特許 6842387 画像取得装置及び画像取得方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6842387

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】画像取得装置及び画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/36 20060101AFI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/36

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-167294(P2017-167294)

(22)【出願日】2017年8月31日

(65)【公開番号】特開2019-45632(P2019-45632A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】高橋 聡

(72)【発明者】

【氏名】河島 孝之

(72)【発明者】

【氏名】須々木 仁一

【審査官】 森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−８７７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８７７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２１／００ − ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料が保持されるステージと、
瞬間光を出射する光出射部と、
前記ステージ上の前記試料と対峙するように配置された対物レンズを含む導光光学系と、
前記試料を前記対物レンズの光軸に交差するスキャン方向に所定速度で移動させる駆動部と、
前記光出射部及び前記駆動部との協働により、前記導光光学系で導光された前記試料の光像をレーンスキャンによって撮像し、複数のタイル画像列からなる観察画像データを取得する二次元撮像素子と、
前記光出射部、前記駆動部、及び前記二次元撮像素子による前記レーンスキャンの実行を制御する制御部と、
一のレーンで取得した前記タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、前記画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する判別部と、を備え、
前記制御部は、前記判別部によって前記画像数が前記取得予定数に達していないと判別された場合に、前記一のレーンに対するレーンスキャンを再実行する画像取得装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記レーンスキャンを再実行する際、前記ステージの移動速度を前記所定速度よりも遅い速度に設定する請求項１記載の画像取得装置。

【請求項3】

前記ステージの位置を検出する位置検出部を更に備え、
前記制御部は、前記位置検出部によって生成された前記ステージの位置情報に基づいて、前記二次元撮像素子による撮像と前記光出射部による前記瞬間光の出射とを同期させる請求項１又は２記載の画像取得装置。

【請求項4】

前記判別部は、前記一のレーンにおける撮像の完了毎にタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像取得装置。

【請求項5】

前記判別部は、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像取得装置。

【請求項6】

対物レンズの視野位置がレーンスキャンの開始位置に位置するように、試料が保持されるステージを前記対物レンズに対して位置合わせする位置合わせステップと、
前記ステージを前記レーンスキャンのスキャン方向に所定速度で移動させながら、瞬間光の照射に同期して前記試料の光像を二次元撮像素子によって撮像し、複数のタイル画像列からなる観察画像データを取得する撮像ステップと、
一のレーンで取得した前記タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、前記画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記画像数が前記取得予定数に達していないと判別された場合に、前記一のレーンに対するレーンスキャンを再実行する再実行ステップを含む画像取得方法。

【請求項7】

前記再実行ステップでは、前記ステージの移動速度を前記所定速度よりも遅い速度に設定する請求項６記載の画像取得方法。

【請求項8】

前記ステージの位置を検出する位置検出ステップを更に備え、
前記撮像ステップでは、前記位置検出ステップによって生成された前記ステージの位置情報に基づいて、前記二次元撮像素子による撮像と前記瞬間光の出射とを同期させる請求項６又は７記載の画像取得方法。

【請求項9】

前記判別ステップでは、前記一のレーンにおける撮像の完了毎にタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントする請求項６〜８のいずれか一項記載の画像取得方法。

【請求項10】

前記判別ステップでは、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントする請求項６〜８のいずれか一項記載の画像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像取得装置及び画像取得方法に関する。

【背景技術】

【0002】

組織細胞などの試料の静止画像を取得するための画像取得装置において、試料が撮像素子の撮像視野に対して大きい場合、例えば試料が保持されたステージを対物レンズに対して移動させながら試料の部分画像を順次取得し、その後に部分画像を合成することで試料の全体画像を取得する。このような画像取得装置では、例えばタイリングスキャン方式と呼ばれる画像取得方法が用いられている。タイリングスキャン方式では、試料の所定領域が対物レンズの視野に含まれるようにステージを移動させ、エリアセンサなどの二次元撮像素子を用いてタイル画像（試料の部分画像）を取得する。以降、同様の動作を繰り返し実行することで複数のタイル画像列からなる観察画像（試料の全体画像）を取得する（例えば特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−０８７７２３号公報

