(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023078801
(43)【公開日】2023-06-07
(54)【発明の名称】顕微鏡システム、及び、顕微鏡制御装置
(51)【国際特許分類】
G02B 21/00 20060101AFI20230531BHJP
G02B 21/36 20060101ALI20230531BHJP
G02B 7/34 20210101ALI20230531BHJP
G02B 7/36 20210101ALI20230531BHJP
G03B 15/02 20210101ALI20230531BHJP
G03B 15/05 20210101ALI20230531BHJP
H04N 23/67 20230101ALI20230531BHJP
H04N 23/74 20230101ALI20230531BHJP
G02B 7/28 20210101ALI20230531BHJP
【ＦＩ】
G02B21/00
G02B21/36
G02B7/34
G02B7/36
G03B15/02 V
G03B15/05
H04N5/232 120
H04N5/235 400
G02B7/28 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021192084
(22)【出願日】2021-11-26
(71)【出願人】
【識別番号】322004393
【氏名又は名称】株式会社エビデント
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100074099
【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
(74)【代理人】
【識別番号】100182936
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 直樹
(72)【発明者】
【氏名】今関 広二
(72)【発明者】
【氏名】本田 進
【テーマコード（参考）】
2H052
2H053
2H151
5C122
【Ｆターム（参考）】
2H052AC33
2H052AD08
2H052AD09
2H052AD18
2H052AD20
2H052AF14
2H052AF25
2H053BA25
2H151AA11
2H151BA14
2H151BA44
2H151BA47
2H151BA52
2H151CB20
5C122DA30
5C122EA40
5C122EA41
5C122EA68
5C122FA08
5C122FA17
5C122FB03
5C122FB13
5C122FC02
5C122FC03
5C122FD01
5C122FD05
5C122FD08
5C122FD09
5C122FF01
5C122FF11
5C122FF17
5C122GG17
5C122GG24
5C122GG29
5C122HA82
5C122HB02
(57)【要約】
【課題】画質とスループットを高いレベルで両立するスキャン技術を提供する。
【解決手段】顕微鏡システム１は、光源１０１と、対物レンズ１０４と、ステージ１０３と、ステージ１０３に置かれた標本Ｓの像を撮像する２次元撮像素子１７０と、対物レンズ１０４とステージ１０３の間の距離を変更する焦準部１５０と、制御回路と、を備える。制御回路は、対物レンズ１０４の光軸と直交する方向にステージ１０３が移動している移動期間中に、その移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて焦準部１５０を制御する合焦制御と、２次元撮像素子１７０の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、露光期間中と合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で光源１０１を発光させる発光制御を実行する。
【選択図】図１
【解決手段】顕微鏡システム１は、光源１０１と、対物レンズ１０４と、ステージ１０３と、ステージ１０３に置かれた標本Ｓの像を撮像する２次元撮像素子１７０と、対物レンズ１０４とステージ１０３の間の距離を変更する焦準部１５０と、制御回路と、を備える。制御回路は、対物レンズ１０４の光軸と直交する方向にステージ１０３が移動している移動期間中に、その移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて焦準部１５０を制御する合焦制御と、２次元撮像素子１７０の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、露光期間中と合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で光源１０１を発光させる発光制御を実行する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
対物レンズと、
ステージと、
前記ステージに置かれた標本の像を撮像する２次元撮像素子と、
前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する焦準装置と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、
前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
対物レンズと、
ステージと、
前記ステージに置かれた標本の像を撮像する２次元撮像素子と、
前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する焦準装置と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、
前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項2】
請求項１に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、
前記ステージの位置情報に基づいて、前記光源の発光強度を、前記合焦評価期間中の第１の発光強度よりも大きな第２の発光強度に変更し、
前記光源が前記第２の発光強度で発光している期間内に、前記露光期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、
前記ステージの位置情報に基づいて、前記光源の発光強度を、前記合焦評価期間中の第１の発光強度よりも大きな第２の発光強度に変更し、
前記光源が前記第２の発光強度で発光している期間内に、前記露光期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項3】
請求項２に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、前記露光期間の終了に合わせて前記発光強度を前記第２の発光強度から前記第１の発光強度へ調光する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、前記露光期間の終了に合わせて前記発光強度を前記第２の発光強度から前記第１の発光強度へ調光する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項4】
請求項３に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記第１の発光強度は、前記第２の発光強度の１／１０以下である
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記第１の発光強度は、前記第２の発光強度の１／１０以下である
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、前記露光期間の長さである露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動速度に基づいて設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、前記露光期間の長さである露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動速度に基づいて設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項6】
