WO2010106928A1 - 画像生成装置及び画像生成方法 - Google Patents

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WO2010106928A1
WO2010106928A1 PCT/JP2010/053707 JP2010053707W WO2010106928A1 WO 2010106928 A1 WO2010106928 A1 WO 2010106928A1 JP 2010053707 W JP2010053707 W JP 2010053707W WO 2010106928 A1 WO2010106928 A1 WO 2010106928A1
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WO
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image
bubble
standard
light beam
unit
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PCT/JP2010/053707
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English (en)
French (fr)
Inventor
木島 公一朗
Original Assignee
ソニー株式会社
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/34Microscope slides, e.g. mounting specimens on microscope slides
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
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    • G02B21/241Devices for focusing
    • GPHYSICS
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    • G02B21/241Devices for focusing
    • G02B21/244Devices for focusing using image analysis techniques

Definitions

  • the present invention relates to an image generation apparatus and an image generation method, and is suitable for application to, for example, an image generation apparatus that images a biological tissue to generate a biological tissue image.
  • the image generation device due to restrictions such as the number of pixels of the image sensor and the angle of view of the lens, a plurality of imaging points are set and images of a part of living tissue are sequentially captured while moving the imaging range little by little.
  • the technique of joining together is used.
  • the pathological slide glass is configured such that a living tissue sliced thinly is placed on a glass plate, and a cover glass is covered after a predetermined embedding material is applied.
  • the pathological slide glass may contain bubbles in the embedding material.
  • the focal position differs between the position where the bubbles exist and the position where the bubbles do not exist due to the difference in refractive index between the bubbles and the embedding material. For this reason, when the pathological slide glass is imaged, the image generation apparatus has a problem that an image of a living tissue cannot be obtained correctly, such as a blurred image without focusing on a portion where bubbles are present.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to propose an image generation apparatus and an image generation method capable of generating a clear image of a living tissue.
  • an image generation apparatus of the present invention a sliced biological tissue is mounted on a mounting surface of a slide glass, and the biological tissue is covered with an embedding material and a cover glass.
  • An imaging unit that collects the obtained light with a predetermined imaging lens to generate an image
  • a focal point moving unit that changes a relative position of the focal point of the imaging lens with respect to the pathological slide glass with respect to the optical axis direction of the imaging lens
  • a relative position Among these, the standard position for focusing the imaging lens on the living tissue when bubbles are not included in the embedding material on the optical axis, and bubbles are included in the embedding material on the optical axis from the standard position.
  • the focal position of the imaging lens is compared with the focal position acquisition unit that acquires the focal point of the lens and another position close to the position where the focal point of the lens is aligned with the living tissue.
  • An imaging control unit that generates a standard image and another image when the position is set at the standard position and another position, respectively, and a bubble information acquisition unit that acquires bubble information indicating the location of bubbles in the pathology slide glass; Based on the bubble information, an image generation unit that generates a living tissue image in which a portion other than the bubble in the standard image and a portion corresponding to the bubble in another image are combined is provided.
  • the image generation apparatus of the present invention can generate a living tissue image by specifying a portion having bubbles in the standard image and replacing it with a clearer image.
  • the sliced biological tissue is mounted on the mounting surface of the slide glass, and the relative relationship between the pathological slide glass and the imaging lens in which the biological tissue is covered with the embedding material and the cover glass.
  • a standard position acquisition step for acquiring a standard position for focusing the imaging lens on the living tissue when bubbles are not included in the embedding material on the optical axis of the imaging lens, and a relative position than the standard position
  • Another position acquisition step for acquiring another position close to the position where the focus of the lens is focused on the living tissue when bubbles are included in the embedding material on the optical axis, and the path of the pathological slide glass with respect to the optical axis direction of the imaging lens
  • a moving step for moving the relative position of the focus of the imaging lens to the standard position and another position, and the relative position to the standard position and another position, respectively.
  • An acquisition step and an image generation step for generating a living tissue image in which a portion other than the bubble in the standard image and a portion corresponding to the bubble in another image are combined based on the bubble information are provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a pathological slide glass.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pathological slide glass.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pathological slide glass.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the image generation apparatus.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining setting of measurement points and imaging points.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining image composition.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an image generation processing procedure.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the configuration of the image generation system.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of the focus information generation apparatus.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration of the first light receiver.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration of the first light receiver.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a signal waveform when the objective lens is moved in the Z direction.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a signal waveform when the objective lens is moved in the Z direction.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a focus position detection processing procedure.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the presence or absence of bubbles at each measurement point represented by bubble information.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an image generation processing procedure according to the second embodiment.
  • the pathological slide glass 100 is first placed on the mounting surface 101A of the slide glass 101 made of a substantially thin glass material in a substantially centered state with the thinly sliced living tissue 102 spread (FIG. 1 ( A)).
  • the slide glass 101 has a length in the horizontal direction of about 75 [mm] in the drawing and a length in the depth direction of about 25 [mm], and has a thickness (that is, a vertical length in the drawing) of about 2. [Mm].
  • the biological tissue 102 has a length of about 15 [mm] in the horizontal direction and the depth direction in the drawing, and a thickness of about 3 to 5 [ ⁇ m].
  • the biological tissue 102 has been subjected to a predetermined staining process, and the refractive index of light is about 1.3 to 1.5.
  • the upper surface of the biological tissue 102 is referred to as an imaging surface 102A.
  • an embedding material 103 is applied to the pathological slide glass 100 so as to cover the biological tissue 102 on the mounting surface 101A of the slide glass 101 (FIG. 1B), and further, the biological tissue 102 is covered from above.
  • a cover glass 104 is covered (FIG. 1C).
  • the embedding material 103 hardens to fix the living tissue 102 and the cover glass 104 to the slide glass 101.
  • the pathological slide glass 100 is completed.
  • the cover glass 104 has a lateral length of about 40 [mm] and a depth of about 24 [mm] in the drawing, and a thickness of about 0.12 to 0.17 [mm]. It has become.
  • the embedding material 103 has a thickness of about 10 [ ⁇ m] when the cover glass 104 is covered.
  • the refractive indexes of light in the embedding material 103 and the cover glass 104 are both set to about 1.5.
  • the cover distance DC the distance from the upper surface 104A of the cover glass 104 to the living tissue 102
  • the pathological glass slide 100 is ideally filled with an embedding material 103 between the living tissue 102 and the cover glass 104 as shown in FIG. 2A in which a part of FIG. It will be in the state.
  • this pathological slide glass 100 is provided with a living tissue 102 via a cover glass 104 and an embedding material 103 (both not shown). Can be observed.
  • the bubble BB may enter the embedding material 103 in some cases.
  • a gas such as air replacing the embedding material 103 occupies the space between the living tissue 102 and the cover glass 104 in the portion where the bubbles BB are contained.
  • the refractive index of the embedding material 103 is about 1.5
  • the refractive index of the bubble BB is about 1.
  • the optical length (so-called optical path length) is different depending on whether the bubble BB is present or not.
  • the thickness of the embedding material 103 is about 10 [ ⁇ m]
  • the difference in refractive index between the embedding material 103 and the bubble BB is about 0.5.
  • the pathological slide glass 100 has a configuration in which the living tissue 102 is covered with the cover glass 104 via the embedding material 103 on the mounting surface 101 ⁇ / b> A of the slide glass 101.
  • the embedding material 103 may contain bubbles BB. [1-2.
  • the image generating apparatus 1 that captures the pathological slide glass 100 and generates an image will be described.
  • the image generation apparatus 1 is configured to perform overall control by the overall control unit 2.
  • the overall control unit 2 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory) in which various programs are stored, and a RAM (Random Access Memory) used as a work memory of the CPU.
  • the imaging unit 8 performs imaging while focusing on the biological tissue 102, the range that can be imaged by one imaging process is the total image range 102 AR of the biological tissue 102 (FIG. Narrower than)). For this reason, in the image generating apparatus 1, as shown in FIG.
  • a plurality of imaging points QC that are substantially equally spaced from each other are set on the pathological slide glass 100.
  • the imaging point QC is determined so that the imaging ranges AC adjacent to each other slightly overlap based on the size of one imaging range AC in the image generating apparatus 1.
  • the XY stage 4 fixes the pathological slide glass 100 to a predetermined movable stage 4A, and moves the movable stage 4A in the left-right direction (hereinafter referred to as the X direction) and toward the front or back (hereinafter referred to as the following). (Referred to as the Y direction).
  • the overall control unit 2 has imaging point position information corresponding to the position of the imaging point QC, and supplies this to the drive control unit 3.
  • the drive control unit 3 generates a position control signal based on the imaging point position information and supplies it to the XY stage 4, thereby moving the movable stage 4A to which the pathological slide glass 100 is fixed in the X direction and the Y direction.
  • the imaging lens 5 is moved in the direction along the optical axis of the imaging light (hereinafter referred to as the Z direction) by the actuator 6 under the control of the overall control unit 2 and the drive control unit 3.
  • the fifth focal point FC can be moved in the Z direction.
  • the image generating apparatus 1 irradiates the pathological slide glass 100 with light from a light source (not shown).
  • the imaging lens 5 collects the light reflected by the pathological slide glass 100 at this time or the light transmitted through the pathological slide glass (hereinafter referred to as imaging light LC) and guides it to the imaging unit 8. .
  • the imaging light LC represents an image at the focal point FC.
  • the imaging unit 8 includes an imaging device such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), generates a captured image PC based on the imaging light LC by the imaging device, and supplies this to the image processing unit 10.
  • the captured image PC represents an image in the imaging range AC with the imaging point QC as the center.
  • the image processing unit 10 can perform various processes on the image data, and includes a storage unit 11 that stores an image, a synthesis processing unit 12 that performs image synthesis processing, and a bubble location that determines the location of the bubble BB.
  • the determination unit 13 is configured.
  • the storage unit 11 is configured to store an image such as a captured image PC.
  • the composition processing unit 12 can perform composition processing for combining designated ranges in a plurality of images and composing them into one image.
  • the bubble location discriminating unit 13 discriminates the location of the bubble BB in the image data (details will be described later).
  • the image processing unit 10 performs a synthesis process based on the plurality of captured images PC by the synthesis processing unit 12 to generate a biological tissue image PR, and outputs this to an external device (not shown).
  • the image generation apparatus 1 generates the biological tissue image PR based on the captured image PC captured by the imaging unit 8. [1-3. Generation of tissue images]
  • the embedding material 103 of the pathological slide glass 100 may contain the bubbles BB as described above (FIGS. 3A and 3B).
  • the optical path length from the upper surface 104A of the cover glass 104 to the living tissue 102 differs by about 5 [ ⁇ m] as compared with the case where there is no bubble BB.
  • the optimal position of the imaging lens 5 that focuses the focal point FC on the biological tissue 102 (hereinafter referred to as the in-focus position) is not the case with the bubble BB in the embedding material 103. This means that the difference is about 5 [ ⁇ m].
  • the cover distance DC is constant. Therefore, the image generating apparatus 1 can adjust the focus FC to the living tissue 102 at all the imaging points QC if the focusing FC of the imaging lens 5 is adjusted to the living tissue 102 at any one imaging point QC. It becomes.
  • the image generating apparatus 1 has a focus position when there is no bubble BB in the embedding material 103 (hereinafter referred to as a standard position Z1) and a focus when there is the bubble BB by a prior measurement operation or the like.
  • a position (hereinafter referred to as another position Z2) is preset and stored in a predetermined storage unit.
  • the image generation device 1 cannot know the presence or absence of the bubble BB or the location where it is formed before the captured image PC is generated. Therefore, the image generating apparatus 1 moves the imaging lens 5 to the standard position Z1 for each imaging point QC to generate the standard captured image PC1, and moves the imaging lens 5 to another position Z2 to generate another captured image PC2. Has been made to generate.
  • the image generation apparatus 1 controls the position of the movable stage 4A in the XY stage 4 via the drive control unit 3, thereby sequentially positioning each imaging point QC on the optical axis of the imaging lens 5, while performing the standard operation.
  • a captured image PC1 and another captured image PC2 are sequentially generated.
  • the image processing unit 10 stores the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 in the storage unit 11 in association with the position information indicating the position of each imaging point QC.
  • the composition processing unit 12 performs a combining process for connecting all the standard captured images PC1.
  • the standard image P1 is clear in a portion where the bubble BB is not present because the focal point FC of the imaging lens 5 is aligned with the biological tissue 102. However, in a portion where the bubble BB is present, the focal point FC is aligned with the biological tissue 102. Because there is not, it becomes a blurred state.
  • the image processing unit 10 performs a combining process of connecting all the different captured images PC2 by the synthesis processing unit 12, and generates another image P2 illustrated in FIG.
  • the separate image P2 becomes clear because the focal point FC is aligned with the biological tissue 102 in the portion where the bubble BB exists, but the focal point FC does not exist in the portion where the bubble BB does not exist. Since it does not match the living tissue 102, it becomes a blurred state.
  • the image processing unit 10 determines whether or not the bubble 103 is included in the embedding material 103 based on the standard image P1 by the bubble location determination unit 13, and the measurement point QM where the bubble BB exists. And information indicating the position is supplied to the overall control unit 2 as bubble information. In general, if the bubble BB is formed in the standard image P1, the boundary line always forms a closed region.
  • the boundary line between the embedding material 103 and the bubble BB has a substantially uniform thickness. Furthermore, since the surface tension acts on the boundary surface with the bubble BB when the embedding material 103 is liquid, the curvature at the boundary line with the bubble BB becomes relatively large.
  • the captured image DC is generally a blurred image. Since such a blurred image has low sharpness, the frequency component tends to be low. Therefore, when a predetermined condition is satisfied with respect to the curve NB forming the closed region AB in the standard image P1, the bubble location determination unit 13 determines that the bubble BB exists over the region AB with the curve NB as a boundary line. It is made to distinguish.
  • [Condition 1] there is a curve NB that forms a closed region AB
  • [Condition 2] the line width of the curve NB is within a predetermined range
  • [Condition 3] the curvature of the curve NB is less than or equal to a predetermined value.
  • [Condition 4] The frequency component of the image in the area AB is significantly different from that outside the area AB.
  • the image processing unit 10 combines the portion outside the range AB of the standard image P1 and the portion within the range AB of the separate image P2 by the combining processing unit 12 as shown in FIG.
  • the biological tissue image PR shown is generated.
  • the overall control unit 2 of the image generation device 1 is configured to generate the biological tissue image PR based on the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 according to the flowchart shown in FIG. That is, when the overall control unit 2 acquires a predetermined image generation command from an operation unit or an external device (not shown), the overall control unit 2 starts an image generation processing procedure RT1 and proceeds to step SP1.
  • step SP1 the overall control unit 2 generates the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 for each imaging point QC while appropriately moving the movable stage 4A of the XY stage 4 via the drive control unit 3, and performs the following. Move on to step SP2.
