JP2016033620A - 画像取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像手段の姿勢を変更する場合に重畳する他軸変動成分によるずれを補正し、撮像手段の画素を有効利用することを目的とする。【解決手段】 被検物１０１の画像を取得する画像取得装置１００であって、結像光学系１０２と、撮像素子３３と、被検物又は撮像素子の姿勢を変更する変更機構と、目標姿勢に到達するための制御目標値を算出する制御部１０６と、前記制御目標値に応じて前記変更機構が前記姿勢を変更した後の到達姿勢が前記目標姿勢に近づくように補正する補正機構と、を有し、制御部は、前記姿勢が前記到達姿勢の状態で前記撮像素子が描画情報が既知の補正チャート１０８を撮像した結果得られた到達画像データと、前記姿勢が前記目標姿勢の状態で撮像素子が補正チャートを撮像した場合に得られるであろう目標画像データと、を比較して補正値を算出し、前記補正機構は、前記補正値に基づいて前記姿勢を補正する。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像取得装置に関する。

病理学の分野等で、被検物（プレパラート）を撮像することによりデジタル画像を取得する画像取得装置が注目されている。画像取得装置においては、取得した画像データを用いて、医師による病状診断を可能とする。医師による診断には正確さと速さが求められるため、画像データを高速に取得できること、また取得した画像データは、診断を行いやすい画像であることが求められる。そのためには、プレパラートのなるべく広い領域を高解像度で一度に撮像することが有効である。

対物レンズの画角を大きくして一度に取得できる画像範囲を拡大させれば、画像データを高速に取得することができるが、全画角でフォーカスのあった画像を取得することは難しくなる。これは、被検物の撮像対象面が平坦でなく「うねり」を持つため、対物レンズの焦点深度内に撮像面の一部が入らなくなる場合があるからである。

こうした課題を鑑みた特許文献１には、複数の撮像手段を有し、複数の撮像手段それぞれの位置及び傾きの少なくとも一方（姿勢）を変更可能な画像取得装置が開示されている。複数の撮像手段それぞれの姿勢にすることにより、対物レンズに対する撮像面の姿勢が変更可能となる。被検物の撮像対象面のうねりを計測し、対物レンズの焦点深度内に全ての撮像面が入るように、各撮像手段の姿勢を制御する。

また、特許文献２は、カメラユニットを移動させて測定するレンズ検査機に関して、移動させる三軸ステージの位置決め精度によらず、正確かつ簡便に被検レンズの測定を行うことができるように、カメラユニットの移動補正を自動的に行う技術を開示している。具体的には、レンズマウントに被検レンズを装着する前に、フォーカスチェック用の治具としてチェックプレートを装着し、プレートにプリントされたパターンの中央部と周辺部とをカメラユニットで撮像してベストピント位置を求める。そして、中央部でベストピントが得られたカメラユニットの位置と、周辺部でベストピントが得られた位置との差分に基づいて、三軸ステージでカメラユニットを光軸に垂直な面内方向に移動させるときの光軸方向の補正係数を求める。

特開２０１２−１０８４７６号公報 特開２０１２−０７８３３０号公報

特許文献１で開示されているように撮像手段の姿勢を制御する場合、目標の姿勢となるように駆動手段を制御しても、意図した操作軸とは別の軸の変動成分（他軸変動成分）が重畳した姿勢となってしまうことがある。例えば、光軸に対する傾きが変わるように撮像手段を制御した場合、光軸と垂直な方向にも位置が移動したことによって目標の姿勢とのずれが生じることがある。この光軸と垂直な方向への移動が他軸変動成分である。

他軸変動成分があると、撮像対象面のうねりに追従するように制御したはずの撮像面の一部が焦点深度から外れてしまい、ボケた画像が取得されることがある。そのため、撮像手段の有効画素領域の周縁部を除外した部分を画像データの形成（画像形成）に使用可能な領域として取り扱うこととなり、画素の有効利用が妨げられることとなる。

しかし、特許文献１及び２には、このような他軸変動成分の具体的な補正方法は開示されていない。さらには、他軸変動成分は、機構誤差や変形、計測誤差、制御演算誤差などに起因しており、変動の様子が単調で無く、非線形、ヒステリシスや経時変化などの規則性や再現性が低い。そのため、想定目標値に対する補正係数を取得しておき、これに基づいて補正しても効果が少ない場合がある。

上述の課題を鑑み、本発明は、被検物の撮像対象面のうねりに追従させるように撮像手段の姿勢を変更可能な画像取得装置において、撮像手段の姿勢を変更する場合に重畳する他軸変動成分によるずれを補正し、撮像手段の画素を有効利用することを目的とする。

本発明の一側面としての画像取得装置は、被検物における複数の分割領域を撮像して得られる複数の分割画像を繋ぎ合わせて前記被検物の画像を取得する画像取得装置であって、前記被検物からの光を結像する結像光学系と、前記被検物の像を撮像する撮像素子と、前記被検物又は前記撮像素子の姿勢を変更する変更機構と、前記変更機構に対して目標姿勢に到達するための制御目標値を算出する制御部と、前記制御目標値に応じて前記変更機構が前記姿勢を変更した後の到達姿勢が、前記目標姿勢に近づくように前記姿勢を補正する補正機構と、を有し、前記制御部は、前記姿勢が前記到達姿勢の状態で前記撮像素子が描画情報が既知の補正チャートを撮像した結果得られた到達画像データと、前記姿勢が前記目標姿勢の状態で前記撮像素子が前記補正チャートを撮像した場合に得られるであろう目標画像データと、を比較して前記姿勢の補正値を算出し、前記補正機構は、前記補正値に基づいて前記姿勢を補正することを特徴とする画像取得装置。

本発明の一側面としての画像取得装置によれば、被検物の撮像対象面のうねりに追従させるように撮像手段の姿勢を変更可能な画像取得装置において、撮像手段の姿勢を変更する場合に重畳する他軸変動成分によるずれを補正し、撮像手段の画素を有効利用できる。

第１の実施形態の画像取得装置の構成の概略図 第１の実施形態の撮像部の概略図 第１の実施形態の個別撮像部の概略図 第１の実施形態の移動機構の構成を説明する図 第１の実施形態の保持部材及び移動部材の構成を説明する図 第１の実施形態の制御部の機能ブロック図 第１の実施形態の撮像素子の変更機構の一例を説明する図 他軸変動成分の影響を説明する図 試料と撮像部の撮像領域との関係を説明する図 試料からの光束の結像面と撮像面との関係を説明する図 撮像対象面の分割領域を説明する図 第１の実施形態の補正チャートの一例を表す図 （ａ）第１の実施形態の補正チャートの描画部の一例を表す図、（ｂ）第１の実施形態の撮像面と補正チャートとの関係を説明する図 補正チャートからの光束の結像と撮像面との関係を説明する図 目標画像データと到達画像データを表す図 補正チャートの別の例を表す概略図 第１の実施形態の画像取得方法のフローチャート 第１の実施形態のステージ及び移動機構の制御手順の決定方法のフローチャート 第二の実施形態の画像取得システムの構成の概略図 第二の実施形態の画像取得方法のフローチャート

以降の実施形態で説明する画像取得装置では、画像取得装置として透過型のデジタル顕微鏡を、画像取得の対象となる被検物としてプレパラートをより好ましい例として提示するが、特にこれに限定するものではない。また、説明を具体化するために例示する数値も、特に言及しない限りは、これに限定するものではない。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、画像取得装置１００（以下、「装置１００」と呼ぶ）の構成を説明する。図１は、装置１００の構成の概略図である。以下の説明においては、対物レンズ１０２の光軸方向をＺ方向、光軸方向と垂直な方向をＸ方向、Ｙ方向と定義する。

装置１００は、対物レンズ１０２、撮像部１０３、ステージ１０４、予備計測部１０５、制御部１０６、表示部１０７、ステージ１０４上に設置された補正チャート１０８（以下、「チャート１０８」と呼ぶ）、を有する。

プレパラート１０１は、画像取得の対象となる画像取得対象物（被検物）である。プレパラート１０１は、カバーグラスと、組織切片等の生体サンプルなどの試料１１と、スライドグラスと、を有し、スライドグラス上に配置された試料１１が、カバーグラスおよび接着剤で密封されている。プレパラード１０１は、ステージ１０４に配置され、予備計測部１０５で予備計測が行われてから、予備計測結果に基づいてステージ１０４によって移動され、対物レンズ１０２を介して撮像部１０３によって撮像される。

