撮像装置及びその制御方法
【課題】広い視野及び広い撮像域をもつ撮像装置において、被写体中の検体の光軸方向の位置のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得する。
【解決手段】撮像装置が、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に制御する。具体的には、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は撮像領域を広く、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は撮像領域を狭くする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は使用する撮像素子を多くし、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は使用する撮像素子を少なくする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は撮像域の広い撮像素子を使用し、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は撮像域の狭い撮像素子を使用する。
【解決手段】撮像装置が、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に制御する。具体的には、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は撮像領域を広く、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は撮像領域を狭くする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は使用する撮像素子を多くし、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は使用する撮像素子を少なくする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は撮像域の広い撮像素子を使用し、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は撮像域の狭い撮像素子を使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像してディジタル画像を生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を分割して撮像し、得られた複数の部分画像をつなぎ合わせて被写体全体の合成画像を生成する撮像装置が知られている。例えば特許文献１には、撮影範囲の中央部のピントを被写体に合わせ、カメラの角度を変えながら順次撮像を行う方式の画像読み取り装置が開示されている。この方式では、カメラの光軸が平面である被写体に対し斜めの状態のときに、撮影範囲の端部においてピントが外れ、画像がぼけてしまうという問題がある。そこで特許文献１の画像読み取り装置では、カメラの角度ごとに撮影範囲の両端におけるカメラから被写体平面までの距離の差を求め、その差の半分が焦点深度より小さくなるように撮影範囲を分割する、という構成を採用している。また、特許文献２には、ディジタル顕微鏡装置において、分割して撮像した複数の画像をつなぎ合わせて広範囲の顕微鏡画像を生成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９６３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高解像及び広範囲のディジタル画像を生成する撮像装置においては、被写体の撮像及び画像生成に要する時間の短縮が課題となる。特に、ディジタル顕微鏡装置のように診断や分析に用いられる撮像装置にあっては、大量の被写体（プレパラート等）の撮像をバッチ的に処理する場合もあり、処理時間の短縮及びスループットの向上が強く望まれる。そこで本発明者は、撮像及び画像生成の高速化のために、広視野の光学系と広い撮像域を持つ撮像素子とを用いることによって、撮像回数（分割数）をできるだけ減らすことを企図している。撮像回数が減ることで、撮像処理に要する時間はもちろんのこと、画像合成等の画像処理に要する時間も短縮でき、全体的なスループットの向上を図ることが期待できる。しかしながら、光学系の視野及び撮像素子の撮像域を広くすると、以下に述べるような画像品質の低下（画像のぼけ）の問題が発生することが分かった。
【０００５】
被写体上の検体は一つの平面上に存在することが理想であるが、実際には、プレパラートやカバーグラスのゆがみ等によって、検体の光軸方向（以降、Ｚ軸方向とも記載する）の位置はばらついている。ただ、従来の撮像装置では、視野が狭いため、検体の光軸方向の位置が多少ばらついていたとしても、この狭い視野内で検体が被写界深度から外れることはほとんどない。特許文献２の段落０００７にも、狭い視野の中では、プレパラートの厚さのばらつきは問題とならないことが記載されている。このように、従来は、検体の光軸方向の位置ばらつきを特に意識しなくても、十分な品質の画像を取得することができていた。
【０００６】
これに対し、本発明者が研究開発している撮像装置は、従来装置に比べて視野及び撮像域が広い。そうすると、検体の光軸方向の位置ばらつきが大きなプレパラートを撮像する場合に、一部の検体が被写界深度から外れてしまい、画像の一部にぼけが発生してしまうのである。処理時間短縮のため撮像域の広い撮像素子を使用するほど、また検体の光軸方向の位置ばらつきが大きいほど、この問題は顕著となる。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広い視野及び広い撮像域をもつ撮像装置において、被写体中の検体の光軸方向の位置のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを制御する撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する撮像装置を提供するものである。
【０００９】
本発明の第二態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、複数の撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる撮像装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の第三態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、撮像域が異なる複数の撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える撮像装置を提供するものである。
【００１１】
本発明の第四態様は、撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像領域の広さ及び合焦位置で被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する撮像装置の制御方法を提供するものである。
【００１２】
本発明の第五態様は、複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる撮像装置の制御方法を提供するものである。
【００１３】
本発明の第六態様は、撮像域が異なる複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える撮像装置の制御方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、広い視野及び広い撮像域をもつ撮像装置において、被写体中の検体の光軸方向の位置のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の撮像装置における撮像領域と被写界深度の一例を示す図。
【図２】本発明の撮像装置における撮像領域の一例を模式的に示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図５】検体のＺ位置の近似曲面と各撮像領域の合焦位置の一例を示す図。
【図６】（ａ）は従来例、（ｂ）（ｃ）は第１実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図７】ラインセンサの撮像領域（主走査の幅）の一例を示す図。
【図８】第２実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図１０】第３実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】（ａ）は従来例、（ｂ）〜（ｄ）は第４実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図１２】エリアセンサの撮像領域の一例を示す図。
【図１３】第５実施形態のラインセンサを有する撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図１４】図１３の撮像装置における撮像領域の例を示す図。
【図１５】第５実施形態のエリアセンサを有する撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図１６】複数のエリアセンサを有する撮像ユニットの構成を模式的に示す図。
【図１７】図１５の撮像装置における撮像領域の例を示す図。
【図１８】第６実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図１９】第６実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図２０】第７実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図２１】第８実施形態の撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図２２】プレパラートの構造を示す模式的な断面図。
【図２３】狭い撮像域の撮像素子を用いた場合の撮像領域を模式的に示す図。
【図２４】撮像域が狭い場合の検体のＺ位置と被写界深度を説明する図。
【図２５】広い撮像域の撮像素子を用いた場合の撮像領域を模式的に示す図。
【図２６】撮像域が広い場合の検体のＺ位置と被写界深度を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る撮像装置の好適な実施の形態について説明する。本発明は、プレパラート等の被写体を撮像してディジタル画像を生成する撮像装置において、検体のＺ位置（光軸方向の位置）のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得するための技術に関する。検体のＺ位置のばらつきは、高倍率であるほど、
また広視野であるほど問題となる。それゆえ、本発明は、高倍率の結像光学系を有する撮像装置、更には、撮像対象領域を複数回に分けて分割撮像し、得られた複数の分割画像を合成して広範囲の全体画像を生成する撮像装置に好ましく適用できる。本発明に係る撮像装置は、例えば、病理診断や試料分析に利用されるディジタル顕微鏡装置等に好ましく適用することができる。
【００１７】
（検体のＺ位置）
初めに、検体のＺ位置について説明する。撮像装置の座標系は、結像光学系（対物レンズ）の光軸と平行にＺ軸をとり、光軸と垂直な平面上にＸ軸及びＹ軸をとる。撮像装置の結像光学系（対物レンズ）と照明系の間には、ＸＹ平面に平行なステージが設けられ、このステージ上に被写体となるプレパラートが配置される。
【００１８】
プレパラートの構造の模式的な断面図を図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す。図２２（ａ）、図２２（ｂ）において、図面上方向は撮像装置の対物レンズの方向、図面下方向は照明系の方向であり、１００はプレパラート、１０１はスライドグラス、１０２はカバーグラス、１０３は封入剤であり、１０４は検体である。封入剤１０３には、例えば天然樹脂や、近年は合成樹脂等が使われている。被写体であるプレパラート１００には複数の検体１０４が含まれている。検体１０４は、例えば細胞や細菌等であり、観察しやすくするために必要に応じて染色などが施される。検体１０４は、プレパラートの作成方法によって、例えば図２２（ａ）のように、カバーグラス１０２近傍に集中したり、図２２（ｂ）に示すようにスライドグラス１０１近傍に集中したり、他の場所に分布したりする。本明細書では、観測者が注視したい（つまり、撮像したい）検体１０４のＺ方向の座標を「検体のＺ位置」と呼ぶ。点線１０５は、プレパラート１００中に存在する複数の検体１０４のＺ位置を結んだ面を示している。一般に、検体のＺ位置である点線１０５（以降、単に「検体のＺ位置１０５」とも記す）は、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示したように、カバーグラス１０２またはスライドグラス１０１の表面の凹凸（うねり）に沿った形状の曲面になることが多い。
【００１９】
また、検体のＺ位置１０５のばらつき（以降、単に「検体のＺ位置のばらつき」とも記す）は、プレパラート１００のスライドグラス１０１、カバーグラス１０２、封入剤１０３の種類やプレパラートの作成方法（プロセス）に関係する。図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示した検体のＺ位置１０５は一例であり、検体の種類や、プレパラートのプロセス等により検体のＺ位置やそのばらつきは異なり得る。
本発明の実施形態では、被写体の一例として、細胞診で用いる複数の検体（細胞）が樹脂で封入されたプレパラートについて説明する。ただし、本発明が対象とする被写体は、このような複数の検体が各々Ｚ位置の異なる状態で形成されたプレパラートに限るものではない。すなわち、組織診と言われる様な、患者から摘出した組織を薄くスライスして樹脂で封入し作成したプレパラートにも本発明を好適に適用できる。この場合、スライスの仕方により検体は１つあるいは複数になるが、以下の説明における「検体のＺ位置」を「検体のサンプル位置」と読み替えて、同じ処理を行えばよい。すなわち「検体のＺ位置」は「検体のサンプル位置」と読み替え、「検体のＺ位置ばらつき」は「検体のサンプル位置ばらつき」と読み替えればよい。また、好適なサンプル位置の決定方法として、検体のＺ位置の変化の周波数に対して高いサンプリング周波数となる様なサンプル位置を選ぶと良い。言い換えれば検体のＺ位置の一周期の変化の1/2より短いピッチでサンプル位置を
決定すると良い。
【００２０】
（被写界深度と検体のＺ位置のばらつき）
次に、被写界深度と検体のＺ位置のばらつきについて説明する。ディジタル顕微鏡のような撮像装置においても、他の光学機器同様に、ＮＡと被写界深度の関係がある。もちろんＮＡが大きいほど被写界深度が浅くなる。
