JP5365407B2 - 画像取得装置及び画像取得方法 - Google Patents

Description

本発明は画像取得装置及び画像取得方法に関し、例えば組織切片を観察する分野に適用して好適なものである。

従来、病理学分野で用いられる組織切片等の生体サンプルは、スライドガラスに固定され、所定の染色が施される。一般に、生体サンプルの保管期間が長期間となると、生体サンプル自体の劣化や、生体サンプルに施される染色の褪色等が生じ、生体サンプルに対する顕微鏡での視認性が悪くなるものである。また、生体サンプルは、作成された病院等の施設以外の施設で診断されることもあるが、該生体サンプルの受け渡しは一般に郵送とされ、一定の時間を要するものである。

このような実情等に鑑み、生体サンプルを画像データとして保存する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また病理診断では、生体サンプルを所定の倍率で拡大した高精細な生体サンプル画像が用いられる。そこで、生体サンプルが存在する領域を複数の小領域に分割し、該小領域を所定の倍率で拡大して撮像することにより分割画像を取得し、複数の分割画像を結合して高精細な生体サンプル画像を生成する顕微鏡装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−２２２８０１公報

特開２００９−６３６５６公報

ところで、上述したような顕微鏡装置においては、一般的に、複数の分割画像の輝度差が大きくならないように、該複数の分割画像を取得する際の露光時間を一定にするようになされている。

しかしながら生体サンプルに光を照射する光源は、一定電流を流していても、自身の温度に応じて出射する光の強度が変動する。例えば光源として用いられるハロゲンランプは、図１に示すように、光を出射し始めた直後は自身の温度が低いために強度が強く、時間と共に自身の温度が上がっていくので強度が下がり、所定時間経過すると熱平衡状態になり強度が一定になる。

このような場合、顕微鏡装置では、時間の経過につれて光源から出射される光の強度が変化してしまうため、露光時間を一定にしたとしても撮像素子の露光量が分割画像毎に変化してしまうことになる。

このため顕微鏡装置では、例えば図２に示すように、分割画像ＤＰの輝度値を一定に保つことができないので、分割画像ＤＰが結合された生体サンプル画像ＳＰにおいて該分割画像ＤＰ同士のつなぎ目が目立ってしまうことになる。特に上下に結合された分割画像ＤＰ同士では、撮像される時刻が大きく異なることからつなぎ目がより目立ってしまうことになる。

そこで一般的に顕微鏡装置は、図３（Ａ）に示すように、光源から光を出射させてから所定時間経過して熱平衡状態に達した時刻Ｔｓから撮像素子の露光を開始し、一定時間経過した時刻Ｔｅで露光を終了することにより分割画像を撮像する。ここで図３（Ａ）では、撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサを用いている。ＣＣＤセンサは、全ての画素を同時に露光開始及び露光終了することができる。

従ってこの方法を用いることにより、複数の分割画像間の輝度差を低減することができる。しかしながら、この方法では、光源を熱平衡状態にするまでに時間がかかり、撮像期間が長くなってしまうという問題があった。

また撮像素子としてＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いる場合、該ＣＭＯＳイメージセンサは、画素の配列に沿ったラインごとに順に露光開始及び露光終了するため、図３（Ｂ）に示すように、より一層撮像期間が長くなってしまうという問題が合った。因みに図３（Ｂ）において時刻Ｔｓ１は最初に露光が開始されるラインの露光開始時刻を示し、時刻Ｔｓ２は最後に露光が開始されるラインの露光開始時刻を示す。また時刻Ｔｅ１は時刻Ｔｓ１に対応するラインの露光終了時刻を示し、時刻Ｔｅ２は時刻Ｔｓ２に対応するラインの露光終了時刻を示す。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、撮像期間を短時間にしつつ、撮像対象に割り当てられる小領域の画像間の輝度差を低減し得る画像取得装置及び画像取得方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域の像が結像される撮像素子と、光源から小領域に照射される光の強度を検出する検出部と、検出部により検出される光の強度を積分する積分部と、光源から光が出射された時点からの、積分部により積分された光の強度の積分値が所定の閾値を超えた場合、光源からの光の出射を終了させる光源制御部と、光源制御部により光源から光を出射される以前に撮像素子の露光を開始させ、光源制御部により光源から光の出射が終了された以後に撮像素子の露光を終了させる露光制御部と、小領域の像を、撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として撮像素子からそれぞれ取得する画像取得部と、複数個の分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成部とを有する。

また本発明においては、光源から撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域に照射される光の強度を検出する検出ステップと、検出ステップにより検出される光の強度を積分する積分ステップと、光源から光が出射された時点からの、積分ステップにより積分された光の強度の積分値が所定の閾値以上の場合、光源からの光の出射を終了させる光源制御ステップと、光源制御ステップにより光源から光を出射される以前に小領域の像が結像される撮像素子の露光を開始させ、光源制御ステップにより光源から光の出射が終了された以後に撮像素子の露光を終了させる露光制御ステップと、小領域の像を、撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として撮像素子から取得する画像取得ステップと、複数個の分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成ステップとを有する。

これにより、撮像素子が露光している間に光源から一定光量の光を出射させるので、複数の分割画像間を取得する際の撮像素子の露光量を一定に保つことができる。

また本発明においては、撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域の像が結像される撮像素子と、光源から小領域に照射される光の強度を検出する検出部と、検出部により検出される光の強度を積分する積分器と、光源から一定時間、光を出射させる光源制御部と、光源制御部により光源から光を出射される以前に撮像素子の露光を開始させ、光源制御部により光源から光の出射が終了された以後に撮像素子の露光を終了させる露光制御部と、小領域の像を、撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として撮像素子から取得する画像取得部と、分割画像が撮像された際の積分部により積分された光の強度の積分値が全ての分割画像において同一となるように該分割画像の輝度値を補正する補正部と、補正部により補正された複数個の分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成部とを有する。

また本発明においては、光源から撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域に照射される光の強度を検出する検出ステップと、検出ステップにより検出される光の強度を積分する積分ステップと、出射開始から出射終了までの間隔が一定となるように光源から光を出射させる光源制御ステップと、光源制御ステップにより光源から光を出射される以前に小領域の像が結像される撮像素子の露光を開始させ、光源制御ステップにより光源から光の出射が終了された以後に撮像素子の露光を終了させる露光制御ステップと、小領域の像を、撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として撮像素子から取得する画像取得ステップと、分割画像が撮像された際の積分ステップにより積分された光の強度の積分値が全ての分割画像において同一となるように該分割画像の輝度値を補正する補正ステップと、補正ステップにより補正された複数個の分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成ステップとを有する。

これにより、撮像素子が露光している間に光源から出射される光の強度の積分値が同一となるように分割画像の輝度値を補正するので、分割画像間の輝度差を低減することができる。

以上のように本発明によれば、撮像素子が露光している間に光源から一定光量の光を出射させるので、複数の分割画像間を取得する際の撮像素子の露光量を一定に保つことができ、かくして撮像期間を短時間にしつつ、撮像対象に割り当てられる小領域の画像間の輝度差を低減し得る画像取得装置及び画像取得方法を実現できる。

また本発明によれば、撮像素子が露光している間に光源から出射される光の強度の積分値が同一となるように分割画像の輝度値を補正するので、撮像期間を短時間にしつつ、撮像対象に割り当てられる小領域の画像間の輝度差を低減し得る画像取得装置及び画像取得方法を実現できる。

