが高くなるという問題がある。更に、ラインスキャンカメラによる画像データの取得と同時に、分光計測器が標本スライドのスペクトル情報を得ることは困難であるという問題がある。

本提案は上記課題を解決するためになされたものであり、ラインセンサによる画像データの取得と同時にスペクトル情報を取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、サンプルを載せることができ、少なくとも第１の方向に前記サンプルを移動させることができるステージと、線状に画素が配置された撮像素子を有し、前記第１の方向に移動する前記サンプルの画像を走査して取得するラインセンサと、第１のカラーフィルタを有する第１の受光素子と、前記第１のカラーフィルタとは分光透過率分布が異なる第２のカラーフィルタを有する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とが、前記第１の方向に移動する前記サンプル上の所定の点を走査することで、前記所定の点のスペクトル情報を取得するスペクトル検出ユニットと、前記サンプルからの光を前記ラインセンサおよび前記スペクトル検出ユニットに導入する光学系と、前記所定の点のスペクトル情報から、前記ラインセンサが取得した前記画像を補正する補正装置と、を有することを特徴とする撮像装置である。

また、本発明の撮像装置において、前記スペクトル検出ユニットは、前記第１のカラーフィルタと分光透過率分布が同じ第３のカラーフィルタを有する第３の受光素子をさらに有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子と前記第３の受光素子とが、前記第１の方向に移動する前記サンプル上の所定の点を走査することで、前記所定の点のスペクトル情報を取得することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記スペクトル検出ユニットは、第４のカラーフィルタを有する第４の受光素子と、前記第４のカラーフィルタと分光透過率分布が異なる第５のカラーフィルタを有する第５の受光素子とを有し、前記第４の受光素子と前記第５の受光素子とが前記第１の方向に、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とがスペクトル情報を取得する前記所定の点とは異なる点を走査することで、前記所定の点とは異なる点のスペクトル情報を取得することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記撮像素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とは同一基板上に形成され、前記撮像素子が有する前記画素は、前記第１の方向に移動する前記サンプルの画像を走査して取得できるように、前記第２の方向に線状に配置され、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とは、前記第２の方向と概略直交する方向に伸びる直線上に配置されることを特徴とする。

本発明の撮像装置が有するラインセンサは、第１の方向に移動するサンプルの画像を走査して取得する。また、スペクトル検出ユニットは、第１のカラーフィルタを有する第１の受光素子と、第１のカラーフィルタとは分光透過率分布が異なる第２のカラーフィルタを有する第２の受光素子とを有し、第１の受光素子と第２の受光素子とが第１の方向に移動するサンプル上の所定の点を走査することで、所定の点のスペクトル情報を取得する。また、光学系は、サンプルからの光をラインセンサおよびスペクトル検出ユニットに導入する。この構成により、ラインセンサによるサンプルの画像の取得と同時に、スペクトル検出ユニットは、所定の点のスペクトル情報を取得することができる。従って、撮像装置は、ラインセンサによる画像データの取得と同時にスペクトル情報を取得することができる。

本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示した概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるラインセンサの構成を示した概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるスペクトル検出ユニットの構成を示した概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるスペクトル検出ユニットの構成を示した概略図である。 本発明の第１の実施形態において、フォトダイオードがスペクトル情報を取得する、標本スライドの所定部分を示した概略図である。 本発明の第１の実施形態において、各時刻におけるスライド標本の位置と、スペクトル検出ユニットが光信号を検出する領域との位置関係を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態において、フォトダイオードがスペクトル情報を取得する、標本スライドの所定部分を示した概略図である。 本発明の第２の実施形態において、各時刻におけるスライド標本の位置と、スペクトル検出ユニットが光信号を検出する領域との位置関係を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態において、各時刻におけるスライド標本の位置と、スペクトル検出ユニットが光信号を検出する領域との位置関係を示す概略図である。 本発明の第３の実施形態におけるスペクトル検出ユニットの構成を示した概略図である。 本発明の第３の実施形態におけるスペクトル検出ユニットの構成を示した概略図である。 本発明の第４の実施形態におけるスペクトル検出ユニットの構成を示した概略図である。 本発明の第４の実施形態において、受光素子群がスペクトル情報を取得する、標本スライドの所定部分を示した概略図である。 本発明の第５の実施形態における複合センサの構成を示した概略図である。 本発明の第５の実施形態における撮像装置の構成を示した概略図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００（顕微鏡装置）の構成を示した概略図である。図示する例では、撮像装置１００は、ステージ１０２と、ステージ駆動部１０３と、光源１０４と、コンデンサレンズ１０５と、光学系１１３と、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８と、スペクトル検出ユニット１１０と、色調補正装置１１４（補正装置）とを備える。

