JP5589619B2 - 情報処理装置、ステージうねり補正方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、医療、病理、生物、材料等の分野において顕微鏡により得られた画像情報を処理する情報処理装置、当該情報処理装置におけるステージうねり補正方法及びプログラムに関する。

医療または病理の分野において、光学顕微鏡により得られた、生体の細胞、組織、臓器等の試料の画像をデジタル化し、そのデジタル画像に基づき、医師や病理学者等がその組織等を検査したり、患者を診断したりするシステムが提案されている。このようなシステムは一般にバーチャル顕微鏡と呼ばれている。

例えば下記特許文献１に記載の方法では、顕微鏡のステージ上に載置されたスライド標本から光学的に得られた画像が、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を搭載したビデオカメラによりデジタル化され、そのデジタル信号がＰＣ（Personal Computer）に入力され、モニタに可視化される。病理学者はモニタに表示された画像を見て検査等を行う。

特開２００９−３７２５０号公報

顕微鏡によりステージ上の試料を細かい領域毎に撮像するためには、ステージが光学系の光軸の向き（Ｚ軸）に対して直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）の方向に移動自在であることが必要となる。しかしながら、ステージを２軸方向に移動自在な構成にすると、支持構造が複雑になるなどの理由でステージの姿勢に僅かな傾きやうねりが生じやすくなる。顕微鏡においては、μｍオーダーでの高さ位置のずれであっても、光学系の合焦ずれによる観察画像の質への影響は無視できない程度となり得る。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、移動自在なステージを用いた顕微鏡での合焦ずれを効果的に低減して、高質な観察画像を安定的に得ることのできる情報処理装置、ステージうねり補正方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る情報処理装置は、撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡が制御対象として接続される接続部と、前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出する算出部と、前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶する補正値記憶部と、前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正する補正部とを具備する。

本発明では、算出部が、ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の第３の軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出してうねり補正値記憶部に記憶させ、補正部が、記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、ステージの第３の軸方向の位置を撮影範囲毎に補正することにより、ステージのうねり成分による合焦ずれを効果的に低減して、高質な観察画像を安定的に得ることができる。

前記算出部は、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を切り替え、その都度撮影された像をもとに合焦ずれに関する情報を算出し、前記ステージの前記第３の軸方向の位置と前記算出された合焦ずれに関する情報との相関をもとに前記うねり補正値を求めるものであってもよい。
これにより、ステージの載置面の撮影範囲毎のうねり補正値を良好に算出することができる。

また、本発明は、前記算出部によって前記うねり補正値を算出するため、前記撮影対象物として前記ステージの前記載置面に記載可能な、合焦用のマークが形成された平坦なダミースライドをさらに具備するものであってもよい。
平坦なダミースライドをステージの載置面に載置してうねり補正値を算出することで、観察対象物のうねり成分によるうねり補正値の計算結果への影響を緩和できる。これにより、ステージのうねり成分による合焦ずれをより効果的に低減して、より高質な観察画像を安定的に得ることができる。

本発明の別の形態に係るステージうねり補正方法は、撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡のステージうねり補正方法であって、前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出し、前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶し、前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正することを特徴とする。

本発明のまた別の形態に係るプログラムは、撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡を制御するコンピュータを動作させるプログラムであって、前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出する算出部と、前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶する補正値記憶部と、前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正する補正部として、前記コンピュータを動作させるプログラムである。

以上のように、本発明によれば、移動自在なステージを用いた顕微鏡での合焦ずれを効果的に低減して、高質な観察画像を安定的に得ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像処理システムを示す図である。 図１の情報処理装置のハードウェア構成を示したブロック図である。 図１の情報処理装置による、撮影対象領域に対する撮影範囲の移動を示す図である。 図１の情報処理装置による、うねり補正テーブルの作成処理のフローチャートである。 図１の情報処理装置による、うねり補正値の算出処理のフローチャートである。 うねり補正テーブルの例を示す図である。 図１の情報処理装置による、うねり補正テーブルを用いた撮影処理に関するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
［画像処理システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムを示す図である。同図に示すように、本実施形態における画像処理システム１は、顕微鏡１０と、情報処理装置２０とを備えている。

