JP2013222086A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプルの深さ方向に異なる組織が存在する場合においてもサンプルの合焦点をより正確に算出し、サンプルに合焦した画像を撮像することができる。
【解決手段】ステージ１０２は、組織を含むサンプル１０１を載置する。光学系２００は、少なくともサンプル１０１の一部の領域を含む第１の領域の像を第１の平面に結像させる。撮像素子１０９は、第１の平面に結像された像を撮像する。光路差検出部は、第１の領域に含まれる第２の領域の第１の深さに存在する組織と、第２の領域の第２の深さに存在する組織とが一致しているか否かを判定し、組織が一致していると判定した第２の領域の光路差信号を出力する。合焦処理部は、光路差検出部が出力する光路差信号に基づいて、ステージ１０２と光学系２００との相対位置を変えて第１の平面に結像させる第１の領域の像の合焦動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡装置に関する。

従来、顕微鏡等の光学機器では、生物標本等のサンプルからの光を受光素子へ照射し、その受光素子から出力される信号からサンプルのコントラスト値を検出し、その検出したコントラスト値に基づいてサンプルの合焦点を決定するコントラストＡＦ（Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ、オートフォーカス）制御が用いられている。例えば、コントラストＡＦの方式の一つとして、光軸方向に沿うレンズを移動させながら、撮像素子で取得した画像信号のコントラスト値をコントラスト検出器で検出し、そのコントラスト値が最大となる位置を合焦点と判定する山登りサーボ方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、山登りサーボ方式では、合焦点に向けたレンズの駆動方向が分からず、コントラスト値の増加や減少を検出しながらそのコントラスト値が最大となる位置を検出しなければならないため、合焦点を検出するまでに時間がかかる。

一方、山登りサーボ方式の弱点を改善したコントラストＡＦの方式として、予定合焦点に対して前後２ヶ所に前ピンセンサと後ピンセンサとの受光素子を配置し、前ピンセンサと後ピンセンサとにおけるサンプルのコントラスト値の差分を検出し、検出したコントラスト値の差分が０となる位置を合焦点と判定する光路差方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。光路差方式では、検出したコントラスト値に基づいて、合焦点に向けたレンズの駆動方向を常に判定しながら合焦制御を行うことができる。

上記の光路差方式を用いたオートフォーカス処理について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、従来知られている、前ピンセンサと後ピンセンサとにおけるサンプルのコントラスト値の特性を示した図である。ここで、前ピンセンサはサンプルから予定合焦点に対して後ろの位置に配置された受光素子であり、後ピンセンサはサンプルから予定合焦点に対して前の位置に配置された受光素子である。図示するグラフの横軸はデフォーカス量を示しており、縦軸はコントラスト値を示している。曲線１００１は、デフォーカス量と、前ピンセンサが出力するコントラスト値との関係を示している。また、曲線１００２は、デフォーカス量と、後ピンセンサが出力するコントラスト値との関係を示している。また、破線１００３は、前ピンセンサの合焦点を示している。また、破線１００４は、後ピンセンサの合焦点を示している。また、破線１００５は、予定合焦点を示している。

図１１は、従来知られている、前ピンセンサのコントラスト値から後ピンセンサのコントラスト値を差分した値（以下、「差分コントラスト値」という）の特性を示した図である。図示するグラフの横軸はデフォーカス量を示し、縦軸は差分コントラスト値を示している。曲線１１０１は、デフォーカス量と、差分コントラスト値との関係を示している。また、破線１１０２は、予定合焦点を示している。

図１０に示すように、前ピンセンサのコントラスト値は、予定合焦点１００５よりもマイナス方向へ離れた位置で最大となる。また、後ピンセンサのコントラスト値は、予定合焦点１００５よりもプラス方向へ離れた位置で最大となる。このとき、前ピンセンサと後ピンセンサとの位置を予定合焦点から等距離に配置すると、前ピンセンサと後ピンセンサのコントラスト値が最大となる位置は、それぞれ予定合焦点から等距離の位置となる。よって、前ピンセンサと後ピンセンサのコントラスト値が一致する位置は予定合焦点となる。

すなわち、図１１に示すように、差分コントラスト値が０となる位置は予定合焦点となる。また、サンプルの位置が合焦点より対物レンズ側に近い場合には、差分コントラスト値は負の値となる。一方、サンプルの位置が合焦点より反対物レンズ側へ離れている場合には、差分コントラスト値は正の値となる。従って、光路差方式による合焦制御では、差分コントラスト値を算出して、その差分コントラスト値の極性に応じた方向にステージを移動させる処理を、差分コントラスト値が０に最接近するまで繰り返し行うことで、予定合焦点を検出することができる。

また、上述したコントラストＡＦを用いてサンプルの合焦点を検出し、観察対象であるサンプル全体を撮像する顕微鏡装置が知られている。図１２は、従来知られている光路差方式を用いた顕微鏡装置の構成を示した概略図である。図示する顕微鏡装置１４００は、ステージ１４０２と、透過光源１４０３と、コンデンサレンズ１４０４と、対物レンズ１４０５と、光路分割装置１４０６と、第１の結像レンズ１４０７と、第２の結像レンズ１４０８と、分割プリズム１４０９と、撮像素子１４１０と、ラインセンサ１４１１と、合焦点検出部１４１２とを備えている。なお、図示する例では、透過光源１４０３と、コンデンサレンズ１４０４と、対物レンズ１４０５と、光路分割装置１４０６と、第１の結像レンズ１４０７と、撮像素子１４１０とが並んでいる方向、すなわち透過光源１４０３が発光した光が撮像素子１４１０に入射する方向（光軸方向）をＺ軸方向とし、ステージ１４０２の平面をＸＹ平面とする。

スライドガラス上に薄くスライスされて固定されたサンプル１４０１が、ステージ１４０２に設置されている。コンデンサレンズ１４０４は、透過光源１４０３が発光した照明光を集光する。サンプル１４０１には、透過光源１４０３からの照明光がコンデンサレンズ１４０４を通して照射されている。サンプル１４０１の透過光は、対物レンズ１４０５を通して、光路分割装置１４０６に入射される。