ステージ１０２は標本スライド１０１（サンプル）を載置するための台である。ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２を水平方向に駆動する。光源１０４は、標本スライド１０１を照明するための光を発生する。コンデンサレンズ１０５は、光源１０４が発生した光を集光して標本スライド１０１に照射する。ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８はラインセンサ１０９を備える。ラインセンサ１０９は、列を成して配置された撮像素子を備えている。この撮像素子は、標本スライド１０１からの光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。ラインセンサ１０９の構成については後述する。スペクトル検出ユニット１１０は受光素子群３０３を備え、標本スライド１０１の所定の点のスペクトル情報を取得する。受光素子群３０３の構成については後述する。色調補正装置１１４は、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８で取得した画像データと、スペクトル検出ユニット１１０で検出した点計測スペクトル情報とに基づいて、推定分光反射率画像を生成する。なお、色調補正装置１１４が推定分光反射率画像を生成する方法は、従来知られている方法など、どのような方法を用いてもよい。

光学系１１３は、対物レンズ１０６と、ビームスプリッタ１１１と、結像レンズ１０７と、コンデンサレンズ１１２とを備える。対物レンズ１０６は、複数のレンズで構成されており、標本スライド１０１に対向するように配置されている。対物レンズ１０６は、標本スライド１０１からの光束を集光させる。ビームスプリッタ１１１は、対物レンズ１０６が集光した光を、結像レンズ１０７が配置されている方向とコンデンサレンズ１１２とが配置されている方向とに２分割する。

結像レンズ１０７は、ビームスプリッタ１１１から入射した光をＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８が備えるラインセンサ１０９の面上に結像させる。これにより、標本スライド１０１からの光は、光学系１１３を通してラインセンサ１０９に入射する。コンデンサレンズ１１２は、ビームスプリッタ１１１から入射した光をスペクトル検出ユニット１１０が備えるフォトダイオード群３０３の面上に結像させる。これにより、標本スライド１０１からの光は、光学系１１３を通して受光素子群３０３に入射する。

なお、ラインセンサ１０９の主走査方向をＸ軸方向（第１の方向）とする。また、ラインセンサ１０９の副走査方向をＹ軸方向とする。なお、図１においては、図に垂直な方向がＸ軸方向である。また、図の左側から右側への方向がＹ方向である。また、図の下側から上側への方向がＺ軸方向である。

なお、撮像装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、外部記憶装置等を含むコンピュータシステムを有している。そして、上述したステージ駆動部１０３、カラーラインスキャンカメラ１０８、スペクトル検出ユニット１１０、及び色調補正装置１１４により行なわれる処理の過程は、図示しないコンピュータシステムにより制御されるものである。

次に、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８が備えるラインセンサ１０９の構成について説明する。図２は、本実施形態におけるラインセンサ１０９の構成を示した概略図である。図示する例では、ラインセンサ１０９は、線状に画素が配置されて成す赤色（Ｒ）の光を検出する撮像素子１０９−Ｒと、緑色（Ｇ）の光を検出する撮像素子１０９−Ｇと、青色（Ｂ）の光を検出する撮像素子１０９−Ｂとを有する。撮像素子１０９−Ｒ、１０９−Ｇ、１０９−Ｂとはそれぞれ平行に配置されている。また、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８には、ラインセンサ１０９の長手方向（ラインセンサ１０９の主走査方向）とステージ１０２の撮像時のステージ駆動方向とが概略直交するように、ラインセンサ１０９が配置されている。

次に、スペクトル検出ユニット１１０が備える受光素子群３０３の構成について説明する。図３および図４は、本実施形態におけるスペクトル検出ユニット１１０の構成を示した概略図である。図３はスペクトル検出ユニット１１０の上面図である。また、図４はスペクトル検出ユニット１１０の断面図である。図示するように、スペクトル検出ユニット１１０は受光素子群３０３を備えている。また、受光素子群３０３は、画素寸法Ａの受光素子であるフォトダイオード３０１−１（第１の受光素子）、３０１−２（第２の受光素子）、３０１−３、・・・、３０１−ｎを備えている。フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎは、ラインセンサ１０９の短手方向（副走査方向）と同じ方向に画素ピッチＢの間隔にて列を成して直線状に配置されている。また、フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎの受光面には、互いに分光透過率分布が異なるカラーフィルタ３０２−１（第１のカラーフィルタ）、３０２−２（第２のカラーフィルタ）、３０２−３、・・・、３０２−ｎが配置されている。この構成により、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、互いに異なる波長のスペクトル情報を検出することができる。