ハロゲンランプの強度変化を示すグラフである。 従来の生体サンプル画像を示す略線図である。 従来の光の強度と露光時間との関係を示すグラフである。 生体サンプル画像取得装置を示す略線図である。 第１の実施の形態における光源ユニット及び光源制御部の構成を示す略線図である。 ＬＥＤの強度変化を示すグラフである。 光源制御におけるタイミングチャートを示す略線図である。 データ処理部の構成を示す略線図である。 第１の実施の形態における生体サンプル取得処理を実行するＣＰＵの機能的構成を示す略線図である。 生体サンプルに割り当てられた小領域を示す略線図である。 第１の実施の形態における光の強度と露光時間との関係を示すグラフである。 第１の実施の形態における生体サンプル画像取得処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における光源ユニット及び光源制御部の構成を示す略線図である。 第２の実施の形態における生体サンプル取得処理を実行するＣＰＵの機能的構成を示す略線図である。 第２の実施の形態における生体サンプル画像取得処理手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態における生体サンプル取得処理を実行するＣＰＵの機能的構成を示す略線図である。 他の実施の形態における生体サンプル画像取得処理手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態における光の強度と露光時間との関係（１）を示すグラフである。 他の実施の形態における光の強度と露光時間との関係（２）を示すグラフである。

以下、発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序とする。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．他の実施の形態

＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．生体サンプル画像取得装置の構成］
図４において、本一実施の形態による生体サンプル画像取得装置１を示す。この生体サンプル画像取得装置１は、顕微鏡１０とデータ処理部２０とを含む構成とされる。

顕微鏡１０は、組織切片、細胞又は染色体等の生体高分子でなる生体サンプルＳＰＬを配置可能な面をもち、その面に対して平行方向及び直交方向（ｘｙｚ軸方向）に移動可能なステージ（以下、これを可動ステージとも呼ぶ）１１を有する。

生体サンプルＳＰＬは、この実施の形態ではスライドガラスＳＧに対して所定の固定手法により固定され、必要に応じて染色が施される。この染色には、ＨＥ（Hematoxylin-Eosin）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ(Fluorescence In-Situ Hybridization)や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。

この顕微鏡１０における可動ステージ１１の一方の面側には光学系１２が配され、該可動ステージ１１の他方の面側には光源ユニット１３が配される。顕微鏡１０は、明視野モード又は暗視野モードを切り替えて、生体サンプルＳＰＬの像を撮像するようになされている。

光源ユニット１３は、明視野モードにおいて、光源制御部３０（図５）の制御に基づいて光を出射し、該光を可動ステージ１１に対して穿設される開口から、該可動ステージ１１の一方の面に配される生体サンプルＳＰＬに対する照明光として照射する。

顕微鏡１０は、この照明光で得られる生体サンプルＳＰＬにおける一部の像を、光学系１２の対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂによって所定の倍率に拡大する。そして顕微鏡１０は、これら対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂにより拡大される像を、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の撮像面に結像するようになされている。

因みに顕微鏡１０は、明視野モードにおいてダイクロイックミラー１２Ｃ及びエミッションフィルタ１２Ｄを対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂの間の光路から外せるようになされている。

ところで、この顕微鏡１０の所定位置には、励起光源系１５及び励起フィルタ１６が設けられる。顕微鏡１０は、暗視野モードにおいて、励起光源系１５から光が照射された場合、該光のうちの蛍光染色に対する励起波長のみを励起フィルタ１６で透過させた励起光を、対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂ間に設けられるダイクロイックミラー１２Ｃで反射させて対物レンズ１２Ａに導く。そして顕微鏡１０は、この励起光を、対物レンズ１２Ａによって可動ステージ１１に配される生体サンプルＳＰＬに集光する。

スライドガラスＳＧに固定される生体サンプルＳＰＬに対して蛍光染色が施されていた場合、励起光により蛍光色素が発光する。この発光によって得られる光（以下、これを発色光とも呼ぶ）は対物レンズ１２Ａを介してダイクロイックミラー１２Ｃを透過する。そしてこの発色光は、ダイクロイックミラー１２Ｃ及び結像レンズ１２Ｂ間に設けられるエミッションフィルタ１２Ｄを介して、該結像レンズ１２Ｂに到達する。

顕微鏡１０は、発色光の像を対物レンズ１２Ａによって拡大し、該発色光以外の光（以下、これを外光とも呼ぶ）をエミッションフィルタ１２Ｄによって吸収する。そして顕微鏡１０は、外光が喪失された発色光の像を、結像レンズ１２Ｂによって拡大し、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の撮像面に結像するようになされている。

一方、データ処理部２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４を用いて、生体サンプルＳＰＬ全体の像（以下、これを生体サンプル画像とも呼ぶ）を生成し、これを所定形式のデータ（以下、これをサンプルデータとも呼ぶ）として保存するようになされている。

このようにこの生体サンプル画像取得装置１は、スライドガラスＳＧに配される生体サンプルＳＰＬを、鏡検状態の画像として保存することができるようになされている。したがってこの生体サンプル画像取得装置１は、スライドガラスＳＧ自体を保存する場合に比して、固定や染色等の状態を劣化させることなく長期にわたって生体サンプルＳＰＬを保存することが可能となる。

［１−２．光源ユニット及び光源制御部の構成］
次に、光源ユニット１３及び該光源ユニット１３を制御する光源制御部３０について図５を用いて説明する。

光源ユニット１３は、白色光を出力する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３Ａ、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された光を略平行光に変換する集光レンズ１３Ｂ、及び白色ＬＥＤ１３Ａから出射された光の強度を測定する光検出器１３Ｃを含む構成とされる。

白色ＬＥＤ１３Ａは、図６に示すように、一定電流を流した場合、光を出射し始めた直後は自身の温度が低いために強度が強く、時間と共に自身温度が上がっていくので強度が下がり、所定時間経過すると熱平衡状態になり強度が一定になる特性を有する。

白色ＬＥＤ１３Ａは、ＬＥＤドライバ３５から電流が供給されると、一定範囲に拡散する光を出射する。集光レンズ１３Ｂは、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された拡散した光のうち、自身に照射された光を平行光に変換して生体サンプルＳＰＬに対して照射する。

光検出器１３Ｃは、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された拡散した光のうち、集光レンズ１３Ｂに照射される光の光路をふさぐことなく、かつ白色ＬＥＤ１３Ａから出射された拡散した光の一部が照射される位置に設けられる。

そして光検出器１３Ｃは、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された拡散した光の一部が照射された場合、該照射された光の強度を検出し、該光の強度に応じた光強度信号Ｓ１を積分器３２に送出する。

一方、光源制御部３０（図５）は、システムコントローラ３１、積分器３２、比較器３３、アンド回路３４及びＬＥＤドライバ３５により構成される。

システムコントローラ３１は、ＣＰＵ、各種プログラムなどを記憶するＲＯＭ及びＣＰＵのワークメモリとして機能するＲＡＭを含むコンピュータ構成でなり、光源制御部３０の各部３１〜３５を統括制御する。

光源制御部３０は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、図７に示すタイミングチャートに従って、生体サンプルＳＰＬに照射する光を制御するようになされている。

具体的には、システムコントローラ３１は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、積分器３２にリセット信号Ｓ２を送出する。

またシステムコントローラ３１は、所定の値に設定された閾値を示す閾値信号Ｓ４を比較器３３に送出する。

さらにシステムコントローラ３１は、白色ＬＥＤ１３Ａに対して光を出力させるための発光指示信号Ｓ６をアンド回路３４に出力する。この発光指示信号Ｓ６は、白色ＬＥＤ１３Ａが光を出力するべき時間より長く、かつ次のリセット信号Ｓ２を出力するタイミングより短く設定された間の時間だけ出力される。