顕微鏡１０は、ステージ１１、光学系１２、照明灯１３、光源１４、光学センサ１５、光学センサ制御部１６、発光制御部１７、ステージ制御部１８を有する。

ステージ１１は、撮影対象物である例えば組織切片、細胞、染色体等の生体高分子等の試料（サンプル）ＳＰＬを載置可能な載置面を有する。ステージ１１は、互いに直交する３軸方向に移動自在なステージである。すなわち、ステージ１１は、光学系１２の対物レンズ１２Ａの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する関係にあるＸ軸方向（第１の軸方向）およびＹ軸方向（第２の軸方向）と上記光軸に沿ったＺ軸方向（第３の軸方向）へ移動自在とされている。

撮影対象物である試料ＳＰＬは、スライドガラスＳＧとカバーガラスＣＧとに挟まれて所定の固定手法により固定され、必要に応じて染色を施される。この染色方法としては、例えばＨＥ（ヘマトキシリン・エオジン）染色、ギムザ染色またはパパニコロウ染色等の一般的な染色法のほか、ＦＩＳＨ（Fluorescence In Situ Hybridization）や酵素抗体法等の蛍光染色も含まれる。当該蛍光染色は、例えば試料中の特定のターゲットをマーキングするために行われる。

光学系１２は、ステージ１１の上方に設けられ、対物レンズ１２Ａ、結像レンズ１２Ｂ、ダイクロイックミラー１２Ｃ、エミッションフィルタ１２Ｄ及び励起フィルタ１２Ｅを有する。光源１４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなる。
対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂは、上記照明灯１３により得られた試料ＳＰＬの像を所定の倍率に拡大し、当該拡大像を光学センサ１５の撮像面に結像させる。

励起フィルタ１２Ｅは、光源１４から出射された光のうち、蛍光色素を励起する励起波長の光のみを透過させることで励起光を生成する。ダイクロイックミラー１２Ｃは、当該励起フィルタで透過されて入射する励起光を反射させて対物レンズ１２Ａへ導く。対物レンズ１２Ａは、当該励起光を試料ＳＰＬへ集光する。

スライドガラスＳＧに固定された試料ＳＰＬに蛍光染色が施されている場合、上記励起光により蛍光色素が発光する。この発光により得られた光（発色光）は、対物レンズ１２Ａを介してダイクロイックミラー１２Ｃを透過し、エミッションフィルタ１２Ｄを介して結像レンズ１２Ｂへ到達する。

エミッションフィルタ１２Ｄは、上記対物レンズ１２Ａによって拡大された発色光以外の光（外光）を吸収する。当該外光が喪失された発色光の像は、上述のとおり、結像レンズ１２Ｂにより拡大され、光学センサ１５上に結像される。
照明灯１３は、ステージ１１の下方に設けられ、ステージ１１に設けられた開口（図示せず）を介して、上記載置面に載置された試料ＳＰＬへ照明光を照射する。

光学センサ１５としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。当該光学センサ１５は、顕微鏡１０と一体的に設けられていてもよいし、顕微鏡１０に接続可能な別個の撮像装置（デジタルカメラ等）内に設けられていてもよい。

光学センサ制御部１６は、情報処理装置２０からの制御指令に基づいて光学センサ１５の制御を行う。また、光学センサ制御部１６は、光学センサ１５の出力を取り込み、情報処理装置２０に転送する。
発光制御部１７は、情報処理装置２０からの制御指令に基づいて照明灯１３や光源１４の露光時間や発光強度など、露光に関する制御を行う。
ステージ制御部１８は、情報処理装置２０からの制御指令に基づいてステージ１１のＸＹＺ軸方向への移動を制御する。

情報処理装置２０は、例えば、典型的なコンピュータのハードウェア要素を有する装置であり、例えば、ＰＣであってもよい。情報処理装置２０は、顕微鏡１０を制御するとともに、顕微鏡１０によって撮影された試料ＳＰＬの像を所定のフォーマット形式のデジタル画像データとして保存することができる。情報処理装置２０は、典型的なコンピュータのハードウェア要素を用いて実現される機能的な構成として、ハードウェア制御部２１、センサ信号現像部２２、うねり補正処理部２３、うねり補正テーブル記憶部２４、画像出力部２５を有している。これらは情報処理装置２０を動作させるプログラムによって実現される。