図５は、本実施形態において、フォトダイオード３０１−１〜ｎがスペクトル情報を取得する、標本スライド１０１の所定部分５０１−１〜ｍを示した概略図である。図示する例では、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、間隔がＢ／Ｃ×ｎであるｍ個の所定部分５０１−１〜ｍのスペクトル情報を取得する例を示している。但し、Ｃは光学系１１３の倍率である。

次に、本実施形態の撮像装置１００の動作について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態において、各時刻におけるスライド標本１０１の位置と、スペクトル検出ユニット１１０がスペクトル情報を検出する領域との位置関係を示す概略図である。図示する例では、時刻ｔ１からｔｎｍまでのスライド標本１０１と、スペクトル検出ユニット１１０がスペクトル情報を検出する領域との位置関係を示している。

なお、以下の説明において、ラインセンサ１０９の長手方向、即ちラインセンサ１０９の主走査方向をＸ軸方向とする。また、ラインセンサ１０９の長手方向と直交する方向、即ちラインセンサ１０９の短手方向であり、ステージ１０２が標本スライド１０１を撮像時に移動する方向であり、スペクトル検出ユニット１１０のフォトダイオードが列をなして配置されている方向をＹ軸方向とする。

初めに、ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、ラインセンサ１０９が撮影を開始する始点に標本スライド１０１を移動させる。次に、ステージ駆動部１０３は、ステージ１０２をＹ軸方向に移動させる。この際に、ラインセンサ１０９はＹ軸方向に移動しているステージ１０２に載置された標本スライド１０１を走査して画像データを取得する。また、ラインセンサ１０９が標本スライド１０１の画像データを取得するのと同時に、スペクトル検出ユニット１１０は、標本スライド１０１の所定部分のスペクトル情報を取得する。

以下、ラインセンサ１０９による画像データ取得と同時に、スペクトル検出ユニット１１０によって所定部分のスペクトル情報を取得する動作について、図６を用いて説明する。図６において、標本スライド１０１上のスペクトル検出が行なわれる所定部分の領域を５０１−１、５０２−２、・・・、５０１−ｍとする。また、光学系１１３の倍率をＣとする。ここで、フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎの画素寸法がＡ、光学系１１３の倍率がＣであるので、所定部分５０１−１、５０２−２、・・・、５０１−ｍの領域（面積）は（Ａ／Ｃ）^２となる。但しｍは整数である。

まず、時刻ｔ＝ｔ１において、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（ステップＳ１）。
次にステージ１０２が移動して移動距離がＢ／Ｃとなる時刻ｔ２において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２で検出する（ステップＳ２）。

更にステージ１０２が移動し、移動距離がＢ／Ｃ×２となる時刻ｔ３において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３で検出する（ステップＳ３）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｎ−１）となる時刻ｔｎにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎの検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎで検出する（ステップＳ４）。
上記操作により、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、標本スライド１０１の所定部分５０１−１のスペクトル情報を取得する。

更にステージ１０１が移動し、ステージ１０１の移動距離がＢ／Ｃ×ｎとなる時刻ｔ＝ｔｎ＋１において、標本スライド１０１の所定部分５０１−２は、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−２からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（ステップＳ５）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｎ−１）×ｍとなる時刻ｔ＝ｔｎ×ｍにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−ｍは、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎの検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−ｍからの光をカラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎで検出する（ステップＳ６）。

以上、説明した動作により、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、標本スライド１０１の所定部分５０１−１〜ｍのスペクトル情報を取得する。

上述した手順によりラインセンサ１０９が取得した画像データと、スペクトル検出ユニット１１０が取得した所定部分のスペクトル情報、即ち点測定スペクトル情報とは、色調整補正装置１１４に伝達される。続いて、色調整補正装置１１４は、画像データと点スペクトル情報とに基づいて、色再現性が正確な推定分光反射率画像を生成する。