光路分割装置１４０６に入射されたサンプル１４０１の透過光のうち、一部の透過光は光路分割装置１４０６を透過して第１の結像レンズ１４０７に入射され、一部の透過光は光路分割装置１４０６で反射して第２の結像レンズ１４０８に入射される。第１の結像レンズ１４０７は、入射された光を集光し、撮像素子１４１０の撮像面に結像する。

第２の結像レンズ１４０８は、入射された光を集光する。第２の結像レンズ１４０８によって集光された光は、分割プリズム１４０９で２分割される。分光プリズム１４０９が２分割した光は、平行な状態でラインセンサ１４１１に入射される。なお、ラインセンサ１４１１に入射する光は、分割プリズム１４０９により、第２の結像レンズ１４０８の出射面からラインセンサ１４１１に至るまでの光路長が異なる。また、ラインセンサ１４１１の受光面は、第２の結像レンズ１４０８を含む結像光学系の予定合焦点に対する前後の光学的に共役な位置（前ピン共役面、後ピン共役面）に位置する。従って、ラインセンサ１４１１の受光面である前ピン共役面と後ピン共役面には、それぞれサンプル１４０１の像（前ピン像、後ピン像）が投影される。この２つのサンプル１４０１の像は、サンプル１４０１が合焦点に位置する時に、同一形状となる。ここで、サンプル１４０１の前ピン像が投影され、予定合焦点に対して後側に配置されたセンサを前ピンセンサ１４１３とする。また、サンプル１４０１の後ピン像が投影され、予定合焦点に対して前側に配置されたセンサを後ピンセンサ１４１４とする。

ラインセンサ１４１１は、投影された光像（前ピン像と後ピン像）の入射光量と蓄積時間に応じた信号を検出する。ラインセンサ１４１１が検出した信号は、合焦点検出部１４１２に送信される。合焦点検出部１４１２は、ラインセンサ１４１１から送信された信号から前ピン像と後ピン像のコントラスト値を検出し、そのコントラスト値に基づいてサンプル１４０１の合焦点を算出する。そして、合焦点検出部１４１２は、合焦点の算出結果に基づいて、光軸方向における対物レンズ１４０５の移動量と方向とを算出し、駆動信号を生成する。合焦点検出部１４１２が生成した駆動信号は、対物レンズ１４０５に送信される。対物レンズ１４０５は合焦点検出部１４１２が生成した駆動信号に基づいて光軸方向に移動し、合焦動作を完了する。撮像素子１４１０は、合焦動作完了後に、第１の結像レンズ１４０７により結像されたサンプル１４０１の所定の領域の像を撮像する。

特開２００４−１７０４８１号公報 特開昭５３−５０８５１号公報

前述した通り、光路差方式を用いてサンプル１４０１の合焦点を検出する方法は、結像光学系の予定合焦点に対して光学的に共役な前後の位置に配置される前ピンセンサと後ピンセンサのコントラスト値を検出し、前ピンセンサと後ピンセンサのコントラスト値が一致する位置に対物レンズが移動するように制御する方式である。

従って、光路差方式で検出した合焦点がサンプル１４０１の真の合焦点と一致するためには、サンプル１４０１と対物レンズ１４０５との相対的距離が合焦点から対物レンズ１４０５側に近づいた方向と、合焦点から対物レンズ１０４５とは反対側へ離れた方向とにおいて、それぞれ均等にコントラスト値が低下する必要がある。

図１３は、従来知られている、スライドガラスに固定されたサンプル１４０１の断面を示した概略図である。図示する例では、サンプル１４０１には組織Ａと組織Ｂとが含まれており、組織Ａと組織Ｂとが光軸方向（Ｚ軸方向）に重なっている。なお、組織Ａと組織Ｂとでは組織分布が異なるため、前ピンと後ピンのコントラスト値が異なる。そのため、ラインセンサ１４１１が検出する組織Ａのコントラスト値と組織Ｂのコントラスト値が異なる。

サンプル１４０１の真の合焦点１５０１を検出する位置となるように、サンプル１４０１と対物レンズ１４０５の相対的距離を移動させた場合には、前ピンセンサの合焦点１５０２と後ピンセンサの合焦点１５０３とは図示する位置となる。このとき、ラインセンサ１４１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、前ピンセンサの合焦点１５０２には組織Ｂが多く含まれており、後ピンセンサの合焦点１５０３には組織Ａのみが含まれている。すなわち、前ピンセンサには主に組織Ｂの光像が投影され、後ピンセンサには主に組織Ａの光像が投影される。従って、前ピンセンサが検出するコントラスト値と後ピンセンサが検出するコントラスト値とは異なる。

図１４は、従来知られているラインセンサ１４１１が、図１３に示したサンプル１４０１のコントラスト値を検出した結果を示したグラフである。図示するグラフの横軸はデフォーカス量を示しており、縦軸はコントラスト値を示している。曲線１６１１は、デフォーカス量と、前ピンセンサが出力するコントラスト値との関係を示している。また、曲線１６１２は、デフォーカス量と、後ピンセンサが出力するコントラスト値との関係を示している。また、破線１５０２は、前ピンセンサの合焦点を示している。また、破線１５０３は、後ピンセンサの合焦点を示している。また、破線１５０１は、真の合焦点を示している。また、破線１６０１は、偽合焦点を示している。

図１３に示したサンプル１４０１は、深さ方向に組織Ａと組織Ｂとが存在するため、前ピンセンサが検出するコントラスト値は、前ピンセンサの合焦点１５０２から対物レンズ側に近づいた方向と離れた方向とでは不均等に低下する。同様に、後ピンセンサが検出するコントラスト値も、後ピンセンサの合焦点１５０３から対物レンズ側に近づいた方向と離れた方向とでは不均等に低下する。この場合、前ピンセンサが検出するコントラスト値と後ピンセンサが検出するコントラスト値とが一致する位置は、偽合焦点１６０１の位置であり、真の合焦点１５０１の位置とは異なる。従って、合焦点検出部１４１２は、偽合焦点１６０１をサンプル１４０１の合焦点として検出する。すなわち、合焦点検出部１４１２は、真の合焦点１５０１を合焦位置として判定することができない。