センサ信号現像部２２は、光学センサ制御部１６を通じて光学センサ１５より取り込んだセンサ信号からデジタル画像データを生成する。生成されたデジタル画像データは、うねり補正処理部２３、画像出力部２５に供給される。

うねり補正処理部２３（算出部、補正部）は、ステージ１１の載置面の撮影対象領域における、当該撮影対象領域より小さい撮影範囲毎のＺ軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出する。うねり補正処理部２３は、より具体的には、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を切り替え、その都度撮影された像をもとに合焦ずれに関する情報を算出し、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置と算出された合焦ずれに関する情報との相関をもとにうねり補正値を求める。うねり補正処理部２３は、算出された撮影範囲毎のうねり補正値をうねり補正テーブルに当該撮影範囲の位置を特定するＸＹ座標と対応付けて登録する。また、うねり補正処理部２３は、試料の撮影時に、うねり補正テーブルに登録された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を撮影範囲毎に補正する。すなわち、うねり補正処理部２３は、うねり補正テーブルから撮影範囲に対応するうねり補正値を読み出し、Ｚ軸方向の基準の高さ位置にあるステージ１１を、そのうねり補正値の相当量Ｚ軸方向に移動させるように制御する。ここで「Ｚ軸方向の基準の高さ位置」とは、撮影時のステージ１１のＺ軸方向の高さ位置として予め規定された位置である。「撮影対象領域」、「撮影範囲」の意味については後で説明する。

うねり補正テーブル記憶部２４（うねり補正値記憶部）は、うねり補正処理部２３によって算出された撮影範囲３２毎のうねり補正値を、その撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けて登録するうねり補正テーブルが記憶される部分である。このうねり補正テーブル記憶部２４は、情報処理装置２０内の記憶部２０７などに設定される記憶領域である。

画像出力部２５は、センサ信号現像部２２より供給されたデジタル画像データを、ＪＰＥＧやＴｉｆｆなど、コンピュータ上での処理が容易なファイルフォーマットに変換し、ファイルとして、記憶部２０７に保存する。

ハードウェア制御部２１は、顕微鏡１０における光学センサ制御部１６、発光制御部１７、ステージ制御部１８を制御する。

図２は、情報処理装置２０のハードウェア構成を示したブロック図である。
同図に示すように、情報処理装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、操作入力インタフェース部２０４、表示インタフェース部２０５、顕微鏡インタフェース部２０６、記憶部２０７、これらを接続するバス２０８とを備える。

ＲＯＭ２０２は、情報処理装置２０を動作させるためのプログラムやデータが固定的に記憶される。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のメインメモリとして用いられる。記憶部２０７は例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、フラッシュメモリ、その他の固体メモリ等の読み書きが可能な記憶装置である。また、記憶部２０７は、撮影された画像データの保存領域として用いられる他、ＲＡＭ２０３にロードされてＣＰＵ２０１により実行されるプログラムが格納される。操作入力インタフェース部２０４は、キーボード、マウス、タッチパネルなどのユーザの操作入力装置２との接続のためのインタフェースである。表示インタフェース部２０５は、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどの表示装置３との接続のためのインタフェースである。顕微鏡インタフェース部２０６（接続部）は顕微鏡１０との接続のためのインタフェースである。

［動作の説明］
次に、本実施形態の画像処理システム１の動作を説明する。
なお、動作の説明は、
１．撮影対象領域に対する撮影範囲の移動
２．うねり補正テーブルの作成
３．うねり補正値の算出処理
４．うねり補正テーブルを用いた撮影処理
の順で行うこととする。

［１．撮影対象領域に対する撮影範囲の移動］
図３は、ステージ１１の載置面の撮影対象領域に対する撮影範囲の移動を示す図である。
ステージ１１の載置面の撮影対象領域は、通常、矩形である。ステージ１１と光学系１２は相対的にＸＹＺ軸方向に移動可能であればよい。本実施形態では、光学系１２が固定され、ステージ１１がＸＹＺ軸方向に移動可能な構成としたが、逆にステージ１１が固定され、光学系１２がＸＹＺ軸方向に選択的に移動可能なように構成してもかまわない。