積分器３２は、リセット信号Ｓ２を受信すると、該リセット信号Ｓ２に応じてこれまで積分していた積分値をリセットする。そして積分器３２は、リセットした時点から、光検出器１３Ｃから供給される光強度信号Ｓ１に応じた光の強度を積分していき、その積分された積分値を示す積分値信号Ｓ３を比較器３３に送出する。

比較器３３は、システムコントローラ３１から供給される閾値信号Ｓ４に示された閾値と、積分器３２から供給される積分値信号Ｓ３に示された積分値とを比較する。比較器３３は、積分値が閾値より小さい場合、白色ＬＥＤ１３Ａに対して光を出力させるための出力信号Ｓ５をアンド回路３４に送出し、積分値が閾値以上の場合、白色ＬＥＤ１３Ａに対して光を出力させるための出力信号Ｓ５をアンド回路３４に送出しない。

アンド回路３４は、比較器３３から出力信号Ｓ５が供給され、かつシステムコントローラ３１から発光指示信号Ｓ６が供給された場合、白色ＬＥＤ１３Ａを発光させるための発光指示信号Ｓ７をＬＥＤドライバ３５に送出する。

ＬＥＤドライバ３５は、アンド回路３４から発光指示信号Ｓ７が供給された場合、白色ＬＥＤ１３Ａに一定電流を流すことによって、該白色ＬＥＤ１３Ａを発光させる。

このようにして光源制御部３０は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、光検出器１３Ｃで測定された光の強度の積分値が閾値になるまで白色ＬＥＤ１３Ａから光を出力させるよう制御する。

そして光源制御部３０は、光検出器１３Ｃで測定された光の強度の積分値が閾値になった時点で、白色ＬＥＤ１３Ａに供給する電流を停止し、該白色ＬＥＤ１３Ａからの光の出射を終了させる。

これにより光源制御部３０は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給される毎に白色ＬＥＤ１３Ａから出射され集光レンズ１３Ｂを介してＣＭＯＳイメージセンサ１４に照射される光量を一定に保持することができる。

ところでシステムコントローラ３１は、アンド回路３４から出力される発光指示信号Ｓ７を取得し得るようになされており、該発光指示信号Ｓ７に基づいて、白色ＬＥＤ１３Ａへの電気の供給が終了したことを示す発光終了信号をデータ処理部２０に出力し得る。

［１−３．データ処理部の構成］
次に、データ処理部２０の構成について説明する。このデータ処理部２０は、図８に示すように、制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)２１に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。

具体的にはＲＯＭ(Read Only Memory)２２、ＣＰＵ２１のワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)２３、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部２４、インターフェイス部２５、表示部２６及び記憶部２７がバス２８を介して接続される。

ＲＯＭ２２には、各種の処理を実行するためのプログラムが格納される。インターフェイス部２５には、顕微鏡１０（図１）が接続される。

表示部２６には、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ又はプラズマディスプレイ等が適用される。また記憶部２７には、ＨＤ（Hard Disk）に代表される磁気ディスクもしくは半導体メモリ又は光ディスク等が適用される。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＣＦ（Compact Flash）メモリ等のように可搬型メモリが適用されてもよい。

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納される複数のプログラムのうち、操作入力部２４から与えられる命令に対応するプログラムをＲＡＭ２３に展開し、該展開したプログラムにしたがって、表示部２６及び記憶部２７を適宜制御する。またＣＰＵ２１は、インターフェイス部２５を介して顕微鏡１０の各部を適宜制御するようになされている。

［１−４．生体サンプル画像取得処理の具体的内容］
ＣＰＵ２１は、生体サンプルＳＰＬの画像の取得命令を操作入力部２４から受けた場合、該取得命令に対応するプログラムをＲＡＭ２３に展開する。

ＣＰＵ２１は、生体サンプルＳＰＬの画像の取得命令に対応するプログラムに従って、図９に示すように、移動制御部４１、露光制御部４２、ストロボ制御部４３、画像取得部４４、画像生成部４５及びデータ記録部４６として機能する。

移動制御部４１は、例えば図１０に示すように、生体サンプルＳＰＬの撮像対象とすべき領域（以下、これをサンプル領域とも呼ぶ）ＰＲを対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂの拡大倍率に合わせて複数の小領域ＡＲに割り当てる。因みに図１０では、小領域ＡＲが重ならない態様となっているが、隣接する領域の一部が重なる態様であってもよい。

そして移動制御部４１は、複数の小領域ＡＲのうち、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が例えば左上の小領域ＡＲとなるように、可動ステージ１１を移動させる。

露光制御部４２は、移動制御部４１によって左上の小領域ＡＲが撮像される領域となるように移動された後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させる。

ストロボ制御部４３は、露光制御部４２によりＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光が開始された以後、好ましくは露光が開始された時点で、光源制御部３０に対してストロボ発光命令ＳＳを出力する。光源制御部３０は、ストロボ制御部４３からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、上述したように、白色ＬＥＤ１３Ａから一定光量の光を出射させる。

露光制御部４２は、ストロボ制御部４３がストロボ発光命令ＳＳを出力した後、システムコントローラ３１から発光終了信号が供給された以後、好ましくは発光終了信号が供給された時点で、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させる。

画像取得部４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の各画素の電気信号を走査線毎に順次読み出させ、その結果得られる小領域ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬ部位の像を分割画像として取得する。

従って露光制御部４２及びストロボ制御部４３は、図１１に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の全ての画素の露光が開始された以後、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射させる。そして露光制御部４２及びストロボ制御部４３は、白色ＬＥＤ１３Ａに一定光量の光を出射させた以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の全ての画素の露光を終了させる。

因みに図１１において時刻Ｔｓ３は最初に露光が開始される走査線の露光開始時刻を示し、時刻Ｔｓ４は最後に露光が開始される走査線の露光開始時刻を示す。また時刻Ｔｅ３は時刻Ｔｓ３に対応する走査線の露光終了時刻を示し、時刻Ｔｅ４は時刻Ｔｓ４に対応する走査線の露光終了時刻を示す。

移動制御部４１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の電気信号を画像取得部４４により読み出させると同時に、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって次の撮像される領域が例えば左上の小領域ＡＲの右隣の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させる。

露光制御部４２及びストロボ制御部４３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させ、ストロボ発光命令ＳＳを光源制御部３０に出力して、白色ＬＥＤ１３Ａから一定光量の光を出射させた以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させる。また画像取得部４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から分割画像を取得する。

このように移動制御部４１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が最上段の左端から右端の小領域ＡＲとなるように順に移動させる。次に移動制御部４１は、１つ下の段に移って、右端から左端へ順に移動させる。このように移動制御部４１は、全ての小領域ＡＲに対応する分割画像を取得するまで、一列ごとに反対方向に移動するように順に移動させる。

そして露光制御部４２、ストロボ制御部４３及び画像取得部４４は、移動制御部４１によっていずれかの小領域ＡＲに移動される毎に、上述と同様に機能して、該小領域ＡＲにおける分割画像を取得する。

画像生成部４５は、画像取得部４４によって取得された複数の分割画像を結合して生体サンプル画像を生成する。

データ記録部４６は、生体サンプル画像が生成された場合、該生体サンプル画像の全部又は生体サンプル画像を復元可能な一部を示す画素情報を含むサンプルデータを生成する。

そしてデータ記録部４６は、このサンプルデータに対して、生体サンプル画像に関する識別情報を示すデータを付加し、該データが付加されたサンプルデータを記憶部２７に記録する。

