JP6478605B2 - 顕微鏡システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本明細書の開示は顕微鏡システムとその制御方法に関する。

近年、癌罹患率が大幅な増加傾向にあるが、癌の治療に際しては、癌の性状を鑑別する病理診断が重要であって、その診断内容如何によって治療方針が決まって行くと言う状況がある。がん発生の機序は遺伝子に起因する事が解っており、遺伝子に起きた異変が、細胞内形態の異型、細胞形態の異型、組織形態の異型などとなって現れる。これらの異型の形態を顕微鏡により観察し、組織型を判定するのが病理診断における形態診断である。

一方、近年の医療の進展により、癌細胞では、癌遺伝子がコードする特定タンパクの過剰発現が多く見られる事が解り、この過剰タンパクを検出する事で、癌の特徴を判別する事が可能になっている。タンパクの検出は、例えば、目標とするタンパクを特異的に染色し、組織の染色度合を細胞単位で顕微鏡観察する事で行う。この方法は、癌の機能的特徴を判定するものであって、病理診断における機能診断と呼ばれる。

形態診断、機能診断の何れにおいても、組織切片のミクロレベルの微細構造を顕微鏡により詳細に観察すること（以下、ミクロ観察、ミクロ診断）が必須であり、病理医にとって、光学顕微鏡はとりわけ重要なツールとなっている。また、顕微鏡による肉眼でのミクロ診断に際し、エビデンスとして重要な所見画像の記録を行いたい場合が多々生じるため、デジタルカメラが光学顕微鏡に装着され所見画像の記録に活用されている。また、デジタルカメラ（撮像素子）が組み込まれたデジタルスキャナやデジタル顕微鏡も利用可能である。このように、顕微鏡に加えて、撮像機能を提供するデジタルカメラが病理医にとって重要なツールとして加わりつつある。たとえば、デジタルカメラ（撮像素子）が搭載されたデジタル顕微鏡（特許文献１参照）は、スクリーニング操作の過程で必要に応じてエビデンス画像を容易に撮影することができるため便利性が高く、癌に限らず、広く病理診断における活用が望まれている。

一般に、病理医による病理診断では、以下に述べる手順で、組織切片の形態診断が行われる。即ち、形態診断の最初に行われるスクリーニングでは、一般染色（ＨＥ染色）された組織切片が載置されたスライドガラス（以下、スライド）を顕微鏡により低倍で観察して関心領域（ＲＯＩ）と呼ばれる病変部を特定し、ＲＯＩを高倍で観察して詳細な診断が行われる。このとき、病理医は、観察視野を移動しながら、すなわち顕微鏡のＸＹステージ（スライド）を移動しながら低倍率と高倍率による観察を繰り返す。

たとえば、病理医は、スライドに載せられている被検体の全体を低倍率でスクリーニングして、詳細な観察が必要な個所（ＲＯＩ）が観察されたステージの位置を記憶／記録しておく。そして、低倍率でのスクリーニングを終えた後、記憶または記録されているＸＹステージの位置をたよりにＲＯＩの観察位置を探し、高倍率に切り替えてスクリーニングを行う。あるいは、病理医は、低倍率スクリーニングで発見したＲＯＩを直ちに高倍率で観察するという手順を用いることもできる。

一方、機能診断では、通常、形態診断で特定の所見を有する組織切片の連続切片に対して、機能染色（形態診断における形態染色に対して、例えば、免疫組織化学染色による機能染色）を施し、顕微鏡による観察が行われる。すなわち、形態情報と機能情報とをスライド間で比較観察することが行われる。

また、形態診断において、隣接する複数の切片から作製された複数のスライドの形態画像を精度よく位置合わせし重畳して表示し、組織の厚み方向の変化を観察することは診断上有用である。

また機能診断において、一般染色（ＨＥ染色）による形態画像と（複数の）機能染色による機能画像とを精度よく位置合わせして重畳し、形態異型と機能の変化を比較観察することは診断上有用である。

特許第４６００３９５号公報

しかしながら、顕微鏡システムにおいて、観察位置や静止画撮影の位置を病理診断に耐える精度で再現することができていなかった。例えば、ステージが有する位置の誤差、ステージ間の機差による誤差、あるいはスライド載置に伴う観察位置の座標変化等が生じていた。さらには、高精度な管理に未対応の既存スライドとの互換性や、対物レンズの変更による観察位置の変化については考慮されておらず、これらの要因が観察位置の再現の精度に悪影響を与えていた。したがって、これらの要因のうちの少なくとも何れかに起因した観察位置の変化に対してより普遍的な位置情報を提供し、顕微鏡による観察位置の再現性を向上することが望まれている。

そこで本発明の実施形態に係る顕微鏡システムは以下の構成を備える。すなわち、顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置し、ステージ基準位置を示すためのマークを有するステージと、前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得手段と、前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに設けられたマークが示す前記ステージ基準位置と、前記ステージに載置されたスライドに設けられたマークが示すスライド基準位置を検出する検出手段と、前記スライド基準位置を検出できた場合には前記取得手段により取得される前記ステージの位置を前記スライド基準位置を基準とした座標で管理し、前記スライド基準位置を検出できなかった場合には前記ステージの位置を前記ステージ基準位置を基準とした座標で管理する管理手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明のその他の実施形態に係る顕微鏡システムは、顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置するステージと、前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得手段と、前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに載置されたスライドに設けられているマークによって示されるスライド基準位置を検出する検出手段と、前記取得手段により取得される前記ステージの位置を、前記検出手段により検出された前記スライド基準位置を基準とした座標で管理する管理手段と、を備え、前記管理手段は、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズに応じたスライド基準位置を用いることを特徴とする。

これにより、顕微鏡による観察位置をより普遍的な情報でより高精度に管理することが可能となる。

実施形態による顕微鏡システムを示す図である。 実施形態による顕微鏡システムの光学系の構成の概要を示す図である。 （ａ）は実施形態の顕微鏡に搭載されるステージの外観を示す図であり、（ｂ）はステージの上面を示す図であり、（ｃ）はエリアスケールの一部を拡大して示した図である。 （ａ）は位置管理面ステージ（Ｘステージ）を側面から見た図であり、（ｂ）（ｃ）はＸＹスケール板とＸ軸、Ｙ軸センサの位置関係を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）はＸ，ＹエリアスケールとＸ軸、Ｙ軸センサ、斜行センサの位置関係を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はＸ，ＹエリアスケールとＸ軸、Ｙ軸センサ、斜行センサの位置関係を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はＸＹスケール板に設けられたＸＹクロスハッチを説明する図である。 （ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はＸＹスケール板に設けられたＸＹクロスハッチを説明する図である。 （ａ）、（ｂ）はΔΘステージを説明する図であり、（ｃ）はΔΘステージに載置されたスライドの回転を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は位置管理面ステージを示す図である。 （ａ）、（ｂ）はＹステージを示す図である。 ステージベースを示す図である。 カメラ装着用のアダプタ部を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）はΔＣアダプタを説明する図である。 （ａ）はスライドガラスを示す図であり、（ｂ）、（ｃ）はスライドガラスの基準マークを示す図である。 実施形態による顕微鏡システムの制御構成例を示す図である。 実施形態による顕微鏡システムの全体動作を示すフローチャートである。 顕微鏡システムの各部の初期化動作を示すフローチャートである。 ΔＣアダプタによる補正動作を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、イメージセンサとステージの間の回転補正を説明する図である。 ΔΘステージによる補正動作を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、イメージセンサとスライドの間の回転補正を説明する図である。 スライドの原点を検出する動作を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、スライドの原点検出動作を説明する図である。 画像ファイルの生成、記録を説明するフローチャートである。 画像ファイルのデータ構成例を示す図である。 ディスプレイとステージの観察位置を同期させる処理を示すフローチャートである。 ディスプレイとステージの観察位置の同期を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、撮像画像のＸＹ軸とステージのＸＹ軸との回転ズレの影響を説明する図である。 原点マークを有していないスライドが搭載された場合に対応するための処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態による斜行処理を説明する図である。 実施形態による斜行処理を説明する図である。 実施形態による斜行処理を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、対物レンズの切り替え時の処理を説明するフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、以下では、病理診断用に用いられる正立型であって、対物レンズが観察対象（スライド）の上側に配置され、観察光をスライド下面から投射する透過光観察を行う顕微鏡を本発明の実施形態として説明する。

本実施形態の位置管理顕微鏡システムは、病理診断に要求される所定精度で観察位置の位置管理を行い、過去の観察位置を正確に再現することを可能とする。そのため、位置管理の為の基準を有するスライドを使用し、更に、該スライドを載置した際、載置されたスライドの回転誤差を補正する手段を有する高精度なＸＹステージを具備する。更に、このＸＹステージは観察位置のＸＹ座標値を直接的に把握する機能を有するとともに、装着されたデジタルカメラ（撮像素子）などとの相対的な位置関係の誤差など補正する手段を有する。ここで、病理診断に要求される所定精度は、関心領域（ＲＯＩ）の最小サイズとなろう。細胞内の構造物は、μ台からサブμ台の範囲に分布しており、ここで観察される異型が病理診断で求められる最小サイズのＲＯＩと考えて良い。一方、通常使用する可視光用対物レンズでは、１００倍における分解能は約０．２μｍ（緑色光５５０ｎｍにて）であり、また、紫外光用対物レンズを用いれば約０．１μｍ（紫外光２００ｎｍにて）まで解像可能である。従って、ＲＯＩの最少サイズは、紫外解像限界０．１μｍの例えば１０倍として１μｍ角となる。よって、目標とすべき位置管理の精度は、解像限界の０．１μｍであり、座標管理単位は、例えばその１／１０として、０．０１μｍ刻みとなる。以下では、このような位置精度を実現する位置管理顕微鏡システムについて説明する。又、本実施形態の位置管理顕微鏡システムは、位置管理の為の基準を有さない既存のスライドも、互換性の観点からサポートするべく、所定の対応手段を具備している。

図１は本実施形態による位置管理顕微鏡システム（以下、顕微鏡システム１０）の基本構成を示す図である。顕微鏡システム１０は、顕微鏡本体１００、ステージ２００、カメラ装着用のアダプタ部３００、デジタルカメラ４００、制御ユニット５００を備える。ステージ２００、アダプタ部３００、デジタルカメラ４００は本実施形態の位置管理に対応する構成、機能を有する。制御ユニット５００は、コントローラ５０１とディスプレイ５０２を有する。コントローラ５０１はＣＰＵ５１１、メモリ５１２を含む（図１５参照）。ＣＰＵ５１１は、メモリ５１２に格納されたプログラムを実行することにより、後述する各種処理を実行する。また、コントローラ５０１は、表示部としてのディスプレイ５０２の表示制御を行う。

顕微鏡本体１００を構成する鏡基１２１は、顕微鏡の各種構造物を取り付ける為の堅牢な本体フレームである。接眼鏡基１２２は鏡基１２１に固定され、接眼鏡筒１２３（本例では双眼）を接続する。光源ボックス１２４は、透過観察用の光源（たとえば、ハロゲンランプまたはＬＥＤなど）を収納し、鏡基１２１に取り付けられる。Ｚ摘み１２５は、Ｚベース１３０をＺ軸方向（上下方向）へ移動させるための摘みである。Ｚベース１３０には、位置管理機能を提供するステージ２００が載置される。Ｚベース１３０は，Ｚ摘み１２５の回転に応じてＺベース１３０をＺ方向に移動するＺベース移動機構１３１（図２（ａ）を参照）により鏡基１２１に装着されている。１２６は対物レンズユニットであり、光学倍率に応じた複数種類のユニットが存在する。リボルバ１２７は、複数種類の対物レンズユニット１２６を取り付けられる構造を有し、リボルバ１２７を回転させる事により、所望の対物レンズユニットを顕微鏡による観察のために選択する事が出来る。

ステージ２００は、位置基準付きスライド（以下、スライド７００）を搭載し、Ｚ軸まわりに回転するΔΘステージ６００と、スライド７００を載置したΔΘステージ６００をＸ方向とＹ方向を含むＸＹ面上で移動するＸＹステージを含む。ΔΘステージ６００はスライド７００上の位置基準マークを基に回転ずれを補正する機能を提供する。また、ステージ２００は、ＸＹステージ上にＸＹ方向の高精度スケールを具備したＸＹスケール板２１０を有している。Ｘ摘み２０１、Ｙ摘み２０２はそれぞれステージ２００をＸ方向、Ｙ方向へ手動で移動するための摘みである。

アダプタ部３００は、接眼鏡基１２２に鏡基マウント１２８を介してデジタルカメラ４００を装着するための装着部として機能する、カメラ装着用のアダプタである。アダプタ部３００は、デジタルカメラ４００と鏡基マウント１２８との軸合せ機能を有する。鏡基マウント１２８は、位置決め基準が付与された所定のねじ込み機構を有する。

デジタルカメラ４００は、アダプタ部３００及び鏡基マウント１２８により、接眼鏡基１２２と所定の位置関係を保って、着脱可能に顕微鏡本体１００に取り付けられる。デジタルカメラ４００は、顕微鏡本体１００により得られる顕微鏡画像を撮像する。デジタルカメラ４００は、エビデンス記録を目的とするもので、例えば、ＵＳＢインタフェースケーブル１１を介してコントローラ５０１に接続され、コントローラ５０１からの指示により顕微鏡下の観察像を撮影する。撮影された観察像は、コントローラ５０１の制御下でディスプレイ５０２に表示される。デジタルカメラ４００の撮像機能は、イメージセンサの出力をリアルタイムでモニタに表示する所謂ライブビューを行うためのライブ画像撮像機能と、静止画撮像機能を含む。ライブ画像撮像機能は静止画撮像機能よりも低解像度である。また、ライブ画像撮像機能および静止画撮像機能は、撮影された画像（動画、静止画）を所定のインタフェース（本実施形態ではＵＳＢインタフェース）を介して外部装置へ送信することが可能となっている。

図２は、本実施形態による顕微鏡システム１０の光学系を説明する図である。図２（ａ）に示すように、透過観察用の光源１４１、光源１４１からの光源光を集光するコレクタレンズ１４２が光源ボックス１２４に収納されている。１４３は視野絞りであり、スライド上の照明径を決める。視野絞り１４３を通った光源光は、ミラー１４４、中継レンズ１４５、開口絞り１４６、コンデンサレンズ１４７をとおり、スライド上の被検体（組織切片）に照射される。スライドガラス上の被検体を透過した光は、対物レンズユニット１２６内の対物レンズ１４８へ入る。対物レンズ１４８をとおった光は結像レンズ１４９を経てスプリットプリズム１５０に到達する。なお、コレクタレンズ１４２、中継レンズ１４５、コンデンサレンズ１４７、対物レンズ１４８、結像レンズ１４９などは、其々、通常複数枚のレンズの組み合わせで構成されている。

スプリットプリズム１５０は、ビームスプリッタとも呼ばれ、対物レンズ１４８からの光学像の光路を接眼光学系または撮像光学系に切り替える機能を有する。たとえば、接眼光学系用反射プリズム、及び、撮像光学系用ストレートプリズムをプッシュプルロッドによって入れ替える構成となっている。これにより、
・デジタルカメラ４００（イメージセンサ４０１）による撮像のみとし、接眼鏡筒１２３からの観察を行えない状態、
・接眼鏡筒１２３からの観察のみで、イメージセンサ４０１による撮像を行えない状態、のいずれかの状態とすることができる。

または、上記構成に替えて、あるいは上記構成に加えて、接眼光学系とカメラ撮像光学系の両方に半分ずつの光量を通すハーフミラースプリットプリズムを配置してもよい。この場合、イメージセンサ４０１による撮像と接眼鏡筒１２３からの観察の両方を行える状態を提供可能となる。スプリットプリズム１５０をカメラ側に切り替えると、組織切片を透過した光はアダプタレンズ３０１を介して、デジタルカメラ４００内のイメージセンサ４０１上に結像する。イメージセンサ４０１を有するデジタルカメラ４００は、顕微鏡下の画像を撮像する。

接眼系の光路は接眼鏡筒１２３へ向かう光路である。図２（ｂ）は接眼鏡筒１２３の接眼光学系の一例を説明する為の図であり、ジーデントップ式双眼鏡筒の例を示している。図２（ｂ）において、右側の光学系は左眼用光学系であり、左眼用スプリットプリズム１５１により左眼系の一次像の結像面１５２に像が形成され、左眼用接眼レンズ１５３を介してユーザにより観察される。一方、図２（ｂ）の左側の光学系は右目用光学系であり、右眼用平行プリズム１５４により右眼系の一次像の結像面１５５に像が形成され、右眼用接眼レンズ１５６を介してユーザにより観察される。

図２（ａ）に戻り、撮像光学系の光路には、アダプタ部３００とデジタルカメラ４００の装着により、アダプタレンズ３０１とイメージセンサ４０１が配される。アダプタレンズ３０１は、接眼鏡基１２２に取り付けられたアダプタ部３００内に組込まれたレンズであり、通常、複数枚で構成される。アダプタレンズ３０１により、デジタルカメラ４００内に配設されたイメージセンサ４０１の撮像面に観察像が形成され、デジタルカメラ４００による顕微鏡画像の撮像が可能となる。

図３（ａ）は、位置管理に対応したステージ２００の構成を示す斜視図である。図３（ａ）において、Ｘステージとしての位置管理面ステージ２２０はステージ２００の最上面に位置し、Ｙステージ２４０上をＸ方向に移動する。Ｙステージ２４０は、ステージベース２６０上をＹ方向に移動する。ステージベース２６０は、顕微鏡本体１００のＺベース１３０上に固定される。ステージベース２６０、Ｙステージ２４０、位置管理面ステージ２２０によりＸＹステージが構成されている。位置管理面ステージ２２０には、ＸＹスケール板２１０、ΔΘステージ６００が配置、固定されており、ΔΘステージ６００にはスライド７００が載置される。

図３（ｂ）は位置管理面ステージ２２０の上面を示す図である。上述したように、位置管理面ステージ２２０の上面には、ΔΘステージ６００、ＸＹスケール板２１０が配設されている。ＸＹスケール板２１０の上面には、Ｘ方向移動時の位置管理に使われるＸ方向の軸情報を有するＸエリアスケール２１１、及び、Ｙ方向移動時の位置管理に使われるＹ方向の軸情報を有するＹエリアスケール２１２、及び、ＸＹの軸合せ基準としてのＸＹクロスハッチ２１３が極めて高精度に形成されている。なお、高精度位置管理を実現する基準とすべく、ＸＹスケール板２１０の材質には、熱膨張係数が極めて小さい材質、たとえば合成石英が使用され、一体的に構成されている。

また、ＸＹスケール板２１０のＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、ＸＹクロスハッチ２１３における各パターンの作製には、半導体露光装置などのナノ技術が用いられる。たとえば、石英ウエハー上に、Ｘ軸及びＹ軸のラインの集合よりなるＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、ＸＹクロスハッチ２１３を５ｎｍ〜１０ｎｍの精度でナノ技術により一体的に作製する。なお、Ｘエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、ＸＹクロスハッチ２１３を露光装置で描画することにより作製することも可能であるが、低コスト化を実現するにはナノインプリントを用いることが好適である。その後、機械加工により所定形状に切り出してＸＹスケール板２１０とする。この為、Ｘエリアスケール２１１のＸＹ軸とＸＹクロスハッチ２１３のＸＹ軸の一致度、Ｙエリアスケール２１２のＸＹ軸とＸＹクロスハッチ２１３のＸＹ軸の一致度、及び、Ｘ軸とＹ軸の直角度はナノレベル台で形成され得る。したがって、ＸＹクロスハッチ２１３のＸ軸及びＹ軸は、Ｘエリアスケール２１１及びＹエリアスケール２１２のＸ軸及びＹ軸をナノレベル台の精度で代表することが可能となる。なお、Ｘエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、ＸＹクロスハッチ２１３の夫々を個別に切り離したり、又は、個別に作製したりして、夫々を位置管理面ステージ上に所定の位置関係になるように配設する事も可能である。しかしながら、その実現には、機械的な誤差を補正する高度な位置合わせ技術が必要になりコスト増の要因になってしまう。