【特許文献2】特開２０１５−０８７７１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

タイリングスキャン方式を採用した画像取得装置では、リニアエンコーダ等の位置検出部を用いて試料が保持されたステージの位置をモニタリングし、試料が目標位置に到達したタイミングで試料の光像の撮像を実行する。しかしながら、スキャンの実行時に外部からの振動、静電気、温度といった環境負荷が画像取得装置に加わると、位置検出部に誤動作が生じることが考えられる。位置検出部に誤動作が生じると、二次元撮像素子が目標位置での撮像をスキップし、観察画像を構成するタイル画像が欠落してしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、観察画像におけるタイル画像の欠落を防止できる画像取得装置及び画像取得方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る画像取得装置は、試料が保持されるステージと、瞬間光を出射する光出射部と、ステージ上の試料と対峙するように配置された対物レンズを含む導光光学系と、試料を対物レンズの光軸に交差するスキャン方向に所定速度で移動させる駆動部と、光出射部及び駆動部との協働により、導光光学系で導光された試料の光像をレーンスキャンによって撮像し、複数のタイル画像列からなる観察画像データを取得する二次元撮像素子と、光出射部、駆動部、及び二次元撮像素子によるレーンスキャンの実行を制御する制御部と、一のレーンで取得したタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する判別部と、を備え、制御部は、判別部によって画像数が取得予定数に達していないと判別された場合に、一のレーンに対するレーンスキャンを再実行する。

【0007】

この画像取得装置では、試料の光像をレーンスキャンによって撮像するにあたり、一のレーンで取得したタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する。そして、画像数が取得予定数に達していないと判別された場合に、そのレーンに対するレーンスキャンを再実行する。したがって、環境負荷に起因してタイル画像の欠落が生じたとしても、レーンスキャンの再実行によってタイル画像が補完され、観察画像におけるタイル画像の欠落を防止できる。

【0008】

また、制御部は、レーンスキャンを再実行する際、ステージの移動速度を所定速度よりも遅い速度に設定してもよい。これにより、レーンスキャンの再実行時にタイル画像の欠落が生じることを抑制できる。

【0009】

また、画像取得装置は、ステージの位置を検出する位置検出部を更に備え、制御部は、位置検出部によって生成されたステージの位置情報に基づいて、二次元撮像素子による撮像と光出射部による瞬間光の出射とを同期させてもよい。これにより、試料の目標位置でのタイル画像の取得を好適に実行できる。

【0010】

また、判別部は、一のレーンにおける撮像の完了毎にタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントしてもよい。この場合、タイル画像の補完の要否を各タイル画像列の取得時に判断するので、レーンスキャンの完了と同時にタイル画像の欠落の無い観察画像を得ることができる。

【0011】

また、判別部は、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントしてもよい。この場合、タイル画像の補完の要否を全てのタイル画像列の取得後に判断するので、タイル画像の欠落が無かった場合には、観察画像を得るまでの時間を短縮できる。

【0012】

また、本発明の一側面に係る画像取得方法は、対物レンズの視野位置がレーンスキャンの開始位置に位置するように、試料が保持されるステージを対物レンズに対して位置合わせする位置合わせステップと、ステージをレーンスキャンのスキャン方向に所定速度で移動させながら、瞬間光の照射に同期して試料の光像を二次元撮像素子によって撮像し、複数のタイル画像列からなる観察画像データを取得する撮像ステップと、一のレーンで取得したタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する判別ステップと、判別ステップにおいて画像数が前記取得予定数に達していないと判別された場合に、一のレーンに対するレーンスキャンを再実行する再実行ステップを含む。

【0013】

この画像取得方法では、試料の光像をレーンスキャンによって撮像するにあたり、一のレーンで取得したタイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する。そして、画像数が取得予定数に達していないと判別された場合に、そのレーンに対するレーンスキャンを再実行する。したがって、環境負荷に起因してタイル画像の欠落が生じたとしても、レーンスキャンの再実行によってタイル画像が補完され、観察画像におけるタイル画像の欠落を防止できる。

【0014】

また、再実行ステップでは、ステージの移動速度を所定速度よりも遅い速度に設定してもよい。これにより、レーンスキャンの再実行時にタイル画像の欠落が生じることを抑制できる。