この識別情報は、例えば、生体サンプルＳＰＬの採取者名、採取者性別、採取者年齢及び採取日付等といった情報である。データ記録部４６は、この識別情報を入力すべきことを、生体サンプルＳＰＬのデータ保存命令が与えられたタイミングや、スライドガラスＳＧをセットすべきタイミング等といった所定のタイミングで通知するようになされている。

またデータ記録部４６は、生体サンプルデータデータが生成されたときに識別情報が得られていない場合には、該識別情報を入力すべきことを警告するようになされている。ちなみに、識別情報を入力すべきことの通知又は警告は、例えば音声や、ＧＵＩ（Graphical User Interface）画面等により実行される。

［１−５．生体サンプル画像取得処理手順］
次に、上述した生体サンプル画像取得処理の手順について、図１２に示すフローチャートに従って説明する。

実際上、ＣＰＵ２１は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１においてＣＰＵ２１は、サンプル領域ＰＲを複数の小領域ＡＲに割り当て、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が最初（左上）の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、次のステップＳＰ２に移る。

ステップＳＰ２においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させ、次のステップＳＰ３に移る。

ステップＳＰ３においてＣＰＵ２１は、光源制御部３０に対してストロボ発光命令ＳＳを出力し、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射させ、次のステップＳＰ４で、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の強度の積分値を取得させ、次のステップＳＰ５に移る。

ステップＳＰ５においてＣＰＵ２１は、光源制御部３０に対して、積分値が閾値以上になった時点で白色ＬＥＤ１３Ａからの光の出射を終了させ、次のステップＳＰ６に移る。

ステップＳＰ６においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させ、次のステップＳＰ７に移る。

ステップＳＰ７においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の各画素の電気信号をライン毎に順次読み出させ、その結果得られる分割画像を取得し、次のステップＳＰ８に移る。

ステップＳＰ８においてＣＰＵ２１は、全ての小領域ＡＲについて撮像が終了したか否かを判断し、否定結果が得られると、まだ撮像されていない小領域ＡＲが存在することから次のステップＳＰ９に移る。

ステップＳＰ９においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が次の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、ステップＳＰ２に戻る。

ＣＰＵ２１は、ステップＳＰ８で肯定結果が得られるまで、ステップＳＰ２からステップＳＰ９を繰り返し実行し、肯定結果が得られると、全ての小領域ＡＲに対応した分割画像を取得したことを意味し、ステップＳＰ１０に移る。

ステップＳＰ１０においてＣＰＵ２１は、分割画像を結合して生体サンプル画像を生成し、次のステップＳＰ１１において、生体サンプル画像を含むサンプルデータを記憶部２７に記憶し、次のステップに移って処理を終了する。

［１−６．動作及び効果］
以上の構成において、生体サンプル画像取得装置１は、撮像対象である生体サンプルＳＰＬを含むサンプル領域ＰＲにそれぞれ割り当てられた小領域ＡＲに対して白色ＬＥＤ１３Ａから光を照射させる。

生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の強度を光検出器１３Ｃで検出し、該光の強度を積分器３２で積分し、その積分された積分値が閾値以上になった時点で、白色ＬＥＤ１３Ａから光の出射を終了させる。

生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから光が出射される以前からＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始し、白色ＬＥＤ１３Ａから光の出射が終了した以後にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させる。

そして生体サンプル画像取得装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から小領域ＡＲの像を分割画像として取得する。

これにより生体サンプル画像取得装置１は、全ての分割画像をそれぞれ取得する際に、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の光量を一定にすることができるので、それぞれの小領域ＡＲを撮像する際のＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つことができる。

従って生体サンプル画像取得装置１は、全ての小領域ＡＲにおける分割画像を取得し、これら分割画像を結合して１枚の生体サンプル画像を生成する際、白色ＬＥＤ１３Ａの光の強度が変動する場合であっても、全ての分割画像の輝度差を低減することができる。

また生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａが熱平衡状態になってから撮像を開始する必要もないので、その分、撮像期間を短時間にすることができる。

ところで、ＣＭＯＳイメージセンサ１４のように露光開始、露光終了及び電気信号の読み出しをラインごとに行う撮像素子の場合、これら露光開始、露光終了及び電気信号の読み出し動作がライン毎に時間差を生じてしまう。

しかしながら生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射する以前にＣＭＯＳイメージセンサ１４の全ての画素の露光を開始し、白色ＬＥＤ１３Ａから光の出射が終了した以後にＣＭＯＳイメージセンサ１４の全ての画素の露光を終了する。

これにより生体サンプル画像取得装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４のような露光開始、露光終了、電気信号の読み出しをラインごとに行う撮像素子を適用した場合でも、ラインごとに輝度差が生じない分割画像を取得することができる。

ところで生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１４Ａから常に光を出射させ、該光の光路上に設けられたメカニカルシャッタを開閉することによりＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つ方法が考えられる。

この方法では、一般的にメカニカルシャッタの寿命が１０万回から１００万回であるため、１分間で数百枚の分割画像を撮像する生体サンプル画像取得装置１に適用した場合、大よそ３日程度でメカニカルシャッタが寿命に達してしまう。

これに対して生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１４Ａの出射制御によりＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つので、メカニカルシャッタを設ける場合と比して、メンテナンス性、経済性でより優位である。

また他の方法として、白色ＬＥＤ１３Ａを所謂ＡＰＣ（Auto Power Control）によって一定の強度に制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つ方法が考えられる。

この方法は、白色ＬＥＤ１３Ａが熱平衡状態になるよりも早く光の強度を一定に保持することができる。しかしながらこの方法ではストロボ発光時間内でＡＰＣが十分応答できるように制御帯域を高く設計する必要がある。特にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式などの高効率な出力形式のＬＥＤドライバを使用する場合、ＬＥＤ電流の制御帯域はＰＷＭのキャリア周波数により制限を受けるため、応答速度の速いＡＰＣを実現することは難しい。

これに対して生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の光量を一定に保つようにしているため、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の強度を一定にするまで待つ必要がなく、その分、撮像期間を短くすることができる。また、ＰＷＭ方式によりＬＥＤ電流が脈動していたとしても、正確に光量を一定に保つことが出来る。

以上の構成によれば、生体サンプル画像取得装置１は、サンプル領域ＰＲに割り当てられた小領域ＡＲに対して、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射させる以前にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させる。また生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから一定光量の光を出射させた以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させて分割画像を取得する。

これにより生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａが熱平衡状態になるまで待つことなく、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つことでき、かくして、撮像期間を短時間にしつつ、分割画像間の輝度差を低減することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態とは、光源制御部及びＣＰＵの機能的構成が異なる。なお、生体サンプル画像取得装置１及びデータ処理部２０の構成については、第１の実施の形態と同様であるためその説明を省略する。

［２−１．光源ユニット及び光源制御部の構成］
光源制御部６０は、図５との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、システムコントローラ３１、積分器３２及びＬＥＤドライバ３５により構成され、システムコントローラ３１が積分器３２及びＬＥＤドライバ３５を適宜制御する。

白色ＬＥＤ１３Ａは、ＬＥＤドライバ３５から電流が供給されると、一定範囲に拡散する光を出射する。光検出器１３Ｃは、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された拡散した光の一部が照射された場合、該照射された光の強度を測定し、該光の強度に応じた光強度信号Ｓ１を積分器３２に送出する。

システムコントローラ３１は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、積分器３２にリセット信号Ｓ２を送出する。

積分器３２は、リセット信号Ｓ２を受信すると、該リセット信号Ｓ２に応じてこれまで積分していた積分値をリセットする。そして積分器３２は、リセットした時点から、光検出器１３Ｃから供給される光強度信号Ｓ１に応じた光の強度を積分する。

