JP2017015489A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生物の組織の情報を高精度に取得可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置（１）は、生物の組織（ＢＴ）を支持する標本支持部（２）と、赤外光（Ｌ１）の照射により組織から放射される放射光（Ｌ２）を分光して検出する検出部（４）と、検出部の校正に使われる校正基準部（５）と、赤外光の光路および放射光の光路に対する外光の入射を遮るように、標本支持部および校正基準部を収容する収容部（６）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

医療などの分野において、生物の組織を撮像し、その画像を各種診断や検査、観察等に活用する技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１に係る装置は、例えば、赤外線を身体組織に照射し、身体組織で反射した赤外線に基づいて皮下血管の映像を取得する技術である。

特開２００６−１０２３６０号公報

例えば上述のような撮像技術においては、生物の組織の情報を高精度に取得可能であることが望まれる。

本発明の態様に従えば、生物の組織を支持する標本支持部と、赤外光の照射により組織から放射される放射光を分光して検出する検出部と、検出部の校正に使われる校正基準部と、赤外光の光路および放射光の光路に対する外光の入射を遮るように、標本支持部および校正基準部を収容する収容部と、を備える撮像装置が提供される。

実施形態に係る撮像装置を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の外観および収容部の内部を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の扉部材を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の校正基準部、スケール部を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の移動部、指示部材を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の排気口を示す図である。 実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。

実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る撮像装置１を示す図である。図中のＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向およびＹ方向は、例えば水平方向であり、Ｚ方向は例えば鉛直方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向において、適宜、矢印の向きを＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称す。

撮像装置１は、例えば、病理診断支援、臨床診断支援、観察支援などの医療支援に利用される。撮像装置１は、例えば、標本支持部２、照明部３、検出部（撮像部）４、校正基準部５、収容部６、及び制御部７を備える。

標本支持部２は、生物の組織ＢＴを含む標本を支持する。標本支持部２は、例えば、矩形板状の部材である。標本支持部２は、例えば、その上面が水平方向とほぼ平行に配置され、この上面（載置面）に組織ＢＴを載置可能である。本実施形態において、撮像装置１は、ステージ８を備える。標本支持部２は、例えば、ステージ８に交換可能に設けられる。標本支持部２は、ステージ８の一部でもよいし、ステージ８とは別の部材でもよい。ステージ８は、標本支持部２をＹ方向に移動可能である。ステージ８は、制御部７に制御され、制御部７から供給される制御信号に定められた位置に標本支持部２を移動（例、平行移動）させる。ステージ８は、標本支持部２を、１方向（例、Ｙ方向）のみに移動可能でもよいし、２方向（例、Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能でもよく、３方向（例、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）に移動可能でもよい。また、ステージ８は標本支持部２を回転可能に構成されてもよく、ステージ８の回転軸方向は１方向、２方向、３方向のいずれでもよい。

組織ＢＴは、例えば人間の組織であるが、人間以外の生物（例、動物）の組織でもよい。組織ＢＴは、生物から切り取った状態の組織でもよいし、生物に付随した状態の組織でもよい。また、組織ＢＴは、生存している生物（生体）の組織（生体組織）でもよいし、死亡後の生物（死体）の組織でもよい。組織ＢＴは、生物から摘出した物体でもよい。組織ＢＴは、生物のいずれの器官を含んでもよく、皮膚を含んでいてもよいし、皮膚よりも内側の内臓などを含んでもよい。また、組織ＢＴは、分泌物と排泄物の一方または双方を含んでいてもよい。また、組織ＢＴは、光を受けて励起により光を発する物質（例、蛍光物質、りん光物質）を生物の組織に付与したものであってもよい。また、組織ＢＴは、ホルマリン等の組織固定液を用いて固定されてもよい。

照明部３は、組織ＢＴに赤外光Ｌ１（以下、本明細書では、「赤外光」と称した場合には「近赤外光」をも含む概念とする）を照射する。赤外光Ｌ１の波長帯は、例えば、約７５０ｎｍ以上約２５００ｎｍ以下の波長帯域の少なくとも一部である。照明部３は、例えば、光源ユニット１１および照明光学系１２を備える。光源ユニット１１は、例えばハロゲンランプを含む。光源ユニット１１は、例えば、赤外光Ｌ１および可視光を含む照明光を射出する。光源ユニット１１が射出する可視光の波長帯は、例えば、約３８０ｎｍ以上約７５０ｎｍ以下の波長帯域の少なくとも一部である。

なお、光源ユニット１１は、ハロゲンランプ以外のランプ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの固体光源を含んでもよい。また、照明部３は、可視光を組織ＢＴに照射しなくてもよい。例えば、光源ユニット１１は、可視光を射出しなくてもよい。また、光源ユニット１１は、赤外光Ｌ１および可視光を射出し、照明部３は、光源ユニット１１から射出された光の少なくとも一部をフィルタなどにより除いて、赤外光Ｌ１を組織ＢＴに照射してもよい。照明部３の光源ユニット１１は、組織ＢＴに近赤外光を照射可能である。また、照明部３は、無影灯のような無影照明が可能であっても良い。

照明光学系１２は、赤外光Ｌ１を帯状のスポット形状で組織ＢＴに照射する。照明光学系１２は、例えば、光学部材１３および偏向部１４を含む。照明光学系１２は、光源ユニット１１から射出された赤外光Ｌ１を照明領域ＩＡへ導く。照明領域ＩＡは、例えば、Ｘ方向を長手とする帯状の領域である。光源ユニット１１から射出された赤外光Ｌ１は、例えば、光ファイバなどの導光部材（図示せず）を介して、照明光学系１２の光学部材１３に導入され、光学部材１３から照明領域ＩＡに照射される。光学部材１３は、例えば、Ｘ方向を長手とする柱状の部材（例、光学ロッド）である。光学部材１３は、例えば、その内面での反射により赤外光Ｌ１をＸ方向へ導きつつ、Ｘ方向を長手とする帯状のスポット形状の赤外光Ｌ１を射出する。