【0015】

また、画像取得方法は、ステージの位置を検出する位置検出ステップを更に備え、撮像ステップでは、位置検出ステップによって生成されたステージの位置情報に基づいて、二次元撮像素子による撮像と瞬間光の出射とを同期させてもよい。これにより、試料の目標位置でのタイル画像の取得を好適に実行できる。

【0016】

また、判別ステップでは、一のレーンにおける撮像の完了毎に当該タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントしてもよい。この場合、タイル画像の補完の要否を各タイル画像列の取得時に判断するので、レーンスキャンの完了と同時にタイル画像の欠落の無い観察画像を得ることができる。

【0017】

また、判別ステップでは、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列に含まれるタイル画像の画像数をカウントしてもよい。この場合、タイル画像の補完の要否を全てのタイル画像列の取得後に判断するので、タイル画像の欠落が無かった場合には、観察画像を得るまでの時間を短縮できる。

【発明の効果】

【0018】

この画像取得装置及び画像取得方法によれば、観察画像におけるタイル画像の欠落を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】画像取得装置の一実施形態を示す図である。

【図2】画像取得装置を構成する撮像素子の受光面を示す図である。

【図3】コンピュータの機能的な構成要素を示すブロック図である。

【図4】試料に対するマクロ画像の一例を示す図である。

【図5】試料に対する画像取得領域の一例を示す図である。

【図6】撮像素子における露光期間及び読み出し期間と瞬間光の照射との関係の一例を示す図である。

【図7】画像取得方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】レーンスキャンの一例を示すフローチャートである。

【図9】画像取得方法の別例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0021】

図１は、画像取得装置の一実施形態を示す図である。同図に示すように、画像取得装置１は、試料Ｓが保持されるステージ２と、試料Ｓに向けて瞬間光Ｌを照射する光源３（光出射部）と、ステージ２上の試料Ｓと対峙するように配置された対物レンズ２５を含む導光光学系５と、導光光学系５によって導光された試料Ｓの光像を撮像する二次元撮像素子６とを備えている。

【0022】

また、画像取得装置１は、試料Ｓに対する対物レンズ２５の焦点位置を変更させる対物レンズ駆動部１１と、試料Ｓを対物レンズ２５の光軸に交差する方向（スキャン方向）に所定速度で移動させるステージ駆動部（駆動部）１２と、ステージ２の位置を検出する位置検出部１３と、画像取得装置１の動作を統括するコンピュータ１４とを備えている。

【0023】

画像取得装置１で観察する試料Ｓは、例えば組織細胞などの生体サンプルであり、例えばスライドガラスに密封された状態でステージ２に載置される。光源３は、ステージ２の底面側に配置されている。光源３としては、例えばレーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、キセノンフラッシュランプといったフラッシュランプ方式光源などが用いられる。光源３の動作は、後述する光源制御部１０１Ａによって制御される。

【0024】

導光光学系５は、光源３とステージ２との間に配置される照明光学系２１と、ステージ２と二次元撮像素子６との間に配置される顕微鏡光学系２２とによって構成されている。照明光学系２１は、例えば集光レンズ２３と投影レンズ２４とによって構成されるケーラー照明光学系を有し、光源３からの光を導光して試料Ｓに均一な光を照射するようになっている。

【0025】

一方、顕微鏡光学系２２は、対物レンズ２５と、対物レンズ２５の後段側（二次元撮像素子６側）に配置された結像レンズ２６とを有し、試料Ｓの光像を二次元撮像素子６に導光する。なお、試料Ｓの光像とは、明視野照明の場合は透過光による像、暗視野照明の場合は散乱光による像、発光観察（蛍光観察）の場合は発光（蛍光）による像である。また、試料Ｓからの反射光による像であってもよい。これらの場合、導光光学系５として、試料Ｓの透過光画像、散乱光画像、及び発光（蛍光）画像の画像取得に対応した光学系を採用することができる。