システムコントローラ３１は、積分器３２にリセット信号Ｓ２を送出した以後、出射開始から出射終了までの間隔が常に同一となるように設定された一定時間の間、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射させるための発光指示信号Ｓ１１をＬＥＤドライバ３５に出力する。

ＬＥＤドライバ３５は、システムコントローラ３１から発光指示信号Ｓ１１が供給された場合、白色ＬＥＤ１３Ａに一定時間の間だけ一定電流を流すことによって、該白色ＬＥＤ１３Ａから一定時間の間だけ光を出射させる。

積分器３２は、リセットした時点から、白色ＬＥＤ１３Ａが一定時間の間に出射した光の強度を積分し、その結果得られる積分値を示す積分値信号Ｓ３をシステムコントローラ３１に送出する。

このようにして光源制御部３０は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、白色ＬＥＤ１３Ａから一定時間だけ光を出力させ、その間に該白色ＬＥＤ１３Ａから出射された光の強度の積分値を取得する。

［２−２．生体サンプル画像取得処理の具体的内容］
ＣＰＵ２１は、生体サンプルＳＰＬの画像の取得命令を操作入力部２４から受けた場合、該取得命令に対応するプログラムをＲＡＭ２３に展開する。

ＣＰＵ２１は、生体サンプルＳＰＬの画像の取得命令に対応するプログラムに従って、図１４に示すように、移動制御部４１、露光制御部４２、ストロボ制御部４３、画像取得部４４、画像補正部４７、画像生成部４５及びデータ記録部４６として機能する。

移動制御部４１は、サンプル領域ＰＲを複数の小領域ＡＲに割り当て、複数の小領域ＡＲのうち、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が例えば左上の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させる。

露光制御部４２は、移動制御部４１によって左上の小領域ＡＲが撮像される領域となるように移動された以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させる。

ストロボ制御部４３は、露光制御部４２によりＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光が開始された以後、好ましくはＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光が開始された時点で、光源制御部６０に対してストロボ発光命令ＳＳを出力する。光源制御部６０は、ストロボ制御部４３からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、上述したように、白色ＬＥＤ１３Ａから一定時間だけ光を出射させる。

露光制御部４２は、光源制御部６０によって白色ＬＥＤ１３Ａから光が出射され終わった時以後、好ましくは光が出射され終わった時点でＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させる。

画像取得部４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の各画素の電気信号をライン毎に順次読み出させ、その結果得られる左上の小領域ＡＲにおける生体サンプルＳＰＬ部位の像を分割画像として取得する。

このとき画像取得部４４は、左上の小領域ＡＲの分割画像を取得する際に白色ＬＥＤ１３Ａが一定時間の間に照射した光の強度が積分された積分値を示す積分値信号Ｓ３を取得する。

移動制御部４１は、分割画像が取得されると、次の小領域ＡＲに可動ステージ１１を移動させる。そして露光制御部４２、ストロボ制御部４３及び画像取得部４４は、移動制御部４１によっていずれかの小領域ＡＲに移動される毎に、上述と同様に機能して、該小領域ＡＲにおける分割画像及び積分値信号Ｓ３を取得する。

画像補正部４７は、積分値信号Ｓ３に示された積分値が予め設定された所定値と一致するための倍率を算出し、該積分値に対応する分割画像の輝度値に算出した倍率を積算することにより、該分割画像の輝度値を補正する。

画像補正部４７は、全ての分割画像に対して同様に輝度値を補正する。また画像補正部４７は、全ての分割画像に対して歪を補正するディストーション補正を施す。

画像生成部４５は、画像補正部４７によって補正された分割画像を結合して生体サンプル画像を生成する。データ記録部４６は、生体サンプル画像が生成された場合、該生体サンプル画像の全部又は生体サンプル画像を復元可能な一部を示す画素情報を含むサンプルデータを生成する。

［２−３．生体サンプル画像取得処理手順］
次に、上述した生体サンプル画像取得処理の手順について、図１５に示すフローチャートに従って説明する。

実際上、ＣＰＵ２１は、ルーチンＲＴ２の開始ステップから入って次のステップＳＰ２１へ移る。ステップＳＰ２１においてＣＰＵ２１は、サンプル領域ＰＲを複数の小領域ＡＲに割り当て、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が最初の撮影領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、次のステップＳＰ２２に移る。

ステップＳＰ２２においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させ、次のステップＳＰ２３に移る。

ステップＳＰ２３においてＣＰＵ２１は、光源制御部６０に対してストロボ発光命令ＳＳを出力し、白色ＬＥＤ１３Ａから一定時間かつ一定電流で光を出射させ、次のステップＳＰ２４に移る。

ステップＳＰ２４においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させ、次のステップＳＰ２５に移る。

ステップＳＰ２５においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の各画素の電気信号をライン毎に順次読み出させ、その結果得られる分割画像を取得すると共に、該分割画像に対応する積分値信号Ｓ３を取得し、次のステップＳＰ２６に移る。

ステップＳＰ２６においてＣＰＵ２１は、全ての小領域ＡＲについて撮像が終了したか否かを判断し、否定結果が得られると、まだ撮像されていない小領域ＡＲが存在することから次のステップＳＰ２７に移る。

ステップＳＰ２７においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域を次の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、ステップＳＰ２２に戻る。

ＣＰＵ２１は、ステップＳＰ２６で肯定結果が得られるまで、ステップＳＰ２２からステップＳＰ２７を繰り返し実行し、肯定結果が得られると、全ての小領域ＡＲに対応した分割画像及び積分値信号Ｓ３を取得したことを意味し、ステップＳＰ２８に移る。

ステップＳＰ２８においてＣＰＵ２１は、全ての分割画像にそれぞれ対応する積分値信号Ｓ３に示された積分値が予め設定された所定値と一致するための倍率を算出し、分割画像の輝度値にその倍率を積算して該輝度値を補正し、次のステップＳＰ２９に移る。

ステップＳＰ２９においてＣＰＵ２１は、輝度値の補正が施された分割画像にディストーション補正を施し、次のステップＳＰ３０において、分割画像を結合して生体サンプル画像を生成し、次のステップＳＰ３１に移る。

ステップＳＰ３１においてＣＰＵ２１は、生体サンプル画像を含むサンプルデータを記憶部２７に記録し、次のステップに移って処理を終了する。

［２−４．動作及び効果］
以上の構成において、生体サンプル画像取得装置１は、撮像対象である生体サンプルＳＰＬを含むサンプル領域ＰＲにそれぞれ割り当てられた小領域ＡＲに対して白色ＬＥＤ１３Ａから光を一定時間照射させる。

生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の強度を光検出器１３Ｃで検出し、光が出射させた時点からの光の強度を積分器３２で積分する。

生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから光が出射される以前からＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始し、白色ＬＥＤ１３Ａから光の出射が終了した以後にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させる。

そして生体サンプル画像取得装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から小領域ＡＲの像を分割画像として取得すると共に、分割画像にそれぞれ対応する積分値を取得する。

そして生体サンプル画像取得装置１は、積分値が一定となるように分割画像の輝度値を補正し、補正された分割画像を結合して生体サンプル画像を生成する。

これにより生体サンプル画像取得装置１は、小領域ＡＲが撮像される際のＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光時間を一定にし、その際の露光量に対応する積分値を用いて分割画像の輝度値を補正することができるので、分割画像間の輝度差を低減することができる。

また生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａが熱平衡状態になってから撮像を開始する必要もないので、その分、撮像期間を短時間にすることができる。

さらに生体サンプル画像取得装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４のように露光の開始及び終了さらには電気信号の読み出しをラインごとに行う撮像素子を適用した場合でも、ラインごとに輝度値の差が生じることなく分割画像を取得することができる。