【００２１】
従来のディジタル顕微鏡では、結像光学系の視野、及び撮像素子の撮像域は非常に小さい。そのため、解像度を十分得るためにＮＡを大きくした場合であっても、この小さな撮像域内で検体のＺ位置のばらつきが被写界深度を超えることはなかった。例えば、特許文献２の段落０００７にも、狭い視野の中では、プレパラートの厚さのばらつきは問題とならないことが明記されている。言い換えれば、従来のディジタル顕微鏡においては、被写界深度内に全ての検体のＺ位置が収まるように、プレパラート１００が作られていたとも言える。
【００２２】
本発明者が研究・開発を行っている撮像装置は、プレパラート１００と撮像素子の相対位置を変えながら複数回の撮像を行い、得られた複数の分割画像（部分画像）を合成して高解像かつ広範囲の合成画像（全体画像）を生成する機能を有する。そして、撮像処理及び画像合成処理に要する時間を短縮するため、本発明者は、撮像素子の撮像域を広くすることによって、撮像回数を少なくすることを考えている。しかしながら、撮像する領域を広くするほど、それに応じて検体のＺ位置の最大値と最小値の差が大きくなり、一部の検体が被写界深度から外れてしまう可能性が高くなる。そうすると、従来は問題にならなかった検体のＺ位置のばらつきが原因となって、画像の一部にぼけが発生するおそれがある。
【００２３】
このような問題を避けるために、例えば、結像光学系のＮＡを小さくし被写界深度を深くするという方法も考えられる。しかしＮＡを小さくすると、解像度が低下する問題が生じる。高解像度で広範囲の合成画像を得るためには、ＮＡを小さくする方法は不適である。したがって、本発明者は、ＮＡを小さくすることなく、検体のＺ位置のばらつきによる画像のぼけを回避する方法を提案する。
【００２４】
（撮像素子の撮像領域とＺ位置のばらつき）
次に、撮像素子の撮像領域とＺ位置のばらつきの関係をさらに具体的に示す。
本発明では、撮像素子が有する受光面全体の範囲を「撮像域」と呼ぶことにする。一方、「撮像領域」は、撮像域の全体あるいはある一部分の、実際に画像データを処理する領域、すなわち画像データを取得する範囲と定義する。後述するように撮像領域は、画像処理（撮像域から必要な画像データを選択する処理）により実現しても良いし、撮像素子のタイミング信号を変え撮像素子が出力する画像データの範囲を制限（クロップ）し実現しても良い。
前述したように、撮像領域とは、撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲をいう。例えば、一次元撮像素子の場合は、スキャン（副走査）する長さと主走査の長さで決まる矩形の範囲が撮像領域に該当し、二次元撮像素子の場合は、撮像素子が一回のショットによりデータを取得する範囲が撮像領域に該当する。なお、本明細書では、「撮像領域」という用語を被写体側の物体面上の領域を意味する用語として用いる（ただし、説明の便宜から、被写体側の撮像領域に対応する撮像素子側の領域のことを撮像領域と呼ぶ場合もある。）。
【００２５】
初めに、一次元撮像素子（ラインセンサ）を用いた、スキャン型（スキャナー方式ともいう）の撮像装置について説明する。この方式では、ラインセンサと直交する方向にプレパラート１００を移動させながら撮像することにより、二次元画像が得られる。
【００２６】
図２３（ａ）は従来のラインセンサを用いた撮像装置のプレパラート側の撮像領域（この場合、撮像域と同じ範囲である）を模式的に示した図である。図２３（ａ）において、１は模式的に示した結像光学系、１００、１０１、１０２は前述したように、プレパラート、スライドグラス、カバーグラスであり、２００は撮像素子であるラインセンサである。ラインセンサ２００の画素は、図２３（ａ）に示した矢印方向と直角に配置する。すな
わちラインセンサ２００の主走査方向に対して、不図示のステージによりプレパラート１００を矢印方向に移動（副走査）し、二次元画像を撮像する。便宜上、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向と呼ぶこととする。
【００２７】
図２３（ａ）においてＡ１からＡｇのそれぞれは、一回の副走査により撮像されるプレパラート側の撮像領域を模式的に示している。この例では、ｇ回のスキャンにより撮像したｇ個の撮像領域の画像を合成して、広範囲の合成画像が生成される。
【００２８】
前述したように、従来の撮像装置では撮像素子の撮像領域（ラインセンサの長さ）が狭いため、スキャン毎の撮像領域Ａ１〜Ａｇにおいて検体のＺ位置が被写界深度から外れることはほとんどない。図２４（ａ）、図２４（ｂ）にスキャン毎のプレパラート側の撮像領域の検体のＺ位置１０５と被写界深度を模式的に示す。図２４（ａ）、図２４（ｂ）において、１ａは、結像光学系１の合焦位置、１ｂは、前方合焦位置、１ｃは後方合焦位置である。前方合焦位置１ｂと、後方合焦位置１ｃの間の距離が被写界深度である。図２４（ａ）、図２４（ｂ）は、副走査方向（Ｙ方向）に垂直な断面であり、主走査方向（Ｘ方向）は図面の左右方向となる。図２４（ａ）は、１スキャン目の撮像領域の断面を模式的に示している。図２４（ａ）を見てわかるように、被写界深度内に検体のＺ位置１０５が収まっていることが分かる。図２４（ｂ）に２スキャン目の撮像領域の断面を示す。同様に、２スキャン目であっても被写界深度内に検体のＺ位置１０５が収まっていることが分かる。図２４（ｂ）には、１スキャン目および２スキャン目以降の、合焦位置１ａ、前方合焦位置１ｂ、後方合焦位置１ｃも図示した。
【００２９】
次に、二次元撮像素子（エリアセンサ）を用いた撮像装置について説明する。一般に、この方式はディジタルカメラ型の撮像装置とも言われる。エリアセンサを用いた撮像装置では、プレパラート１００上のある撮像領域（この場合、撮像域と同じ範囲である）を撮像したら、プレパラート１００とエリアセンサの相対位置を変えて次の撮像領域を撮像する、という処理を繰り返すこと（ステップ＆リピート）によって複数の二次元画像を取得する。そして、これらの画像を合成（つなぎ合わせ）して広範囲の合成画像を生成する。
【００３０】
図２３（ｂ）は従来のエリアセンサを用いた撮像装置のプレパラート側の撮像領域を模式的に示した図である。図２３（ｂ）において、図２３（ａ）で説明した符号については説明を省略する。図２３（ｂ）において３００はエリアセンサである。図２３（ｂ）においてＡ１，１からＡｊ，ｋのそれぞれは、エリアセンサ３００が１回のショットで撮像するプレパラート側の撮像領域を模式的に示している。この例では、ｊ×ｋ回のステップ＆リピートにより撮像された、ｊ×ｋ個の画像を合成することにより、撮像対象領域全体の広範囲の画像が生成される。
【００３１】
前述したように、従来の撮像装置では撮像素子の撮像領域（エリアセンサの受光面積）が狭いため、ショット毎の撮像領域Ａ１，１からＡｊ，ｋにおいて検体のＺ位置が被写界深度から外れることはほとんどない。
【００３２】
（広い撮像域の撮像素子を用いた場合の問題点の詳細）
次に、撮像素子の撮像領域を広くした場合の問題点、すなわち撮像域の広い撮像素子を用いた場合の問題点を、図を用いて詳細に説明する。
図２５（ａ）、図２５（ｂ）は撮像領域を広くした撮像装置における、プレパラート側の撮像領域を模式的に示した図である。図２５（ａ）、図２５（ｂ）において、符号は図２３（ａ）、図２３（ｂ）で説明したものと同じであるので、説明は省略する。
【００３３】
図２５（ａ）は、長いラインセンサ２００を用いることで撮像領域を広くした場合の模式的な図である。図２３（ａ）の撮像装置と比べると、スキャン回数がｇ回からｈ回と少
なくなることにより、撮像時間と合成画像の生成に要する時間を短縮できる。
【００３４】
図２６に、撮像領域を広くした場合の、スキャン毎のプレパラート側の撮像領域の検体のＺ位置１０５と被写界深度を模式的に示す。図２６において、図２４（ａ）で説明した符号の説明は省く。図２４（ａ）、図２４（ｂ）と比較すると分かるように、撮像領域が広くなったため、検体のＺ位置１０５のばらつきが従来と同等であっても、検体の一部（円１ｄで示した部分）が被写界深度から外れてしまう。
【００３５】
図２５（ｂ）は、受光面積の広いエリアセンサ３００を用いることで撮像領域を広くした場合の模式的な図である。図２３（ｂ）の撮像装置と比べると、ショット回数がｊ×ｋ回からｍ×ｎ回と少なくなることにより、合成画像の生成に要する時間を短縮できる。ただし、この場合も、図２６を用いて説明したのと同様に、検体の一部が被写界深度から外れる可能性がある。
【００３６】
上述したように、高速化のために、結像光学系１の視野を大きくし撮像域の広い撮像素子を用い、より広い撮像領域で撮像を行うと、検体のＺ位置のばらつきによっては、撮像領域内の検体の一部が被写界深度から外れるため、撮像した画像がぼけたものとなる重大な問題が発生する。もちろん、プレパラートの平面度が高く検体のＺ位置のばらつきが十分小さければ、このような問題は発生しないが、平面度の高いプレパラートを作成するには時間及びコストがかかる問題がある。
【００３７】
（本発明の要点）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の要点について簡単に説明する。
本発明の要点は、予め検体のＺ位置のばらつき（実測値でも理論値（統計的なデータ）でもよい）を取得し、そのばらつきの程度に応じて撮像素子の撮像領域を適応的に決定するというものである。より具体的には、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合、撮像素子の撮像領域を狭くし、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合、撮像領域を広くする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが第１の値の場合の撮像領域よりも、検体のＺ位置のばらつきが第１の値よりも大きな第２の値の場合の撮像領域の方が狭くなるように、撮像領域を決定する、と言うこともできる。これにより、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように撮像領域を決定でき、ぼけた画像が撮像されることを防止することができる。
【００３８】
図１を参照して、さらに詳しく撮像領域の決定方法を説明する。図１は、本発明の方法により決定した撮像領域と被写界深度の一例を示す図である。図１において、２０１は検体のＺ位置のばらつきに応じて狭くしたラインセンサ２００の撮像領域を示す。１ｅはラインセンサ２００の撮像領域２０１に対応するプレパラート側の撮像領域を示す。
【００３９】
図１に示したように検体のＺ位置１０５のばらつきに従って撮像領域１ｅを狭くすることで、図２６の符号１ｃ、１ｄで示したように被写界深度から外れる検体はなくなり、画像がぼけることを防止することができる。図１では撮像素子としてラインセンサを用いた撮像装置について説明したが、もちろん撮像素子としてエリアセンサを用いた撮像装置についても同様に本発明を適用することができる。エリアセンサの場合は、検体のＺ位置の二次元的なばらつきを考慮すればよい。
【００４０】
上記方法によって決定した撮像領域の一例を図２（ａ）、図２（ｂ）に示す。
図２（ａ）はラインセンサを用いた撮像装置に本発明の撮像領域の制御方法を適用した場合の、プレパラート側の撮像領域の一例を模式的に示した図である。例えば、Ｚ位置のばらつきが小さい部分におけるスキャン（例えばＡ２、Ａｒ）については撮像領域を広くするために主走査の幅を広げる。Ｚ位置のばらつきが大きい部分におけるスキャン（例えばＡ１）については主走査の幅を狭め、撮像領域を狭くする。
【００４１】
図２（ｂ）はエリアセンサを用いた撮像装置に本発明の撮像領域の制御方法を適用した場合の、プレパラート側の撮像領域の一例を模式的に示した図である。Ｚ位置のばらつきが小さい部分におけるショット（例えばＡ１，１）では撮像領域を広くする。Ｚ位置のばらつきが大きい部分におけるショット（例えばＡＳ，２）では撮像領域を狭くする。図２（ｂ）の例では、Ｚ位置のばらつきが大きい部分において撮像領域の面積を１／４に狭くしている。
【００４２】
上記のように撮像領域の広さを適応的に変えることにより、検体のＺ位置のばらつきが大きい部分においては画像のぼけの発生を防止することができる。また、検体のＺ位置のばらつきが小さい部分では撮像領域を広くしているので、撮像回数を可能なかぎり少なくし、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。
【００４３】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態では、撮像素子としてラインセンサを用いた撮像装置に本発明を適用した例について説明する。全体の構成は図２（ａ）に示したように一つの結像光学系１に一つのラインセンサを配置した構成である。
【００４４】
（撮像装置の構成）
図３は本発明の第１の実施形態の撮像装置を説明するためのブロック図である。撮像装置は、撮像素子であるラインセンサ２００、画像処理部２、コントローラ部３、検体のＺ位置のデータを記憶するメモリ４、作成された画像データを格納する画像データ格納部５、ラインセンサ２００の動作タイミングを生成するタイミング回路６を有する。また、図示しないが、撮像装置は、プレパラートを支持するステージ、プレパラートを照明する照明系、プレパラート上の検体の光学像を拡大しラインセンサ２００の像面に結像させる結像光学系、ステージを移動させる移動機構等を有する。
【００４５】
図３においてタイミング回路６はラインセンサ２００にタイミング信号を供給する。ラインセンサ２００は主走査を行うタイミングに従って撮像を行い、画像データを出力する。出力された画像データは、コントローラ部３の制御に従って画像処理部２が処理する。このコントローラ部３と画像処理部２は、簡便にはマイクロコントローラチップ等のマイコンで実現すると良い。画像処理部２が処理した画像データは画像データ格納部５に格納される。画像データ格納部５はハードディスク装置のような不揮発性のデバイスが望ましい。画像データ格納部５に格納された画像データは、不図示のネットワーク等で接続されているパソコン等で、適宜参照することができる。
【００４６】
（撮像装置の動作）
コントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作を図４に示す。図４はコントローラ部３が実行する処理及びコントローラ部３の制御命令に従って画像処理部２が実行する処理を示すフローチャートである。コントローラ部３と画像処理部２は、後述するように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像条件（撮像領域の広さ、合焦位置）を適応的に制御する撮像制御手段としての機能も担う。
【００４７】