図３において、３１はステージ１１の載置面の撮影対象領域、３２は１回の撮影範囲である。撮影範囲３２は撮影対象領域３１より小さい。撮影対象領域３１に対して撮影範囲３２をＸ軸方向およびＹ軸方向に選択的に移動させ、その都度、撮影範囲３２の撮影を繰り返すことによって撮影対象領域３１の全体が撮影される。撮影範囲３２のサイズと、Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれの移動量は、Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向で互いに隣り合う撮影範囲３２どうしの間で所定の重なり３３ができるように設定される。例えば、撮影範囲３２のＸ軸方向の１回の移動量は、撮影範囲３２のＸ軸方向のサイズの６０〜９５％程度である。また、Ｘ軸方向に隣り合う撮影範囲３２どうしが重なる領域のＸ軸方向のサイズは、撮影範囲３２のＸ軸方向のサイズの５〜２０％程度である。これらの割合は撮影範囲３２のＹ軸方向についても同様でよい。

［２．うねり補正テーブルの作成］
本実施形態の画像処理システム１では、
１．ステージ１１の載置面の撮影範囲３２毎のうねり補正値を求める処理、
２．撮影範囲３２毎のうねり補正値を当該撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けてうねり補正テーブルに登録する処理、
３．試料の観察時、撮影範囲３２毎にうねり補正テーブルを参照してステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を補正する処理
が行われる。

まず、うねり補正テーブルの作成について説明する。
図４はうねり補正テーブルの作成に関するフローチャートである。
うねり補正テーブルの作成にあたっては、ステージ１１の平面形状のうねり成分のみに対する補正値が得られるように、平面度が非常に小さい半導体基板などの基板上に合焦用のマークが形成された平坦なダミースライドが撮影対象物としてステージ１１の載置面に載置される。

ハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、撮影対象領域３１の初期位置に撮影範囲３２を合わせるようにステージ１１を移動させる（ステップＳ１０１）。図３において、撮影対象領域３１の初期位置は、撮影対象領域３１の左上端に撮影範囲３２を合わせた位置である。なお、ステージ１１のＺ軸方向の初期の高さ位置は上記基準の高さ位置に一致させてある。

撮影対象領域３１の初期位置に撮影範囲３２を合わせた後、ハードウェア制御部２１はうねり補正処理部２３からの指令に従って、顕微鏡１０にて撮影が行われるように、発光制御部１７および光学センサ制御部１６をそれぞれ制御する（ステップＳ１０２）。光学センサ１５からのセンサ信号は光学センサ制御部１６を通じて情報処理装置２０内のセンサ信号現像部２２に供給される。センサ信号現像部２２は、センサ信号からデジタル画像データを生成し、うねり補正処理部２３に供給する。

うねり補正処理部２３は、デジタル画像データをもとにステージ１１の撮影範囲３２毎のＺ軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出し、このうねり補正値を当該撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けて、うねり補正テーブルに登録する（ステップＳ１０３）。撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標とは、例えば、撮影範囲３２の中心座標などである。なお、うねり補正値を具体的な算出方法については後で説明する。

撮影対象領域３１の初期位置でのうねり補正値の算出とうねり補正テーブルへの登録が完了したら、続いてハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、撮影範囲３２をＸ軸方向に所定の距離だけ移動させるようにステージ制御部１８を制御する（ステップＳ１０６）。うねり補正処理部２３は、この新たな撮影範囲３２についても同様にうねり補正値を算出し、この新たな撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けてうねり補正テーブルに登録する。この後も同様に撮影範囲３２がＸ軸方向に移動して撮影が行われる都度、うねり補正値の算出とうねり補正テーブルへの登録が繰り返される。

Ｘ軸方向の１ライン分の領域についてうねり補正値の算出とうねり補正テーブルへの登録が完了したら（ステップＳ１０５のＹ）、続いて、ハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、撮影範囲３２をＹ軸方向に所定の距離だけ移動させるようにステージ制御部１８を制御する（ステップＳ１０７）。これにより撮影範囲３２が次のラインに移動し、そのラインについて、同様に撮影範囲３２毎のうねり補正値の算出とうねり補正テーブルへの登録が繰り返される。