  • step SP2 the overall control unit 2 combines the plurality of standard captured images PC1 by the composition processing unit 12 of the image processing unit 10 to generate one standard image P1, and combines the plurality of different captured images PC2.
  • One separate image P2 is generated, and the process proceeds to the next step SP3.
  • step SP ⁇ b> 3 the overall control unit 2 determines whether or not the standard image P ⁇ b> 1 includes the area AB closed by the curve NB by the bubble location determination unit 13 of the image processing unit 10.
  • step SP4 the overall control unit 2 determines whether or not the line width of the curve NB in the standard image P1 is within a predetermined range (for example, 3 pixels or more and 7 pixels or less) by the bubble location determination unit 13 of the image processing unit 10. judge. If a positive result is obtained here, this indicates that [Condition 2] is satisfied. At this time, the overall control unit 2 proceeds to the next step SP5. In step SP5, the overall control unit 2 determines whether or not the curvature of the curve NB is equal to or less than a predetermined value by the bubble location determination unit 13 of the image processing unit 10.
  • step SP6 the overall control unit 2 determines whether or not the frequency components of the standard image P1 are greatly different between the area AB and the outside of the area AB by the bubble location determination unit 13 of the image processing unit 10. If a positive result is obtained here, this indicates that all of [Condition 1] to [Condition 4] are satisfied. At this time, the overall control unit 2 proceeds to the next step SP7. In step SP7, the overall control unit 2 combines the portion outside the range AB of the standard image P1 and the portion within the range AB of the separate image P2 by using the combining processing unit 12 of the image processing unit 10.
  • a biological tissue image PR (FIG. 6C) is generated. Thereafter, the overall control unit 2 moves to step SP9 and ends the image generation processing procedure RT1. If a negative result is obtained in steps SP3 to SP6, it indicates that one or more of [Condition 1] to [Condition 4] described above is not satisfied. At this time, the overall control unit 2 determines that the bubble BB does not exist in the standard image P1, and proceeds to the next step SP8. In step SP8, the overall control unit 2 uses the standard image P1 as it is as the biological tissue image PR, and then moves to step SP9 to end the image generation processing procedure RT1.
  • the image processing unit 10 discriminates the region AB where the bubble BB is formed from the standard image P1 based on the control of the overall control unit 2, and replaces the image of the region AB with another image P2.
  • a tissue image PR is generated.
  • the image generation device 1 generates the standard captured image PC1 by moving the imaging lens 5 to the standard position Z1 for each imaging point QC, and moves the imaging lens 5 to another position Z2 to separate the imaging point QC.
  • a captured image PC2 is generated and supplied to the image processing unit 10.
  • the image processing unit 10 performs a combining process for connecting all the standard captured images PC1 by the synthesis processing unit 12, and generates a standard image P1 (FIG. 6A).
  • the image processing unit 10 performs a combining process for connecting all the different captured images PC2 by the synthesis processing unit 12, and generates another image P2 (FIG. 6B). Subsequently, the image processing unit 10 determines whether or not the bubble 103 is included in the embedding material 103 by the bubble location determination unit 13 based on the standard image P1. Here, if the bubble 103 is included in the embedding material 103, the image processing unit 10 generates a living tissue image PR (FIG. 6C) by replacing the standard image P1 with another image P2 by the synthesis processing unit 12. To do.
  • the image generating apparatus 1 can generate the biological tissue image PR that is almost entirely clear.
  • the thickness of the embedding material 103 is about 10 [ ⁇ m]
  • the focusing position when the air bubble BB is present due to the surface tension or the like of the embedding material 103 is the air bubble BB. It is uniformly about 5 [ ⁇ m] different from the in-focus position when there is no image (FIG. 3A).
  • the image generation device 1 identifies the location of the bubble BB in the standard image PC1 and replaces only the portion of the bubble BB with another image PC2, almost regardless of the presence or location of the bubble BB.
  • a biological tissue image PR that is clear as a whole can be obtained.
  • the image generating apparatus 1 only needs to synthesize two types of images such as the standard image PC1 and the separate image PC2.
  • the image generation device 1 only needs to generate two captured images at each imaging point QC, and the time required for the imaging process such as movement of the imaging lens 5 in the Z direction can be minimized. . Further, since the image generation apparatus 1 can determine the presence / absence and position of the bubble BB from the standard image PC1, it is not necessary to separately provide an optical component or the like for determining the presence / absence and position of the bubble BB. The whole can be configured easily. At this time, the bubble location determination unit 13 of the image processing unit 10 can accurately determine the bubble BB by combining [Condition 1] to [Condition 4]. The risk of blurring the PR is very low.
  • the image processing unit 12 dares to leave the curve NB in the biological tissue image PR.
  • the image processing unit 12 dares to leave the curve NB in the biological tissue image PR.
  • the biological tissue image PR can actively notify that the image corresponding to the bubble BB has been combined, and can make a diagnosis or the like after recognizing that the combination has been performed.
  • the image generating device 1 connects the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 at the standard position Z1 and the separate position Z2 with respect to each image capturing point QC, thereby connecting the standard image P1 and the separate captured image. PC2 is generated. Further, the image generating apparatus 1 determines whether or not the bubble BB is included in the embedding material 103 based on the standard image P1, and the standard image P1 is determined as another image P2 for the portion where the bubble BB is included. To generate a biological tissue image PR.
  • the image generation apparatus 1 can generate a biological tissue image PR that is almost entirely clear.
  • the pathological slide glass 100 is an imaging target, and thus the description of the configuration of the pathological slide glass 100 is omitted (FIGS. 1 to 3).
  • the cover distance DC is not constant and is different for each part. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 8, a biological tissue image is obtained by an image generation system 20 including an image generation device 1 and a focus information generation device 21 similar to those in the first embodiment.
  • a PR is generated.
  • the focus information generating apparatus 21 detects the standard position Z1 and the different position Z2 for the measurement points QM (FIG.
  • the imaging range AC is about 1 [mm] square
  • the imaging points QC are also arranged at intervals of about 1 [mm] according to this
  • the measurement points QM are about 250 [ ⁇ m] intervals. It is made to be arranged in.
  • the focus information generation device 21 associates information representing the standard position Z1 and another position Z2 with information representing the measurement point QM as focus information IF, and supplies this to the image generation device 1.
  • the image generation device 1 sequentially captures the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 while controlling the position of the imaging lens 5 based on the focus information IF, and finally generates the biological tissue image PR.
  • the focus information generation device 21 is configured to perform overall control by the overall control unit 22.
  • the overall control unit 22 includes a CPU (not shown), a ROM that stores various programs and the like, and a RAM that is used as a work memory of the CPU.
  • the overall control unit 22 emits a light beam LM composed of divergent light having a predetermined wavelength from a light source 31 composed of a laser diode or the like, and converts it into parallel light by a collimator lens 32 to thereby convert a polarized beam.
  • the light enters the splitter (PBS) 33.
  • the polarization beam splitter 33 transmits almost all of the P-polarized light beam and reflects almost all of the S-polarized light beam on the reflection / transmission surface 33 ⁇ / b> S having different transmittance depending on the polarization direction of the light. Yes.
  • the polarization beam splitter 33 transmits almost all of the light beam LM through the reflection / transmission surface 33 ⁇ / b> S and makes it incident on the quarter-wave plate 34.
  • the quarter-wave plate 34 is adapted to mutually convert light between linearly polarized light and circularly polarized light. For example, a light beam LM composed of P-polarized light is converted into left-handed circularly polarized light and is incident on the objective lens 35.
  • the objective lens 35 has the same optical characteristics as the imaging lens 5 of the image generating apparatus 1, and collects the light beam LM to irradiate the pathological slide glass 100.
  • the objective lens 35 is moved in the direction along the optical axis of the light beam LM (hereinafter referred to as the Z direction) by the actuator 36 under the control of the overall control unit 22 and the drive control unit 23.
  • the focal point FM of the light beam LM can be moved in the Z direction.
  • the position of the objective lens 35 in the Z direction corresponds to the position of the imaging lens 5 in the Z direction.
  • the XY stage 30 is configured similarly to the XY stage 4 of the image generation apparatus 1.
  • the XY stage 30 fixes the pathological slide glass 100 to a predetermined movable stage 30A, and moves the movable stage in the left-right direction (hereinafter referred to as the X direction) and toward the front or back (hereinafter referred to as the Y direction). ) Can be moved to.
  • the overall control unit 22 has measurement point position information corresponding to the position of the measurement point QM, and supplies this to the drive control unit 23.
  • the drive control unit 23 generates a position control signal based on the measurement point position information and supplies it to the XY stage 30, thereby moving the movable stage 30A to which the pathological slide glass 100 is fixed to the X direction and the Y direction. Move to.
  • the XY stage 30 can align the optical axis of the light beam LM (indicated by the alternate long and short dash line in the figure) with the measurement point QM on the pathological slide glass 100.
  • the light beam LM is reflected by the pathological slide glass 100 to become a reflected light beam Lr.
  • the reflected light beam Lr becomes right circularly polarized light because the rotation direction in the circularly polarized light is reversed.
  • the reflected light beam Lr travels in the opposite direction to the light beam LM, is converted into parallel light by the objective lens 35, and is incident on the quarter wavelength plate 34.
  • the quarter-wave plate 34 converts the reflected light beam Lr composed of right-handed circularly polarized light into S-polarized light (that is, linearly polarized light) and makes it incident on the polarizing beam splitter 33.
  • the polarization beam splitter 33 reflects almost all of the reflected light beam Lr made of S-polarized light on the reflection / transmission surface 33 ⁇ / b> S and makes it incident on the beam splitter (BS) 41.
  • the beam splitter 41 transmits the light beam at a ratio of about half by the reflection / transmission surface 31S and reflects the remaining half. Actually, the beam splitter 41 transmits the reflected light beam Lr at a ratio of about half to thereby form the first reflected light beam Lr1, and makes it incident on the multi lens 42.
  • the multilens 42 condenses the first reflected light beam Lr1 and has astigmatism, and irradiates the first light receiver 43.
  • the first light receiver 43 has four light receiving regions 43A, 43B, 43C, and 43D arranged in a lattice pattern, and the light of the first reflected light beam Lr1 at the center point 33Q.
  • the mounting position and the like are adjusted so that the shaft is positioned.
  • the first light receiver 43 receives a part of the first reflected light beam Lr1 by the light receiving regions 43A, 43B, 43C, and 43D, respectively, and receives first light reception signals S1A, S1B, S1C, and S1D according to the amount of received light.
  • the beam splitter 41 reflects the reflected light beam Lr at a ratio of about half to form the second reflected light beam Lr2, and makes this incident on the irregular reflection component removing unit 44.
  • the irregular reflection component removal unit 44 includes a condenser lens 45, a pinhole plate 46, and a collimator lens 47.
  • the condensing lens 45 condenses the second reflected light beam Lr2 and irradiates the pinhole plate 46 with it.
  • the pinhole plate 46 is provided with a minute passage hole 46H around the optical axis of the second reflected light beam Lr2 in the vicinity of the focal point of the second reflected light beam Lr2.
  • the second reflected light beam Lr ⁇ b> 2 is collected by the condenser lens 45, passes through the passage hole 46 ⁇ / b> H of the pinhole plate 46, becomes diverging light, and enters the collimator lens 47. At this time, portions of the second reflected light beam Lr2 other than the vicinity of the focal point collected by the condenser lens 45 are blocked by the pinhole plate 46.
  • the collimator lens 47 converts the second reflected light beam Lr2 into parallel light and makes it incident on the condensing lens 48.
  • the condensing lens 48 condenses the second reflected light beam Lr2 and makes it incident on the second light receiver 49.
  • the second light receiver 49 generates a second light reception signal S2 corresponding to the light amount of the second reflected light beam Lr2, and supplies this to the signal processing unit 24.
  • the signal processing unit 24 generates focus information IF at the measurement point QM by performing focus information generation processing described later.
  • the focus information generation device 21 irradiates the pathological slide glass 100 with the optical axis of the light beam LM aligned with the measurement point QM, and the reflected light beam Lr generated at this time is reflected on the first reflected light beam Lr1 and the second reflected light. Separated into a beam Lr2.
  • the focus information generating device 21 receives the first reflected light beam Lr1 with astigmatism, and receives the second reflected light beam Lr2 after passing through the passage hole 46H of the pinhole plate 46. It is made like that.
  • [2-2. Generation of focus information] Next, generation of the focus information IF for each measurement point QM will be described. [2-2-1. When no bubbles are included]
  • the overall control unit 22 generates the first light reception signals S1A to S1D and the second light reception signal S2 by the first light receiver 43 and the second light receiver 49, respectively, and moves the objective lens 35 to the far side of the pathological slide glass 100 by the actuator 36. It is moved at a constant speed in the Z direction so as to come closer.
  • the signal processing unit 24 generates a sum signal SS according to the following equation (1) based on the first light reception signals S1A to S1D generated by the first light receiver 43, and sends this to the overall control unit 22. Supply.
  • This sum signal SS represents the total amount of light of the first reflected light beam Lr1.
  • SS S1A + S1B + S1C + S1D (1)
  • FIGS. 2A and 2B a case is assumed in which the bubble BB is not included in the embedding material 103.
  • the value of the sum signal SS varies depending on the position of the objective lens 35 in the Z direction, as shown in FIG.
  • the actuator 36 moves the objective lens 35 at a constant speed.
  • the horizontal axis in FIG. 11 represents the time axis and also represents the relative position of the objective lens 35 in the Z direction, that is, the relative position of the focal point FM in the Z direction.
  • the sum signal SS forms a peak waveform with a relatively large signal level centered on the position Z11, and a peak waveform with a medium signal level centered on the position Z13. Forming.
  • the peak in the sum signal SS is that the light beam LM is reflected with a relatively high reflectance, that is, the focal point FM of the light beam LM is located at the boundary surface between two types of substances having different refractive indexes. It represents that.
  • the refractive index (about 1.5) of the cover glass 104 is greatly different from the refractive index (about 1) of air existing around the upper surface 104A.
  • the peak centered on the position Z11 in the sum signal SS indicates that the focal point FM of the light beam LM is located on the upper surface 104A of the cover glass 104 at this time.
  • the peak centered at the position Z13 indicates that the light beam LM is reflected with a relatively low reflectance. That is, this peak represents that the focal point FM of the light beam LM is located in a substance that has a relatively low light transmittance and reflects a part thereof, that is, in the living tissue 102.
  • the refractive indexes of the cover glass 104 and the embedding material 103 are both approximately equal at about 1.5. For this reason, the light beam LM is hardly reflected at the boundary surface between the cover glass 104 and the embedding material 103.
  • a large peak appears when the objective lens 35 is at the position Z11 and the focal point FM of the light beam LM is located at the upper surface 104A of the cover glass 104.
  • a medium peak appears when the objective lens 35 is at the position Z13 and the focal point FM is in the living tissue 102.
  • the difference signal SD is calculated by the same calculation principle as the focus error signal based on the astigmatism method in the optical disc apparatus in the equation (2).