図４において各動作ステップを順次説明する。初めにステップＳＴ１０１において、プレパラート上の検体のＺ位置１０５を計測する。この計測には、専用の光学系を使用してもよいし、結像光学系１を使用してもよい。計測系の具体的な構成については後述する。このステップＳＴ１０１で検体のＸ，Ｙ座標に対するＺ位置が計測できる。計測された検体のＺ位置はこのステップＳＴ１０１でメモリ４に記憶する。次にステップＳＴ１０２では、計測された検体のＺ位置に対して例えば最小二乗法等（もちろん他の方法あってもかまわない）により近似曲面を求める。図５（ａ）に、検体のＺ位置に対する最小二乗法に
より求めた近似曲面を模式的に示した。図５（ａ）において横軸は、例えばＸ軸（もちろんＹ軸であってもかまわない）、縦軸は検体のＺ位置を示す。５００は計測された検体のＺ位置、５０１は最小二乗法等により求めた近似曲面である。
【００４８】
ステップＳＴ１０３では、スキャン毎の撮像領域の合焦位置を算出する。図５（ｂ）、図５（ｃ）に検体のＺ位置の近似曲面と各撮像領域の合焦位置の一例を図示する。図５（ｂ）、図５（ｃ）において、縦軸、横軸は図５（ａ）と同じであり、５０２はラインセンサ２００に焦点を結ぶ合焦位置を示す。図５（ｂ）は、ラインセンサ２００の合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１の差が最小になるように、スキャン毎の合焦位置５０２のＺ座標を算出する例である。より簡便には、撮像領域内の近似曲面５０１の中心のＺ座標を合焦位置５０２に選んでもよい。図５（ｃ）は、合焦位置５０２のチルト（傾き）も制御する例である。この場合は、合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１の差が最小となるように、スキャン毎の合焦位置５０２のＺ座標及びチルト角を算出する。例えば、近似曲面５０１との差が最小になるように合焦位置５０２のＺ座標を決定した後、合焦位置５０２を所定の範囲内で傾けて、近似曲面５０１との差をより小さくするチルト角を探索すればよい。図５（ｂ）、図５（ｃ）を比べて判るように、チルト制御も行うと、近似曲面５０１とラインセンサ２００の合焦位置５０２の差がより小さくなる可能性が高い。
【００４９】
次のステップＳＴ１０４では、ＳＴ１０３で求めた合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１とから、当該撮像領域内の検体のＺ位置のばらつき（「領域内Ｚ位置ばらつき」と呼ぶ）を計算する。ここでは、撮像領域内の近似曲面５０１と合焦位置５０２の差のピークツーピーク値（ｐｐ値）、つまり撮像領域内の近似曲面５０１の最大値と最小値の差、を領域内Ｚ位置ばらつきとして計算する。後述するように領域内Ｚ位置ばらつきは他の方法で算出しても良い。なお、本実施形態では合焦位置５０２を決めた後に領域内Ｚ位置ばらつきを算出したが、領域内Ｚ位置ばらつきを最小とするように合焦位置５０２を決定することも好ましい。
【００５０】
次のステップＳＴ１０５で、領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下かを判定する。もし、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度より大きければステップＳＴ１０６に進み、現在の撮像領域の広さが下限値か否かを判断する。もし撮像領域が下限値より広ければステップＳＴ１０７に進み、撮像領域を狭くし、ステップＳＴ１０３に戻る。ステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループを繰り返し、撮像領域を徐々に狭めていくことで、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、撮像領域の広さを決定することができる。ステップＳＴ１０７において撮像領域の狭小化を細かく行うほど、撮像領域を適切な広さに（つまり、できるだけ広い面積に）設定することができる。撮像領域の決定方法の具体例については後述する。
【００５１】
ステップＳＴ１０６は、撮像領域の狭小化を制限する処理である。制限なく撮像領域を狭くできるようにすると、Ｚ位置のばらつきが大きなプレパラート１００の場合に、各撮像領域が非常に狭くなり、撮像領域の数（スキャン数）が多くなり、撮像時間が長大になってしまうおそれがある。ステップＳＴ１０６はこのような問題を防止するためのステップである。ただし、スキャン数や撮像時間が問題とならない場合は、このステップを省略してもよい。また、ステップＳＴ１０６で用いる下限値をユーザが用途に応じて変更できるようにすることも好ましい。例えば、画像品質を優先する場合は、下限値を小さく設定して、被写界深度から外れる検体をできるだけ少なくし、処理速度を優先する場合は、下限値を大きく設定して、スキャン数や分割画像数があまり多くならないようにする、ということもできる。
【００５２】
ステップＳＴ１０５で領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下と判定さ
れれば、次のステップＳＴ１０９に進む。ステップＳＴ１０９では全てのスキャンの撮像領域（以降、単にスキャンとも記す）の広さ及び合焦位置の計算を完了したかを判定する。完了していなければ、ステップＳＴ１１０に進み、次のスキャンに座標が変更されステップＳＴ１０３に戻る。ここで各スキャンの撮像領域のサイズは適時変更されるのでスキャン間の撮像領域に隙間がないように考慮すると好適である。ただし、隙間や重複部分があっても、接続部分の画像はおかしいが他の部分はおかしな画像では無いので、用途によっては隙間や重複部分があってもかまわない。その場合、合成処理において、各スキャンで得られた分割画像の間に境界（黒枠等）を設けてもよいし、補間によって分割画像同士を滑らかに接続してもよい。
【００５３】
ステップＳＴ１０９ですべての計算が終了したと判定されると、次のステップＳＴ１１１に進む。ステップＳＴ１１１では、前述の処理で決定された撮像領域（スキャン）の位置（Ｘ，Ｙ座標）及び合焦位置（Ｚ座標、チルト角）に応じて、ステージの移動やピント調整を行い、撮像領域毎に決定された広さで実際に撮像する。具体的には、画像慮理部２は、撮像素子２００から撮像域の画像データを入力し、画像領域部分のデータを使用して処理すると好適である。そして画像データ格納部５に座標情報とともに画像データを記憶する。
【００５４】
なお、スキャン毎の合焦位置の調整は、結像光学系１のピント調整や、ラインセンサ２００の移動により行っても良いし、プレパラートを支持するステージ又はラインセンサ２００を支持するステージの移動により実現しても良い。ステージの移動により合焦位置を調整する場合は、図５（ｂ）に示す合焦位置５０２が結像光学系１の合焦位置に合うように、ステージをＺ方向に平行移動させる。図５（ｃ）に示す方法の場合は、ステージをＺ方向に平行移動させるとともに、合焦位置５０２の傾斜が近似曲面５０１に倣うようにステージをチルトさせる。なお、ステージを平行移動あるいはチルトする機構については、公知の駆動機構を利用することができる。
【００５５】
次のステップＳＴ１１２では全てのスキャンに対して撮像が終了したかの判断を行う。未終了であればステップＳＴ１１３に進み、次のスキャンにステージを移動してステップＳＴ１１１に戻り、撮像を行う。全スキャンの撮像が終了すると、ステップＳＴ１１４において、画像処理部２が画像データ格納部５に記憶されているスキャンされた全分割画像を読み出し合成画像を作成し、画像データ格納部５に合成画像を記憶する。この際、隣接する撮像領域の画像同士が一部重なるように、各スキャンにおいて広めの領域を撮像しておき、合成処理の際に、各画像をトリミングし、又は、画像同士をαブレンドすることによって撮像領域間に隙間がないように合成すると好適である。
【００５６】
（撮像領域の決定方法）
次にステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７における撮像領域の決定方法をさらに具体的に説明する。
【００５７】
前述したように、ラインセンサは主走査の幅（撮像に用いる画素の領域）を画像処理部２により変更することができる。したがって、主走査毎に主走査の幅と合焦位置とを調整すれば、検体のＺ位置ばらつきを被写界領域内に確実に収めることができる（この場合の撮像領域はライン状の領域となる）。しかしながら、この場合、主走査毎に領域を可変にした場合、スキャン数（撮像領域数）が膨大になり、処理時間が長くなってしまう。そのため、主走査の幅を同じに保ったままある程度の副走査を行って、矩形の撮像領域を形成することが現実的である。
【００５８】
第一の方法は、主走査ごとに主走査の幅を変えずに全範囲の副走査を行うが、副走査毎に（撮像領域毎に）主走査の幅を変えるという方法である。つまり、第一の方法は、主走
査の幅のみを撮像領域毎に制御する方法である。各副走査（各撮像領域）における主走査の幅は、図４のステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループにおいて、主走査の幅を最大値から徐々に小さくしていきながら、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価することで、決定することができる。
【００５９】
図６（ａ）に従来方法による撮像領域の例、図６（ｂ）に第一の方法による撮像領域の例を示す。図６（ａ）、図６（ｂ）においてＡ１からＡ９はスキャン番号を示している。従来方法では、全ての撮像領域が同じ広さであった。これに対し、第一の方法では副走査毎に主走査の幅を適応的に変えている。つまり、Ｚ位置のばらつきが大きな部分では、Ａ１，Ａ３，Ａ４のように主走査の幅が狭くなるように撮像領域を決定し、Ｚ位置のばらつきが小さい部分では、Ａ２，Ａ６のように主走査の幅を広くする。よって、図６（ａ）の従来方法に比べてスキャン数が少なくなり、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立を図ることが期待できる。この第一の方法では、画像の境界（繋ぐ部分）が副走査方向と平行な辺のみになるため、次に示す第二の方法に比べ、合成処理が簡便になるという利点がある。また副走査の途中でピントの調整を行う必要がないので、効率的な撮像処理が可能となる。
【００６０】
第二の方法は、主走査の幅と副走査の幅の両方を制御する方法である。この場合は、狭小化の方向が二方向になるので、ステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループを若干変形する必要がある。例えば、主走査の幅と副走査の幅をそれぞれ変えて、取り得る全ての矩形領域について領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価する。そして、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる矩形領域の中で、最も面積の広いものを撮像領域として選べばよい。あるいは、主走査の幅を最大値で固定し副走査の幅だけを短くした場合の候補矩形と、副走査の幅を最大値で固定し主走査の幅だけを短くした場合の候補矩形とを計算し、両候補矩形のうちで面積が大きい方を撮像領域として選んでもよい。後者の方法のほうが候補の探索を単純化でき、計算処理の時間を短縮できるという利点がある。
【００６１】
図６（ｃ）は第二の方法による撮像領域の例である。Ｚ位置のばらつきが大きな部分では、Ａ２〜Ａ５のように主走査もしくは副走査、又はその両方の幅が短くなるように撮像領域を決定し、Ｚ位置のばらつきが小さい部分では、Ａ１、Ａ６のように主走査及び副走査の幅を長くする。よって、図６（ａ）の従来方法に比べてスキャン数が少なくなり、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立を図ることが期待できる。第二の方法では、主走査の幅と副走査の幅で決まる矩形の撮像領域単位で、ステージのＺ位置やＺチルトを調整する。
【００６２】
第三の方法は、副走査の幅のみを制御する方法である。各スキャンにおける副走査の幅は、図４のステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループにおいて、副走査の幅を最大値から徐々に小さくしていきながら、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価することで、決定することができる。主走査の幅については、例えば最大値で固定すればよい。
【００６３】
以上第一から第三の方法を例示したが、撮像するプレパラートの検体のＺ位置ばらつきの傾向に応じて適切な方法を選択するようにしてもよい。例えば、Ｚ位置が主走査方向に沿って変化している場合は第一の方法、Ｚ位置が副走査方向に沿って変化している場合は第三の方法、Ｚ位置が二次元的に変化している場合は第二の方法を選択するとよい。また、検体を確実に被写界深度内に収めて、高品質な画像を得たい場合には、主走査ごとに合焦位置を調整する方法を行ってもよい。もちろんこの場合は、Ｚ位置ばらつきの計算は主走査ごとに合焦位置を調整した後で行う。
【００６４】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、主走査の幅とラインセンサ２００の撮像領域との関係を示す図である。各図において上下方向は主走査方向であり、２００ａは撮像領域（画像データを取得する画素の範囲）、２００ｂは非撮像領域（画像データを取得しない画素の範囲）を示している。図７（ａ）は撮像領域を制限しない場合（主走査の幅が最大の場合）の、ラインセンサ２００の撮像領域２００ａ（すなわち、撮像域）を示している。つまり、ラインセンサ２００の全有効画素から画像が取り込まれる。図７（ｂ）、図７（ｃ）はいずれも主走査の幅を半分に制限した場合の、ラインセンサ２００の撮像領域２００ａを示している。図７（ｂ）は、ラインセンサ２００の中央部の画素を用いる方法であり、図７（ｃ）は、ラインセンサ２００の上部（一方の端部）の画素を用いる方法である。いずれの方法を用いてもよいが、本実施形態では、図７（ｂ）の方法を採用した。一般に結像光学系１の光学特性は周辺部よりも中央部のほうがよいため、ラインセンサ２００の有効画素のうち結像光学系１の視野の中央部に位置する画素を利用したほうがより高品質な画像の取得が可能になるからである。
【００６５】
また、撮像領域の広さを決定する際は、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる範囲の中で、最大の大きさとなるように決定することが望ましい。これにより撮像回数を最も少なくでき、撮像処理に要する時間及び合成画像の生成に要する時間を短縮することができるからである。
【００６６】
（検体のＺ位置の計測）
ステップＳＴ１０１における検体のＺ位置１０５の計測についてより詳細に説明する。プレパラート上の検体のＺ位置１０５を計測する方法としては、大きく分けて、画像を利用して検体のＺ位置を推定する方法と、反射光や干渉光を利用する各種の距離センサを利用してカバーグラスやスライドグラスの表面凹凸を計測する方法とがある。前者の方法は、カメラにおけるオートフォーカス技術を利用できる。例えば、プレパラート側のピント位置を変えながらラインセンサ２００で画像を取り込み、画像信号の微分値が最大となるピント位置を、検体のＺ位置とすることができる。また後者の方法としては、例えば特開平６−０１１３４１号公報に開示があるような三角測量法を応用した光学式距離測定方法や、特開２００５−９８８３３号公報に開示があるような共焦点光学系を用いてグラス境界面で反射するレーザ光の距離の差を測定する方法がある。