上記のようにステージ１１のＸ軸方向およびＹ軸方向への移動と撮影を繰り返し、撮影対象領域３１の全体の領域について、うねり補正値の算出とうねり補正テーブルへの登録が完了したら（ステップＳ１０４のＹ）、うねり補正テーブルの作成処理は終了となる。

［３．うねり補正値の算出処理］
うねり補正値は、より具体的には、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を予め設定された初期の位置から予め決められた範囲内において段階的に切り替え、その都度撮影されたデジタル画像データをもとに合焦ずれに関する情報であるデフォーカス情報（合焦点のずれ量）を算出し、そのデフォーカス情報とステージ１１のＺ軸方向の高さ位置との相関から求められる。ここで、「予め決められた範囲」とは、予め想定されたステージ１１のうねり量（Ｚ軸方向での高さ位置の変位量）の正の最大値から負の最大値までの範囲のことであり、以下「合焦点探索範囲」と呼ぶこととする。合焦点探索範囲内で用いられる値のステップ幅は顕微鏡１０の光学系１２における被写界深度以下とする。

図５は、うねり補正値の算出処理の一例のフローチャートである。
まず、うねり補正処理部２３は、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を合焦点探索範囲の初回用の値分だけ移動させるようにハードウェア制御部２１を介してステージ制御部１８を制御する（ステップＳ２０１）。合焦点探索範囲の初回用の値は、例えば、予め想定されたうねり量の正の最大値または負の最大値のいずれか一方に対応する。

この後、ハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、顕微鏡１０にて撮影が行われるように、発光制御部１７と光学センサ制御部１６を制御する（ステップＳ２０２）。光学センサ１５からのセンサ信号は光学センサ制御部１６を通じて情報処理装置２０内のセンサ信号現像部２２に供給される。センサ信号現像部２２は、センサ信号からデジタル画像データを生成して、うねり補正処理部２３に供給する。

うねり補正処理部２３は、取得したデジタル画像データをもとに所定の手法に従ってデフォーカス情報を算出する（ステップＳ２０３）。ここで「デフォーカス情報」は、合焦点のずれ量を示す値である。デフォーカス情報を算出する手法としては、例えば、画像に含まれる高空間周波数成分を評価することで合焦を判定するコントラス法や、位相差を計算して合焦を判定する位相差検出法などが挙げられるが、これに限らない。

次に、うねり補正処理部２３は、算出されたデフォーカス情報の値が閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、閾値は、実質的に０とみなすことのできるずれ量の上限値であり、予め任意に規定された値である。うねり補正処理部２３は、算出されたデフォーカス情報が閾値以下である場合には（ステップＳ２０４のＹ）、現在のステージ１１の高さ位置の情報を取得する（ステップＳ２０５）。ここで、現在のステージ１１の高さ位置の情報とは、初期の高さ位置に対する相対的な情報であり、初期の位置よりＺ軸方向の上下どちらの向きにどれだけ移動したかを示す情報である。そしてうねり補正処理部２３は、現在のステージ１１の高さ位置の情報に−１を乗じた値をうねり補正値として、このうねり補正値を、その時点での撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けてうねり補正テーブルに登録する（ステップＳ２０６）。

また、うねり補正処理部２３は、算出されたデフォーカス情報の値が閾値を超えている場合には（ステップＳ２０４のＮ）、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を、合焦点探索範囲内の次の値分だけ移動させるようにハードウェア制御部２１を通じてステージ制御部１８を制御する（ステップＳ２０８）。

この後、うねり補正処理部２３は、ステージ１１の高さ位置を変更して撮影されることで取得したデジタル画像データをもとにデフォーカス情報を再度算出して閾値と比較する。そして、デフォーカス情報が閾値以下であることが判定されてうねり補正値が得られるまで、もしくは、合焦点探索範囲が終了するまで（ステップＳ２０７のＹ）、合焦点探索範囲内でのステージ１１の高さ位置の移動、撮影、デフォーカス情報の算出、閾値との比較が繰り返される。

なお、全ての合焦点探索範囲でうねり補正値が得られなかった場合には、エラー処理として、例えば、うねり補正値の算出に失敗したことの通知や、合焦点探索範囲におけるステップ幅を変更して再度うねり補正値の算出を試みることの通知などが、ユーザ等に出力される。あるいは、合焦点探索範囲におけるステップ幅を変更して再度うねり補正値の算出に移行するように制御が行われるようにしてもよい。この際、ステップ幅はより小さい値に変更される。