上述したとおり、本実施形態の撮像装置１００は、ラインスキャンカメラ１０８で標本スライド１０１の画像データを取得するのと同時に、スペクトル検出ユニット１１０が備える各スペクトルに感度を持った受光素子によって、標本スライド１０１を順次走査して標本スライドの１０１の所定部分のスペクトル情報を取得することができる。また、点スペクトル情報の取得間隔が空いているため信号処理の負担が軽くなるので、高速且つ正確に色再現がされた画像を取得する撮像装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態における撮像装置１００の構成は、第１の実施形態における撮像装置１００の構成と同様の構成である。

第１の実施形態における所定部分のスペクトル情報の検出動作では、ステージの動きに追従させて１箇所の所定部分のみを１つのフォトダイオードを用いて順次スペクトル検出していたが、本実施形態では、複数の所定部分のスペクトル検出を複数のフォトダイオードを用いて同時に行なう。

図７は、本実施形態において、フォトダイオード３０１−１〜ｎがスペクトル情報を取得する、標本スライド１０１の所定部分５０１−１〜ｍを示した概略図である。図示する例では、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、間隔がＢ／Ｃであるｍ個の所定部分５０１−１〜ｍのスペクトル情報を取得する例を示している。

次に、本実施形態の撮像装置１００の動作について図８および図９を参照して説明する。図８および図９は、本実施形態において、各時刻におけるスライド標本１０１の位置と、スペクトル検出ユニット１１０がスペクトル情報を検出する領域との位置関係を示す概略図である。

まず、ｍ≧ｎの場合について図８を参照して説明する。なお、ｍは所定領域の数である。また、ｎはフォトダイオード群３０３が備えるフォトダイオードの数である。図８に示す例では、時刻ｔ１からｔｍ＋ｎまでのスライド標本１０１とスペクトル検出ユニット１１０がスペクトル情報を検出する領域との位置関係を示している。
時刻ｔ＝ｔ１において、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１１）。

次にステージ１０２が移動して移動距離がＢ／Ｃとなる時刻ｔ２において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致し、また、所定部分５０１−２はカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２で検出し、所定部分５０１−２からの光をカラーフィルタ３０１−２が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１２）。

更にステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×２となる時刻ｔ３において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３の検出視野と一致し、所定部分５０１−２は、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致し、更に所定部分５０１−３は、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３で検出し、所定部分５０１−２からの光をカラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２で検出し、更に所定部分５０１−３からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１３）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｎ−１）となる時刻ｔｎにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１、５０１−２、・・・、５０１−ｎは、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−１〜５０１−ｎからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−１が搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１４）。

次に、ステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×ｎとなる時刻ｔ＝ｔｎ＋１において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−２、５０１−３、・・・、５０１−ｎ、５０１−ｎ＋１は、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−２〜５０１−ｎ＋１からの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−１が搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１５）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２が更に移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｍ−１）となる時刻ｔ＝ｔｍにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−ｍ−ｎ、５０１−ｍ−ｎ＋１、・・・、５０１−ｍ−１、５０１−ｍは、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。なお、所定部分５０１−ｍは本操作で順次スペクトル検出を行う最後尾のスペクトル検出領域である。このとき、各所定部分５０１−ｍ−ｎ〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−１が搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ１６）。

次に、ステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×ｍとなる時刻ｔ＝ｔｍ＋１において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−ｍ−ｎ＋１、５０１−ｍ−ｎ＋２、・・・、５０１−ｍ−１、５０１−ｍは、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−ｍ−ｎ＋１〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−２が搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−２で検出する（Ｓｔｅｐ１７）。

最後に、ステージ１０２が更に移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｍ＋ｎ−１）となる時刻ｔ＝ｔｍ＋ｎにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−ｍは、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎの検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−ｍからの光をカラーフィルタ３０２−ｎが搭載されたフォトダイオード３０１−ｎで検出する（Ｓｔｅｐ１８）。

次に、ｍ＜ｎの場合について図９を参照して説明する。図９に示す例では、時刻ｔ１からｔｎ＋ｍまでのスライド標本１０１とスペクトル検出ユニット１１０がスペクトル情報を検出する領域との位置関係を示している。
時刻ｔ＝ｔ１において、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ２１）。

次にステージ１０２が移動して移動距離がＢ／Ｃとなる時刻ｔ２において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致し、また、所定部分５０１−２は、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２で検出し、所定部分５０１−２からの光をカラーフィルタ３０１−２が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ２２）。

更にステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×２となる時刻ｔ３において、所定部分５０１−１は、カラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３の検出視野と一致し、所定部分５０１−２は、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致し、更に所定部分５０１−３は、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−１からの光をカラーフィルタ３０２−３が配置されたフォトダイオード３０１−３で検出し、所定部分５０１−２からの光をカラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２で検出し、更に所定部分５０１−３からの光をカラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ２３）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｍ−１）となる時刻ｔｍにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１、５０１−２、・・・、５０１−ｍは、各々、カラーフィルタ３０２−ｍが配置されたフォトダイオード３０１−ｍ、カラーフィルタ３０２−ｍ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｍ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−１が配置されたフォトダイオード３０１−１の検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−１〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｍ〜３０２−１が搭載されたフォトダイオード３０１−ｍ〜３０１−１で検出する（Ｓｔｅｐ２４）。

次に、ステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×ｍとなる時刻ｔ＝ｔｍ＋１において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１、５０１−２、・・・、５０１−ｍは、カラーフィルタ３０２−ｍ＋１が配置されたフォトダイオード３０１−ｍ＋１、カラーフィルタ３０２−ｍが配置されたフォトダイオード３０１−ｍ、・・・、カラーフィルタ３０２−２が配置されたフォトダイオード３０１−２の検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−１〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｍ＋１〜３０２−２が搭載されたフォトダイオード３０１−ｍ＋１〜３０１−２で検出する（Ｓｔｅｐ２５）。

上記操作を繰り返し、ステージ１０２が更に移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｎ−１）となる時刻ｔ＝ｔｎにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−１、５０１−２、・・・、５０１−ｍは、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−ｎ−ｍ＋１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−ｍ＋１の検出視野と一致する。なお、所定部分５０１−ｍは本操作で順次スペクトル検出を行う最後尾のスペクトル検出領域である。このとき、各所定部分５０１−１〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−ｎ−ｍ＋１が搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−ｎ−ｍ＋１で検出する（Ｓｔｅｐ２６）。

次に、ステージ１０２が移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×ｎとなる時刻ｔ＝ｔｎ＋１において、標本スライド１０１上の所定部分５０１−２、５０１−２、・・・、５０１−ｍは、は、各々、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ、カラーフィルタ３０２−ｎ−１が配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−１、・・・、カラーフィルタ３０２−ｎ−ｍが配置されたフォトダイオード３０１−ｎ−ｍの検出視野と一致する。このとき、各所定部分５０１−２〜５０１−ｍからの光を、それぞれに対応するカラーフィルタ３０２−ｎ〜３０２−ｎ−ｍが搭載されたフォトダイオード３０１−ｎ〜３０１−ｎ−ｍで検出する（Ｓｔｅｐ２７）。

最後に、ステージ１０２が更に移動し、ステージ１０２の移動距離がＢ／Ｃ×（ｎ＋ｍ−１）となる時刻ｔ＝ｔｎ＋ｍにおいて、標本スライド１０１上の所定部分５０１−ｍは、カラーフィルタ３０２−ｎが配置されたフォトダイオード３０１−ｎの検出視野と一致する。このとき、所定部分５０１−ｍからの光をカラーフィルタ３０２−ｎが搭載されたフォトダイオード３０１−ｎで検出する（Ｓｔｅｐ２８）。

以上、説明した動作により、ｍ≧ｎの場合においても、ｍ＜ｎの場合においても、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、標本スライド１０１の所定部分５０１−１〜ｍのスペクトル情報を取得する。

上述した手順によりラインセンサ１０９が取得した画像データと、スペクトル検出ユニット１１０が取得した所定部分のスペクトル情報、即ち点測定スペクトル情報とは、色調整補正装置１１４に伝達される。続いて、色調整補正装置１１４は、画像データと点スペクトル情報とに基づいて、色再現性が正確な推定分光反射率画像を生成する。

上述したとおり、本実施形態の撮像装置１００は、ラインスキャンカメラ１０８で標本スライド１０１の画像データを取得するのと同時に、スペクトル検出ユニット１１０が備える各スペクトルに感度を持った受光素子によって、標本スライド１０１を順次走査して標本スライドの１０１の所定部分のスペクトル情報を取得することができる。また、本実施形態の撮像装置１００は、点スペクトル情報を満遍なく取得して色調補正を行なうので、高速且つより正確に色再現がされた画像を取得することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。第１の実施形態における撮像装置１００のスペクトル検出ユニット１１０の受光素子群３０３は、各々互いに分光透過率分布が異なるカラーフィルタ３０２−１、３０２−２、３０２−３、・・・、３０２−ｎを備えたフォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎを備えているが、本実施形態における撮像装置２００のスペクトル検出ユニット１２０の受光素子群３２３は、第１の実施形態と同様の受光素子群３０３に加えて、受光素子群３０３に含まれている内の１つの受光素子（第１の受光素子）が備えるカラーフィルタ（第１のカラーフィルタ）と分光透過率分布が同じカラーフィルタであり、低い受光感度特性を持つカラーフィルタ（第３のカラーフィルタ）を備えた受光素子（第３の受光素子）を更に備えている。