対物レンズ１０２は、プレパラート１０１の像を結像する結像光学系で、具体的には、プレパラート１０１の像を所定の倍率で拡大しつつ、後述する撮像部１０３内の反射部材３１の反射面上に結像するための結像光学系である。対物レンズ１０２は、不図示の本体フレームおよび鏡筒によって保持されており、レンズおよびミラーの組み合わせで構成される。対物レンズ１０２は、撮像部１０３が有する反射部材３１の反射面とプレパラート１０１とが光学的に共役となるように配置されており、物体側がプレパラート１０１に相当し、像側が反射面に相当する。対物レンズ１０２の物体側の開口数ＮＡは０．７以上で、物体面上の少なくとも１０ｍｍ×１０ｍｍの領域を一度に良好に結像できるように構成されていることが好ましい。

撮像部１０３は、対物レンズ１０２が結像したプレパラート１０１の像を撮像する部分で、複数の個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄを有する。撮像部１０３は、不図示の本体フレームあるいは対物レンズの鏡筒によって保持されている。図２は、撮像部１０３の上面図である。図２に示すように、複数の個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄは、対物レンズ１０２の視野内に２次元的に配列されており、プレパラート１０１の異なる複数の領域を同時に撮像できるように構成されている。

個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄの構成を、図３を参照して説明する。図３は、個別撮像部１０３Ａの構成図である。個別撮像部１０３Ａは、反射部材３１、再結像部３２、撮像素子３３、を有する。反射部材３１は、プレパラート１０１の任意の領域から対物レンズ１０２を介して結像される光束を反射する。そして、再結像部３２が、反射部材３１からの光束を撮像素子３３の撮像面上に結像し、撮像素子３３が、撮像面上の像を撮像してその撮像結果である画像データを制御部１０６へ出力する。個別撮像部１０３Ａは、さらに、撮像素子３３の姿勢を変更するための移動機構（図４の３３０）、及び、反射部材３１、再結像部３２の姿勢をそれぞれ制御可能な機構を備える。なお、本明細書の「撮像面」は、撮像素子３３の受光面を指すものとする。

反射部材３１の反射面と撮像素子３３の撮像面とは、再結像部３２に対して光学的共役となるように配置されており、物体側が反射面に相当し、像側が撮像面に相当する。また、対物レンズ１０２の光軸と再結像部３２の光軸とは、反射部材３１を介して直交するように構成されている。撮像素子３３としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の（２次元）撮像素子を用いることができる。個別撮像部１０３Ｂ〜１０３Ｄも同様の構成である。

装置１００に搭載される個別撮像部の数は、対物レンズ１０２の視野の面積に応じて適宜決定される。搭載される個別撮像部の配置及び構成も、対物レンズ１０２の視野の形状や撮像素子３３の形状、構成などによって適宜決定される。本実施形態では、１例として、Ｘ−Ｙ平面に２×２個の個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄが並んでいる構成とした。なお、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄは、反射部材３１を複数有する構成でもよいし、反射部材３１及び再結像部３２を有さず、対物レンズ１０２が結像した像を撮像素子３３は直接撮像する構成でもよい。

ここで、以降の説明においてそれぞれの撮像素子３３の姿勢を表す場合に、図２に示す座標系を使用するものとする。図２に示す座標系は、プレパラート１０１をＺ方向に動かした際に、その像が移動する方向をＺｓ方向とする。同様に、プレパラート１０１をＸ方向、Ｙ方向に動かした場合に、その像が移動する方向をそれぞれＸ_ｓ方向、Ｙ_ｓ方向と定義する。そのため、各個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄそれぞれにおいて、Ｘ_ｓ方向、Ｙ_ｓ方向、Ｚ_ｓ方向が異なることになる。各座標系についてより明確にするために、個別撮像部１０３Ａの姿勢については、Ｘ_ｓａ方向、Ｙ_ｓａ方向、Ｚ_ｓａ方向と記載し、個別撮像部１０３Ｂの姿勢については、Ｘ_ｓｂ方向、Ｙ_ｓｂ方向、Ｚ_ｓｂ方向と記載する。その他の個別撮像部１０３Ｃ、１０３Ｄの姿勢についても同様に、例えばＸ_ｓ方向であれば、個別撮像部１０３Ｃの姿勢についてはＸ_ｓｃ方向、個別撮像部１０３Ｄの姿勢についてはＸ_ｓｄ方向と記載する。

一般的な個別撮像部では、撮像素子３３の撮像面の周囲に撮像素子３３を実装した基板等の領域が存在するため、複数の撮像素子３３を隙間なく隣接して配置することは困難である。そのため、撮像素子３３を備える個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄを隣接して配置することも容易でなく、図２に示したように離して配置することとなる。この場合、１回の撮像では、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄ同士の隙間に対応する部分が撮像できず、抜け落ちたものとなってしまう。そこで装置１００では、この隙間を埋めるため、ステージ１０４を移動してプレパラート１０１と撮像部１０３との相対位置を変更しながら撮像を複数回行う。すなわち、撮像部１０３は、プレパラート１０１上の異なる複数の領域を撮像して、各領域の分割画像データを取得する。そして、制御部１０６で、取得した分割画像データを繋ぎ合わせることで、抜けのないプレパラート１０１の画像データを取得可能な構成としている。この動作を高速に行うことにより、画像取得に要する時間を短縮しつつ、広い領域の画像を取得できる。

図４は、撮像素子３３の姿勢を変更するための移動機構３３０の構成を説明する図である。移動機構３３０は、撮像素子実装基板３３１（以下、「基板３３１」と呼ぶ）、保持部材３３２、移動部材３３３Ａ〜３３３Ｃ、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃ、基板３３１が制御目標値に応じて制御された後の到達姿勢を補正するための補正機構３３５を有する。基板３３１は、撮像素子３３が配置されている部材で、基板３３１は、保持部材３３２によって保持されている。

保持部材３３２は、移動部材３３３Ａ〜３３３Ｃに固定されており、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃが、移動部材３３３Ａ〜３３３Ｃを移動することにより撮像素子３３の姿勢を変更できる。変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃ及び補正機構３３５としては、リニアモータ、エアシリンダ、ステッピングモータ、超音波モータ等を有するリニアアクチュエータを用いた機構などを用いることができる。なお、補正機構３３５にはＺ_ｓａ軸回りの回転機能を付加しても良い。

図５は、保持部材３３２をＺ_ｓａ方向から示した図である。図５に示したように、移動部材３３３Ａ〜３３３Ｃ及び変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃは、撮像素子３３毎に３つずつ設けられている。移動部材３３３Ａ〜３３３Ｃは、保持部材３３２に固定され、かつ適度に撓みやすい部材、すなわちＺ_ｓａ方向の剛性に比べＸ_ｓａおよびＹ_ｓａの両軸回りの剛性が相対的に低い部材で構成されている。したがって、３つの移動部材３３３Ａ〜３３３ＣをＺ_ｓａ方向に移動させることで、撮像素子３３の撮像面のＺ_ｓａ方向の位置を変更できるとともに、その撮像面の傾きを変更できる。

ステージ１０４は、プレパラート１０１を支持して移動することにより、プレパラート１０１の位置を変更する位置変更部である。ステージ１０４は、プレパラート１０１を支持する支持部と、支持部をＸＹ方向に移動するＸＹステージと、支持部をＺ方向に移動するＺステージと、を含む（いずれも不図示）。ＸＹステージ及びＺステージは、制御部１０６から出力される制御目標値に応じて支持部の移動を行う。

ＸＹステージ（不図示）は、装置１００の予備計測部１０５による予備計測可能な範囲（予備計測範囲）と、撮像部１０３による撮像可能な範囲（撮像実行範囲）との間を、プレパラート１０１が往来できるように構成されている。また、撮像実行範囲において、ＸＹステージを移動することで、図２を用いて説明したように、プレパラート１０１と撮像部１０３との相対位置を変更し、撮像部１０３によって複数回の撮像を実行可能とする。