請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、前記露光期間の長さである露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動速度と前記第２の発光強度とに基づいて設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、前記露光期間の長さである露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動速度と前記第２の発光強度とに基づいて設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項7】
請求項５又は請求項６に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、前記露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動量が前記ステージ上に投影された前記２次元撮像素子の像における１／３画素よりも小さくなるように、設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、前記露光時間を、前記露光期間中の前記ステージの移動量が前記ステージ上に投影された前記２次元撮像素子の像における１／３画素よりも小さくなるように、設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項8】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、それぞれ前記露光期間であって時間方向に隣り合う第１の露光期間と第２の露光期間の間に、少なくとも１回前記合焦評価期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、それぞれ前記露光期間であって時間方向に隣り合う第１の露光期間と第２の露光期間の間に、少なくとも１回前記合焦評価期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項9】
請求項８に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記合焦評価期間は、所定のサンプリング周期で設定され、
前記所定のサンプリング周期は、前記露光期間の長さである露光時間の１０倍以上である
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記合焦評価期間は、所定のサンプリング周期で設定され、
前記所定のサンプリング周期は、前記露光期間の長さである露光時間の１０倍以上である
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項10】
請求項８又は請求項９に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記制御回路は、前記露光期間と重ならないように前記合焦評価期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記制御回路は、前記露光期間と重ならないように前記合焦評価期間を設定する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項11】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、
前記対物レンズの前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも前側にある第１の位置で光を検出する第１のセンサと、前記前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも後側にある第２の位置で光を検出する第２のセンサと、を含むアレイセンサを含み、
前記対物レンズと前記２次元撮像素子の間の光路上に配置され、入射した光の少なくとも一部を前記アレイセンサへ向かう光路へ導く光路分割素子と、を含み、
前記合焦評価情報は、前記第１のセンサから出力される前記第１の位置に対応する信号と前記第１のセンサから出力される前記第２の位置に対応する信号とに基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記対物レンズの前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも前側にある第１の位置で光を検出する第１のセンサと、前記前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも後側にある第２の位置で光を検出する第２のセンサと、を含むアレイセンサを含み、
前記対物レンズと前記２次元撮像素子の間の光路上に配置され、入射した光の少なくとも一部を前記アレイセンサへ向かう光路へ導く光路分割素子と、を含み、
前記合焦評価情報は、前記第１のセンサから出力される前記第１の位置に対応する信号と前記第１のセンサから出力される前記第２の位置に対応する信号とに基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項12】
請求項１１に記載の顕微鏡システムにおいて、
複数の画素を有するラインセンサであり、
前記複数の画素が前記標本を走査する方向であって前記露光期間中の前記ステージの移動方向と直交する方向である主走査方向に対応する方向に整列するように、配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
複数の画素を有するラインセンサであり、
前記複数の画素が前記標本を走査する方向であって前記露光期間中の前記ステージの移動方向と直交する方向である主走査方向に対応する方向に整列するように、配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項13】
請求項１２に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記アレイセンサは、光軸と交差するように配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記アレイセンサは、光軸と交差するように配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項14】
請求項１２に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記アレイセンサは、前記標本を走査する方向であって前記露光期間中の前記ステージの移動方向である副走査方向に対応する方向に光軸から逸れた位置に配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記アレイセンサは、前記標本を走査する方向であって前記露光期間中の前記ステージの移動方向である副走査方向に対応する方向に光軸から逸れた位置に配置される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項15】
請求項１４に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記アレイセンサは、前記光軸を挟んで配置された第１のアレイセンサと第２のアレイセンサを含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記アレイセンサは、前記光軸を挟んで配置された第１のアレイセンサと第２のアレイセンサを含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項16】
請求項１１に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記アレイセンサは、前記露光期間中の前記ステージの移動方向に対して傾いた方向に対応する方向に整列した複数の画素を有するラインセンサである