  • FIG. 11B corresponding to FIG. 11A the value of the difference signal SD varies depending on the position of the objective lens 35 in the Z direction, as in the sum signal SS. As can be seen from FIG.
  • the difference signal SD forms a so-called S-shaped curve in which positive and negative peaks having a relatively large signal level center around the position Z11 appear continuously.
  • the S-shaped curve of the difference signal SD shows a negative peak and a positive peak across the position Z11, and has a value “0” at the position Z11. This indicates that the focus FM of the light beam LM is positioned on the upper surface 104A of the cover glass 104 when the objective lens 35 is at the position Z11.
  • the difference signal SD varies in the vicinity of the position Z13. This indicates that the light beam LM is randomly reflected with a relatively low reflectance.
  • the focal point FM of the light beam LM is considered to be located in a substance that has a relatively low light transmittance and reflects a part thereof, that is, in the living tissue 102.
  • the focus information generation device 21 when the light beam LM is reflected by a uniform surface such as the upper surface 104A and the lower surface 104B of the cover glass 104, the light beam LM is reflected almost uniformly. For this reason, the reflected light beam Lr contains almost no irregular reflection component.
  • the beam splitter 41 separates the reflected light beam Lr into the first reflected light beam Lr1 and the second reflected light beam Lr2 so that the amount of the reflected light beam Lr is substantially divided into two equal parts.
  • the light amounts of the first reflected light beam Lr1 and the second reflected light beam Lr2 immediately after being emitted from the beam splitter 41 are substantially equal.
  • the second reflected light beam Lr2 is collected by the condensing lens 45, almost no diffuse reflection component is contained therein, so almost all of the component is collected at the focal point. Therefore, the second reflected light beam Lr2 passes through the pinhole plate 46 without being blocked by the passage hole 46H.
  • the light quantity of the second reflected light beam Lr2 reaching the second light receiver 49 is substantially equal to the light quantity of the first reflected light beam Lr1 reaching the first light receiver 43.
  • the living tissue 102 since the structure of cells and the like included in the living tissue 102 is not uniform, the living tissue 102 partially reflects the light beam LM. Therefore, the reflected light beam Lr reflected by the living tissue 102 includes an irregular reflection component.
  • the beam splitter 41 separates the reflected light beam Lr containing the irregular reflection component into a first reflected light beam Lr1 and a second reflected light beam Lr2. That is, the first reflected light beam Lr1 and the second reflected light beam Lr2 also include irregular reflection components.
  • the first light receiver 43 receives the first reflected light beam Lr1 including the irregular reflection component without being attenuated or blocked in the middle.
  • the irregular reflection component included in the second reflected light beam Lr2 is condensed to some extent when it is collected by the condenser lens 45, but is not necessarily collected near the focal point. For this reason, the irregular reflection component of the second reflected light beam Lr2 is blocked by the pinhole plate 46 of the irregular reflection component removing unit 44. As a result, the second reflected light beam Lr2 reaching the second light receiver 49 has the irregular reflection component removed. Accordingly, the amount of light of the second reflected light beam Lr2 reaching the second light receiver 49 is smaller than the amount of light of the first reflected light beam Lr1 reaching the first light receiver 43.
  • the second light reception signal S2 generated by the second light receiver 49 is The signal waveform as shown in FIG. In FIG. 11C, the second received light signal S2 forms a peak waveform having a signal level similar to that of FIG. 11A centering on the position Z11, but centering on the position Z13. A small peak waveform having a signal level lower than (A) is formed.
  • the second light receiving signal S2 has a signal level substantially equal to the sum signal SS.
  • the focal point FM of the light beam LM is located in the living tissue 102, and the reflected light beam Lr includes some irregular reflection components.
  • the second light receiving signal S2 has a signal level lower than that of the sum signal SS.
  • the value obtained by dividing the second received light signal S2 by the sum signal SS is a component other than irregular reflection in the reflected light beam Lr (hereinafter referred to as a uniform reflection component). It will represent the ratio.
  • this ratio is referred to as uniform reflectance RE.
  • the uniform reflectance RE becomes a relatively high value when the light beam LM is reflected by a uniform boundary surface, and a part of the light beam LM is irregularly reflected. In this case, that is, when the focus FM of the light beam LM is in the living tissue 102, the value becomes relatively low. Therefore, the signal processing unit 24 calculates the uniform reflectance RE according to the equation (3) and supplies it to the overall control unit 22.
  • the overall control unit 22 It is determined that the focus FM of the beam LM is in the living tissue 102.
  • the thresholds TH2 and TH3 are values appropriately determined based on experimental results and the like.
  • the overall control unit 22 sets the position Z13 of the objective lens 35 at this time as a standard position Z1 at which the focus FC of the imaging lens 5 can be adjusted to the living tissue 102 when the embedding material 103 does not include the bubble BB. [2-2-2.
  • the waveforms of the sum signal SS and the difference signal SD correspond to those in FIGS. 11A and 11B, respectively.
  • the shape is different from the case where the bubbles BB are not included.
  • the waveforms of the second light receiving signal S2 and the uniform reflectance RE do not include the bubble BB as shown in FIGS. 12C and 12D corresponding to FIGS. 11C and 11D, respectively.
  • the shape is different from the case.
  • the sum signal SS in FIG. 12A has the same waveform as that in FIG.
  • the sum signal SS forms the same peak waveform in the vicinity of the position Z22 as in the vicinity of the position Z21. Further, the sum signal SS forms a peak waveform slightly smaller than the peak in the vicinity of the position Z21 in the vicinity of the position Z23, and a part of the signal level fluctuates.
  • the peak formed in the vicinity of the position Z22 is considered to be caused by the boundary surface between the lower surface 104B of the cover glass 104 and the bubble BB (FIG. 3A). Further, the peak formed in the vicinity of the position Z23 is considered to be caused by the boundary surface between the bubble BB and the living tissue 102.
  • the sum signal SS has peaks that do not occur when the bubble BB is not included at the positions Z22 and Z23, respectively.
  • the waveform of the difference signal SD in FIG. 12B has the same shape in the vicinity of the position Z21 as that in the vicinity of the position Z11 in FIG. However, unlike the waveform of FIG. 11B, the waveform of the difference signal SD forms an S-shaped curve similar to that in the vicinity of the position Z21 in the vicinity of the position Z22 and in the vicinity of the position Z23. That is, when the bubble 103 is included in the embedding material 103, S-curve that does not occur when the bubble BB is not included appears at the positions Z22 and Z23 in the difference signal SD.
  • the waveform of the second light reception signal S2 in FIG. 12C is substantially the same shape as the sum signal SS at the positions Z21, Z22 and Z23, but the signal level of the fluctuation portion at the position Z23 is slightly lower. . That is, when the objective lens 35 is at the position Z21, the focal point FM of the light beam LM is located on the upper surface 104A of the cover glass 104, and the reflected light beam Lr contains almost no irregular reflection component. For this reason, the second light receiving signal S2 has a signal level substantially equal to the sum signal SS.
  • the focal point FM of the light beam LM is located in the living tissue 102, and the reflected light beam Lr includes some irregular reflection components. Since the irregular reflection component is removed by the irregular reflection component removing unit 44, the second light reception signal S2 has a signal level lower than that of the sum signal SS. Accordingly, the waveform of the uniform reflectance RE (FIG. 12D) may be lower than the values at the positions Z21 and Z22 in the vicinity of the position Z23. Therefore, the overall control unit 22 first determines that the bubble BB exists when the difference signal SD (FIG. 12B) forms an S-shaped curve at positions Z22 and Z23 other than the position Z21.
  • the overall control unit 22 determines a position where the sum signal SS is larger than the threshold value TH2 (FIG. 12A) and the uniform reflectance RE is smaller than the threshold value TH3 (FIG. 12D) as a position Z23. To do. At this time, the overall control unit 22 sets the position Z23 as another position Z2 at which the focal point FC of the imaging lens 5 can be aligned with the living tissue 102 when the embedding material 103 includes the bubble BB. [2-2-3. Focus position detection procedure] Actually, the overall control unit 22 performs the focus position detection process according to the flowchart shown in FIG.
  • the overall control unit 22 starts the focus position detection processing procedure RT2 based on an operation instruction from an operation unit (not shown), and proceeds to step SP11.
  • the overall control unit 22 moves the moving stage of the XY stage 30 via the drive control unit 23, aligns the optical axis of the light beam LM with the measurement point QM of the pathological slide glass 100, and proceeds to the next step SP12.
  • the overall control unit 22 causes the signal processing unit 24 to calculate the sum signal SS and the difference signal SD while moving the objective lens 35 in the Z direction by the actuator 36 via the drive control unit 23, and the next step Move to SP13.
  • step SP13 the overall control unit 22 first sets the position of the objective lens 35 when the value of the sum signal SS is larger than the threshold value TH1 or when the difference signal SD forms an S-shaped curve as the position Z11, and the next step Move to SP14.
  • the position Z11 represents the same position as the position Z21, and is a position where the focus FM of the light beam LM matches the upper surface 104A of the cover glass 104.
  • the overall control unit 22 detects a position Z at which the sum signal SS is equal to or greater than the threshold value TH2 and the uniform reflectance RE is less than the threshold value TH3, and proceeds to the next step SP15.
  • step SP15 the overall control unit 22 determines whether or not an S-shaped curve appears in the difference signal SD other than the position Z11, that is, whether both positive and negative peaks appear. If a negative result is obtained here, this indicates that the bubble BB could not be detected at the measurement point QM. At this time, the overall control unit 22 proceeds to the next step SP16.
  • step SP16 the overall control unit 22 sets the position Z detected in step SP14 as the standard position Z1, and generates focus information IF in which the information indicating the measurement point QM and the information indicating the standard position Z1 are associated with each other. The process proceeds to step SP17.
  • step SP17 the overall control unit 22 determines that there is no bubble BB at the measurement point QM, generates bubble information IB in which information indicating the measurement point QM and information indicating that there is no bubble BB are associated. The process proceeds to the next step SP20, and the focus position detection processing procedure RT2 is terminated. On the other hand, if a positive result is obtained in step SP15, this indicates that the bubble BB has been detected at the measurement point QM. At this time, the overall control unit 22 proceeds to the next step SP18. In step SP18, the overall control unit 22 sets the position Z detected in step SP14 as another position Z2, and generates focus information IF in which information representing the measurement point QM and information representing another position Z2 are associated with each other.
  • step SP19 the overall control unit 22 determines that the bubble BB exists at the measurement point QM, generates bubble information IB in which information indicating the measurement point QM and information indicating that the bubble BB exists are associated with each other.
  • the process proceeds to the next step SP20, and the focus position detection processing procedure RT2 is terminated.
  • the overall control unit 22 executes the focus position detection processing procedure RT2 for a plurality of measurement points QM, and generates focus information IF and bubble information IB for each measurement point QM.
  • the bubble information IB is information that can identify the location where the bubble BB is present in the pathological slide glass 100.
  • the measurement point QM without the bubble BB is represented by a black circle
  • the measurement point QM with the bubble BB is represented by a white circle.
  • the overall control unit 22 determines the presence or absence of the bubble BB at each measurement point QM based on the sum signal SS and the difference signal SD, and then detects the standard position Z1 or another position Z2 to obtain the focus information IF.
  • the bubble information IB is generated. [2-3. Generation of tissue images] As described above, in the image generation system 20, the biological tissue image PR is generated by the image generation apparatus 1 based on the focus information IF and the bubble information IB supplied from the focus information generation apparatus 21.
  • the standard position Z1 and each other for each imaging point QC are calculated.
  • the overall control unit 2 calculates the standard position Z1 of the imaging point QC by taking the average value of the standard positions Z1 detected for all the measurement points QM included in the range of the imaging range AC (FIG. 5), for example. can do. Further, the overall control unit 2 can similarly calculate another position Z2 of the imaging point QC.
  • the overall control unit 2 determines whether or not the bubble BB is present in the standard image P1 based on the bubble information IB, specifies the approximate position of the bubble BB, and then determines the bubble in the standard image P1. A detailed position of BB is detected. Specifically, the overall control unit 2 of the image generation apparatus 1 generates the biological tissue image PR based on the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 according to the flowchart of FIG. 15 corresponding to FIG. . That is, when the overall control unit 2 acquires a predetermined image generation command from an operation unit or an external device (not shown), the overall control unit 2 starts the image generation processing procedure RT3 and proceeds to step SP21.
  • step SP21 the overall control unit 2 calculates the standard position Z1 and the separate position Z2 of each imaging point QC based on the standard position Z1 and the separate position Z2 of the measurement point QM acquired as the focus information IF, and the next step Move on to SP22.
  • step SP22 the overall control unit 22 generates the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 for each imaging point QC while appropriately moving the movable stage 4A of the XY stage 4 via the drive control unit 3, and performs the following. Control goes to step SP23.
  • step SP23 the overall control unit 2 combines the plurality of standard captured images PC1 by the composition processing unit 12 of the image processing unit 10 to generate one standard image P1, and also combines the plurality of different captured images PC2.
  • step SP24 the overall control unit 2 determines whether or not the bubble BB is included in the standard image P1 based on the bubble information IB. If a positive result is obtained here, this indicates that it is necessary to synthesize the standard image P1 and the separate image P2 to generate the biological tissue image PR. At this time, the overall control unit 2 performs the next step SP25. Move on. In step SP25, the overall control unit 2 uses the bubble information IB and based on the position information of the measurement point QM where the bubble BB exists, the approximate position of the boundary line between the bubble BB and the embedding material 103 Is recognized and the process proceeds to the next step SP26.
  • the overall control unit 2 recognizes that a boundary line exists between the two measurement points QM when there is a bubble BB on one side and no bubble BB on the other. it can.
  • the overall control unit 2 calculates the position of the detailed boundary line in the standard image P1 based on the recognized approximate position, and proceeds to the next step SP27.
  • the overall control unit 2 combines the portion outside the boundary line in the standard image P1 and the portion inside the boundary line in the separate image P2 by the combining processing unit 12 of the image processing unit 10, thereby An image PR (FIG. 6C) is generated. Thereafter, the overall control unit 2 moves to step SP29 and ends the image generation processing procedure RT3.
  • step SP24 the overall control unit 2 uses the standard image P1 as it is as the biological tissue image PR, and then moves to step SP29 to end the image generation processing procedure RT3.
  • the image generation device 1 generates the standard image P1 and the separate image P2 in which each part is focused, and then a clear biological tissue.
  • An image PR can be generated.
  • the focus information generation device 21 detects the standard position Z1 or another position Z2 for each measurement point QM to generate the focus information IF, and also generates the bubble information IB.
  • the image generating apparatus 1 obtains the standard position Z1 and the separate position Z2 of each imaging point QC based on the standard position Z1 and the separate position Z2 of each measurement point QM, and then obtains the standard captured image PC1 and the separate captured image PC1.
  • Each captured image PC2 is generated and supplied to the image processing unit 10.