以下、スペクトル検出ユニット１２０が備える受光素子群３２３の構成について説明する。図１０および図１１は、本実施形態におけるスペクトル検出ユニット１２０の構成を示した概略図である。図１０はスペクトル検出ユニット１２０の上面図である。また、図４はスペクトル検出ユニット１２０の断面図である。図示するように、スペクトル検出ユニット１２０は受光素子群３２３を備えている。

受光素子群３２３は、受光素子群３０３に加えて、画素寸法Ａの受光素子であるフォトダイオード３０１−ｎ＋１（第３の受光素子）、３０１−ｎ＋２、及び３０１−ｎ＋３を備えている。フォトダイオード３０１−ｎ＋１、３０１−ｎ＋２の受光面には、受光素子群３０３に含まれているフォトダイオード３０１−１（第１の受光素子）に配置されているカラーフィルタ３０２−１（第１のカラーフィルタ）と分光透過率分布が同じであるカラーフィルタ３０２−１（第３のカラーフィルタ）が配置されており、フォトダイオード３０１−ｎ＋３の受光面には、受光素子群３０３を構成するカラーフィルタ３０２−３と分光透過率分布が同じであるカラーフィルタ３０２−３が配置されている。フォトダイオード３０１−ｎ＋１、３０１−ｎ＋２、３０１−ｎ＋３は、受光素子群３０３を構成するフォトダイオード３０１−１、３０１−２（第２の受光素子）、３０１−３、・・・、３０１−ｎに従って、画素寸法Ａにて、画素ピッチＢの間隔にて列を成して直線状に配置されている。

このように、本実施形態のスペクトル検出ユニット１２０は、同じ分光透過率分布特性を持ち、かつ、低い受光感度特性をもつカラーフィルタを、複数のフォトダイオードに配置した構成である。すなわち、スペクトル検出ユニット１２０は、感度の低いスペクトル信号を検出するためのフォトダイオードを複数備えている。この構成により、スペクトル検出ユニット１２０は、信号検出する際には複数配置した感度の低いスペクトル信号を検出する複数のフォトダイオードの信号を足し合わせることにより信号レベルを増大させることができる。

従って、このように構成されたスペクトル検出ユニット１２０を用いた撮像装置２００によれば、検出対象のスペクトル信号に受光感度が低いスペクトル信号が含まれている場合においても、その受光感度の低いスペクトル信号を複数の受光素子で検出して加算することにより、受光感度の低いスペクトル信号のレベルを増大させてＳＮ比を向上させることができるで、更に高速且つ正確に色再現がされた画像を取得することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。第１の実施形態における撮像装置１００のスペクトル検出ユニット１１０は、一列に配置されたフォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎを備えた受光素子群３０３を備えているが、本実施形態における撮像装置３００のスペクトル検出ユニット１３０は、複数の受光素子群３０３−１〜ｌを備えている。

以下、スペクトル検出ユニット１３０が備える受光素子群３０３−１〜ｌの構成について説明する。図１２は、本実施形態におけるスペクトル検出ユニット１３０の構成を示した概略図である。図示するように、スペクトル検出ユニット１３０は受光素子群３０３−１〜ｌを備えている。

受光素子群３０３−１〜ｌの構成は、第１の実施形態における受光素子群３０３の構成と同様の構成であり、それぞれ画素寸法Ａの受光素子であるフォトダイオード３０１−１（第１の受光素子、第４の受光素子）、３０１−２（第２の受光素子、第５の受光素子）、３０１−３、・・・、３０１−ｎを備えている。フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎは、ラインセンサ１０９の短手方向（副走査方向）と同じ方向に画素ピッチＢの間隔にて列を成して直線状に配置されている。また、フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎの受光面には、互いに分光透過率分布が異なるカラーフィルタ３０２−１（第１のカラーフィルタ、第４のカラーフィルタ）、３０２−２（第２のカラーフィルタ、第５のカラーフィルタ）、３０２−３、・・・、３０２−ｎが配置されている。この構成により、フォトダイオード３０１−１〜ｎは、互いに異なる波長のスペクトル情報を検出することができる。また、受光素子群３０３−１〜ｌは、撮影時のステージの駆動方向と垂直な方向に平行に配置されている。