このように、深さ方向に異なる組織が存在し、前ピンセンサと後ピンセンサに異なる組織の光像が投影された場合、真の合焦点１５０１とは異なる位置である偽合焦点１６０１が合焦点として検出される。そのため、光路差方式による合焦動作では、図１３に示したようなサンプル１４０１を撮像する際には、サンプル１４０１に合焦した画像を撮像することができない可能性があるという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、サンプルの深さ方向に異なる組織が存在する場合においてもサンプルの合焦点をより正確に算出し、サンプルに合焦した画像を撮像することができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は、組織を含むサンプルを載置するステージと、少なくとも前記サンプルの一部の領域を含む第１の領域の像を第１の平面に結像させる光学系と、前記第１の平面に結像された像を撮像する撮像素子と、前記第１の領域に含まれる第２の領域の第１の深さに存在する前記組織と、前記第２の領域の第２の深さに存在する前記組織とが一致しているか否かを判定し、前記組織が一致していると判定した前記第２の領域の光路差信号を出力する光路差検出部と、前記光路差検出部が出力する前記光路差信号に基づいて、前記ステージと前記光学系との相対位置を変えて前記第１の平面に結像させる前記第１の領域の像の合焦動作を行う合焦処理部と、を備えることを特徴とする顕微鏡装置である。

また、本発明の顕微鏡装置において、前記光学系は、前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織の像と、前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織の像とを第２の平面に結像させ、前記光路差検出部は、前記第２の平面に結像された、前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織の像に対応する第１の画素信号と前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織の像に対応する第２の画素信号とを生成する光路差センサと、当該第１の画素信号と当該第２の画素信号とに基づいて、前記第１の領域に含まれる前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織と前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織とが一致しているか否かを判定し、前記組織が一致していると判定した前記第２の領域の前記第１の画素信号と前記第２の画素信号とを前記光路差信号として出力する組織分布解析部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の顕微鏡装置において、前記光路差センサは、所定のカラーフィルタを有する複数の画素を含む絵素を複数備えることを特徴とする。

また、本発明の顕微鏡装置において、複数の前記画素は、前記サンプルの染色方法に応じたカラーフィルタを有することを特徴とする。

また、本発明の顕微鏡装置において、前記光路差センサはラインセンサであることを特徴とする。

また、本発明は、前記ステージを駆動させ、前記撮像素子の撮像領域に前記サンプルの一部の領域を順次提示するステージ駆動部と、前記撮像素子が撮像する画像を合成し、前記サンプルの画像を生成する画像処理部と、を備えることを特徴とする顕微鏡装置である。

本発明によれば、ステージは、組織を含むサンプルを載置する。また、光学系は、少なくともサンプルの一部の領域を含む第１の領域の像を第１の平面に結像させる。また、撮像素子は、第１の平面に結像された像を撮像する。また、光路差検出部は、第１の領域に含まれる第２の領域の第１の深さに存在する組織と、第２の領域の第２の深さに存在する組織とが一致しているか否かを判定し、組織が一致していると判定した第２の領域の光路差信号を出力する。合焦処理部は、光路差検出部が出力する光路差信号に基づいて、ステージと光学系との相対位置を変えて第１の平面に結像させる第１の領域の像の合焦動作を行う。

従って、合焦処理部は、組織が一致している第２の領域の光路差信号を用いて合焦動作を行うことができるため、サンプルの深さ方向に異なる組織が存在する場合においてもサンプルの合焦点をより正確に算出し、サンプルに合焦した画像を撮像することができる。

第１の実施形態における顕微鏡装置の構成を示した概略図である。 第１の実施形態におけるＡＦ信号検出素子の構成を示した概略図である。 第１の実施形態におけるスペクトル強度と組織との関係を示したグラフである。 第１の実施形態における測定波長λ＝６００ｎｍのスペクトル強度と、ヘマトキシリンによって染色された細胞質と、エオジンによって染色された細胞核との関係を示したグラフである。 第１の実施形態におけるサンプルの断面図と、前ピンセンサに光像が投影される組織と、後ピンセンサに光像が投影される組織との関係を示した概略図である。 第１の実施形態におけるサンプルの断面図と、前ピンセンサに光像が投影される組織と、後ピンセンサに光像が投影される組織との関係を示した概略図である。 第１の実施形態における顕微鏡装置の第１の合焦動作の処理手順を示したフローチャートである。 第１の実施形態における顕微鏡装置の第２の合焦動作の処理手順を示したフローチャートである。 第２の実施形態における顕微鏡装置の構成を示した概略図である。 従来知られている、前ピンセンサと後ピンセンサとにおけるサンプルのコントラスト値の特性を示した図である。 従来知られている、前ピンセンサのコントラスト値から後ピンセンサのコントラスト値を差分した値の特性を示した図である。 従来知られている光路差方式を用いた顕微鏡装置の構成を示した概略図である。 従来知られている、スライドガラスに固定されたサンプルの断面を示した概略図である。 従来知られているラインセンサが、サンプルのコントラスト値を検出した結果を示したグラフである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の一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顕微鏡装置１の構成を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置１は、ステージ１０２と、透過光源１０３と、コンデンサレンズ１０４と、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、第２の結像レンズ１０８と、撮像素子１０９と、分割プリズム１１０と、ＡＦ信号検出素子１１１と、組織分布解析部１１２と、合焦点検出部１１３と、対物レンズ駆動部１１４とを備えている。なお、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、第２の結像レンズ１０８と、分割プリズム１１０とを光学系２００とする。また、図示する例では、透過光源１０３と、コンデンサレンズ１０４と、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、撮像素子１０９とが並んでいる方向、すなわち透過光源１０３が発光した光が撮像素子１０９に入射する方向（光軸方向）をＺ軸方向とし、ステージ１０２の平面をＸＹ平面とする。

ステージ１０２は、スライドガラス上に薄くスライスされて固定されたサンプル１０１を載置するための台である。ステージ１０２は、コンデンサレンズ１０４と対物レンズ１０５との間に配置されている。透過光源１０３は、サンプル１０１を照明する光を発光する。