  • the image processing unit 10 performs a combining process of connecting the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 at each imaging point QC by the synthesis processing unit 12 to generate the standard image P1 and the separate image P2, respectively. Subsequently, the image processing unit 10 determines whether or not the bubble 103 is included in the embedding material 103 by the bubble location determination unit 13 based on the standard image P1. Here, when the bubble 103 is included in the embedding material 103, the image processing unit 10 uses the synthesis processing unit 12 to replace the standard image P1 with another image P2 and generate a living tissue image PR.
  • the image generation system 20 can generate the biological tissue image PR that is almost entirely clear.
  • the reflectance at the boundary surface between the bubble BB and the cover glass 104 or the living tissue 102 becomes relatively high. Accordingly, the values of the sum signal SS and the difference signal SD form peaks and S-curves that did not exist when the bubble BB was not included (FIGS. 9A and 9B).
  • the pathological slide glass 100 a part of the light beam LM is irregularly reflected only in the living tissue 102, and hardly diffusely reflected on other boundary surfaces.
  • the focus information generation device 21 only when the focal point of the light beam LM is in the living tissue 102, the light quantity of the second reflected light beam Lr2 from which the irregular reflection component is removed by the irregular reflection component removal unit 44 is the first reflected light. It is lower than the light amount of the beam Lr1. Therefore, the focus information generation device 21 uses the uniform reflectance RE that represents the ratio of the second signal to the sum signal SS as a determination index, so that the focus FM of the light beam LM is located at the position Z in the living tissue 102, that is, the standard. The position Z1 or another position Z2 can be reliably detected.
  • the image generation apparatus 1 has a relatively low reading speed of image data from each pixel. Therefore, when the focus adjustment process using the image data is performed, the focusing process is performed. It is thought that it will take a lot of time. For example, when the NA is 0.8, the imaging lens 5 has an extremely short focal depth of about 1 [ ⁇ m]. For this reason, it is desirable that the image generation apparatus 1 measures the cover distance DM using the actual pathological slide glass 100 in order to generate an image in which the focus of the imaging lens 5 matches the living tissue 102. On the other hand, in the image generation system 20, the focus information IF is generated in advance by the focus information generation device 21 using the actual pathological slide glass 100.
  • the image generation apparatus 1 can reliably focus the imaging lens 5 on the living tissue 102 in the pathological slide glass 100 without being influenced by the reading speed of the image data. .
  • the image generating apparatus 1 calculates the standard position Z1 and the different position Z2 for the imaging point QC based on this, and then captures the image.
  • the lens 5 can be focused on the living tissue 102 in a short time.
  • the image generation system 20 can significantly reduce the time required to complete the generation of the biological tissue image PR for one pathological slide glass 100.
  • the image generation apparatus 1 can recognize the presence / absence of the bubble BB and the approximate position of the boundary line between the bubble BB and the embedding material 103 based on the bubble information IB. For this reason, the image generation device 1 can significantly reduce the calculation processing load as compared with the first embodiment, and can detect the detailed position of the bubble BB in a short time, so that the generation of the biological tissue image PR is completed. The required time can be greatly reduced. Furthermore, the image generation apparatus 1 of the image generation system 20 can achieve the same effects as the image generation apparatus 1 in the first embodiment in other respects. According to the above configuration, the image generation system 20 detects the standard position Z1 or another position Z2 for each measurement point QM by the focus information generation device 21.
  • the image generation device 1 generates the standard image P1 and the separate captured image PC2 by connecting the standard captured image PC1 and the separate captured image PC2 at the standard position Z1 and the separate position Z2 for each imaging point QC. Further, the image generating device 1 generates a living tissue image PR by replacing the standard image P1 with another image P2 for the portion where the embedding material 103 includes the bubble BB. Thereby, the image generation system 20 can generate a biological tissue image PR that is almost entirely clear. ⁇ 3.
  • the other position Z2 may be a position that is at least closer to the position where the focus of the imaging lens 5 matches the biological tissue 102 than the standard position Z1 when the bubble BB is present.
  • a biological tissue image PR that is clearer than at least the standard image P1 can be obtained for the portion where the bubble BB is present.
  • the standard image P1 and the separate image P2 are synthesized based on the position of the bubble BB determined by the bubble location determination unit 13 has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the standard image P1 and the separate image P2 may be combined based on the position of the bubble BB detected by another detection device or the like. good.
  • the present invention is not limited to this, and the presence / absence of the bubble BB and the position of the bubble BB may be detected based on another image P2.
  • the second embodiment the case has been described in which it is determined that the bubble BB exists when all of [Condition 1] to [Condition 4] are satisfied.
  • the present invention is not limited to this. For example, when [Condition 1] and [Condition 2] are satisfied, it may be determined that the bubble BB exists by using various conditions singly or in combination.
  • the present invention is not limited to this, and at least one of the standard position Z1 and another position Z2 may be detected using a predetermined focus detection mechanism or the like.
  • the image generation system 20 in which the image generation apparatus 1 and the focus information generation apparatus 21 are separated is described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the light source 31, the objective lens 35, the first light receiver 43, the second light receiver 49, and the like may be incorporated into the image generation apparatus 1 and the like.
  • the focus information generation device 21 may generate only the focus information IF.
  • the irregular reflection component removal unit 44 of the focus information generation device 21 is configured by the condenser lens 45, the pinhole plate 46, and the collimator lens 47, and is included in the second reflected light beam Lr2. The case where the irregular reflection component is removed has been described.
  • the irregular reflection component removal unit may be configured by other various optical elements or combinations thereof to remove the irregular reflection component included in the second reflected light beam Lr2.
  • the uniform reflectance RE representing the ratio of the second light reception signal S2 to the sum signal SS is less than the threshold value TH3.
  • the position Z3 is not limited to this.
  • the position is determined based on various degrees of difference between the sum signal SS and the second light reception signal S2. You may make it discriminate
  • the position Z3 may be determined using the fact that the scattered light is blocked by the pinhole plate 46 and the value of the second light reception signal S2 is smaller than the value of the sum signal SS.
  • the imaging lens 5 may be fixed, and the movable stage 4A of the XY stage 4 may be moved in the Z direction (that is, an XYZ stage). The point is that the relative position of the focal point FC of the imaging light LC with respect to the pathological slide glass 100 may be changed in the Z direction.
  • the case where a plurality of imaging points QC are set on the pathological slide glass 100 has been described (FIG. 13).