複数の受光素子群３０３−１〜ｌを備えたスペクトル検出ユニット１３０を備えた撮像装置３００は、第１の実施形態の撮像装置１００と同様の動作を行うことで、受光素子群３０３−１〜ｌは、標本スライド１０１の所定部分５０１−１−１〜５０１−ｍ―ｌのスペクトル情報を取得する。図１３は、本実施形態において、受光素子群３０３−１〜ｌがスペクトル情報を取得する、標本スライド１０１の所定部分５０１−１−１〜５０１−ｍ−ｌを示した概略図である。図示する例では、受光素子群３０３−１〜ｌが、一行に間隔がＢ／Ｃ×ｎであるｍ個の所定部分のスペクトル情報をｌ列取得する例を示している。すなわち、受光素子群３０３−１〜ｌが、合計ｍ×ｌの点測定スペクトル情報を得る例を示している。

上述したとおり、複数の受光素子群３０３−１〜ｌを備えたスペクトル検出ユニット１３０を用いた撮像装置３００よれば、多くの点測定スペクトル情報を得ることができる。従って、撮像装置３００は、多くの点測定スペクトル情報が得られるので、より正確な分光画像推定処理を行なうことができ、更に高速且つ正確に色再現がされた画像を取得することができる。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図面を参照して説明する。第４の実施形態における撮像装置３００のスペクトル検出ユニット１３０が備える受光素子群３０３−１〜ｌと、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８が備えるラインセンサ１０９とは、それぞれ別の基板上に構成されているが、本実施形態における撮像装置１２００は、ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ１０８とスペクトル検出ユニット１３０とを１つの複合センサユニット１１００として構成している。そして、撮像装置１２００が備える複合センサユニット１１００は、受光素子群３０３−１〜ｌと、ラインセンサ１０９とを同一の基板上に構成している（ワンチップ化している）。なお、受光素子群３０３−１〜ｌとラインセンサ１０９とを合わせたものを複合センサ１１０１とする。

以下、複合センサ１１０１の構成について説明する。図１４は、本実施形態における複合センサ１１０１の構成を示した概略図である。図示するように、複合センサ１１０１は、線状に画素が配置されて成すＲ（赤），Ｇ（緑）、Ｂ（青）の撮像素子１０９−Ｒ、１０９−Ｇ、１０９−Ｂを有するラインセンサ１０９を備えている。また、複合センサ１１０１は受光素子であるフォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎが画素寸法Ａにてステージ１０２の撮影時駆動方向に画素ピッチＢの間隔にて列を成して直線状に配置されており、そしてフォトダイオード３０１−１（第１の受光素子）、３０１−２（第２の受光素子）、３０１−３、・・・、３０１−ｎの受光面には、互いに分光透過率分布が異なるカラーフィルタ３０２−１、３０２−２、３０２−３、・・・、３０２−ｎが配置されている。なお、フォトダイオード３０１−１、３０１−２、３０１−３、・・・、３０１−ｎ及びカラーフィルタ３０２−１、３０２−２、３０２−３、・・・、３０２−ｎは受光素子群３０３−１〜ｌを構成しており、受光素子群３０３−１〜ｌは複数並列にラインセンサ１０９の長手方向と概略直交するよう配置されている。

次に、本実施形態における撮像装置１２００の構成について説明する。図１５は、本実施形態における撮像装置１２００の構成を示した概略図である。図示する例では、撮像装置１２００は、ステージ１０２と、ステージ駆動部１０３と、光源１０４と、コンデンサレンズ１０５と、光学系１１１３と、複合センサユニット１１００と、色調補正装置１１４とを備える。ステージ１０２と、ステージ駆動部１０３と、光源１０４と、コンデンサレンズ１０５と、色調補正装置１１４との構成は、第１の実施形態の各部と同様の構成である。