コンデンサレンズ１０４は、透過光源１０３が照射した光を集光してサンプル１０１に対して照射する。対物レンズ１０５は、サンプル１０１に対向するように配置されている。また、対物レンズ１０５は、サンプル１０１からの光束を集光させ、集光させた光を光路分割装置１０６に対して照射する。光路分割装置１０６は、対物レンズ１０５と第１の結像レンズ１０７との間に配置されており、対物レンズ１０５からの光の一部を第２の結像レンズ１０８に対して照射し、残りの光を透過して第１の結像レンズ１０７に対して照射する。

第１の結像レンズ１０７は、対物レンズ１０５が集光した光のうち、光路分割装置１０６が透過した光を撮像素子１０９の撮像面（第１の平面）上に結像させる。これにより、サンプル１０１からの光は撮像素子１０９に導かれる。撮像素子１０９は、サンプル１０１からの光を受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（電気信号）を生成する。また、撮像素子１０９は、生成した電気信号に基づいた画像を生成する。なお、撮像素子１０９は、後述する合焦処理が完了した後に光電変換を行い、画像を生成する。また、サンプル１０１の領域のうち、撮像素子１０９が生成する画像の領域（撮像素子１０９の撮像領域）を第１の領域とする。

第２の結像レンズ１０８は、対物レンズ１０５が集光した光のうち、光路分割装置１０６が反射した光を分割プリズム１１０に照射する。これにより、サンプル１０１からの光は、分割プリズム１１０に導かれる。

分割プリズム１１０は、照射されたサンプル１０１からの光の一部を透過し、一部を分割プリズム１１０内で反射させることで、サンプル１０１からの光を２分割し、分割した光を平行な状態でＡＦ信号検出素子１１１の受光面（第２の平面）に照射する。なお、分割プリズム１１０が透過した光の光路を光路Ａとし、分割プリズム１１０が反射した光の光路を光路Ｂとする。また、ＡＦ信号検出素子１１１が備える画素のうち、光路Ａに導かれた光が入射する画素の集合を後ピンセンサ１１とし、光路Ｂに導かれた光が入射する画素の集合を前ピンセンサ１２とする。

また、光路Ｂは分割プリズム１１０内で光を反射する光路であるため、光路Ｂの光路長は光路Ａの光路長よりも長い。そのため、光路Ａに導かれ、ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に結像する光は、サンプル１０１の表面より遠い位置に存在する組織からの光であり、光路Ｂに導かれ、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に結像する光は、サンプル１０１の表面より近い位置に存在する組織からの光である。

ＡＦ信号検出素子１１１は、受光面に赤色の光を透過するカラーフィルタが配置され、赤色の波長の光を検出する画素（Ｒ画素）と、受光面に緑色の波長の光を透過するカラーフィルタが配置され、緑色の光を検出する画素（Ｇ画素）と、受光面に青色の波長の光を透過するカラーフィルタが配置され、青色の光を検出する画素（Ｂ画素）とを備えたラインセンサである。

図２は、本実施形態におけるＡＦ信号検出素子１１１の構成を示した概略図である。図示する例では、ＡＦ信号検出素子１１１は、Ｒ画素と、Ｇ画素と、Ｂ画素とを備えている。また、ＡＦ信号検出素子１１１が備える各画素は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に一列に配置されている。なお、隣接する１つのＲ画素と、１つのＧ画素と、１つのＢ画素との組を１画素（絵素）として扱う。すなわち、１画素には、１つのＲ画素と、１つのＧ画素と、１つのＢ画素とが含まれている。従って、ＡＦ信号検出素子１１１が備える１画素は、赤色の波長の光と、緑色の波長の光と、青色の波長の光とのスペクトル信号を検出する。これにより、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１が検出した赤色の波長の光と、緑色の波長の光と、青色の波長の光とのスペクトル信号を解析することによって、任意の測定波長λにおけるスペクトル強度を算出することができる。

以下、図１の説明に戻る。ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に含まれる各画素は光路Ａ上に配置されており、光路Ａに導かれたサンプル１０１からの光を受光し、受光した光を光の強さに応じた第１の画素信号に光電変換して出力する。また、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる各画素は光路Ｂ上に配置されており、光路Ｂに導かれたサンプル１０１からの光を受光し、受光した光を光の強さに応じた第２の画素信号に光電変換して出力する。

なお、ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に含まれる各画素は、Ｒ画素と、Ｇ画素と、Ｂ画素とを備えているため、後ピンセンサ１１が出力する第１の画素信号に基づいて後ピンセンサ１１に結像された光（像）のスペクトル強度を検出することができる。また、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる各画素は、Ｒ画素と、Ｇ画素と、Ｂ画素とを備えているため、前ピンセンサ１２が出力する第２の画素信号に基づいて前ピンセンサ１２に結像された光（像）のスペクトル強度を検出することができる。

組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に含まれる各画素が出力する第１の画素信号のスペクトル強度を算出することによって、後ピンセンサ１１に含まれる各画素に投影されている組織を判定する。また、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる各画素が出力する第２の画素信号のスペクトル強度を算出することによって、前ピンセンサ１２に含まれる各画素に投影されている組織を判定する。そして、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素と前ピンセンサ１２に含まれる画素とについて、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されているか否かを判定する。なお、対応する画素同士とは、サンプル１０１のうち、同一の領域の光が入射する画素の組み合わせとする。また、各画素に投影されている組織の判定方法については後述する。

また、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素と前ピンセンサ１２に含まれる画素とのうち、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されていると判定した画素が出力する第１の画素信号と第２の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。

合焦点検出部１１３は、組織分布解析部１１２から入力される第１の画素信号と第２の画素信号とに基づいて、光路Ａに導かれてＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に入射されるサンプル１０１からの光のコントラスト値と、光路Ｂに導かれてＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に入射されるサンプル１０１からの光のコントラスト値とを算出する。また、合焦点検出部１１３は、算出したコントラスト値を用いて、サンプル１０１の合焦点を算出する。そして、合焦点検出部１１３は、サンプル１０１の合焦点の算出結果に基づいて、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを算出し、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを示す駆動信号を生成する。また、合焦点検出部１１３は、生成した駆動信号を対物レンズ駆動部１１４に対して出力する。なお、合焦点検出部１１３が第１の画素信号と第２の画素信号とに基づいて駆動信号を生成する方式は、光路差方式である。