  • the present invention is not limited to this.
  • the entire imaging range of the living tissue 102 can be imaged by one imaging process in the imaging unit 8
  • only one imaging point QC may be set.
  • the measurement points QM may be arranged at intervals equal to or smaller than the imaging points QC.
  • the case where the living tissue 102 is an imaging target has been described.
  • the present invention is not limited to this, and other various objects may be used as an imaging target.
  • the imaging target only needs to have a property of irregularly reflecting a part of the light beam LM.
  • the focus information generation device 21 can detect the position Z3 based on the uniform reflectance RE.
  • the imaging unit 8 as the imaging unit, the actuator 6 and the drive control unit 3 as the focus moving unit, the overall control unit 2 as the focal position acquisition unit, and the imaging control unit The case where the image generation apparatus 1 as an image generation apparatus is configured by the overall control section 2 as the above, the bubble location determination section 13 as the bubble information acquisition section, and the synthesis processing section 12 as the image generation section has been described.
  • an image generating apparatus is configured by an imaging unit having various other configurations, a focus moving unit, a focal position acquisition unit, an imaging control unit, a bubble information acquisition unit, and an image generation unit. You may make it comprise.
  • the present invention can also be used in various image generation apparatuses that generate an image by imaging an imaging target in which bubbles may be present.
  • Bubble LM ... Light beam, Lr ... Reflected light beam, Lr1 ... First reflected light beam, Lr2 ... Second reflected light beam, FM ... Focus, S1A to S1D ... First 1 light reception signal, SS ... sum signal, SD ... difference signal, S2 ... second light reception signal, RE ... uniform reflectance

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Abstract

鮮明な生体組織の画像を生成できるようにする。画像生成装置(1)は、各撮像点(QC)について、標準位置(Z1)及び別位置(Z2)における標準撮像画像(PC1)及び別撮像画像(PC2)をそれぞれ繋ぎ合わせることにより、標準画像(P1)と別撮像画像(PC2)とを生成する。また画像生成装置(1)は、標準画像(P1)を基に、包埋材(103)に気泡(BB)が含まれているか否かを判定し、当該気泡(BB)が含まれていた部分について、標準画像(P1)を別画像(P2)に置き換えて生体組織画像(PR)を生成する。これにより画像生成装置(1)は、ほぼ全体が鮮明な生体組織画像(PR)を生成することができる。

Description

画像生成装置及び画像生成方法
 本発明は画像生成装置及び画像生成方法に関し、例えば生体組織を撮像して生体組織画像を生成する画像生成装置に適用して好適なものである。
 従来、生体組織を基に病理診断を行う場合には、生体組織をスライドガラス上に固定した病理スライドガラスを作成し、医師が顕微鏡等を用いて当該病理スライドガラスを観察していた。
 近年では、利便性等の観点から、スライドガラス上の生体組織を予め撮像する画像生成装置を用いて当該生体組織の画像を生成しておき、当該画像を表示して医師に病理診断をさせる手法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 かかる画像生成装置では、一般に、ディジタルカメラと同様の撮像原理により画像データを生成する。また画像生成装置では、撮像素子の画素数やレンズの画角等の制約により、複数の撮像点を設定して撮像範囲を少しずつ移動しながら生体組織の一部を順次撮像し、撮像した画像をつなぎ合わせるといった手法が用いられている。
特開2006−292999公報(第1図)
 ところで病理スライドガラスは、ガラスプレート上に薄くスライスした生体組織が載せられ、所定の包埋材が塗布された上でカバーガラスが被されるようになされている。このとき病理スライドガラスは、包埋材中に気泡が含まれてしまうことがある。
 包埋材中に気泡が含まれる場合、気泡と包埋材との屈折率の違いにより、気泡が存在する位置と存在しない位置とで焦点位置が異なることになる。このため画像生成装置は、病理スライドガラスを撮像した場合、気泡がある箇所については、焦点が合わずにぼやけた画像となる等、生体組織の画像を正しく得ることができないという問題があった。
 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、鮮明な生体組織の画像を生成し得る画像生成装置及び画像生成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の画像生成装置においては、スライスされた生体組織がスライドガラスの置載面上に搭載され当該生体組織が包埋材及びカバーガラスにより被覆されてなる病理スライドガラスから得られる光を、所定の撮像レンズにより集光し画像を生成する撮像部と、撮像レンズの光軸方向に関し、病理スライドガラスに対する撮像レンズの焦点の相対位置を変化させる焦点移動部と、相対位置のうち、光軸上における包埋材中に気泡が含まれないときに撮像レンズの焦点を生体組織に合わせる標準位置と、当該標準位置よりも光軸上における包埋材中に気泡が含まれるときにレンズの焦点を生体組織に合わせる位置に近接した別位置とを、それぞれ取得する焦点位置取得部と、焦点移動部により撮像レンズの焦点の相対位置を標準位置及び別位置にそれぞれ設定したときの標準画像及び別画像を撮像部によりそれぞれ生成させる撮像制御部と、病理スライドガラスにおける気泡の存在箇所を表す気泡情報を取得する気泡情報取得部と、気泡情報を基に、標準画像における気泡以外の部分と別画像における気泡に相当する部分とを合成した生体組織画像を生成する画像生成部とを設けるようにした。
 これにより本発明の画像生成装置は、標準画像における気泡が有る部分を特定した上で、より鮮明な別画像に置き換えて生体組織画像を生成することができる。
 また本発明の画像生成方法においては、スライスされた生体組織がスライドガラスの置載面上に搭載され当該生体組織が包埋材及びカバーガラスにより被覆されてなる病理スライドガラスと撮像レンズとの相対位置として、撮像レンズの光軸上における包埋材中に気泡が含まれないときに撮像レンズの焦点を生体組織に合わせる標準位置を取得する標準位置取得ステップと、相対位置として、標準位置よりも光軸上における包埋材中に気泡が含まれるときにレンズの焦点を生体組織に合わせる位置に近接した別位置を取得する別位置取得ステップと、撮像レンズの光軸方向に関し、病理スライドガラスに対する撮像レンズの焦点の相対位置を標準位置及び別位置にそれぞれ移動させる移動ステップと、相対位置を標準位置及び別位置にそれぞれ移動させたときの、生体組織から得られる光を撮像レンズにより集光し標準画像及び別画像をそれぞれ生成する画像生成ステップと、病理スライドガラスにおける気泡の存在箇所を表す気泡情報を取得する気泡情報取得ステップと、気泡情報を基に、標準画像における気泡以外の部分と別画像における気泡に相当する部分とを合成した生体組織画像を生成する画像生成ステップとを設けるようにした。
 これにより本発明の画像生成方法では、標準画像における気泡が有る部分を特定した上で、より鮮明な別画像に置き換えて生体組織画像を生成することができる。
 本発明によれば、標準画像における気泡が有る部分を、より鮮明な別画像に置き換えて生体組織画像を生成することができる。かくして本発明は、鮮明な生体組織の画像を生成し得る画像生成装置及び画像生成方法を実現できる。
 図1は、病理スライドガラスの構成を示す略線図である。
 図2は、病理スライドガラスの構成を示す略線図である。
 図3は、病理スライドガラスの構成を示す略線図である。
 図4は、画像生成装置の構成を示す略線図である。
 図5は、測定点及び撮像点の設定の説明に供する略線図である。
 図6は、画像の合成の説明に供する略線図である。
 図7は、画像生成処理手順を示すフローチャートである。
 図8は、画像生成システムの構成を示す略線図である。
 図9は、焦点情報生成装置の構成を示す略線図である。
 図10は、第1受光器の構成を示す略線図である。
 図11は、対物レンズをZ方向へ移動させたときの信号波形を示す略線図である。
 図12は、対物レンズをZ方向へ移動させたときの信号波形を示す略線図である。
 図13は、焦点位置検出処理手順を示すフローチャートである。
 図14は、気泡情報により表される測定点ごとの気泡の有無を示す略線図である。
 図15は、第2の実施の形態による画像生成処理手順を示すフローチャートである。
 以下、発明を実施するための形態(以下実施の形態とする)について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
 1.第1の実施の形態(合焦位置が一定の例)
 2.第2の実施の形態(合焦位置が一定でない例)
 3.他の実施の形態
<1.第1の実施の形態>
[1−1.病理スライドガラスの構成]
 本発明にかかる撮像装置について説明する前に、撮像対象となる生体組織を保持する病理スライドガラス100の構成について、図1(A)~(C)に示す断面図を用いその作成過程に沿って説明する。
 実際上病理スライドガラス100は、まず略薄板状のガラス材料でなるスライドガラス101の置載面101A上に、薄くスライスされた生体組織102が広げられた状態でほぼ中央に置かれる(図1(A))。
 スライドガラス101は、図における横方向の長さが約75[mm]、奥行き方向の長さが約25[mm]となっており、厚さ(すなわち図における上下方向の長さ)が約2[mm]となっている。
 生体組織102は、図における横方向及び奥行き方向の長さがいずれも約15[mm]であり、厚さが約3~5[μm]程度となっている。また生体組織102は、所定の染色処理がなされており、光の屈折率が約1.3~1.5となることが知られている。以下では、生体組織102の上面を撮像面102Aと呼ぶ。
 続いて病理スライドガラス100は、スライドガラス101の置載面101Aにおいて、生体組織102を覆うように包埋材103が塗布され(図1(B))、さらに生体組織102を上方から覆うようにカバーガラス104が被される(図1(C))。
 その後包埋材103は、固まることにより、スライドガラス101に対し生体組織102及びカバーガラス104を固定する。かくして病理スライドガラス100が完成する。
 カバーガラス104は、図における横方向の長さが約40[mm]、奥行き方向の長さが約24[mm]となっており、厚さが約0.12~0.17[mm]となっている。
 包埋材103は、カバーガラス104が被された状態における厚さが約10[μm]程度となっている。また包埋材103及びカバーガラス104における光の屈折率は、いずれも約1.5となるようになされている。
 因みに第1の実施の形態では、カバーガラス104の上面104Aから生体組織102までの距離(以下これをカバー距離DCと呼ぶ)が一定であると仮定する。
 ところで病理スライドガラス100は、理想的には、図1(C)の一部を拡大した図2(A)に示すように、生体組織102とカバーガラス104との間が包埋材103により満たされた状態となる。
 この病理スライドガラス100は、図2(A)と対応する図2(B)に上面図を示すように、カバーガラス104及び包埋材103(いずれも図示せず)を介して、生体組織102を観察し得る状態となっている。
 しかしながら実際の病理スライドガラス100は、図2(A)と対応する図3(A)に断面図を示すように、包埋材103中に気泡BBが入ってしまう場合がある。
 このとき病理スライドガラス100は、気泡BBが入っている部分において、生体組織102とカバーガラス104との間を、包埋材103に代わる空気等の気体が占めている。
 ここで、包埋材103の屈折率は約1.5であり、気泡BBの屈折率は約1である。このため、包埋材103と気泡BBとの境界面では、光が屈折されると考えられる。この結果、病理スライドガラス100を上面から見た場合、図2(B)と対応する図3(B)に示すように、気泡BBが存在する箇所は当該気泡BBが存在しない箇所と見え方が相違することになる。
 また、カバーガラス104の上面104Aから生体組織102までの光路を想定した場合、気泡BBが有る場合と無い場合とでは、それぞれの光学的な長さ(いわゆる光路長)が相違する。
 このときの光路長差は、包埋材103の厚さが約10[μm]であり、当該包埋材103と気泡BBとの屈折率差が約0.5で有るため、両者を乗じた約5[μm]となる。
 このように病理スライドガラス100は、スライドガラス101の置載面101A上において、生体組織102が包埋材103を介してカバーガラス104により覆われた構成となっている。また包埋材103には、気泡BBが含まれる可能性がある。
[1−2.画像生成装置の構成]
 次に、病理スライドガラス100を撮像して画像を生成する画像生成装置1について説明する。画像生成装置1は、図4に示すように、統括制御部2により全体を統括制御するようになされている。
 統括制御部2は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)と、当該CPUのワークメモリとして用いられるRAM(Random Access Memory)とによって構成されている。
 撮像部8は、生体組織102に焦点を合わせて撮像するものの、撮像素子の制約等により、1回の撮像処理により撮像可能な範囲が当該生体組織102の全樶像範囲102AR(図2(B))よりも狭い。
 このため画像生成装置1では、図5に示すように、病理スライドガラス100上で互いにほぼ等間隔となる複数の撮像点QCが設定されている。この撮像点QCは、画像生成装置1における1回の撮像範囲ACの大きさを基に、互いに隣接する撮像範囲AC同士を僅かに重ねるように定められている。
 これに応じてXYステージ4は、病理スライドガラス100を所定の可動ステージ4Aに固定した状態で、当該可動ステージ4Aを図の左右方向(以下X方向と呼ぶ)及び手前又は奥へ向かう方向(以下Y方向と呼ぶ)へ移動し得るようになされている。
 実際上統括制御部2は、撮像点QCの位置に応じた撮像点位置情報を有しており、これを駆動制御部3へ供給する。駆動制御部3は、撮像点位置情報を基に位置制御信号を生成してXYステージ4へ供給することにより、病理スライドガラス100が固定された可動ステージ4AをX方向及びY方向へ移動させる。
 撮像レンズ5は、統括制御部2及び駆動制御部3の制御の下で、アクチュエータ6により撮像光の光軸に沿った方向(以下これをZ方向と呼ぶ)に移動され、これに伴い撮像レンズ5の焦点FCをZ方向に移動し得るようになされている。
 また画像生成装置1は、図示しない光源から病理スライドガラス100に対し光を照射する。撮像レンズ5は、このとき病理スライドガラス100により反射された光又は当該病理スライドガラスを透過した光(以下これを撮像光LCと呼ぶ)を集光し、撮像部8へ導くようになされている。このとき撮像光LCは、焦点FCにおける像を表すことになる。
 撮像部8は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を有しており、当該撮像素子により撮像光LCに基づいた撮像画像PCを生成し、これを画像処理部10へ供給するようになされている。このとき撮像画像PCは、撮像点QCを中心とした撮像範囲ACの画像を表している。
 画像処理部10は、画像データに対し種々の処理を施し得るようになされており、画像を記憶する記憶部11、画像の合成処理を行う合成処理部12及び気泡BBの箇所を判別する気泡箇所判別部13により構成されている。
 記憶部11は、撮像画像PC等の画像を記憶するようになされている。合成処理部12は、複数の画像における指定された範囲同士を繋ぎ合わせて1枚の画像に合成する合成処理を行い得るようになされている。気泡箇所判別部13は、画像データにおける気泡BBの箇所を判別するようになされている(詳しくは後述する)
 画像処理部10は、合成処理部12により複数の撮像画像PCを基に合成処理を行うことにより、生体組織画像PRを生成し、これを図示しない外部機器へ出力する。
 このように画像生成装置1は、撮像部8により撮像した撮像画像PCを基に生体組織画像PRを生成するようになされている。
[1−3.生体組織画像の生成]
 ところで病理スライドガラス100の包埋材103には、上述したように気泡BBが含まれる場合がある(図3(A)及び(B))。このとき病理スライドガラス100では、上述したように、当該気泡BBが無い場合と対比して、カバーガラス104の上面104Aから生体組織102までの光路長が約5[μm]相違する。