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記アレイセンサは、前記露光期間中の前記ステージの移動方向に対して傾いた方向に対応する方向に整列した複数の画素を有するラインセンサである
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項17】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記２次元撮像素子は、像面位相差検出用の画素を含み、
前記合焦評価情報は、前記像面位相差検出用の画素からの出力信号に基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記２次元撮像素子は、像面位相差検出用の画素を含み、
前記合焦評価情報は、前記像面位相差検出用の画素からの出力信号に基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項18】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記２次元撮像素子は、像面位相差検出用の複数の画素を含み、
前記合焦評価情報は、前記ステージの移動方向に応じて前記像面位相差検出用の複数の画素の中から選択された画素からの出力信号に基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
前記２次元撮像素子は、像面位相差検出用の複数の画素を含み、
前記合焦評価情報は、前記ステージの移動方向に応じて前記像面位相差検出用の複数の画素の中から選択された画素からの出力信号に基づいて算出された情報を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項19】
請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、
それぞれ異なる露光期間に対応する、前記２次元撮像素子で撮像した前記標本の複数の像を合成する画像処理装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡システム。
それぞれ異なる露光期間に対応する、前記２次元撮像素子で撮像した前記標本の複数の像を合成する画像処理装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項20】
光源と、対物レンズと、ステージと、前記ステージに置かれた標本の像を撮像する２次元撮像素子と、前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する焦準装置と、を備える顕微鏡を制御する顕微鏡制御装置であって、
制御回路を備え、
前記制御回路は、
前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、
前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する
ことを特徴とする顕微鏡制御装置。
制御回路を備え、
前記制御回路は、
前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、
前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する
ことを特徴とする顕微鏡制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書の開示は、顕微鏡システム、及び、顕微鏡制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
病理診断における病理医の負担を軽減する技術の一つとして、Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇが注目されている。Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇとはスライドガラス上の検体全域をスキャンしてデジタル画像を作成する技術であり、複数の画像を取得してタイリングすることで顕微鏡の視野よりも広い領域を高い解像力で画像化することができる。
【0003】
Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇのスループットの向上には、ステージを停止することなく各撮影位置で撮影を行うノンストップ方式が有効である。その一方で、ステージを移動しながら撮影が行われると画像にブレを生じてしまう。このような技術的な課題に関連する技術は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、露光期間内において瞬間的に光源を発光することで画像のブレを抑える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１５４２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、オートフォーカスを実行する余地がないため、フォーカスがあった状態で検体を撮影できるとは限らない。予め合焦位置を求めておくことで検体へのフォーカシングが可能となるが、スキャン前に行われる合焦位置を求める工程は、スループットの向上を妨げてしまう。
【0006】
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、画質とスループットを高いレベルで両立するスキャン技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る顕微鏡システムは、光源と、対物レンズと、ステージと、前記ステージに置かれた標本の像を撮像する２次元撮像素子と、前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する焦準装置と、制御回路と、を備える。前記制御回路は、前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する。
【0008】
本発明の一態様に係る顕微鏡制御装置は、光源と、対物レンズと、ステージと、前記ステージに置かれた標本の像を撮像する２次元撮像素子と、前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する焦準装置と、を備える顕微鏡を制御する。前記顕微鏡制御装置は、制御回路を備え、前記制御回路は、前記対物レンズの光軸と直交する方向に前記ステージが移動している移動期間中に、当該移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて前記焦準装置を制御する合焦制御と、前記２次元撮像素子の露光期間を制御する露光制御と、を実行し、前記露光期間中と前記合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で前記光源を発光させる発光制御を実行する。
【発明の効果】
【0009】
上記の態様によれば、画質とスループットを高いレベルで両立するスキャン技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１の実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。
【図2】Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇについて説明するための図である。
【図3】顕微鏡システムで行われる処理のタイミングチャートの一例を示した図である。
【図4】ステージの移動速度の時間変化の一例を示した図である。
【図5】合焦評価情報の一例について説明するための図である。
【図6】ＡＦ用のセンサの配置の一例について説明するための図である。
【図7】ＡＦ用のセンサに含まれる前ピン用センサ領域と後ピン用センサ領域の配置について説明するための図である。
【図8】ＡＦ用のセンサの配置の別の例について説明するための図である。
【図9】ＡＦ用のセンサの配置の更に別の例について説明するための図である。
【図10】第２の実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。