【0026】

二次元撮像素子６は、複数の画素列を有する撮像素子である。二次元撮像素子６としては、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが挙げられる。二次元撮像素子６の受光面６ａには、図２に示すように、例えば複数の画素が一次元に配置されてなる画素列３１（第１の画素列３１_１、第２の画素列３１_２、第３の画素列３１_３、…、第Ｍ−２の画素列３１_Ｍ−２、第Ｍ−１の画素列３１_Ｍ−１、第Ｍの画素列３１_Ｍ）が互いに平行になるようにＭ列配列されている。二次元撮像素子６は、コンピュータ１４から出力されるトリガ信号の入力に基づいて、導光光学系５によって導光された試料Ｓの光像を所定のフレームレートで順次撮像し、撮像によって取得した画像データ（後述するタイル画像Ｔ）をコンピュータ１４に出力する。なお、トリガ信号は、ステージ駆動部１２或いは位置検出部１３から出力されてもよい。

【0027】

対物レンズ駆動部１１は、例えばステッピングモータ（パルスモータ）といったモータやピエゾアクチュエータといったアクチュエータによって構成されている。対物レンズ駆動部１１は、後述する対物レンズ制御部１０１Ｂによる制御に基づき、対物レンズ２５を対物レンズ２５の光軸に沿ったＺ方向に駆動する。これにより、試料Ｓに対する対物レンズ２５の焦点位置が移動する。

【0028】

ステージ駆動部１２は、例えばステッピングモータ（パルスモータ）といったモータやピエゾアクチュエータといったアクチュエータによって構成されている。ステージ駆動部１２は、後述するステージ制御部１０１Ｃによる制御に基づき、ステージ２を対物レンズ２５の光軸の直交面に対して所定の角度（例えば９０度）を有する面についてＸＹ方向に駆動する。これにより、ステージ２に保持された試料Ｓが対物レンズの光軸に対して移動し、試料Ｓに対する対物レンズ２５の視野位置が移動することとなる。

【0029】

また、位置検出部１３は、例えばステージ２に取り付けられたリニアエンコーダによって構成されている。位置検出部１３は、ステージ２のＸＹ座標を検出する。位置検出部１３は、検出結果を示す位置情報を生成し、コンピュータ１４に出力する。

【0030】

コンピュータ１４は、物理的には、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、及びＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部、ディスプレイ等の表示部を備えて構成されている。かかるコンピュータ１４としては、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、クラウドサーバ、スマートデバイス（スマートフォン、タブレット端末など）などが挙げられる。

【0031】

コンピュータ１４は、メモリに格納されるプログラムをコンピュータシステムのＣＰＵで実行することにより、図３に示すように、画像取得装置１の動作を制御する制御部１０１、二次元撮像素子６で撮像した画像データの処理を実行する画像処理部１０２、二次元撮像素子６で撮像した画像データの状態を判別する判別部１０３として機能する。また、コンピュータ１４は、画像データ等の各種情報を記憶する記憶部１０４を有している。なお、コンピュータ１４は、複数のコンピュータによって構成されてもよく、例えば、一のコンピュータで制御部１０１の機能を実行し、別のコンピュータによって、他の機能を実行してもよい。

【0032】

制御部１０１は、より具体的には、光源３の動作を制御する光源制御部１０１Ａと、対物レンズ駆動部１１の動作を制御する対物レンズ制御部１０１Ｂと、ステージ駆動部１２の動作を制御するステージ制御部１０１Ｃとによって構成されている。制御部１０１は、光源制御部１０１Ａ、対物レンズ制御部１０１Ｂ、及びステージ制御部１０１Ｃにより、光源３、ステージ駆動部１２、及び二次元撮像素子６によるレーンスキャンの実行を制御する。以下、レーンスキャンについて説明する。

【0033】

画像取得装置１では、例えば２０倍や４０倍といった高倍率で試料Ｓの撮像が行われる。このため、対物レンズ２５の視野は、試料Ｓに対して小さく、一回の撮像で画像を取得できる領域も試料Ｓに対して小さくなる。したがって、試料Ｓの全体を撮像するためには、対物レンズ２５の視野を試料Ｓに対して移動させる必要がある。そこで、画像取得装置１では、試料Ｓを保持するスライドガラスに対して試料Ｓを含むように画像取得領域が設定され、画像取得領域に対するレーンスキャンが実行される。