【００６７】
検体のＺ位置の計測は、撮像装置とは別体の計測装置で行ってもよいし、撮像装置と一体の計測装置で行ってもよい。撮像装置一体型では、Ｚ位置計測用の光学系及び計測系を設けることが好ましいが、撮像用の結像光学系１をＺ位置の計測に利用することもできる。その場合、結像光学系１にＺ位置計測用の光学部品を追加してもよい。計測系（センサ）については、専用のセンサを用いてもよいし、撮像用の撮像素子（本実施形態ではラインセンサ２００）を利用することもできる。
【００６８】
（領域内Ｚ位置ばらつき）
前述したステップＳＴ１０４では、領域内Ｚ位置ばらつきを、撮像領域内の近似曲面５０１と撮像素子の合焦位置５０２の差のｐｐ値と決めた。この方法によれば、検体のＺ位置の近似曲面５０１は必ず被写界深度内に収まる。そのため、撮像領域内のほぼ全ての検体が被写界深度内に入ることになる。
【００６９】
しかしながら、この方法のようにピーク値（最大値、最小値）だけで撮像領域の広さを決めると、ピーク値近傍のＺ位置にほとんど検体が分布していないにもかかわらず、必要以上に撮像領域を狭めてしまう可能性がある。特に、Ｚ位置の計測値にノイズが含まれていたり、或いは、Ｚ位置が局所的に激しく変化していたりすると、その傾向が大きい。撮像領域を必要以上に狭めると、スキャン回数が増加し、撮像及び画像合成に要する処理時間が長くなるため好ましくない。
【００７０】
本発明者が検討した結果、領域内Ｚ位置ばらつきを以下のように決定すると、ほとんどの検体のＺ位置を被写界深度内に収めつつ、且つ、撮像領域を広くすること（処理時間を短くすること）が可能となった。すなわち、撮像領域における近似曲面５０１と撮像素子の合焦位置５０２の差の標準偏差（σ）に基づいて、領域内Ｚ位置ばらつきを決めるのである。例えば、標準偏差の６倍（３σ値の２倍）を領域内Ｚ位置ばらつきと決めても良い。また、スキャン数をより少なくするためには、標準偏差（σ）の２倍程度を領域内Ｚ位置ばらつきと決めても良い。速度及び画質のバランスから、標準偏差の１〜６倍の中の値を係数として設定すると良い。また標準偏差に掛ける係数や、領域内Ｚ位置ばらつきの設定をユーザが選択できるようにすることも好ましい。例えば画質は多少悪くても短時間で合成画像を生成したい場合には、標準偏差の１倍を選択すると良いし、時間がかかっても高画質が要求されるような場合には、領域内Ｚ位置ばらつきとして、標準偏差の６倍又はｐｐ値を選択すると良い。
【００７１】
なお、本実施形態では、複数の検体のＺ位置から求めた近似曲面５０１と合焦位置５０２との差のばらつきを「検体のＺ位置のばらつき」とみなしている。これは、近似曲面を用いることで、Ｚ位置の計測点数を少なくすることができるとともに、検体のＺ位置の計測ノイズを除去できるという利点があるからである。計測点数が十分な場合や、ノイズ等が問題とならない場合には、検体のＺ位置（計測値）それ自体と合焦位置５０２の差のばらつきを「検体のＺ位置のばらつき」としてもよい。
【００７２】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態は、一次元撮像素子（ラインセンサ）で走査することによりプレパラート１００上の検体１０４の二次元画像を取得するタイプの撮像装置に本発明を適用したものである。本実施形態では、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置ばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に決定している。このような制御を行うことにより、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合であっても、撮像領域内の検体が被写界深度から外れる可能性を小さくすることができる。特に本実施形態では、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像領域の広さと合焦位置（Ｚ位置、チルト）を決めている。したがって、検体が被写界深度から外れることを可能な限り抑制し、従来に比べて、ピントの合った高品質な画像を取得することが可能となる。また本実施形態では、撮像領域内の検体のＺ位置のばらつきの統計量である領域内Ｚ位置ばらつき（ｐｐ値、標準偏差等）を計算し、この領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下か否かを評価している。このように統計量（代表値）を用いることで、評価アルゴリズムが単純化されるので、処理時間の短縮を図ることができる。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、プレパラートを実際に計測した結果から領域内Ｚ位置ばらつきを計算したのに対し、第２の実施形態では、データベースから取得した統計的なデータから領域内Ｚ位置ばらつきを決定するものである。
【００７４】
第２の実施形態の構成は第１の実施形態と同じで、図３に示したとおりである。第２の実施形態の第１の実施形態との大きな違いは、処理手順である。本発明の第２の実施形態によるコントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作を示すフローチャートを図８に示す。以下、図８の各動作ステップを順次説明する。
【００７５】
初めにステップＳＴ２０１において、検体のＺ位置のばらつき情報をデータベースから読み出す。データベースは撮像装置のメモリ４に設けられていてもよいし、ネットワーク上の他の記憶装置に設けられていてもよい。ここで「Ｚ位置のばらつき情報」とは、検体
のＺ位置が統計的にどの程度ばらついているかを示すデータである。例えば、多数のプレパラートを計測しそれらのＺ位置のばらつきの平均を求めることで、Ｚ位置のばらつき情報を生成することができる。Ｚ位置のばらつき情報としては、単位領域（単位面積又は単位長さ）当たりの検体のＺ位置のばらつき（例えば、単位領域当たりの検体のＺ位置の近似曲線と合焦位置の差のｐｐ値や標準偏差（σ）等）が有効である。
【００７６】
一般に、検体のＺ位置のばらつきは、プレパラート作成プロセス、検体の種類、作成者、カバーグラスやスライドグラスの種類などの条件によって異なる。そこで、データベースには条件別にＺ位置のばらつき情報を用意しておき、ステップＳＴ２０１では、コントローラ部３が上記条件をもとにデータベースを参照し、撮像するプレパラートに適合するＺ位置のばらつき情報を取得することが好ましい。これらの条件は、被写体の属性情報として、プレパラート又はプレパラートを収納する不図示のカートリッジ（収納体）等に付加しておくとよい。例えば、被写体の属性情報を記録した情報タグをプレパラート又はカートリッジに貼り付け、コントローラ部３が不図示のリーダを用いて情報タグから必要な情報を読み取るようにするとよい。情報タグとしては、バーコード、二次元コードのような印刷タグを用いることもできるし、メモリチップや磁気テープのように電気的磁気的に情報を記録するタグを用いることもできる。
【００７７】
ステップＳＴ２０２では、データベースから得られたＺ位置のばらつき情報から、現在の撮像領域の領域内Ｚ位置ばらつきを計算する。例えば、Ｚ位置のばらつき情報として、単位面積当たりのｐｐ値又は標準偏差（σ）が得られた場合には、このｐｐ値又は標準偏差に対して現在の撮像領域の面積を乗じた値を、領域内Ｚ位置ばらつきとする。標準偏差の場合は、さらに１〜６倍の係数を乗じてもよい。第１の実施形態で述べたように、係数の値は、速度と画質のバランスにより１〜６倍の間から選択すると良い。
【００７８】
上述したフローは、撮像領域の広さ（長さあるいは面積）が決まれば、統計的なデータであるＺ位置のばらつき情報から、実際に撮像するプレパラートの領域内Ｚ位置ばらつきが計算できることを意味している。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、スキャン場所に応じて異なる領域内Ｚ位置ばらつきの値を出すことはない。すなわち、プレパラート上の撮像領域は全て同じ広さになる。
【００７９】
一般的に、ステージのＺ位置のみ調整する場合に比べ、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、Ｚ位置のばらつきを小さくすることができる。したがって、Ｚ位置のみ調整する場合とＺ位置とＺチルトの両方を調整する場合とで、Ｚ位置のばらつき情報が違う値をとることが望ましい。そこで、２種類のデータ（Ｚ位置のばらつき情報）をデータベースに登録しておき、Ｚチルトを行うか否かによって（あるいは、撮像装置がチルト制御可能か否かによって）、用いるデータを切り替えるとよい。もし、Ｚ位置のみ調整する場合のデータしかない場合には、そのデータから計算された領域内Ｚ位置ばらつきに１より小さな係数を乗じた値を、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の領域内Ｚ位置ばらつきとして用いてもよい。
【００８０】
次に、ステップＳＴ２０３では、ステップＳＴ２０２で計算された領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下か否かが判定され、被写界深度以上であれば、ステップＳＴ２０４に進む。ステップＳＴ２０４は、第１の実施形態のステップＳＴ１０６と同様、撮像領域の広さが小さくなりすぎないように（撮像領域の数が多くなりすぎないように）制限する処理である。ステップＳＴ２０５では、撮像領域の広さを狭小化する。領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になるか、撮像領域の広さが下限値となるまで、ステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０５の処理が繰り返される。以上の処理で撮像領域の広さが決定されたら、ステップＳＴ２０６にて各撮像領域の撮像が行われる。ステップＳＴ２０６〜ＳＴ２０９の処理は、第１の実施形態のステップＳＴ１１１〜ＳＴ１１４と同じである。
【００８１】
図９（ａ）、図９（ｂ）は、第２の実施形態の方法による撮像領域の例を示している。図９（ａ）は、主走査の幅のみを制御する例であり、図９（ｂ）は、主走査の幅と副走査の幅の両方を制御する例である。第１の実施形態（図６（ｂ）、図６（ｃ））との相違は、第２の実施形態の方法では、全ての撮像領域が同じ面積になるという点である。従来の方法（図６（ａ））と比較すると、Ｚ位置ばらつきが少ないプレパラートでは、撮像領域の数が少なくなっており、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立が図られていることがわかる。
【００８２】
このようにして、本発明の第２の実施形態においても、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に変えるので、第１の実施形態と同様、検体が被写界深度から外れることを抑制し、画像のぼけを抑制することができる。第１の実施形態では実際のＺ位置のばらつきに応じて各スキャンの広さを決定したが、第２の実施形態においてはＺ位置のばらつきの統計的なデータから各スキャンの広さを決定する。第２の実施形態の方法は、撮像領域の広さが同じになり、ステージ制御や合成アルゴリズムが容易になる利点がある。また、第２の実施形態では、プレパラートのＺ位置のばらつきをその都度計測する必要がないので、処理時間のさらなる短縮が可能になる。
【００８３】
第２の実施形態ではデータベースからＺ位置のばらつき情報を取得したが、計測装置を用いて、撮像するプレパラートの検体のＺ位置を複数点計測し、それらの計測値から統計量（例えば平均）を計算して、Ｚ位置のばらつき情報を得てもよい。この方法によれば、実際に撮像するプレパラートからＺ位置のばらつき情報を得るので、データベースから取得される汎用データを用いるよりも、画像のぼけの抑制（画質の向上）が期待できる。また、第１の実施形態に比べ処理アルゴリズムが容易になる利点もある。
【００８４】
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態、第２の実施形態で説明した領域内Ｚ位置ばらつきから撮像領域を決定するアルゴリズムに比べ、本発明の第３の実施形態は、より単純なアルゴリズムで撮像領域を決定するものである。
【００８５】
第３の実施形態の撮像装置の構成は第１の実施形態、第２の実施形態と同じであり、図３に示した構成である。第３の実施形態と、第１の実施形態、第２の実施形態との大きな違いは、処理手順である。
【００８６】
本発明の第３の実施形態の処理フローチャートを図１０に示す。
図１０において各動作ステップを順次説明する。初めにステップＳＴ３０１において、第１の実施形態のステップＳＴ１０１と同様に、撮像するプレパラートの検体のＺ位置を計測する。このステップＳＴ３０１で検体のＸ，Ｙ座標に対するＺ位置が計測できる。
【００８７】
次にステップＳＴ３０２では、計測された検体のＺ位置から、またはそれらから求めた近似曲面から、Ｚ位置のばらつきに対応する統計量（例えば、標準偏差（σ））を求める。本実施形態では、撮像するプレパラートの計測値から統計量を求めたが、第２の実施形態で示したように、検体のＺ位置のばらつき情報をデータベース等から取得しても良い。
【００８８】
次に、ステップＳＴ３０３において、ステップＳＴ３０２で求めたＺ位置のばらつきに対応する統計量から直接、撮像領域を決定する。例えば、統計量と撮像領域の広さを対応付けた参照テーブルを予め用意し、この参照テーブルを用いて撮像領域を決定するのが簡便である。
【００８９】
この参照テーブルは、Ｚ位置のみ調整する場合の撮像領域の広さと、Ｚ位置とＺチルト
の両方を調整する場合の撮像領域の広さの２種類の情報を持つことが望ましい。一般的に、Ｚ位置のみ調整する場合に比べ、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、Ｚ位置のばらつきを小さくすることができる。すなわち、Ｚ位置のみ調整する場合よりも、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、撮像領域を広くすることができる。処理時間の短縮の観点からは撮像領域の数を少なくする方が望ましいので、参照テーブルには、検体が被写界深度に収まる範囲の中で、最大の撮像領域を設定しておくことが好ましい。第３の実施形態では、第２の実施形態同様に、全ての撮像領域が同じ広さになる。
【００９０】
以上の処理で撮像領域の広さが決定されたら、ステップＳＴ３０４にて各撮像領域の撮像が行われる。ステップＳＴ３０４〜ＳＴ３０７の処理は、第１の実施形態のステップＳＴ１１１〜ＳＴ１１４と同じである。
【００９１】