予備計測部１０５は、予備計測範囲において、プレパラート１０１に含まれる試料１１の存在領域を取得するための計測を行う機能と、試料１１の撮像対象面１５に関する情報を取得するための計測を行う機能と、を備える。撮像対象面１５に関する情報を取得するための計測は、例えば、プレパラート１０１に含まれるカバーグラスの上面のうねりの計測等である。この場合の具体的な構成は、特許文献１に開示されているものと同等でよく、ここでの詳細な説明は省略する。

あるいは、プレパラート１０１に含まれるカバーグラスの厚みを計測する構成を更に備え、この計測結果とカバーガラスの上面のうねりの計測結果とから試料１１の上面に近いカバーグラス下面のうねりの情報を取得する構成としてもよい。あるいは、プレパラート１０１に含まれる試料１１のＺ方向に異なる複数の位置を撮像して得られた撮像結果から、コントラストの変化量、特定波長の照明光に対する透過光量等の計測機能を備える構成としてもよい。

制御部１０６は、装置１００の各構成を制御し、撮像部１０３の撮像結果を用いて観察用の画像データを生成する。制御部１０６は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどを含む演算処理の高速な汎用のコンピュータやワークステーション、専用のグラフィックボード、あるいはこれらの組み合わせによって構成される。また、制御部１０６は、装置１００の設定をユーザが変更する、あるいは後述するチャート１０８の描画情報を入力するための不図示のインターフェースを備える。

図６は、制御部１０６の機能ブロック図である。図６に示すように、制御部１０６は、画像生成部６１（以下、「生成部６１」と呼ぶ）、目標値算出部６２（以下、「算出部６２」と呼ぶ）、補正値算出部６３（以下、「算出部６３」と呼ぶ）、機構制御部６４を有する。

生成部６１は、撮像部１０３が取得したプレパラート１０１の画像データを処理することで、観察用画像のデータを生成する機能である。具体的には、ステージ１０４をＸＹ方向に移動しながら複数回撮像することにより取得した複数の分割画像データ同士の位置合わせを行い、それらの分割画像データを接続して観察用画像のデータを生成し、表示部１０７において表示可能とする。

算出部６２は、予備計測部１０５で計測した予備計測結果に基づいて、機構制御部６４が、装置１００のステージ１０４を制御するための制御目標値を求める。装置１００以外の装置でプレパラート１０１を予備計測し、その結果を取得して制御目標値を算出する構成としてもよい。具体的には、予備計測部１０５の予備計測結果を用いて、プレパラート１０１に含まれる試料１１の存在領域を取得する。そして、試料１１の存在領域に基づいて、観察用画像のデータを生成する撮像対象面１５を選択的に決定する。そして、算出部６２は、撮像対象面１５を、１つの撮像素子３３が１度に撮像可能な分割領域に分割し、各分割領域を撮像する順番及び各分割領域を撮像するためにステージ１０４を移動する位置を決定する。ここでは、ステージ１０４の移動順序及びその位置をまとめた制御目標値テーブルを生成する。

機構制御部６４は、取得した制御目標値テーブルに基づいてステージ１０４の移動を制御し、撮像対象領域の画像データのみを取得可能とする。これにより、病理診断などに必要な領域の画像データを選択的に取得することができ、観察用画像のデータの容量を小さくすることができ、データのハンドリングが容易になる。なお、通常は、試料１１の存在範囲と等しくなるように撮像対象面１５を決定する。

また、算出部６２は、予備計測部１０５の計測結果から、プレパラート１０１に含まれる試料１１の撮像対象面１５に関する情報を取得する。また、対物レンズ１０２、再結像部３２の倍率に基づいて、試料１１の撮像対象面１５からの光束が対物レンズ１０２を介して結像する結像面（結像曲面）を算出する。分割領域ごとに結像面の近似平面を算出し、取得した近似平面に個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄそれぞれの撮像面を一致させるために必要な撮像素子３３の変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの制御目標値を決定する。この制御目標値に基づいて、機構制御部６４が変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃを制御して撮像素子３３の姿勢を変更することにより、ボケの少ない良好な画像を取得可能とする。

図１１は、分割領域を説明する図であり、対物レンズ１０２の物体側を示している。図１１（ａ）は、Ｚ方向から試料１１を見た図で、図１１（ｂ）は、そのＳ_１−Ｓ_２断面図である。図１１（ａ）に示すように、試料１１は、複数の分割領域１２に分割されている。分割領域１２は、１つの撮像素子３３が１度に撮像できる領域である。個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄそれぞれは、複数の分割領域１２のうち、対物レンズ１０２の視野１３内の領域１４Ａ〜１４Ｄそれぞれを撮像する。以降、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄそれぞれの撮像素子３３で、１度に撮像可能な領域１４Ａ〜１４Ｄを撮像領域１４Ａ〜１４Ｄという。図１１（ｂ）のＳ_１−Ｓ_２断面図に示すように、試料１１の撮像対象面１５は、平坦ではなくうねりを有している。そのため、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄは、それぞれの撮像領域１４Ａ〜１４Ｄが姿勢制御例１６のように、撮像対象面１５に追従するように、その姿勢を変更することが求められる。

そこで、算出部６２が、試料１１の撮像対象面１５を分割領域１２に分割し、それぞれの分割領域を撮像領域１４Ａ〜１４ＤのＸＹ位置に効率よく移動させるためのステージ１０４の制御目標値を算出する。また、算出部６２によって、それぞれの分割領域１２から投影される結像面の近似平面を算出し、算出した近似平面に撮像面を一致させるために必要な撮像素子３３の変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの制御目標値を決定する。そして、機構制御部６４は、算出部６２が取得した制御目標値に基づいて、撮像対象面１５と撮像部１０３の撮像領域１４Ａ〜１４Ｄとの関係が姿勢制御例１６になるように、ステージ１０４及び変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃを制御する。

ここで、図７に撮像素子３３の移動機構３３０の構成の一例を示す。図７では、説明を簡単にするために、移動部材３３３Ａ、３３３Ｃおよび変更機構３３４Ａ、３３４Ｃのみが設けられている場合について述べる。また、ここでは、個別撮像部１０３Ａについて、Ｘ_ｓａ軸回りに回転させる回転方向（Θｘ_ｓａ）の姿勢制御を行う例について示しているが、Θｘ_ｓａ方向の制御に限定するものではない。また、別の個別撮像部１０３Ｂ〜１０３Ｄも、同様の構成である。

図７では、制御部１０６から、予備計測結果から算出した制御目標値に基づいて、移動部材３３３Ａを変更機構３３４Ａと反対方向（−Ｚ_ｓａ方向）に、移動部材３３３Ｃを変更機構３３４Ｃに近づく方向（＋Ｚ_ｓａ方向）に移動制御する。このことによって、移動部材３３３Ａの弾性部３３６Ａ及び移動部材３３３Ｃの弾性部３３６Ｃが変形し、基板３３１が到達位置３３８に移動している。この到達姿勢３３８は、理想的に動かしたかった位置（目標姿勢）３３７に対して、操作軸Ｘ_ｓａ軸回りの回転とは別に−Ｙ_ｓａ方向の移動成分が重畳している状態である。すなわち、到達姿勢３３８には、Ｘ_ｓａ軸回りの回転とは別の軸の変動成分（他軸変動成分）ΔＳが重畳した状態である。

この他軸変動成分について、図８を用いて詳細に説明する。基板３３１に実装された撮像素子３３の撮像面を、撮像素子３３が目標姿勢を保っている状態における目標位置３３７Ｓに移動させるためには、回転中心３３７Ｒを中心に回転するように基板３３１及び撮像素子３３の姿勢を制御することが理想的である。しかし、実際には、回転中心３３７Ｒから距離Δｄだけ離れた位置３３８Ｒが回転中心となり、その結果、基板３３１の撮像面が、到達位置３３８Ｓに移動してしまう。すなわち、他軸変動成分ΔＳが重畳して、撮像素子３３の撮像面は、目標位置３３７Ｓとは異なる位置（到達位置）３３８Ｓに移動することがある。

これは、図４及び図７で示したように、移動部材３３３Ａ、３３３Ｃの長さや基板３３１の厚み、保持部材３３２の厚み等の物理的な距離が、弾性部３３６Ａ、３３６Ｃと撮像面との間に存在することに起因する。あるいは、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃに発生する計測誤差や、制御部１０６に発生する制御演算誤差、移動機構３３０全体に発生する機構誤差や変形等にも起因する。例えば、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの取り付けが、Ｚ_ｓａ方向に対してＹ_ｓａ方向に傾いてしまった場合、意図しないＹ_ｓａ方向への移動が他軸変動成分となる。