図６は、このようにして作成されたうねり補正テーブルの例である。
同図に示すように、算出されたそれぞれのうねり補正値は、対応する領域の代表的なＸＹ座標と対応付けられてうねり補正テーブルに登録される。ここで、領域の代表的なＸＹ座標は、例えば、領域の中心座標などである。この例では、１０[μｍ]×１０[μｍ]の撮影範囲３２毎のうねり補正値を算出した場合の例である。うねり補正値の単位も［μｍ］である。

ところで、うねり補正値を算出する方法は上記に限らない。例えば、ステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を予め設定された初期の位置から予め決められた範囲内において段階的に切り替え、その都度撮影されたデジタル画像データをもとに合焦ずれに関する情報であるデフォーカス情報（合焦点のずれ量）を算出し、そのデフォーカス情報が最小であるときのステージ１１のＺ軸方向の高さ位置をもとにうねり補正値を算出してもよい。その他、デフォーカス情報の変化量をもとに算出する方法なども考えられる。

［４．うねり補正テーブルを用いた撮影処理］
最後に、うねり補正テーブルを用いた撮影処理について説明する。
図７は、うねり補正テーブルを用いた撮影処理に関するフローチャートである。
なお、撮影処理直前のステージ１１のＺ軸方向の初期の高さ位置は上記基準の高さ位置にある。

まず、試料ＳＰＬを挟んで重ね合わされたスライドガラスＳＧとカバーガラスＣＧがステージ１１上に載置される。ハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、撮影対象領域３１の初期位置に撮影範囲３２を合わせるようにステージ制御部１８を通じてステージ１１を移動させる（ステップＳ３０１）。

撮影対象領域３１の初期位置に撮影範囲３２を合わせた後、うねり補正処理部２３は、うねり補正テーブルから当該撮影範囲３２の位置に代表されるＸＹ座標に対応するうねり補正値を読み出す。このうねり補正値が０以外である場合、うねり補正処理部２３は、Ｚ軸方向の基準の高さ位置にあるステージ１１をうねり補正値の相当量Ｚ軸方向に移動させるように、ハードウェア制御部２１を通じてステージ制御部１８を制御する（ステップＳ３０２）。

この後、ハードウェア制御部２１は、うねり補正処理部２３からの指令に従って、顕微鏡１０にて撮影が行われるように、発光制御部１７と光学センサ制御部１６を制御する（ステップＳ３０３）。光学センサ１５からのセンサ信号は光学センサ制御部１６を通じて情報処理装置２０内のセンサ信号現像部２２に供給される。センサ信号現像部２２は、センサ信号からデジタル画像データを生成し、このデジタル画像データを画像出力部２５に供給する。画像出力部２５は、デジタル画像データを、ＪＰＥＧやＴｉｆｆなど、コンピュータ上での処理が容易なファイルフォーマットに変換し、ファイルとして記憶部２０７に保存する。

撮影対象領域３１の初期位置での撮影が完了したら、続いて撮影範囲３２がＸ軸方向に所定の距離だけ移動され、移動先の撮影範囲３２に対して同様の処理が繰り返される。

Ｘ軸方向の１ライン分の撮影が完了したら（ステップＳ３０５のＹ）、続いて、ステージ１１はＹ軸方向に所定の距離だけ移動されることで撮影範囲３２が次のラインに移動し（ステップＳ３０７）、そのラインに対しても同様の処理が繰り返される。

上記のようにステージ１１のＸ軸方向およびＹ軸方向への移動、ステージ１１の高さ位置の補正、撮影を繰り返し、撮影対象領域３１の全体の撮影が完了したら（ステップＳ３０４のＹ）、撮影処理は終了となる。

以上説明したように、本実施形態の画像処理システム１において、情報処理装置２０は、ステージ１１の撮影範囲３２毎のＺ軸方向の位置のずれを補正するための値をうねり補正値として算出する。情報処理装置２０は、算出した撮影範囲３２毎のうねり補正値を当該撮影範囲３２の位置を特定するＸＹ座標と対応付けてうねり補正テーブルに登録する。そして情報処理装置２０は、うねり補正テーブルを参照してステージ１１のＺ軸方向の高さ位置を撮影範囲３２毎に補正する。これにより移動自在なステージ１１を用いた顕微鏡１０での合焦ずれを効果的に低減して、高質な観察画像を安定的に得ることができる。