ところで、図１０のフローでは、プレパラート毎にＺ位置の計測及びＺ位置の統計量を計算しているが（ＳＴ３０１，ＳＴ３０２）、この処理を省略することもできる。例えば、同じロットの同種の検体のプレパラートを連続処理する場合、最初のプレパラートのみ計測及び統計量の計算を行い、以降のプレパラートでは同じ統計量を利用すればよい。これにより、ステップＳＴ３０１，ＳＴ３０２の処理が省略されるため、処理時間の短縮を図ることができる。
【００９２】
以上述べた第３の実施形態の方法では、第１の実施形態、第２の実施形態に比べさらに簡便に撮像領域が決定でき、合成画像を生成することができる。また、処理をより単純化した例として、Ｚ位置のばらつきを２種類に分類しても良い。例えば、Ｚ位置のばらつきが大きな旧いプレパラートと、撮像領域を広げて撮像できるＺ位置のばらつきの小さな新しいプレパラートに分けてプレパラートを管理することによって、撮像領域を決める処理が簡単になる。具体的には、旧いプレパラートの場合と新しいプレパラートの場合それぞれのＺ位置のばらつき（又は撮像領域の広さ）が設定されたテーブルを用いる。撮像装置は、プレパラートの新旧を判定し、旧いプレパラートならば撮像領域を狭く、新しいプレパラートならば撮像領域を広くする。これにより、より簡便に本発明の効果が得られる。このような説明からわかるように、本発明で用いる「検体のＺ位置のばらつき」は、撮像領域内の検体のＺ位置のｐｐ値や標準偏差のように、ばらつきを直接的に表す数値である必要はない。例えば、プレパラートの新旧、プレパラートの作成プロセス、検体の種類等のように検体のＺ位置のばらつきを間接的に表す情報を用いることもできる。
【００９３】
＜第４の実施形態＞
次に本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、撮像素子としてエリアセンサを用いた撮像装置に本発明を適用した例について説明する。全体の構成は図２（ｂ）に示したように一つの結像光学系１に一つのエリアセンサを配置した構成である。撮像装置を説明するためのブロック図は、第１の実施形態のもの（図３）とほぼ同じであるが、撮像素子の種類がラインセンサ２００からエリアセンサ３００に置き換わっている点が異なる。
【００９４】
コントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作については、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した処理フローを二次元に拡張したものであるので詳細な説明は省略する。第４の実施形態においても、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した領域内Ｚ位置ばらつきやＺ位置のばらつきの統計量に基づき適応的に撮像領域の広さを決定する。
【００９５】
第４の実施形態において、決定した撮像領域の一例を、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）を用いて説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）はプレパラート上の撮像領域を模式的に示した図である。
【００９６】
図１１（ａ）は従来方法による撮像領域の例を模式的に示した図である。図１１（ａ）に図示したように従来の撮像装置における撮像領域は狭いため、検体が被写界深度から外れるという問題はほとんど発生しなかった。逆の言い方をすれば、被写界深度を外れる検体が存在しないように、プレパラートが作製されていた。図１１（ｂ）から図１１（ｄ）は本発明の第４の実施形態の方法によるプレパラート上の撮像領域の例である。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）は本発明の第２の実施形態あるいは第３の実施形態で示した、検体のＺ位置のばらつきの統計量により決定した撮像領域の一例である。この場合は、全ての撮像領域は同じ面積となる。図１１（ｄ）は本発明の第１の実施形態で示した方法で撮像領域を決めたプレパラート上の撮像領域の一例である。検体のＺ位置のばらつきが大きな部分では撮像領域が狭く、ばらつきが小さな部分では撮像領域が広くなっている。
【００９７】
本発明の第４の実施形態では撮像素子としてエリアセンサを用いるため、撮像領域は二次元で決定する。そのため、撮像領域の隙間が生まれないように、基本領域（撮像領域の最小単位）を組み合わせて撮像領域を形成すると好適である。図１１（ｄ）の例では、Ａ２，５等の正方形の領域が基本領域であり、撮像領域は、基本領域の１倍、２倍（Ａ１，５等）、又は、４倍（Ａ１，１等）で形成される。このように一つの基本領域で又は基本領域を複数組み合わせることで撮像領域を形成することにより、撮像領域間に隙間が生じないように撮像領域の形状及び大きさを決定することが容易になる。
【００９８】
図１２（ａ）から図１２（ｄ）はエリアセンサの撮像領域を模式的に示している。各図において、３００ａは撮像領域（画像データを取得する画素の範囲）を示しており、３００ｂは非撮像領域（画像データを取得しない画素の範囲）を示している。図１２（ａ）は撮像領域を制限しない場合（最大の撮像領域）の、エリアセンサ３００の撮像領域３００ａを示している。この場合は、エリアセンサ３００の全有効画素から画像が取り込まれる。すなわち、撮像領域は撮像域と同じである。図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）はエリアセンサ３００の撮像領域を狭くした例である。図１２（ｂ）は１／２の面積、図１２（ｃ）は１／４の面積（各辺長さが１／２）、図１２（ｄ）は１／９の面積の撮像領域を示している。一般に結像光学系１の特性は周辺部よりも中央部のほうがよいため、撮像領域を狭くする場合は、エリアセンサ３００の有効画素のうち結像光学系１の視野の中央部に位置する画素を利用するほうが良い。ここでは結像光学系１とエリアセンサ３００の中心が一致しているため、図１２（ｂ）〜図１２（ｄ）に示すように、エリアセンサ３００の中央部の画素が優先的に使われる。
【００９９】
以上説明してきたように、本発明の第４の実施形態は、二次元撮像素子を用いたディジタルカメラ型の撮像装置に好適に適用できる。そして、この構成においても、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に撮像領域を広く、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合に撮像領域を狭く制御することで、上述した実施形態と同様、ピントの合った高品質な画像を取得することができる。
【０１００】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。本発明の第５の実施形態と、第１から第４の実施形態との違いは、一つの結像光学系１に対して複数の撮像素子を実装した点である。
【０１０１】
（ラインセンサを用いた構成例）
図１３は本発明の第５の実施形態である複数のラインセンサを用いた撮像装置の構成を模式的に示した図である。図１３において、すでに説明を行った符号の説明は省略する。図１３において２１０は撮像素子の配置される平面、２１０ａ、２１０ｂは撮像素子であるラインセンサ、Ａ００はプレパラート側の撮像対象領域を示す。
【０１０２】
図１４（ａ）は撮像領域を制限しない場合のラインセンサ２１０ａ、ラインセンサ２１０ｂの撮像域に対応するプレパラート側の撮像対象領域Ａ００を模式的に示す図である。図１４（ａ）においてＡ１はラインセンサ２１０ａに対応する撮像領域、Ａ３はラインセンサ２１０ｂに対応する撮像領域である。少ないスキャン数で撮像対象領域Ａ００全体をスキャン出来るように、ラインセンサの主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１となるように、二つのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂが取り付けられる。なお実際には、ラインセンサの主走査方向の幅（あるいは撮像域の幅）とセンサ取り付けピッチとの関係は、ラインセンサ側の像面上で考える必要があるが、説明の便宜のため、プレパラート側の物体面上に投影した図を用いて説明を行う。
【０１０３】
撮像領域Ａ１、Ａ３は、副走査方向の１回の移動（スキャン）により、同時に撮像される。２回目の副走査方向のスキャンでは、ラインセンサ２１０ａは撮像領域Ａ２を、ラインセンサ２１０ｂは撮像領域Ａ４をそれぞれ撮像する。このように本実施形態では、二つのラインセンサを一つの結像光学系に実装することによって、一つのラインセンサを用いる場合よりもスキャン回数を半分に少なくすることができ、合成画像の生成の高速化が行える。図１３では二つのラインセンサの構成を一例として挙げたが、もっと多くのラインセンサを実装してもかまわない。
【０１０４】
図１４（ｂ）に、撮像領域を制限（狭小化）した場合のプレパラート側の撮像領域の一例を示す。図１４（ｂ）において、Ａ１はラインセンサ２１０ａに対応するプレパラート側の撮像領域、Ａ４はラインセンサ２１０ｂに対応するプレパラート側の撮像領域である。図１４（ａ）に比べて、いずれのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂでも主走査方向の幅が制限されている。１回目のスキャンでは、撮像領域Ａ１とＡ４が撮像され、２回目のスキャンでは、撮像領域Ａ２とＡ５が撮像され、３回目のスキャンでは、撮像領域Ａ３とＡ６が撮像される。その結果、３回のスキャンで撮像対象領域Ａ００全体の画像データを取得することができる。この際、図１４（ｂ）に示したように、主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、各ラインセンサの撮像領域を決定すると良い。言い換えると、主走査方向（第１の方向）に並べられた複数のラインセンサのそれぞれに対応する撮像領域の広さを、各撮像領域の主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチを撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように決定すると良い。これにより、撮像対象領域全体を無駄なくスキャンすることができる。
【０１０５】
本発明の第５の実施形態においても、第１から第４の実施形態で示した方法で、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに基づいて、適応的に撮像領域の広さを決定する。これにより、検体が被写界深度から外れることによる画像のぼけを抑制することができる。
【０１０６】
例えば、第１の実施形態の方法を用いる場合は、図４のステップＳＴ１０７において、各ラインセンサの主走査の幅を、センサ取り付けピッチの１／２、１／３、１／４…と順に短くしていく。そして、全てのラインセンサの撮像領域における領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。このとき、結像光学系のピント合わせはラインセンサ個別に行うことができないので、領域内Ｚ位置ばらつきの計算及び被写界深度の判定は全てのラインセンサで共通に行う。
【０１０７】
また、第２の実施形態の方法を用いる場合は、図８のステップＳＴ２０５において、各ラインセンサの主走査の幅を、センサ取り付けピッチの１／２、１／３、１／４…と順に短くしていく。そして、全てのラインセンサの撮像領域における領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。第２の実施形態の方法では、統計的なデータであるＺ位置のばらつき情報を用いるので、プレパラートを計測したり、各ラインセンサの被写界深度の判定を行ったりする必要がない。
【０１０８】
第３の実施形態の方法を用いる場合は、図１０のステップＳＴ３０３において、各ラインセンサの主走査の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。この処理は、例えば、Ｚ位置ばらつきの統計量と撮像領域の広さ（主走査の幅）とを対応づける参照テーブルにおいて、主走査の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように設定しておくだけで実現できる。
【０１０９】
（エリアセンサを用いた構成例）
次に、本発明の第５の実施形態の他の構成例を示す。前述した実施形態との違いは、撮像素子がエリアセンサである点である。図１５は、複数のエリアセンサを用いた撮像装置の構成を模式的に示した図である。図１５において、すでに説明を行った符号の説明は省略する。図１５において３１０は撮像素子の配置される平面、３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄは撮像素子であるエリアセンサ、Ａ００はプレパラート側の撮像対象領域を示す。また、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄをまとめて撮像ユニットとも呼ぶ。
【０１１０】
図１６（ａ）は、複数のエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄから構成される撮像ユニット３０００の上面図である。撮像ユニット３０００は、図１６（ａ）に示したように、結像光学系１の視野Ｆ内に二次元的に配列している複数の撮像素子（エリアセンサ）３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄからなる撮像素子群を含み、一度に複数の画像を撮像する構成となっている。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled
Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等を用いることができる。撮像ユニット３０００に搭載されるエリアセンサの数は、結像光学系１の視野の面積に応じて適宜決定される。エリアセンサの配置も、結像光学系１の視野の形状やエリアセンサの形状・構成などによって適宜決定される。本実施形態では、説明を分かり易くするために、撮像素子群として２×２個のＣＭＯＳセンサが並んでいるものを用いる。
【０１１１】
一般的な撮像ユニット３０００では、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの撮像面（有効画素領域）の周囲に基板が存在するため、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしを隙間なく隣接して配置することは不可能である。そのため、撮像ユニット３０００での１回の撮影で得られる画像は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしの隙間に対応する部分が抜け落ちたものとなってしまう。そこで、このエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしの隙間を埋めるため、プレパラート１００を保持するステージを移動してプレパラート１００と撮像素子群との相対位置を変更しながら撮像を複数回行うことで、抜けのない撮像対象領域Ａ００の画像を取得する構成としている。この動作を高速に行うことにより、撮像に要する時間を短縮しつつ、広い領域の撮像を行うことができる。なお、撮像ユニット３０００もステージ上に配置されているので、プレパラート１００を保持するステージを移動する代わりに、撮像ユニット３０００を保持するステージを移動してもよい。