偏向部１４は、ステージ８の移動方向に非垂直な軸周りに光学部材１３を偏向させる。例えば、ステージ８は、標本支持部２をＸ方向に移動させ、偏向部１４は、Ｘ方向と非垂直な軸（例、Ｘ方向に平行な軸）の周りで光学部材１３を回転させることで、光学部材１３を偏向させる。偏向部１４は、例えば、光学部材１３を偏向させる駆動力を発生するアクチュエータ（図示せず）と、このアクチュエータからの駆動力を光学部材１３に伝達する伝達部（図示せず）とを備える。偏向部１４は、例えば、制御部７に制御され、光学部材１３を偏向させる。例えば、偏向部１４は、制御部７から供給される制御信号に定められた角度だけ光学部材１３を回転させ、光学部材１３を偏向させる。偏向部１４は、制御部７に制御されなくてもよい。例えば、偏向部１４は、操作（例、マニュアル操作）により光学部材１３を偏向させてもよい。例えば、偏向部１４は、ユーザの人力などの駆動力により光学部材１３を偏向させてもよい。

偏向部１４は、光学部材１３を偏向させることで、光学部材１３からの赤外光Ｌ１の照射方向を変化させる。例えば、偏向部１４は、光学部材１３を偏向させることで、標本支持部２（例、標本支持部２上の組織ＢＴ）に対する赤外光Ｌ１の入射角を変化させる。例えば、偏向部１４は、組織ＢＴに対する赤外光Ｌ１の照射方向と、組織ＢＴから撮像部４へ向かう放射光Ｌ２の進行方向とが正反射の関係からずれるように、光学部材１３を偏向させる。

なお、撮像装置１は、照明部３の少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、照明部３は、撮像装置１の外部の装置であってもよい。例えば、光源ユニット１１は、撮像装置１が使用される設備の一部でもよい。また、例えば、光源ユニット１１の少なくとも一部と照明光学系１２の少なくとも一部は、撮像装置１に交換可能にそれぞれ設けられ、組織ＢＴの撮像を行う際に撮像装置１に取り付けられてもよい。

検出部としての撮像部４は、赤外光Ｌ１の照射により組織ＢＴから放射される放射光（例、散乱光、反射光、透過光など）Ｌ２を分光して検出する。例えば、撮像部４は、組織ＢＴの少なくとも一部から放射される放射光Ｌ２の光強度を波長ごとに検出する。放射光Ｌ２は、例えば、組織ＢＴで反射散乱した赤外光Ｌ１を含む。照明部３が赤外光Ｌ１および可視光を含む照明光を照射する場合、放射光Ｌ２は、組織ＢＴで反射散乱した可視光を含んでもよい。また、放射光Ｌ２は、組織ＢＴを透過した光を含んでもよく、組織ＢＴから放射される蛍光、りん光を含んでもよい。

撮像部４は、例えば、撮像光学系（検出光学系）１５および撮像素子（受光素子）１６を備える。撮像光学系１５は、ステージ８上の照明領域ＩＡ（組織ＢＴ）から放射された光を、撮像素子１６へ導く。撮像光学系１５は、レンズ１７および分光器１８を備える。レンズ１７は、組織ＢＴから放射された光を撮像素子１６上に集光する。分光器１８は、例えばプリズム、回折格子、スリットの少なくとも一つを含み、組織ＢＴから放射された光を複数の波長帯の成分に分光する。分光器１８は、組織ＢＴ上の各点から放射された光を、一方向（Ｙ方向）に長いスポット形状のスペクトル光に分光する。例えば、分光器１８は、このスペクトル光のうち短波長側の成分をＹ方向の一方に分光し、長波長側の成分をＹ方向の他方に分光する。

撮像素子１６は、ＣＭＯＳセンサあるいはＣＣＤセンサなどの２次元イメージセンサを含む。撮像素子１６は、フォトダイオードなどの光電変換素子が配列される受光面１６ａを有する。例えば、受光面１６ａにおいて、１つのフォトダイオードが配置される領域は１つの画素に対応する。以下の説明では、受光面１６ａにおいて、照明領域ＩＡの長手方向に対応する方向をＰｉ方向とし、Ｐｉ方向に直交する方向をＰｊ方向とする。Ｐｉ方向は例えば垂直走査方向であり、Ｐｊは例えば水平走査方向である。撮像素子１６の画素は、Ｐｉ方向とＰｊ方向のそれぞれに並んでいる。上述した撮像素子１６は、ハイパースペクトルカメラの少なくとも一部として動作する。撮像部４は、例えばハイパースペクトルカメラのように、画像の１画素において複数の光強度のスペクトルデータを１回又は複数回の撮影で取得できる。また、撮像部４は、所定の波長帯域（例、赤外光の波長帯域）において、生物の組織ＢＴにおける複数の試料画像としてハイパースペクトル画像（キューブデータ）を取得する。したがって、撮像部４は、試料の領域ごと（例、試料画像の画素ごと）において、数ｎｍ又は数１０ｎｍの波長間隔で連続する複数のスペクトルデータ（分布データ）を取得することができる。