また生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射する時間を一定にするため、白色ＬＥＤ１３Ａの出射時間、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光時間を常に一定に保つことができる。

従って生体サンプル画像取得装置１は、第１の実施の形態のように露光量を一定に制御する場合と比して、可動ステージ１１の移動制御と白色ＬＥＤ１３Ａの出射制御、及びＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光制御のタイミングが小領域ＡＲごとに変化しない。このため生体サンプル画像取得装置１は、移動制御、出射制御及び露光制御のタイミングを容易にすることができる。

ところで、輝度値を補正する方法として、複数の分割画像の輝度値の平均値をそれぞれ算出し、該平均値が同一となるように複数の分割画像の輝度値を補正する方法が考えられる。しかしながらこの方法では、全ての分割画像の輝度値の平均値が同一となる。

従ってこの方法では、例えば生体サンプルＳＰＬ部分と該生体サンプルＳＰＬが存在しない部分との輝度値が同一となるなど、複数の分割画像が同一の露光量で撮像された場合と同様の輝度値に補正することができない。このためこの方法では、分割画像間のつなぎ目が目立ってしまうといった問題を生じる。

これに対し生体サンプル画像取得装置１は、積分値が一定となるように分割画像の輝度値を補正するので、複数の分割画像が同一の露光量で撮像された場合と同様の輝度値に補正でき、分割画像間のつなぎ目が目立たなくなる。

以上の構成によれば、生体サンプル画像取得装置１は、サンプル領域ＰＲに割り当てられた小領域ＡＲに対して、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射させる以前にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させる。また生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから一定時間だけ光を出射させた以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させて分割画像を取得する。

そして生体サンプル画像取得装置１は、白色ＬＥＤ１３Ａから出射された光の強度の積分値が同一となるように分割画像の輝度値を補正してから、分割画像を結合して生体サンプル画像を生成する。これにより生体サンプル画像取得装置１は、撮像期間を短時間にしつつ、分割画像間の輝度差を低減することができる。

＜３．他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態においては、明視野モードおける光源ユニット１３から出射される光の光量を全ての小領域ＡＲに対して一定にするようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、暗視野モードにおいて出射される励起光の光量を一定するようにしてもよい。

この場合、暗視野モードにおける生体サンプル画像取得装置は、励起光源系から出射される励起光の強度を測定する光検出器、及び光検出器から送出される光強度信号を受信して励起光源系を制御する光源制御部が設けられる。

また励起光源系は、複数の波長の励起光を出射する１つの励起光源が設けられるような場合であっても、１つの励起波長をそれぞれ出射する複数の励起光源が設けられるような場合であっても適用できる。

一例として複数の励起光源が設けられる場合について説明する。生体サンプル画像取得装置１００（図１）は、励起光源系１５及び光源制御部３０に代えて例えば図１６に示すような励起光源系８０及び光源制御部９０が設けられる。因みに、この場合、生体サンプルＳＰＬは蛍光染色されているものとする。

励起光源系８０は、光源ユニット８１及び８２、反射ミラー８３及びダイクロイックミラー８４により構成される。光源ユニット８１及び８２は、それぞれ異なる波長の光を出射する励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａと、集光レンズ８１Ｂ及び８２Ｂと、光検出器８１Ｃ及び８２Ｃとにより構成される。

光源制御部９０は、システムコントローラ９１、積分器９２、比較器９３、アンド回路９４、ＬＥＤドライバ９５、積分器９６、比較器９７、アンド回路９８及びＬＥＤドライバ９９により構成される。システムコントローラ９１は、光源制御部９０の各部９２〜９９を統括制御する。

励起光源ＬＥＤ８１Ａは、ＬＥＤドライバ９５から電流が供給されると、一定範囲に拡散する光を出射する。集光レンズ８１Ｂは、励起光源ＬＥＤ８１Ａから出射された拡散した光のうち、自身に照射された光を平行光に変換して反射ミラー８３で反射させる。反射ミラー８３で反射した光は、ダイクロイックミラー８４を透過して励起フィルタ１６、ダイクロイックミラー１２Ｃ、対物レンズ１２Ａを介して生体サンプルＳＰＬに照射される。

励起光源ＬＥＤ８２Ａは、ＬＥＤドライバ９９から電流が供給されると、一定範囲に拡散する光を出射する。集光レンズ８２Ｂは、励起光源ＬＥＤ８２Ａから出射された拡散した光のうち、自身に照射された光を平行光に変換してダイクロイックミラー８４で反射させる。ダイクロイックミラー８４で反射した光は、励起フィルタ１６、ダイクロイックミラー１２Ｃ、対物レンズ１２Ａを介して生体サンプルＳＰＬに照射される。

光検出器８１Ｃ及び８２Ｃは、それぞれ、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａから出射された拡散した光の一部が照射された場合、該照射された光の強度を検出し、その光の強度に応じた光強度信号Ｓ２１及びＳ３１を積分器９２及び９６に送出する。

システムコントローラ９１は、データ処理部２０からストロボ発光命令ＳＳが供給されると、積分器９２及び９６にリセット信号Ｓ２２及びＳ３２をそれぞれ送出する。またシステムコントローラ９１は、所定の値に設定された閾値を示す閾値信号Ｓ２４及びＳ３４をそれぞれ比較器９３及び９７に送出する。

さらにシステムコントローラ９１は、積分器９２及び９６にリセット信号Ｓ２２及びＳ３２をそれぞれ送出した以後、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａに対して光を出力させるための発光指示信号Ｓ２６及びＳ３６を出力する。この発光指示信号Ｓ２６及びＳ３６は、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａが光を出力するべき時間より長く設定される。

積分器９２は、リセット信号Ｓ２２を受信すると、積分値をリセットし、リセットした時点から、光検出器８１Ｃから供給される光強度信号Ｓ２１に応じた光の強度を積分していき、その積分された積分値を示す積分値信号Ｓ２３を比較器９３に送出する。

比較器９３は、閾値信号Ｓ２４に示された閾値と、積分値信号Ｓ２３に示された積分値とを比較し、積分値が閾値より小さい場合、励起光源ＬＥＤ８１Ａに対して光を出力させるための出力信号Ｓ２５をアンド回路９４に送出する。

アンド回路９４は、比較器９３から出力信号Ｓ２５が供給され、かつシステムコントローラ９１から発光指示信号Ｓ２６が供給された場合、励起光源ＬＥＤ８１Ａを発光させるための発光指示信号Ｓ２７をＬＥＤドライバ９５に送出する。

ＬＥＤドライバ９５は、アンド回路９４から発光指示信号Ｓ２７が供給された場合、励起光源ＬＥＤ８１Ａに一定電流を流すことによって、該励起光源ＬＥＤ８１Ａから光を出射させる。

一方、積分器９６は、リセット信号Ｓ３２を受信すると、積分値をリセットし、リセットした時点から、光検出器８２Ｃから供給される光強度信号Ｓ３１に応じた光の強度を積分していき、その積分された積分値を示す積分値信号Ｓ３３を比較器９７に送出する。

比較器９７は、閾値信号Ｓ３４に示された閾値と、積分値信号Ｓ３３に示された積分値とを比較し、積分値が閾値より小さい場合、励起光源ＬＥＤ８２Ａに対して光を出力させるための出力信号Ｓ３５をアンド回路９８に送出する。

アンド回路９８は、比較器９７から出力信号Ｓ３５が供給され、かつシステムコントローラ９１から発光指示信号Ｓ３６が供給された場合、励起光源ＬＥＤ８２Ａを発光させるための発光指示信号Ｓ３７をＬＥＤドライバ９９に送出する。