ΔΘステージ６００上にはスライド７００が載置される。その載置方向は、図３（ｂ）に示す如く、例えばラベルエリア７２１が原点マーク７０１の左側となり、観察対象とカバーガラスの配置領域であるカバーガラスエリア７２２が原点マーク７０１の右側となるような方向とする。２０５で示される破線の領域は顕微鏡による観察対象領域である。観察対象領域２０５は、対物レンズ１４８の中心位置（あるいはイメージセンサ４０１の中心位置（観察位置））がＸＹステージに対して相対的に移動する範囲であり、スライド７００とＸＹクロスハッチ２１３とをゆとりを持って包含するサイズとなっている。これにより、どの様な条件下でも、スライド７００およびＸＹクロスハッチ２１３が観察対象領域２０５に入るようにしている。すなわち、スライド７００のみならずＸＹクロスハッチ２１３も、撮像部であるデジタルカメラ４００により撮影可能に配置されている。

また、本実施形態では、観察対象領域２０５の右上端をＸＹクロスハッチ上のクロスハッチ原点としており、これをステージ原点２０６と一致させている。また、対物レンズ１４８の中心（あるいはイメージセンサ４０１の中心（観察位置））とステージ原点２０６が一致した状態をステージ２００のＸＹ初期化位置とする。ただし、ステージ原点として他の場所を定義しても良い事は言うまでもない。なお、ステージ座標のＸ軸およびＹ軸、即ち、ステージＸ軸２０３及びステージＹ軸２０４は、夫々、ＸＹクロスハッチ２１３のＸ及びＹ軸に平行である。

図３（ｃ）にＸエリアスケール２１１のスケールパターンの例を示す。Ｘエリアスケール２１１は、位置を検出するＸ方向への、透過部と遮光部による透過型回折格子として形成され、例えば、透過部及び遮光部は夫々２μｍ巾のラインであってこのペアが４μｍピッチで配列されている。なお、スケールパターンは、周期的に光路長が異なるように段差が設けられた位相格子であってもよい。

図４（ａ）は、スライド７００と、ＸＹスケール板２１０上のＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、及び、ＸＹクロスハッチ２１３とのＺ方向の位置関係を示す図である。図４（ａ）に示す如く、スライド７００の上面とＸＹスケール板２１０の上面とが、所定精度で同一平面内になるように、位置管理面ステージ２２０及びΔΘステージ６００が設計される。したがって、ΔΘステージ６００の上面は、ＸＹスケール板２１０の上面よりもスライド７００の厚みの分だけ低くなっている。このように、本実施形態では、ＸＹスケール板２１０の上面（Ｘエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、及び、ＸＹクロスハッチ２１３の配置された面）とスライド７００の上面を一致させている（ほぼ同一平面としている）。これにより、ＸＹスケール板２１０上に配置された各マーク（パターン）とスライド７００に設けられた各マーク（パターン）のＺ方向の位置を一致させることができる。こうする事により、観察面、即ち、スライド７００の上面部のＸＹ位置を、外部にある位置基準（Ｘエリアスケール２１１及びＹエリアスケール２１２）で高精度に管理する事が可能になる。ＸＹクロスハッチ２１３は、Ｘエリアスケール２１１又はＹエリアスケール２１２を代表する為に、これらと同一平面内に在る事が重要である。なお、実装上は、ＸＹスケール板２１０の上面（マークが配置された面）とスライド７００の上面が、Ｚ方向に概ね０．５ｍｍの範囲内に存在するようにすればよい。

Ｘエリアスケール２１１やＹエリアスケール２１２のスケールパターンは、ステージベース２６０に対して固定された検出センサ（Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２）により読み出され、ステージ２００のＸＹ座標が観察位置そのものに対して直接的に高精度に取得される。即ち、Ｘステージのリニアエンコーダから得たＸ方向に対する位置情報とＹステージのリニアエンコーダからＹ方向に対する位置情報とを合わせてＹステージの座標値を得るような、ＸＹステージの軸（Ｘ軸またはＹ軸）毎の特定の一軸上の座標で座標値を代表する間接的方法は用いられない。本実施例では、ＸＹ方向に移動する位置管理面ステージ（Ｘステージ）２２０の移動が直接、ＸＹスケール板２１０により計測される。これにより例えば、機械的なあそびあるいは誤差に伴う、Ｘステージ２２０がＸ方向に移動する際のＹ方向への微小な位置ずれや、Ｙステージ２４０がＹ方向に移動する際のＸ方向への微小な位置ずれについても検出センサで検出できるため、位置管理の精度を大きく向上させることができる。Ｘエリアスケール２１１及びＹエリアスケール２１２と、Ｘ軸センサ２７１及びＹ軸センサ２７２とのＺ方向の位置関係には、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように二通りの方法がある。第１の方法である図４（ｂ）では、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２がＸＹスケール板２１０の上側（対物レンズ側）に配置される。この場合、遮光膜２１４をＸＹスケール板２１０の下面に設ける必要がある。第２の方法である図４（ｃ）では、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２がＸＹスケール板２１０の下側（Ｚベース１３０側）に配置される。この場合、遮光膜２１４はＸＹスケール板２１０の上面に設けられる。なお、ＸＹクロスハッチ２１３はデジタルカメラ４００により観察される必要があるため、ＸＹクロスハッチ２１３の位置には遮光膜は配置されない。

第１の方法では、図４（ｂ）に示されるように、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２は、ステージベース２６０に固定されたエル型部材２０７を介して位置管理面ステージ２２０上に張り出したセンサ取付け部材２０８の下面に実装される。Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２の各々の検出面は、位置管理面ステージ２２０上のＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２を読むべく下向きとなる。第２の方法では、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２は、ステージベース２６０上に検出面を上向きにして、検出面が所定の高さとなるように実装される。最下位に位置するステージベース２６０上のＸ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２は、Ｙステージ２４０、位置管理面ステージ２２０に設けられた所定サイズの孔を通して最上位にあるＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２を下側から読む。

なお、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２のＸＹ方向の配置は、第１および第２の方法で共通である。Ｘ軸センサ２７１のＹ方向の取付け位置は、顕微鏡の観察視野１７０（実際の観察視野の大きさよりもかなり大きく図示されている）の視野中心（対物レンズ１４８の中心）を通るＸ軸上とし、Ｘ方向の位置検出精度を担保する。また、Ｙ軸センサ２７２の取付け位置は、顕微鏡の観察視野１７０（実際の観察視野の大きさよりもかなり大きく図示されている）の中心（視野中心（対物レンズ１４８の中心））を通るＹ軸上とし、Ｙ方向の位置検出精度を担保する。ＸＹスケール板２１０により、ステージ２００のＸ座標、Ｙ座標を得るためのＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２、イメージセンサ４０１の軸合わせ（後述）のためのＸＹクロスハッチが同一部材の同一面上に設けられる。これにより、高精度なピッチ、直角度を有するＸ，Ｙエリアスケールと、これらの軸方向に高精度に一致したＸＹクロスハッチ得ることができ、高精度な座標の取得が可能となる。

なお、本実施形態では、斜行センサ２７３が設けられており、位置管理面ステージ２２０に微小な斜行や蛇行（複雑な斜行）が生じても位置管理精度を維持できるようにしている。図４（ｂ）、（ｃ）の例では、Ｘ軸方向で斜行を検知する構成が示されており、斜行センサ２７３がＸ軸センサ２７１の取付け位置のＹ方向に、所定間隔を置いて実装されている。Ｘ軸センサ２７１と斜行センサ２７３の間隔は遠い方が高精度となるので、両センサはステージの可動範囲においてＸエリアスケール２１１から外れない限り離れて配置される。なお、斜行はＹ軸方向で検出してもよく、その場合は、斜行センサ２７３をＹ軸センサ２７２の取付け位置のＸ方向に所定間隔を置いて実装する。Ｘエリアスケール２１１とＹエリアスケール２１２の直交性はその製作法から高精度であることが保証される為、ＸＹ方向のうちの一方向の斜行を検出すれば十分である。

なお、Ｘ軸センサ２７１，Ｙ軸センサ２７２としては、同一出願人による特願２０１４−０７９４０１に記載された検出センサを用いることができる。ナノ技術による高精度エリアスケールとこの検出センサを用いると、例えば２０００分の一の内挿演算により、１０ｎｍ（０．０１μｍ）以下の分解能及び０．１μｍの位置精度が実現され得る。もちろん、これは一例であって、光学レンズを用いた他の市販検出センサをＸ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２として用い、周知の内挿演算により、１０ｎｍ（０．０１μｍ）以下の分解能及び０．１μｍの位置精度を実現しても良い。また、図３（ｃ）に示されるスケールはインクリメンタルタイプの例であるが、アブソリュートタイプであっても良い。即ち、所定精度が得られれば、エンコーダ（スケールとセンサ）の方式は問わない。なお、Ｙエリアスケール２１２は、Ｘエリアスケール２１１をＺ軸まわりに９０度回転した形態のスケールパターンである。又、ＸエリアスケールがＹ軸情報を含んでいても、逆にＹエリアスケールがＸ軸情報を含んでいても良い。

図５（ａ）、（ｂ）にＸ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３とＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２との位置関係を示す。この関係は、上述した第１の方法によるセンサの配置でも、第２の方法によるセンサの配置でも同様である。

図５（ａ）は、顕微鏡による観察位置、即ち、顕微鏡による観察視野１７０（実際の観察視野の大きさよりもかなり大きく図示されている）の中心が、ＸＹ初期化位置、即ちステージ原点２０６に有る場合の各センサとスケールの位置関係を示している。この場合、位置管理面ステージ２２０は、鏡基１２１に対して左下端（左端かつ遠端）に位置する。一方、図５（ｂ）は、顕微鏡による観察位置、即ち、観察視野１７０の中心が、観察対象領域２０５の左下端に有る場合の各センサとスケールの位置関係を示している。この場合、位置管理面ステージ２２０は、鏡基１２１に対して右上端（右端かつ近端）に位置する。

図５（ａ）（ｂ）から、Ｘエリアスケール２１１、及び、Ｙエリアスケール２１２に必要なサイズが明らかとなる。即ち、
・Ｘエリアスケール２１１のサイズは、観察対象領域２０５のＸ方向移動量をゆとりを持って包含するサイズと、これに斜行検知の為に同等のサイズを加えた領域、すなわち、観察対象領域２０５の約２倍のサイズが必要となる。
・Ｙエリアスケール２１２のサイズは、観察対象領域２０５のＹ方向移動量をゆとりを持って包含するサイズが必要となる。

ただし、斜行検知をＹ方向で行う場合には、Ｙエリアスケール２１２において観察対象領域の約２倍のサイズが必要となり、Ｘエリアスケール２１１に必要なサイズは、観察対象領域２０５のＸ方向移動量をゆとりを持って包含するサイズとなる。

ここで、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサ、斜行センサの夫々を複数にし、中間で引き継ぐ方式とすると各エリアスケールのサイズを小さくできる。これにより、位置管理面ステージ２２０の小型化が可能になる。図６（ａ）（ｂ）に夫々のセンサを２個ずつにした場合の例を示す。なお、本例ではＸ軸センサ、Ｙ軸センサの両方について引き継ぎを行う複数のセンサを配置したが、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサのいずれかについて引き継ぎを行う複数のセンサを配置してもよい。

図６（ａ）（ｂ）において、Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３の中間（夫々、Ｘ及びＹ方向移動量が半分の位置）にＸ軸中間センサ２７１ａ、Ｙ軸中間センサ２７２ａ、斜行中間センサ２７３ａが配置されている。図６（ａ）は、観察視野１７０の中心がＸＹ初期化位置、即ちステージ原点２０６に有る場合を、図６（ｂ）は、観察視野１７０の中心が観察対象領域２０５の左下端に有る場合を示している。図５、図６の両図から明らかなように、中間センサとの引き継ぎにより、Ｘエリアスケール２１１はＸ方向に半分、Ｙエリアスケール２１２はＹ方向に半分のサイズで済むことになる。すなわち、Ｘ軸センサ２７１とＸ軸中間センサ２７１ａは、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を持って配置されており、Ｘエリアスケール２１１のＸ軸方向の大きさは、上記所定の間隔よりも大きいがＸＹステージのＸ軸方向の移動範囲よりも小さくできる。Ｙ軸中間センサ２７２ａを設けた場合も同様である。よって、Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２が一つずつの場合に比べて、ＸＹスケール板２１０の大きさを小さくすることができる。

次に、ＸＹスケール板２１０に設けられたＸＹクロスハッチ２１３について説明する。図７Ａ（ａ）（ｂ）は、ＸＹクロスハッチ２１３のパターンを説明する図である。図７Ａ（ａ）に示されるように、ＸＹクロスハッチ２１３は、クロスハッチ２９０、クロスハッチ原点２９１、クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３の４種類の位置基準マークを具備する。クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３は、それぞれＸ方向、Ｙ方向に伸びるライン状のパターンである。

クロスハッチ原点２９１は、ステージのＸＹ初期化位置においてステージ原点２０６（すなわちステージ原点基準の座標を得るためのステージ基準位置）として使用され、観察対象領域２０５（対物レンズ１４８の中心が移動する領域）の右上端部に位置する。クロスハッチ２９０、クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３は、ステージ２００におけるＸ軸及びＹ軸の基準である。ステージ２００の各部は、このＸＹクロスハッチ２１３のＸ軸及びＹ軸に揃うように組み上げられるか、又は、組み上げた後に調整が行なわれる。すなわち、ステージ２００のＸＹ移動方向（ステージＸ軸２０３、ステージＹ軸２０４）とＸＹクロスハッチ２１３のＸＹ方向が高精度に一致するように組み上げられる。これにより、ステージ２００のＸＹ移動方向が、夫々、Ｘエリアスケール２１１のＸ軸方向、及び、Ｙエリアスケール２１２のＹ軸方向に揃う事になる。こうして、ＸＹスケール板２１０上のデジタルカメラ４００により観察が可能な位置に配置されたＸＹクロスハッチ２１３は、ステージのＸ軸及びＹ軸の基準として、デジタルカメラ４００のイメージセンサ４０１とステージ２００とのＸＹ軸合せに使用可能となる。なお、顕微鏡本体１００へステージ２００を取付ける際に、鏡基１２１とステージ２００とのＸＹ軸合せにも、ＸＹクロスハッチ２１３を利用する事が可能である。

後述するように、本実施形態の顕微鏡システムでは、ステージ２００のＸＹ軸方向とステージ２００に載置されたスライド７００のＸＹ軸方向とを、イメージセンサ４０１を介して高精度に一致させる。これにより、一つのスライドを置きなおして観察した場合の位置ズレや、異なるデジタル顕微鏡間のステージの特性の影響を受けない、普遍的な位置管理を可能としている。より具体的には、
・ＸＹクロスハッチ２１３をデジタルカメラ４００により撮像して得られた画像に基づいてステージ２００とイメージセンサ４０１のＸＹ軸方向を一致させ、
・スライド７００のＹ軸マークをデジタルカメラ４００を用いて撮像して得られた画像に基づいてスライド７００とイメージセンサ４０１のＸＹ軸方向を一致させる、
ことにより、ステージ２００のＸＹ軸方向とステージ２００に載置されたスライド７００のＸＹ軸方向とを一致させるが、処理の詳細については後述する。

図７Ａ（ｂ）に、クロスハッチ原点２９１、クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３、クロスハッチ２９０の４つのマークの寸法関係の具体例を示す。クロスハッチＸ軸２９２は複数の異なる太さのＸ軸ラインの複合体、クロスハッチＹ軸２９３は複数の異なる太さのＹ軸ラインの複合体であり、それぞれＸ軸方向の軸情報、Ｙ軸方向の軸情報を有する。なお、各ラインの太さは複数の倍率の対物レンズに対応している。すなわち、クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３のそれぞれは、幅が異なる複数のラインから構成され、それら複数のラインは中心線（Ｘ軸あるいはＹ軸）を中心として線対象に配置されたラインパターンである。クロスハッチ原点２９１は、その中心がクロスハッチＸ軸２９２及びクロスハッチＹ軸２９３の中心線の交点と一致するように配置される。後述するＸ初期位置マーク２３４（図９（ｂ））及びＹ初期位置マーク２５３（図１０（ｂ））は、クロスハッチ原点２９１に合わせて実装される。

クロスハッチＹ軸２９３のより詳細な構成例を図７Ｂ（ｃ）、図７Ｂ（ｄ）に示す。図７Ｂ（ｄ）は、図７Ｂ（ｃ）の中心部を拡大した図である。クロスハッチＹ軸２９３は、例えば、中心線を線対称軸とする同一幅のラインのペアが、幅を変えて複数対、線対称に配列された構成を有する。なお、中心線上には何らかのラインが存在しても良い。又、ラインとスペースの関係を反転させても良い。これにより、対物レンズ低倍時の画角においても、又、高倍時の画角においても、適切な数と太さのラインがライブ画像撮像機能や静止画撮像機能により撮像され、後述する重心検知において、所定の精度が担保される。クロスハッチＸ軸２９２は、クロスハッチＹ軸２９３を９０度回転した構成を有する。クロスハッチＸ軸２９２及びクロスハッチＹ軸２９３を構成するライン又はスペースの中心線の間隔、ラインとスペースの境界（エッジ）の間隔、ライン又はスペースの幅などは、所定の値に設定されており実距離情報として有用である。又、各ラインは、更に、微細ラインとスペースのペアの集合体より構成しても良い。微細ラインの幅は、例えば、マークを構成する複数のラインのうちの最も狭いラインの幅の１／１０以下（例えば、１μｍ）とする。こうすると、より微細な実距離情報を包含可能となる。

クロスハッチ２９０は、１ｍｍ角の中に０．５ｍｍ長のＸ軸ライン及びＹ軸ラインを２個ずつ交互に配した小クロスハッチをＸ方向及びＹ方向に１ｍｍピッチで配列したものである。小クロスハッチの詳細な構成例を図７Ｂ（ｅ）に示す。小クロスハッチの０．５ｍｍ長のＸ軸及びＹ軸ラインは４０倍対物レンズの視野サイズ（０．３７ｍｍ）より大きく、視野内でＸ軸ライン又はＹ軸ラインのみを適切な幅で観察でき、重心検知により高精度な位置情報を取得できる。クロスハッチ２９０は、ステージ移動精度の調整やメンテナンスに有用である。また、観察視野１７０における周辺部のひずみを計測するのに用いることができる。計測されたひずみは、撮影画像のひずみ補正に用いることができる。なお、ＸＹクロスハッチ２１３を構成する基準マークは、夫々の間の間隔、夫々のサイズ、又、夫々の基準マークの構成、基準マークを構成するライン又はスペースの中心線の間隔、ラインとスペースの境界（エッジ）の間隔、ライン又はスペースの幅などは、所定の値に設定されており実距離情報として有用である。なお、図７Ａ（ｂ）に示す如く、各基準マークのサイズ、お互いの距離などは、全て、例えば１０倍対物レンズの視野サイズ１．５ｍｍを上回る。即ち、効率的にマーク位置を検出できるように、顕微鏡の同一視野内で、隣接する位置基準マークが同時に観察されないように、其々の間隔が視野サイズに相当する距離以上（本実施形態では、１０倍対物レンズの視野サイズ１．５ｍｍ以上）離して配設される。なお、クロスハッチ原点２９１にも、クロスハッチＸ軸２９２やクロスハッチＹ軸２９３と同様の微細ライン（たとえば、１μｍ幅の白ラインと黒ラインが交互に並ぶようにする）を入れてもよい。