【0034】

本実施形態におけるレーンスキャンでは、事前設定として、図４に示すように、予めスライドガラス全体のマクロ画像をマクロ画像取得装置（不図示）で取得し、取得したマクロ画像に基づいて試料Ｓに対する画像取得領域３２を設定する。画像取得領域３２の設定の際には、マクロ画像における試料Ｓの範囲の特定を容易化するため、マクロ画像の二値化を行うことが好適である。画像取得領域３２の設定の後、フォーカスマップの作成のため、画像取得領域３２における焦点計測位置を設定する。

【0035】

図４に示す例では、画像取得領域３２がマトリクス状に９分割され、各分割領域３３の中央に焦点計測位置Ｐが設定されている。また、分割領域３３の中央が試料Ｓから外れている場合には、ユーザによる手動の設定などにより、試料Ｓが位置する任意の位置に焦点計測位置Ｐが設定される。次に、スライドガラスをミクロ画像取得装置である画像取得装置１にセットし、各焦点計測位置Ｐ上に対物レンズ２５が位置するようにステージ２を移動させる。そして、各焦点計測位置Ｐにおいて対物レンズ２５をＺ方向に駆動させながら分割領域３３における複数の二次元画像を取得し、取得した二次元画像のコントラストに基づいて合焦点位置を決定する。各焦点計測位置Ｐにおいてそれぞれ決定された合焦点位置に最小二乗法を適用し、試料Ｓのフォーカスマップを作成する。

【0036】

フォーカスマップの作成後、画像取得領域３２における撮像位置を設定する。対物レンズ２５の試料Ｓ上の視野Ｆは、使用する対物レンズ２５の倍率等によって予め定まる。このため、設定された画像取得領域３２に対して視野Ｆの大きさを割り当てることで、画像取得領域３２に複数の撮像位置３４がマトリクス状に設定される。図５に示す例では、画像取得領域３２には、Ｙ方向に第１〜第ｎまでの複数のレーンが設定され、各レーンには、Ｘ方向（スキャン方向）に第１〜第ｍまでの複数の撮像位置３４が設定されている。各撮像位置３４のＸＹ座標、及びフォーカスマップから求まる撮像位置３４のＺ座標は、各レーンにおける撮像位置３４の数と共に記憶部１０４に記憶される。

【0037】

レーンスキャンでは、ステージ２をＸＹ方向に移動させながら、瞬間光Ｌによって試料Ｓの一部をストロボ撮影する。ステージ２がＸステージ及びＹステージを組み合わせて構成される場合、ステージ２のＸ軸とＹ軸とが完全に直交せず、各レーンにおける撮像位置３４のＹ座標が一致しないことが考えられる。したがって、撮像位置３４の設定の際には、上述したように撮像位置３４のＹ座標を含めることが好適である。ステージ２のＸ軸とＹ軸との間の直交からのずれが無視できる程度に小さい場合には、処理の簡単化のため、撮像位置３４のＸＺ座標のみを記憶部１０４に記憶してもよい。

【0038】

画像取得装置１は、撮像位置３４に対応する試料Ｓの一部を二次元撮像素子６によって撮像することで、撮像位置３４に対応するタイル画像Ｔをそれぞれ取得する。対物レンズ２５の視野Ｆが次に撮像する撮像位置３４に移動した後、再び撮像を行って次のタイル画像Ｔを取得する。以降、画像取得装置１では、レーン毎に撮像位置３４を順次撮像する動作が繰り返し実行され、複数のタイル画像列Ｒからなる画像データの取得が行われる。

【0039】

ステージ制御部１０１Ｃによる対物レンズ２５の視野位置の移動方式は、例えば図５に示すように、各レーンでスキャン方向が同方向となる一方向スキャン(Uni-directional scanning)が採用される。対物レンズ２５の視野位置の移動方式は、一方向スキャンに限られず、隣り合うレーン間でスキャン方向が反転する双方向スキャン（Bi-directional scanning）を採用してもよい。また、光源制御部１０１Ａは、光源３から瞬間光Ｌを照射させる。本実施形態では、図６に示すように、二次元撮像素子６が露光と読み出しとを交互に実行し、画素列３１（第１の画素列３１_１、第２の画素列３１_２、第３の画素列３１_３…第Ｍの画素列３１_Ｍ）の露光期間中にトリガ信号が光源制御部１０１Ａに出力される。光源制御部１０１Ａは、トリガ信号に基づいて光源３から瞬間光Ｌを照射させる。