ここで、Ｐｊ方向に並ぶ複数の画素（水平走査線）に着目する。分光器１８は、組織ＢＴの各点から放射された光を、照明領域ＩＡの長手方向に直交する方向に分布するスペクトル光に分光するので、水平走査線の一端側の画素には、スペクトル光のうち短波長側の成分が入射し、水平走査線の他端側の画素にはスペクトル光のうち長波長側の成分が入射する。このように、撮像素子１６は、組織ＢＴ上の一部から放射された光を、水平走査線上に並ぶ複数の画素により、波長帯ごとに分けて検出できる。例えば、光源ユニット１１は、広い波長帯域にわたる赤外光を射出し、撮像素子１６の複数の画素は、それぞれ、光源ユニット１１から射出される赤外光よりも狭い波長帯の光を検出する。

例えば、水平走査線の一端の画素に入射する光の波長がλ１であり、他端に入射する光の波長がλ２であるとする。水平走査線上に並ぶ画素の数がＫ個（Ｋは１以上の整数）である場合に、撮像素子１６は、波長がλ１からλ２の波長帯域の光を、Ｋ個の波長帯に分けてそれぞれ検出できる。以下、複数の波長帯に分けて光強度を検出する場合の各波長帯の幅（各画素に入射する光の波長帯の幅）を、適宜、検出幅という。また、各画素に入射する光の波長帯を、適宜、その中心波長で代表的に表す。検出幅は、λ１、λ２、Ｋに依存するが、例えば数ｎｍ程度（例、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満）にできる。検出幅は、任意に設定できる。例えば、λ１とλ２の差を小さく設定するほど、またＫを大きく設定するほど、上記の検出幅を狭く（例、１ｎｍ未満に）できる。例えば、λ１とλ２の差を大きく設定するほど、またＫを小さく設定するほど、上記の検出幅を広く（例、１０ｎｍ以上に）できる。また、例えば、２以上の画素で出力値の平均を取ることにより、上記の検出幅を広く設定できる。

撮像素子１６は、例えば、組織ＢＴの少なくとも一部（例、撮像部４の検出範囲）から放射される放射光Ｌ２のスペクトルデータを１回の撮像で取得できる。撮像部４の検出範囲は、例えば、標本支持部２上で撮像部４が撮像可能な撮像領域、標本支持部２上の撮像部４の視野領域である。撮像部４の検出範囲は、例えば、照明領域ＩＡの少なくとも一部を含む。撮像素子１６は、例えば、１回の撮像において、組織ＢＴのうち照明領域ＩＡに配置される帯状の部分を撮像する。例えば、１回の撮像で得られるスペクトルデータは、例えば２次元のスペクトルデータである。２次元のスペクトルデータは、例えば、標本支持部２上のＸ方向の位置（Ｐｊ方向の画素の位置）および波長（Ｐｉ方向の画素の位置）と関連付けられた光強度（各画素の出力値）を含む。

撮像装置１は、例えば、組織ＢＴ上で撮像対象の領域を変更しつつ、組織ＢＴの複数の領域を撮像部４により撮像し、３次元のスペクトルデータ（例、ハイパースペクトル画像のデータ）を取得する。撮像装置１は、３次元のスペクトルデータ（例、ハイパースペクトル画像のデータ）を取得する。３次元のスペクトルデータは、例えば、標本支持部２上のＸ方向の位置（Ｐｊ方向の画素の位置）、標本支持部２上のＹ方向の位置（ステージ８と照明領域ＩＡとの相対位置）、及び波長（Ｐｉ方向の画素の位置）と関連付けられた光強度（各画素の出力値）を含む。例えば、３次元のスペクトルデータから所定波長のデータを抽出すると、標本支持部２上の２次元領域における所定波長の光の光強度の分布が得られる。この所定波長は、撮像部４により検出する光の波長帯から任意に選択可能である。

例えば、撮像装置１は、ステージ８の移動によって組織ＢＴを赤外光Ｌ１で走査しながら検出部（撮像部４）によって放射光Ｌ２を検出する。例えば、ステージ８は、標本支持部２を照明光学系１２に対して相対的に移動させることで、標本支持部２上の組織ＢＴと照明領域ＩＡとを相対的に移動させる。ステージ８は、標本支持部２を検出部（撮像部４）の検出範囲（検出領域、撮像領域、撮像範囲、視野）に対して相対的に移動させる。撮像部４は、組織ＢＴ上の領域ごとに１回の撮像を行う処理を繰り返し、複数回数の撮像を行う。制御部７は、例えば、撮像部４の検出結果をもとに、組織ＢＴの複数の領域（例、１画素、複数の画素）のそれぞれにおける赤外光の波長帯のスペクトルデータ（例、３次元のスペクトルデータ）を取得する。

例えば、制御部７と撮像部４とは有線または無線により通信可能に接続され、撮像部４は、複数の撮像で得られる複数の２次元のスペクトルデータを制御部７に供給する。制御部７は、例えば、複数の２次元のスペクトルデータ、及びステージ８の位置情報を用いて、３次元のスペクトルデータを生成する。例えば、制御部７は、撮像部４を制御し、所定のタイミングで撮像を行わせる。制御部７は、撮像部４に供給する制御信号に定められる撮像タイミングと、ステージ８に供給される制御信号に定められるステージ８の位置情報とを用いて、複数の２次元のスペクトルデータをそれぞれステージ８の位置情報と関連付けることにより、３次元のスペクトルデータを取得する。なお、複数の２次元のスペクトルデータから３次元のスペクトルデータを生成する処理は、制御部７以外の処理部が行ってもよく、例えば撮像部４が行ってもよい。