対物レンズ駆動部１１４は、合焦点検出部１１３が出力する駆動信号に基づいて対物レンズ１０５を光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動する。なお、組織分布解析部１１２と、合焦点検出部１１３と、対物レンズ駆動部１１４とによる合焦動作の詳細な手順については後述する。

なお、ＡＦ信号検出素子１１１と組織分布解析部１１２とが、請求項に係る光路差検出部に相当する。また、合焦点検出部１１３と対物レンズ駆動部１１４とが、請求項に係る合焦処理部に相当する。

次に、組織分布解析部１１２が、後ピンセンサ１１に含まれる画素と前ピンセンサ１２に含まれる画素とについて、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されているか否かを判定する方法について説明する。組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に含まれる各画素が出力する第１の画素信号に基づいて、任意の測定波長λにおけるスペクトル強度の値を算出する。そして、算出したスペクトル強度の値に基づいて、後ピンセンサ１１に含まれる各画素に投影されている組織を判定する。同様に、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる各画素が出力する第２の画素信号に基づいて、任意の測定波長λにおけるスペクトル強度の値を算出する。そして、算出したスペクトル強度の値に基づいて、前ピンセンサ１２に含まれる各画素に投影されている組織を判定する。そして、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる各画素と前ピンセンサ１２に含まれる各画素とにおいて、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されているか否かを判定する。

図３は、本実施形態におけるスペクトル強度と組織との関係を示したグラフである。図示する例では、検出した任意の測定波長λの光のスペクトル強度が基準値α以上の場合、この光は組織Ａからの光であることを示している。また、図示する例では、検出した任意の測定波長λの光のスペクトル強度が基準値α未満の場合、この光は組織Ｂからの光であることを示している。

すなわち、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２および後ピンセンサ１１に含まれる各画素が検出した任意の測定波長λの光のスペクトル強度が基準値α以上の場合には、各画素に結像された光は組織Ａからの光であると判定する。また、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２および後ピンセンサ１１に含まれる各画素が検出した任意の測定波長λの光のスペクトル強度が基準値α未満の場合には、各画素に結像された光は組織Ｂからの光であると判定する。

例えば、サンプル１０１が細胞質と細胞核などの組織であり、組織を観察するためにヘマトキシリンとエオジン（以下、「ＨＥ」という）によって染色された病理組織標本であるとする。ＨＥ染色された病理組織標本中に含まれる色素は、染色色素であるヘマトキシリンとエオジンの色素、および生体内色素である赤血球である。細胞核はヘマトキシリンによって青紫色に染色され、細胞質と赤血球とはエオジンによってピンク色に染色される。よって、ＨＥ染色されたサンプル１０１は、青紫色とピンク色の波長に極大値をもつスペクトル信号となる。

図４は、本実施形態における測定波長λ＝６００ｎｍのスペクトル強度と、ヘマトキシリンによって染色された細胞質と、エオジンによって染色された細胞核との関係を示したグラフである。図示する例では、検出した測定波長λ＝６００ｎｍの光のスペクトル強度が基準値α以上の場合、この光はピンク色に染色された組織、すなわち細胞質からの光であることを示している。また、図示する例では、検出した測定波長λ＝６００ｎｍの光のスペクトル強度が基準値α未満の場合、この光は青紫色に染色された組織、すなわち細胞核からの光であることを示している。

従って、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２および後ピンセンサ１１に含まれる各画素が検出した測定波長λ＝６００ｎｍの光のスペクトル強度が基準値α以上の場合には、各画素に結像された光は細胞質からの光であると判定する。また、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２および後ピンセンサ１１に含まれる各画素が検出した測定波長λ＝６００ｎｍの光のスペクトル強度が基準値α未満の場合には、各画素に結像された光は細胞核からの光であると判定する。

このように、組織分布解析部１１２は、前ピンセンサ１２と後ピンセンサ１１とに含まれる各画素が検出した任意の測定波長λにおけるスペクトル強度の値に基づいて、前ピンセンサ１２と後ピンセンサ１１とに含まれる各画素にどのような組織の光像が投影されたかを判定することができる。従って、組織分布解析部１１２は、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる各画素が出力する第２の画素信号と、後ピンセンサ１１に含まれる各画素が出力する第１の画素信号とが、同一の組織の画素信号であるか否かを判定することができる。

なお、サンプル１０１の染色方法（染色液）によってＡＦ信号検出素子１１１が検出するスペクトル信号の特性が異なるため、サンプル１０１の染色方法毎に、測定波長λと基準値αとを設定するようにしてもよい。例えば、ＨＥ染色以外でよく用いられる染色方法「ＭＴ染色（マッソン・トリクローム染色）」や「パパニコロウ染色」等についても、測定波長λと基準値αとを設定するようにしてもよい。

ＭＴ染色は、筋繊維や幹細胞を赤色に染色し、コラーゲンや膠原線維を緑色に染色し、核を青紫色に染色する。また、パパニコロウ染色は、核を青紫色に染色し、細胞質（扁平上皮系細胞）のうち基底細胞を濃青緑色に染色し、中層細胞を淡青緑色に染色し、表層細胞を淡赤色〜橙黄色に染色する。このように、それぞれの染色方法において、各組織を何色に染色するかという情報は既知である。そのため、測定波長λと基準値αとを図示していない記憶部に記憶しておくことで、各染色方法で染色されたサンプル１０１に対しても、スペクトル信号を検出することによって、前ピンセンサ１２に含まれる各画素と、後ピンセンサ１１に含まれる各画素とにどのような組織の光像が投影されたかを判定することができる。