他軸変動成分があることにより発生する問題について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、試料１１と撮像部１０３の撮像領域との関係を説明する図で、図１０は、試料１１からの光束の結像面と撮像素子３３の撮像面との関係を説明する図である。なお、図９及び図１０では、撮像素子３３の撮像面をＸ_ｐａ−Ｙ_ｐａ面、撮像面に垂直な方向をＺ_ｐａ方向として説明する。Ｘ_ｐａ、Ｙ_ｐａ、Ｚ_ｐａは、撮像素子３３の撮像面を基準とした軸であり、ステージ１０４の移動を基準とした軸Ｘ_ｓａ、Ｙ_ｓａ、Ｚ_ｓａに対して、目標姿勢に制御された分だけ傾いている。

図９に示すように、撮像素子３３の撮像領域は、他軸変動成分ΔＳが発生することによって、目標姿勢における領域３３１Ｐから−Ｙ_ｐａ方向にΔＳ_ｙｐだけ位置がずれた領域３３１Ｅとなってしまう。こうした他軸変動成分は、撮像面内の全方向に発生する可能性がある。そのため、各方向の最大移動量を想定すると、撮像素子３３の撮像領域のうち、画像を取得するために使用可能な領域は領域３３１Ａとなり、撮像素子３３の全画素領域を有効に使用できないこととなる。

また、図１０に示すように、撮像素子３３の撮像面は、目標姿勢における撮像面の目標位置３３７Ｓから−Ｚ_ｐａ方向にΔＳ_ｚｐだけ移動した到達位置３３８Ｓとなってしまう。そのため、撮像素子３３の撮像面が、試料１１からの光束が結像する結像面１７から遠ざかってしまい、ボケた画像が取得されてしまうこととなる。

そこで、このような問題を解決するために、制御部１０６は、算出部６３を備える。算出部６３は、他軸変動成分によるずれが低減された姿勢で撮像部１０３が撮像を実行できるように、機構制御部６４が、補正機構３３５を制御するための補正値を算出する。具体的には、算出部６３は、チャート１０８の既知の描画情報と撮像部１０３の制御目標値とから、撮像部１０３が目標姿勢においてチャート１０８を撮像した際に取得されることが期待される目標画像データを算出する。

一方で、算出部６３は、撮像部１０３が制御目標値に応じて制御された後に到達した到達姿勢で、撮像部１０３が、描画情報が既知であるチャート１０８を撮像した結果得られる到達画像データを取得する。そして、算出部６３は、目標画像データと、到達画像データとを比較し、撮像部１０３の撮像面の到達姿勢に重畳されている他軸変動成分を分析し、その補正値を算出する。

この補正値に基づいて、機構制御部６４を介して装置１００を制御し、撮像部１０３の姿勢を他軸変動成分が低減された状態とし、撮像素子の画素領域を有効に使用しつつ、ボケの少ない良好な画像を取得可能とする。

機構制御部６４は、算出部６２の算出結果及び算出部６３の算出結果に基づいて、ステージ１０４および撮像部１０３を移動させる変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃ、補正機構３３５Ａ〜３３５Ｃを制御する。

表示部１０７は、生成部６１が生成した観察用画像のデータに基づいて、病理診断に適した観察用画像を表示する機能を有する。ＣＲＴや液晶等のモニタにより構成することができる。

チャート１０８は、レーザ加工やフォトエッヂング等の一般的な微細加工によってチャートパターンが描画された部材を用いることができる。そして、チャート１０８は、ステージ１０４上に設置され、プレパラート１０１が予備計測範囲に配置されている間に、撮像実行範囲に配置されるように構成されている。あるいは、算出部６２によって制御目標値が算出されてから、プレパラート１０１が撮像実行範囲に移動するまでの間に撮像実行範囲に配置されるように構成されてもよい。そして、撮像部１０３によって到達姿勢に到達した状態で撮像され、算出部６３によってその到達画像データが取得される。

チャート１０８の描画情報は、制御部１０６の記憶部６５に記憶されている。そして、算出部６３によって、描画情報と撮像部１０３の制御目標値とから、撮像部１０３が目標姿勢に到達している状態でチャート１０８を撮像した場合に取得が期待される目標画像データを算出する。

図１２に、チャート１０８の一例を示す。図１２に示すように、チャート１０８は、描画部８０Ａ〜８０Ｄによって構成され、それぞれ、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄが撮像可能な物体側の領域に対応している。また、チャート１０８が、撮像実行範囲に配置される際に、描画部８０Ａ〜８０ＤそれぞれのＸＹ中心と、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄの撮像面の理想的な回転中心の物体側に相当するＸＹ位置とが、それぞれ一致する位置関係となっている。ここで、描画部８０Ａ〜８０ＤそれぞれのＸＹ中心と、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄの撮像面の理想的な回転中心の物体側に相当するＸＹ位置とは、完全に一致している必要はなく、略一致していればよい。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）に、描画部８０Ａの一例と、個別撮像部１０３Ａとの関係を示す。図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、描画部８０Ａは、表面に配置されている模様８１１〜８１３、８２１〜８２３を有する。模様８１１〜８１３、８２１〜８２３は、チャート１０８の基材を透明部材とし、該基材より透過率が低くなるように加工される。あるいは、基材の透過率を低くし、該基材より透過率が高くなるように加工されてもよい。ここで、模様８１１と模様８２１、模様８１２と模様８２２、模様８１３と模様８２３とは、それぞれ、Ｚ方向に対して同じ位置（高さ）に配置されている。また、描画部８０ＡをＺ方向から見た図１３（ｂ）のように、模様８１１と模様８２１、模様８１２と模様８２２、模様８１３と模様８２３は、それぞれ、Ｚ方向の直交する直線（Ｘ方向の直線）軸として線対称に配置されている。

模様８１１〜８１３、８２１〜８２３のうち、最も低い位置に配置される模様８１１、８２１は、想定される試料１１の最下面（スライドグラス上面）の高さに合わせて決定するとよい。また、最も高い位置に配置される模様８１３、８２３は、想定される試料１１の最上面に合わせて決定するとよい。また、最もＹ方向外側に配置される模様８１１、８２１は、個別撮像部１０３Ａの撮像素子３３の画素領域のＹ_ｐａ方向範囲に基づいて決定するとよい。

さらに、図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、個別撮像部１０３Ａの撮像面をΘｘ_ｓａ方向に移動させた場合の、目標姿勢と到達姿勢との違いについて示している。実際に個別撮像部１０３Ａが到達した到達姿勢における撮像面３３８Ｓは、個別撮像部１０３Ａが理想的な回転中心で移動した場合に到達すべき撮像面３３７Ｓに対し、−Ｙ_ｓａ方向の他軸変動成分をもっている。このため、撮像面３３８Ｓの、再結像系３２、反射部材３１、対物レンズ１０２を介した描画部８０Ａ上における投影領域（撮像領域）は、目標姿勢における撮像領域３３７ＰからＹ軸方向にずれた領域３３８Ｐとなる。

図１４に、各模様８１１〜８１３、８２１〜８２３からの光束の結像面と個別撮像部１０３Ａの撮像面との関係を示す。模様８１１〜８１３、８２１〜８２３は、それぞれ、対物レンズ１０２で結像され、結像面８１１Ｐ、８１２Ｐ、８１３Ｐ、８２１Ｐ、８２２Ｐ、８２３Ｐを形成する。図１４に示すように、個別撮像部１０３Ａの撮像面が、撮像面３３７Ｓの状態にあるとすると、結像面８１２Ｐ、８２３Ｐが撮像面に投影され、画像データが取得されることになる。取得される画像データについて、図１５を参照して説明する。

図１５は、図１３に示した状態において取得した画像データを示す。これらの画像データは、算出部６３で補正値の取得に用いる画像データである。具体的には、一方は、撮像部１０３が目標姿勢を取っている状態（撮像部１０３が撮像領域３３７Ｐを撮像する状態）で描画部８０Ａを撮像した場合に取得が期待される目標画像データ３３１Ｄである。また、他方は、撮像部１０３が到達姿勢を取っている状態（撮像部１０３の結像面が結像面３３８Ｐの状態）で描画部８０Ａを撮像した結果得られる到達画像データ３３１ＰＤである。