ＬＥＤドライバ９９は、アンド回路９８から発光指示信号Ｓ３７が供給された場合、励起光源ＬＥＤ８２Ａに一定電流を流すことによって、該励起光源ＬＥＤ８２Ａから光を出力させる。

ＣＰＵ２１は、生体サンプルＳＰＬの画像の取得命令を操作入力部２４から受けた場合、該取得命令に対応するプログラムをＲＡＭ２３に展開し、図１７に示すフローチャートに従って処理を実行する。

実際上、ＣＰＵ２１は、ルーチンＲＴ３の開始ステップから入って次のステップＳＰ４１へ移る。ステップＳＰ４１においてＣＰＵ２１は、サンプル領域ＰＲを複数の小領域ＡＲに割り当て、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が最初の撮影領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、次のステップＳＰ４２に移る。

ステップＳＰ４２においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始させ、次のステップＳＰ４３に移る。

ステップＳＰ４３においてＣＰＵ２１は、光源制御部９０に対してストロボ発光命令ＳＳを出力し、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａから光を出射させ、次のステップＳＰ４４に移る。

ステップＳＰ４４においてＣＰＵ２１は、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａからそれぞれ出射される光の強度の積分値を光源制御部９０に取得させ、次のステップＳＰ４５に移る。

ステップＳＰ４５においてＣＰＵ２１は、光源制御部９０に対して、それぞれの積分値が閾値以上になった時点で励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａからの光の出射を順次終了させ、次のステップＳＰ４６に移る。

ステップＳＰ４６においてＣＰＵ２１は、全ての励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａの発光が終了した以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了させ、次のステップＳＰ４７に移る。

ステップＳＰ４７においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の各画素の電気信号をライン毎に順次読み出させ、その結果得られる分割画像を取得し、次のステップＳＰ４８に移る。

ステップＳＰ４８においてＣＰＵ２１は、全ての小領域ＡＲについて撮像が終了したか否かを判断し、否定結果が得られると、まだ撮像されていない小領域ＡＲが存在することから次のステップＳＰ４９に移る。

ステップＳＰ４９においてＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される領域が次の小領域ＡＲとなるよう可動ステージ１１を移動させ、ステップＳＰ４２に戻る。

ＣＰＵ２１は、ステップＳＰ４８で肯定結果が得られるまで、ステップＳＰ４２からステップＳＰ４９を繰り返し実行し、肯定結果が得られると、全ての小領域ＡＲに対応した分割画像を取得したことを意味し、ステップＳＰ５０に移る。

ステップＳＰ５０においてＣＰＵ２１は、分割画像を結合して生体サンプル画像を生成し、次のステップＳＰ５１において、生体サンプル画像を含むサンプルデータを記憶部２７に記憶し、次のステップに移って処理を終了する。

このように生体サンプル画像取得装置１００は、図１８に示すように、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａから光を出射する以前にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を開始する。そして生体サンプル画像取得装置１００は、励起光源ＬＥＤ８１Ａ及び８２Ａから光の出射が両方とも終了した以後にＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了する。

因みに図１８において時刻Ｔｓ５は最初に露光が開始されるラインの露光開始時刻を示し、時刻Ｔｓ６は最後に露光が開始されるラインの露光開始時刻を示す。また時刻Ｔｅ５は時刻Ｔｓ５に対応するラインの露光終了時刻を示し、時刻Ｔｅ６は時刻Ｔｓ６に対応するラインの露光終了時刻を示す。また図１８において実線及び一点鎖線はそれぞれ異なる励起光源ＬＥＤ８１Ａ又は８２Ａから出射された光の強度を示す。

これにより生体サンプル画像取得装置１００は、複数の励起光源ＬＥＤが設けられている場合でも、それぞれの波長の光の光量が一定となるように励起光源ＬＥＤから光を出射させることができる。

また生体サンプル画像取得装置１００は、励起光源ＬＥＤが熱平衡状態になるまで待つことなく、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光量を一定に保つことができ、かくして、撮像期間を短時間にしつつ、生体サンプル画像の輝度差を低減することができる。

また生体サンプル画像取得装置１００は、励起光源ＬＥＤが熱平衡状態になるまで待つ場合のように生体サンプルＳＰＬに励起光を長時間当て続けることもないので、生体サンプルＳＰＬに染色された蛍光色素の褪色を抑制することができる。

また上述した第２の実施の形態においては、明視野モードおける光源ユニット１３から出射される光の出射時間を全ての小領域ＡＲに対して一定にするようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、暗視野モードにおいて出射される励起光の出射時間を全ての小領域ＡＲに対して一定にするようにしてもよい。

さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、光源としてＬＥＤを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、水銀ランプ、ハロゲンランプを光源として用いるようにしてもよい。

さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ１４を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＣＤを撮像素子として用いるようにしてもよい。

第１の実施の携帯においてＣＭＯＳイメージセンサ１４に代えてＣＣＤを適用した場合、図１９に示すように、白色ＬＥＤ１３Ａから光を出射する以前にＣＣＤの露光を開始し、白色ＬＥＤ１３Ａから光の出射が終了した以後にＣＣＤの露光を終了する。これによって、ＣＣＤを適用した場合であっても、撮像期間を短時間にしつつ、分割画像間の輝度差を低減することができる。因みに図１９において時刻Ｔｓ７は露光開始時刻を示し、時刻Ｔｅ７は露光終了時刻を示す。

さらに上述した第１の実施の形態においては、白色ＬＥＤ１３Ａからの光の出射が終了した以後、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光を終了するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の光量が一定となる出射時間が既知であった場合、該出射時間よりさらに長い露光時間を設定し、該露光時間だけＣＭＯＳイメージセンサ１４を露光させるようにしてもよい。

具体的には、白色ＬＥＤ１３Ａから出射される光の光量が一定となる出射時間が例えば３０［ｍｓ］から５０［ｍｓ］の間であることが既知である場合、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の全てのラインが露光している露光時間を例えば７０［ｍｓ］に設定する。

この場合、生体サンプル画像取得装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の露光時間が変化する場合と比して、該ＣＭＯＳイメージセンサ１４の制御が容易となる。従って生体サンプル画像取得装置１は、可動ステージ１１、白色ＬＥＤ１３Ａ及びＣＭＯＳイメージセンサ１４の制御を決められたタイミングで行うことができ、全体の制御も容易となる。

さらに上述した第１の実施の形態においては、光源制御部３０のシステムコントローラ３１、積分器３２、比較器３３、アンド回路３４及びＬＥＤドライバ３５がハードウェア構成であった場合について述べた。本発明はこれに限らず、積分器３２、比較器３３、アンド回路３４及びＬＥＤドライバ３５がシステムコントローラ３１又はＣＰＵ２１によるソフトウェア構成であってもよい。

また上述した第２の実施の形態においては、光源制御部６０のシステムコントローラ３１、積分器３２及びＬＥＤドライバ３５がハードウェア構成であった場合について述べた。本発明はこれに限らず、積分器３２及びＬＥＤドライバ３５がシステムコントローラ３１又はＣＰＵ２１によるソフトウェア構成であってもよい。

また上述した光源制御部９０においては、システムコントローラ９１、積分器９２、比較器９３、アンド回路９４、ＬＥＤドライバ９５、積分器９６、比較器９７、アンド回路９８及びＬＥＤドライバ９９がハードウェア構成であった場合について述べた。本発明はこれに限らず、積分器９２、比較器９３、アンド回路９４、ＬＥＤドライバ９５、積分器９６、比較器９７、アンド回路９８及びＬＥＤドライバ９９がシステムコントローラ３１又はＣＰＵ２１によるソフトウェア構成であってもよい。

さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、対物レンズ１２Ａ、結像レンズ１２Ｂが設けられている場合について述べた。本発明はこれに限らず、対物レンズ１２Ａだけが設けられるようにしてもよい。また対物レンズ１２Ａをレボルバー等を適用して倍率が可変できるようにしてもよい。

さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、生体サンプル取得処理により得られたサンプルデータは記憶部２７に保存された。記憶部２７は、データ処理部２０内に設ける場合に限定されるものではなく、該データ処理部２０の外部としてもよい。また記憶部２７に対するデータの通信媒体はバス２８に限定されるものではなく、例えば、ローカルエリアネットワークやインターネット、ディジタル衛星放送等の有線又は無線の通信媒体としてもよい。

さらに上述した第１の実施の形態においては、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ１４、検出部として光検出器１３Ｃ、積分部として積分器３２、光源制御部として光源制御部３０、露光制御部として露光制御部４２、画像取得部として画像取得部４４が設けられるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、その他種々の構成でなる撮像素子、検出部、積分器、光源制御部、露光制御部、画像取得部を設けるようにしても良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ１４、検出部として光検出器１３Ｃ、積分部として積分器３２、光源制御部として光源制御部３０、露光制御部として露光制御部４２、画像取得部として画像取得部４４、補正部として画像補正部４７、画像生成部として画像生成部４５が設けられるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、その他種々の構成でなる撮像素子、検出部、積分器、光源制御部、露光制御部、画像取得部、補正部、生成部を設けるようにしても良い。

本発明は、生物実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用可能である。

１……生体サンプル画像取得装置、１０……顕微鏡、１１……可動ステージ、１２……光学系、１２Ａ……対物レンズ、１２Ｂ……結像レンズ、１２Ｃ……ダイクロイックミラー、１２Ｄ……エミッションフィルタ、１２Ｅ……励起フィルタ、１３……光源ユニット、１３Ａ……白色ＬＥＤ、１３Ｂ……集光レンズ、１３Ｃ……光検出器、１４……ＣＭＯＳイメージセンサ、１５……励起光源系、１６……励起フィルタ、２０……データ処理部、２１……ＣＰＵ、２２……ＲＯＭ、２３……ＲＡＭ、２４……操作入力部、２５……インターフェイス部、２６……表示部、２７……記憶部、３０、６０……光源制御部、３１……システムコントローラ、３２……積分器、３３……比較器、３４……アンド回路、３５……ＬＥＤドライバ、４１……移動制御部、４２……露光制御部、４３……ストロボ制御部、４４……画像取得部、４５……画像生成部、４６……データ記録部、４７……画像補正部、ＳＧ……スライドガラス、ＳＰＬ……生体サンプル。

Claims (9)

1. 撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域の像が結像される撮像素子と、
   光源から上記小領域に照射される光の強度を検出する検出部と、
   上記検出部により検出される光の強度を積分する積分部と、
   上記光源から光が出射された時点からの、上記積分部により積分された光の強度の積分値が所定の閾値以上の場合、上記光源からの光の出射を終了させる光源制御部と、
   上記光源制御部により上記光源から光を出射される以前に撮像素子の露光を開始させ、上記光源制御部により上記光源から光の出射が終了された以後に上記撮像素子の露光を終了させる露光制御部と、
   上記小領域の像を、上記撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として上記撮像素子から取得する画像取得部と、
   複数個の上記分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成部と
   を有する画像取得装置。
2. 上記撮像素子は、画素の配列に沿ったラインごとに順に露光を開始し、露光が開始されたラインの順に露光を終了する
   請求項１に記載の画像取得装置。
3. 上記小領域に上記撮像素子に結像される領域を移動させる移動制御部
   を有し、
   上記移動制御部は、
   上記露光制御部が露光を終了した時点で、上記撮像素子に結像される領域を他の小領域に移動させる
   請求項１に記載の画像取得装置。
4. 上記検出部は、
   複数の光源から出射される光の強度をそれぞれ検出し、
   上記積分部は、
   上記検出部により検出される上記複数の光源それぞれの光の強度を積分し、
   上記光源制御部は、
   上記複数の光源から光を同時に出射させ、該出射された時点からの、上記積分部により積分された光の強度の積分値が所定の閾値以上になった光源から順に光の出射を終了させ、
   上記露光制御部は、
   上記複数の光源から光を出射させる以前に上記撮像素子の露光を開始させ、上記複数の光源から光の出射が全て終了された以後に上記撮像素子の露光を終了させる
   請求項１に記載の画像取得装置。
5. 光源から撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域に照射される光の強度を検出する検出ステップと、
   上記検出ステップにより検出される光の強度を積分する積分ステップと、
   上記光源から光が出射された時点からの、上記積分ステップにより積分された光の強度の積分値が所定の閾値以上の場合、上記光源からの光の出射を終了させる光源制御ステップと、
   上記光源制御ステップにより上記光源から光を出射される以前に上記小領域の像が結像される撮像素子の露光を開始させ、上記光源制御ステップにより上記光源から光の出射が終了された以後に上記撮像素子の露光を終了させる露光制御ステップと、
   上記小領域の像を、上記撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として上記撮像素子から取得する画像取得ステップと、
   複数個の上記分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成ステップと
   を有する画像取得方法。
6. 撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域の像が結像される撮像素子と、
   光源から上記小領域に照射される光の強度を検出する検出部と、
   上記検出部により検出される光の強度を積分する積分部と、
   出射開始から出射終了までの間隔が一定となるように上記光源から光を出射させる光源制御部と、
   上記光源制御部により上記光源から光を出射される以前に撮像素子の露光を開始させ、上記光源制御部により上記光源から光の出射が終了された以後に上記撮像素子の露光を終了させる露光制御部と、
   上記小領域の像を、上記撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として上記撮像素子から取得する画像取得部と、
   上記分割画像が撮像された際の上記積分部により積分された光の強度の積分値が全ての上記分割画像において同一となるように該分割画像の輝度値を補正する補正部と、
   上記補正部により補正された複数個の上記分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成部と
   を有する画像取得装置。
7. 上記撮像素子は、画素の配列に沿ったラインごとに順に露光を開始し、露光が開始されたラインの順に露光を終了する
   請求項６に記載の画像取得装置。
8. 上記小領域に上記撮像素子に結像される領域を移動させる移動制御部
   を有し、
   上記移動制御部は、
   上記露光制御部が露光を終了した時点で、上記撮像素子に結像される領域を他の小領域に移動させる
   請求項６に記載の画像取得装置。
9. 光源から撮像対象とすべき領域に割り当てられた小領域に照射される光の強度を検出する検出ステップと、
   上記検出ステップにより検出される光の強度を積分する積分ステップと、
   出射開始から出射終了までの間隔が一定となるように上記光源から光を出射させる光源制御ステップと、
   上記光源制御ステップにより上記光源から光を出射される以前に上記小領域の像が結像される撮像素子の露光を開始させ、上記光源制御ステップにより上記光源から光の出射が終了された以後に上記撮像素子の露光を終了させる露光制御ステップと、
   上記小領域の像を、上記撮像対象とすべき領域を分割した分割画像として上記撮像素子から取得する画像取得ステップと、
   上記分割画像が撮像された際の上記積分ステップにより積分された光の強度の積分値が全ての上記分割画像において同一となるように該分割画像の輝度値を補正する補正ステップと、
   上記補正ステップにより補正された複数個の上記分割画像を結合して１枚の画像を生成する画像生成ステップと
   を有する画像取得方法。