【０１１２】
さらに、撮像ユニット３０００は、複数の駆動部を含む駆動機構を有する。複数の駆動部の夫々は、複数のエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの夫々の撮像面を駆動する。その具体的を図１６（ｂ）に基づいて説明する。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１６（ｂ）に示したように、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄには、基板３１２、電気回路３１３、保持部材３１４、接続部材３１５、駆動部材（シリンダ）３１６が設けられている。また、駆動部材３１６は定盤３５６上に設けられている。なお、接続部材３１５と駆動部材３１６は、駆動部を構成する。接続部材３１５および駆動部材３１６は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ毎に３つずつ設けられている（図１６（ｂ）では、そのうちの手前の２つ
のみを図示している）。接続部材３１５は、保持部材３１４に固定されており、駆動部材３１６との接続部を中心として回転可能に構成されている。したがって、駆動部は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの撮像面のＺ方向の位置を変更できるとともに、その撮像面の傾き（チルト角）を変更できるように構成されている。なお、ここで述べた駆動機構は、他の実施形態の撮像素子（ラインセンサ含む）にも適用可能である。
【０１１３】
プレパラート１００を保持するステージは、プレパラート１００を保持する保持部と、保持部をＸＹ方向に移動するＸＹステージと、保持部をＺ方向に移動するＺステージを含む。ここで、Ｚ方向は、結像光学系の光軸方向に相当し、ＸＹ方向は、その光軸に垂直な方向に相当する。ＸＹステージおよびＺステージには、プレパラート１００を照明する光を通過させるための開口が設けられている。
【０１１４】
撮像ユニット３０００を保持するステージは、ＸＹＺ方向の夫々に移動可能に構成されており、撮像素子群の位置を調整できる。また、撮像ユニット３０００を保持するステージは、ＸＹＺ軸の夫々に関して回転可能に構成されており、撮像素子群の傾きや回転を調整できる。
【０１１５】
図１７（ａ）は撮像領域を制限しない場合のエリアセンサ３１０ａ、エリアセンサ３１０ｂ、エリアセンサ３１０ｃ、エリアセンサ３１０ｄに対応するプレパラート側の撮像領域（すなわち撮像域）と撮像対象領域Ａ００の詳細を示す図である。図１７（ａ）においてＡ１，１はエリアセンサ３１０ａに対応する撮像対象領域、Ａ３，１はエリアセンサ３１０ｂに対応する撮像領域、Ａ１，３はエリアセンサ３１０ｃに対応する撮像領域、Ａ３，３はエリアセンサ３１０ｄに対応する撮像領域である。
【０１１６】
少ないショットで撮像対象領域Ａ００全体を撮像出来るように、エリアセンサの有効画素領域の（Ｘ、Ｙ方向の）長さがセンサ取り付けピッチの整数分の１（この例では１／２）になるように４つのエリアセンサが取り付けられる。なお実際には、エリアセンサの有効画素領域（あるいは撮像領域）とセンサ取り付けピッチとの関係は、エリアセンサ側の像面上で考える必要があるが、説明の便宜のため、プレパラート側の物体面上に投影した図を用いて説明を行う。
【０１１７】
エリアセンサ３１０ａは１回目のショットで、撮像領域Ａ１，１を撮像する。このとき同時に、エリアセンサ３１０ｂが撮像領域Ａ３，１を、エリアセンサ３１０ｃが撮像領域Ａ１，３を、エリアセンサ３１０ｄが撮像領域Ａ３，３を撮像する。その後ステージ（または結像光学系１）を移動させ、次のショットに移動する。２回目のショットでは、エリアセンサ３１０ａ〜３１０ｄが撮像領域Ａ１，２、Ａ３，２、Ａ１，４、Ａ３，４を撮像する。３回目のショットでは、エリアセンサ３１０ａ〜３１０ｄが撮像領域Ａ２，１、Ａ４，１、Ａ２，３、Ａ４，３を撮像し、４回目のショットでは、撮像領域Ａ２，２、Ａ４，２、Ａ２，４、Ａ４，４を撮像する。このように４回のショットで、撮像対象領域の全体を撮像することができる。本実施形態では、四つのエリアセンサを一つの結像光学系に実装することによって、一つのエリアセンサを用いる場合よりもショット回数を１／４に少なくすることができ、処理時間の短縮を図ることができる。図１５では四つのエリアセンサの構成を一例として挙げたが、もっと多くのエリアセンサを実装してもかまわない。
【０１１８】
図１７（ｂ）に、撮像領域を制限（狭小化）した場合のプレパラート側の撮像領域の一例を示す。図１７（ｂ）の点線の四角形は、四つのエリアセンサの撮像域をプレパラート側の物体面上に投影したものであり、図１７（ａ）で示した１回目のショットにおける撮像領域に対応している。図１７（ｂ）に示すように、各エリアセンサの撮像領域の幅は、センサ取り付けピッチの１／３に設定した。この場合は、９回のショットを行うことで撮
像対象領域全体を撮像できる。このように、撮像領域の幅（縦、横の辺の長さ）がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、各エリアセンサの撮像領域を決定すると良い。言い換えると、縦方向（又は横方向）に並べられた二つの撮像素子のそれぞれに対応する撮像領域の広さを、各撮像領域の縦方向（又は横方向）の幅がセンサ取り付けピッチを撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように決定すると良い。これにより、撮像対象領域全体の画像を無駄なく取り込むことが可能となる。
【０１１９】
エリアセンサを用いた構成においても、第１から第４の実施形態で示した方法で、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに基づいて、適応的に撮像領域の広さを決定する。これにより、検体が被写界深度から外れることによる画像のぼけを抑制することができる。
【０１２０】
以上述べたように、本発明の第５の実施形態によれば、複数の撮像素子により同時に撮像を行うようにしたことで、より広範囲の撮像処理を高速に行うことができるようになる。また、本実施形態では、センサ取り付けピッチに基づいて撮像領域の幅を決定したことによって、無駄な画像データが取り込まれることを防ぎ、撮像処理及び画像合成処理の効率化ならびに処理時間の短縮を図ることができる。
【０１２１】
＜第６の実施形態＞
第５の実施形態で説明したように、一つの結像光学系に複数の撮像素子を実装した構成の撮像装置において、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に変更することで、画像のぼけを抑制することができる。しかしながら、検体の状態によっては、第５の実施形態のように撮像領域の広さを調整するだけでは、画像のぼけを十分に防ぐことができない場合がある。第６の実施形態は、このような場合に有効な方法である。
【０１２２】
本発明の第６の実施形態を、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）を用いて説明する。図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）は、一つの光学系に複数（二つ）のラインセンサを設けた撮像装置の例である。前述した符号については、説明は省略する。図中２１１ａ、２１１ｂは検体のＺ位置のばらつきに応じて制限したラインセンサ２１０ａ、２１０ｂの撮像領域、１ｅはプレパラート上の撮像領域を示す。
【０１２３】
図１８（ａ）では、検体のＺ位置１０５のばらつきが小さいプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１８（ａ）を見てわかるように、検体のＺ位置１０５のばらつきの小さなプレパラートでは、撮像領域を広くしても、被写界深度から検体のＺ位置１０５が外れることはない。すなわち検体の画像がぼけることはない。図１８（ｂ）は検体のＺ位置１０５のばらつきが大きなプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１８（ｂ）に示した検体の場合は、撮像領域を狭めることで被写界深度内に検体のＺ位置１０５を入れることができる。
【０１２４】
図１９（ａ）も検体のＺ位置のばらつき１０５が大きなプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１９（ａ）と図１８（ｂ）の検体のＺ位置のばらつきはほぼ同程度であるにもかかわらず、図１９（ａ）の検体の場合は、撮像領域を狭くしても被写界深度から検体が外れてしまう。この理由は、ラインセンサ２１０ａ、２１０ｂが同じ平面２１０に配置されているため、両方のラインセンサの合焦位置が同じ高さ（Ｚ位置）になってしまうからである。図１９（ａ）に示した検体の位置を撮像する場合、一方のラインセンサの撮像領域において検体にピントを合わせると、他方のラインセンサの撮像領域では、検体が被写界深度から外れてしまうのである。
【０１２５】
このような問題を解決するために、本発明の第６の実施形態では、図１９（ｂ）に示した様に、撮像素子であるラインセンサ２１０ａ、２１０ｂにそれぞれ前述した駆動部を設け、撮像素子毎に合焦位置を個別に調整できるようにする。駆動部としては、図１６（ｂ）で示したのと同様のものを用いることができる。図１９（ｂ）を見てわかるように、ラインセンサ２１０ａ、２１０ｂを駆動部でＺ方向に各々移動することによって、それぞれの撮像領域内において、検体のＺ位置１０５を被写界深度内に収めることが可能となる。駆動部は、撮像素子をＺ方向に移動させるだけでなく、撮像素子のチルト（傾き）制御を行ってもよい。検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像素子のＺ位置とチルトの両方を調整すれば、１回の撮像領域をより広くすることが可能となる。駆動部の駆動量は、例えば、第１の実施形態において合焦位置を求めたときと同様の計算をそれぞれのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂについて個別に行うことで、求めることができる。
また、撮像素子が２つの場合は、特に、１つの撮像素子に前記調整機構を実装する実施形態でも好適である。すなわち、移動不可能な撮像素子に対してはプレパラートのステージを移動して合焦位置を合わせ、そのステージの状態で他方の撮像素子のＺ位置とチルトの少なくとも一方を調整すれば、両方の撮像素子の合焦位置の調整が行える。
【０１２６】
以上の説明では、ラインセンサを用いた撮像装置を例に挙げたが、エリアセンサを用いた撮像装置に対して第６の実施形態で述べた方法（撮像素子毎に合焦位置を調整する方法）を適用してもよい。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の第６の実施形態では、複数の撮像素子（ラインセンサ又はエリアセンサ）のそれぞれを個別に移動又は傾けることによって、撮像素子ごとに合焦位置のＺ位置又は傾きを調整する駆動手段を設けている。これにより、複数の撮像素子で同時に撮像する複数の撮像領域のそれぞれで、検体のＺ位置に合わせた適切な合焦位置（被写界深度）を設定できるため、より高品質な画像を取得することが可能となる。
【０１２８】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。第６の実施形態では、一つの光学系に複数の撮像素子を実装した撮像装置において、撮像素子一つ一つに駆動部を設け、撮像領域内の検体のＺ位置と合焦位置が合致するように各撮像素子をＺ方向に移動させた。この構成によれば、複数の撮像素子からピントの合った画像データを同時に取得できるので、高品質な合成画像の生成を高速に行うことができるという利点がある。しかしながら、第６の実施形態の構成では、複数の駆動部が必要であるとともに、撮像素子の実装が複雑になるため、コストが上昇する可能性が高い。そこで、第７の実施形態では、この駆動部を設けずに、言い換えれば、撮像素子のＺ位置を移動することなく、図１９（ａ）で説明した問題を解決する構成を示す。
【０１２９】
第７の実施形態の要旨は、Ｚ位置のばらつきが大きなプレパラートでは、使用する（処理する）撮像素子を減らすことによって、被写界深度から検体が外れること（ぼけた画像の撮像）を防止することにある。例えば、二つの撮像素子を有する撮像装置の場合であれば、Ｚ位置のばらつきが予め定めた閾値より大きい場合は撮像素子を一つに減らし、それ以外の場合は二つの撮像素子を用いるというような切り替えを行うと、処理が簡便である。撮像素子の数が三つ以上の場合も同じように、Ｚ位置のばらつきが大きくなるほど撮像素子の数を減らすような制御を行えばよい。あるいは、第１の実施形態のようにプレパラート上の各位置のＺ位置のばらつきが分かっている場合には、検体のＺ位置ばらつきが被写界深度以下か否かを撮像素子毎に評価することで、使用する撮像素子を決定することもできる。これらの撮像条件を決定し制御する撮像制御手段としての機能は、図３における画像処理部２及びコントローラ部３が担う。
【０１３０】
図２０（ａ）、図２０（ｂ）を用いて、本発明の第７の実施形態の撮像素子の制御の一
例を説明する。既出の符号については、説明を省略する。図２０（ａ）、図２０（ｂ）は、一つの結像光学系に二つのラインセンサを実装した撮像装置を示している。図２０（ａ）は第１回目のスキャン、図２０（ｂ）は第２回目のスキャンを示している。図を見てわかるように、ラインセンサ２１０ａのみ使用することによって、第１、第２スキャンのいずれでも検体のＺ位置１０５が被写界深度内に入る。一方、ラインセンサ２１０ｂの撮像領域においては、被写界深度内に検体のＺ位置１０５を収めることができないため、ラインセンサ２１０ｂの画像データの処理を禁止している。
【０１３１】
このように本発明の第７の実施形態では、検体のＺ位置ばらつきが大きい場合に、使用する撮像素子の数を減らすという制御を行う。そのため、検体のＺ位置ばらつきが大きい場合は、スキャン回数が増えることによって、合成画像を生成する時間が長くなる。しかしながら、検体が被写界深度から外れることを抑制できるため、ピントの合った高品質な合成画像を生成できるという利点がある。処理時間と画像品質はトレードオフの関係にあるため、ユーザにどちらを優先するかを選択させてもよい。例えば、撮像素子の数を減らす条件（閾値など）を、処理時間優先の場合は甘く、画像品質優先の場合は厳しくなるよう、調整すればよい。
【０１３２】