目標画像データ３３１Ｄは、算出部６３によって、制御部１０６に記憶されている各模様の位置情報と撮像部１０３の制御目標値に基づいた撮像領域３３７Ｐとから取得可能である。図１５に示すように、目標画像データ３３１Ｄには、模様８１２、８２３に対応する模様データ８１２Ｄ、８２３Ｄが反映されている。到達画像データ３３１ＰＤにも、模様８１２、８２３に対応する模様データ８１２ＰＤ、８２３ＰＤが反映されているが、目標画像データ３３１Ｄの模様データ８１２Ｄ、８２３Ｄとは、位置が異なっている。これは、他軸変動成分によって個別撮像部１０３Ａが目標姿勢からずれているためである。すなわち、算出部６３が、目標画像データ３３１Ｄと到達画像データ３３１ＰＤとを比較することにより、撮像部１０３の撮像面の到達姿勢に重畳されている他軸変動成分が分析可能となる。

具体的には、模様データ８１２Ｄの中心と模様データ８１２ＰＤの中心との差分を他軸変動成分とする。この時、模様データ８２３Ｄと模様データ８２３ＰＤとを用いて同様の差分を求め、２つの差分結果から他軸変動成分を算出しても良い。また、目標画像データ３３１Ｄと到達画像データ３３１ＰＤとを比較する際に、比較に使用する領域は、２つ以上の模様データが含まれないような領域８３１、８３２に設定することが好ましい。なお、到達画像データ３３１ＰＤには、模様８１３、８２２から取得されるボケた模様データ８１３ＰＤ、８２２ＰＤも反映されるが、これらの模様データ８１３ＰＤ、８２２ＰＤを他軸変動成分の分析に使用する対象から取り除くことが好ましい。

ここまで、図１３〜図１５を用いて、個別撮像部１０３Ａの撮像面をΘｘ_ｓａ方向に移動させた場合の例について説明してきた。描画部８０Ａを図１６に示すような構成として、模様データのＸ_ｐａ方向の差分と併せて分析することで、Θｙ_ｓａ方向および両方向に移動させた場合にも対応可能である。描画部８０Ｂ〜８０Ｄについても描画図８０Ａと同様の構成からなる。このような構成にすることにより、個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄのいずれにおいても、姿勢の変更によって発生した他軸変動成分によるずれを補正できる。

描画部８０Ａ〜８０Ｄの、具体的な模様の数や位置関係は、対物レンズ１０２や撮像部１０３の形状・構成などによって適宜決定される。図１６に描画部８０Ａ〜８０Ｄの変形例を示す。この変形例の描画部は、図１３に示した模様に加え、模様８３１〜８３３、８４１〜８４３を有する。模様８１１、８２１、８３１、８４１と、模様８１２、８２２、８３２、８４２と、模様８１３、８２３、８３３、８４３とは、それぞれ、Ｚ方向に対して同じ位置（高さ）に配置されている。また、模様８３１と模様８４１、模様８３２と模様８４２、模様８３３と模様８４３は、それぞれ、Ｘ方向の中心に対して、対称な位置に配置されている。

次に、装置１００を用いた画像取得方法について、図１７に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ６１では、記憶部６５が、チャート１０８に記載されている模様の位置情報（描画情報）を記憶する。描画情報は、撮像素子３３の位置にズレが生じない装置１００とは別の装置を用いて、安定した温度環境下でチャート１０８の撮像を行って画像を取得し、取得した画像に基づいて取得した描画情報を記憶してもよい。ここで使用した別の装置も、複数の撮像素子を有しており、複数の撮像素子それぞれが、装置１００における複数の個別撮像素部それぞれと対応しているものとする。

なお、チャート１０８の描画情報の取得は、上述の別の装置で行ってもよいし、装置１００の制御部１０６にその機能を搭載してもよい。あるいは、上述したような別の装置を使用せずに、装置１００を使用し、基準とする姿勢において安定した温度環境の下でチャート１０８の撮像を行い、この画像に基づいた描画情報を記憶する構成としてもよい。さらに、装置１００や別の装置を用いて撮像を行わず、チャート１０８を作成した際の設計データに基づいた描画情報を記憶する構成としてもよい。描画情報は、装置１００の記憶部に記憶せずに、不図示のインターフェースを介して適宜入力してもよい。

このように、ステップＳ６１は、装置１００の画像取得動作の準備段階である。ステップＳ６１は、画像の取得を行う度にステップＳ６１の動作を行うか否かを選択するか、あるいは製造時などの初回の調整時にだけ行うことにしてもよい。

次のステップＳ６２では、機構制御部６４が、プレパラート１０１を予備計測範囲に移動させるようにステージ１０４を制御する。予備計測範囲において、予備計測部１０５が、プレパラート１０１の予備計測を行う。

次のステップＳ６３では、算出部６２が、ステージ１０４及び移動機構３３０の制御手順を決定する。具体的には、算出部６２が、予備計測結果に基づいて、プレパラート１０１に含まれる試料１１の観察用画像のデータを生成する撮像対象面１５を決定し、撮像対象面１５を撮像するための、対物レンズ１０２と再結像系３２とを介した結像面を算出する。これらの結果に基づいて、算出部６２は、撮像対象面１５の画像のデータを取得するための機構制御部６４による位置変更部１０４、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの制御手順を制御目標値テーブルとして決定する。

一方で、撮像部１０３は、撮像範囲にあるチャート１０８の撮像を行う。これらの結果に基づいて、算出部６３は、機構制御部６４による補正機構３３５の制御手順を、制御補正値テーブルとして決定する。なお、ステップＳ６３の各制御手順の決定方法は、図１８を用いて後述する。

次のステップＳ６４では、機構制御部６４が、プレパラート１０１が撮像範囲に移動するようにステージ１０４を制御する。そして、撮像部１０３がプレパラート１０１の撮像を行う。ここで、ステップＳ６３で決定した手順（ステージ１０４を移動させる制御目標値テーブル）に応じて、プレパラート１０１と撮像部１０３との相対位置が変更するようにステージ１０４を制御する。

また、ステージ１０４の各移動と同時に、ステップＳ６３で決定した手順（撮像部１０３を移動させる制御目標値テーブルおよび制御補正値テーブル）に応じて、撮像部１０３の姿勢を制御する。そして、上記の制御の完了ごとに、撮像部１０３が、プレパラート１０１の撮像を行い、制御部１０６は、撮像部１０３から分割画像データを取得する。

最後のステップＳ６５では、ステップＳ６４で取得した複数の分割画像データ同士の位置合わせを行い、それらの分割画像データを接続して観察用画像のデータを生成し、表示部１０７において表示可能とする。なお、分割画像データの接続動作は、ステップＳ６４の画像データの取得と並行して行ってもよい。

図１８に、ステップＳ６３において装置１００が画像データを取得するための制御手順を決定する詳細を説明するフローチャートを示す。

ステップＳ６３１では、算出部６２が、予備計測結果に基づいて、プレパラート１０１に含まれる試料１１の観察用画像のデータを生成する撮像対象面１５と対物レンズ１０２、再結像系３２を介した結像面を算出する。そして、ステージ１０４および撮像部１０３の変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの移動を制御するために、表１のような制御目標値テーブルを作成する。表１においては、各個別撮像部１０３Ａ〜１０３Ｄが撮像可能な単位領域（撮像領域）を、所定の順序で撮像対象面１５内の分割領域に合わせるために、ステージ１０４及び撮像部１０３を移動させるための制御目標値が制御手順ごとに記載される。

次のステップＳ６３２では、算出部６３が、撮像部１０３の姿勢の制御補正値テーブルを更新するための前段階として、標準制御補正値テーブルを更新するか否かを判断する。標準制御補正値テーブルは、例えば表２のように、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃに想定される範囲の制御目標値（標準制御目標値）と、それぞれの標準制御目標値に基づいて制御された際に必要となる補正値（標準制御補正値）との関係情報が記載されている。表２には、個別撮像部１０３Ａの変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃそれぞれを、標準制御目標値（Ｚ_ｓａ１Ｔ［ｎ］、Ｚ_ｓａ２Ｔ［０］、Ｚ_ｓａ３Ｔ［０］）で制御した場合、必要となる標準制御補正値が（Ｘ_ｓａ１Ｔ［ｎ］、Ｙ_ｓａ１Ｔ［ｎ］）であった例を示す。