【図11】ステージの移動方向と像面位相差検出用画素を有効化する領域の関係の一例を示した図である。
【図12】第３の実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。
【図13】顕微鏡装置及び顕微鏡制御装置を実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図２は、Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇについて説明するための図である。図１に示す顕微鏡システム１は、第１の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。以下、図１及び図２を参照しながら、顕微鏡システム１の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図２は、Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇについて説明するための図である。図１に示す顕微鏡システム１は、第１の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。以下、図１及び図２を参照しながら、顕微鏡システム１の構成について説明する。
【0012】
顕微鏡システム１は、図１に示すように、顕微鏡装置１００と画像処理装置２００を備えている。顕微鏡装置１００は、実視野よりも広い標本を高い開口数を有する対物レンズ１０４を用いてスキャンして、標本Ｓの複数の像を画像処理装置２００へ出力する。例えば、図２に示すような、スライドガラスＳＧとカバーガラスＣＧに挟まれた標本Ｓ全体を画像化してＷＳＩを生成する場合であれば、標本Ｓに対して実視野１０を移動させながら撮像を繰り返すことで、標本Ｓ全体をスキャンする。このとき、撮像位置は、各撮像で得られる標本Ｓの像が隣接する撮像位置で撮像された像の一部（図２における貼り合わせシロ参照）と重なるように設定される。
【0013】
画像処理装置２００は、顕微鏡装置１００から出力された標本Ｓの複数の像を合成して、貼り合わせ画像を生成する。具体的には、画像処理装置２００は、隣接した撮像位置で撮像された像の重複部分を貼り合わせシロとして利用して複数の像を貼り合わせることで、ＷＳＩを生成する。これにより、複数の像の相対位置を精度良く特定して貼り合わせを行うことができる。
【0014】
顕微鏡システム１によれば、Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ技術を用いて、顕微鏡装置１００の実視野１０よりも広い範囲の情報を高い解像度を有する１枚の画像（ＷＳＩ）としてユーザに提供することができる。
【0015】
なお、本明細書では、貼り合わせ画像の一例として病理診断などの分野で使用されるＷＳＩを例示したが、各実施形態の顕微鏡システムで生成される貼り合わせ画像はＷＳＩに限らず、工業製品の検査などの用途で用いられる画像であってもよい。
【0016】
顕微鏡装置１００は、図１に示すように、少なくとも、光源１０１と、対物レンズ１０４と、ステージ１０３と、２次元撮像素子１７０と、焦準部１５０と、制御部１８０と、を備えている。制御部１８０は、１つ以上の制御回路を含んでいればよい。制御部１８０は、顕微鏡制御部１１０と光源制御部１２０とステージ制御部１３０と合焦制御部１４０を含んでもよく、さらに、それぞれが１つ以上の制御回路（制御回路１１１、制御回路１２１、制御回路１３１、制御回路１４１）を含んでもよい。
【0017】
光源１０１は、例えば、発光ダイオードである。ただし、光源１０１は、発光期間や発光強度を細かく制御できるものであればよく、発光ダイオードに特に限定されない。光源１０１は、光源制御部１２０からの入力に従って発光するように構成されている。
【0018】
対物レンズ１０４は、例えば、２０倍対物レンズである。ただし、対物レンズ１０４は、ユーザが貼り合わせ画像に要求する解像度を実現可能な開口数を有していればよく、対物レンズ１０４の倍率は、２０倍に限らない。対物レンズ１０４は、焦準部１５０の動作によって光軸方向へ移動する。
【0019】
ステージ１０３は、少なくとも対物レンズ１０４の光軸と直交するＸＹ方向に移動するＸＹステージを含んでいる。ステージ１０３は、さらに、光軸方向へ移動するＺステージを含んでもよい。ステージ１０３は、ステージ制御部１３０からの入力に従って移動するように構成されている。ステージ１０３は、例えば、図示しないステッピングモータとボールねじを含むアクチュエータを含んでもよく、例えば、オープンループ方式でアクチュエータが制御されることで、ステージ１０３の位置が制御されてもよい。
【0020】
２次元撮像素子１７０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであり、ステージ１０３に置かれた標本Ｓの像を撮像する。２次元撮像素子１７０は、ローリングシャッターやグローバルシャッターなどの電子シャッターを有している。２次元撮像素子１７０は、顕微鏡制御部１１０からの制御信号に従って少なくとも露光開始のタイミングが制御されるように構成されている。
【0021】
より具体的には、２次元撮像素子１７０では、例えば、制御信号のパルス幅によって露光開始と露光終了のタイミングが制御されてもよく、又は、制御信号で特定された露光開始のタイミングから２次元撮像素子１７０に予め設定された時間経過後に露光が終了してもよい。即ち、顕微鏡制御部１１０は、２次元撮像素子１７０の露光期間を制御する露光制御を実行するように構成されている。
【0022】
焦準部１５０は、対物レンズ１０４とステージ１０３の間の距離を変更する焦準装置である。焦準部１５０は、合焦制御部１４０からの入力に従って対物レンズ１０４を光軸方向へ動かすように構成されている。合焦制御部１４０は、例えば、顕微鏡制御部１１０からリアルタイムＡＦの実行を指示されると、標本Ｓ上にフォーカスが合うように、例えば、所定のサンプリング周期で焦準部１５０を制御する合焦制御を実行するように構成されている。より具体的には、合焦制御部１４０は、後述する合焦ユニット１６０から出力された合焦評価情報に基づいて焦準部１５０を制御する。
【0023】
以上のように構成された顕微鏡システム１では、顕微鏡装置１００は、撮像位置でステージ１０３を停止することなしに標本Ｓの像を撮像して対象範囲をスキャンする。つまり、ステージ１０３の光軸と直交する方向に対物レンズ１０４が移動している移動期間中に、制御部１８０に含まれる制御回路が２次元撮像素子１７０の露光期間を制御する露光制御を実行する。これにより、各撮像位置でステージ１０３を停止して標本Ｓの像を撮像する場合に比べて、スキャン開始から終了までのスキャンに要するリードタイムを短縮することができる。
【0024】
また、顕微鏡システム１では、顕微鏡装置１００は、スキャン中にリアルタイムで自動焦点（オートフォーカス）を実行する。つまり、ステージ１０３の光軸と直交する方向に対物レンズ１０４が移動している移動期間中に、制御部１８０に含まれる制御回路が移動期間内で検出した合焦評価情報に基づいて焦準部１５０を制御する合焦制御を実行する。より詳細には、合焦評価情報が検出される合焦評価期間が所定のサンプリング周期で設定されることで、制御回路が所定のサンプリング周期で合焦制御を実行する。これにより、各撮像位置でのフォーカスずれを抑制することができるため、高画質なＷＳＩの生成が可能となる。また、スキャン開始前に予めスキャン範囲内の合焦位置の情報（マップ情報）を求めて保持し、スキャン中に予め求めておいたスキャン範囲内の合焦位置の情報（マップ情報）を用いてフォーカシングを行う場合と比較すると、マップ情報をスキャン前に求める工程を省略することができる。このため、ユーザの負担軽減と作業時間の短縮を実現することができる。
【0025】
さらに、顕微鏡システム１では、顕微鏡装置１００は、ステージ１０３の光軸と直交する方向に対物レンズ１０４が移動している移動期間中に、上述した合焦制御と露光制御に加えて、発光制御を実行する。具体的には、制御部１８０に含まれる制御回路が露光期間中と合焦評価情報を検出する合焦評価期間中とで異なる発光強度で光源１０１を発光させる発光制御を実行する。これにより、期間毎に異なる必要光量に合わせた発光制御が可能となるため、照明によって標本Ｓが受けるダメージを抑えることができる。また、露光期間外に２次元撮像素子１７０に入射した光に起因するノイズの影響も抑制することができる。