 このことは、画像生成装置1において、焦点FCを生体組織102に合わせる最適な撮像レンズ5の位置(以下これを合焦位置と呼ぶ)が、包埋材103内に気泡BBが有る場合と無い場合とで、約5[μm]相違することを意味している。
 また第1の実施の形態では、上述したように、カバー距離DCが一定であると仮定している。このため画像生成装置1は、いずれか1カ所の撮像点QCにおいて撮像レンズ5の焦点FCを生体組織102に合わせておけば、すべての撮像点QCにおいて焦点FCを生体組織102に合わせることが可能となる。
 そこで画像生成装置1は、事前の測定作業等により、包埋材103内に気泡BBが無い場合の合焦位置(以下これを標準位置Z1と呼ぶ)と、当該気泡BBが有る場合の合焦位置(以下これを別位置Z2と呼ぶ)とを予め設定し、所定の記憶部に記憶している。
 ところで画像生成装置1は、撮像画像PCを生成する前の段階では、気泡BBの有無や形成されている箇所について知ることができない。
 そこで画像生成装置1は、各撮像点QCについて、撮像レンズ5を標準位置Z1に移動させて標準撮像画像PC1を生成すると共に、当該撮像レンズ5を別位置Z2に移動させて別撮像画像PC2も生成するようになされている。
 具体的に画像生成装置1は、駆動制御部3を介してXYステージ4における可動ステージ4Aの位置を制御することにより、撮像レンズ5の光軸上に各撮像点QCを順次位置させながら、標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2を順次生成する。
 このとき画像処理部10は、各撮像点QCの位置を表す位置情報と対応づけて、標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ記憶部11に記憶させる。
 画像処理部10は、全ての撮像点QCについて標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2を取得すると、合成処理部12により、全ての標準撮像画像PC1を繋ぎ合わせる結合処理を行い、図6(A)に示す標準画像P1を生成する。
 このとき標準画像P1は、気泡BBが無い部分については、撮像レンズ5の焦点FCが生体組織102に合うため鮮明になるものの、気泡BBが有る部分については、当該焦点FCが生体組織102に合わないためぼやけた状態となる。
 また画像処理部10は、合成処理部12により、全ての別撮像画像PC2を繋ぎ合わせる結合処理を行い、図6(B)に示す別画像P2を生成する。
 このとき別画像P2は、標準画像P1の場合と反対に、気泡BBが有る部分については、焦点FCが生体組織102に合うため鮮明になるものの、気泡BBが無い部分については、当該焦点FCが生体組織102に合わないためぼやけた状態となる。
 次に画像処理部10は、気泡箇所判別部13により、標準画像P1を基に、包埋材103に気泡BBが含まれているか否かを判定すると共に、当該気泡BBが存在する測定点QMを識別し、その位置を表す情報を気泡情報として統括制御部2へ供給する。
 一般に、標準画像P1において、気泡BBが形成されていれば、その境界線は必ず閉じた領域を形成することになる。また包埋材103と気泡BBとの境界線は、その太さがほぼ一様となることが知られている。
 さらに包埋材103は、液状のときに気泡BBとの境界面で表面張力が作用するため、当該気泡BBとの境界線における曲率が比較的大きくなる。また撮像レンズ5の焦点FCが生体組織102に合っていない場合、一般に撮像画像DCはぼやけた画像となる。このようにぼやけた画像は、鮮鋭度が低いため、周波数成分が低くなる傾向にある。
 そこで気泡箇所判別部13は、標準画像P1において、閉じた領域ABを形成する曲線NBに関し所定の条件が満たされる場合に、当該曲線NBを境界線として、領域ABに渡って気泡BBが存在すると判別するようになされている。
 この条件は、[条件1]閉じた領域ABを形成する曲線NBが存在し、[条件2]曲線NBの線幅が所定範囲内に収まり、[条件3]曲線NBの曲率が所定値以下であり、[条件4]領域AB内で画像の周波数成分が領域AB外と大きく相違すること、である。
 続いて画像処理部10は、合成処理部12により、標準画像P1における領域ABの範囲外の部分と別画像P2における領域ABの範囲内の部分とを合成することにより、図6(C)に示す生体組織画像PRを生成する。
 この生体組織画像PRは、標準画像P1において気泡BBの存在により鮮明な画像が得られなかった部分(すなわち領域ABの範囲内)を、別画像P2において鮮明な画像が得られている対応部分に置き換えて補完した画像となっている。
 具体的に画像生成装置1の統括制御部2は、図7に示すフローチャートに従い、標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2を基に、生体組織画像PRを生成するようになされている。
 すなわち統括制御部2は、図示しない操作部や外部機器等から所定の画像生成命令を取得すると、画像生成処理手順RT1を開始し、ステップSP1へ移る。
 ステップSP1において統括制御部2は、駆動制御部3を介してXYステージ4の可動ステージ4Aを適宜移動させながら、各撮像点QCについて標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ生成し、次のステップSP2へ移る。
 ステップSP2において統括制御部2は、画像処理部10の合成処理部12により複数の標準撮像画像PC1を結合して1枚の標準画像P1を生成し、また複数の別撮像画像PC2を結合して1枚の別画像P2を生成して、次のステップSP3へ移る。
 ステップSP3において統括制御部2は、画像処理部10の気泡箇所判別部13により、標準画像P1に、曲線NBにより閉じられた領域ABが有るか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは[条件1]が満たされることを表しており、このとき統括制御部2は次のステップSP4へ移る。
 ステップSP4において統括制御部2は、画像処理部10の気泡箇所判別部13により、標準画像P1における曲線NBの線幅が所定範囲内(例えば3画素以上7画素以下等)であるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは[条件2]が満たされることを表しており、このとき統括制御部2は次のステップSP5へ移る。
 ステップSP5において統括制御部2は、画像処理部10の気泡箇所判別部13により、曲線NBの曲率が所定値以下か否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは[条件3]が満たされることを表しており、このとき統括制御部2は次のステップSP6へ移る。
 ステップSP6において統括制御部2は、画像処理部10の気泡箇所判別部13により、領域AB内と領域AB外とで、標準画像P1の周波数成分が大きく相違するか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは[条件1]~[条件4]が全て満たされることを表しており、このとき統括制御部2は次のステップSP7へ移る。
 ステップSP7において統括制御部2は、画像処理部10の合成処理部12により、標準画像P1における領域ABの範囲外の部分と別画像P2における領域ABの範囲内の部分とを合成することにより、生体組織画像PR(図6(C))を生成する。その後統括制御部2は、ステップSP9へ移って画像生成処理手順RT1を終了する。
 また、ステップSP3~6において否定結果が得られた場合、上述した[条件1]~[条件4]のうち1つ以上が満たされていないことを表している。このとき統括制御部2は、標準画像P1に気泡BBは存在しないものと判断し、次のステップSP8へ移る。
 ステップSP8において統括制御部2は、標準画像P1をそのまま生体組織画像PRとし、その後ステップSP9へ移って画像生成処理手順RT1を終了する。
 このように画像処理部10は、統括制御部2の制御に基づき、標準画像P1から気泡BBが形成されている領域ABを判別し、当該領域ABの画像を別画像P2と置き換えることにより、生体組織画像PRを生成するようになされている。
[1−4.動作及び効果]
 以上の構成において、画像生成装置1は、各撮像点QCについて、撮像レンズ5を標準位置Z1に移動させて標準撮像画像PC1を生成すると共に、当該撮像レンズ5を別位置Z2に移動させて別撮像画像PC2を生成し、画像処理部10へ供給する。
 画像処理部10は、合成処理部12により全ての標準撮像画像PC1を繋ぎ合わせる結合処理を行い、標準画像P1(図6(A))を生成する。また画像処理部10は、合成処理部12により全ての別撮像画像PC2を繋ぎ合わせる結合処理を行い、別画像P2(図6(B))を生成する。
 続いて画像処理部10は、標準画像P1を基に、気泡箇所判別部13により包埋材103に気泡BBが含まれているか否かを判定する。ここで画像処理部10は、包埋材103に気泡BBが含まれていた場合、合成処理部12により標準画像P1を別画像P2に置き換えて生体組織画像PR(図6(C))を生成する。
 これにより画像生成装置1は、標準画像P1の一部が気泡BBの存在により不鮮明であったとしても、ほぼ全体が鮮明な生体組織画像PRを生成することができる。
 ここで病理スライドガラス100では、包埋材103の厚さが約10[μm]の場合、包埋材103の表面張力等の作用により、気泡BBがあるときの合焦位置が、当該気泡BBがないときの合焦位置に対し一様に約5[μm]相違する(図3(A))。
 このため、標準位置Z1で撮像した標準画像PC1において気泡BBの影響により不鮮明であった部分については、当該標準位置Z1から約5[μm]離れた別位置Z2で撮像した別画像PC2において鮮明に表れる。
 画像生成装置1は、この関係を利用して、標準画像PC1において気泡BBの箇所を特定し、当該気泡BBの部分のみを別画像PC2に置き換えるだけで、気泡BBの有無や位置に拘わらずほぼ全体が鮮明な生体組織画像PRを得ることができる。
 このとき画像生成装置1は、標準画像PC1及び別画像PC2といった2種類の画像を合成するだけで良い。このため画像生成装置1は、各撮像点QCにおいて2枚の撮像画像を生成するのみで良く、撮像レンズ5のZ方向への移動等、撮像処理に要する時間を必要最小限に抑えることができる。
 また画像生成装置1は、標準画像PC1から気泡BBの有無及びその位置を判別することができるので、当該気泡BBの有無及びその位置を判別するための光学部品等を別途設ける必要がなく、装置全体を簡易に構成することができる。
 このとき画像処理部10の気泡箇所判定部13は、[条件1]~[条件4]を組み合わせることにより、気泡BBを精度良く判別することができるので、当該気泡BBの誤判別により生体組織画像PRを却って不鮮明にしてしまう危険性が極めて低い。
 この結果、画像生成装置1により生成された生体組織画像PRを用いることにより、診断等において気泡BBの存在により生体組織102を正しく観察できない、といった問題を未然に防止することができる。これにより、病理スライドガラス100を撮像し直して生体組織画像PRを生成し直し、あるいは他の病理スライドガラス100を用いて別途生体組織画像PRを新たに生成する、といった手間の発生を抑えることができる。
 さらに画像処理部12は、生体組織画像PRに曲線NBを敢えて残したままとしている。これにより生体組織画像PRは、例えば当該曲線NBを消去した場合にその消去痕の画像が不自然となり診断等に悪影響を与えてしまう恐れが無い。また生体組織画像PRは、気泡BBに相当する部分の画像を合成したことを積極的に通知することができ、当該合成が行われたことを認識させた上で診断等を行わせることができる。
 以上の構成によれば、画像生成装置1は、各撮像点QCについて、標準位置Z1及び別位置Z2における標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ繋ぎ合わせることにより、標準画像P1と別撮像画像PC2とを生成する。また画像生成装置1は、標準画像P1を基に、包埋材103に気泡BBが含まれているか否かを判定し、当該気泡BBが含まれていた部分について、標準画像P1を別画像P2に置き換えて生体組織画像PRを生成する。これにより画像生成装置1は、ほぼ全体が鮮明な生体組織画像PRを生成することができる。
<2.第2の実施の形態>
 第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様、病理スライドガラス100を撮像対象とするため、当該病理スライドガラス100の構成については説明を省略する(図1~図3)。
 ただし第2の実施の形態では、カバー距離DCが一定ではなく、部分ごとに相違すると仮定する。
 そこで第2の実施の形態では、図8に示すように、第1の実施の形態と同様の画像生成装置1と、焦点情報生成装置21とにより構成される画像生成システム20により、生体組織画像PRを生成するようになされている。
 焦点情報生成装置21は、病理スライドガラス100において所定間隔ごとに設定された測定点QM(図5)について、標準位置Z1及び別位置Z2をそれぞれ検出するようになされている。
 因みに病理スライドガラス100では、例えば撮像範囲ACが約1[mm]四方とされ、これに応じて撮像点QCも約1[mm]間隔で配置され、また測定点QMが約250[μm]間隔で配置されるようになされている。
 焦点情報生成装置21は、標準位置Z1及び別位置Z2を表す情報と測定点QMを表す情報とを対応付けて焦点情報IFとし、これを画像生成装置1へ供給するようになされている。
 これに応じて画像生成装置1は、焦点情報IFを基に撮像レンズ5の位置を制御しながら標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2を順次撮像し、最終的に生体組織画像PRを生成するようになされている。
[2−1.焦点位置検出装置の構成]
 焦点情報生成装置21は、図9に示すように、統括制御部22により全体を統括制御するようになされている。
 統括制御部22は、図示しないCPUと、各種プログラム等が格納されるROMと、当該CPUのワークメモリとして用いられるRAMとによって構成されている。
 焦点情報IFを生成する場合、統括制御部22は、レーザダイオード等でなる光源31から所定波長の発散光でなる光ビームLMを出射させ、これをコリメータレンズ32により平行光に変換させて偏光ビームスプリッタ(PBS)33へ入射させる。
 偏光ビームスプリッタ33は、光の偏光方向に応じて透過率が相違する反射透過面33Sにおいて、P偏光の光ビームをほぼ全て透過すると共に、S偏光の光ビームをほぼ全て反射するようになされている。
 実際上偏光ビームスプリッタ33は、反射透過面33Sにより光ビームLMをほぼ全て透過させ、1/4波長板34へ入射させる。
 1/4波長板34は、光を直線偏光と円偏光との間で相互変換し得るようになされており、例えばP偏光でなる光ビームLMを左円偏光に変換し、対物レンズ35へ入射させる。
 対物レンズ35は、画像生成装置1の撮像レンズ5と同様の光学的特性を有しており、光ビームLMを集光して病理スライドガラス100へ照射する。また対物レンズ35は、統括制御部22及び駆動制御部23の制御の下で、アクチュエータ36により光ビームLMの光軸に沿った方向(以下これをZ方向と呼ぶ)に移動され、これに伴い光ビームLMの焦点FMをZ方向に移動し得るようになされている。因みに対物レンズ35のZ方向に関する位置は、撮像レンズ5のZ方向に関する位置と対応するようになされている。
 XYステージ30は、画像生成装置1のXYステージ4と同様に構成されている。すなわちXYステージ30は、病理スライドガラス100を所定の可動ステージ30Aに固定した状態で、当該可動ステージを図の左右方向(以下X方向と呼ぶ)及び手前又は奥へ向かう方向(以下Y方向と呼ぶ)へ移動し得るようになされている。
 実際上統括制御部22は、測定点QMの位置に応じた測定点位置情報を有しており、これを駆動制御部23へ供給する。これに応じて駆動制御部23は、測定点位置情報を基に位置制御信号を生成してXYステージ30へ供給することにより、病理スライドガラス100が固定された可動ステージ30AをX方向及びY方向へ移動させる。
 この結果XYステージ30は、光ビームLMの光軸(図中一点鎖線で示す)を、病理スライドガラス100における測定点QMに合わせることができる。
 光ビームLMは、病理スライドガラス100において反射され、反射光ビームLrとなる。このとき反射光ビームLrは、円偏光における回転方向が反転されるため、右円偏光となる。反射光ビームLrは、光ビームLMと反対方向へ進行し、対物レンズ35により平行光に変換され、1/4波長板34へ入射される。
 1/4波長板34は、右円偏光でなる反射光ビームLrをS偏光(すなわち直線偏光)に変換し、偏光ビームスプリッタ33へ入射させる。
 偏光ビームスプリッタ33は、反射透過面33SにおいてS偏光でなる反射光ビームLrをほぼ全て反射し、ビームスプリッタ(BS)41へ入射させる。
 ビームスプリッタ41は、反射透過面31Sにより光ビームを約半分の割合で透過すると共に残りの約半分を反射するようになされている。実際上ビームスプリッタ41は、反射光ビームLrを約半分の割合で透過することにより第1反射光ビームLr1とし、これをマルチレンズ42へ入射させる。
 マルチレンズ42は、第1反射光ビームLr1を集光すると共に非点収差を持たせ、第1受光器43へ照射する。
 第1受光器43は、図10に示すように、格子状に配置された4つの受光領域43A、43B、43C及び43Dを有しており、その中心点33Qに第1反射光ビームLr1の光軸が位置するよう取付位置等が調整されている。
 第1受光器43は、各受光領域43A、43B、43C及び43Dにより第1反射光ビームLr1の一部をそれぞれ受光し、その受光量に応じた第1受光信号S1A、S1B、S1C及びS1Dをそれぞれ生成して信号処理部24へ供給するようになされている。
 またビームスプリッタ41は、反射光ビームLrを約半分の割合で反射することにより第2反射光ビームLr2とし、これを乱反射成分除去部44へ入射させる。
 乱反射成分除去部44は、集光レンズ45、ピンホール板46及びコリメータレンズ47により構成されている。
 集光レンズ45は、第2反射光ビームLr2を集光し、ピンホール板46へ照射する。ピンホール板46は、第2反射光ビームLr2の焦点近傍に、当該第2反射光ビームLr2の光軸を中心とした微小な通過孔46Hが設けられている。
 第2反射光ビームLr2は、集光レンズ45により集光され、ピンホール板46の通過孔46Hを通過した後、発散光となりコリメータレンズ47へ入射される。このとき第2反射光ビームLr2のうち集光レンズ45により集光された焦点近傍以外の部分は、ピンホール板46により遮断されることになる。
 コリメータレンズ47は、第2反射光ビームLr2を平行光に変換し、集光レンズ48へ入射させる。集光レンズ48は、第2反射光ビームLr2を集光し、第2受光器49へ入射させる。
 第2受光器49は、第2反射光ビームLr2の光量に応じた第2受光信号S2を生成し、これを信号処理部24へ供給するようになされている。
 信号処理部24は、後述する焦点情報生成処理を行うことにより、測定点QMにおける焦点情報IFを生成するようになされている。