なお、Ｘエリアスケール２１１やＹエリアスケール２１２、ＸＹクロスハッチ２１３についてＸＹステージの軸方向に対する精度、Ｘ軸方向とＹ軸方向の直交の精度を維持できるのであれば、ＸＹスケール板２１０は必ずしも一体に構成されなくてもよい。しかしながら、Ｙ方向の位置を検出するためのリニア（一軸）スケールをＹステージに配置し、Ｘ方向の位置を検出するためのリニア（一軸）スケールをＸステージに配置した一般的なＸＹステージのように、Ｙ方向の位置を検出するためのＹエリアスケールをＹステージに配置し、Ｘ方向の位置を検出するためのＸエリアスケールをＸステージに配置するような構成を採用した場合、上述した精度を維持するために高度な機械加工技術及び位置合わせ技術が要求される。これは、顕微鏡のコスト増の要因となるであろう。また、スケールが各ステージに別個に設けられていると、ステージを一方向（たとえばＸ方向）のみへ移動している間に機構の「がたつき」により生じた他方向（たとえばＹ方向）への動きを検出できない。これに対して、一体のＸＹスケール板２１０を用いれば、Ｘエリアスケール２１１とＹエリアスケール２１２が常に一緒に動くので、上記「がたつき」により生じた位置の変化も確実に検出することができる。

次に、位置管理面ステージ２２０上に配設されるΔΘステージ６００の構成について図８を用いて説明する。ΔΘステージ６００は回転中心６０１を中心としてＺ軸まわりに回転する回転ステージである。ΔΘステージ６００の目的は、スライドの自動ローディング、手動ローディングを問わず、スライドの載置において生じるスライドの回転ズレを補正し、上述した観察位置の位置管理の目標精度である±０．１μｍを目指すものである。

スライド回転ズレの最悪値は端部で±０．５ｍｍ位と想定され、約±０．４度（±０．３８度）の回転ズレに相当する。この様子を図８（ｃ）に示す。このようなスライドの回転ずれを補正するために、ΔΘステージ６００によりスライドを回転させ、観察可能範囲（５６ｍｍ）で±０．１μｍの垂直誤差（正接誤差、ＴＡＮ誤差）（±約０．１ミリ度）となるように補正する。なお、実用的には、２ｍｍの観察範囲の両端で±０．１μｍの垂直誤差（±約３ミリ度）に収める事が出来れば、病理診断では十二分なレベルと予想される。ΔΘの最大可動範囲は、±２〜３度以内で十分である。

図８（ａ）で、ΔΘステージ６００上には、スライドの載置位置を規定するスライドホルダ６０２が配設され、位置基準付きスライド７００が載置される。スライドホルダ６０２に設けられたレバー６０４は、スライド７００をスライドホルダ６０２の基準位置６０３に向けて加圧する機能を有しており、これによりスライド７００が安定して載置される。

ΔΘステージ６００は、位置管理面ステージ２２０に対して固定された回転中心６０１を回転軸として、ΔΘステージ６００のＸＹ平面内で摺動的に回転可能となっている。たとえば位置管理面ステージ２２０内には、ΔΘ駆動モータ６１１、ボールネジのネジ軸６１２、ボールネジのナット部６１３が実装されている。ネジ軸６１２は、ΔΘ駆動モータ６１１の回転軸の先に配設される部材であり、ナット部６１３はボールネジのネジ軸６１２の回転によりネジ軸方向に移動する部材である。ΔΘ駆動モータ６１１を回転させると、ネジ軸６１２が回転し、ナット部６１３に取り付けられた駆動リニアギア６１４が移動するため、ΔΘステージ６００の端部に取り付けられた嵌合相手の被駆動円弧ギア６１５が移動する。この結果、ΔΘステージ６００は載置されたスライドごと回転中心６０１を軸として回転し、スライドの回転誤差の補正が為される。図８（ｂ）では角度θだけスライド７００を時計方向へ回転させた状態が示されている。なお、ΔΘステージ６００の回転駆動は、上述したような駆動モータ、ボールねじ、ギアの組み合わせに限られるものではなく、たとえば、移動体と駆動モータによる摩擦を利用した超音波駆動であってもよい。

又、ΔΘステージ６００の端部には、起動時の初期化に使用されるΔΘの初期位置マーク６２０が取り付けられており、ΔΘステージ６００の初期位置が規定される。初期位置マーク６２０の対向面にはΔΘ初期位置センサ６２１が位置管理面ステージ２２０側に設けられ、起動時にΔΘステージ６００の初期位置を検出する。該初期位置をスライドの回転ズレが無い場合の基準位置とすれば、ΔΘステージ６００は該基準位置の前後に例えば±２〜３度の範囲で回転すれば十分である。ΔΘステージ６００の制御については後述する。

次に、本実施形態のステージ２００のＸＹステージを構成する位置管理面ステージ２２０、Ｙステージ２４０、ステージベース２６０について詳細に説明する。なお、以下では、図４（ｃ）により説明したセンサ配置方法（ステージベース２６０上にＸ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３を配置する方法）を用いた場合の各ステージの構成を説明する。ただし、図４（ｂ）に示したセンサ配置方法の場合の構成等についても、以下の説明から明らかであろう。

まず、位置管理面ステージ２２０について、図９を参照して説明する。図９（ａ）は位置管理面ステージ２２０の上面図（対物レンズ側からみた図）であり、図９（ｂ）は位置管理面ステージ２２０の裏面図（Ｚベース１３０側から見た図）である。本実施形態では位置管理面ステージ２２０は、Ｙステージ２４０上をＸ方向に移動するＸステージ機能を有する。

ＸＹスケール板２１０のＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２に対応する位置に、Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３がエリアスケールをアクセス可能とするための開口２２１、２２２が設けられている。開口２２１，２２２の大きさはそれぞれＸエリアスケール２１１、Ｙエリアスケール２１２を包含する大きさとする。

開口２２３は、コンデンサレンズ用開口２２４（コンデンサレンズ１４７を組込んだコンデンサレンズユニットのサイズよりも大きめにゆとりを持たせたサイズを有している）の中心が観察対象領域２０５内の全域にわたってＸＹステージに対して相対的に移動した場合に、コンデンサレンズ用開口２２４が位置管理面ステージ２２０を相対的に移動する範囲に設けられている。この開口２２３により、位置管理面ステージ２２０が観察対象領域２０５のいかなる位置に移動しても、コンデンサレンズユニット（コンデンサレンズを組込んだ筐体）は位置管理面ステージ２２０と干渉しない。

位置管理面ステージ２２０の裏側には、Ｘ軸クロスローラガイド２３１が、Ｘ軸方向と平行に２本配設されている。Ｘ軸クロスローラガイド２３１と対向するようにＹステージ２４０上にＸ軸クロスローラガイド２４１（図１０）が取り付けられており、これにより、位置管理面ステージ２２０がＹステージ２４０によりＸ方向に摺動可能に支持される。Ｘスライダ２３２は、Ｙステージ２４０の対向面に組み込まれたＸ軸駆動モータ２４２（図１０）の移動体であり、Ｘ軸駆動モータ２４２により位置管理面ステージ２２０はＸ軸方向に駆動される。すなわち、Ｘ軸駆動モータ２４２とＸスライダ２３２とにより、例えば超音波によるリニアモータが構成される。

Ｘ軸ラックギア２３３はＸ摘み２０１と連動して回転するＹステージ２４０上のＸ軸ピニオンギア２４４の回転により位置管理面ステージ２２０をＸ方向に移動する。なお、手動による位置管理面ステージ２２０のＸ方向への移動はラック＆ピニオンに限る訳でなく、例えば、ワイヤ＆プーリー方式などであっても良い。いずれにしろ、本実施形態では手動駆動、及び、電動駆動の両手段により位置管理面ステージ２２０をＸ方向に移動可能である。

Ｘ初期位置マーク２３４は、ステージ２００のＸＹ初期化位置であるステージ原点２０６のＸ方向位置に対応しており、本実施形態では、ＸＹクロスハッチ２１３のクロスハッチ原点２９１を通るクロスハッチＹ軸２９３の中心線の延長上に実装される。

次に、図１０を参照してＹステージ２４０について説明する。図１０（ａ）はＹステージ２４０の上面図（位置管理面ステージ２２０側からみた図）であり、図１０（ｂ）はＹステージ２４０の裏面図（Ｚベース１３０側から見た図）である。

図１０（ａ）において、Ｘ軸クロスローラガイド２４１は、位置管理面ステージ２２０の裏面に配設されたＸ軸クロスローラガイド２３１とペアをなし、位置管理面ステージ２２０をＸ軸方向に摺動可能に支持する。Ｘ軸駆動モータ２４２は位置管理面ステージ２２０のＸスライダ２３２を介して、位置管理面ステージ２２０をＸ方向に移動する。Ｘ軸ピニオンギア２４４は位置管理面ステージ２２０の裏面に設けられたＸ軸ラックギア２３３と噛み合わさり、その回転により位置管理面ステージ２２０をＸ軸方向へ移動する。Ｘ軸ピニオンギア２４４はＸ摘み２０１の回転にしたがって回転するので、ユーザはＸ摘み２０１を操作することで位置管理面ステージ２２０をＸ軸方向へ移動させることができる。Ｘ初期位置センサ２４３は、位置管理面ステージ２２０の裏面に設けられているＸ初期位置マーク２３４を検出する。

開口２４５は、ステージベース２６０に配置されたＸ軸センサ２７１および斜行センサ２７３が、位置管理面ステージ２２０の開口２２１を介してＸエリアスケール２１１にアクセスするための開口である。Ｙステージ２４０はステージベース２６０に対してＸＹ方向のうちのＹ方向に移動するので、開口２４５はＹ方向に延びた形状となっている。同様に、開口２４６は、ステージベース２６０に設けられたＹ軸センサ２７２が、位置管理面ステージ２２０の開口２２２を介してＹエリアスケール２１２にアクセスするための開口である。また、開口２４７は、コンデンサレンズ用開口２２４（コンデンサレンズ１４７を組込んだコンデンサレンズユニットのサイズよりも大きめにゆとりを持たせたサイズを有している）の中心（コンデンサレンズ１４７の中心でもある）が観察対象領域２０５を移動した場合の、コンデンサレンズ用開口２２４が移動する領域に対応する。上述したようにＹステージ２４０はＸＹ方向のうちのＹ方向に移動するので、Ｘ軸方向には延びず、Ｙ軸方向に延びた形状を有している。この開口２４７により、Ｙステージ２４０が観察対象領域２０５のＹ方向に移動しても、コンデンサレンズユニットと干渉しない。

Ｙステージ２４０の裏面（図１０（ｂ））において、Ｙ軸クロスローラガイド２５１がＹ軸に平行に２本配設されている。Ｙ軸クロスローラガイド２５１と対になるクロスローラガイドはステージベース２６０に取り付けられており、これにより、Ｙステージ２４０は、ステージベース２６０によりＹ方向に摺動可能に支持される。Ｙスライダ２５２は、ステージベース２６０の対向面に組み込まれたＹ軸駆動モータ２６４（図１１）の移動体であり、Ｙ軸駆動モータ２６４によりＹステージ２４０はＹ軸方向に駆動される。Ｙ軸駆動モータ２６４とＹスライダ２５２とにより、例えば超音波によるリニアモータが構成される。

Ｙ軸ピニオンギア２５４はＹ摘み２０２の回転にしたがって回転する。Ｙ摘み２０２の回転により、ステージベース２６０上に固定されたＹ軸ラックギア２６３（図１１）をＹ軸方向へ移動する。したがって、ユーザはＹ摘み２０２を操作することで手動によりＹステージ２４０をＹ軸方向へ移動することができる。なお、手動によるステージのＹ方向移動はラック＆ピニオンに限る訳でなく、例えば、ワイヤ＆プーリー方式であっても良い。いずれにしろ、本実施形態では手動駆動、及び、電動駆動の両手段によりＹステージ２４０をＹ方向に移動可能である。Ｙステージ２４０は、位置管理面ステージ２２０を支持したままで、ステージベース２６０に対しＹ方向に移動する。Ｙ初期位置マーク２５３は、ステージ原点２０６のＹ方向位置に対応した位置に配置されたマークである。本実施形態では、ＸＹクロスハッチ２１３のクロスハッチ原点２９１を通るクロスハッチＸ軸２９２の中心線の延長上にＹ初期位置マーク２５３は実装される。

次に、図１１を参照してステージベース２６０について説明する。図１１は、ステージベース２６０の上面図（ステージベース２６０をＹステージ２４０側から見た図）である。ステージベース２６０上には、Ｘエリアスケール２１１を読むためのＸ軸センサ２７１と斜行センサ２７３、Ｙエリアスケール２１２を読むためのＹ軸センサ２７２が取り付けられている。各センサは、位置管理面ステージ２２０に設けられたＸＹスケール板２１０のＸエリアスケール２１１及びＹエリアスケール２１２に対して所定の距離となるように台座（不図示）により高さ調整が為されている。また、上述のように、Ｘ軸センサ２７１はステージ原点２０６を通るＸ軸上に設けられ、Ｙ軸センサ２７２は、ステージ原点２０６を通るＹ軸上に設けられている。又、斜行センサ２７３は、Ｘ軸センサ２７１の取付け位置のＹ方向に、所定間隔を置いて実装されている。

Ｙ軸クロスローラガイド２６２は、Ｙステージ２４０の裏面に配設されたＹ軸クロスローラガイド２５１とペアを為し、Ｙステージ２４０をＹ軸方向に摺動可能に支持する。Ｙ軸駆動モータ２６４はＹステージ２４０（Ｙスライダ２５２）をＹ方向に電動により移動するためのモータである。Ｙ軸ラックギア２６３は、Ｙ軸ピニオンギア２５４の回転によりＹステージ２４０をＹ方向に移動する。Ｙ初期位置センサ２６５は、Ｙステージ２４０の裏面に配置されているＹ初期位置マーク２５３を検出する。開口２６１は、コンデンサレンズ用開口２２４（コンデンサレンズ１４７を組込んだコンデンサレンズユニットのサイズよりも大きめにゆとりを持たせたサイズ）に対応する。この開口２６１により、コンデンサレンズユニットはステージベース２６０と干渉しない。
なお、ステージベース２６０の裏面には、Ｚベース１３０上に固定する為の複数のネジ穴が設けられている（不図示）。

開口２６１、２４７、２２３は、スライド上の観察位置にスライド下面からコンデンサレンズユニットを接近可能にするとともに、コンデンサレンズ１４７により集光された光源光を通過させる。

なお、以上説明した各ステージに設けられた、Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３、コンデンサレンズ１４７のための開口のサイズは、機械強度と精度が維持される限り、大きめであっても問題のないことは言うまでもない。

次に、接眼鏡基１２２とデジタルカメラ４００を接続するためのアダプタ部３００について説明する。イメージセンサ４０１は例えばＣＭＯＳ素子からなる画素が行列状に、すなわち行方向（Ｘ方向）と列方向（Ｙ方向）に整列したエリアセンサ（カメラセンサ）であって、ＸＹ軸を有する。一般に、顕微鏡では、観察光学系のＸＹ軸（スプリットプリズム１５０及び接眼鏡筒１２３の光学系（図２）で決まる）は鏡基１２１のＸ軸に合せて組み上げられている。また、ＸＹステージもＺベース１３０を介して、鏡基１２１のＸ軸に合せて所定の精度で取り付けられている。従って、イメージセンサ４０１のＸ軸が接眼鏡筒１２３のＸ軸（＝鏡基１２１のＸ軸）に対して回転ズレがあると、そのＸＹ軸は接眼観察像のＸＹ軸及びステージのＸＹ軸との間で回転ずれを生じる。

デジタルカメラ４００はアダプタ部３００に位置決めピン付きのレンズマウントを介して取り付けられ、アダプタ部３００は接眼鏡基１２２に位置決めピン付きのねじ込みで取り付けられている。位置決めピンではそのメカ精度により、必ず微小な回転ズレが存在すると考えて良い。図２８は、撮像画像のＸＹ軸（イメージセンサ４０１のＸＹ軸）とステージのＸＹ軸との回転ズレの影響を説明する図である。説明の都合上、多少誇張して示している。例えば、図２８（ａ）に示されるように、ステージ２００をＸ軸方向に移動し、ＲＯＩ全体を隣接する２枚の画像２００１，２００２で撮像した場合、回転ズレによりそれぞれ同じように斜めに撮像される。

一方、撮像された画像２００１、２００２（エビデンス画像）は図２８（ｂ）の様にイメージセンサのＸ軸を水平軸として表示される。図２８（ｂ）において２０１１は視野の中心であって、イメージセンサ４０１の中心と一致する。２０１２はＲＯＩエリア内の注目対象物を想定し、画像２００１と画像２００２で同一物を示している。ところが、上述した回転ズレのため、左右に隣接する画像２００１，２００２の間で、そのＹ座標は違った値になってしまう。これは、エビデンス画像上の座標値が、ステージによる位置座標と異なってしまう事を意味する。とくに、ＲＯＩが大きく、その全体がスライド上の切片エリア全域に及ぶ場合を想定すると、観察位置のセンサＸＹ軸による座標とステージのＸＹ軸による座標値とが大きく乖離する事を意味する。位置管理の視点では、エビデンス画像上の注目点のセンサＸＹ軸による座標とステージのＸＹ軸による座標とは、共通である事が望まれる。そして、その一致度の精度目標は、上述したＸＹステージによる位置管理の目標である０．１μｍ（０．０１μｍ刻み）と同等となる。

さらに、コントローラ５０１により２枚の画像を合成し、ＲＯＩ全体のエビデンス画像を生成しようとすると、画像処理による回転補正が必要になる。しかるに回転ずれの量は不明であり、画像認識処理による高精度な接続は難易度が高く、又、回転演算処理は通常画質の劣化を伴う。しかるに、回転ズレが位置管理の目標である０．１μｍ内に収まっていれば、２枚の画像は単なる平行移動により高精度で繋がることになる。本実施形態のアダプタ部３００は、イメージセンサ４０１のＸＹ軸とステージ２００（ＸＹステージ）のＸＹ軸との位置合わせを行う機構を有し、上述のような課題に対応する。

図１２はアダプタ部３００の構成を示す図である。一般に、顕微鏡本体１００とデジタルカメラ４００は異なるメーカにより製造される。アダプタ部３００は、このような異なるメーカ間での製品の互換性に配慮し、第１のアダプタ部である光学アダプタ３２０、第２のアダプタ部であるΔＣアダプタ３４０、及び、第３のアダプタ部であるカメラアダプタ３６０を有する三体構造とした。これは、接眼鏡基１２２の鏡基マウント１２８が顕微鏡メーカ固有の規格であり、デジタルカメラ４００のカメラマウントがカメラメーカ固有の規格である為、新たな共通規格になる新マウントを有するΔＣアダプタ３４０を提供するのが好適だからである。

なお、図１２の顕微鏡メーカ固有規格になる接眼鏡基１２２上の鏡基マウント１２８は、一般に光学アダプタの固定のみを目的とし、回転方向の位置は不定であった。これに対して、本実施形態では、接眼鏡基１２２と光学アダプタの回転位置が所定の位置関係を有するように位置決め基準穴３１１が新たに付与されたマウントを搭載する。また、これに対応して、一般に、回転方向の位置が不定であった光学アダプタ３２０の鏡基側マウント３２１にも、位置決め基準突起３２２が新たに付与される。基準突起３２２が鏡基マウント１２８の位置決め基準穴３１１に嵌合して装着されることにより、光学アダプタ３２０の回転方向の位置（位置決め基準穴３１１との嵌合位置）が接眼鏡基１２２に対して一意に決まる。

光学アダプタ３２０内には、アダプタレンズ３０１が収容されている。また、光学アダプタ３２０の鏡基側マウント３２１と反対側の端部には、新たな共通規格マウントの凹側としてのアダプタ側マウント３３１が設けられている。アダプタ側マウント３３１は、位置決め基準穴３３２を有し、ΔＣアダプタ３４０と接続される。ΔＣアダプタ３４０の新たな共通規格マウントの凸側である鏡基側のマウント３４１は、位置決め基準突起３５８を有し、位置決め基準穴３３２に嵌合して光学アダプタ３２０のアダプタ側マウント３３１と接続される。