収容部６は、赤外光Ｌ１の光路および放射光Ｌ２の光路における外光の入射を遮るように、標本支持部２および撮像部４を収容する。収容部６は、例えば、照明部３の光学部材１３を収容し、光学部材１３から標本支持部２までの赤外光Ｌ１の光路に対する、収容部６の外部からの光を遮光する。また、収容部６は、標本支持部２から撮像素子１６までの放射光Ｌ２の光路に対する、収容部６の外部からの光を遮光する。撮像部４は、例えば、撮像素子１６を収容する筐体（例、カメラボディ）を含む。収容部６は、撮像部４の筐体を含んでもよい。また、収容部６は、撮像部４の筐体を含まず、標本支持部２から撮像素子１６までの放射光Ｌ２の光路のうち撮像部４の筐体内の光路を除いた光路について、外光を遮光してもよい。例えば、収容部６は、撮像部４のうち少なくとも撮像素子１６を収容する構成でもよい。

図２は、本実施形態に係る撮像装置１の収容部６を示す図である。図２（Ａ）には収容部６の外観を示し、図２（Ｂ）には、収容部６の一部を切り欠いてその内部を示した。収容部６は、例えば中空の箱状であり、その内部に収容空間ＳＰを有する。収容部６は、例えば、収容空間ＳＰを外部に開放可能な扉部材２１を備える。生物の組織ＢＴは、収容空間ＳＰが外部に開放された状態（開放状態）で、収容空間ＳＰと外部とで搬入、搬出される。収容部６は、収容空間ＳＰが閉鎖された状態（閉鎖状態、遮光状態）で、例えば収容部６の外部（例、収容部６以外の撮像装置１の内部、撮像装置１の外部など）から入射する外光が遮光された状態を保てる暗箱（暗室）として機能する。収容部６は、例えば、収容空間ＳＰが閉鎖された状態で、収容部６の外部（例、収容部６以外の撮像装置１の内部、撮像装置１の外部など）から収容空間ＳＰに外光（例、室内灯からの光、自然光）が入射する（進入する）ことを抑制（低減）する。

収容部６は、例えば、撮像部４の少なくとも一部を収容する。例えば、撮像部４は、撮像光学系１５（図１参照）の少なくとも一部を収容する鏡筒２２を備え、収容部６は、撮像部４のうち少なくとも鏡筒２２の先端部を収容する。収容部６は、撮像部４の一部を収容しなくてもよい。また、収容部６は、例えば、照明部３のうち最も標本支持部２に近い光学部材（例、光学部材１３）を収容する。収容部６は、照明部３の一部を収容しなくてもよく、例えば光源ユニット１１は、収容部６の外部に設けられる。光源ユニット１１を収容部６の外部（例、収容部６以外の撮像装置１の内部、撮像装置１の外部など）に配置する場合、例えば、光源ユニット１１で発生する熱が収容空間ＳＰに伝わることを抑制（低減）すること、光源ユニット１１を容易に交換することなどができる。

収容部６は、例えば、内面６ａを有し、内面６ａは、組織ＢＴから放射される放射光Ｌ２（図１参照）の光路（例、標本支持部２と撮像部４の入射端までの光路）を囲むように設けられる。内面６ａは、放射光Ｌ２（例、赤外光）の反射が抑制（低減）されている。また、内面６ａは、組織ＢＴに照射される赤外光Ｌ１（図１参照）の光路（例、光学部材１３と標本支持部２との間の光路）を囲むように設けられる。内面６ａは、赤外光Ｌ１の反射が抑制されている。例えば、内面６ａは、例えばコーティング処理などの表面処理により赤外光の反射が抑制されている。内面６ａは、例えば、近赤外光の反射率が１０％未満、５％未満、２％未満、１％未満、０．５％未満、又は０．１未満のものである。内面６ａの反射率は、例えば、コーティング膜の材質により予め調整される。内面６ａの赤外光に対する反射率は、例えば、撮像部４の検出範囲Ａ１１に配置される物体（例、組織ＢＴ、標本支持部２、校正基準部５）の赤外光に対する反射率よりも低い。例えば、反射率Ｒは、界面に対して一方の材質の屈折率Ｎ１、他方の屈折率Ｎ０を用いて、下記の式（１）で表される。
Ｒ＝（Ｎ０−Ｎ１）＾２／（Ｎ０＋Ｎ１） ・・・（１）

次に、収容部６の開閉機構について説明する。図３は、実施形態に係る撮像装置１の扉部材２１を示す図である。収容部６は、標本支持部２を収容する収容空間ＳＰの少なくとも一部を外部へ開放可能な扉部材２１を備える。収容部６は、収容空間ＳＰに通じる開口６ｂを有し、扉部材２１は、開口６ｂを塞ぐことが可能である。扉部材２１は、例えば、Ｚ方向に平行な軸２１ａの周りで回転可能に支持される。扉部材２１は、軸２１ａの周りの回転により、開口６ｂを塞ぐ位置（以下、閉位置という）と、開口６ｂの少なくとも一部を塞がない位置（以下、開位置という）とに配置可能である。扉部材２１のうち収容空間ＳＰに面する内面２１ｂは、収容部６の内面６ａの一部であり、放射光Ｌ２（例、赤外光）の反射が抑制（低減）されている。

なお、扉部材２１は、例えばＺ方向への平行移動により、開口６ｂを塞ぐ位置と開口６ｂの少なくとも一部を塞がない位置とに配置可能なシャッタ状のものでもよい。扉部材２１は、アクチュエータ（図示せず）からの駆動力により開閉するものでもよいし、ユーザの人力により開閉するものでもよい。