本実施形態の制御を、第５、第６の実施形態の制御と組み合わせても良好である。例えば、検体のＺ位置１０５のばらつきが図２０（ａ）、図２０（ｂ）に示すよりも大きければ、使用（駆動）する撮像素子を減らすだけでなく、さらに撮像領域を狭小化してもよい。あるいは、第６の実施形態において撮像領域の狭小化と撮像素子のＺ移動を行っても、依然として被写界深度内に検体のＺ位置ばらつきが収まらない場合に、処理する撮像素子を減らしてもよい。このように、検体のＺ位置ばらつきに応じて、撮像素子の位置、撮像領域の広さ、処理する撮像素子の数などを適宜制御すれば、検体が被写界深度から外れることをより確実に防止できる。
【０１３３】
第７の実施形態でのＺ位置のばらつきの評価は、離散的に配置された複数の撮像素子をいくつ（あるいはどれを）使用するかを決定するために行う。したがって、プレパラート上で離れた位置にある検体のＺ位置のずれ量、すなわちＺ位置のばらつき（空間分布）における空間周波数の低周波成分を評価すると良好である。
【０１３４】
また、本発明の第７の実施形態では、撮像素子の使用の可否、撮像領域の制限の処理を単純化するために、以下の方法が有効である。すなわち、従来の狭視野の撮像装置で使用されていた旧いプレパラートと、広視野での撮像に対応した新しいプレパラートの２種類のプレパラートを区別して管理する。旧いプレパラートは検体のＺ位置ばらつきが大きい可能性があるのに対し、新しいプレパラートは広視野での撮像を可能にするため検体のＺ位置の平面度が高くなるように作製されたものである。撮像装置は、撮像するプレパラートが旧いプレパラートか新しいプレパラートかを判別する。旧いプレパラートの場合は、撮像素子を１つに制限し、撮像領域を従来の撮像装置と同等に狭め、従来の撮像装置と同じ撮像回数で、すなわち、従来並みの速度で合成画像を生成する。新しいプレパラートの場合は、複数の撮像素子を用いて高速に合成画像を生成する。このような制御であれば、処理アルゴリズムが単純化され、また撮像素子の駆動部が必要ないので機構が単純化されるため、低コストで撮像装置を実現できる。また、Ｚ位置ばらつきの計測及び評価、撮像領域の計算等の処理が必要ないので、高速な合成画像の生成を実現できる。
【０１３５】
以上説明したように、本発明の第７の実施形態によれば、一つの光学系に複数の撮像素子を設けた撮像装置において、Ｚ位置のばらつきが大きければ使用する撮像素子の数を減らすことにより、前述した実施形態同様に、高品質な画像を取得することができる。またこの構成では、撮像素子のＺ位置を調整する駆動部が必要ないので、構成が簡単化されコストを下げることができる。
【０１３６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態を示す。本発明の第８の実施形態は、撮像域が異なる複数の撮像素子を設け、Ｚ位置ばらつきの大きさに応じて、使用する撮像素子を選択することで、撮像領域の広さを変化させるのと等価な効果を得ることを要旨とするものである。
【０１３７】
図２１は本発明の第８の実施形態の撮像装置の構成を模式的に示した図である。一つの結像光学系１に対し、二つのラインセンサを設けた例である。図２１において、２２０は複数のラインセンサを実装する平面、２２０ａは撮像域の広いラインセンサ、２２０ｂは撮像域の狭いラインセンサである。Ｓ１（白色と両側の灰色の全体）は撮像域の広いラインセンサ２２０ａに対応するプレパラート１００上の撮像領域、Ｓ２（白色部分）は撮像域の狭いラインセンサ２２０ｂに対応する撮像領域である。
【０１３８】
この撮像装置では、Ｚ位置のばらつきが大きい場合は、撮像領域を狭くするために撮像域の狭いラインセンサ２２０ｂを用いて撮像する。一方、Ｚ位置のばらつきが小さい場合は、撮像領域を広くするために撮像域の広いラインセンサ２２０ａを用いて撮像する。他の処理（Ｚ位置ばらつきの評価、画像の合成等）は、他の実施形態と同じであるので、説明は省略する。図２１において、ラインセンサ２２０ａと２２０ｂの副走査方向の位置が違うが、この位置の違いは、スキャン開始位置（画像読み出しのタイミング）をずらすことによって補正すると良い。あるいは、画像データをメモリに保持し、メモリからの読み出し位置を変えることによって副走査方向の位置を補正しても良い。これらの撮像条件（使用する撮像素子、合焦位置、スキャン開始位置等）を決定し制御する撮像制御手段としての機能は、前述した図３における画像処理部２、コントローラ部３が担う。
【０１３９】
図２１では撮像素子としてラインセンサを用いた例を示したが、撮像域の広さが異なる複数のエリアセンサを用いても同様の制御を実施可能である。エリアセンサの場合、センサを実装する平面に二つのセンサを実装しても良いが、結像光学系に広い視野が要求され、コストが高くなるので、ハーフミラーにより光路を分割し別々の平面に複数のエリアセンサを実装すると好適である。
【０１４０】
本発明の第６の実施形態によれば、撮像域の異なる複数の撮像素子を用意し、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替えるようにすることで、簡単な構成で、上記実施形態と同様、高品質な画像を取得することができる。
【０１４１】
＜その他の実施形態＞
（撮像領域の制限方法）
説明してきた実施形態では、画像処理部２が撮像領域の制限（狭小化）を行う例を示した。例えば、第１の実施形態では、ラインセンサ２００から出力された全画像データが画像処理部２に入力され、画像処理部２が必要な領域の画像データを画像処理によって切り出している。この方法は、ラインセンサ２００の動作タイミングを変更する必要がない、ラインセンサ２００に特別な付加回路を設ける必要がない、撮像領域を任意の広さに制限することが容易である、等の利点がある。もちろん、画像処理部２が撮像領域の制限（狭小化）を行う場合、エリアセンサにも良好に適用することができる。
【０１４２】
撮像領域を制限する別の方法として、ラインセンサ２００の動作タイミングを変更し、必要な領域の画像データのみラインセンサ２００より出力させる方法がある。この方法は一般的にクロップと言われている方法である。この方法では、不要な（合成処理に利用しない）画像データが出力されないので、画像データの出力に要する転送時間が短くなる。そのため、高速にデータ処理できる利点がある。もちろん、クロップにより大まかに撮像領域を制限した後、画像処理部２で必要な画像データを正確に切り出すという方法も好適
である。なお、クロップによる撮像領域の制限方法は、エリアセンサにも良好に適用することができる。
【０１４３】
（合成処理の要否の制御）
上記実施形態では、プレパラートを複数回に分けて撮像し、得られた複数の画像を合成して全体画像を生成している。このような分割撮像及び合成処理は、プレパラート上の撮像対象領域よりも撮像素子の撮像領域（撮像域）のほうが大きい場合には、不要となる。以下、このような撮像装置に本発明を適用した例を説明する。
【０１４４】
この撮像装置は、一回の撮像によって被写体全体の画像を取得するモード（全体撮像モード）と、複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて被写体全体の画像を生成するモード（分割撮像モード）とを有している。いずれのモードを実行するかは、撮像制御手段として機能するコントローラ部３及び画像処理部２にて決定される。具体的には、Ｚ位置ばらつきが小さい場合や、撮像対象領域の領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下の場合には、全体撮像モードとなり、分割撮像及び合成処理は不要と判断し、撮像対象領域全体を一回で撮像する。一方、Ｚ位置ばらつきが大きい場合や、撮像対象領域の領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度を超える場合には、分割撮像モードとなり、撮像素子の撮像領域を制限（狭小化）して分割撮像を行い、それらを合成することで、ピントの合った全体画像（合成画像）を生成する。Ｚ位置のばらつきの評価、撮像領域の制限方法、画像の合成等の処理は、前述した実施形態で述べたものと同じように行えばよい。このような制御を行うことで、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は、分割撮像や合成処理を省略することで処理の高速化を図り、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は、ぼけた画像が撮像されることを防止し、ピントの合った高品質な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１：結像光学系、２：画像処理部、３：コントローラ部、１００：プレパラート、１０４：検体、１０５：検体のＺ位置、２００：ラインセンサ、３００：エリアセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像してディジタル画像を生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を分割して撮像し、得られた複数の部分画像をつなぎ合わせて被写体全体の合成画像を生成する撮像装置が知られている。例えば特許文献１には、撮影範囲の中央部のピントを被写体に合わせ、カメラの角度を変えながら順次撮像を行う方式の画像読み取り装置が開示されている。この方式では、カメラの光軸が平面である被写体に対し斜めの状態のときに、撮影範囲の端部においてピントが外れ、画像がぼけてしまうという問題がある。そこで特許文献１の画像読み取り装置では、カメラの角度ごとに撮影範囲の両端におけるカメラから被写体平面までの距離の差を求め、その差の半分が焦点深度より小さくなるように撮影範囲を分割する、という構成を採用している。また、特許文献２には、ディジタル顕微鏡装置において、分割して撮像した複数の画像をつなぎ合わせて広範囲の顕微鏡画像を生成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９６３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高解像及び広範囲のディジタル画像を生成する撮像装置においては、被写体の撮像及び画像生成に要する時間の短縮が課題となる。特に、ディジタル顕微鏡装置のように診断や分析に用いられる撮像装置にあっては、大量の被写体（プレパラート等）の撮像をバッチ的に処理する場合もあり、処理時間の短縮及びスループットの向上が強く望まれる。そこで本発明者は、撮像及び画像生成の高速化のために、広視野の光学系と広い撮像域を持つ撮像素子とを用いることによって、撮像回数（分割数）をできるだけ減らすことを企図している。撮像回数が減ることで、撮像処理に要する時間はもちろんのこと、画像合成等の画像処理に要する時間も短縮でき、全体的なスループットの向上を図ることが期待できる。しかしながら、光学系の視野及び撮像素子の撮像域を広くすると、以下に述べるような画像品質の低下（画像のぼけ）の問題が発生することが分かった。
【０００５】
被写体上の検体は一つの平面上に存在することが理想であるが、実際には、プレパラートやカバーグラスのゆがみ等によって、検体の光軸方向（以降、Ｚ軸方向とも記載する）の位置はばらついている。ただ、従来の撮像装置では、視野が狭いため、検体の光軸方向の位置が多少ばらついていたとしても、この狭い視野内で検体が被写界深度から外れることはほとんどない。特許文献２の段落０００７にも、狭い視野の中では、プレパラートの厚さのばらつきは問題とならないことが記載されている。このように、従来は、検体の光軸方向の位置ばらつきを特に意識しなくても、十分な品質の画像を取得することができていた。
【０００６】
これに対し、本発明者が研究開発している撮像装置は、従来装置に比べて視野及び撮像域が広い。そうすると、検体の光軸方向の位置ばらつきが大きなプレパラートを撮像する場合に、一部の検体が被写界深度から外れてしまい、画像の一部にぼけが発生してしまうのである。処理時間短縮のため撮像域の広い撮像素子を使用するほど、また検体の光軸方向の位置ばらつきが大きいほど、この問題は顕著となる。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広い視野及び広い撮像域をもつ撮像装置において、被写体中の検体の光軸方向の位置のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを制御する撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する撮像装置を提供するものである。
【０００９】
本発明の第二態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、複数の撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる撮像装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の第三態様は、被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、撮像域が異なる複数の撮像素子と、前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、撮像制御手段と、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える撮像装置を提供するものである。
【００１１】
本発明の第四態様は、撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像領域の広さ及び合焦位置で被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する撮像装置の制御方法を提供するものである。
【００１２】
本発明の第五態様は、複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる撮像装置の制御方法を提供するものである。
【００１３】
本発明の第六態様は、撮像域が異なる複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、を有し、前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える撮像装置の制御方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、広い視野及び広い撮像域をもつ撮像装置において、被写体中の検体の光軸方向の位置のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の撮像装置における撮像領域と被写界深度の一例を示す図。
【図２】本発明の撮像装置における撮像領域の一例を模式的に示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図５】検体のＺ位置の近似曲面と各撮像領域の合焦位置の一例を示す図。