ΔＣアダプタ３４０のカメラ側のマウント３４２は、新たな共通規格マウントの凹側としてのマウントであり、位置決め基準穴３５９を有しており、カメラアダプタ３６０と接続される。一方、カメラアダプタ３６０において、アダプタ側マウント３６１は新たな共通規格マウントの凸側であり、位置決めのための基準突起３６２を有する。カメラアダプタ３６０のアダプタ側マウント３６１は、ΔＣアダプタ３４０のカメラ側のマウント３４２に装着される。カメラアダプタ３６０がΔＣアダプタ３４０に装着される際には、ΔＣアダプタ３４０の位置決め基準穴３５９にカメラアダプタ３６０の基準突起３６２が嵌合し、カメラアダプタ３６０の回転方向がΔＣアダプタ３４０に対して一意に決まる。カメラアダプタ３６０のカメラレンズマウント３６３はカメラメーカ固有規格のマウントであり、通常、デジタルカメラ４００のカメラマウント４０２に対して固有規格の位置決め機構を有する。

以上により、
・接眼鏡基１２２と光学アダプタ３２０との機械的接続、
・光学アダプタ３２０とΔＣアダプタ３４０との機械的接続、
・ΔＣアダプタ３４０とカメラアダプタ３６０との機械的接続、
・カメラアダプタ３６０とデジタルカメラ４００との機械的接続、
を介して、デジタルカメラ４００のイメージセンサ４０１と接眼鏡基１２２の回転方向の位置が所定精度内で規定される。すなわち、顕微鏡の鏡基１２１のＸＹ軸とデジタルカメラ４００のイメージセンサ４０１のＸＹ軸との回転方向の位置関係が、機械的精度で決まる所定の精度内で担保される。この場合、上述した接続箇所４か所の機械的精度が合算されるため、回転位置合わせの精度は、例えば５０ｍｍΦの外周で最悪±０．５ｍｍ（±約１度）となり、これは５０ｍｍの観察範囲の両端での±０．５ｍｍの回転ズレに相当する。

以上のような、マウントに設けられた機械的な基準機構による位置決め精度では、目標精度である±０．１μｍを実現することができず、図２８を参照して上述したようなイメージセンサ４０１の回転に関する課題に対応しきれない。本実施形態のΔＣアダプタ３４０は、鏡基１２１とデジタルカメラ４００のイメージセンサ４０１との回転ズレを補正し、高精度な位置管理の目標精度である±０．１μｍを実現するものである。５６ｍｍの観察範囲の両端で±０．１μｍの垂直誤差は±約０．１ミリ度に相当する。従って、ΔＣアダプタ３４０には、±約１度の範囲の誤差を±約０．１ミリ度にまで補正する能力が要求される。なお、実用的には２ｍｍの観察範囲の両端で±０．１μｍの垂直誤差（±約３ミリ度）に収めることが出来れば、病理診断では十二分なレベルと予想される。この場合でも、ΔＣアダプタ３４０は、±約１度の範囲の誤差を±約３ミリ度にまで補正することが必要となる。なお、ΔＣアダプタ３４０の最大補正範囲は、±２〜３度程度あれば十分である。ΔＣアダプタ３４０は、このような精度で回転補正を行う機能を実現するための回転機構を有する。

図１３（ａ）にΔＣアダプタ３４０の構造を示す。マウント３４１は、接続部として位置決め基準突起３５８を有する共通規格マウント凸側である。凸側の内筒部３４３は、クロスローラリング３４４の外輪部３４５に固定されている。外輪部３４５の上部には外筒３４６が組みつけられ、外筒３４６は、外筒ベース板３４７を有する。ΔＣ駆動モータ３４８、ボールネジ３４９（図１３（ｂ））、及び、駆動制御用の電気基板（図示せず）等が外筒ベース板３４７に実装されている。クロスローラリング３４４の内輪部３５０には、共通規格マウント凹側であるマウント３４２が組みつけられる。クロスローラリング３４４の外輪部３４５と内輪部３５０との間に配設されたローラベアリング３５１により、内輪部３５０は外輪部３４５に対し滑らかに回転する。即ち、マウント３４２は、カメラアダプタ３６０との接続部として共通規格マウント凹側を有し、共通規格マウント凸側であるマウント３４１に対して回転する。結果的に、鏡基１２１（接眼鏡基１２２）に対してデジタルカメラ４００が回転することになる。こうして、マウント３４１とマウント３４２の配置関係（本実施形態では回転位置関係）を変更する駆動機構が構成される。

図１３（ｂ）はΔＣアダプタ３４０における回転駆動法を示す図である。外筒ベース板３４７上に固定されたΔＣ駆動モータ３４８のロータ軸の先にはボールネジ３４９のネジ軸３５２が形成され、ネジ軸３５２の回転によりボールネジのナット部３５３はΔＣ駆動モータ３４８の軸方向にリニアに移動する。このとき、ボールネジのナット部３５３に固定された駆動リニアギア３５４も移動する。駆動リニアギア３５４の嵌合相手は共通規格マウント凹側であるマウント３４２の外壁に固定された被駆動円弧ギア３５５であり、これにより、駆動リニアギア３５４の移動にしたがってマウント３４２が回転駆動される。こうして、共通規格マウント凸側としてのマウント３４１に対して、共通規格マウント凹側としてのマウント３４２の回転補正が為される。ΔＣ駆動モータ３４８は不図示の制御回路により、コントローラ５０１からの駆動指示に応じて所定角度だけマウント３４２を回転させるように駆動される。なお、マウント３４２の回転駆動は、駆動モータ、ボールねじ、ギアの組み合わせに限られるものではなく、たとえば、移動体と駆動モータによる摩擦を利用した超音波駆動であってもよい。

共通規格マウント凹側としてのマウント３４２の外壁には、起動時の初期化に使用されるΔＣ初期位置マーク３５６が所定の位置に取り付けられ、ΔＣの初期位置を規定する。ΔＣ初期位置マーク３５６の対向面にはΔＣ初期位置センサ３５７が外筒ベース板３４７上に配設され、起動時に初期位置の検出を行う。例えば、ΔＣの初期位置を位置決め基準穴と位置決め基準突起との嵌合位置とすると、ΔＣアダプタ３４０では、検出された初期位置を基準にして、例えば±２〜３度の範囲でΔＣ補正を行う事になる。すなわち、本実施形態のΔＣアダプタ３４０は、位置決め基準突起３２２、３５８、３６２と、位置決め基準穴３１１、３３２、３５９を用いた機械的な位置決め機構と、ΔＣ初期位置センサ３５７による位置決め機構により、粗な位置決め（第１の調整）を行う。そして、その後に、イメージセンサ４０１により取得された画像に基づいて、ΔＣ駆動モータ３４８を用いた微細な位置合わせ（第２の調整）が行われる。このような２段階の位置決めにより、イメージセンサ４０１のＸＹ軸方向とステージのＸＹ軸方向を高精度に一致させている。

次に、本実施形態の顕微鏡システム１０において用いられる位置基準付きスライド（スライド７００）について説明する。図１４は本実施形態によるスライド７００を説明する図である。以下に説明するように、スライド７００は、少なくとも原点マーク７０１とＹ軸マーク７０３の２つのマークを有する。それぞれのマークはＹ軸上の特定の位置とＸ軸上の特定の位置を示すとともに、少なくとも一方のマークはＸ方向又はＹ方向の軸情報を示し、これらにより正確に基準位置（原点位置）及び軸方向を特定できるようにしている。本実施形態では、Ｙ軸マーク７０３がＹ軸方向を規定している。この様な構成を有する位置基準は、短冊状の狭領域しか利用可能な場所が無い場合に好適である。これらのマークは、全て、ラベルエリア７２１とカバーガラス及び観察対象である被検体（組織切片）の配置位置であるカバーガラスエリア７２２との間の隙間領域に配設される。なお、被検体はカバーガラスエリア７２２の範囲内に載置されなければならないが、カバーガラスに関しては、カバーガラスエリア７２２より大きなカバーガラスを用いて、マークがカバーガラスで蔽われたとしても、焦点位置が変わるのみで差支えはない。すなわち、本明細書において、カバーガラスエリア７２２とは、観察対象が配置されるエリアを示すものであって、カバーガラスの大きさを規定するものではない。又、将来、被検体の配置位置が変わり、位置基準を配置するために利用可能な空き領域がスライド７００の右端部に移動した場合には、右端部に本実施形態になる位置基準マークを配設すれば対応可能となる。

図１４（ａ）において、原点マーク７０１はスライド７００の位置基準マークであり、スライド７００上の被検体の観察位置を座標管理する為の原点となる。７０２は予備原点マークであり、原点マーク７０１が汚れやキズ等により検知不能になった場合の予備の原点である。原点マーク７０１と予備原点マーク７０２は一定の位置関係で配設される。７０３はＹ軸マークであり、Ｙ方向の軸情報を有するＹ軸ラインを示す。Ｙ軸マーク７０３により示される軸方向は、スライド７００の長手方向の端面に垂直な方向であり、この方向をＹ軸方向と称する。原点マーク７０１、Ｙ軸マーク７０３、予備原点マーク７０２は、後述する中心線（軸方向）の検出において用いられる顕微鏡の倍率で観察した際に同時に観察されないように、互いに離間して配置されている。また、原点マーク７０１と予備原点マーク７０２は、Ｙ軸マーク７０３の中心線上の、Ｙ軸マーク７０３を挟んだ両側に配置されている。なお、原点位置を特定するためにＹ軸マークの７０３の中心線を用いたがこれに限られるものでなく、Ｙ軸マーク７０３によりユニークに特定される、Ｙ軸方向に沿うライン（以下、基準ライン）であればよい。そして、その基準ラインの延長線上における特定の位置を原点位置とすればよい。したがって、原点マーク７０１（および予備原点マーク７０２）は、その基準ラインの延長線上における特定の位置を示すように、Ｙ軸マーク７０３と離間して配置される。以下、原点マーク７０１、Ｙ軸マーク７０３、予備原点マーク７０２を総称して位置基準マークという。

これらの位置基準マークは、其々の間隔が視野サイズに相当する距離以上（例えば１０倍対物レンズの視野サイズ＝φ１．５ｍｍ以上）離して配設されることが望ましい。顕微鏡の同一視野内で、隣接する位置基準マークが混ざって見えることが防止され、効率的にマークを検出できるからである。又、高精度な原点基準とする為、汚れや傷への配慮が重要である。したがって、肉眼検知または画像認識により汚れや傷が見つかった場合は、原点マーク７０１に代えて予備原点マーク７０２を使用するなどの対応が必要である。なお、原点マーク７０１に対する予備原点マーク７０２の位置は既知であるため、座標値の変換等は容易に行える。但し、以降の説明では、汚れ・キズの影響が無い様配慮された位置基準マークが観察されるものとして説明を行う。

図１４（ｂ）、図１４（ｃ）に位置基準マークの具体例を示す。図１４（ｂ）において、原点マーク７０１（及び予備原点マーク７０２）は、上下の二つの２等辺三角形を使用し、両者の頂点が接する点が原点（及び予備原点）である。また、Ｙ軸マーク７０３は、図示のように異なる太さのＹ軸ラインの複合体からなり、その中心線が原点のＹ軸を示す。なお、Ｙ軸マーク７０３はスライド７００の横枠と垂直となる様に配設される。また、異なる太さのＹ軸ラインを配置しているのは、対物レンズ倍率の低倍から高倍に対応する為である。

Ｙ軸マーク７０３はクロスハッチＹ軸２９３と同様のパターン構成であり、その構成例について、図７Ｂ（ｃ）（ｄ）を流用して説明する。Ｙ軸マーク７０３は、中心線を線対称軸とする同一幅のラインのペアが、幅を変えて複数対、線対称に配列された構成を有する。なお、中心部に関しては、中心線上に何らかのラインが存在しても良い。又、ラインとスペースの関係を反転させても良い。これにより、対物レンズ低倍時の画角においても、又、高倍時の画角においても、適切な数と太さのラインが撮像（ライブでも静止画でも）され、後述する重心検知において、所定の精度が担保される。Ｙ軸マークを構成するライン又はスペースの中心線の間隔、ラインとスペースの境界（エッジ）、ライン又はスペースの幅などは、所定の値に設定されており実距離情報として有用である。又、Ｙ軸マーク７０３や原点マーク７０１、予備原点マーク７０２は、クロスハッチＹ軸２９３やクロスハッチ原点２９１と同様に、例えば、１μｍの微細ラインとスペースのペアの集合体より構成しても良い。こうすると、より微細な実距離情報を包含可能となる。なお、スライド７００の基準マークは、夫々の間の間隔、夫々のサイズ、又、夫々の基準マークの構成、基準マークを構成するライン又はスペースの中心線の間隔、ラインとスペースの境界（エッジ）、ライン又はスペースの幅などは、所定の値に設定されており実距離情報としても利用可能である。

図１４（ｃ）は原点マーク７０１（及び予備原点マーク７０２）の他の例であり、異なる太さのＸ軸ラインの複合体からなり、そのＸ軸方向の中心線が原点及び予備原点のＸ軸を示す。したがって、原点マーク７０１（予備原点マーク７０２）から得られるＸ軸方向の中心線とＹ軸マーク７０３から得られるＹ軸方向の中心線との交点がスライド７００の原点（予備原点）となる。なお、図１４（ｃ）に示されている原点マーク７０１（予備原点マーク７０２）のより詳細な構成は、たとえば、図７Ｂ（ｃ）（ｄ）を９０度回転したものとなる。

また、位置基準マーク間の位置関係は、図１４（ｂ）（ｃ）に示すように原点マーク７０１と予備原点マーク７０２は、Ｙ軸マーク７０３の中心線上に配置される。本実施形態では、原点マーク７０１と予備原点マーク７０２の各中心線とＹ軸マークの中心線とを一致させるものとする。又、同図に例を示す寸法関係の如く、基準マークのサイズ、お互いの距離などは、全て、１０倍対物レンズの視野サイズφ１．５ｍｍを上回るようにしている。

なお、これらの位置基準マークは、目標精度の達成、及び、消耗品としての低コスト化を実現する為、たとえば、ナノインプリント技術を使用し、５ｎｍ〜１０ｎｍの精度でスライド上に製作される。この為、Ｙ軸マーク７０３のＹ方向中心線と原点マーク７０１，７０２のＹ方向中心線の一致度、及び、Ｙ軸マーク７０３のＹ方向中心線（原点Ｙ軸）と原点マーク７０１のＸ方向中心線との直角度、はナノレベル台となる。よって、Ｙ軸マーク７０３と原点マーク７０１，予備原点マーク７０２で規定されるスライド原点の位置と該原点を基点とするスライドＸ軸７１１、スライドＹ軸７１２は、ナノレベル台の精度を持つ事になる。

図１５は本実施形態による顕微鏡システム１０の制御構成例を示すブロック図である。ステージ２００は、コントローラ５０１とＵＳＢ等のインタフェースケーブル１３を介して接続される。ステージ２００において、ステージＭＰＵ２８０は、ステージ２００の原点位置への復帰や、コントローラ５０１からの指示にしたがったステージ２００の移動を制御する。ΔΘ駆動回路２８１はステージＭＰＵ２８０からの指示にしたがって、ΔΘステージ６００のΔΘ駆動モータ６１１を駆動する。Ｘ軸駆動回路２８２はステージＭＰＵ２８０からの指示にしたがって、位置管理面ステージ２２０をＸ方向へ移動するＸ軸駆動モータ２４２を駆動する。Ｙ軸駆動回路２８３はステージＭＰＵ２８０からの指示にしたがって、Ｙステージ２４０をＹ方向へ移動する事により位置管理面ステージ２２０をＹ方向へ移動するＹ軸駆動モータ２６４を駆動する。

Ｘ軸センサ処理回路２８４はＸ軸センサ２７１がＸエリアスケール２１１を検出した信号に基づいてＸ座標値を生成し、ステージＭＰＵ２８０に供給する。斜行センサ処理回路２８５は斜行センサ２７３がＸエリアスケール２１１を検出した信号に基づいてＸ座標値を生成し、ステージＭＰＵ２８０に供給する。Ｙ軸センサ処理回路２８６はＹ軸センサ２７２がＹエリアスケール２１２を検出した信号に基づいてＹ座標値を生成し、ステージＭＰＵ２８０に供給する。また、ΔΘ初期位置センサ６２１、Ｘ初期位置センサ２４３、Ｙ初期位置センサ２６５のそれぞれからの検出信号はステージＭＰＵ２８０に供給され、たとえば各ステージの初期化動作に用いられる。

なお、ΔΘ駆動回路２８１、Ｘ軸駆動回路２８２、Ｙ軸駆動回路２８３などのモータ駆動回路類、及び、ステージＭＰＵ２８０、電源回路（不図示）等は消費電力が大きめであり、熱源となり得るため熱膨張による位置精度への影響が懸念される。したがってこれらの電気回路類は外部コントローラとして別筐体に収めても良い。また、ステージＭＰＵ２８０の機能をコントローラ５０１により実現するようにしてもよい。

アダプタ部３００のΔＣアダプタ３４０は、コントローラ５０１とＵＳＢ等のインタフェースケーブル１２を介して接続される。ΔＣアダプタ３４０において、ΔＣＭＰＵ３８０は、コントローラ５０１からの指示に応じてΔＣアダプタ３４０におけるマウント３４２の回転制御等を行う。ΔＣ駆動回路３８１は、ΔＣＭＰＵ３８０からの指示に応じてΔＣ駆動モータ３４８を駆動する。ΔＣ初期位置センサ３５７からの信号はΔＣＭＰＵ３８０に供給され、たとえばΔＣアダプタ３４０のマウント３４２を初期位置（回転の原点位置）に復帰させるのに用いられる。なお、ΔＣ駆動回路３８１やΔＣＭＰＵ３８０、電源回路（不図示）等の電気回路部品は消費電力が大きめの為、熱源となり熱膨張による位置精度への影響が懸念される。したがって、これらの電気部品を外部コントローラとして、別筐体に収めても良い。また、ΔＣＭＰＵ３８０の機能をコントローラ５０１により実現するようにしてもよい。

デジタルカメラ４００は、コントローラ５０１とＵＳＢ等のインタフェースケーブル１２を介して接続され、イメージセンサ４０１により撮影された画像をコントローラ５０１に送信する。デジタルカメラ４００において、カメラＭＰＵ４８０は、デジタルカメラ４００の各制御を実行する。画像処理回路４８１はイメージセンサ４０１により得られた画像信号を処理してデジタルの画像データを生成する。

なお、本実施形態では、デジタルカメラ４００として汎用のデジタルカメラを用いて、アダプタ部３００により着脱可能な構成としているがこれに限られるものではない。たとえば、イメージセンサ４０１を有する撮像部が接眼鏡基１２２に固定されていてもよい。このとき、イメージセンサ４０１が、ステージのＸＹ軸と高精度に一致した状態に組み立てられていれば、アダプタ部３００による回転補正の機構は省略可能である。また、上述したステージＭＰＵ２８０、ΔＣＭＰＵ３８０、カメラＭＰＵ４８０は、所定のプログラムを実行することにより各種機能を実現するものであってもよいし、専用のハードウエア回路により構成されてもよい。

コントローラ５０１は、たとえば、プログラムを格納したメモリ５１２と、メモリ５１２に格納されたプログラムを実行することにより種々の処理を実現するＣＰＵ５１１を有し、顕微鏡システム１０における計測・制御機能を司るコンピュータ装置である。以下、本実施形態による顕微鏡システム１０の動作について詳細に説明する。