【0026】
従って、顕微鏡システム１によれば、画質とスループットを高いレベルで両立することが可能であり、高画質のＷＳＩを短時間で得ることができる。
【0027】
【0028】
まず、合焦制御に関しては、図３に示すように、ステージ１０３がスキャン開始位置から移動を開始して移動期間が始まると、制御部１８０は、移動期間の開始に合わせてリアルタイムＡＦを開始する。リアルタイムＡＦ開始時には、対物レンズ１０４は焦準部１５０によってフォーカス基準位置に位置付けられている。
【0029】
リアルタイムＡＦが実行されている期間中、合焦制御部１４０は、所定のサンプリング周期で合焦ユニット１６０から出力される合焦評価情報に基づいて、焦準部１５０を制御する合焦制御を実行する。また、制御部１８０は、移動期間中、ステージ１０３が最後の撮像位置を通過すると、リアルタイムＡＦを終了する。リアルタイムＡＦ終了後、焦準部１５０は、対物レンズ１０４を最終フォーカス位置で維持する。
【0030】
なお、所定のサンプリング周期は、後述する露光制御において制御される露光期間の長さ（露光時間）よりも十分に長い時間間隔であればよく、例えば、露光時間の１０倍以上であることが望ましい。これにより、露光期間とサンプリング周期毎に発生する合焦評価期間とが時間的に重なってしまうことを容易に回避することができるため、露光期間中と合焦評価期間中で光源１０１の発光強度を異ならせる発光制御を実現することができる。換言すると、制御部１８０は、露光期間と重ならないように合焦評価期間を設定することが望ましい。
【0031】
ただし、ステージ１０３がある撮像位置から次の撮像位置へ移動中に少なくとも１回は合焦評価情報を検出してフォーカシングを行うことが望ましい。つまり、制御部１８０は、時間方向に隣り合う第１の露光期間と第２の露光期間の間に、少なくとも１回合焦評価期間を設定することが望ましい。これにより、撮像位置毎にフォーカシングが行われることになるため、フォーカスずれの抑制が期待できる。第１の露光期間と第２の露光期間の間に、少なくとも１回合焦評価期間が設けるためには、所定のサンプリング周期は、露光期間のインターバル、つまり、フレームレートに対応する周期（フレーム周期）よりも短いことが望ましい。
【0032】
フォーカスずれを十分に抑制するために撮像位置間で行われるべきサンプリング回数は、発生するフォーカスずれの大きさや焦準部１５０のフォーカス速度などに依存する。このため、これらを考慮したサンプリング回数、又は、サンプリング周期が設定されることが望ましく、制御部１８０は、設定されたサンプリング回数、又は、サンプリング周期でフォーカシングを行うことが望ましい。例えば、撮像位置間で３０回のサンプリング、又は、１ｍｓ毎のサンプリングが行われてもよい。
【0033】
なお、サンプリング回数、又は、サンプリング周期は、フォーカス方式毎に設定されてもよく、後述する光路長差方式と像面位相差方式で異なる設定が採用されてもよい。例えば、光路長差方式では、３０回のサンプリング、又は、１ｍｓ毎のサンプリングが行われるように設定される一方で、像面位相差方式では、光路長差方式よりも少ないサンプリング回数、又は、長いサンプリング周期が設定されてもよい。このような設定は、例えば、像面位相差方式が光路長差方式よりもより正確な測距が実現可能な場合に有効である。
【0034】
一方、発光制御と露光制御は、ステージ１０３の位置情報に基づいて実行される。ステージ１０３の位置情報は、例えば、ステージ制御部１３０からステージ１０３のステッピングモータへ出力されるパルス信号である。ただし、ステージ１０３の位置情報は、ステージの位置に換算可能なステージ１０３の移動開始からの経過時間の情報であってもよく、また、ステージ１０３に設けられたエンコーダからの出力信号であってもよい。図３には、ステージ１０３が各撮像位置に達すると、これらの位置情報に基づいて、撮像位置を示す撮像位置信号が出力される様子が示されている。
【0035】
撮像位置信号がＯＮになると、制御部１８０は、撮像のために、光源１０１の発光強度を一時的に強くする。即ち、制御部１８０は、ステージ１０３の位置情報に基づいて、光源１０１の発光強度を、合焦評価期間中の発光強度（以降、第１の発光強度と記す。）よりも大きな発光強度（以降、第２の発光強度と記す。）に変更する。さらに、制御部１８０は、光源１０１が第２の発光強度で発光している期間内に、露光期間を設定する。より具体的には、制御部１８０は、光源１０１の発光強度が第２の発光強度に変更され、変更後の発光強度が安定した頃に露光期間を開始する。
【0036】
このように、ステージ１０３の位置情報に基づいて発光制御と露光制御を行うことで、撮像用に大きな強度で照明されている期間（撮像用照明期間）中に標本Ｓの像を撮像することができるため、明るいＷＳＩを得ることができる。特に、発光強度が安定してから露光期間を開始することで露光期間中の照明状態が安定するため、撮像毎の照明状態の差を抑えることができる。これにより、画像領域全体にムラの少なくＷＳＩを得ることができる。
【0037】
なお、露光期間の長さである露光時間が短すぎると、露光期間中に２次元撮像素子１７０に入射する光が少なくなりすぎて明るい像が得られないが、露光時間が長すぎると、露光期間中に実視野に対して標本Ｓが大きく移動することになるため、像ブレが生じてしまう。
【0038】
露光期間中の標本Ｓの像の移動量が画素ピッチに対して十分に小さければ像ブレの影響を小さく抑えることができる。このため、制御部１８０は、露光時間を露光期間中のステージ１０３の移動速度に基づいて設定することが望ましい。具体的には、制御部１８０は、露光時間を、露光期間中のステージ１０３の移動量がステージ１０３上に投影された２次元撮像素子１７０の像における１／３画素よりも小さくなるように、設定することが望ましい。これにより、像ブレの影響を実質的に排除することができる。露光時間は、例えば、５μｓ以下である。
【0039】
また、制御部１８０は、露光期間の終了に合わせて発光強度を第２の発光強度から第１の発光強度へ調光する。このとき、第１の発光強度は、第２の発光強度の、例えば、１／１０以下であることが望ましい。これは、スキャン中にリアルタイムＡＦを行う場合、撮像素子では、露光期間終了後の読み出し転送期間中に入射した光がリークしてノイズになり得るためである。より具体的には、例えば、ライン毎に電荷が読み出される場合であれば、読み出し順が後のラインほどリークの影響が大きくなり、ライン間で色ムラなどが生じてしまう。この点については、露光期間の終了に合わせて発光強度を下げることで、読み出し転送期間中に２次元撮像素子１７０に入射した光に起因するノイズの影響を大幅に抑制することができる。特に、発光強度を１／１０以下に抑えることで、ノイズの影響を１階調未満まで抑えることが可能となり、実質的な影響を排除することができる。
【0040】
また、制御部１８０は、露光時間を、ステージ１０３の移動速度と第２の発光強度とに基づいて設定することがより望ましい。ステージ１０３の移動速度に加えて第２の発光強度を考慮することで、露光時間が及ぼす像ブレへの影響に加えて像の明るさへの影響についても考慮することができる。このため、像ブレ抑制と像の明るさ確保を高いレベルでバランスした露光時間を設定することが可能となる。なお、第２の発光強度が強いほど短い露光時間で多くの露光量を稼ぐことができるため、像ブレ抑制と像の明るさ確保を両立することが容易になる。このため、第２の発光強度は、光源１０１の最大発光強度であることが望ましい。なお、露光時間を短くすることにも発光強度を高めることにもそれぞれ限界があるため、これらの両方を適切に調整することが望ましい。
【0041】
【0042】