【0040】

二次元撮像素子６の読み出し方式は、各画素列３１の露光期間が一致するグローバルシャッタ方式であってもよく、各画素列３１の露光期間が所定時間ずつずれるローリングシャッタ方式であってもよい。トリガ信号は、例えば位置検出部１３によって検出されたステージ２の位置情報に基づいて、ステージ２の駆動によって対物レンズ２５の視野Ｆが撮像対象となる撮像位置３４に移動したときに制御部１０１から二次元撮像素子６及び光源制御部１０１Ａに出力される。また、ステージ駆動部１２を制御するためのクロック数を制御部１０１でカウントし、所定のカウント数に達したときに制御部１０１から二次元撮像素子６及び光源制御部１０１Ａにトリガ信号が出力されてもよい。なお、瞬間光Ｌとローリングシャッタ方式とを組み合わせる場合には、画素列３１の全てが露光しているときに瞬間光Ｌを出力する必要がある。したがって、ステージ２の駆動によって対物レンズ２５の視野Ｆが撮像対象となる撮像位置３４に移動する際に瞬間光Ｌが出力されるように、光源制御部１０１Ａにトリガ信号を出力すればよい。

【0041】

画像処理部１０２は、二次元撮像素子６から出力される画像データの処理を実行する。画像処理部１０２は、二次元撮像素子６から出力されるタイル画像Ｔを受け取り、各レーンで取得したタイル画像列Ｒを合成することにより試料Ｓ全体の観察画像データを生成する。観察画像データの生成にあたっては、例えば位置検出部１３から出力される位置情報に基づいて、隣接するタイル画像Ｔ，Ｔの一部同士を重畳するようにしてもよい。

【0042】

判別部１０３は、一のレーンで取得したタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する。図５に示した例では、各レーンにおける撮像位置３４の数はｍ個であり、タイル画像列Ｒは、ｍ個のタイル画像Ｔによって構成されている。したがって、判別部１０３は、記憶部１０４を参照し、一のレーンで取得したタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔがｍ個である場合には、タイル画像Ｔの画像数が予め設定された取得予定数に達していると判断し、タイル画像Ｔがｍ個未満である場合には、タイル画像Ｔの画像数が予め設定された取得予定数に達していないと判断する。判別部１０３は、一のレーンにおける撮像の完了毎に当該タイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントしてもよく、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列Ｒに含まれるタイル画像の画像数をカウントしてもよい。

【0043】

判別部１０３は、一のレーンにおけるタイル画像列Ｒの画像数が予め設定された取得予定数に達していないと判断した場合、そのレーンに対するレーンスキャンの再実行を指示する旨の指示情報を制御部１０１に出力する。指示情報を受け取った制御部１０１は、タイル画像Ｔの画像数が予め設定された取得予定数に達していないと判断されたレーンについて、光源３、ステージ駆動部１２、及び二次元撮像素子６によるレーンスキャンを再実行する。制御部１０１は、レーンスキャンを再実行する際、ステージ２の速度Ｖ_１を初回のレーンスキャンの際の速度Ｖ_０よりも遅い速度に設定してもよい。例えば、制御部１０１は、レーンスキャンの再実行の際のステージ２の速度Ｖ_１を初回のレーンスキャンの際の速度Ｖ_０の２／３以下に設定する。

【0044】

次に、上述した画像取得装置１を用いた画像取得方法について説明する。

【0045】

図７は、画像取得装置１を用いた画像取得方法の一例を示すフローチャートである。同図に示すように、この画像取得方法では、事前設定として、まず、フォーカスマップを作成する（ステップＳ０１）。ここでは、予めスライドガラス全体のマクロ画像をマクロ画像取得装置（不図示）で取得し、取得したマクロ画像に基づいて試料Ｓに対する画像取得領域３２を設定する。画像取得領域３２の設定の後、画像取得領域３２における焦点計測位置を設定し、各焦点計測位置Ｐで取得した二次元画像のコントラストに基づいて合焦点位置を決定する。そして、各焦点計測位置Ｐにおいてそれぞれ決定された合焦点位置に最小二乗法を適用し、試料Ｓのフォーカスマップを作成する。