 このように焦点情報生成装置21では、光ビームLMの光軸を測定点QMに合わせて病理スライドガラス100に照射し、このとき生じる反射光ビームLrを第1反射光ビームLr1及び第2反射光ビームLr2に分離する。その後焦点情報生成装置21は、第1反射光ビームLr1については非点収差を持たせて受光し、第2反射光ビームLr2についてはピンホール板46の通過孔46Hを通過させた上で受光するようになされている。
[2−2.焦点情報の生成]
 次に、各測定点QMについての焦点情報IFの生成について説明する。
[2−2−1.気泡が含まれていない場合]
 統括制御部22は、第1受光器43及び第2受光器49によりそれぞれ第1受光信号S1A~S1D及び第2受光信号S2を生成させながら、アクチュエータ36により対物レンズ35を病理スライドガラス100の遠方から近づけるようにZ方向へ一定速度で移動させていく。
 このとき信号処理部24は、第1受光器43により生成された第1受光信号S1A~S1Dを基に、次に示す(1)式に従い和信号SSを生成し、これを統括制御部22へ供給する。この和信号SSは、第1反射光ビームLr1の全光量を表している。
 SS=S1A+S1B+S1C+S1D          ……(1)
 ここで、図2(A)及び(B)に示したように、包埋材103に気泡BBが含まれていない場合を想定する。このとき和信号SSは、図11(A)に示すように、対物レンズ35のZ方向に関する位置に応じて値が変動する。
 ここでアクチュエータ36は、一定速度で対物レンズ35を移動させている。このため図11における横軸は、時間軸を表すと共に、Z方向における対物レンズ35の相対的な位置、すなわちZ方向における焦点FMの相対的な位置をも表している。
 図11(A)から分かるように、和信号SSは、位置Z11を中心に比較的大きな信号レベルのピーク波形を形成しており、また位置Z13を中心に中程度の信号レベルでなるピーク波形を形成している。
 この和信号SSにおけるピークは、光ビームLMが比較的高い反射率で反射されていること、すなわち当該光ビームLMの焦点FMが、互いに屈折率が相違する2種類の物質同士の境界面に位置していることを表している。
 病理スライドガラス100において、カバーガラス104の屈折率(約1.5)は、上面104Aにおいて、周囲に存在する空気の屈折率(約1)と大きく相違している。このことから、和信号SSにおける位置Z11を中心としたピークは、このとき光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに位置していることを表している。
 また位置Z13を中心としたピークは、光ビームLMが比較的低い反射率で反射されていることを表している。すなわちこのピークは、このとき光ビームLMの焦点FMが、光の透過率が比較的低くその一部を反射させるような物質内、すなわち生体組織102内に位置していることを表している。
 因みにカバーガラス104と包埋材103との屈折率は、いずれも約1.5でほぼ同等となっている。このため光ビームLMは、カバーガラス104と包埋材103との境界面では殆ど反射されない。
 このように和信号SSでは、対物レンズ35が位置Z11にあり光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに位置するときに大きなピークが表れる。また和信号SSでは、対物レンズ35が位置Z13にあり焦点FMが生体組織102内にあるときに中程度のピークが表れる。
 また信号処理部24は、第1受光器43において対角状に配置された受光領域による受光信号同士をそれぞれ加算した値同士の対角差分値として、次に示す(2)式により差信号SDを生成し、これを統括制御部22へ供給する。
 SD=(S1A+S1C)−(S1B+S1D)      ……(2)
 差信号SDは、(2)式において、光ディスク装置における非点収差法に基づいたフォーカスエラー信号と同様の算出原理により算出されている。
 この差信号SDは、図11(A)と対応する図11(B)に示すように、和信号SSと同様、対物レンズ35のZ方向に関する位置に応じて値が変動する。
 図11(B)から分かるように、差信号SDは、位置Z11を中心に比較的大きな信号レベルでなる正及び負のピークが連続して表れる、いわゆるS字曲線を形成している。
 差信号SDのS字曲線は、位置Z11を挟むように負のピーク及び正のピークが表れており、当該位置Z11において値「0」となっている。これは、対物レンズ35が位置Z11にあるとき、光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに位置していることを表している。
 また差信号SDは、位置Z13近傍における値が変動している。これは、光ビームLMが比較的低い反射率でランダムに反射されていることを表している。このとき光ビームLMの焦点FMは、光の透過率が比較的低くその一部を反射させるような物質内、すなわち生体組織102内に位置していると考えられる。
 ところで、焦点情報生成装置21において、光ビームLMがカバーガラス104の上面104Aや下面104Bのように一様な面により反射された場合、当該光ビームLMはほぼ一様に反射される。このため反射光ビームLrは、乱反射成分が殆ど含まれない。
 また焦点情報生成装置21では、ビームスプリッタ41において、反射光ビームLrの光量をほぼ2等分するように第1反射光ビームLr1及び第2反射光ビームLr2に分離している。このため、ビームスプリッタ41から出射された直後の第1反射光ビームLr1及び第2反射光ビームLr2の光量は、ほぼ等しい。
 第2反射光ビームLr2は、集光レンズ45により集光された際、乱反射成分が殆ど含まれないことから、そのほぼ全ての成分が焦点に集光される。このため当該第2反射光ビームLr2は、ピンホール板46の通過孔46Hにより殆ど遮断されることなく通過する。
 この結果、第2受光器49に到達する第2反射光ビームLr2の光量は、第1受光器43に到達する第1反射光ビームLr1の光量とほぼ等しくなる。
 一方、生体組織102は、当該生体組織102に含まれる細胞等の構造が一様でないため、光ビームLMの一部を乱反射することになる。
 従って、生体組織102により反射された反射光ビームLrには、乱反射成分が含まれる。ビームスプリッタ41は、この乱反射成分含んだ反射光ビームLrを第1反射光ビームLr1及び第2反射光ビームLr2に分離する。すなわち第1反射光ビームLr1及び第2反射光ビームLr2にも乱反射成分が含まれる。
 第1受光器43は、乱反射成分が含まれる第1反射光ビームLr1を途中で減衰若しくは遮断されることなく受光する。
 一方、第2反射光ビームLr2に含まれる乱反射成分は、集光レンズ45により集光された際に、ある程度は集光されるものの、その焦点近傍にはかならずしも集光されない。このため第2反射光ビームLr2は、乱反射成分除去部44のピンホール板46により乱反射成分が遮断される。
 この結果、第2受光器49に到達する第2反射光ビームLr2は、乱反射成分が除去されたものとなる。これに伴い第2受光器49に到達する第2反射光ビームLr2の光量は、第1受光器43に到達する第1反射光ビームLr1の光量よりも少なくなる。
 このため、包埋材103に気泡BBが含まれていない病理スライドガラス100に近づけるよう対物レンズ35をZ方向へ移動させた場合、第2受光器49により生成される第2受光信号S2は、図11(C)のような信号波形となる。
 この図11(C)において、第2受光信号S2は、位置Z11を中心に図11(A)と同程度の信号レベルでなるピーク波形を形成しているものの、位置Z13を中心に、図11(A)よりも低い信号レベルでなる小規模なピーク波形を形成する。
 すなわち対物レンズ35が位置Z11にあるとき、光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに位置しており、反射光ビームLrには乱反射成分が殆ど含まれない。このため第2受光信号S2は、和信号SSとほぼ同等の信号レベルとなっている。
 一方対物レンズ35が位置Z13にあるとき、光ビームLMの焦点FMが生体組織102内に位置しており、反射光ビームLrには乱反射成分がある程度含まれる。このため第2受光信号S2は、和信号SSよりも低い信号レベルとなっている。
 ここで、次に示す(3)式のように、第2受光信号S2を和信号SSで除算した値は、反射光ビームLrにおける乱反射以外の成分(以下これを一様反射成分と呼ぶ)の比率を表すことになる。以下この比率を一様反射率REと呼ぶ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 この一様反射率REは、図11(D)に示すように、光ビームLMが一様な境界面で反射された場合には比較的高い値となり、光ビームLMの一部が乱反射された場合、すなわち光ビームLMの焦点FMが生体組織102内にあるときに比較的低い値となる。
 そこで信号処理部24は、この(3)式に従い一様反射率REを算出し、統括制御部22へ供給する。
 統括制御部22は、和信号SSが所定の閾値TH2(図11(A))よりも大きく、且つ一様反射率REが所定の閾値TH3(図11(D))よりも小さいときに、光ビームLMの焦点FMが生体組織102内に合っていると判断するようになされている。因みに閾値TH2及びTH3は、実験結果等を基にそれぞれ適宜定められた値である。
 統括制御部22は、このときの対物レンズ35の位置Z13を、包埋材103に気泡BBが含まれていないときに撮像レンズ5の焦点FCを生体組織102に合わせ得る標準位置Z1とする。
[2−2−2.気泡が含まれる場合の各信号の波形]
 一方、包埋材103に気泡BBが含まれていた場合(図3(A)及び(B))、和信号SS及び差信号SDの波形は、図11(A)及び(B)とそれぞれ対応する図12(A)及び(B)に示すように、気泡BBが含まれていない場合とは異なる形状となる。
 また第2受光信号S2及び一様反射率REの波形も、図11(C)及び(D)とそれぞれ対応する図12(C)及び(D)に示すように、気泡BBが含まれていない場合とは異なる形状となる。
 図12(A)における和信号SSは、位置Z11と対応する位置Z21近傍において、図11(A)の場合と同様の波形となっている。しかしながら和信号SSは、図11(A)と異なり、位置Z22近傍において位置Z21近傍と同様のピーク波形を形成している。また和信号SSは、位置Z23近傍において位置Z21近傍におけるピークよりもやや小さいピーク波形を形成し、さらに一部の信号レベルが変動している。
 位置Z22の近傍に形成されたピークは、カバーガラス104の下面104Bと気泡BBとの境界面に起因したものと考えられる(図3(A))。また位置Z23の近傍に形成されたピークは、気泡BBと生体組織102との境界面に起因したものと考えられる。
 すなわち包埋材103に気泡BBが含まれていた場合、和信号SSには、位置Z22及びZ23において、当該気泡BBが含まれていない場合には発生しないピークがそれぞれ表れる。
 また図12(B)における差信号SDの波形は、位置Z21近傍において図11(B)における位置Z11の近傍と同様の形状である。しかしながら差信号SDの波形は、図11(B)と異なり、位置Z22近傍及び位置Z23近傍において、それぞれ位置Z21近傍と同様のS字曲線を形成している。
 すなわち包埋材103に気泡BBが含まれていた場合、差信号SDには、位置Z22及びZ23において、当該気泡BBが含まれていない場合には発生しないS字曲線がそれぞれ表れる。
 さらに図12(C)における第2受光信号S2の波形は、位置Z21、Z22及びZ23において和信号SSとほぼ同形状となっているものの、位置Z23における変動部分の信号レベルがやや低くなっている。
 すなわち対物レンズ35が位置Z21にあるとき、光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに位置しており、反射光ビームLrには乱反射成分が殆ど含まれない。このため第2受光信号S2は、和信号SSとほぼ同等の信号レベルとなっている。
 一方対物レンズ35が位置Z23近傍にあるとき、光ビームLMの焦点FMが生体組織102内に位置しており、反射光ビームLrには乱反射成分がある程度含まれる。この乱反射成分は乱反射成分除去部44により除去されるため、第2受光信号S2は、和信号SSよりも低い信号レベルとなっている。これに応じて一様反射率RE(図12(D))の波形は、位置Z23の近傍において、位置Z21及びZ22における値よりも低くなるときがある。
 そこで統括制御部22は、まず差信号SD(図12(B))が位置Z21以外の位置Z22及びZ23においてS字曲線を形成する場合、気泡BBが存在すると判定する。
 続いて統括制御部22は、和信号SSが閾値TH2(図12(A))よりも大きく、且つ一様反射率REが閾値TH3(図12(D))よりも小さくなる位置を位置Z23とする。このとき統括制御部22は、当該位置Z23を、包埋材103に気泡BBが含まれているときに撮像レンズ5の焦点FCを生体組織102に合わせ得る別位置Z2とする。
[2−2−3.焦点位置検出処理手順]
 実際上統括制御部22は、図13に示すフローチャートに従って焦点位置検出処理を行うようになされている。
 すなわち統括制御部22は、図示しない操作部からの操作指示等に基づいて焦点位置検出処理手順RT2を開始し、ステップSP11へ移る。
 ステップSP11において統括制御部22は、駆動制御部23を介してXYステージ30の移動ステージを移動させ、光ビームLMの光軸を病理スライドガラス100の測定点QMに合わせて、次のステップSP12へ移る。
 ステップSP12において統括制御部22は、駆動制御部23を介してアクチュエータ36により対物レンズ35をZ方向に移動させながら、信号処理部24により和信号SS及び差信号SDをそれぞれ算出させ、次のステップSP13へ移る。
 ステップSP13において統括制御部22は、最初に和信号SSの値が閾値TH1よりも大きくなるとき又は差信号SDがS字曲線を形成するときの対物レンズ35の位置を位置Z11とし、次のステップSP14へ移る。
 このとき位置Z11は、位置Z21と同一の位置を表しており、光ビームLMの焦点FMがカバーガラス104の上面104Aに合うような位置となる。
 ステップSP14において統括制御部22は、和信号SSが閾値TH2以上となり、且つ一様反射率REが閾値TH3未満となる位置Zを検出し、次のステップSP15へ移る。
 ステップSP15において統括制御部22は、位置Z11以外で差信号SDにS字曲線が表れたか否か、すなわち正負双方のピークが表れたか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは測定点QMでは気泡BBを検出できなかったことを表しており、このとき統括制御部22は次のステップSP16へ移る。
 ステップSP16において統括制御部22は、ステップSP14で検出した位置Zを標準位置Z1とし、測定点QMを表す情報と標準位置Z1を表す情報とが対応付けられた焦点情報IFを生成して、次のステップSP17へ移る。
 ステップSP17において統括制御部22は、測定点QMに気泡BBが無いと判定し、測定点QMを表す情報と気泡BBが無い旨を表す情報とが対応付けられた気泡情報IBを生成して、次のステップSP20へ移って焦点位置検出処理手順RT2を終了する。
 一方、ステップSP15において肯定結果が得られると、このことは測定点QMで気泡BBを検出できたことを表しており、このとき統括制御部22は次のステップSP18へ移る。
 ステップSP18において統括制御部22は、ステップSP14で検出した位置Zを別位置Z2とし、測定点QMを表す情報と別位置Z2を表す情報とが対応付けられた焦点情報IFを生成して、次のステップSP19へ移る。
 ステップSP19において統括制御部22は、測定点QMに気泡BBが有ると判定し、測定点QMを表す情報と気泡BBが有る旨を表す情報とが対応付けられた気泡情報IBを生成して、次のステップSP20へ移って焦点位置検出処理手順RT2を終了する。
 統括制御部22は、複数の測定点QMについて焦点位置検出処理手順RT2を実行し、各測定点QMについて焦点情報IF及び気泡情報IBを生成する。
 この気泡情報IBは、例えば図14に示すように、病理スライドガラス100において気泡BBがある箇所を特定し得る情報となる。因みに図14では、気泡BBがない測定点QMを黒い丸印で表し、気泡BBがある測定点QMを白い丸印で表している。
 このように統括制御部22は、和信号SS及び差信号SDを基に、各測定点QMにおける気泡BBの有無を判定した上で、標準位置Z1又は別位置Z2を検出して焦点情報IFを生成すると共に、気泡情報IBを生成するようになされている。
[2−3.生体組織画像の生成]
 上述したように画像生成システム20では、焦点情報生成装置21から供給される焦点情報IF及び気泡情報IBを基に、画像生成装置1により生体組織画像PRを生成するようになされている。
 ただし第2の実施の形態では、画像生成装置1の統括制御部2により、各測定点QMについて検出された標準位置Z1及び別位置Z2を基に、各撮像点QCについての標準位置Z1及び別位置Z2をそれぞれ算出するようになされている。
 因みに統括制御部2は、例えば撮像範囲AC(図5)の範囲内に含まれる全ての測定点QMについて検出された標準位置Z1の平均値をとることにより、撮像点QCの標準位置Z1を算出することができる。また統括制御部2は、撮像点QCの別位置Z2についても同様に算出することができる。
 また統括制御部2は、気泡情報IBを基に、標準画像P1に気泡BBが存在するか否かを判定し、また当該気泡BBのおおよその位置を特定した上で、当該標準画像P1における気泡BBの詳細な位置を検出するようになされている。
 具体的に画像生成装置1の統括制御部2は、図7と対応する図15のフローチャートに従い、標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2を基に、生体組織画像PRを生成するようになされている。
 すなわち統括制御部2は、図示しない操作部や外部機器等から所定の画像生成命令を取得すると、画像生成処理手順RT3を開始し、ステップSP21へ移る。
 ステップSP21において統括制御部2は、焦点情報IFとして取得した測定点QMの標準位置Z1及び別位置Z2を基に、各撮像点QCの標準位置Z1及び別位置Z2をそれぞれ算出し、次のステップSP22へ移る。
 ステップSP22において統括制御部22は、駆動制御部3を介してXYステージ4の可動ステージ4Aを適宜移動させながら、各撮像点QCについて標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ生成し、次のステップSP23へ移る。
 ステップSP23において統括制御部2は、画像処理部10の合成処理部12により複数の標準撮像画像PC1を結合して1枚の標準画像P1を生成し、また複数の別撮像画像PC2を結合して1枚の別画像P2を生成して、次のステップSP24へ移る。
 ステップSP24において統括制御部2は、気泡情報IBを基に、標準画像P1に気泡BBが含まれるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは標準画像P1及び別画像P2を合成して生体組織画像PRを生成する必要があることを表しており、このとき統括制御部2は次のステップSP25へ移る。