本実施形態において、撮像装置１は、扉部材２１の開閉状態を検出するセンサ２３を備える。センサ２３は、例えば、軸２１ａと反対側の開口６ｂの縁の近傍に設けられる。センサ２３は、例えば電子式のセンサであり、扉部材２１の開閉状態を電気的に検出する。センサ２３は、例えば、扉部材２１が閉位置にあるか否かを示す検出結果を、制御部７に供給する。例えば、撮像装置１はインターロック機構を備え、制御部７は、センサ２３の検出結果に基づいて、撮像装置１の少なくとも一部の動作を制限、もしくは禁止する。このインターロック機構は、例えば、電気的に（ソフトフェア的に）、撮像装置１の少なくとも一部の動作を制限、もしくは禁止する。例えば、制御部７は、扉部材２１が開位置にある（閉位置にない）とセンサ２３が検出した場合、ステージ８の移動を禁止する。制御部７は、扉部材２１が開位置にあるとセンサ２３が検出した場合、ステージ８の移動速度を制限してもよい。制御部７は、撮像装置１の動作を制限、もしくは禁止する場合、その旨を、ランプの点滅、音声などによりユーザに報知してもよい。また、撮像装置１は、例えば、撮像装置１の動作を緊急停止する緊急停止ボタンを備えてもよい。制御部７は、例えば、緊急停止ボタンが操作されたことが検出された場合に、撮像装置１の動作を停止させる。なお、撮像装置１は、上記のインターロック機構を作動させるか否か（インターロック機構のオンオフ）を切り替える切替部を備えてもよい。この切替部は、機械式のスイッチでもよいし、制御部７がオペレータの指令に応じてインタロック機構のオンオフを切り替えるものでもよい。また、センサ２３は、機械式のものでもよい。例えば、センサ２３は、扉部材２１の開閉に応じた力を、撮像装置１において機械的に動作する部分（例、ステージ８）に伝えるリンク機構の少なくとも一部でもよい。例えば、上記のインターロック機構は、扉部材２１の開閉に連動するリンク機構により、ステージ８の移動を機械的に制限または禁止（ロック）するものでもよい。また、インターロック機構は、電気的に撮像装置１の少なくとも一部の動作を制限もしくは禁止する電気的機構と、機械的に撮像装置１の少なくとも一部の動作を制限もしくは禁止する機械的機構とを備えてもよい。また、上記の電気的機構および機械的機構は、それぞれ独立してオンオフを切り替え可能でもよいし、連動してオンオフを切り替え可能でもよい。

次に、校正基準部５について説明する。図４は、実施形態に係る撮像装置のステージ８、校正基準部５、スケール部２５を示す図である。校正基準部５は、例えば、少なくとも表面に測定の基準となる校正用部分（例、標準白色板、標準灰色板、標準黒色板など）を有し、撮像部４の校正（例、撮像部４の受光素子が受光する光の輝度の校正）に使われる部材である。校正基準部５は、例えば、標準白色板などのように公的機関によって校正、検定されたものである。校正基準部５は、例えば、所定の波長の光について、その表面における反射率の分布がほぼ均一なものである。例えば、校正基準部５は、所定の波長の光に対する反射率の空間分布の分散（例、標準偏差）が閾値以下のものである。また、校正基準部５は、例えば、所定の波長帯（例、３００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下）の光に対する反射率の分布がほぼ平坦なものである。例えば、校正基準部５は、その表面の各位置において、波長に対する反射率の分布の分散（例、標準偏差）が閾値以下のものである。校正基準部５は、板状の部材でもよいし、ブロック状（バルク状）の部材でもよく、シート状の部材、その他の形状の部材でもよい。

校正基準部５は、例えば、標本支持部２に対してステージ８の移動方向（例、Ｙ方向）に設けられる。例えば、撮像装置１は、校正基準部５を保持する保持部２６を備え、保持部２６は、ステージ８において標本支持部２のＹ方向（例、測定方向、走査方向）に設けられる。なお、保持部２６は、ステージ８の一部でもよいし、ステージ８と別の部材でもよい。例えば、保持部２６は、校正基準部５を保持可能であり、撮像部４の校正を行う際にステージ８に取り付け可能な部材でもよい。また、撮像装置１は、校正基準部５を備えなくてもよい。例えば、校正基準部５は、撮像部４の校正を行う際に、撮像装置１に取り付けられてもよい。

ステージ８は、例えば、校正基準部５を、標本支持部２とともに移動させる。標本支持部２および校正基準部５は、ステージ８に、ステージ８の移動方向に沿って配置され、ステージ８の移動によって一体的に移動可能である。例えば、撮像部４の校正を行う際に、制御部７は、校正基準部５が撮像部４の検出範囲Ａ１に配置される位置（図４（Ａ）に符号Ｙ１で示す）に、ステージ８を撮像部４に対して相対移動させて配置させる。制御部７は、校正基準部５が撮像部４の検出範囲Ａ１に配置された状態（校正基準部５の配置状態）で、照明部３から赤外光を照射して校正基準部５を照明させ、撮像部４に校正基準部５を撮像させる。また、組織ＢＴの撮像を行う際に、制御部７は、例えば、組織ＢＴが撮像部４の検出範囲Ａ１に配置される位置（図４（Ａ）に符号Ｙ２で示す）に、ステージ８を撮像部４に対して相対移動させて配置させる。制御部７は、組織ＢＴが撮像部４の検出範囲Ａ１に配置された状態（校正基準部５の退避状態）で、照明部３から組織ＢＴに対して赤外光を照射させ、撮像部４に組織ＢＴを撮像させる。また、制御部７は、例えば、ステージ８をステップ的に移動させて、組織ＢＴと検出範囲Ａ１との相対位置をステップ的に変化させた後、組織ＢＴと検出範囲Ａ１とが静止した状態で撮像部４に組織ＢＴを撮像させる。制御部７は、ステージ８の移動および撮像部４の撮像を含む処理を繰り返し実行させ、組織ＢＴを走査（スキャン）させる。