【0046】

フォーカスマップの作成後、レーンスキャンを実行する際のステージ２の速度Ｖ_０を設定する（ステップＳ０２）。また、作成したマクロ画像に基づいて、画像取得領域３２における撮像位置３４を設定する（ステップＳ０３）。すなわち、画像取得領域３２において、Ｙ方向に第１〜第ｎまでの複数のレーンを設定し、各レーンについてＸ方向に第１〜第ｍまでの複数の撮像位置３４を設定する。そして、各撮像位置３４のＸＹ座標、及びフォーカスマップから求まる撮像位置３４のＺ座標を、各レーンにおける撮像位置３４の数と共に記憶部１０４に記憶する。

【0047】

撮像位置３４の設定後、記憶部１０４から全ての撮像位置３４の座標を読み出し、対物レンズ２５の視野位置がレーンスキャンの開始位置に位置するようにステージ２を対物レンズ２５に対して位置合わせを行う（ステップＳ０４：位置合わせステップ）。このとき、ステージ２に対する対物レンズ２５の高さも開始位置に位置するように対物レンズ駆動部１１を制御する。そして、一のレーンに対するレーンスキャンを実行する（ステップＳ０５）。レーンスキャンでは、図８に示すように、まず、ステージ２の駆動により、対物レンズ２５の視野位置を撮像位置３４に移動させる（ステップＳ１１）。このとき、ステージ２の位置を位置検出部１３によって検出する（ステップＳ１２：位置検出ステップ）。

【0048】

ステージ２の位置検出結果に基づき、対物レンズ２５の視野位置が撮像位置３４に到達したタイミングでトリガ信号を生成し（ステップＳ１３）、瞬間光Ｌの照射及び試料Ｓの撮像を行う（ステップＳ１４：撮像ステップ）。この撮像ステップでは、ステージ２をレーンスキャンのスキャン方向に速度Ｖ_０で移動させながら、瞬間光Ｌの照射に同期して試料Ｓの光像を二次元撮像素子６によって撮像し、撮像位置３４におけるタイル画像Ｔを取得する。また、撮像ステップでは、位置検出ステップによって生成されたステージ２の位置情報に基づいて、二次元撮像素子６による撮像と瞬間光Ｌの出射とを同期させる。

【0049】

一の撮像位置３４における撮像の実行後、対物レンズ２５の視野位置がレーンの終了位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１５）。対物レンズ２５の視野位置がレーンの終了位置に到達していないと判断された場合には、次の撮像位置３４に対してステップＳ１１〜ステップＳ１５までの処理を繰り返し実行し、当該レーンに含まれる各撮像位置３４におけるタイル画像列Ｒを取得する。対物レンズ２５の視野位置がレーンの終了位置に到達したと判断された場合には、当該レーンに対する処理が完了する。

【0050】

一のレーンに対するレーンスキャンが完了した後、図７に示すように、一のレーンで取得したタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし（ステップＳ０６）、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する（ステッＳ０７：判別ステップ）。判別ステップにおいて画像数が予め設定された取得予定数に達していないと判断された場合、そのレーンに対するレーンスキャンを再実行する（再実行ステップ）。再実行ステップでは、ステージ２の速度がステップＳ０２で設定された速度Ｖ_０よりも遅い速度Ｖ_１に再設定された後（ステップＳ０８）、ステップＳ０３〜ステップＳ０７の処理が再実行される。

【0051】

一方、判別ステップにおいて画像数が予め設定された取得予定数に達していると判断された場合、全てのレーンでレーンスキャンが完了したか否かを判断する（ステップＳ０９）。レーンスキャンが完了していないと判断された場合、次のレーンに対してステップＳ０２〜ステップＳ０９までの処理を繰り返し実行する。直前のレーンに対してレーンスキャンの再実行を行った場合には、次のレーンに対するステップＳ０２の処理において、ステージ２の速度を速度Ｖ_０に再設定する。レーンスキャンが完了したと判断された場合、各レーンのレーンスキャンで取得したタイル画像列Ｒを合成し、試料Ｓ全体の観察画像データを生成する（ステップＳ１０）。