 ステップSP25において統括制御部2は、気泡情報IBを用い、気泡BBが存在する測定点QMの位置情報を基に、当該気泡BBと包埋材103との境界線のおおよその位置
を認識し、次のステップSP26へ移る。
 因みに統括制御部2は、例えば互いに隣接する2つの測定点QMにおいて、一方に気泡BBが有り他方に気泡BBが無い場合、当該2つの測定点QMの間に境界線が存在すると認識することができる。
 ステップSP26において統括制御部2は、認識したおおよその位置を基に、標準画像P1における詳細な境界線の位置を算出し、次のステップSP27へ移る。
 ステップSP27において統括制御部2は、画像処理部10の合成処理部12により、標準画像P1における境界線の外側の部分と別画像P2における境界線の内側の部分とを合成することにより、生体組織画像PR(図6(C))を生成する。その後統括制御部2は、ステップSP29へ移って画像生成処理手順RT3を終了する。
 一方、ステップSP24において否定結果が得られると、このことは標準画像P1と別画像P2とを合成する必要がないことを表している。このとき統括制御部2は、次のステップSP28へ移る。
 ステップSP28において統括制御部2は、標準画像P1をそのまま生体組織画像PRとし、その後ステップSP29へ移って画像生成処理手順RT3を終了する。
 この結果画像生成装置1は、病理スライドガラス100における合焦位置が一様でなかったとしても、部分ごとの焦点が合った標準画像P1及び別画像P2をそれぞれ生成した上で、鮮明な生体組織画像PRを生成することができる。
[2−4.動作及び効果]
 以上の構成において、画像生成システム20では、焦点情報生成装置21により測定点QMごとに標準位置Z1又は別位置Z2を検出して焦点情報IFを生成すると共に、気泡情報IBを生成する。
 これに応じて画像生成装置1は、各測定点QMの標準位置Z1及び別位置Z2を基に各撮像点QCの標準位置Z1及び別位置Z2をそれぞれ求めた上で、標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ生成し、画像処理部10へ供給する。
 画像処理部10は、合成処理部12により各撮像点QCにおける標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ繋ぎ合わせる結合処理を行い、標準画像P1及び別画像P2をそれぞれ生成する。
 続いて画像処理部10は、標準画像P1を基に、気泡箇所判別部13により包埋材103に気泡BBが含まれているか否かを判定する。ここで画像処理部10は、包埋材103に気泡BBが含まれていた場合、合成処理部12により標準画像P1を別画像P2に置き換えて生体組織画像PRを生成する。
 これにより画像生成システム20は、標準画像P1の一部が気泡BBの存在により不鮮明であったとしても、ほぼ全体が鮮明な生体組織画像PRを生成することができる。
 ところで包埋材103に気泡BBが含まれていた場合、当該気泡BBとカバーガラス104又は生体組織102との境界面における反射率が比較的高くなる。これに伴い和信号SS及び差信号SDの値は、気泡BBが含まれていなかった場合に存在しなかったピークやS字曲線を形成する(図9(A)及び(B))。
 一方、病理スライドガラス100において、光ビームLMは、生体組織102内でのみその一部が乱反射され、他の境界面等では殆ど乱反射されることが無い。このため焦点情報生成装置21では、光ビームLMの焦点が生体組織102内にあるときのみ、乱反射成分除去部44により乱反射成分が除去された第2反射光ビームLr2の光量が、第1反射光ビームLr1の光量よりも低下する。
 そこで焦点情報生成装置21は、和信号SSに対する第2信号の比率を表す一様反射率REを判断指標として用いることにより、光ビームLMの焦点FMが生体組織102内にある位置Z、すなわち標準位置Z1又は別位置Z2を確実に検出することができる。
 特に画像生成装置1は、撮像部8においてCMOS型の撮像素子を用いる場合、各画素からの画像データの読出速度が比較的低いため、当該画像データを用いた焦点調整処理を行うと合焦処理に多大な時間を要してしまうと考えられる。
 また撮像レンズ5は、例えばNAを0.8とした場合、焦点深度が約1[μm]のように極めて短くなる。このため画像生成装置1は、当該撮像レンズ5の焦点が生体組織102に合った画像を生成するべく、実際の病理スライドガラス100を用いてカバー距離DMを測定することが望ましい。
 これに対し画像生成システム20では、焦点情報生成装置21により、実際の病理スライドガラス100を用いて予め焦点情報IFを生成する。これにより画像生成システム20では、画像生成装置1において、画像データの読出速度等に左右されることなく、撮像レンズ5の焦点を病理スライドガラス100における生体組織102に確実に合わせることが可能となる。
 このとき画像生成装置1は、予め各測定点QMについて標準位置Z1又は別位置Z2が分かっているので、これを基に撮像点QCについての標準位置Z1及び別位置Z2を算出した上で、撮像レンズ5の焦点を短時間で生体組織102に合わせることができる。これにより画像生成システム20は、1枚の病理スライドガラス100について生体組織画像PRを生成し終えるまでの所要時間を大幅に短縮することができる。
 また画像生成装置1は、気泡情報IBを基に、気泡BBの有無及び当該気泡BBと包埋材103との境界線のおおよその位置を認識することができる。このため画像生成装置1は、第1の実施の形態と比較して演算処理負荷を大幅に削減でき、短時間で気泡BBの詳細な位置を検出できるので、生体組織画像PRを生成し終えるまでの所要時間を大幅に短縮することができる。
 さらに画像生成システム20の画像生成装置1は、他の点についても、第1の実施の形態における画像生成装置1と同様の作用効果を奏し得る。
 以上の構成によれば、画像生成システム20は、焦点情報生成装置21により測定点QMごとに標準位置Z1又は別位置Z2を検出する。画像生成装置1は、各撮像点QCについて、標準位置Z1及び別位置Z2における標準撮像画像PC1及び別撮像画像PC2をそれぞれ繋ぎ合わせることにより、標準画像P1と別撮像画像PC2とを生成する。また画像生成装置1は、包埋材103に気泡BBが含まれている部分について、標準画像P1を別画像P2に置き換えて生体組織画像PRを生成する。これにより画像生成システム20は、ほぼ全体が鮮明な生体組織画像PRを生成することができる。
<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、気泡BBが有るときに撮像レンズ5の焦点が生体組織102に合う位置を別位置Z2とする場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、当該別位置Z2については、気泡BBが有るときに少なくとも標準位置Z1よりも撮像レンズ5の焦点が生体組織102に合う位置に近づいた位置であれば良い。この場合、当該気泡BBがある部分について、少なくとも標準画像P1よりも鮮明化された生体組織画像PRを得ることができる。
 また上述した第1の実施の形態においては、気泡箇所判別部13により判別された気泡BBの位置を基に、標準画像P1及び別画像P2を合成する場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、例えば第2の実施の形態と同様に、他の検出装置等により検出された気泡BBの位置を基に、標準画像P1及び別画像P2を合成するようにしても良い。
 さらに上述した第1の実施の形態においては、標準画像P1を基に気泡BBの有無及び当該気泡BBの位置を検出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、別画像P2を基に気泡BBの有無及び当該気泡BBの位置を検出するようにしても良い。第2の実施の形態についても同様である。
 また上述した第1の実施の形態においては、[条件1]~[条件4]の全てを満たす場合に気泡BBが存在すると判定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、例えば[条件1]及び[条件2]を満たす場合等、種々の条件を単独又は組み合わせて用いることにより気泡BBが存在すると判定するようにしても良い。
 さらに上述した第1の実施の形態においては、標準位置Z1及び別位置Z2がいずれも既知である場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、標準位置Z1及び別位置Z2の少なくとも一方について、所定の焦点検出機構等を用いて検出するようにしても良い。
 さらに上述した第2の実施の形態では、画像生成装置1と焦点情報生成装置21とが分離した画像生成システム20を構成する場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、例えば画像生成装置1に光源31、対物レンズ35、第1受光器43及び第2受光器49等を組み込むなどして一体に構成しても良い。
 さらに上述した第2の実施の形態においては、焦点情報生成装置21により、カバー距離DMを表す焦点情報IF及び気泡BBの有無を表す気泡情報IBの双方を生成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、例えば画像生成装置1において気泡箇所判別部13により気泡BBの位置等を検出する場合に、焦点情報生成装置21が焦点情報IFのみを生成す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、焦点情報生成装置21の乱反射成分除去部44を集光レンズ45、ピンホール板46及びコリメータレンズ47により構成し、第2反射光ビームLr2に含まれる乱反射成分を除去する場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、他の種々の光学素子又はその組み合わせにより乱反射成分除去部を構成し、第2反射光ビームLr2に含まれる乱反射成分を除去す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、標準位置Z1及び別位置Z2をそれぞれ算出する際、和信号SSに対する第2受光信号S2の比率を表す一様反射率REが閾値TH3未満となるときを位置Z3として判別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、例えば和信号SS及び第2受光信号S2の差分値が所定の閾値以上となるとき等、和信号SS及び第2受光信号S2における様々な相違の度合いを基に位置Z3を判別するようにしても良い。この場合、ピンホール板46により散乱光が遮断され第2受光信号S2の値が和信号SSの値よりも小さいことを用いて位置Z3を判別できれば良い。
 さらに上述した第1の実施の形態においては、撮像レンズ5をアクチュエータ6によりZ方向に移動させ、XYステージ4はZ方向に関し移動させない場合について述べた。
 本発明はこれに限らず、例えば撮像レンズ5を固定し、XYステージ4の可動ステージ4AをZ方向にも移動させる(すなわちXYZステージとする)ようにしても良い。要は、撮像光LCの焦点FCの病理スライドガラス100に対する相対的な位置を、Z方向に変化させ得れば良い。第2の実施の形態においても同様であり、さらには焦点情報生成装置21の対物レンズ35及びXYステージ30についても同様である。
 さらに上述した実施の形態においては、病理スライドガラス100において複数の撮像点QCを設定する場合について述べた(図13)。本発明はこれに限らず、例えば撮像部8において1回の撮像処理により生体組織102の全撮像範囲を撮像できる場合には、撮像点QCを1箇所のみ設定しても良い。測定点QMについては、撮像点QCと同等以下の間隔で配置されていれば良い。
 さらに上述した実施の形態においては、生体組織102を撮像対象とする場合について述べた。本発明はこれに限らず、他の種々の物を撮像対象としても良い。この場合、当該撮像対象は、光ビームLMの一部を乱反射する性質を有していれば良い。これにより焦点情報生成装置21は、一様反射率REを基に位置Z3を検出することができる。
 さらに上述した第1の実施の形態においては、撮像部としての撮像部8と、焦点移動部としてのアクチュエータ6及び駆動制御部3と、焦点位置取得部としての統括制御部2と、撮像制御部としての統括制御部2と、気泡情報取得部としての気泡箇所判別部13と、画像生成部としての合成処理部12とによって画像生成装置としての画像生成装置1を構成する場合について述べた。
 しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる撮像部と、焦点移動部と、焦点位置取得部と、撮像制御部と、気泡情報取得部と、画像生成部とによって画像生成装置を構成するようにしても良い。
 本発明は、気泡が介在する可能性がある撮像対象を撮像して画像を生成する種々の画像生成装置でも利用できる。
 1……画像生成装置、2……統括制御部、3……駆動制御部、4……XYステージ、5……撮像レンズ、6……アクチュエータ、8……撮像部、10……画像処理部、11……記憶部、12……合成処理部、13……気泡箇所判別部、20……画像生成システム、21……焦点情報生成装置、22……統括制御部、23……駆動制御部、24……信号処理部、30……XYステージ、35……対物レンズ、36……アクチュエータ、41……ビームスプリッタ、43……第1受光器、44……乱反射成分除去部、45……集光レンズ、46……ピンホール板、49……第2受光器、100……病理スライドガラス、101……スライドガラス、102……生体組織、103……包埋材、104……カバーガラス、QM……測定点、QC……撮像点、BB……気泡、LM……光ビーム、Lr……反射光ビーム、Lr1……第1反射光ビーム、Lr2……第2反射光ビーム、FM……焦点、S1A~S1D……第1受光信号、SS……和信号、SD……差信号、S2……第2受光信号、RE……一様反射率

Claims (9)

  1.  スライスされた生体組織がスライドガラスの置載面上に搭載され当該生体組織が包埋材及びカバーガラスにより被覆されてなる病理スライドガラスから得られる光を、所定の撮像レンズにより集光し画像を生成する撮像部と、
     上記撮像レンズの光軸方向に関し、上記病理スライドガラスに対する上記撮像レンズの焦点の相対位置を変化させる焦点移動部と、
     上記相対位置のうち、上記光軸上における上記包埋材中に気泡が含まれないときに上記撮像レンズの焦点を上記生体組織に合わせる標準位置と、当該標準位置よりも上記光軸上における上記包埋材中に気泡が含まれるときに上記レンズの焦点を上記生体組織に合わせる位置に近接した別位置とを、それぞれ取得する焦点位置取得部と、
     上記焦点移動部により上記撮像レンズの焦点の相対位置を上記標準位置及び上記別位置にそれぞれ設定したときの標準画像及び別画像を上記撮像部によりそれぞれ生成させる撮像制御部と、
     上記病理スライドガラスにおける上記気泡の存在箇所を表す気泡情報を取得する気泡情報取得部と、
     上記気泡情報を基に、上記標準画像における上記気泡以外の部分と上記別画像における上記気泡に相当する部分とを合成した生体組織画像を生成する画像生成部と
     を有する画像生成装置。
  2.  上記標準画像又は上記別画像の少なくとも一方において、上記包埋材と上記気泡との境界線により形成される閉じた領域の内部を上記気泡の存在箇所として検出し上記気泡情報を生成する気泡情報生成部
     をさらに有し、
     上記気泡情報取得部は、
     上記気泡箇所検出部から上記気泡情報を取得する
     請求項1に記載の画像生成装置。
  3.  上記気泡情報生成部は、
     上記閉じた領域を形成する上記境界線の線幅が所定の範囲内である場合に、当該境界線の内部を上記気泡の存在箇所として検出する
     請求項2に記載の画像生成装置。
  4.  上記気泡情報生成部は、
     上記閉じた領域内における周波数成分と当該閉じた領域外の周波数成分との比較結果を基に当該閉じた領域内を上記気泡の存在箇所として検出する
     請求項2に記載の画像生成装置。
  5.  上記焦点位置取得部は、
     上記相対位置のうち、上記光軸上における上記包埋材中に気泡が含まれるときに上記レンズの焦点を上記生体組織に合わせる位置を、上記別位置として取得する
     請求項1に記載の画像生成装置。
  6.  上記焦点位置取得部は、
     所定の光ビームを集光する対物レンズと、
     上記光ビームが上記病理スライドガラスにより反射されてなる反射光ビームを第1反射光ビーム及び第2反射光ビームに分離する分離部と、
     上記第1反射光ビームを受光し第1受光信号を生成する第1受光部と、
     上記第2反射光ビームに含まれる乱反射成分を除去する乱反射成分除去部と、
     上記乱反射成分除去部を通過した上記第2反射光ビームを受光し第2受光信号を生成する第2受光部と、
     上記病理スライドガラスに対する上記対物レンズの焦点の相対位置を変化させたときの上記第1受光信号及び上記第2受光信号を基に、上記撮像レンズの焦点が上記生体組織に合うときの上記撮像レンズの位置を検出する合焦位置検出部と
     を有する請求項1に記載の画像生成装置。
  7.  上記合焦位置検出部は、
     上記第1受光信号に対する上記第2受光信号の比率が所定閾値以下となったときに、上記対物レンズの焦点が上記生体組織に合っていると判別する
     請求項6に記載の画像生成装置。
  8.  上記乱反射成分除去部は、
     上記第2反射光ビームを集光する集光レンズと、
     上記集光レンズにより集光された上記第2反射光ビームの焦点近傍以外の部分を遮断するピンホール板と
     を有する請求項6に記載の画像生成装置。
  9.  スライスされた生体組織がスライドガラスの置載面上に搭載され当該生体組織が包埋材及びカバーガラスにより被覆されてなる病理スライドガラスと撮像レンズとの相対位置として、上記撮像レンズの光軸上における上記包埋材中に気泡が含まれないときに上記撮像レンズの焦点を上記生体組織に合わせる標準位置を取得する標準位置取得ステップと、
     上記相対位置として、上記標準位置よりも上記光軸上における上記包埋材中に気泡が含まれるときに上記レンズの焦点を上記生体組織に合わせる位置に近接した別位置を取得する別位置取得ステップと、
     上記撮像レンズの光軸方向に関し、上記病理スライドガラスに対する上記撮像レンズの焦点の相対位置を上記標準位置及び上記別位置にそれぞれ移動させる移動ステップと、
     上記相対位置を上記標準位置及び上記別位置にそれぞれ移動させたときの、上記生体組織から得られる光を上記撮像レンズにより集光し標準画像及び別画像をそれぞれ生成する画像生成ステップと、
     上記病理スライドガラスにおける上記気泡の存在箇所を表す気泡情報を取得する気泡情報取得ステップと、
     上記気泡情報を基に、上記標準画像における上記気泡以外の部分と上記別画像における上記気泡に相当する部分とを合成した生体組織画像を生成する画像生成ステップと
     を有する画像生成方法。
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