本実施形態において、撮像装置１は、スケール部２５を備える。スケール部２５は、例えば、ステージ８に設けられる。スケール部２５は、例えば、校正基準部５に対して、ステージ８の移動方向（例、Ｙ方向、測定方向、走査方向）に設けられる。スケール部２５は、例えば、校正基準部５と同じ部材２７に設けられる。スケール部２５は、例えば、部材２７において、校正基準部５よりも標本支持部２に近い側の端部に形成される。スケール部２５は、例えば、校正基準部５と標本支持部２との間に配置される。

図４（Ｂ）は、スケール部２５を示す図である。スケール部２５は、赤外光に対する光学特性が互いに異なる明部２５ａおよび暗部２５ｂを含む。例えば、明部２５ａは、暗部２５ｂと比較して、赤外光の反射率が高い。例えば、暗部２５ｂは、明部２５ａと比較して、赤外光の吸収率が高い。暗部２５ｂは、例えばカーボンなどにより形成される。明部２５ａと暗部２５ｂとは、ステージ８の移動方向に交差する方向（例、Ｘ方向）に、交互に繰り返し設けられる。暗部２５ｂと隣の暗部２５ｂとの間隔（例、ピッチ）は、例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍなどのように予め定められる。

スケール部２５は、例えば、撮像部４のフォーカス調整に使われる。例えば、撮像部４のフォーカス調整を行う際に、制御部７は、スケール部２５が撮像部４の検出範囲Ａ１に配置される位置（図３（Ａ）に符号Ｙ３で示す）に、ステージ８を撮像部４に対して相対移動させて配置させる。制御部７は、スケール部２５が撮像部４の検出範囲Ａ１に配置された状態で、照明部３から赤外光をスケール部２５に照射させ、撮像部４にスケール部２５を撮像させる。制御部７は、例えば、暗部２５ｂと明部２５ａとのコントラストに基づいて、撮像部４の撮像光学系１５のフォーカス位置（合焦位置）を検出する。例えば、撮像部４の撮像光学系１５のフォーカス位置を変化させ、明部２５ａと暗部２５ｂとのコントラストが最大となる場合に、撮像部４の撮像光学系１５のフォーカス位置がスケール部２５に合っていることになる。

スケール部２５は、例えば、ステージ８の移動の検査に使われる。例えば、ステージ８の移動の検査を行う際に、制御部７は、ステージ８を移動させることでスケール部２５上の撮像部４の検出範囲Ａ１の位置を変化させ、撮像部４にスケール部２５を撮像させる。例えば、複数の撮像画像に写っているスケール部２５の位置を比較することにより、ステージ８の移動方向および移動量の少なくとも一方が得られる。

なお、スケール部２５は、撮像画像に写っている物体の実寸を取得することなどにも利用できる。また、図４（Ａ）において、スケール部２５は、校正基準部５と同じ部材２７に設けられているが、校正基準部５と別の部材に設けられてもよい。また、スケール部２５の設置位置は、例えば、スケール部２５をステージ８の移動により撮像部４の検出範囲Ａ１に配置可能な位置から適宜選択される。図４（Ｂ）において、明部２５ａと暗部２５ｂとは、ステージ８の移動方向（例、Ｙ方向）と交差する方向に並んでいるが、ステージ８の移動方向に並んでもよい。また、明部２５ａと暗部２５ｂとは、例えば、格子状に配置され、ステージ８の移動方向（例、Ｙ方向）と、その交差方向（例、Ｘ方向）に並んでいてもよい。

次に、標本支持部２の鉛直方向の移動機構について説明する。図５は、実施形態に係る撮像装置１の移動部３１、指示部材３２を示す図である。図５（Ａ）と図５（Ｂ）は、組織ＢＴの寸法が異なり、図５（Ａ）には相対的に寸法が大きい組織ＢＴを撮像する状態の例を示した。移動部３１は、例えば、ステージ８を撮像部４の光軸４ａの方向（例、Ｚ方向）に移動させる。移動部３１は、ステージ８をＺ方向（例、上下方向、鉛直方向）に移動させることにより、ステージ８上の標本支持部２（図４参照）および校正基準部５（図４参照）を、光軸４ａの方向に移動させる。

移動部３１は、例えば、ジャッキなどの昇降機構を含み、ステージ８を移動させる駆動力をステージ８に伝達する。移動部３１は、例えば、ステージ８を移動させる駆動力を発生するアクチュエータを備えてもよい。例えば、制御部７は、移動部３１のアクチュエータを制御し、ステージ８の位置を制御してもよい。また、移動部３１は、ステージ８の一部でもよい。移動部３１は、上記のアクチュエータを備えなくてもよく、例えば、ユーザの人力などを駆動力として、ステージ８を移動させてもよい。

指示部材３２は、撮像部４（例、撮像光学系１５）の合焦位置Ｆｐを示す部材である。指示部材３２は、例えば、ステージ８の側方に設けられる。撮像部４の合焦位置は、例えば、図３で説明したように、スケール部２５を用いて検出可能である。指示部材３２は、例えば、撮像部４の光軸４ａの方向において可動に設けられる。例えば、指示部材３２は、撮像部４の合焦位置が変更になった場合に、変更後の合焦位置に合わせるように移動可能である。