光学系１１１３は、対物レンズ１０６と、結像レンズ１０７とを備える。対物レンズ１０６は、複数のレンズで構成されており、標本スライド１０１に対向するように配置されている。対物レンズ１０６は、標本スライド１０１からの光束を集光させる。結像レンズ１０７は、対物レンズ１０６が集光した光を複合センサユニット１１００が備える複合センサ１１０１の面上に結像させる。これにより、標本スライド１０１からの光は、光学系１１１３を通して複合センサ１１０１に入射する。

なお、複合センサ１１０１は、複合センサ１１０１が備えるラインセンサ１０９の長手方向（ラインセンサの主走査方向）とステージ１０２の撮像時の移動方向とが概略直交するように配置されている。また、ラインセンサ１０９の主走査方向をＸ軸方向とする。また、ラインセンサ１０９の副走査方向をＹ軸方向とする。

また、撮像装置１２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等を含むコンピュータシステムを有している。そして、上述したステージ駆動部１０３、複合センサユニット１１００、及び色調補正装置１１４により行なわれる処理の過程は、図示しないコンピュータシステムにより、第１の実施形態と同様に制御されるものである。

このように、ラインセンサとスペクトル情報を検出するための受光素子群とをワンチップ化することにより、撮像カメラとスペクトル検出ユニットとを一体化することができるため、撮像装置を小型化することができ、かつ製造コストを抑えることができる。また、ラインセンサとスペクトル情報を検出するための受光素子群とをワンチップ化することにより、光学系の構成もより簡易化することができる。また、ラインセンサとスペクトル情報を検出するための受光素子群とをワンチップ化することにより、光学系の影響も含めたスペクトル情報を検出することができるので、更に高速且つ正確に色再現がされた画像を取得することができる。

以上、この発明の第１の実施形態から第５の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、撮像装置が、ラインセンサが取得した画像データを、スペクトル検出ユニットが取得したスペクトル情報を用いて色調補正する例について説明したが、これに限らず、撮像装置は、スペクトル情報を用いて補正することができる方法であれば、どのような補正を行ってもよい。

１００，２００，３００，１２００・・・撮像装置、１０１・・・標本スライド、１０２・・・ステージ、１０３・・・ステージ駆動部、１０４・・・光源、１０５，１１２・・・コンデンサレンズ、１０６・・・対物レンズ、１０７・・・結像レンズ、１０８・・・ＲＧＢカラーラインスキャンカメラ、１０９・・・ラインセンサ、１１０，１２０，１３０・・・スペクトル検出ユニット、１１１・・・ビームスプリッタ、１１３，１１１３・・・光学系、１１４・・・色調補正装置、３０１・・・フォトダイオード、３０２・・・カラーフィルタ、３０３，３２３・・・受光素子群、５０１・・・所定部分、１１００・・・複合センサユニット、１１０１・・・複合センサ

Claims (4)

1. サンプルを載せることができ、少なくとも第１の方向に前記サンプルを移動させることができるステージと、
   線状に画素が配置された撮像素子を有し、前記第１の方向に移動する前記サンプルの画像を走査して取得するラインセンサと、
   第１のカラーフィルタを有する第１の受光素子と、前記第１のカラーフィルタとは分光透過率分布が異なる第２のカラーフィルタを有する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とが、前記第１の方向に移動する前記サンプル上の所定の点を走査することで、前記所定の点のスペクトル情報を取得するスペクトル検出ユニットと、
   前記サンプルからの光を前記ラインセンサおよび前記スペクトル検出ユニットに導入する光学系と、
   前記所定の点のスペクトル情報から、前記ラインセンサが取得した前記画像を補正する補正装置と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記スペクトル検出ユニットは、前記第１のカラーフィルタと分光透過率分布が同じ第３のカラーフィルタを有する第３の受光素子をさらに有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子と前記第３の受光素子とが、前記第１の方向に移動する前記サンプル上の所定の点を走査することで、前記所定の点のスペクトル情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記スペクトル検出ユニットは、第４のカラーフィルタを有する第４の受光素子と、前記第４のカラーフィルタと分光透過率分布が異なる第５のカラーフィルタを有する第５の受光素子とを有し、前記第４の受光素子と前記第５の受光素子とが前記第１の方向に、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とがスペクトル情報を取得する前記所定の点とは異なる点を走査することで、前記所定の点とは異なる点のスペクトル情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とは同一基板上に形成され、
   前記撮像素子が有する前記画素は、前記第１の方向に移動する前記サンプルの画像を走査して取得できるように、前記第２の方向に線状に配置され、
   前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とは、前記第２の方向と概略直交する方向に伸びる直線上に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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