次に、サンプル１０１の断面図と、前ピンセンサ１２に光像が投影される組織と、後ピンセンサ１１に光像が投影される組織との関係について説明する。図５は、本実施形態におけるサンプル１０１の断面図と、前ピンセンサ１２に光像が投影される組織と、後ピンセンサ１１に光像が投影される組織との関係を示した概略図である。図示する例では、サンプル１０１には組織Ａと組織Ｂとが含まれており、組織Ａはサンプル１０１の中央に位置し、組織Ｂはサンプル１０１の両端側に位置している。また、図示するサンプル１０１の例では、組織Ａと組織Ｂとが光軸方向（Ｚ軸方向）に重なっている箇所はない。

また、前ピンセンサ１２に含まれている画素のうち、ＡＦ検出領域に含まれている画素を図中左側から画素６０１〜６０６とする。また、後ピンセンサ１１に含まれている画素のうち、ＡＦ検出領域に含まれている画素を図中左側から画素６１１〜６１６とする。また、図示する例では、画素６０１と画素６１１とが対応する画素であり、画素６０２と画素６１２とが対応する画素であり、画素６０３と画素６１３とが対応する画素であり、画素６０４と画素６１４とが対応する画素であり、画素６０５と画素６１５とが対応する画素であり、画素６０６と画素６１６とが対応する画素である。

サンプル１０１の合焦点５０１を検出する位置となるように、サンプル１０１と対物レンズ１０５との相対的距離を移動させた場合には、前ピンセンサ１２の合焦点５０２と後ピンセンサ１１の合焦点５０３とは図示する位置となる。なお、サンプル１０１において、後ピンセンサ１１の合焦点５０３の深さを第１の深さとし、前ピンセンサ１２の合焦点５０２の深さを第２の深さとする。

このとき、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲（第２の領域）であるＡＦ検出領域において、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０２〜６０５には、第２の深さに存在する組織Ａからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１,６０６には、第２の深さに存在する組織Ｂからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１２〜６１５には、第１の深さに存在する組織Ａからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１,６１６には、第１の深さに存在する組織Ｂからの光像が投影されている。なお、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲（第２の領域）は、撮像素子１０９の撮像領域（第１の領域）に含まれる領域である。

このように、図５に示す例では、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６とにおいて、同一の領域の光を検出する各画素（対応する画素）には、サンプル１０１に含まれる同一の組織からの光像が投影されている。上述した通り、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６と前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６とのうち、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されていると判定した画素が出力する第１の画素信号と第２の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。従って、この場合、組織分布解析部１１２は、画素６０１〜６０６が出力する第２の画素信号と、画素６１１〜６１６が出力する第１の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。

図６は、本実施形態におけるサンプル１０１の断面図と、前ピンセンサ１２に光像が投影される組織と、後ピンセンサ１１に光像が投影される組織との関係を示した概略図である。図示する例では、サンプル１０１には組織Ａと組織Ｂとが含まれており、組織Ａはサンプル１０１の中央に位置し、組織Ｂはサンプル１０１の両端側に位置している。なお、図６に示す例は図５に示す例とは異なり、組織Ａと組織Ｂとが光軸方向（深さ方向、Ｚ軸方向）に重なっている箇所がある。すなわち、図６に示すサンプル１０１には、光軸方向（深さ方向、Ｚ軸方向）に、異なる組織が存在している。なお、前ピンセンサ１２に含まれている画素６０１〜６０６と後ピンセンサ１１に含まれている画素６１１〜６１６とは図５に示した例と同様である。

サンプル１０１の合焦点５０１を検出する位置となるように、サンプル１０１と対物レンズ１０５との相対的距離を移動させた場合には、前ピンセンサ１２の合焦点５０２と後ピンセンサ１１の合焦点５０３とは図示する位置となる。このとき、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０２〜６０５には、第２の深さに存在する組織Ａからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１,６０６には、第２の深さに存在する組織Ｂからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１３，６１４には、第１の深さに存在する組織Ａからの光像が投影されている。また、ＡＦ信号検出素子１１１の視野範囲であるＡＦ検出領域において、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１,６１２，６１５，６１６には、第１の深さに存在する組織Ｂからの光像が投影されている。

このように、図６に示す例では、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０２と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１２とは同一の領域の光を検出するが、画素６０２には組織Ａからの光像が投影されており、画素６１２には組織Ｂからの光像が投影されている。また、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０５と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１５とは同一の領域の光を検出するが、画素６０５には組織Ａからの光像が投影されており、画素６１５には組織Ｂからの光像が投影されている。なお、画素６０２,６０５，６１２，６１５以外の画素については、図５に示した例と同様に、前ピンセンサ１２に含まれる画素と後ピンセンサ１１に含まれる画素とにおいて、同一の領域の光を検出する各画素には、サンプル１０１に含まれる同一の組織からの光像が投影されている。

すなわち、図６に示す例では、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１，６０３，６０４，６０６と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１，６１３，６１４，６１６とにおいて、同一の領域の光を検出する各画素（対応する画素）には、サンプル１０１に含まれる同一の組織からの光像が投影されている。また、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０２，６０５と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１２，６１５とにおいて、同一の領域の光を検出する各画素（対応する画素）には、サンプル１０１に含まれる異なる組織からの光像が投影されている。

上述した通り、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素と前ピンセンサ１２に含まれる画素とのうち、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されていると判定した画素が出力する第１の画素信号と第２の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。従って、この場合、組織分布解析部１１２は、画素６０１，６０３，６０４，６０６が出力する第２の画素信号と、画素６１１，６１３，６１４，６１６が出力する第１の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。これにより、合焦点検出部１１３に入力される第１の画素信号と第２の画素信号とは、同一の組織の画素信号となる。

次に、本実施形態における顕微鏡装置１の合焦動作の処理手順について説明する。本実施形態では２通りの合焦動作の処理手順について説明する。なお、撮像素子１０９は、合焦処理が完了した後に、サンプル１０１からの光を光電変換して、撮像信号を生成する。また、撮像素子１０９は生成した撮像信号に基づいて画像を生成する。図７は、本実施形態における顕微鏡装置１の第１の合焦動作の処理手順を示したフローチャートである。

（ステップＳ１０１）ＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６は、光路Ａに導かれて入射される光の画素信号を、組織分布解析部１１２に対して出力する。また、ＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６は、光路Ｂに導かれて入射される光の画素信号を、組織分布解析部１１２に対して出力する。その後、ステップＳ１０２の処理に進む。