例えば、図２に示すように副走査方向に往復で標本Ｓをスキャンする場合、１ライン毎にステージ１０３の始動と停止が必要である。このようなスキャンでは、ステージ１０３は、１ライン毎に、画像化の対象範囲の外側から移動を開始して、その対象範囲内を通って、その対象範囲の外側まで移動することが望ましい。ステージ１０３の移動速度は、図４に示すように、一定の目標速度を目指して加速が開始されてから目標速度に安定するまでにある程度の時間を要する。この点を考慮して、ステージ１０３の移動開始位置は、ステージ１０３が少なくとも対象範囲を目標速度で等速移動するように、助走距離だけ対象範囲から離れた位置に決定されることが望ましい。これにより、所定のフレームレートで標本Ｓの像を空間的に等間隔に取得することができる。また、ステージ１０３の振動に起因する画質の劣化も抑制することができる。
【0043】
図５は、合焦評価情報の一例について説明するための図である。図６は、ＡＦ用のセンサの配置の一例について説明するための図である。図７は、ＡＦ用のセンサに含まれる前ピン用センサ領域と後ピン用センサ領域の配置について説明するための図である。図１及び図５から図７を参照しながら、合焦ユニット１６０に含まれるＡＦ用のセンサ１６３の望ましい配置について説明する。
【0044】
合焦ユニット１６０は、所謂、前ピンセンサと後ピンセンサを用いて光路長差方式で合焦位置を検出するユニットであり、前ピンセンサと後ピンセンサのそれぞれで検出したコントラストの差分である差分コントラストを含む合焦評価情報を出力する。光路長差方式は、合焦位置が存在する向きを把握することが可能であり、対物レンズ１０４の位置（ｚ位置）をどの向きに動かすべきか特定可能なため、素早くフォーカスを合わせることができるという点で、移動期間中に行われるリアルタイムＡＦでの使用に好適である。
【0045】
合焦ユニット１６０の構成について説明する。図１に示すように、合焦ユニット１６０は、集光レンズ１６１と、スプリッタ１６２と、センサ１６３と、合焦認識部１６４を備えている。合焦ユニット１６０は、スプリッタ１０５によって対物レンズ１０４と２次元撮像素子１７０の間の光路から分岐したオートフォーカス用の光路上に設けられている。
【0046】
なお、スプリッタ１０５は、対物レンズ１０４と２次元撮像素子１７０の間の光路上に配置された光路分割素子の一例である。スプリッタ１０５は、入射した光の少なくとも一部をセンサ１６３へ向かうオートフォーカス用の光路へ導けばよく、例えば、ハーフミラーであってもよい。
【0047】
集光レンズ１６１は、対物レンズ１０４と２次元撮像素子１７０の間に配置された結像レンズ１０６に相当するレンズであり、標本Ｓの像をオートフォーカス用の光路上に結像する。スプリッタ１６２は、集光レンズ１６１とセンサ１６３の間に配置されたハーフミラーであり、集光レンズ１６１を通過した光を２つに分割する。
【0048】
センサ１６３は、例えば、複数の画素が並んだアレイセンサである。スプリッタ１６２で分割された２つの光は、互いに標本Ｓから異なる光路長を経て、センサ１６３の異なる領域に入射する。より詳細には、センサ１６３の異なる２領域の一方が、対物レンズ１０４の前側焦点位置と光学的に共役な位置（つまり、合焦位置）よりも前側で一方の光を検出し、センサ１６３の異なる２領域の他方が、対物レンズ１０４の前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも後側で他方の光を検出すればよい。即ち、センサ１６３は、対物レンズ１０４の前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも前側にある第１の位置（前ピン位置）で光を検出する第１のセンサ（前ピンセンサ）と、対物レンズ１０４の前側焦点位置と光学的に共役な位置よりも後側にある第２の位置（後ピン位置）で光を検出する第２のセンサ（後ピンセンサ）を含んでいる。
【0049】
合焦認識部１６４は、センサ１６３からの出力信号に基づいて、合焦状態を検出するための合焦評価情報を生成する。具体的には、合焦認識部１６４は、図５に示すように、第１のセンサ（前ピンセンサ）と第２のセンサ（後ピンセンサ）のそれぞれからの出力信号に基づいてコントラストを算出し、算出したコントラストの差分である差分コントラストを含む合焦評価情報を合焦制御部１４０へ出力する。即ち、合焦評価情報は、第１のセンサから出力される第１の位置に対応する信号と第１のセンサから出力される第２の位置に対応する信号とに基づいて算出された情報（差分コントラスト）を含んでいる。
【0050】
合焦ユニット１６０を以上のように構成することで、合焦制御部１４０は、差分コントラストの符号（正負）によって合焦位置が存在する向きを特定することができる。このため、合焦制御部１４０は、差分コントラストの符号で対物レンズ１０４を動かす向きを決定し、さらに、差分コントラストの絶対値で対物レンズ１０４を動かす距離と速度を決定することができる。従って、高速なフォーカス合わせを実現することができる。
【0051】
センサ１６３は、特に限定しないが、例えば、一定方向に複数の画素が整列したラインセンサであってもよい。センサ１６３がラインセンサである場合、図６に示すように、センサ１６３が有する複数の画素Ｐが主走査方向（Ｙ方向）に対応する方向（ｙ方向）に整列するように、配置されることが望ましい。ラインセンサの画素Ｐの形状は、一般的に整列方向に短辺を有する矩形である。このため、図６に示すように配置することで、画素Ｐが移動方向（副走査方向）に長い形状を有することになるため、像ブレの影響を抑えることができる。これは１画素に投影される標本Ｓ上の領域に占める露光期間中に画素を跨って投影される領域の割合が小さくなるからである。
【0052】
また、図６に示すようにセンサ１６３を配置することで、図７に示すように、センサ１６３のｙ方向に離間した２つの領域（領域１６３ａと領域１６３ｂ）で２つの領域の間の距離だけ光路長の異なる光を検出することが可能となる。つまり、ｙ方向を標本Ｓ上における光軸方向（Ｚ方向）に対応する方向（ｚ方向）としても利用することができる。その結果、図７に示すように、ラインセンサ単独で、上述した第１のセンサと第２のセンサの両方の役割を担うことが可能となる。
【0053】
なお、図６に示す実視野投影範囲２０は、センサ１６３が配置される面上における実視野１０が投影される領域を示している。主走査方向（Ｙ方向）は、標本Ｓを走査する方向であって露光期間中のステージ１０３の移動方向（Ｘ方向。副走査方向ともいう）と直交する方向である。また、図７に示す領域１６３ａは、前ピン用センサ領域を示し、領域１６３ｂは、後ピン用センサ領域を示している。
【0054】
図８及び図９は、それぞれＡＦ用のセンサの配置の別の例について説明するための図である。合焦ユニット１６０は、センサ１６３の代わりに、図８に示すセンサ１６５及びセンサ１６６を含んでもよく、図９に示すセンサ１６７を含んでもよい。
【0055】
図６及び図７では、センサ１６３が光軸ＡＸと交差するように配置される例を示したが、合焦ユニット１６０は、図８に示すように、光軸ＡＸから逸れた位置に配置されたＡＦ用のセンサ（センサ１６５、センサ１６６）を備えてもよい。センサ１６５は、第１のアレイセンサの一例であり、センサ１６６は、第２のアレイセンサの一例である。
【0056】
より詳細には、センサ１６５とセンサ１６６は、それぞれ副走査方向に対応する方向（ｘ方向）に光軸ＡＸから逸れた位置に配置されていて、さらに、光軸ＡＸを挟んで光軸ＡＸから等距離に配置されている。また、センサ１６５とセンサ１６６は、それぞれのセンサに含まれる複数の画素が主走査方向に対応する方向（ｙ方向）に整列するように配置される点は、センサ１６３と同様である。なお、センサ１６５とセンサ１６６もセンサ１６３と同様にｙ方向に離間した２つの領域が前ピンセンサと後ピンセンサとして機能する。図８に示す領域１６５ａと領域１６６ａはそれぞれ前ピン用センサ領域を示している。
【0057】
合焦ユニット１６０は、ステージ１０３が副走査方向を正向きに移動している往路では、センサ１６６をＡＦ用センサとして使用し、ステージ１０３が副走査方向を負向きに移動している復路では、センサ１６５をＡＦ用センサとして使用する。これにより、合焦評価期間中にＡＦ用センサに投影される像に対応する標本Ｓ上の領域が、合焦評価期間に対して時間方向に遅れた露光期間中に、実視野１０の中心付近に位置することになる。このため、往復走査が行われる場合であっても、フォーカスがあった領域の像が実視野投影範囲２０の中心付近に投影され、フォーカスずれの抑制されたＷＳＩを得ることができる。
【0058】