標準制御補正値テーブルの更新が不要と判断した場合、ステップＳ６３７へ移行し、算出部６３は、現在の標準制御補正値テーブルに基づいて制御補正値テーブルを更新する。標準制御補正値テーブルの更新が必要と判断した場合、ステップＳ６３３へ移行し、算出部６３は、標準制御補正値テーブルに記載する補正値の取得を開始する。次のステップＳ６３３では、標準制御補正値テーブルに記載する標準制御補正値を新たに算出するか否かを判断する。

標準制御補正値を新たに算出する必要があると判断した場合、算出部６３は、標準制御補正値テーブルから、新たに標準制御補正値を算出する標準制御目標値を決定する。そして、ステップＳ６３４へ移行し、決定した標準制御目標値における補正値の取得を開始する。一方、標準制御補正値を新たに算出する必要がないと判断した場合、ステップＳ６３７へ移行し、算出部６３は、現在の標準制御補正値テーブルに基づいて制御補正値テーブルを更新する。

ステップＳ６３４では、算出部６３が、目標画像データを取得する。具体的には、ステップＳ６１で記憶したチャート１０８の描画情報とステップＳ６３３で選択した標準制御目標値とから、選択した標準制御目標値の目標姿勢で撮像部１０３がチャートを撮像した場合に取得される目標画像データを取得する。

次のステップＳ６３５では、機構制御部６４が、撮像部１０３をステップＳ６３３で決定した標準制御目標値に基づいて制御する。そして、到達姿勢においてチャート１０８を撮像して到達画像データの取得を行う。

次のステップＳ６３６では、ステップＳ６３４で取得した目標画像データとステップＳ６３５で取得した到達画像データとを比較して、撮像部１０３の到達姿勢に重畳されている他軸変動成分を分析する。そして、ステップＳ６３３で選択した標準制御目標値に対応させる補正値を算出する。その後、算出した標準制御補正値に基づいて撮像素子３３の姿勢の補正を行い、この状態で再びステップＳ６３５〜Ｓ６３６のフローを行い、再算出した補正値を、先に算出した標準制御補正値に反映させるというシーケンスとしてもよい。あるいは、再算出した補正値と、先に算出した標準制御補正値との変化量が所定値以下になるまで繰り返すというシーケンスとしてもよい。

ステップＳ６３７では、現在の標準制御補正値テーブルに基づいて、表３に示すような、撮像部１０３の姿勢を補正する制御補正値テーブルを更新する。表３においては、制御目標値テーブル（表１）に記録された制御順序ごとに、撮像部１０３の姿勢を補正するための、各補正機構の制御補正値が記載される。

標準制御補正値テーブルに基づく制御補正値テーブルの更新には、一般的な内挿計算を用いればよい。例えば、表１〜表３の例においては、制御順序Ｎ番目に記載されるＸ_ｓａ方向の制御補正値Ｘ_ｓａ［Ｎ］は、（１）式で求められる。なお、変更機構３３４Ａの制御補正値をＸ_ｓａ１Ｔ［Ｎ］、変更機構３３４Ｂの制御補正値をＸ_ｓａ２Ｔ［Ｎ］、変更機構３３４Ｃの制御補正値をＸ_ｓａ３Ｔ［Ｎ］とする。
Ｘ_ｓａ［Ｎ］＝Ｘ_ｓａ１Ｔ［Ｎ］＋Ｘ_ｓａ２Ｔ［Ｎ］＋Ｘ_ｓａ３Ｔ［Ｎ］・・・（１）

ここで、制御補正値Ｘ_ｓａ１Ｔ［Ｎ］、Ｘ_ｓａ２Ｔ［Ｎ］、Ｘ_ｓａ３Ｔ［Ｎ］は、それぞれ（２）〜（４）式で表される。
Ｘ_ｓａ１Ｔ［Ｎ］＝Ｘ_ｓａ１Ｔ［ｎ］＋ａ_１＊（Ｘ_ｓａ１Ｔ［ｎ＋１］−Ｘ_ｓａ１Ｔ［ｎ］） ０＜ａ_１＜１・・・（２）
Ｘ_ｓａ２Ｔ［Ｎ］＝Ｘ_ｓａ２Ｔ［ｎ］＋ａ_２＊（Ｘ_ｓａ２Ｔ［ｎ＋１］−Ｘ_ｓａ２Ｔ［ｎ］） ０＜ａ_２＜１・・・（３）
Ｘ_ｓａ３Ｔ［Ｎ］＝Ｘ_ｓａ３Ｔ［ｎ］＋ａ_３＊（Ｘ_ｓａ３Ｔ［ｎ＋１］−Ｘ_ｓａ３Ｔ［ｎ］） ０＜ａ_３＜１・・・（４）

ここで、目標姿勢にするための変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃの目標制御値Ｚ_ｓａ１［Ｎ］、Ｚ_ｓａ２［Ｎ］、Ｚ_ｓａ３［Ｎ］は、（５）〜（７）式で表すことができるため、係数ａ_１、ａ_２、ａ_３を求めることができる。
Ｚ_ｓａ１［Ｎ］＝Ｚ_ｓａ１［ｎ］＋ａ_１＊（Ｚ_ｓａ１［ｎ＋１］−Ｚ_ｓａ１［ｎ］）・・・（５）
Ｚ_ｓａ２［Ｎ］＝Ｚ_ｓａ２［ｎ］＋ａ_２＊（Ｚ_ｓａ２［ｎ＋１］−Ｚ_ｓａ２［ｎ］）・・・（６）
Ｚ_ｓａ３［Ｎ］＝Ｚ_ｓａ３［ｎ］＋ａ_３＊（Ｚ_ｓａ３［ｎ＋１］−Ｚ_ｓａ３［ｎ］）・・・（７）

Ｙ_ｓａ方向の制御補正値も同様についても、同様の方法で求めることができる。

なお、ステップＳ６３３〜Ｓ６３６のフローによる標準制御補正テーブルの更新は、画像取得をする度に要否を選択して行うか、あるいは製造時などの初回の調整時だけ行うこととしてもよい。あるいは、標準制御補正テーブルの標準制御目標値を、ステップＳ６３２で作成した制御目標値テーブルに記載されている、撮像部１０３の制御目標値と一致させ、更新した標準制御補正値テーブルをそのまま制御補正値テーブルとしてもよい。この場合、ステップＳ６３３〜Ｓ６３６のフローによる制御補正値テーブルの更新は画像取得動作をする度に行うこととなるが、実際に制御する目標姿勢に即して、規則性の低い他軸変動成分に対応した補正値が取得できる。

あるいは、標準制御補正値テーブルに、ステップＳ６３２で作成した制御目標値テーブルに記載されている、撮像部１０３の制御目標値から特異制御目標値を選択して追加する。そして、特異制御目標値に対する補正値算出のみを選択的に画像取得動作毎に行い、そのまま制御補正値テーブルに反映させることとしてもよい。

ここで、特異制御目標値は、他の制御目標値に比べて特に規則性が低い姿勢を要請する制御目標値であって、ステップＳ６３２で制御目標値を算出した際に、制御機構および補正機構の各種諸元または変動成分算出履歴から決定することができる。あるいは、ステップＳ６３２で制御目標値を算出した際に、標準制御補正テーブルの複数の標準姿勢目標値と比較し、比較結果の差分が所定値以上である場合に、特異姿勢目標値として決定してもよい。

このような方法で、プレパラート１０１に含まれる試料１１の撮像対象面１５のうねりに追従させるように、撮像素子の光軸方向の位置および光軸に対する傾きを変更可能な画像取得装置において、到達した姿勢に重畳している他軸変動成分を簡便に補正できる。
このことによって、各姿勢においてボケの少ない画像を取得し、かつ、撮像素子の画素を有効使用することができる。

また、他軸変動成分が重畳して移動する物体の角度計測は容易で無いため、撮像素子３３の姿勢を角度計測によって特定することは困難な場合が多く、駆動軸方向以外の計測手段を設けるのは、スペースやコストにおいても不利となる。装置１００によれば、角度計測等を行うための計測手段を設ける必要はなく、容易に撮像素子３３の姿勢を補正できる。