例えば、撮像装置１は、移動部３１および指示部材３２を用いて、組織ＢＴの所望の部分（検出対象の部分）と撮像部４との相対位置を調整できる。ここでは、組織ＢＴの表層を検出する例を説明する。例えば、図５（Ａ）のように、組織ＢＴの寸法（例、厚み）が大きい場合、制御部７がステージ８を移動部３１によって下方に移動させることで、組織ＢＴの表層を撮像部４の合焦位置に近づけることができる。また、例えば、移動部３１によるステージ８の移動量を、指示部材３２を参照して決定することにより、組織ＢＴの表層の位置を撮像部４の合焦位置と合わせることが容易になる。例えば、図５（Ｂ）のように、組織ＢＴの寸法（例、厚み）が小さい場合、制御部７がステージ８を移動部３１によって上方に移動させることで、組織ＢＴの表層を撮像部４の合焦位置に近づけることができる。また、例えば、移動部３１によるステージ８の移動量を、指示部材３２を参照して決定することにより、組織ＢＴの表層の位置を撮像部４の合焦位置と合わせることが容易になる。

図６は、実施形態に係る撮像装置１の排気口５０を示す図である。本実施形態において、収容部６は、標本支持部２が収容される空間（図５の収容空間ＳＰ）のガスを外部へ排気する排気口５０を備える。排気口５０は、収容部６の側面又は底面のような収容部６の所定面（例、内面）に設けられ、収容空間ＳＰに通じている。例えば、組織ＢＴがホルマリン溶液などの組織固定溶液で固定化されている場合、撮像装置１は、組織固定溶液から揮発したガス（例、ホルムアルデヒド）を排気口５０から外部へ排気可能である。また、撮像装置１は、収容空間ＳＰのガスを排気することにより、収容空間ＳＰの熱を外部へ逃がすことができる。排気口５０には、例えば、収容空間ＳＰのガスを外部へ送出するファン、吸引機などの送気部が設けられてもよい。また、排気口５０は、例えば、ホース、配管などの流路を介して、外部に設けられる吸引機などの送気部と接続されてもよい。なお、撮像装置１は、収容空間ＳＰのガスを処理（例、フィルタリング処理）して、処理後のガスを外部へ排気可能でもよい。

次に、上述の撮像装置１の構成に基づき、撮像方法の一例について説明する。本実施形態に係る撮像方法は、生物の組織を標本支持部に支持することと、赤外光の光路および放射光の光路に対する外光の入射を遮るように、標本支持部および撮像部を収容することと、赤外光の照射により組織から放射される放射光を撮像部により分光して検出することと、撮像部の校正に使われる校正基準部を保持することと、を含む。

図７は、実施形態に係る撮像方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態において、撮像装置１は、例えば、組織ＢＴの撮像に先立ち、撮像部４の校正を行う。ステップＳ１において、制御部７は、ステージ８を制御し、校正基準部５を撮像部４の検出範囲（例、視野）に配置させる。ステップＳ２において、制御部７は、収容部６の扉部材２１が閉位置に配置された状態で、照明部３から赤外光を校正基準部５に照射させ、撮像部４に校正基準部５を撮像させる。ステップＳ２の撮像画像を用いると、所定の光量に対する撮像部４の各画素の出力が得られる。例えば、校正基準部５は、反射率の空間分布（面内分布）のばらつき（分散）が所定値以下となるように、形成されている。例えば、検出部（撮像部４）の検出結果（撮像画像）において、Ｐｉ方向の検出値（例、画素値）の分布は、受光素子（撮像素子１６の画素）の特性（例、感度）の分布に相当する。例えば、撮像画像のＰｉ方向において相対的に暗い部分に対応する撮像素子１６の画素は、他の画素に比べて感度が低い場合がある。このような画素は、例えば、ゲインを増すこと、正のオフセットを付加することなどにより、所定の光量に対する出力を他の画素と揃えることができる。また、例えば、校正基準部５は、所定の波長帯おける反射率の分布（波長に対する反射率の分布）が所定の分布となるように、形成されている。例えば、検出部（撮像部４）の検出結果（撮像画像）において、Ｐｊ方向の検出値（例、画素値）の分布と、校正基準部５の波長に対する反射率の分布とを比較することにより、受光素子（撮像素子１６の画素）の特性（例、感度）の波長に対する分布が得られる。例えば、撮像画像のＰｊ方向において、校正基準部５の反射率がほぼ一定となる波長帯に対応する部分のうち相対的に暗い部分は、他の画素に比べて感度が低い場合があり、ゲインをかけることなどにより所定の光量に対する出力を他の画素と揃えることができる。ステップＳ３において、制御部７は、収容部６の扉部材２１が閉位置に配置され、かつ照明部３から赤外光の照射を停止させた状態で、撮像部４に校正基準部５を撮像させる。ステップＳ３の撮像画像を用いると、光量がほぼ０である場合の撮像部４の各画素の出力が得られる。例えば、この撮像画像において相対的に明るい部分に対応する撮像素子１６の画素は、他の画素と比較して感度が高い、あるいはノイズが多いなどの場合がある。このような画素は、例えば、ゲインを減らすこと、負のオフセットを付加することなどにより、所定の光量（例、光量がほぼ０）に対する出力を他の画素と揃えることができる。ステップＳ４において、制御部７は、ステップＳ２の撮像画像およびステップＳ３の撮像画像を用いて、撮像部４を校正する（例、撮像部４の受光素子が受光する光の輝度の校正）。例えば、制御部７は、図１に示した受光面１６ａにおいてＰｊ方向に並ぶ複数の画素から、所定の光量に対して同じ出力が得られるように、撮像部４を校正する。また、例えば、制御部７は、図１に示した受光面１６ａにおいてＰｉ方向に並ぶ複数の画素から、所定の光量に対して同じ出力が得られるように、撮像部４を校正する。