一方、光軸ＡＸ上に配置されたセンサ１６３は、ステージ１０３が副走査方向へ移動する往路と復路のどちらで撮像が行われる場合でも、１つのセンサだけで、同じ条件でフォーカスを合わせることができる。
【0059】
また、図６及び図７では、センサ１６３に含まれる複数の画素がステージ１０３の移動方向に対応する方向に整列するように配置される例を示したが、合焦ユニット１６０は、図９に示すように、ステージ１０３の移動方向に対して傾いた方向に対応する方向に整列した複数の画素を有するラインセンサ（センサ１６７）を備えてもよい。センサを斜めに配置することで、ライン単位に標本Ｓを走査するラスタスキャンだけではなく、渦巻き状に標本Ｓを走査するトルネードスキャンでも、像ブレの影響を抑えることができる。
【0060】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図１０に示す顕微鏡システム２は、第１の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、顕微鏡システム１と同様に、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。
図１０は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図１０に示す顕微鏡システム２は、第１の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、顕微鏡システム１と同様に、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。
【0061】
顕微鏡システム２は、顕微鏡装置１００の代わりに顕微鏡装置３００を備えている。顕微鏡装置３００は、光路長差方式で合焦位置を検出する代わりに像面位相差方式で合焦位置を検出する点が顕微鏡装置１００と異なる。顕微鏡装置３００は、２次元撮像素子１７０及び合焦ユニット１６０の代わりに２次元撮像素子３１０を備えている。２次元撮像素子３１０は、像面位相差検出用画素３２０を有する撮像素子である。顕微鏡システム２では、合焦制御部１４０は、像面位相差検出用画素３２０らの出力信号に基づいて算出された情報を含む合焦評価情報に基づいて合焦制御を実行する。
【0062】
なお、像面位相差方式でも光路長差方式と同様に、合焦位置が存在する向きを把握することが可能であり、高速なフォーカス合わせを実現することができる。また、像面位相差検出用画素３２０を用いた位相差検出と、像面位相差検出用画素３２０以外の通常の画素を用いたコントラスト検出を組み合わせることで、高速かつ高精度なフォーカス合わせを行うことができる。
【0063】
顕微鏡システム２でも、制御部１８０は、図３に示すシーケンスで、合焦制御と露光制御と発光制御を実行する。これにより、顕微鏡システム２によっても、顕微鏡システム１と同様の効果を得ることができる。即ち、画質とスループットを高いレベルで両立することが可能であり、高画質のＷＳＩを短時間で得ることができる。
【0064】
図１１は、ステージの移動方向と像面位相差検出用画素を有効化する領域の関係の一例を示した図である。２次元撮像素子３１０内には、複数の像面位相差検出用画素３２０が散りばめられているが、制御部１８０は、これらの画素の中から合焦制御に使用する画素を、ステージ１０３の移動方向に応じて選択してもよい。具体的には、光軸ＡＸに対してステージ１０３の進行方向の下流側に対応する２次元撮像素子３１０上の領域に配置された像面位相差検出用画素３２０を選択することが望ましい。即ち、合焦制御部１４０が合焦制御に用いる合焦評価情報は、ステージ１０３の移動方向に応じて複数の像面位相差検出用画素３２０の中から選択された像面位相差検出用画素３２０からの出力信号に基づいて算出された情報を含んでもよい。
【0065】
例えば、ステージ１０３がＸ方向（負向き）に移動している場合には、図１１（ａ）に示すように、光軸ＡＸに対してｘ方向のマイナス側の領域３１１に配置された像面位相差検出用画素３２０を選択することが望ましい。ステージ１０３がＸ方向（正向き）に移動している場合には、図１１（ｂ）に示すように、光軸ＡＸに対してｘ方向のプラス側の領域３１２に配置された像面位相差検出用画素３２０を選択することが望ましい。ステージ１０３がＹ方向（負向き）に移動している場合には、図１１（ｃ）に示すように、光軸ＡＸに対してｙ方向のマイナス側の領域３１３に配置された像面位相差検出用画素３２０を選択することが望ましい。ステージ１０３がＹ方向（正向き）に移動している場合には、図１１（ｄ）に示すように、光軸ＡＸからｙ方向のプラス側の領域３１４に配置された像面位相差検出用画素３２０を選択することが望ましい。
【0066】
ステージ１０３の移動方向に応じて使用する２次元撮像素子３１０上の領域を変更することで、合焦評価期間に対して時間方向に遅れた露光期間中において、実視野１０の中心付近の領域にフォーカスを合わせることができる。従って、フォーカスずれの抑制されたＷＳＩを得ることができる。
【0067】
＜第３の実施形態＞
図１２は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図１２に示す顕微鏡システム３は、第３の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、顕微鏡システム１と同様に、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。
図１２は、本実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示した図である。図１２に示す顕微鏡システム３は、第３の実施形態に係る顕微鏡システムの一例であり、顕微鏡システム１と同様に、ＷＳＩ（Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｅｓ）を生成するＷｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｍａｇｉｎｇ装置である。
【0068】
顕微鏡システム３は、図１２に示すように、顕微鏡装置４００と顕微鏡制御装置５００と画像処理装置２００を含んでいる。顕微鏡システム３は、顕微鏡装置４００から独立した顕微鏡制御装置５００を含む点が、顕微鏡システム１とは異なっている。顕微鏡制御装置５００は、図１に示す顕微鏡装置１００の制御部１８０に相当する構成を顕微鏡装置１００から独立させたものであり、顕微鏡装置４００は、顕微鏡装置１００から制御部１８０に相当する構成を除いたものである。
【0069】
顕微鏡システム３では、顕微鏡制御装置５００が、図３に示すシーケンスで、合焦制御と露光制御と発光制御を実行する。これにより、顕微鏡システム３によっても、顕微鏡システム１と同様の効果を得ることができる。即ち、画質とスループットを高いレベルで両立することが可能であり、高画質のＷＳＩを短時間で得ることができる。
【0070】
図１３は、上述した顕微鏡装置１００、顕微鏡装置３００、及び顕微鏡制御装置５００を実現するためのコンピュータ６００のハードウェア構成を例示した図である。図１３に示すハードウェア構成は、例えば、プロセッサ６０１、メモリ６０２、記憶装置６０３、読取装置６０４、通信インタフェース６０６、及び入出力インタフェース６０７を備える。なお、プロセッサ６０１、メモリ６０２、記憶装置６０３、読取装置６０４、通信インタフェース６０６、及び入出力インタフェース６０７は、例えば、バス６０８を介して互いに接続されている。
【0071】
プロセッサ６０１は、例えば、シングルプロセッサであっても、マルチプロセッサやマルチコアプロセッサであってもよい。プロセッサ６０１は、記憶装置６０３に格納されているプログラムを読み出して実行することで、上述した顕微鏡制御部１１０、光源制御部１２０、ステージ制御部１３０、及び、合焦制御部１４０として動作する。
【0072】
メモリ６０２は、例えば、半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んでいてよい。記憶装置６０３は、例えばハードディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、または外部記憶装置である。
【0073】