図１６は、本実施形態の顕微鏡システム１０におけるコントローラ５０１の動作を説明するフローチャートである。顕微鏡システム１０の各部へ電源が投入され、コントローラ５０１に位置管理観察モードの実行が指示されると図１６のフローチャートに示す動作が開始される。

まずステップＳ１１においてコントローラ５０１は自身を初期化する。コントローラ５０１の初期化においては、たとえば、顕微鏡システム１０における計測・制御機能を司る位置管理アプリケーションを実行するためのプラットフォームにおける起動時の環境設定が為される。該環境設定が終了すると、例えばWindows（登録商標）の場合であれば、スタートアップフォルダに置かれた起動ショートカットから所望のアプリケーションソフトが自動起動される。本実施形態では、顕微鏡システムの計測・制御機能を実装する位置管理アプリケーションソフト（以下、位置管理アプリ）の起動ショートカットがスタートアップフォルダに置かれており、位置管理アプリが自動起動されるものとする。以上のようにして、位置管理アプリが起動されると、ステップＳ１２において、コントローラ５０１は、ステージ２００、アダプタ部３００（ΔＣアダプタ３４０）、デジタルカメラ４００からの初期化完了の通知を待つ。

図１７は、顕微鏡システム１０におけるステージ２００、アダプタ部３００（ΔＣアダプタ３４０）、デジタルカメラ４００の各部の初期化動作を示すフローチャートである。各部の電源が投入されると、夫々が、図１７に示されるような電源起動時の初期化動作を行う。

・ＸＹステージ初期化
ステップＳ１０１において、ステージ２００のステージＭＰＵ２８０は位置管理面ステージ２２０とＹステージ２４０を初期位置に移動することによりＸＹステージの初期化を行う。すなわち、ステージＭＰＵ２８０は、Ｘ軸駆動回路２８２及びＹ軸駆動回路２８３に所定方向への駆動制御コマンドを送る。この駆動制御コマンドには、例えば、パラメータとして移動方向及び移動速度が付加されている。これを受けて、Ｘ軸駆動回路２８２及びＹ軸駆動回路２８３は、夫々、駆動信号をＸ軸駆動モータ２４２及びＹ軸駆動モータ２６４に送り、Ｘステージ（位置管理面ステージ２２０）及びＹステージ２４０を夫々指定された方向と速度にて移動する。

ステージ２００は、高精度なＸエリアスケール２１１及びＹエリアスケール２１２を高精度に検出可能なＸ軸センサ２７１及びＹ軸センサ２７２からの検出信号を内挿処理するＸ軸センサ処理回路２８４及びＹ軸センサ処理回路２８６を有している。この内挿処理において、たとえば２０００分の１の内挿演算を行うと、２μｍ幅のラインパターンから１０ｎｍ以下の分解能が得られ、実施形態の位置管理顕微鏡システムが目標としている位置管理精度、すなわち０．１μｍの精度が得られる。ステージＭＰＵ２８０は、Ｘ軸センサ処理回路２８４及びＹ軸センサ処理回路２８６からの信号に基づいて位置管理面ステージ２２０のＸ方向移動量と位置（Ｘ座標）、及びＹステージ２４０のＹ方向移動量と位置（Ｙ座標）を高精度に把握し管理している。

位置管理面ステージ２２０上のＸ初期位置マーク２３４がＸ初期位置センサ２４３の検出位置に到達すると、Ｘ初期位置センサ２４３からのステータス変化がステージＭＰＵ２８０に伝達される。同様に、Ｙステージ２４０上のＹ初期位置マーク２５３がＹ初期位置センサ２６５の検出位置に到達すると、Ｙ初期位置センサ２６５からのステータス変化がステージＭＰＵ２８０に伝達される。ステージＭＰＵ２８０は、ステータス変化の受信に応じてＸ軸駆動回路２８２、Ｙ軸駆動回路２８３に停止制御コマンドを送り、ステージ２００のＸＹ駆動を停止する。

次に、ステージＭＰＵ２８０は、より低い移動速度の設定による正逆の微小移動を順次行なう様にＸ軸駆動回路２８２、Ｙ軸駆動回路２８３に制御コマンドを送り、より正確な初期位置を選んで位置管理面ステージ２２０及びＹステージ２４０を停止する。そして、ステージＭＰＵ２８０は、自身が保持する、Ｘ軸センサ処理回路２８４及びＹ軸センサ処理回路２８６からの信号に基づいて得られるＸ座標値及びＹ座標値をゼロにリセットし、ＸＹ初期化位置をＸＹステージ原点（座標（０，０））とする。なお、Ｘ及びＹ初期位置マークとＸ及びＹ初期位置センサとによるＸＹ初期化位置、即ち、ステージ原点の検出精度は機械精度による微小な再現性誤差（初期化をし直すと若干ずれる）を含む。しかし、ステージの移動量はエリアスケールと所定の検出部（Ｘ軸センサ２７１、Ｙ軸センサ２７２、斜行センサ２７３）により高精度に管理される。

・ΔΘステージ６００の初期化
次に、ステージＭＰＵ２８０は、ΔΘ駆動回路２８１に所定方向への駆動制御コマンドを送る。この駆動制御コマンドには、例えば、パラメータとして移動方向及び移動速度が付加されている。この駆動制御コマンドを受けて、ΔΘ駆動回路２８１は、駆動信号をΔΘ駆動モータ６１１に送ることによりΔΘステージ６００を指定の方向と速度にて回転させる。ΔΘステージ６００上のΔΘ初期位置マーク６２０が、ΔΘ初期位置センサ６２１の検出位置に到達すると、ΔΘ初期位置センサからのステータス変化がステージＭＰＵ２８０に伝達される。ステータス変化を受信したステージＭＰＵ２８０は、ΔΘ駆動回路２８１に停止制御コマンドを送り、ΔΘ駆動を停止する。ついで、ステージＭＰＵ２８０は、より低い移動速度の設定による正逆の微小回転を順次行なう様にΔΘ駆動回路２８１に制御コマンドを発し、より正確な初期位置を選んでΔΘステージ６００を停止する。次いで、ステージＭＰＵ２８０は、自身が保持するΔΘ座標値をゼロにリセットし、ΔΘの中心位置、即ち、回転ズレが無い正位置とする。起動時点でのΔΘステージ６００のΔΘ位置が不明な場合（不揮発メモリに残っていない場合等）は、例えば３度一方向に回し、ΔΘ初期位置マーク６２０が見つからなければ、逆方向に６度戻すというようにΔΘステージ６００を駆動する。

以上のようにして、ステージ２００のＸＹステージとΔΘステージ６００の初期化が完了すると、ステージＭＰＵ２８０は、ステップＳ１０３において、ステージ初期化終了コマンドをコントローラ５０１に送信する。

・ΔＣアダプタ３４０の初期化
次に、ΔＣアダプタ３４０（アダプタ部３００における第２のアダプタ部）の初期化動作を説明する。ステップＳ１１１において、ΔＣＭＰＵ３８０は、ΔＣ駆動回路３８１に所定方向への駆動制御コマンドを送る。この駆動制御コマンドには、例えば、パラメータとして移動方向及び移動速度が付加されている。これを受けて、ΔＣ駆動回路３８１は、駆動信号をΔＣ駆動モータ３４８に送る。ΔＣ駆動モータ３４８の駆動により、ΔＣアダプタ３４０の共通規格マウント凹側であるマウント３４２が指定された方向と速度で回転する。共通規格マウント凹側としてのマウント３４２上のΔＣ初期位置マーク３５６がΔＣ初期位置センサ３５７の検出位置に到達すると、ΔＣ初期位置センサ３５７からステータス変化がΔＣＭＰＵ３８０に伝達される。このステータス変化を受けてΔＣＭＰＵ３８０は停止制御コマンドをΔＣ駆動回路３８１に送り、ΔＣ駆動モータ３４８を停止する。

次いで、ΔＣＭＰＵ３８０は、より低い移動速度の設定による正逆の微小回転を順次行なう様に制御コマンドをΔＣ駆動回路３８１に発して、より正確な初期位置を選んで回転駆動を停止する。次いで、ΔＣＭＰＵ３８０は自身が保持するΔＣ座標値（ΔＣアダプタの回転角度）をゼロにリセットし、ΔＣの中心位置、即ち、回転ズレが無い正位置とする。なお、起動時点でのΔＣ位置が不明な場合（不揮発メモリに残っていない場合）は、例えば３度一方向に回し、ΔＣ初期位置マークが見つからなければ、逆方向に６度戻す。以上のようにしてΔＣアダプタ３４０が初期の回転位置になると、ステップＳ１１２において、ΔＣＭＰＵ３８０はΔＣアダプタ初期化終了コマンドをコントローラ５０１に送信する。

なお、ステージ２００におけるＸＹステージの位置管理およびΔΘステージ６００の回転位置の管理、並びにΔＣアダプタ３４０の回転位置の管理に、アブソリュートタイプのスケールとセンサを使用してもよい。アブソリュートタイプのスケールとセンサを使用すれば、上述したようなステージ２００のＸＹ初期位置の検出、及び、ΔΘステージ６００やΔＣアダプタ３４０における初期位置の検出は省略可能となる。

・デジタルカメラ４００の初期化
デジタルカメラ４００のカメラＭＰＵ４８０においては、所定の位置管理対応機能（後述）が動作する為の環境設定が為される（ステップＳ１２１）。そして、初期化が完了すると、カメラ初期化終了コマンドがコントローラ５０１へ送信される（ステップＳ１２２）。なお、本実施形態では、電源の投入に応じてデジタルカメラ４００がカメラ動作初期化を実行し、完了した旨をコントロ−ラ５０１に送信するようにしたがこれに限られるものでない。たとえば、デジタルカメラ４００のユーザインタフェース（操作メニュー）から、ユーザがコントローラ５０１からの外部コマンドに応じた動作を実行するモードを設定したことに応じてカメラ初期化終了コマンドを送信するようにしてもよい。

図１６に戻り、上述のように、コントローラ５０１は自身の初期化（ステップＳ１１）を終えた後、ステージ初期化終了コマンド、ΔＣアダプタ初期化終了コマンド、カメラ初期化終了コマンドの全てが受信されるのを待っている（ステップＳ１２）。これらの全ての初期化終了のコマンドが受信されると、コントローラ５０１は、初期化が完了したものと判断し、処理をステップＳ１２からステップＳ１３に進め、位置管理アプリは位置管理観察の為の準備動作を開始する。

ステップＳ１３において、コントローラ５０１は、デジタルカメラ４００により撮影されるステージ２００のＸＹクロスハッチ２１３の画像に基づいて、イメージセンサ４０１のＸ，Ｙ軸とステージのＸ、Ｙ軸をそろえるようにΔＣアダプタ３４０を制御する。これにより、ステージ２００のステージＸ軸２０３、ステージＹ軸２０４にイメージセンサ４０１の画素（ピクセル）の並びを合わせるΔＣ補正が行われる。

図１８はΔＣ補正の動作を説明するフローチャートである。上述したように、ΔＣ補正の目的は、イメージセンサ４０１の画素配列におけるＸＹ軸と、ステージ２００のＸＹ軸とを揃える事である。本実施形態では、観察対象領域２０５に配設された、ステージ２００のＸＹ軸を代表するＸＹクロスハッチ２１３のＸＹ軸と、イメージセンサ４０１のＸＹ軸との軸合せを行う。

まず、ステップＳ２０１において、位置管理アプリが稼働するコントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に所定の制御コマンドを送り、デジタルカメラ４００をカラーライブモードに設定する。カラーライブモードにおいて、デジタルカメラ４００のカメラＭＰＵ４８０は、観察画像の低解像度静止画（イメージセンサの全画素を使わない間引き画像）のカラー撮影を行い、所定の時間間隔で随時、コントローラ５０１に送信する。コントローラ５０１はデジタルカメラ４００から低解像度静止画が送信されるごとにこれをディスプレイ５０２に表示することでライブ画像を提供する。

次いで、ステップＳ２０２において、顕微鏡の対物レンズを低倍（例えば１０倍）に変更するよう、例えばディスプレイ５０２を用いて観察者（操作者、ユーザ）に促す。観察者は、リボルバ１２７を回転させて１０倍対物レンズに変更した後、１０倍の対物レンズが使用中になっていることを不図示の入力部（たとえば、キーボード操作あるいはＧＵＩ上のマウス操作）によりコントローラ５０１に通知する。なお、顕微鏡が電動リボルバを有する場合には、コントローラ５０１が所定の制御コマンドを顕微鏡に送ることで、自動で対物レンズの低倍設定が実行されるようにしてもよい。

ステップＳ２０３において、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、デジタルカメラ４００により撮影可能に配置されたＸＹクロスハッチ２１３のクロスハッチＸ軸２９２上に観察位置を移動する。なお、クロスハッチＸ軸２９２のための観察位置（座標）は、ステージ原点を基準とした既知の座標値である。クロスハッチＸ軸２９２は、他の位置基準マークが混ざって見えないように例えば１０倍対物レンズの視野サイズ（たとえばφ１．５ｍｍ）以上、他のマークから離れている。そのため、ディスプレイ５０２にはクロスハッチＸ軸２９２のみのライブ画像が表示されるようになる。図１９（ａ）において８０１は、イメージセンサ４０１による撮像視野である。なお、イメージセンサ４０１の撮像視野８０１は、図１９（ｂ）に示すように顕微鏡（光学系）の観察視野８０３より狭い観察視野８０３の内側の、ひずみがより少なく光量がより均一である領域８０４に内接する。ただし、より安全を見て、撮像視野８０１よりも小さい領域８０２をイメージセンサ４０１の撮像視野としても良い。なお、イメージセンサ４０１の観察視野８０３に対する視野サイズは、光学アダプタ３２０内のアダプタレンズ３０１の倍率により調整される。

次いで、ステップＳ２０４〜Ｓ２０７により、デジタルカメラ４００による撮像のための画角の調整が行われる。たとえば、まず、ステップＳ２０４において、コントローラ５０１は、撮像視野８０１内のクロスハッチＸ軸２９２の黒画像のＹ方向重心位置（画素値の重心）を計算する。なお、本実施形態では、黒画像のＹ方向重心位置を求めているがこれに限られるものではなく、白画像のＹ方向重心位置を求めてもよいし、黒画像と白画像のそれぞれのＹ方向重心位置の平均値を用いるようにしてもよい。そして、ステップＳ２０５において、コントローラ５０１は、ステップＳ２０４で計算された重心が撮像視野の中心に来る様にステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ＸＹステージを移動する。そして、ステップＳ２０６において、コントローラ５０１は、イメージセンサ４０１による撮像の画角が条件を満たしているかを判定する。本実施形態では、たとえば、４０倍対物レンズの場合に対して想定される撮像視野８０１におけるクロスハッチＸ軸２９２の黒または白画像のライン数、および／または、ライン幅のサイズに基づいて画角が条件を満たすかどうかを判定する。判定の結果、画角が条件を満たしていれば処理はステップＳ２０６からステップＳ２０８へ進み、画角が条件を満たしていなければ処理はステップＳ２０６からステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７において、コントローラ５０１は、顕微鏡の対物レンズの倍率を大きくするよう、例えばディスプレイ５０２を用いて観察者（操作者、ユーザ）に促す。或いは、電動リボルバの場合はコントローラ５０１が制御コマンドを顕微鏡に送ることで自動的に対物レンズの高倍率への設定が行われる。

以上のステップＳ２０４からステップＳ２０７を繰り返すことにより、ユーザによる手動操作又は制御コマンドにより対物レンズが低倍（１０倍）から高倍に切り替わり、ステップＳ２０４において算出された重心位置へステージが移動する。本実施形態では、最終的に４０倍対物レンズにより、図１９（ｃ）に示すような画角となる。なお、対物レンズの倍率の変更は、１０倍→２０倍→４０倍のように段階的に行われてもよいし、１０倍→４０倍へ一度に変更されてもよい。

ステップＳ２０６において画角が条件を満たしている判定された場合、画角が４０倍対物レンズに対応する画角になったと見做され、処理はステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８において、コントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に制御コマンドを送り、デジタルカメラ４００を計測モードに切り替える。計測モードとは、イメージセンサ４０１の画像情報を画素単位で利用する為のモードである。例えば、イメージセンサ４０１が図１９（ｅ）に示すようなカラー撮影のための原色ベイヤー配列のカラーフィルタを使用していれば、画像処理回路４８１は夫々、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の画像を白黒信号として扱う。その際に、画像処理回路４８１は、ＲＧＢ各画素からの画像信号を正規化し、夫々のダイナミックレンジを合わせる。又、ガンマ等の非線形処理は行わず、画素からの画像信号をリニアのままで処理し出力する。該計測モードは、高精度な重心計算などに好適な画像処理を含み、デジタルカメラ４００に実装される位置管理対応機能である。

なお、上述した計測モードを使用しなくても、既存のカラーモード、又は、白黒モード（ＲＧＢ信号から算出する輝度信号を使用）で得られる画像を用いることも可能であるが、重心計算などの演算結果の精度が落ちる。また、カラーフィルタの無い白黒カメラを使用することも出来るが、スライド観察時にカラー観察が出来なくなってしまう。

次いで、ステップＳ２０９〜Ｓ２１２において、ΔＣ補正が実行される。まず、ステップＳ２０９において、コントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に制御信号を送り、計測モードで、イメージセンサ４０１の全画素を用いた静止画撮像を行う。こうして得られるクロスハッチＸ軸２９２の静止画像の部分拡大像を図１９（ｃ）に示す。イメージセンサ４０１の各画素によるクロスハッチＸ軸の画像が両者の軸ズレを反映したモアレ像として得られる。即ち、計測モードでは、画素ごとに情報が得られるため、高精度な演算結果（後述の重心線）を得る事が出来る。

次いで、ステップＳ２１０にて、コントローラ５０１はイメージセンサ４０１のＸ軸とクロスハッチＸ軸２９２との傾き（軸ズレ）を計測、即ち、回転ズレ角度を計算する。計算法は、図１９（ｄ）に示すように、イメージセンサ４０１の撮像視野内を、同一幅の短冊領域８１０によりＸ軸方向に短冊状の部分領域に分割し、各短冊領域毎に（部分領域毎に）重心を計算する。短冊領域の幅が狭いほど検出精度は向上するので、その幅を一画素分としても良い。すなわち、１画素以上の幅の短冊領域を用いることができる。また、イメージセンサ４０１の画素欠陥の影響を防ぐ為、複数画素分の幅の短冊領域とし、その短冊領域を一画素幅ずつずらして視野内を細分しても良い。回転ズレである角度差αは、各短冊領域の重心のＹ座標値の変化量から高精度で求められる。たとえば、複数の短冊領域から得られた複数の重心位置を通る重心線８１１を最小二乗法等により求め、重心線８１１とイメージセンサ４０１のピクセルの並びのＸ方向とから角度差αが得られる。

次いでステップＳ２１１において、ステップＳ２１０で計測された傾き（回転ズレ角度）が許容差内か否か（所定の閾値以下か否か）を判定する。傾きが許容差内でない場合、ステップＳ２１２において、コントローラ５０１は、ΔＣＭＰＵ３８０に制御コマンドを送り、ΔＣアダプタ３４０のマウント３４２（すなわちイメージセンサ４０１）を、所定方向に所定角度だけ回転させる。ここで、所定の閾値は、ΔＣアダプタ３４０について上述したように、３ミリ度であることが好ましく、より好ましくは０．１ミリ度である。また、ΔＣアダプタ３４０では、制御コマンドに応じてΔＣ駆動モータ３４８を駆動してマウント３４２を所定角度ずつ回転させるが、その所定角度は、所定の閾値以下の角度（好ましくは３ミリ度以下、より好ましくは０．１ミリ度以下）とする。その後、処理はステップＳ２０９に戻り、静止画撮像の撮影（Ｓ２０９）と傾き計測（Ｓ２１０）を行う。コントローラ５０１は以上の処理（ステップＳ２０９〜Ｓ２１２）をくりかえし、ステップＳ２１１で傾きが許容差内に収まったと判定されると、処理はステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１３において、コントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に制御信号を送り、デジタルカメラ４００をカラーライブモードに戻し、ΔＣ補正を終了する。