次に、撮像装置１は、校正された撮像部４を用いて、ステップＳ５以降の処理により組織ＢＴを撮像する。ステップＳ５において、制御部７は、ステージ８を制御し、撮像部４の検出範囲に標本支持部２を配置させる。ステップＳ６において、標本支持部２に生物の組織ＢＴが配置される。ステップＳ７において、制御部７は、収容部６の扉部材２１が閉位置に配置された状態で、照明部３から標本支持部２上の組織ＢＴに赤外光を照射させ、撮像部４に組織ＢＴを撮像させる。また、制御部７は、ステージ８の位置を変更して撮像部４に組織ＢＴを撮像させる処理を繰り返し行う。ステップＳ８において、制御部７は、ステップＳ７で得られた撮像画像を用いて３次元のスペクトルデータを生成し、３次元のスペクトルデータを外部に出力する。

なお、制御部７は、ステップＳ１〜ステップＳ４の校正処理を、１回の撮像を行うたびに実行してもよいし、所定回数の撮像を行うたびに実行してもよい。また、上記の校正処理は、撮像の条件（例、撮像素子１６のシャッタ速度、検出範囲のサイズ、赤外光の波長、赤外光の強度）の少なくとも一部が変更された際に、行われてもよい。上記の校正処理は、撮像装置１の電源が投入されるたび（１回起動されるたび）に行われてもよいし、撮像装置１が所定の回数起動されるたびに行われてもよい。また、上記の校正処理は、所定期間が経過するごとに実行されてもよい。また、制御部７は、ユーザの指令に応じて、上記の校正処理を行ってもよい。また、制御部７は、例えば、前回の校正処理からの撮像回数、経過時間、撮像の条件などに基づいて、校正処理の実行が推奨されるタイミングをユーザに報知してもよい。

上述のような撮像装置１は、例えば、表示装置および画像処理装置を備える撮像システムに利用される。この画像処理装置は、例えば、撮像装置１が撮像した組織ＢＴの撮像画像に対して画像処理を行って、画像を生成する。また、撮像システムは、撮像装置１が撮像した組織ＢＴの撮像画像と、画像処理装置が生成した画像との少なくとも一方を表示装置に表示させる。また、例えば、本実施形態における撮像装置１は、赤外光を用いた病理診断支援用医療機器（例、赤外光を利用した病理用撮像装置など）に利用可能である。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・撮像装置、２・・・標本支持部、４・・・撮像部、４ａ・・・光軸、５・・・校正基準部、６・・・収容部、６ａ・・・内面、６ｂ・・・開口、７・・・制御部、８・・・ステージ、１２・・・照明光学系、１３・・・光学部材、１４・・・偏向部、２１・・・扉部材、２３・・・センサ、２５・・・スケール部、２５ａ・・・明部、２５ｂ・・・暗部、２６・・・保持部、５０・・・排気口、ＢＴ・・・組織、Ｌ１・・・赤外光、Ｌ２・・・放射光、ＳＰ・・・収容空間

Claims (12)

1. 生物の組織を支持する標本支持部と、
   赤外光の照射により前記組織から放射される放射光を分光して検出する検出部と、
   前記検出部の校正に使われる校正基準部と、
   前記赤外光の光路および前記放射光の光路に対する外光の入射を遮るように、前記標本支持部および前記校正基準部を収容する収容部と、を備える撮像装置。
2. 前記検出部の検出結果をもとに、前記組織の複数の領域のそれぞれにおける前記赤外光の波長帯のスペクトルデータを取得する制御部を備える請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記標本支持部を前記検出部の検出範囲に対して相対的に移動させるステージを備え、
   前記ステージの移動によって前記組織を前記赤外光で走査しながら前記検出部によって前記放射光を検出する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記標本支持部および前記校正基準部は、前記ステージに、前記ステージの移動方向に沿って配置され、前記ステージの移動によって一体的に移動可能である、請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記赤外光を帯状のスポット形状で前記組織に照射する照明光学系と、
   前記標本支持部を前記照明光学系に対して相対的に移動させるステージと、
   を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の撮像装置。
6. 前記照明光学系は、
   前記帯状のスポット形状の前記赤外光を射出する光学部材と、
   前記ステージの移動方向に非垂直な軸周りに前記光学部材を偏向させる偏向部と、を備える、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記校正基準部は、前記標本支持部に対して前記ステージの移動方向に設けられ、
   前記ステージは、前記校正基準部を前記標本支持部とともに移動させる、請求項５または請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記赤外光に対する光学特性が互いに異なる明部および暗部を含むスケール部を備え、
   前記ステージは、前記スケール部を前記標本支持部とともに移動させる、請求項３〜請求項７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記収容部は、前記放射光の光路を囲む内面を有し、
   前記内面は、前記放射光の反射が抑制されている、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 前記収容部は、前記標本支持部が収容される空間のガスを外部へ排気する排気口を備える、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記収容部は、前記標本支持部を収容する空間を外部へ開放可能な扉部材を含み、
    前記扉部材の開閉状態を検出するセンサを備え、
    前記センサの検出結果に基づいて、前記ステージによる前記標本支持部の移動が抑制される、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 前記検出部の合焦位置を示す指示部材と、
    前記標本支持部を、前記検出部の光軸方向に移動させる移動部と、を備える請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の撮像装置。

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