読取装置６０４は、例えば、プロセッサ６０１の指示に従って記憶媒体６０５にアクセスする。記憶媒体６０５は、例えば、半導体デバイス、磁気的作用により情報が入出力される媒体、光学的作用により情報が入出力される媒体などにより実現される。なお、半導体デバイスは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリである。また、磁気的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、磁気ディスクである。光学的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ等（Ｂｌｕ－ｒａｙは登録商標）である。
【0074】
通信インタフェース６０６は、例えば、プロセッサ６０１の指示に従って、他の装置と通信する。入出力インタフェース６０７は、例えば、入力装置および出力装置との間のインタフェースである。入力装置は、例えば、ユーザからの指示を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネルなどのデバイスである。出力装置は、例えばディスプレイなどの表示装置、およびスピーカなどの音声装置である。
【0075】
プロセッサ６０１が実行するプログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータ６００に提供される。
（１）記憶装置６０３に予めインストールされている。
（２）記憶媒体６０５により提供される。
（３）プログラムサーバなどのサーバから提供される。
（１）記憶装置６０３に予めインストールされている。
（２）記憶媒体６０５により提供される。
（３）プログラムサーバなどのサーバから提供される。
【0076】
なお、図１３を参照して述べた顕微鏡装置、及び、顕微鏡制御装置を実現するためのコンピュータ６００のハードウェア構成は例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述の構成の一部が、削除されてもよく、また、新たな構成が追加されてもよい。また、別の実施形態では、例えば、上述の電気回路の一部または全部の機能がＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、およびＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などによるハードウェアとして実装されてもよい。
【0077】
コンピュータの各種制御を行う構成の一例としては、例えば、モーターや光源などの電流制御と合焦制御などのハードウェアに近い部分は、マイコン(ファームウェア)で制御してもよい。また、タイミングの制御は、ＦＰＧＡで制御してもよい。さらに、スライドガラスのスキャン範囲、スキャンした画像の貼り合わせとその管理、露光時間及び光源強度の決定は、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータで行われてもよい。
【0078】
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態を変形した変形形態および上述した実施形態に代替する代替形態が包含され得る。つまり、各実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形することが可能である。また、１つ以上の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、新たな実施形態を実施することができる。また、各実施形態に示される構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよく、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加してもよい。さらに、各実施形態に示す処理手順は、矛盾しない限り順序を入れ替えて行われてもよい。即ち、本発明の顕微鏡システム及び顕微鏡制御装置は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【0079】
上述した実施形態では、焦準部１５０が対物レンズ１０４を光軸方向へ動かす例を示したが、焦準部１５０は、対物レンズ１０４とステージ１０３の間の距離を変更できればよく、顕微鏡装置１００は、例えば、ステージ１０３に含まれるＺステージを焦準部１５０として含んでもよい。また、焦準部１５０は、手動操作に対応してもよく、例えば、図示しないハンドルの操作に応じてステージ１０３を光軸方向へ動かしてもよい。
【0080】
上述した実施形態では、顕微鏡装置が正立顕微鏡を含む例を示したが、顕微鏡装置は、正立顕微鏡に限らず倒立顕微鏡であってもよい。また、顕微鏡装置は、２次元撮像素子を含んでいればよく、観察法に関しては特に限定しない。顕微鏡装置は、明視野観察法、位相差観察法、微分干渉観察法、蛍光観察法などを行ってもよく、ライトシート顕微鏡法など観察方向と照明方向が異なる観察法が採用されてもよい。
【0081】
上述した実施形態では、スキャン中に光源１０１が常時発光している例を示したが、光源１０１は適宜消灯してもよい。制御部１８０は、合焦評価期間と露光期間を避けて光源１０１を消灯してもよい。
【0082】
上述した実施形態では、スキャン中はリアルタイムＡＦを継続して、所定のサンプリング周期で合焦制御を実行する例を示したが、リアルタイムＡＦは適宜停止してもよい。制御部１８０は、露光期間中にリアルタイムＡＦを停止して、露光期間と合焦評価期間が重なることを積極的に防止してもよい。
【0083】
本明細書において、“Ａに基づいて”という表現は、“Ａのみに基づいて”を意味するものではなく、“少なくともＡに基づいて”を意味し、さらに、“少なくともＡに部分的に基づいて”をも意味している。即ち、“Ａに基づいて”はＡに加えてＢに基づいてもよく、Ａの一部に基づいてよい。
【符号の説明】
【0084】
１、２、３ 顕微鏡システム
１０ 実視野
２０ 実視野投影範囲
１００、３００、４００ 顕微鏡装置
１０１ 光源
１０２ 照明光学系
１０３ ステージ
１０４ 対物レンズ
１０５ スプリッタ
１０６ 結像レンズ
１１０ 顕微鏡制御部
１１１、１２１、１３１、１４１ 制御回路
１２０ 光源制御部
１３０ ステージ制御部
１４０ 合焦制御部
１５０ 焦準部
１６０ 合焦ユニット
１６１ 集光レンズ
１６２ スプリッタ
１６３、１６５、１６６、１６７ センサ
１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６６ａ、３１１－３１４ 領域
１６４ 合焦認識部
１７０、３１０ ２次元撮像素子
１８０ 制御部
２００ 画像処理装置
３２０ 像面位相差検出用画素
５００ 顕微鏡制御装置
６００ コンピュータ
６０１ プロセッサ
６０２ メモリ
６０３ 記憶装置
６０４ 読取装置
６０５ 記憶媒体
６０６ 通信インタフェース
６０７ 入出力インタフェース
６０８ バス
ＡＸ 光軸
ＣＧ カバーガラス
Ｐ 画素
Ｓ 標本
ＳＧ スライドガラス
１０ 実視野
２０ 実視野投影範囲
１００、３００、４００ 顕微鏡装置
１０１ 光源
１０２ 照明光学系
１０３ ステージ
１０４ 対物レンズ
１０５ スプリッタ
１０６ 結像レンズ
１１０ 顕微鏡制御部
１１１、１２１、１３１、１４１ 制御回路
１２０ 光源制御部
１３０ ステージ制御部
１４０ 合焦制御部
１５０ 焦準部
１６０ 合焦ユニット
１６１ 集光レンズ
１６２ スプリッタ
１６３、１６５、１６６、１６７ センサ
１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６６ａ、３１１－３１４ 領域
１６４ 合焦認識部
１７０、３１０ ２次元撮像素子
１８０ 制御部
２００ 画像処理装置
３２０ 像面位相差検出用画素
５００ 顕微鏡制御装置
６００ コンピュータ
６０１ プロセッサ
６０２ メモリ
６０３ 記憶装置
６０４ 読取装置
６０５ 記憶媒体
６０６ 通信インタフェース
６０７ 入出力インタフェース
６０８ バス
ＡＸ 光軸
ＣＧ カバーガラス
Ｐ 画素
Ｓ 標本
ＳＧ スライドガラス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】