［変形例］
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。

上述の実施形態においては、光学系１２が固定され、ステージ１１がＸＹＺ軸方向に選択的に移動可能な構成としたが、逆にステージ１１が固定され、光学系１２がＸＹＺ軸方向に選択的に移動可能なように構成してもかまわない。すなわち、ステージ１１と光学系１２（対物レンズ１２Ａ）とのＺ軸方向での相対的な距離をうねり補正の対象とすればよい。したがって、ステージ１１がＸ軸とＹ軸の移動を担い、光学系１２がＺ軸方向の移動を担うように構成してもよく、その逆の構成にしても構わない。さらに、光学系１２とステージ１１とがともにＸＹＺ軸方向に移動可能な構成も考えられる。

上述の実施形態においては、本発明を蛍光顕微鏡に適用した例を示したが、蛍光顕微鏡以外の顕微鏡に本発明が適用されても構わない。

１…画像処理システム
１０…顕微鏡
１１…ステージ
１２…光学系
１２Ａ…対物レンズ
１３…照明灯
１４…光源
１５…光学センサ
１６…光学センサ制御部
１７…発光制御部
１８…ステージ制御部
２０…情報処理装置
２１…ハードウェア制御部
２２…センサ信号現像部
２３…うねり補正処理部
２４…うねり補正テーブル記憶部
２５…画像出力部
３１…撮影対象領域
３２…撮影範囲

Claims (3)

1. 撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡が制御対象として接続される接続部と、
   前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値を、前記ステージの前記載置面のうねり補正値として算出する算出部と、
   前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶する補正値記憶部と、
   前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記撮影対象物の撮影時の前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正する補正部と
   を具備し、
   前記算出部は、前記ステージの前記載置面に平坦なダミーの撮影対象物を載置させた状態で、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を、予め決められた範囲内で、前記撮像部における光学系の被写界深度以下のステップ幅で段階的に切り替え、その都度撮影された像をもとに合焦ずれ量を算出し、前記算出された合焦ずれ量が閾値以下であることを満足するときの前記距離から前記うねり補正値を求める
   情報処理装置。
2. 撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡のステージうねり補正方法であって、
   前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値を、前記ステージの前記載置面のうねり補正値として算出するため、前記ステージの前記載置面に平坦なダミーの撮影対象物を載置させた状態で、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を、予め決められた範囲内で、前記撮像部における光学系の被写界深度以下のステップ幅で段階的に切り替え、その都度撮影された像をもとに合焦ずれ量を算出し、前記算出された合焦ずれ量が閾値以下であることを満足するときの前記距離から前記うねり補正値を求め、
   前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶し、
   前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記撮影対象物の撮影時の前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正する
   ステージのうねり補正方法。
3. 撮影対象物を載置可能な載置面を有するステージと、前記載置面に載置された前記撮影対象物を撮像する対物レンズを含む撮像部とを具備し、前記ステージが前記対物レンズの光軸に対してそれぞれ直交しかつ互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向と前記光軸に沿った第３の軸方向に移動自在である顕微鏡を制御するコンピュータを動作させるプログラムであって、
   前記ステージの前記載置面の撮影対象領域における、当該載置面より小さい所定の撮影範囲毎の前記第３の軸方向の位置のずれを補正するための値を、前記ステージの前記載置面のうねり補正値として算出するため、前記ステージの前記載置面に平坦なダミーの撮影対象物を載置させた状態で、前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を、予め決められた範囲内で、前記撮像部における光学系の被写界深度以下のステップ幅で段階的に切り替え、その都度撮影された像をもとに合焦ずれ量を算出し、前記算出された合焦ずれ量が閾値以下であることを満足するときの前記距離から前記うねり補正値を求める算出部と、
   前記算出された前記撮影範囲毎の前記うねり補正値を記憶する補正値記憶部と、
   前記記憶された撮影範囲毎のうねり補正値をもとに、前記撮影対象物の撮影時の前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を前記撮影範囲毎に補正する補正部として
   前記コンピュータを動作させるプログラム。

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