ここまで、各個別撮像部内が有する撮像素子３３の姿勢を変更制御および補正制御することによって、その撮像面を結像面に近づけ、プレパラート１０１に含まれる試料１１の撮像対象面１５のうねりによる影響を抑制した画像を取得可能とする例を説明した。しかし、例えば、ステージ１０４や反射部材３１、再結像系３２の位置・姿勢を移動制御および補正制御すること、あるいはそれらの組み合わせによっても同様の効果は得られる。例えば、反射部材３１の姿勢を移動制御することによって結像面を撮像面に近づけ、その際に発生した他軸変動成分を、撮像素子３３の位置を移動制御して補正する構成とすることで、各部材の配置や構成が最適化できる。また、パラレルリンク機構を用いることによって、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃおよび補正機構３３５を一体構成としてもよい。

また、撮像素子が２次元的に配列された個別撮像部群を用いた説明を行ったが、１次元的又は３次元的に配列された個別撮像部群を用いても良い。また、撮像素子として、２次元撮像素子を用いていたが、１次元撮像素子（ラインセンサ）を用いても良い。

（第２の実施形態）
図１９は、本発明を実現する第二の実施形態である画像取得システム２００（以下、「システム２００」と呼ぶ）の図である。図１９に基づいて、本実施形態について説明する。

システム２００は、装置１００、表示装置２０１、画像サーバ（画像記憶装置）２０２を有する。装置１００と表示装置２０１と画像サーバ２０２とは、ネットワーク２０３を介して、汎用のＬＡＮケーブル２０４で接続される。あるいは、画像サーバ２０２と装置１００との間、または装置１００と表示装置２０１との間は、汎用Ｉ／Ｆのケーブルで接続される構成としても良い。

画像サーバ２０２は、装置１００により生成された観察用画像のデータを保存する機能を有する。装置１００は、第１の実施形態で説明した機能に加えて、観察用画像のデータを画像サーバ２０２から取得し、病理診断に適した画像や情報を表示するための観察用画像データを再編集可能な機能（不図示）を有する。その他の構成は、図１において説明した装置１００と同様であり、詳細な説明は省略する。

表示装置２０１は、表示部１０７と同等で、装置１００の生成した観察用画像データに基づいて、病理診断に適した観察用画像を表示する機能を有する。また、表示装置２０１は、装置１００の設定をユーザが変更する、あるいはチャート１０８の描画情報を入力するための不図示のインターフェースを備える。表示装置２０１を構成するモニタをタッチパネルとしても良い。

このように構成されるシステム２００は、構成要素をそれぞれ遠方に配置可能であり、ユーザの遠隔操作による画像取得や画像表示を行うことができる。

システム２００の画像取得方法について、図２０に示すフローチャートを用いて説明する。まずステップＳ７１では、記憶部６５が、チャート１０８に記載されている模様の位置情報（描画情報）を記憶する。この手順は、図１７で説明したステップＳ６１と同様であり、予め取得してあり、再度取得する必要がない場合には省略できる。次のステップＳ７２では、機構制御部６４が、プレパラート１０１を予備計測部１０５による予備計測が実行可能な範囲（予備計測範囲）に移動させるようにステージ１０４を制御する。この手順は、図１７で説明したステップＳ６２と同様である。

次のステップＳ７３では、算出部６２が、予備計測結果に基づいて、表１に示すようなステージ１０４および撮像部１０３を移動させる制御手順を決定する。この手順は、図１８で説明したステップＳ６３１〜Ｓ６３６と同様である。ただし、ステップＳ６３１で行う制御目標値テーブルの更新は、画像取得動作毎に最初の１度でよい。また、本実施形態では、ステップＳ６３２、Ｓ６３３で行う判断、およびステップＳ６３７で行う制御補正値テーブルの更新は行わず、算出部６３は、直後に撮像を行う分割領域を撮像するための制御目標値を選択する。ここで選択した制御目標値について、補正値の算出を行う。補正値の取得方法は、第１の実施形態のステップＳ６３４〜Ｓ６３６と同様である。

次のステップＳ７４では、機構制御部６４が、プレパラート１０１を撮像部１０３の撮像範囲に移動するようにステージ１０４、変更機構３３４Ａ〜３３４Ｃを制御する。また、ステップＳ７３で取得した補正値に基づいて、補正機構３３５を制御する。その後、撮像部１０３が、プレパラート１０１の撮像を行い、生成部６１が、撮像部１０３の撮像結果である分割画像データを取得する。

次のステップＳ７５では、生成部６１が、ステップＳ７３で更新した制御目標値テーブルに記載された一連の画像取得制御を完了するか否かを判断する。すなわち、撮像対象面１５内の分割領域のうち撮像する領域があるか否かを判断する。画像取得制御を完了すると判断した場合、ステップＳ７６へ移行し、生成部６１が、観察用画像のデータを生成する。画像取得制御を完了しないと判断した場合、ステップＳ７２へ移行し、制御目標値テーブルに即した画像取得処理を続行する。この場合、次に撮像する分割領域に対応する制御目標値を、制御目標値テーブルから選択し、その制御目標値に対応する補正値を取得する。

最後のステップＳ７６では、ステップＳ７２〜Ｓ７５のフローで取得した複数の分割画像データ同士の位置合わせを行い、それらの分割画像データを接続して観察用画像のデータを生成し、表示部１０７において表示可能とする。なお、分割画像データの接続動作は、ステップＳ７２〜Ｓ７５のフローの分割画像データの取得と並行して行ってもよい。

本実施形態の場合、ステップＳ７２〜Ｓ７４を繰り返すことになるため、ステージ１０４は、撮像部１０３の姿勢制御を行う度に、チャート１０８とプレパラート１０１とを撮像可能範囲に移動することになる。しかし、実際に到達した姿勢に即して、再現性の低い他軸変動成分に対応した補正値が取得できる。第１の実施形態の画像取得方法と組み合わせて、再現性が低いことが予測される特異制御目標値に対する姿勢制御にのみ、選択的にステップＳ７２〜Ｓ７４のフローを行うこととしてもよい。

このような方法で、プレパラート１０１に含まれる試料１１の撮像対象面１５のうねりに追従させるように、撮像素子の光軸方向の位置および光軸に対する傾きを変更可能な画像取得装置において、到達した姿勢に重畳している他軸変動成分を補正できる。その結果、撮像素子の画素を有効利用することができる。また、より安定的に各姿勢においてボケの少ない画像を取得できる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、前述の各実施形態の機能の全部または一部を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、システム２００あるいは装置１００のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することで、プログラムが実行される。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

また、コンピュータが、読み出したプログラムコードを実行することにより、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが、実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。

更に、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。

なお、本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。また、第１から第３の実施形態で説明した構成は、お互いに組み合わせて使用できる。従って、上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に想到し得るものであり、そのような様々な組み合わせによるシステムも本発明の範疇に属する。

例えば、上述した各実施例に係る画像取得装置の画像取得動作において、プレパラート１０１の撮像時とチャート１０８の撮像時とでは、対物レンズ１０２のＮＡを異なる値に設定することが、高精度な他軸変動成分の検出を行う上で有効な手段となる。具体的には、注目する模様の結像データを取得したいチャート１０８の撮像時においては、対象範囲全域の結像データを取得したいプレパラート１０１の撮像時よりも高ＮＡに設定する。このことによって、より高解像度な画像を取得できるため、高精度な他軸変動成分を検出することができる。

一方で、様々な姿勢において注目する模様の結像データを取得したいチャート１０８の撮像時においては、対象範囲の近似結像面に追従させた姿勢でデータを取得するプレパラート１０１の撮像時よりも広焦点深度（低ＮＡ）に設定する。このことによって、チャート１０８の模様を単一の高さにのみ構成することができ、これを画像処理して他軸変動成分を検出する工程と共に簡便化することもできる。

また、より高精度な他軸変動成分を検出するためにディストーション補正を行う際にも、ＮＡを調整することが有効な手段として考えられる。他軸変動成分を検出するには、図１５に示すような到達画像データ３３１ＰＤの、各模様の重心位置を検出することが有効である。この時に、ＮＡを変えて到達画像データ３３１ＰＤのコントラストを調整することができ、各模様の重心位置の検出精度を高めることができる。