なお、ステップＳ２１２において、ΔＣアダプタ３４０のマウント３４２を所定量回転させているがこれに限られるものでない。たとえば、ΔＣ駆動モータ３４８によるマウント３４２の回転量を制御できる構成であれば、ステップＳ２１０で計算された傾き（回転ズレに相当する角度差α）の分だけマウント３４２を回転するように制御してもよい。また、デジタルカメラ４００から撮影可能に配置されたパターンとしてクロスハッチＸ軸２９２を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、クロスハッチＹ軸２９３やクロスハッチ２９０でもよい。また、Ｘエリアスケール２１１やＹエリアスケール２１２の一部をデジタルカメラ４００から撮影可能に配置して用いるようにしてもよい。また、上記では、イメージセンサ４０１の顕微鏡本体１００に対する配置状態の調整（変更）として、回転の調整（ΔＣ補正）を行ったがこれに限られるものではない。例えば、ΔＣアダプタ３４０によるΔＣ補正の機能に加えて、あるいは第４のアダプタとしてＺ方向への微小な調整を行う機能が設けられてもよい。例えば、アダプタ部３００において、イメージセンサ４０１のＺ軸方向の位置を調整可能とし、微妙なフォーカス調整を行えるようにしてもよい。その場合、例えば、ΔＣアダプタ３４０にＺ方向へ駆動する３つのアクチュエータで三点を支持する構造を用いることができる。さらに、ＸＹ面に対するイメージセンサ４０１の撮像面の傾きを調整できるようにしてもよい。これは、たとえば、撮影されたクロスハッチ２９０の画像における格子パターンのフォーカス変化（格子パターンのボケの変化）を検出することにより撮像面の傾きを判定することで行える。また、撮像面の傾きは、上述した３つのアクチュエータの駆動量を調整することで調整することができる。また、上記ではΔＣ補正をアダプタ部３００にて実現したが、ステージ２００にΔＣ補正のための回転機構を持たせてもよい。

以上のようにしてΔＣ補正を完了すると、処理は図１６に戻り、ステップＳ１４において、コントローラ５０１は、ディスプレイ５０２を用いて観察者にスライドのローディング許可を通知し、ΔΘステージ６００にスライドが載置されるのを待つ。ΔΘステージ６００にスライドが載置されると、処理はステップＳ１５へ進み、コントローラ５０１は、ΔΘステージ６００のΔΘ補正を実行して、載置されたスライドの回転ずれを補正する。なお、スライドの載置（スライドローディングの有無）の検知は、自動検知（図示せず）でもよいし、手動指示であってもよい。上述のように、ΔΘ補正に先立ってΔＣ補正が実行され、ステージ２００とイメージセンサ４０１のＸ軸方向とＹ軸方向が一致している。そして、このΔΘ補正によりスライド７００とイメージセンサ４０１のＸ軸方向、Ｙ軸方向が一致させられる。その結果、イメージセンサ４０１を介して、ステージ２００とスライド７００のＸ軸方向、Ｙ軸方向が一致することになる。以下、ΔΘ補正の動作について図２０を参照して説明する。

図２０は、実施形態によるΔΘ補正動作を説明するフローチャートである。ステップＳ３０１において、コントローラ５０１は、手動操作、又は、顕微鏡に制御コマンドを送ることで、対物レンズを低倍（例えば１０倍）に設定する。次に、ステップＳ３０２において、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ΔΘステージ６００に載置されているスライド上のＹ軸マーク７０３（図１４）上に観察位置を移動する。なお、スライド７００上のＹ軸マーク７０３の位置（座標）は、スライドの回転ズレによる誤差を含むが、ステージ原点からの既知の座標値である。図１４で上述したように、Ｙ軸マーク７０３は、他の位置基準マークが混ざって見えないよう、例えば１０倍対物レンズの視野サイズ（たとえばφ１．５ｍｍ）以上、他のマークから離れている。したがって、図２１（ａ）に示されるように、イメージセンサ４０１の撮像視野８０１にはＹ軸マーク７０３のみが存在し、ディスプレイ５０２にはＹ軸マーク７０３のみのライブ画像が表示される。

次に、ステップＳ３０３において、コントローラ５０１は、撮像視野８０１内のＹ軸マーク７０３の黒画像の重心位置を計算する。なお、本実施形態では、黒画像のＸ方向重心位置を求めているがこれに限られるものではなく、白画像のＸ方向重心位置を求めてもよいし、黒画像と白画像のそれぞれのＸ方向重心位置の平均値を用いるようにしてもよい。そして、ステップＳ３０４において、コントローラ５０１は、その重心位置が視野の中心に来る様、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ステージ２００を移動する。そして、ステップＳ３０５において、コントローラ５０１は、たとえば４０倍の対物レンズの場合に対して想定される撮像視野８０１におけるＹ軸ラインマークの黒画像または白画像のライン数、および／または、幅のサイズに基づいて画角を判断する。画角が条件を満たしていない場合、処理はステップＳ３０５からステップＳ３０６へ進み、コントローラ５０１は、顕微鏡の対物レンズの倍率を大きくするよう、例えばディスプレイ５０２を用いて観察者（操作者、ユーザ）に促す。或いは、電動リボルバの場合はコントローラ５０１が制御コマンドを顕微鏡に送ることで自動的に対物レンズの高倍率への設定を行うようにしてもよい。

以上のステップＳ３０３からステップＳ３０６を繰り返すことにより、ユーザによる手動操作又は制御コマンドにより対物レンズが低倍（１０倍）から高倍に切り替わり、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０３で算出された重心位置へステージが移動する。本実施形態では、最終的に４０倍対物レンズにより、図２１（ｂ）に示すような画角となる。なお、対物レンズの倍率の変更は、１０倍→２０倍→４０倍のように段階的に行われてもよいし、１０倍→４０倍へ一度に変更されてもよい。ステップＳ３０５において４０倍対物レンズの場合に対する画角であると判定されると、処理はステップＳ３０７へ進む。

次いで、ステップＳ３０７において、コントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に制御コマンドを送り、デジタルカメラ４００をステップＳ２０８と同様、計測モードに切り替える。次いでステップＳ３０８において、コントローラ５０１は、カメラＭＰＵ４８０に制御信号を送り、計測モードで、イメージセンサ４０１の全画素を用いた静止画撮像を行う。こうして得られるＹ軸マーク７０３の静止画像の部分拡大像を図２１（ｂ）の右側に示す。イメージセンサ４０１の各画素によるＹ軸ラインの画像が両者の軸ズレを反映したモアレ像として得られる。

次いで、ステップＳ３０９において、コントローラ５０１は、イメージセンサ４０１のＹ軸とスライド７００のＹ軸マーク７０３との傾き（軸ズレ）を計測、即ち、回転ズレ角度を計算する。計算方法は、たとえば図２１（ｃ）に示すように、イメージセンサ４０１の撮像視野内を、同一幅の短冊領域によりＹ軸方向に細分し、各短冊領域毎に重心を計算する。短冊領域の幅が狭いほど検出精度は向上するので、一画素分の幅としても良い。また、イメージセンサの画素欠陥の影響を防ぐ為、画素複数分の短冊領域とし、該領域を一画素幅ずつずらして視野内を細分しても良い。回転ズレの角度は、各短冊領域の重心のＸ座標値の変化量から高精度で求められる。たとえば、複数の短冊領域から得られた複数の重心位置を通る重心線８２２を最小二乗法等により求め、重心線８２２とイメージセンサ４０１のピクセルの並びのＹ方向との回転ズレの角度βが得られる。

次いでステップＳ３１０において、コントローラ５０１は、ステップＳ３０９で計測された傾き角が許容差内か否か（所定の閾値以下か否か）を判定する。傾き角が許容差内では無い場合、処理はステップＳ３１１へ進み、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ΔΘステージ６００を所定方向に所定量だけ回転させる。ここで所定の閾値は、ΔΘステージ６００について上述したように、３ミリ度であることが好ましく、より好ましくは０．１ミリ度である。ΔΘステージ６００では制御コマンドに応じてΔΘ駆動モータ６１１を駆動して所定量（所定角度）ずつΔΘステージ６００を回転し、その所定角度は、上述した所定の閾値以下の角度（好ましくは３ミリ度以下、より好ましくは０．１ミリ度以下）とする。そして、ステップＳ３０８に戻り、コントローラ５０１は、計測モードで静止画撮像を行い、傾き計測を行ない（ステップＳ３０９）、その傾きが許容差内に収まれば、ΔΘ補正を終了する。

なお、ステップＳ３１１において、ΔΘステージ６００を所定量回転させているがこれに限られるものでない。たとえば、ΔΘ駆動モータ６１１によるΔΘステージ６００（スライド）の回転量を制御できる構成であれば、ステップＳ３０９で計算された傾き（回転ズレの角度β）の分だけΔΘステージ６００を回転するように制御してもよい。

図１６に戻り、以上のようにしてΔΘ補正が完了すると、ステップＳ１６において、コントローラ５０１は、ΔΘステージ６００に載置されているスライドのスライド原点の検出を開始する。検出されたスライド原点は、スライド７００上の観察位置（座標）をステージ２００の位置（座標）を用いて管理するための基準位置として用いられる。すなわち、ステージ２００の位置として測定されたスライド原点の座標値と、観察位置におけるステージの座標値の差分をとることにより、スライド原点に依存した（ステージ原点に依存しない）座標値が得られ、これが観察位置の座標として用いられる。換言すれば、ステージ原点を基準としたスライド原点の座標値とステージ原点を基準とした観察位置における座標値との差分により、スライド７００上の観察位置（座標）が管理される。こうして、スライド上の観察位置の座標は、スライド原点を基準位置とするステージ２００の位置（座標）になる。なお、ステップＳ１６の実行時において、（ステップＳ３０５、Ｓ３０６、Ｓ３０７により）対物レンズは４０倍、デジタルカメラ４００は計測モードとなっている。図２２に、実施形態による原点検出動作のフローチャートを示す。

コントローラ５０１は、ステップＳ４０１においてΔΘ補正後のＹ軸マーク７０３の静止画撮像を行い、ステップＳ４０２において短冊領域による重心計算から重心線を求める。そして、ステップＳ４０３において、コントローラ５０１は、計算された重心線がイメージセンサ４０１の撮像視野におけるＹ軸方向の中心線と一致するように、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ステージをＸ方向に移動する。こうして、図２３（ａ）に示す如く、Ｙ軸マーク７０３のＹ方向中心線８４１にイメージセンサ４０１の撮像視野８０１のＹ方向の中心線８４２を一致させる。

次いでステップＳ４０４において、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ステップＳ１０１で得られたＸＹステージ原点（座標（０，０））を基準とするこの時のステージ座標値を受け取る。そして、このうちのＸ座標値が高精度なスライド原点のＹ方向中心線のＸ座標値となる。また、それはイメージセンサ４０１の撮像視野８０１のＹ方向の中心線８４２のＸ座標値ともなる。

次いで、ステップＳ４０５において、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、イメージセンサ観察位置をスライド７００の原点マーク７０１上に移動する。ΔΘ補正によりスライドＹ軸７１２の軸ズレは無くなっており、この為、ステージをＹ方向上方に所定量移動すれば、図２３（ｂ）に示すように原点マーク７０１がイメージセンサ４０１の撮像視野８０１に捉えられる。但し、ステージの移動位置は、ＸＹ初期化位置の検出精度分の誤差、及び、スライドの回転ズレに対するΔΘ補正後に残るＹ軸方向の位置ズレ誤差を含む（合せて０．１〜０．２ｍｍ程度）。そのため、原点マークのＸ方向の重心線８５１はイメージセンサ４０１の撮像視野８０１のＸ方向の中心線８５２からは若干のズレを持つ。

そこで、ステップＳ４０６にて、コントローラ５０１は、図２３（ｂ）の状態の原点マーク７０１を計測モードにて静止画撮像し、ステップＳ４０７において短冊領域による重心計算からＹ方向の重心位置を求める。そして、ステップＳ４０８において、コントローラ５０１は、求めた重心線８５１がイメージセンサ４０１の撮像視野８０１のＸ方向の中心線８５２と一致するように、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ステージをＹ方向に移動する。こうして、図２３（ｃ）に示す如く、原点マーク７０１のＸ方向の重心線８５１とイメージセンサ４０１の撮像視野８０１のＸ方向の中心線８５２を一致させることができる。なお、図２３（ｂ）（ｃ）は図１４（ｂ）に示した原点マークを用いた場合を示し、図２３（ｄ）（ｅ）は図１４（ｃ）に示した原点マークを用いた場合を示している。

次いでステップＳ４０９にて、コントローラ５０１は、ステージＭＰＵ２８０に制御コマンドを送り、ステップＳ１０１で得られたＸＹステージ原点（座標（０，０））を基準とするこの時のステージ座標値を受け取る。このうちのＹ座標値が高精度なスライド原点のＸ方向中心線のＹ座標値となる。また、それはイメージセンサ４０１の観察視野のＸ方向の中心線のＹ座標値ともなる。

次いでステップＳ４１０において、コントローラ５０１は、観察位置の位置管理の基準をステップＳ１０１で得られたＸＹステージ原点（座標（０，０））からスライド原点に置き換える。次いで、コントローラ５０１は、ステップＳ４１１においてカメラＭＰＵ４８０に制御コマンドを送り、デジタルカメラ４００を計測モードからカラーライブモードに切り替える。なお、ステップＳ１６のスライド原点の検出は、対物レンズ（倍率）が変更される毎に実施されるのが好ましい。対物レンズの切り替えにより光軸がずれる場合があるからである。この点については後述する。

図１６に戻り、ステップＳ１７でコントローラ５０１（位置管理アプリが稼働）は、観察モードに移行する。そして、ステップＳ１８にて、コントローラ５０１は、対物レンズを低倍に切り替えるようディスプレイ５０２により通知するか、制御コマンドを顕微鏡に送り対物レンズを低倍に切り替える。そして、ステップＳ１９において、コントローラ５０１は、位置管理観察の準備完了をディスプレイ５０２により観察者に伝える。この時の観察位置（撮像視野の中心）はスライド原点上である。なお、対物レンズが切り替わると視野の中心が微妙にずれる事があるので、使用される対物レンズに応じたスライド原点を用いるような構成を設けることが好ましい。これを実現するために、たとえば、対物レンズが切り替わるたびにスライド原点を検出しなおすべく、ステップＳ１７以降において図３２（ａ）に示される処理の実行を開始する。図３２（ａ）のステップＳ３２０１において、コントローラ５０１は、対物レンズの切り替わりがあったか否かを判定する。対物レンズの切り替わりは、リボルバ１２７により対物レンズを切り替えたことを検出するセンサを設けることにより検出することができる。あるいは、ユーザが対物レンズの切り替えを行ったことを所定のユーザインタフェースを介してコントローラ５０１に通知することにより、対物レンズの切り替わりが検出されてもよい。対物レンズの切り替わりが検出されると、処理はステップＳ３２０２に進み、コントローラ５０１はステップＳ１６と同様の処理によりスライド原点を検出し、これを座標の基準位置とする。また、新たにスライドがロードされるたびに、ステップＳ１５から処理が繰り返される。

なお、リボルバ１２７の機構精度が高く、視野中心の微妙なズレが主に対物レンズの倍率に依存する場合は、対物レンズの倍率毎にスライド原点を求め、これらを記憶して置く事でステップ１６の処理を省略しても良い。なお、その場合、コントローラ５０１は、たとえば、顕微鏡本体１００から不図示の信号線を介して、対物レンズの倍率を示す情報を取得し、ステップＳ３２０２で得られたスライド原点の座標をその検出時に使用していた対物レンズの倍率と対応付けてメモリ５１２に記憶しておく。そして、対物レンズの切り替えが検出された際には、コントローラ５０１は、切替後の対物レンズの倍率に対応したスライド原点の座標がメモリ５１２に記憶されていればその記憶されている座標を使用する。切替後の対物レンズの倍率に対応したスライド原点が記憶されていない場合は、コントローラ５０１は、上述したようにスライド原点の検出を実行する。

以上のようにして、ΔＣアダプタ３４０による補正、ΔΘステージ６００による補正、スライド７００の原点検出を終えると、コントローラ５０１は、顕微鏡システム１０を観察モードで動作させる。図２４は、観察モードにおける観察位置の位置管理ならびに、デジタルカメラ４００を用いた静止画撮影と記録を制御するコントローラ５０１の処理を説明するフローチャートである。

まず、ステップＳ５０１において、コントローラ５０１は、上述のステップＳ１６で取得されたスライド原点のステージ原点を基準とした位置をメモリに記憶する。以下、このステージ原点を基準とするスライド原点座標を（x0、y0）とする。次に、ステップＳ５０２において、コントローラ５０１は、間隔が既知である２つのマーク、または、一つのマークを構成する間隔が既知であるライン又はスペースの中心線の間隔、ラインとスペースの境界（エッジ）、ライン又はスペースの幅などを用いて、ステージ２００の座標値と実距離との間の変換係数（第１係数）を取得する。本実施形態では、クロスハッチＸ軸２９２、クロスハッチＹ軸２９３、クロスハッチ２９０、スライドのＹ軸マーク７０３などを用いることができる。取得された変換係数（第１係数）はメモリ５１２に記憶される。

第１係数の取得は、たとえば、以下のようになされる。まず、ＸＹクロスハッチ２１３あるいはスライド７００の位置基準マークのうち、間隔が既知である２つのマーク、または、一つのマーク内の２つのライン（パターン）のそれぞれの中央部へイメージセンサ４０１の所定位置（たとえば観察位置）が来るように、コントローラ５０１はステージ２００を移動する。そして、コントローラ５０１は、それぞれの位置の座標の差分と、それら２つのマークまたはラインのそれぞれの中心線の間隔の実距離に基づいて、座標値と実距離の間の変換を行う第１係数を算出する。たとえば、ＸＹクロスハッチ２１３のクロスハッチ２９０の右上端部に位置する小クロスハッチにおいて、左のＹ軸方向のマークと右のＹ軸方向のマークのライン幅方向のそれぞれの中央の位置に観察位置を順次に合わせる。このときの、Ｘ座標の変化量とそれらマーク間の実距離（たとえば０．５ｍｍ）とに基づいて第１係数が求まる。あるいは、たとえば、ＸＹクロスハッチ２１３のクロスハッチＹ軸２９３の中心部の２本の１０μｍライン（図７Ｂ（ｄ））を用い、それぞれのラインの中央位置に順次に観察位置を合わせる。そして、そのときの、Ｘ座標の変化量とそれらライン間の実距離（２０μｍ）とに基づいて第１係数が求まる。なお、本実施形態では、Ｘ座標について第１係数を取得しているが、Ｙ座標について第１係数を取得するようにしてもよい。また、本実施形態では、Ｘ座標について取得された第１係数をＹ座標に流用するが、Ｘ座標用の第１係数、Ｙ座標用の第１係数を個別に計測して保持し、Ｘ，Ｙ座標それぞれに個別の変換係数が用いられるようにしてもよい。また、変換係数の取得に用いる２つのマーク／パターンが同一の視野に収まらなくてもよい。たとえば、クロスハッチ２９０の最右端のＹ軸方向のマークと最左端のＹ軸方向のマークを用いてもよい。

次に、ステップＳ５０３において、コントローラ５０１は、間隔が既知である２つのマークが１つの画像に収まるように静止画撮影を実行する。そして、コントローラ５０１は、得られた画像を用いて、イメージセンサ４０１のピクセル距離と実距離との間の変換係数（第２係数）を取得し、これをメモリに記憶する。