【0052】

図７に示した例では、一のレーンにおける撮像の完了毎に当該タイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントしているが、図９に示すように、全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントしてもよい。図９に示す例では、図７におけるステップＳ０１〜ステップＳ０５と同様に、フォーカスマップの作成（ステップＳ２１）、ステージ速度の設定（ステップＳ２２）、撮像位置の設定（ステップＳ２３）、レーンスキャンの開始位置への対物レンズ２５の位置合わせ（ステップＳ２４）、及びレーンスキャンの実行（ステップＳ２５）の各処理を行う。

【0053】

レーンスキャンの実行後、全てのレーンでレーンスキャンが完了したか否かを判断する（ステップＳ２６）。全てのレーンスキャンが完了していないと判断された場合、次のレーンに対してステップＳ２２〜ステップＳ２６までの処理を繰り返し実行する。全てのレーンスキャンが完了したと判断された場合、各レーンで取得したタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし（ステップＳ２７）、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する（ステップＳ２８：判別ステップ）。

【0054】

判別ステップにおいて画像数が予め設定された取得予定数に達していないと判断された場合、そのレーンに対するレーンスキャンを再実行する（再実行ステップ）。再実行ステップでは、ステージ２の速度がステップＳ２２で設定された速度Ｖ_０よりも遅い速度Ｖ_１に再設定された後（ステップＳ２９）、ステップＳ２３〜ステップＳ２８の処理が再実行される。判別ステップにおいて画像数が予め設定された取得予定数に達していると判断された場合、各レーンのレーンスキャンで取得したタイル画像列Ｒを合成し、試料Ｓ全体の観察画像データを生成する（ステップＳ３０）。

【0055】

以上説明したように、画像取得装置１では、試料Ｓの光像をレーンスキャンによって撮像するにあたり、一のレーンで取得したタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし、画像数が予め設定された取得予定数に達しているか否かを判別する。そして、画像数が取得予定数に達していないと判別された場合に、そのレーンに対するレーンスキャンを再実行する。したがって、環境負荷に起因してタイル画像Ｔの欠落が生じたとしても、レーンスキャンの再実行によってタイル画像Ｔが補完され、観察画像におけるタイル画像Ｔの欠落を防止できる。

【0056】

また、画像取得装置１では、レーンスキャンを再実行する際、制御部１０１がステージ２の移動速度を所定速度よりも遅い速度に設定する。これにより、レーンスキャンの再実行時にタイル画像Ｔの欠落が生じることを抑制できる。

【0057】

また、画像取得装置１では、ステージ２の位置を位置検出部１３によって検出し、制御部１０１は、位置検出部１３によって生成されたステージ２の位置情報に基づいて、二次元撮像素子６による撮像と光源３による瞬間光Ｌの出射とを同期させる。これにより、試料Ｓの目標位置でのタイル画像Ｔの取得を好適に実行できる。

【0058】

また、画像取得装置１では、判別部１０３が一のレーンにおける撮像の完了毎にタイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし得る。この場合、タイル画像Ｔの補完の要否を各タイル画像列Ｒの取得時に判断するので、レーンスキャンの完了と同時にタイル画像Ｔの欠落の無い観察画像を得ることができる。

【0059】

また、画像取得装置１では、判別部１０３が全てのレーンにおける撮像の完了後に各タイル画像列Ｒに含まれるタイル画像Ｔの画像数をカウントし得る。この場合、タイル画像Ｔの補完の要否を全てのタイル画像列Ｒの取得後に判断するので、タイル画像Ｔの欠落が無かった場合には、観察画像を得るまでの時間を短縮できる。

【符号の説明】

【0060】

１…画像取得装置、２…ステージ、３…光源（光出射部）、５…導光光学系、６…二次元撮像素子、１２…ステージ駆動部（駆動部）、１３…位置検出部、２５…対物レンズ、１０１…制御部、１０３…判別部、Ｌ…瞬間光、Ｒ…タイル画像列、Ｔ…タイル画像、Ｓ…試料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】