（ステップＳ１０２）組織分布解析部１１２は、ステップＳ１０１の処理で入力された、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６が出力する第１の画素信号のスペクトル強度を画素６１１〜６１６毎に算出する。また、組織分布解析部１１２は、ステップＳ１０１の処理で入力された、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６が出力する第２の画素信号のスペクトル強度を画素６０１〜６０６毎に算出する。また、組織分布解析部１１２は、算出した画素６０１〜６０６，６１１〜６１６のスペクトル強度に基づいて、前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６と後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６とにおいて、同一の領域の光を検出する各画素（対応する画素）には、サンプル１０１に含まれる同一の組織からの光像が投影されているか否かを判定する。そして、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６と前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６とのうち、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されていると判定した画素が出力する第１の画素信号と第２の画素信号とを合焦点検出部１１３に対して出力する。その後、ステップＳ１０３の処理に進む。

（ステップＳ１０３）合焦点検出部１１３は、ステップＳ１０２の処理で組織分布解析部１１２から入力された、光路Ａに導かれてＡＦ信号検出素子１１１の後ピンセンサ１１に入射される光の画素信号に基づいて、後ピンセンサ１１のコントラスト値を算出する。また、合焦点検出部１１３は、ステップＳ１０２の処理で組織分布解析部１１２から入力された、光路Ｂに導かれてＡＦ信号検出素子１１１の前ピンセンサ１２に入射される光の画素信号に基づいて、前ピンセンサ１２のコントラスト値を算出する。その後、ステップＳ１０４の処理に進む。

（ステップＳ１０４）合焦点検出部１１３は、ステップＳ１０３の処理で算出した、後ピンセンサ１１のコントラスト値と前ピンセンサ１２のコントラスト値とに基づいて、サンプル１０１の合焦点を算出する。また、合焦点検出部１１３は、合焦点の算出結果に基づいて、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを算出し、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを示す駆動信号を生成する。また、合焦点検出部１１３は、生成した駆動信号を対物レンズ駆動部１１４に対して出力する。その後、ステップＳ１０５の処理に進む。

（ステップＳ１０５）対物レンズ駆動部１１４は、ステップＳ１０４の処理で入力された駆動信号に基づいて、対物レンズ１０５を光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動する。その後、処理を終了する。

図８は、本実施形態における顕微鏡装置１の第２の合焦動作の処理手順を示したフローチャートである。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理と同様である。

（ステップＳ２０４）合焦点検出部１１３は、ステップＳ２０３の処理で算出した、後ピンセンサ１１のコントラスト値と前ピンセンサ１２のコントラスト値とに基づいて、対物レンズ１０５は合焦位置に存在するか否かを判定する。対物レンズ１０５は合焦位置に存在すると合焦点検出部１１３が判定した場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ２０５の処理に進む。

（ステップＳ２０５）合焦点検出部１１３は、ステップＳ２０３の処理で算出した、後ピンセンサ１１のコントラスト値と前ピンセンサ１２のコントラスト値とに基づいて、再度サンプル１０１の合焦点を算出する。また、合焦点検出部１１３は、合焦点の算出結果に基づいて、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを算出し、対物レンズ１０５の移動量と移動方向とを示す駆動信号を生成する。また、合焦点検出部１１３は、生成した駆動信号を対物レンズ駆動部１１４に対して出力する。その後、ステップＳ２０６の処理に進む。
（ステップＳ２０６）対物レンズ駆動部１１４は、ステップＳ２０５の処理で入力された駆動信号に基づいて、対物レンズ１０５を光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動する。その後、ステップＳ２０１の処理に戻る。

上述した通り、本実施形態によれば、顕微鏡装置１は、前ピンセンサ１２に含まれる各画素が出力する第２の画素信号と、後ピンセンサ１１に含まれる各画素が出力する第１の画素信号とのうち、対応する画素同士で同一の組織の画素信号を検出した画素が出力する画素信号のみを用いて光路差方式のコントラストＡＦを行う。これにより、顕微鏡装置１は、サンプル１０１の深さ方向（光軸方向、Ｚ軸方向）に異なる組織が存在したサンプル１０１の場合においても、サンプル１０１の合焦点をより正確に算出し、サンプル１０１に合焦した画像を撮像することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態における顕微鏡装置は、サンプル１０１の部分画像を撮像し、撮像した部分画像を合成して１枚の全体画像を生成するバーチャル顕微鏡装置である。

図９は、本実施形態における顕微鏡装置２の構成を示した概略図である。図示する例では、顕微鏡装置２は、ステージ１０２と、透過光源１０３と、コンデンサレンズ１０４と、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、第２の結像レンズ１０８と、撮像素子１０９と、分割プリズム１１０と、ＡＦ信号検出素子１１１と、組織分布解析部１１２と、合焦点検出部１１３と、対物レンズ駆動部１１４と、水平駆動信号生成部２０１と、ステージ駆動部２０２とを備えている。なお、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、第２の結像レンズ１０８と、分割プリズム１１０とを光学系２００とする。また、図示する例では、透過光源１０３と、コンデンサレンズ１０４と、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、撮像素子１０９とが並んでいる方向、すなわち透過光源１０３が発光した光が撮像素子１０９に入射する方向（光軸方向）をＺ軸方向とし、ステージ１０２の平面をＸＹ平面とする。

ステージ１０２と、透過光源１０３と、コンデンサレンズ１０４と、対物レンズ１０５と、光路分割装置１０６と、第１の結像レンズ１０７と、第２の結像レンズ１０８と、撮像素子１０９と、分割プリズム１１０と、ＡＦ信号検出素子１１１と、組織分布解析部１１２と、合焦点検出部１１３と、対物レンズ駆動部１１４とは、第１の実施形態における各部と同様である。