第２係数の取得は、たとえば、以下のようになされる。まず、ＸＹクロスハッチ２１３あるいはスライド７００の位置基準マークのうち、間隔が既知である一つのマーク内の２つのラインが撮影視野に収まるようにして、静止画撮影を行う。そして、コントローラ５０１は、静止画像を解析し、２つのラインの間のピクセル数をカウントし、そのカウント値とそれら２つのラインの間隔の実距離に基づいて、ピクセル距離と実距離の間の変換を行う第２係数を算出する。たとえば、クロスハッチＹ軸２９３の外側の両ラインが画面内に入るように撮影し、それら両ラインの間隔に相当する画素数と既知の実距離から第２係数が求まる。なお、上記では一つのマーク内の２つのラインを用いたが、間隔が既知である２つのマークを用いるようにしてもよい。

ステップＳ５０４では、ステージＭＰＵ２８０から得られるステージ２００のステージ原点を基準とする座標値（x，y）を、スライド原点を基準とした座標値（x0−x，y−y0）に変換し、スライド原点を基準とした座標値により位置管理を行う。ここで、（x0、y0）は、ステージ原点を基準とするスライド原点の座標である。その後、ユーザがコントローラ５０１に静止画撮影を指示すると、処理はステップＳ５０５からステップＳ５０６へ進み、コントローラ５０１はデジタルカメラ４００に静止画撮影を指示する。観察モードにおけるデジタルカメラ４００は、コントローラ５０１から静止画撮影の指示を受けると、直ちに静止画を撮影し、その画像データをコントローラ５０１に送信する。ステップＳ５０７、Ｓ５０８において、コントローラ５０１はデジタルカメラ４００から受信した画像データを含む画像ファイルを生成し、記憶する。

ステップＳ５０７において、画像ファイルに付加する付帯情報を生成する。付帯情報には、上述した第１係数、第２係数、観察位置（スライド原点を基準としたステージ２００の座標）が含まれる。なお、その他、使用している顕微鏡を識別する顕微鏡ＩＤや、その時の対物レンズ倍率、観察対象のスライドを識別するスライドＩＤ等が付帯情報として含まれてもよい。これら付帯情報の一部（顕微鏡ＩＤや対物レンズ倍率など）は、たとえば、不図示の信号線を介して顕微鏡本体１００からコントローラ５０１に通知される。なお、スライドＩＤの取得は、たとえばバーコードを利用して実現することがあげられる。この場合、ラベルエリア７２１に添付されるラベルにバーコードなどで固有番号を付しておくか、または、ラベルエリア７２１のスライドガラスに直接バーコードを印字し、バーコードリーダ（不図示）またはイメージセンサ４０１によりこれを読み取るようにする。

次にステップＳ５０８において、コントローラ５０１は、ステップＳ５０６で受信した画像データを用いて、ステップＳ５０７で生成した付帯情報がファイルヘッダに記録された画像ファイルを生成し、記録する。図２５に画像ファイルのデータ構成の一例を示す。画像ファイルのヘッダには、ファイル名２５０１の他に、上述した画像データ２６０８の付帯情報、すなわち、観察位置２５０２、第１係数２５０３、第２係数２５０４、顕微鏡ＩＤ２５０５、対物レンズ倍率２５０６、スライドＩＤ２５０７が格納される。こうして、付帯情報と画像データが関連付けられて記録されることになる。なお、付帯情報の格納は画像ファイルのヘッダに限られるものではなく、フッタに格納されてもよい。また、付帯情報を別ファイルとして記録し、参照のためのリンク情報を画像データのヘッダまたはフッタに付帯してもよい。なお、観察位置２０５２には、原点マーク７０１が示す位置を基準とした座標値、即ち、（x0−x，y−y0）が記録される。原点マーク７０１が汚れて使用できない場合には予備原点マーク７０２が用いられることになるが、その場合でも座標値は原点マーク７０１が示す原点位置を基準とした値に換算されて記録されようにすることが好ましい。なお、原点マーク７０１と予備原点マーク７０２との位置関係は厳密に規定されているので、予備原点マーク７０２を用いて、原点マーク７０１による基準位置を特定することができる。もちろん、予備原点マーク７０２を用いた場合に予備原点マーク７０２が示す位置（原点マーク７０１が示す位置とは異なる位置）を基準とするようにしてもよいが、その場合は付帯情報としてどちらの原点マークを用いたかを記録する必要がある。

なお、本実施形態では斜行センサ２７３を有しており、ステージ２００の位置管理の精度をより向上させている。斜行センサ２７３による斜行検出と斜行補正については、図３０Ａ、図３０Ｂ、図３１により後述する。

次に、コントローラ５０１による静止画ファイルの表示とステージ２００の同期について説明する。本実施形態では、スライド７００上の被検体の観察位置を精度よく管理できるため、スライド７００を用いて撮影された静止画の撮影時の観察位置を顕微鏡側で容易に再現することができる。また、静止画が表示されているディスプレイ５０２からステージ２００の移動を指示したり、ステージ２００の移動に同期して撮影済みの静止画を切り替えて表示したりすることができる。

図２６は、コントローラ５０１による静止画像の表示とステージ２００の移動制御の連携を説明するフローチャートである。また、図２７は表示画面とステージ２００の位置の同期を説明する図である。

ステップＳ６０１において、コントローラ５０１は、選択された画像ファイルの画像データをディスプレイ５０２に表示する。このときコントローラ５０１は、ディスプレイ５０２における画像データの表示サイズから、画像データの１ピクセルの大きさとディスプレイ５０２の表示画素の大きさの関係（イメージセンサの１画素がディスプレイ上の何画素に対応するか）を把握できる。

ステップＳ６０２において、コントローラ５０１は、付帯情報に含まれている観察位置（座標）に顕微鏡の観察位置が一致するように、ステージ２００を移動する。これにより、ステージの位置管理がスライド７００の原点を基準としているので、スライド７００に対する観察位置と、ディスプレイ５０２に表示中の画像の観察位置とを高精度に一致させることができる。なお、スライド７００は、たとえば、表示中の画像の撮影に用いられたスライドである。たとえば、コントローラ５０１は、画像ファイルから取得した観察位置（xorg、yorg）をその画像ファイルから取得される第１係数を用いて実距離に変換し、スライド原点からの実距離でもってステージ２００に移動指示を行う。このように実距離を用いれば、静止画撮影時の顕微鏡（ステージ２００）と現在使用している顕微鏡（ステージ）が異なる場合に対応できる。実距離で観察位置を受け取ったステージ２００は、自身の第１係数を用いて実距離を座標値へ変換し、ステージ２００を移動する。

図２７に示されるように、表示されている画像１１００の画像ファイルのヘッダから付帯情報として記録されている（スライド原点基準の）観察位置座標（xorg，yorg）を読出し、これを実距離に変換する（Ｓ７０１）。これにより、スライド原点から観察位置までの実距離Ｌx、Ｌyが得られる。この実距離で表された座標（Ｌx、Ｌy）を、現在使用中のステージの第１係数を用いてステージ座標値へ変換することで（ステップＳ７０２）、使用中のステージに対応した（スライド原点基準の）観察位置の座標（x0−x，y−y0）が得られる。次いで、現在使用中のステージのステージ原点を基準とするスライド原点座標（x0、y0）から、ステージ原点基準の観察位置（x，y）が得られる。コントローラ５０１は、こうして得られたステージ原点基準の観察位置の座標（x，y）にイメージセンサ４０１の撮像中心が位置するように、ステージ２００の移動を指示する（ステップＳ７０３）。これにより、表示中の画像の観察位置と顕微鏡におけるスライド７００の観察位置を一致させることができる。すなわち、静止画撮影されたときの観察位置が正確に再現されることになる。

次に、図２６において、コントローラ５０１は、ディスプレイ５０２の画面上で観察位置の移動指示が発生したか（ステップＳ６０３）、ステージ２００の移動が発生したか（ステップＳ６０６）を判定する。ディスプレイ５０２の画面上で観察位置の移動指示が発生した場合、処理はステップＳ６０３からステップＳ６０４へ進む。なお、画面上の観察位置の移動指示は、たとえば、マウスによるドラッグ操作の開始点と終了点を検出することにより行われる。ステップＳ６０４では、たとえば、図２７において、マウスによるドラッグの開始点１００１、終了点１００２が検出されると、画面の移動方向と移動量を有するベクトル１００３が得られ、これが移動指示として得られる。これは、表示されている画像１１００の（スライド原点基準の）観察位置（xorg，yorg）を、ベクトル１００３に相当する分移動する事を意味する。

コントローラ５０１は、ディスプレイ５０２上の画面の移動指示を検出すると、そのＸ、Ｙ方向の移動量をＸＹステージの移動量に変換する。たとえば、図２７において、ベクトル１００３から、ディスプレイ５０２上の表示画素距離を取得する。表示画素距離は、Ｘ方向の移動量ΔxdispとＹ方向の移動量Δydispであり、これらをイメージセンサ４０１におけるピクセル距離（Δxpix、Δypix）に変換する（ステップＳ７１１）。続いて、コントローラ５０１は、第２係数を用いてピクセル距離を実距離（ΔＬx，ΔＬy）に変換する（ステップＳ７１２）。そして、コントローラ５０１は、この実距離を現在使用しているステージ２００の第１係数（ステップＳ５０２で得られる）を用いてステージの移動量（Δx、Δy）に変換する（ステップＳ７１３）。こうして得られた移動量（Δx、Δy）によりステージ２００を現在の（x，y）位置から移動する（Ｓ６０５）ことにより、ステージ２００がベクトル１００４で示されるように移動する。その結果、ディスプレイ５０２における新たな観察位置（ベクトル１００３だけ移動した観察位置）とステージ２００による観察位置（ベクトル１００４だけ移動した観察位置）が同期する。

一方、ステージ２００の移動が指示された場合は、処理はステップＳ６０６からステップＳ６０７へ進み、ステージの移動量に応じてディスプレイ５０２の表示を移動する。これは上述したステップＳ６０４の処理を逆方向に実行するものである。すなわち、コントローラ５０１は、図２７において、ステージ２００がベクトル１００４で表されるように移動した場合、その移動量（Δx、Δy）を、ステップＳ５０２で取得した第１係数を用いて実距離（ΔＬx，ΔＬy）に変換する（ステップＳ７１３）。そして、コントローラ５０１は、実距離を現在表示中の画像ファイルの付帯情報に記録されている第２係数を用いてピクセル距離（Δxpix，Δypix）に変換する。そして、ピクセル距離をディスプレイ５０２における表示画素距離（Δxdisp，Δydisp）に変換し（ステップＳ７１１）、ベクトル１００３だけ画像を移動するように制御される。

次に、ステップＳ６０８において、ステップＳ６０４またはＳ６０７で得たベクトル１００３にしたがって表示内容を更新する。この場合、現在表示している画像１１００を画像１１０１で更新することになる。換言すれば、画像１１００の表示範囲を、画像１１０１の表示範囲と重複する範囲に変更することになる。そのため、表示中の画像ファイルには画像１１００と画像１１０１の重ならない部分は画像データが無い不足部分となるので、他の画像ファイルから画像を取得して合成する。使用すべき画像ファイルは、対物レンズ倍率、スライドＩＤ、顕微鏡ＩＤが共通な画像ファイルから、観察位置に基づいて選択される。

なお、合成可能な画像ファイルが無い場合は、画像表示のために新たな画像が必要である。そのため、コントローラ５０１は、ステージ２００の移動後に静止画撮影を行って新たな画像ファイルを生成し、これを表示するか、上述の不足部分（余白部分）を補うように既存の重複部分と画像合成を行う（ステップＳ６０９、Ｓ６１０、Ｓ６１１）。なお、新たな画像ファイルを表示する場合も、不足部分を補うように合成する場合も、画像１１００と画像１１０１を合成した画像を取得していく。ただし、画像１１００と画像１１０１の合成の仕方については特に制限はない。たとえば、画像１１００の周辺に画像１１０１の一部を合成してもよいし、画像１１０１の周辺に画像１１００の一部を合成してもよいし、画像が重複する領域を半分に分割するような位置で合成するようにしてもよい。このような合成処理により、スライド上の被検体の切れ目の無い観察画像を得ることができる。画像（またはＸＹステージ）の移動により生じた不足部分に対して、このような構成により逐次合成していくことにより、観察位置を移動していく間に、合成画像が成長していくことになる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、スライドにおける基準位置を基準とした座標による観察位置の管理を行えるため、観察位置の再現を容易に行うことができる。また、位置精度としてＸＹスケール板２１０による高精度な位置検出により、０．１μｍの精度でステージを移動制御することができ、病理診断における正確な観察位置の特定、観察位置の再現が可能となる。すなわち、従来は記憶に頼っていたＲＯＩの観察位置の再現をより正確に且つ迅速に行える。また、ΔΘステージ６００の採用によりスライドをいったんステージから取り出した後でも、スライドの載置状態（たとえば回転ズレ）による影響が低減され、観察位置を正確に再現できる。

上述したように、位置管理観察では、表示画像の位置座標とステージ上の位置座標とが、高精度で同期するので、観察者はディスプレイにより、常時、観察位置のスライド原点を基準とする座標値を高精度で知ることが出来る。又、所定のアプリケーションソフトにより、観察位置の経過を記録することが可能になり、又、座標値の指定により、任意の観察位置を高精度で再現する事が可能になる。又、記録されているエビデンス画像を再生し、表示された画像対応するスライド上の観察位置を正確に、顕微鏡で再観察することができる。この機能は、表示中の画像ファイルの付帯情報に記録されているスライドＩＤと現在ステージに載置されているスライドのラベルから読み取ったＩＤが一致する場合に実行される。

これにより、形態診断において、例えば、厚み方向に隣接する複数の切片より作製された複数のスライドの画像を重畳して表示し、組織の厚み方向の変化を観察するなど、本来、病理診断として行なえれば価値がある事が実現できる。この場合に必要な追加的な処理は、例えば、複数のスライドの同じ位置座標における複数の画像を、垂直に重ね、垂直方向（厚み方向）への送り操作により、表示する画像を随時切り替えられる様にする。あるいは、複数のスライドの画像を並べて表示し、同じ位置を所定のマークにて示したり、それら複数の画像間で観察箇所の移動を同期して行なわせるようにしても良い。あるいは、より多くの連続切片画像を用いることで、既存の３Ｄ化アルゴリズムを活用し、３Ｄ表示を行う事も可能である。これらは、コントローラ５０１上で、ソフトウエアにて実行される。

更にまた、機能診断において、同様なソフトウエア処理により、コントローラ５０１は染色状態の異なる複数の画像を、重畳してディスプレイ５０２に表示させることができる。たとえば、形態染色を行ったスライドで観察を行った後、そのスライドを用いて機能染色を行って観察を行い、形態染色と機能染色で撮影した顕微鏡画像を所定精度で合成表示することが可能になる。あるいは、連続切片になる形態画像と（複数の）機能染色による機能画像とを重畳して表示し、形態異型と機能変化とを比較観察するなどが可能になる。これらは、本来、病理診断として行なえれば価値があるが、従来、実現できなかった事である。

また、イメージセンサの素子の並びとステージのＸＹ方向、スライドのＸＹ方向を正確に一致させるので、複数の静止画像の回転ズレが解消され、複数の撮影画像を容易に合成することができる。

また、実距離を介して座標を管理できるようにしているので、座標値と実距離の関係が異なるステージ２００が用いられても、観察位置を正確に特定することができる。なお、付帯情報として記録する（スライド原点基準の）観察位置の座標値に実距離を使用しても良い事は言うまでもない。その場合、上述した第１係数（ステージ２００の座標値と実距離との間の変換係数）は付帯情報から省略されてもよい。ただし、第１係数を付帯情報に含めておけば、第１係数を得るための測定処理等を省略でき、便利である。また、座標値とともに、それが実距離による記述なのか、あるいは、ステージ上の距離なのかを付帯記録して置いても良い。

また、上記ではデジタルカメラ４００を装着した形態を説明したが、イメージセンサ４０１が鏡基１２１に組み込まれたものであってもよい。その場合、ΔＣアダプタ３４０による回転ズレの補正は省略可能となる。

なお、以上述べた動作フローにおいて、デジタルカメラ４００が、電源起動時にカラーライブモードとなる設定を有したり、計測モード固有の画像処理にてライブモードを実現する機能を有していてもよい。また、デジタルカメラ４００がいずれのライブモードからでも静止画撮像を行い、その後、自動でライブモードに戻る機能を有していてもよい。

なお、以上の動作フローにおいて、デジタルカメラでの計測モードにおける各種画像処理、ＣＰＵでの短冊幅の設定、重心計算、画角判断などの各種処理として、両者の役割分担を明記した。しかしながら、それらの処理の部分又は全部を別の装置で実現する事も可能である。

又、以上述べた実施形態では、通常サイズ（１インチｘ３インチ）のスライドのみを扱ったが、大サイズ（２インチｘ３インチ）であっても同様である事は明らかであろう。

又、以上述べた実施形態では、Ｚ方向の調整、即ち、焦点合せに関しては、敢えて触れなかったが、高倍対物レンズにおける画角判断（Ｓ２０６、Ｓ３０５）、静止画撮像（Ｓ２０９、Ｓ３０８、Ｓ４０１と４０６）等では、焦点合せが必要となる場合がある。又、図１４に関して上述したように、スライド７００上のマークがカバーガラスで蔽われた場合、焦点合わせが必要になる。そのような焦点合わせはＺ調整機構により達成されるが、本実施形態では、たとえば、手動指示又は制御コマンドにより顕微鏡のＺベース１３０を移動させることで行える。

また、上記実施形態では、原点マークを有するスライド７００を用いて観察を行う場合を説明したが、原点マークが存在しない一般的なスライドを利用した場合は、上述のような位置管理（スライド基準位置を基準とした位置管理）はできない。このような場合に対して、実施形態に係る顕微鏡システムでは、少しでも精度よく位置管理を行うために、ステージ２００の初期化においてより正確にステージ原点を決定し、これを基準に位置管理をするようにしてもよい。すなわち、スライド基準位置を特定できなかった場合には、より高精度なステージの原点位置となり得るクロスハッチ原点２９１を基準としてステージの位置管理が行われる。この場合、顕微鏡システムの全体動作を示すフローチャートは図２９のようになる。

図１６のステップＳ１１、Ｓ１２に示した初期化処理を完了し、ΔＣ補正（ステップＳ１３）を終えると、処理はステップＳ２９１へ進む。ステップＳ２９１において、コントローラ５０１は、クロスハッチ原点２９１を用いて観察位置（イメージセンサ４０１の中心）とステージ原点の位置合わせを行う。クロスハッチ原点２９１を用いた位置合わせは、ステップＳ１６で説明したスライド７００の原点検出（図２２）と同様の手法（マークの重心検出を用いた方法）で実現できる。こうして、クロスハッチ原点基準の観察位置の座標管理が実現する。この方法によれば、Ｘ及びＹ初期位置マークとＸ及びＹ初期位置センサとによる機械的誤差を含むステージ原点を基準とする座標管理に比べて、格段に精度が向上する。

その後、スライドがロードされると、処理はステップＳ１４からステップＳ２９２へ進み、コントローラ５０１は、ステージ２００に載置されているスライドが原点マークを有しているか否かを判定する。これは、載置されているスライドの原点マークのある筈の位置へステージを移動し、デジタルカメラ４００により撮影された画像中に原点マーク７０１が存在するか否かを判定することでなされる。スライドに原点マークが有れば、コントローラ５０１は上述したステップＳ１５、Ｓ１６の処理を実行し、ステップＳ１７以降でスライド原点を基準とした位置管理を行う。他方、原点マークが存在しなかった場合は、処理はステップＳ１７へ進み、ステップＳ２９１で取得したクロスハッチ原点２９１によるステージ原点を基準として位置管理を行う。なお、図２５に示した画像ファイルのヘッダに、スライド原点の有無の検知結果、または、位置管理にスライド原点を用いたのかステージ原点を用いたのかを区別する情報を含ませるようにしてもよい。このような情報を記録しておくことで、たとえば、スライド原点を用いたことを示しているのにスライドから原点を検出できなかった場合は、検出できないほどに原点マークが汚れているといったことを判断できる。