ＮＡを調整する構成としては、複数の異なる開口の視野遮蔽板を用途に応じて配置できるＮＡ絞りや、複数の視野遮蔽羽根からなる虹彩絞りなどを用いることができる。更には、プレパラート１０１の撮像時とチャート１０８の撮像時とでは、対物レンズ１０２の結像位置を異なる値に設定する。このことによって、上述したＮＡを調整することと同様に、チャート１０８の模様を単一の高さにのみ構成することができ、これを画像処理して他軸変動成分を検出する工程と共に簡便化することもできる。

対物レンズ１０２の結像位置を調整する構成としては、リニアモータやエアシリンダおよびステッピングモータや超音波モータなどを有するリニアアクチュエータを用いた機構などを用いることができる。このような構成は、不図示の本体フレームと対物レンズ１０２の鏡筒との接続部、あるいは対物レンズ１０２内のレンズおよびミラーと鏡筒との接続部に用いる。

上述の実施形態では、試料１１内の撮像対象面１５を決定し、撮像対象面１５について観察用画像のデータを取得している。しかし、これに限らず、撮像対象面１５のうねりに追従して撮像を行ったあとは、ステージ１０４をＺ方向に移動して、Ｚ方向の位置が異なる複数の面を撮像して、３次元的な画像を取得する構成にしても良い。

また、上述の実施形態に記載した方法で他軸変動成分による位置ずれを低減する場合、以上の実施形態のように撮像素子３３の姿勢を変更する構成に限らず、例えば、ステージ１０４の姿勢を変更する構成でも良い。また、上述の実施形態の方法は、撮像素子３３の撮像面を撮像対象面１５に追従させるための姿勢の変更によって生じる位置ずれに限らず、ステージ１０４の移動に伴って生じる他軸変動成分による位置ずれ等の低減にも利用できる。

さらには、ステージ１０４上に複数のチャート１０８を配置し、それぞれのチャートを使用して複数の補正値が含まれる補正値群を複数組取得する構成にしてもよい。そして、例えば、複数組の補正値群における平均値から最終補正値を取得する。この場合、複数のチャート１０８を結んだ多角形の重心（２つの場合は、直線の中心）は、ステージ１０４上のプレパラート１０１又は試料１１の中心、もしくは中心付近が配置される位置と略一致していることが好ましい。

このような構成にすることにより、プレパラート１０１の位置とチャート１０８の位置とが異なることによって生じる補正値のずれを低減させることができる。

３３ 撮像素子
１００ 画像取得装置
１０１ プレパラート（被検物）
１０２ 対物レンズ（結像光学系）
１０６ 制御部
１０８ 補正チャート

Claims (17)

1. 被検物における複数の分割領域を撮像して得られる複数の分割画像を繋ぎ合わせて前記被検物の画像を取得する画像取得装置であって、
   前記被検物からの光を結像する結像光学系と、
   前記被検物の像を撮像する撮像素子と、
   前記被検物又は前記撮像素子の姿勢を変更する変更機構と、
   前記変更機構に対して目標姿勢に到達するための制御目標値を算出する制御部と、
   前記制御目標値に応じて前記変更機構が前記姿勢を変更した後の到達姿勢が、前記目標姿勢に近づくように前記姿勢を補正する補正機構と、を有し、
   前記制御部は、前記姿勢が前記到達姿勢の状態で前記撮像素子が描画情報が既知の補正チャートを実際に撮像した結果得られた到達画像データと、前記姿勢が前記目標姿勢の状態で前記撮像素子が前記補正チャートを撮像した場合に得られるであろう目標画像データと、を比較して前記姿勢の補正値を算出し、
   前記補正機構は、前記補正値に基づいて前記姿勢を補正する
   ことを特徴とする画像取得装置。
2. 前記変更機構は、前記姿勢を１つ以上の操作軸で変更し、
   前記制御部は、前記補正値として、前記操作軸と異なる軸の変動成分を算出し、
   前記補正機構は、前記変動成分を低減するように前記姿勢を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
3. 前記変更手段は、前記撮像素子の受光面と前記結像光学系の光軸方向との傾きを前記操作軸で変更し、
   前記補正機構は、前記光軸方向と垂直な方向への移動及び前記結像光学系の光軸を軸とした回転を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像取得装置。
4. 前記補正値は、前記到達画像データの前記描画情報の模様の位置と前記目標画像データの前記描画情報の模様との差分を含み、
   前記補正機構は、前記到達画像データの前記模様の位置が前記目標画像データの前記模様の位置に近づくように前記姿勢を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像取得装置。
5. 前記制御部は、前記被検物の画像を取得する撮像対象面の傾きに応じて、前記撮像素子の姿勢を変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像取得装置。
6. 前記被検物を支持して、前記結像光学系の光軸方向及び前記光軸方向と垂直な方向に移動するステージを有し、
   前記変更機構と前記補正機構とは、前記撮像素子の姿勢を変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像取得装置。
7. 前記補正チャートは、前記ステージに配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像取得装置。
8. 前記制御部は、複数の前記分割領域を撮像する順序と、複数の前記分割領域の像それぞれの結像面と近づくように前記姿勢を変更するための複数の前記制御目標値と、を決定し、複数の前記制御目標値それぞれと対応する複数の前記補正値を算出し、
   前記変更機構および前記補正機構のそれぞれは、前記順序に従って前記姿勢の変更および補正を行う
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像取得装置。
9. 前記制御部は、複数の制御目標値と前記複数の制御目標値それぞれにおける補正値との関係情報を取得し、前記撮像素子の撮像面と前記分割領域の像の結像面とが近づくように前記姿勢を変更するための制御目標値に対応する補正値を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像取得装置。
10. 前記被検物の画像を取得する撮像対象面を決定するための計測と前記撮像対象面に関する情報を取得するための計測とを行う予備計測部を有し、
    前記制御部は、前記撮像対象面に関する前記情報に基づいて、複数の前記制御目標値と複数の前記制御目標値それぞれと対応する複数の前記補正値を算出する
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像取得装置。
11. 前記被検物の異なる前記分割領域を撮像する複数の前記撮像素子を有し、
    複数の前記撮像素子のそれぞれは、前記変更機構と、前記補正機構と、を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像取得装置。
12. 前記補正チャートは、厚みが異なる複数の領域と、前記複数の領域それぞれの表面に配置されている複数の模様と、を有し、
    前記複数の模様は、前記結像光学系の光軸と直交する直線を軸として線対称に配置されており、
    前記結像光学系が前記直線からの光を結像した前記直線の像は、前記撮像素子の傾きを変更する場合の理想的な回転中心と一致する
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像取得装置。
13. 前記撮像素子で前記被検物を撮像する撮像範囲と前記予備計測部とは、異なる位置に配置されており、
    前記補正チャートは、前記被検物が、前記予備計測部で計測可能な位置に配置されている状態又は前記予備計測部で計測可能な位置から前記撮像範囲に移動するまでの間に、前記撮像範囲に配置可能である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像取得装置。
14. 前記ステージは、複数の前記補正チャートが配置され、
    前記制御部は、前記撮像素子が複数の前記補正チャートを撮像した結果得られた到達画像データを用いて前記補正値を算出する
    ことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像取得装置。
15. 複数の前記補正チャートの重心を結ぶ直線の中心又は多角形の重心とは、前記ステージに配置されている前記被検物の重心とは、一致している
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像取得装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の画像取得装置と、
    前記画像取得装置で取得した前記被検物の画像を表示する表示装置と、を有する
    ことを特徴とする画像取得システム。
17. 被検物における複数の分割領域を撮像して得られる複数の分割画像を繋ぎ合わせて前記被検物の画像を取得する画像取得方法であって、
    前記被検物からの光を結像する結像ステップと、
    前記被検物の像を撮像素子が撮像する撮像ステップと、
    前記撮像素子の目標姿勢に到達するための制御目標値を算出する算出ステップと、
    前記制御目標値に応じて前記被検物又は前記撮像素子の姿勢を変更する変更ステップと、
    前記姿勢が前記変更ステップで前記姿勢を変更した後の到達姿勢の状態で前記撮像素子が描画情報が既知の補正チャートを実際に撮像した結果得られた到達画像データと、前記姿勢が前記目標姿勢の状態で前記撮像素子が前記補正チャートを撮像した場合に得られるであろう目標画像データと、を比較して前記姿勢の補正値を取得する取得ステップと、
    前記補正値に基づいて、前記到達姿勢が、前記目標姿勢に近づくように前記姿勢を補正する補正ステップと、を有する
    ことを特徴とする画像取得方法。

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