水平駆動信号生成部２０１は、撮像素子１０９がサンプル１０１の各部分画像を撮像する際のステージ１０２の位置を算出する。そして、水平駆動信号生成部２０１は、算出したステージ１０２の位置に基づいて、ステージ１０２の移動量と移動方向とを算出し、ステージ１０２の移動量と移動方向とを示す水平駆動信号を生成する。また、水平駆動信号生成部２０１は、生成した水平駆動信号をステージ駆動部２０２に対して出力する。ステージ駆動部２０２は、水平駆動信号生成部２０１が出力する水平駆動信号に基づいてステージ１０２を水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に駆動する。ここで、ステージ１０２は、撮像素子１０９が撮像する部分画像を合成することによってサンプル１０１の全体画像を取得することができるように駆動される。つまり、ステージ１０２のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動間隔は、撮像素子１０９が撮影するサンプル１０１の部分画像の撮像領域同士が重なり合うか、もしくは隣り合うように調整される。画像処理部１１５は、撮像素子１０９が撮像した部分画像を合成し、１枚の全体画像を生成する。

次に、本実施形態における顕微鏡装置２の合焦動作の処理手順について説明する。本実施形態の合焦動作の処理手順は、第１の実施形態における合焦動作の処理手順と同様の処理手順である。また、撮像素子１０９は、合焦動作が完了した後に、第１の結像レンズ１０７により撮像面上に結像されたサンプル１０１の所定の領域を分割撮像する。

従って、顕微鏡装置２は、前ピンセンサ１２に含まれる各画素が出力する第２の画素信号と、後ピンセンサ１１に含まれる各画素が出力する第１の画素信号とのうち、対応する画素同士で同一の組織の画素信号を検出した画素が出力する画素信号のみを用いて光路差方式のコントラストＡＦを行う。これにより、顕微鏡装置１は、サンプル１０１の深さ方向（光軸方向、Ｚ軸方向）に異なる組織が存在したサンプル１０１の場合においても、サンプル１０１の合焦点をより正確に算出し、サンプル１０１に合焦した画像を撮像することができる。

以上、この発明の第１の実施形態および第２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、上述した実施形態では、透過光源１０３によってサンプル１０１を照射しているが、落射光源および反射光源によってサンプル１０１を照射してもよい。また、上述した実施形態では、対物レンズ１０５を駆動させることにより、サンプル１０１に対する合焦動作を行っているが、ステージ１０２を駆動させることにより、サンプル１０１に対する合焦動作を行ってもよい。

また、上述した実施形態では、組織分布解析部１１２は、後ピンセンサ１１に含まれる画素６１１〜６１６と前ピンセンサ１２に含まれる画素６０１〜６０６とのうち、対応する画素同士で同一の組織の像が投影されているか否かを判定し、対応する画素同士で同一の組織の画素信号を検出した画素が出力する画素信号のみを用いて光路差方式のコントラストＡＦを行っているが、これに限らない。例えば、複数の画素からなる対応する領域同士で同一の組織の像が投影されているか否かを判定し、対応する領域同士で同一の組織の画素信号を検出した領域に含まれる画素が出力する画素信号のみを用いて光路差方式のコントラストＡＦを行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ＡＦ信号検出素子１１１は、受光面に赤色の光を透過するカラーフィルタが配置され、赤色の波長の光を検出する画素（Ｒ画素）と、受光面に緑色の波長の光を透過するカラーフィルタが配置され、緑色の光を検出する画素（Ｇ画素）と、受光面に青色の波長の光を透過するカラーフィルタが配置され、青色の光を検出する画素（Ｂ画素）とを備えたラインセンサであるがこれに限らず、サンプル１０１の染色方法に合わせて任意のカラーフィルタを配置するようにしてもよい。

１・・・顕微鏡装置、２・・・顕微鏡装置、１１・・・後ピンセンサ、１２・・・前ピンセンサ、１０１・・・サンプル、１０２・・・ステージ、１０３・・・透過光源、１０４・・・コンデンサレンズ、１０５・・・対物レンズ、１０６・・・光路分割装置、１０７・・・第１の結像レンズ、１０８・・・第２の結像レンズ、１０９・・・撮像素子、１１０・・・分割プリズム、１１１・・・ＡＦ信号検出素子、１１２・・・組織分布解析部、１１３・・・合焦点検出部、１１４・・・対物レンズ駆動部、１１５・・・画像処理部、２００・・・光学系、２０１・・・水平駆動信号生成部、２０２・・・ステージ駆動部、６０１〜６０６，６１１〜６１６・・・画素

Claims (6)

1. 組織を含むサンプルを載置するステージと、
   少なくとも前記サンプルの一部の領域を含む第１の領域の像を第１の平面に結像させる光学系と、
   前記第１の平面に結像された像を撮像する撮像素子と、
   前記第１の領域に含まれる第２の領域の第１の深さに存在する前記組織と、前記第２の領域の第２の深さに存在する前記組織とが一致しているか否かを判定し、前記組織が一致していると判定した前記第２の領域の光路差信号を出力する光路差検出部と、
   前記光路差検出部が出力する前記光路差信号に基づいて、前記ステージと前記光学系との相対位置を変えて前記第１の平面に結像させる前記第１の領域の像の合焦動作を行う合焦処理部と、
   を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
2. 前記光学系は、前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織の像と、前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織の像とを第２の平面に結像させ、
   前記光路差検出部は、前記第２の平面に結像された、前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織の像に対応する第１の画素信号と前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織の像に対応する第２の画素信号とを生成する光路差センサと、当該第１の画素信号と当該第２の画素信号とに基づいて、前記第１の領域に含まれる前記第２の領域の前記第１の深さに存在する前記組織と前記第２の領域の前記第２の深さに存在する前記組織とが一致しているか否かを判定し、前記組織が一致していると判定した前記第２の領域の前記第１の画素信号と前記第２の画素信号とを前記光路差信号として出力する組織分布解析部とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 前記光路差センサは、所定のカラーフィルタを有する複数の画素を含む絵素を複数備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
4. 複数の前記画素は、前記サンプルの染色方法に応じたカラーフィルタを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡装置。
5. 前記光路差センサはラインセンサである
   ことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
6. 前記ステージを駆動させ、前記撮像素子の撮像領域に前記サンプルの一部の領域を順次提示するステージ駆動部と、
   前記撮像素子が撮像する画像を合成し、前記サンプルの画像を生成する画像処理部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。

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