図２９により説明した以上のような処理により、スライドが原点マークを有していなくても、ステージ原点が高精度に位置合わせされるため、ステージ２００、アダプタ部３００（ΔＣアダプタ３４０）による高精度な位置管理能力を生かした位置管理が可能となる。たとえば、原点マークを有していないスライドを載置したまま、ステージ２００への電源がオフされ、その後再びオンされたような場合、ステップＳ２９１によりステージ原点の位置合わせが高精度に実施されるため、より精度のよい位置管理を継続することができる。

なお、図１６で説明したように、対物レンズの切り替えが行われた場合にはクロスハッチ原点２９１によるステージ原点とスライド原点の検出をやり直すことが好ましい。したがって、図２９のステップＳ１７以降、対物レンズの切り替えが検出された場合に原点の検出を再実行するべく、図３２（ｂ）に示される処理の実行が開始される。すなわち、ステップＳ３２１１において、コントローラ５０１は、対物レンズの切り替わりがあったか否かを判定する。対物レンズの切り替わりが検出されると、処理はステップＳ３２１２に進み、コントローラ５０１はスライド原点の検出が可能なスライドか否かを判定する。これは、たとえば、ステップＳ２９２の判定結果をメモリに保持しておき、これを参照することで実現できる。スライド原点が検出可能であれば、処理はステップＳ３２１３へ進み、コントローラ５０１はステップＳ１６と同様の処理によりスライド原点を検出し、これを座標の基準位置とする。他方、スライド原点を検出できないスライドの場合は、処理はステップＳ３２１４へ進み、ステップＳ２９１と同様にクロスハッチ原点２９１によるステージ原点と観察位置の位置合わせを行う。なお、新たにスライドがロードされるたびに、ステップＳ２９２以降の処理が繰り返される。

なお、図３２（ａ）について上述したように、本処理においても、メモリ５１２に対物レンズの倍率とスライド原点またはステージ原点の座標を対応付けて記憶するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ３２１３で検出されたスライド原点またはステップＳ３２１４で検出されたステージ原点の座標を、その検出時に使用していた対物レンズの倍率に対応付けて記憶し、対物レンズの倍率が切り替えられた際に再利用できるようにしてもよい。又、ステージ原点をその検出時に使用していた対物レンズの倍率に対応付けて記憶して置く場合は、対物レンズ毎のステージ原点の検出ステップ（図３２（ｂ）の対応する部分）は、図２９のステップＳ２９１において行っても良い。こうする事で、図３２（ｂ）のステップＳ３２１４ではステージ原点の検出を省き、記憶されたステージ原点を使用する事が出来る。

以上では、斜行センサに関連する処理動作を含めずに説明を行ったが、本実施形態では斜行センサ２７３を有しており、ステージ２００の位置管理の精度をより向上させている。以下、斜行センサの役割、斜行補正処理について説明する。

スライド７００が載置される位置管理面ステージ２２０は、ステージ２００のＸ軸及びＹ軸方向駆動に際し、μ台の微小な軸変動を生じる場合がある。これは、ステージ機構の微小な歪、及び、Ｘ軸及びＹ軸クロスローラガイドの機械加工精度に起因する微小な斜行や蛇行（複雑な斜行）に起因するものである。このようなμ台の微小な軸変動により、結果的に図３０Ａ（ａ）に示す様な微小な回転ズレになって現れる可能性がある。

図３０Ａ（ａ）で、２１０２は移動前の位置管理面ステージ２２０の位置、２１０３は回転ズレを生じた移動後の位置管理面ステージ２２０の位置を示す。位置２１０３の状態をより具体的に示したのが図３０Ａ（ｂ）である。図３０Ａ（ｂ）では、Ｘ軸センサ２７１及び斜行センサ２７３が配設されたステージベース２６０に対して、微小な回転ズレを含む位置管理面ステージ２２０の位置２１０４が示されている。図３０Ｂ（ｃ）に、図３０Ａ（ｂ）におけるＸ軸センサ２７１と、観察視野１７０の中心と、観察視野１７０の中心を通る位置管理面ステージ２２０の位置２１０４におけるＸ方向の軸１１０５との関係を示す。

図３０Ｂ（ｃ）に示されるように、軸１１０５は、観察視野１７０の中心とＸ軸センサ２７１の検知中心を通る線１１０６に対し垂直方向にシフトしている。本例では、Ｘ軸センサ２７１の検知中心において垂直方向に２μｍシフトとしているものとする。この垂直方向シフト量をt、このシフトによる微小な回転ズレ角をdとすると、この回転ズレに伴うＸ軸センサ２７１によるＸ座標の変化eは、０．０２５ｎｍであり、Ｘセンサの分解能１０ｎｍに比べて、極めて小さく検知不能である。因みにeの計算式の例は、
d = ASIN（t/L1）、e =L1*(1-COSd)
であり、ここで、L1は観察視野１７０の中心とＸ軸センサ２７１の検出中心との距離であり、この例では８０ｍｍとしている。即ち、Ｘ軸センサ２７１は観察視野１７０の中心の精確な座標を得る為に観察視野１７０の中心を通る軸線上に配設されており、そのようなＸ軸センサ２７１では、微小な回転ズレの影響を受ける事が無く、従って微小な回転ズレを検知する事はできない。

これに対し、斜行センサ２７３は、観察視野１７０の中心を通る軸線上から離れて、Ｘ軸センサ２７１の垂直上方に配設されている為、回転ズレを検知する事が出来る。図３０Ｂ（ｄ）は、斜行センサ２７３における変化量を説明する為の図である。同図でfは、回転ズレdに対する斜行センサ２７３におけるＸ座標の変化量であり、fは、Ｘ軸センサ２７１と斜行センサ２７３との距離Ｓ（同図の例では４０ｍｍ）から、
f =（S²+L1²）^1/2 (COSD-COS(D+d))
ここで、D=ATAN(S/L1)、d = ASIN（t/L1）
により算出される。該計算式により、垂直方向に２μｍ（t）のシフトに対して、fは１μｍとなる。これはセンサの分解能１０ｎｍに比べて十分な変化量であり、斜行センサ２７３によれば、位置管理面ステージ２２０の微小な回転ズレ角dが検知可能となる。

さて、位置管理面ステージ２２０が微小な回転ズレを有すると、載置されたスライド７００も微小な回転ズレを有する事になり、位置２１０３の撮像画像は回転ズレを含む。図３０Ａ（ａ）で示した位置２１０２及び位置２１０３におけるスライド７００の撮像画像の表示画像を図３１（ａ）に示す。図３１（ａ）で、２１０７は位置２１０２に対する撮像画像の表示画像、２１０８は位置２１０３に対する撮像画像の表示画像である。表示画像２１０８は、回転ズレを有し、表示画像２１０７との位置座標に基づく画像合成において微小な不一致を生じる。これに伴い、表示画面とステージ２００の位置の同期にも微小な回転ズレを生じる。本実施形態では、０．１μｍの位置管理精度を目標としており、この回転ズレにより、所定の観察範囲（例えば、観察対象領域２０５）で０．１μｍを超える垂直方向シフトが生じない様、斜行補正が必要となる。この回転ズレは、デジタルカメラ４００の回転ズレ（ΔＣ）、スライド載置の際のスライド自体の回転ズレ（ΔΘ）など、所定の対象に対する一度の補正で済むものと異なり、所定のスレショルドを判定基準として、ステージの移動に応じて適宜、補正を行う事が必要である。

例えば、垂直方向シフト量t=０．１μｍとして、上述の計算式より、fを計算すると、f=５０ｎｍとなる。したがって、本実施形態では、０．１μｍの位置管理精度を実現するために、f=５０ｎｍを斜行補正を行うか否かのスレショルドとする。このスレショルド例は、観察視野１７０の中心とＸ軸センサ２７１の検出中心との距離L1が８０ｍｍの場合である。一方、原点マーク７０１から、スライド７００の最遠端までの距離は５３ｍｍ（図１４（ａ）参照）であり、８０ｍｍより小さく、従って、スライド原点を基準とする観察視野１７０の中心の座標（x0−x，y−y0）は０．１μｍ以内の位置管理精度となる。

斜行センサ２７３は、例えば、ＸＹステージの初期化時において、その座標値をゼロにリセットし、その後、コントローラは、常にＸ軸センサ２７１によるＸ座標値と斜行センサ２７３によるＸ座標値との差分値を変化量（f）として常に監視する。なお、変化量（f）は初期化時はゼロである。後のスライド原点の検知において、又は、クロスハッチ原点２９１の検知において差分値が生じた場合は、その差分値を基準値として再設定し、再設定された基準値からの斜行センサ２７３のＸ座標変化量（f）を常時監視する。そして、該変化量fがスレショルド（例えば５０ｎｍ）以下に収まっている場合は、斜行無しとして上述した図２４〜２７、２９の処理が行われる。一方、変化量fがスレショルドを超える場合は、斜行有りと判定され、斜行処理が行なわれてから、上述した図２４〜２７、２９の処理が行われる。

斜行処理では、まず、fから回転ズレ角dを、逆方向の計算式、
d=ACOS(COSD-f/L2)-D、
ここでD=ATAN(S/L1)、
L2は、観察視野１７０の中心から斜行センサ２７３の検出中心との距離
により求め、表示画像２１０８を表示画像の中心（観察視野１７０の中心に対応する）を回転軸として回転ズレ角ｄ回転する。即ち、図３１（ｂ）に示す如く、図３１（ａ）の回転ズレを含む表示画像２１０８をｄだけ回転し、表示画像２１０９とする。回転方向は、図３０Ａ（ａ）における位置管理面ステージ２２０の位置２１０３の回転ズレとは逆の方向である。以上述べた斜行処理により、ステージ機構の微小な歪、及び、Ｘ軸及びＹ軸クロスローラガイドが有する微小な軸変動などにより生じる微小な回転ズレが補正され、必要な位置管理精度が担保される。

なお、他のスレショルドの例として、変化量fより得られる回転ズレ角dから、原点マーク７０１を基準とする観察視野１７０の中心位置の回転によるシフト量を計算し、Ｘ方向及びＹ方向シフト量が０．１μｍ以内である事としても良い。また、斜行補正の他の例として、斜行量がスレショルドを超えた場合は、直近のスレショルド以下の位置に移動し、そこで撮像を行い、その移動量を補正して位置同期を行っても良い。また、機械加工精度が向上し、斜行補正が行われる頻度が稀となった場合には、斜行補正を行わず、斜行検知をステージの故障検知として利用しても良い。

また、本発明の実施形態には、以下の処理を実行する装置や当該処理の方法も含まれる。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０：顕微鏡システム、１００：顕微鏡本体、２００：ステージ、３００：アダプタ部、４００：デジタルカメラ、５００：制御ユニット、６００：ΔΘステージ、７００：スライド

Claims (31)

1. 顕微鏡本体と、
   前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、
   互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置し、ステージ基準位置を示すためのマークを有するステージと、
   前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得手段と、
   前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに設けられたマークが示す前記ステージ基準位置と、前記ステージに載置されたスライドに設けられたマークが示すスライド基準位置を検出する検出手段と、
   前記スライド基準位置を検出できた場合には前記取得手段により取得される前記ステージの位置を前記スライド基準位置を基準とした座標で管理し、前記スライド基準位置を検出できなかった場合には前記ステージの位置を前記ステージ基準位置を基準とした座標で管理する管理手段とを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記管理手段は、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズに応じたステージ基準位置またはスライド基準位置を用いることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 顕微鏡本体と、
   前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、
   互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置するステージと、
   前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得手段と、
   前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに載置されたスライドに設けられているマークによって示されるスライド基準位置を検出する検出手段と、
   前記取得手段により取得される前記ステージの位置を、前記検出手段により検出された前記スライド基準位置を基準とした座標で管理する管理手段と、を備え、
   前記管理手段は、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズに応じたスライド基準位置を用いることを特徴とする顕微鏡システム。
4. 前記検出手段は、スライド基準位置とそのスライド基準位置の検出時に使用されていた対物レンズとを識別する情報を対応付けてメモリに記憶し、
   前記管理手段は、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズが切り替わると、切替後の対物レンズに対応付けて記憶されているスライド基準位置を前記メモリから読み出して用いることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 前記検出手段は、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズが切り替わるたびに前記スライド基準位置を検出しなおすことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
6. 前記スライドに設けられているマークが示す軸方向と前記ステージの前記Ｘ軸方向または前記Ｙ軸方向を一致させる補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
7. 前記補正手段は、前記スライドに設けられているマークが示す軸方向と前記イメージセンサの画素配列により規定される軸方向を一致させるように回転補正し、
   前記検出手段は、前記回転補正を行った後、前記スライド基準位置を検出することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
8. 前記補正手段は、
   スライドを載置して、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向の軸まわりに回転する回転ステージと、
   前記イメージセンサにより撮像された、前記スライドに設けられているマークの画像から取得される軸方向と、前記イメージセンサのＸ軸方向またはＹ軸方向とを一致させるように前記回転ステージを回転させる制御手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡システム。
9. 前記装着手段は、前記装着されたイメージセンサを前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に直交するＺ方向の軸まわりに回転させる回転機構を有し、
   前記補正手段は、前記回転補正に先立って、前記イメージセンサにより撮像された、前記ステージに設けられているマークの画像から取得される軸方向と、前記イメージセンサのＸ軸方向またはＹ軸方向とを一致させることを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡システム。
10. 前記補正手段は、前記イメージセンサにより撮像された画像を１画素以上の幅を有する短冊状の部分領域に分割し、部分領域毎に算出された画素値の重心位置に基づいてマークが示す軸方向を検出することを特徴とする請求項８または９に記載の顕微鏡システム。
11. 前記軸方向を提供するマークは、幅が異なる複数のラインから構成され、該複数のラインは線対象に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡システム。
12. 前記ステージまたは前記載置されたスライドに設けられた、間隔の実距離が既知である２つのマーク、または１つのマークが有する２つのパターンの位置を検出することにより、前記座標と実距離の間の変換のための第１係数を算出する第１の算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
13. 前記第１の算出手段は、間隔の実距離が既知である２つのマーク、または１つのマークが有する２つのパターンのそれぞれに前記イメージセンサの撮影視野の所定位置を一致させたときの前記取得手段により取得される前記ステージの位置に基づいて、前記座標と実距離の間の変換のための第１係数を算出することを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡システム。
14. 前記ステージまたは前記載置されたスライドに設けられた、間隔の実距離が既知である２つのパターンを前記イメージセンサの撮像視野に入れて撮影された画像から、ピクセル距離と前記実距離との間の変換のための第２係数を算出する第２の算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
15. 前記イメージセンサにより撮影された画像と、該画像の撮影時における前記ステージの位置を示す、前記スライド基準位置を基準とした座標を含む付帯情報を関連付けて記録する記録手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
16. 前記付帯情報に含まれる、前記スライド基準位置を基準とした座標は、前記スライド基準位置からの実距離を表すことを特徴とする請求項１５に記載の顕微鏡システム。
17. 前記付帯情報は、前記座標と実距離の間の変換のための第１係数と、前記画像におけるピクセル距離と実距離の間の変換のための第２係数をさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の顕微鏡システム。
18. 前記画像を表示することに応じて、前記画像の前記付帯情報に含まれている前記スライド基準位置を基準とした座標を前記第１係数を用いて変換して得られた実距離に基づいて前記ステージを前記画像を撮影したときの観察位置に移動させる制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の顕微鏡システム。
19. 前記イメージセンサにより撮影された画像と、該画像の撮影時における前記ステージの位置を示す、前記スライド基準位置または前記ステージ基準位置を基準とした座標と、
    基準位置が前記スライド基準位置と前記ステージ基準位置のいずれであるかを示す情報と、を含む付帯情報を関連付けて記録する記録手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡システム。
20. 前記記録手段は、前記画像を記録する画像ファイルのヘッダまたはフッタに、前記付帯情報を記録する、または前記付帯情報へのリンク情報を記録することを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
21. 前記画像は、前記ステージの前記画像の撮影時における前記スライド基準位置を基準とした座標値と、前記イメージセンサのピクセル距離と実距離との間の変換のための係数とを含む付帯情報と関連付けられており、
    前記画像を表示しているディスプレイの画面上で指示された移動方向と移動量のうち前記移動量を前記ピクセル距離に変換し、前記係数を用いて前記移動量に対応する実距離を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された実距離と前記移動方向に基づいて前記ステージを移動する移動手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
22. 前記画像は、前記画像の撮影時における前記ステージの座標値と、前記イメージセンサのピクセル距離と実距離との間の変換のための係数とを含む付帯情報と関連付けられており、
    前記ステージのＸＹ方向への移動に応じて、前記取得手段により取得される位置に基づいて前記ステージの移動方向と移動量を算出する算出手段と、
    前記移動量に対応する実距離と前記係数に基づいて前記移動量をピクセル距離に変換し、該ピクセル距離と前記移動方向に基づいて、前記画像を表示しているディスプレイの表示内容を更新する更新手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
23. 前記ディスプレイにおいて前記ステージの移動の前に表示されていた画像と前記ステージが移動した後に撮影した画像を接続する接続手段をさらに備えることを特徴とする請求項２１または２２に記載の顕微鏡システム。
24. 前記イメージセンサにより撮影された複数の画像を、それぞれの画像の撮影時における前記ステージの位置を示す座標に基づいて接続し、前記イメージセンサの撮像視野よりも大きい範囲の画像を生成する生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
25. 前記取得手段は、前記ステージのＸ軸方向の位置を検出するＸ軸センサと、該Ｘ軸センサよりＹ軸方向に所定間隔だけ離れて配置された斜行センサとを有し、
    前記Ｘ軸センサにより検出される前記ステージの位置と、前記斜行センサにより取得される前記ステージの位置との差に基づいて斜行を検出する斜行検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
26. 前記斜行検出手段により検出された斜行に基づいて、前記イメージセンサにより取得された画像を回転することにより斜行を補正する斜行補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載の顕微鏡システム。
27. 前記顕微鏡システムにより取得される観察対象の複数の画像であって、隣接する複数の切片を観察対象とする複数のスライドの画像を重畳して表示部に表示させる表示制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
28. 前記顕微鏡システムにより取得される観察対象の複数の画像であって、染色状態の異なる複数の画像を、重畳して表示部に表示させる表示制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
29. 顕微鏡本体と、
    前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、
    互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置し、ステージ基準位置を示すためのマークを有するステージと、を備えた顕微鏡を制御するコントローラによる制御方法であって、
    前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得工程と、
    前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに設けられたマークが示す前記ステージ基準位置と、前記ステージに載置されたスライドに設けられたマークが示すスライド基準位置を検出する検出工程と、
    前記スライド基準位置を検出できた場合には前記取得工程で取得される前記ステージの位置を前記スライド基準位置を基準とした座標で管理し、前記スライド基準位置を検出できなかった場合には前記ステージの位置を前記ステージ基準位置を基準とした座標で管理する管理工程とを有することを特徴とする顕微鏡システムの制御方法。
30. 顕微鏡本体と、
    前記顕微鏡本体に装着手段を介して装着された、顕微鏡下の観察像を撮影するイメージセンサと、
    互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、観察対象のスライドを載置するステージと、を備えた顕微鏡を制御するコントローラによる制御方法であって、
    前記ステージの前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を取得する取得工程と、
    前記イメージセンサにより撮影された画像から、前記ステージに載置されたスライドに設けられているマークによって示されるスライド基準位置を検出する検出工程と、
    前記取得工程で取得された前記ステージの位置を、前記検出工程で検出された前記スライド基準位置を基準とした座標で管理する管理工程と、を有し、
    前記管理工程では、前記顕微鏡本体の観察に使用される対物レンズに応じたスライド基準位置を用いることを特徴とする顕微鏡システムの制御方法。
31. 請求項２９または３０に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。