【図６】（ａ）は従来例、（ｂ）（ｃ）は第１実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図７】ラインセンサの撮像領域（主走査の幅）の一例を示す図。
【図８】第２実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図１０】第３実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】（ａ）は従来例、（ｂ）〜（ｄ）は第４実施形態の撮像領域の例を示す図。
【図１２】エリアセンサの撮像領域の一例を示す図。
【図１３】第５実施形態のラインセンサを有する撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図１４】図１３の撮像装置における撮像領域の例を示す図。
【図１５】第５実施形態のエリアセンサを有する撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図１６】複数のエリアセンサを有する撮像ユニットの構成を模式的に示す図。
【図１７】図１５の撮像装置における撮像領域の例を示す図。
【図１８】第６実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図１９】第６実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図２０】第７実施形態の撮像装置を説明するための図。
【図２１】第８実施形態の撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図２２】プレパラートの構造を示す模式的な断面図。
【図２３】狭い撮像域の撮像素子を用いた場合の撮像領域を模式的に示す図。
【図２４】撮像域が狭い場合の検体のＺ位置と被写界深度を説明する図。
【図２５】広い撮像域の撮像素子を用いた場合の撮像領域を模式的に示す図。
【図２６】撮像域が広い場合の検体のＺ位置と被写界深度を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る撮像装置の好適な実施の形態について説明する。本発明は、プレパラート等の被写体を撮像してディジタル画像を生成する撮像装置において、検体のＺ位置（光軸方向の位置）のばらつきに起因する画像のぼけを抑制し、高品質な画像を取得するための技術に関する。検体のＺ位置のばらつきは、高倍率であるほど、
また広視野であるほど問題となる。それゆえ、本発明は、高倍率の結像光学系を有する撮像装置、更には、撮像対象領域を複数回に分けて分割撮像し、得られた複数の分割画像を合成して広範囲の全体画像を生成する撮像装置に好ましく適用できる。本発明に係る撮像装置は、例えば、病理診断や試料分析に利用されるディジタル顕微鏡装置等に好ましく適用することができる。
【００１７】
（検体のＺ位置）
初めに、検体のＺ位置について説明する。撮像装置の座標系は、結像光学系（対物レンズ）の光軸と平行にＺ軸をとり、光軸と垂直な平面上にＸ軸及びＹ軸をとる。撮像装置の結像光学系（対物レンズ）と照明系の間には、ＸＹ平面に平行なステージが設けられ、このステージ上に被写体となるプレパラートが配置される。
【００１８】
プレパラートの構造の模式的な断面図を図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す。図２２（ａ）、図２２（ｂ）において、図面上方向は撮像装置の対物レンズの方向、図面下方向は照明系の方向であり、１００はプレパラート、１０１はスライドグラス、１０２はカバーグラス、１０３は封入剤であり、１０４は検体である。封入剤１０３には、例えば天然樹脂や、近年は合成樹脂等が使われている。被写体であるプレパラート１００には複数の検体１０４が含まれている。検体１０４は、例えば細胞や細菌等であり、観察しやすくするために必要に応じて染色などが施される。検体１０４は、プレパラートの作成方法によって、例えば図２２（ａ）のように、カバーグラス１０２近傍に集中したり、図２２（ｂ）に示すようにスライドグラス１０１近傍に集中したり、他の場所に分布したりする。本明細書では、観測者が注視したい（つまり、撮像したい）検体１０４のＺ方向の座標を「検体のＺ位置」と呼ぶ。点線１０５は、プレパラート１００中に存在する複数の検体１０４のＺ位置を結んだ面を示している。一般に、検体のＺ位置である点線１０５（以降、単に「検体のＺ位置１０５」とも記す）は、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示したように、カバーグラス１０２またはスライドグラス１０１の表面の凹凸（うねり）に沿った形状の曲面になることが多い。
【００１９】
また、検体のＺ位置１０５のばらつき（以降、単に「検体のＺ位置のばらつき」とも記す）は、プレパラート１００のスライドグラス１０１、カバーグラス１０２、封入剤１０３の種類やプレパラートの作成方法（プロセス）に関係する。図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示した検体のＺ位置１０５は一例であり、検体の種類や、プレパラートのプロセス等により検体のＺ位置やそのばらつきは異なり得る。
本発明の実施形態では、被写体の一例として、細胞診で用いる複数の検体（細胞）が樹脂で封入されたプレパラートについて説明する。ただし、本発明が対象とする被写体は、このような複数の検体が各々Ｚ位置の異なる状態で形成されたプレパラートに限るものではない。すなわち、組織診と言われる様な、患者から摘出した組織を薄くスライスして樹脂で封入し作成したプレパラートにも本発明を好適に適用できる。この場合、スライスの仕方により検体は１つあるいは複数になるが、以下の説明における「検体のＺ位置」を「検体のサンプル位置」と読み替えて、同じ処理を行えばよい。すなわち「検体のＺ位置」は「検体のサンプル位置」と読み替え、「検体のＺ位置ばらつき」は「検体のサンプル位置ばらつき」と読み替えればよい。また、好適なサンプル位置の決定方法として、検体のＺ位置の変化の周波数に対して高いサンプリング周波数となる様なサンプル位置を選ぶと良い。言い換えれば検体のＺ位置の一周期の変化の1/2より短いピッチでサンプル位置を
決定すると良い。
【００２０】
（被写界深度と検体のＺ位置のばらつき）
次に、被写界深度と検体のＺ位置のばらつきについて説明する。ディジタル顕微鏡のような撮像装置においても、他の光学機器同様に、ＮＡと被写界深度の関係がある。もちろんＮＡが大きいほど被写界深度が浅くなる。
【００２１】
従来のディジタル顕微鏡では、結像光学系の視野、及び撮像素子の撮像域は非常に小さい。そのため、解像度を十分得るためにＮＡを大きくした場合であっても、この小さな撮像域内で検体のＺ位置のばらつきが被写界深度を超えることはなかった。例えば、特許文献２の段落０００７にも、狭い視野の中では、プレパラートの厚さのばらつきは問題とならないことが明記されている。言い換えれば、従来のディジタル顕微鏡においては、被写界深度内に全ての検体のＺ位置が収まるように、プレパラート１００が作られていたとも言える。
【００２２】
本発明者が研究・開発を行っている撮像装置は、プレパラート１００と撮像素子の相対位置を変えながら複数回の撮像を行い、得られた複数の分割画像（部分画像）を合成して高解像かつ広範囲の合成画像（全体画像）を生成する機能を有する。そして、撮像処理及び画像合成処理に要する時間を短縮するため、本発明者は、撮像素子の撮像域を広くすることによって、撮像回数を少なくすることを考えている。しかしながら、撮像する領域を広くするほど、それに応じて検体のＺ位置の最大値と最小値の差が大きくなり、一部の検体が被写界深度から外れてしまう可能性が高くなる。そうすると、従来は問題にならなかった検体のＺ位置のばらつきが原因となって、画像の一部にぼけが発生するおそれがある。
【００２３】
このような問題を避けるために、例えば、結像光学系のＮＡを小さくし被写界深度を深くするという方法も考えられる。しかしＮＡを小さくすると、解像度が低下する問題が生じる。高解像度で広範囲の合成画像を得るためには、ＮＡを小さくする方法は不適である。したがって、本発明者は、ＮＡを小さくすることなく、検体のＺ位置のばらつきによる画像のぼけを回避する方法を提案する。
【００２４】
（撮像素子の撮像領域とＺ位置のばらつき）
次に、撮像素子の撮像領域とＺ位置のばらつきの関係をさらに具体的に示す。
本発明では、撮像素子が有する受光面全体の範囲を「撮像域」と呼ぶことにする。一方、「撮像領域」は、撮像域の全体あるいはある一部分の、実際に画像データを処理する領域、すなわち画像データを取得する範囲と定義する。後述するように撮像領域は、画像処理（撮像域から必要な画像データを選択する処理）により実現しても良いし、撮像素子のタイミング信号を変え撮像素子が出力する画像データの範囲を制限（クロップ）し実現しても良い。
前述したように、撮像領域とは、撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲をいう。例えば、一次元撮像素子の場合は、スキャン（副走査）する長さと主走査の長さで決まる矩形の範囲が撮像領域に該当し、二次元撮像素子の場合は、撮像素子が一回のショットによりデータを取得する範囲が撮像領域に該当する。なお、本明細書では、「撮像領域」という用語を被写体側の物体面上の領域を意味する用語として用いる（ただし、説明の便宜から、被写体側の撮像領域に対応する撮像素子側の領域のことを撮像領域と呼ぶ場合もある。）。
【００２５】
初めに、一次元撮像素子（ラインセンサ）を用いた、スキャン型（スキャナー方式ともいう）の撮像装置について説明する。この方式では、ラインセンサと直交する方向にプレパラート１００を移動させながら撮像することにより、二次元画像が得られる。
【００２６】
図２３（ａ）は従来のラインセンサを用いた撮像装置のプレパラート側の撮像領域（この場合、撮像域と同じ範囲である）を模式的に示した図である。図２３（ａ）において、１は模式的に示した結像光学系、１００、１０１、１０２は前述したように、プレパラート、スライドグラス、カバーグラスであり、２００は撮像素子であるラインセンサである。ラインセンサ２００の画素は、図２３（ａ）に示した矢印方向と直角に配置する。すな
わちラインセンサ２００の主走査方向に対して、不図示のステージによりプレパラート１００を矢印方向に移動（副走査）し、二次元画像を撮像する。便宜上、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向と呼ぶこととする。
【００２７】
図２３（ａ）においてＡ１からＡｇのそれぞれは、一回の副走査により撮像されるプレパラート側の撮像領域を模式的に示している。この例では、ｇ回のスキャンにより撮像したｇ個の撮像領域の画像を合成して、広範囲の合成画像が生成される。
【００２８】
前述したように、従来の撮像装置では撮像素子の撮像領域（ラインセンサの長さ）が狭いため、スキャン毎の撮像領域Ａ１〜Ａｇにおいて検体のＺ位置が被写界深度から外れることはほとんどない。図２４（ａ）、図２４（ｂ）にスキャン毎のプレパラート側の撮像領域の検体のＺ位置１０５と被写界深度を模式的に示す。図２４（ａ）、図２４（ｂ）において、１ａは、結像光学系１の合焦位置、１ｂは、前方合焦位置、１ｃは後方合焦位置である。前方合焦位置１ｂと、後方合焦位置１ｃの間の距離が被写界深度である。図２４（ａ）、図２４（ｂ）は、副走査方向（Ｙ方向）に垂直な断面であり、主走査方向（Ｘ方向）は図面の左右方向となる。図２４（ａ）は、１スキャン目の撮像領域の断面を模式的に示している。図２４（ａ）を見てわかるように、被写界深度内に検体のＺ位置１０５が収まっていることが分かる。図２４（ｂ）に２スキャン目の撮像領域の断面を示す。同様に、２スキャン目であっても被写界深度内に検体のＺ位置１０５が収まっていることが分かる。図２４（ｂ）には、１スキャン目および２スキャン目以降の、合焦位置１ａ、前方合焦位置１ｂ、後方合焦位置１ｃも図示した。
【００２９】
次に、二次元撮像素子（エリアセンサ）を用いた撮像装置について説明する。一般に、この方式はディジタルカメラ型の撮像装置とも言われる。エリアセンサを用いた撮像装置では、プレパラート１００上のある撮像領域（この場合、撮像域と同じ範囲である）を撮像したら、プレパラート１００とエリアセンサの相対位置を変えて次の撮像領域を撮像する、という処理を繰り返すこと（ステップ＆リピート）によって複数の二次元画像を取得する。そして、これらの画像を合成（つなぎ合わせ）して広範囲の合成画像を生成する。
【００３０】
図２３（ｂ）は従来のエリアセンサを用いた撮像装置のプレパラート側の撮像領域を模式的に示した図である。図２３（ｂ）において、図２３（ａ）で説明した符号については説明を省略する。図２３（ｂ）において３００はエリアセンサである。図２３（ｂ）においてＡ１，１からＡｊ，ｋのそれぞれは、エリアセンサ３００が１回のショットで撮像するプレパラート側の撮像領域を模式的に示している。この例では、ｊ×ｋ回のステップ＆リピートにより撮像された、ｊ×ｋ個の画像を合成することにより、撮像対象領域全体の広範囲の画像が生成される。
【００３１】
前述したように、従来の撮像装置では撮像素子の撮像領域（エリアセンサの受光面積）が狭いため、ショット毎の撮像領域Ａ１，１からＡｊ，ｋにおいて検体のＺ位置が被写界深度から外れることはほとんどない。
【００３２】
（広い撮像域の撮像素子を用いた場合の問題点の詳細）
次に、撮像素子の撮像領域を広くした場合の問題点、すなわち撮像域の広い撮像素子を用いた場合の問題点を、図を用いて詳細に説明する。
図２５（ａ）、図２５（ｂ）は撮像領域を広くした撮像装置における、プレパラート側の撮像領域を模式的に示した図である。図２５（ａ）、図２５（ｂ）において、符号は図２３（ａ）、図２３（ｂ）で説明したものと同じであるので、説明は省略する。
【００３３】
図２５（ａ）は、長いラインセンサ２００を用いることで撮像領域を広くした場合の模式的な図である。図２３（ａ）の撮像装置と比べると、スキャン回数がｇ回からｈ回と少
なくなることにより、撮像時間と合成画像の生成に要する時間を短縮できる。
【００３４】
図２６に、撮像領域を広くした場合の、スキャン毎のプレパラート側の撮像領域の検体のＺ位置１０５と被写界深度を模式的に示す。図２６において、図２４（ａ）で説明した符号の説明は省く。図２４（ａ）、図２４（ｂ）と比較すると分かるように、撮像領域が広くなったため、検体のＺ位置１０５のばらつきが従来と同等であっても、検体の一部（円１ｄで示した部分）が被写界深度から外れてしまう。
【００３５】
図２５（ｂ）は、受光面積の広いエリアセンサ３００を用いることで撮像領域を広くした場合の模式的な図である。図２３（ｂ）の撮像装置と比べると、ショット回数がｊ×ｋ回からｍ×ｎ回と少なくなることにより、合成画像の生成に要する時間を短縮できる。ただし、この場合も、図２６を用いて説明したのと同様に、検体の一部が被写界深度から外れる可能性がある。
【００３６】
上述したように、高速化のために、結像光学系１の視野を大きくし撮像域の広い撮像素子を用い、より広い撮像領域で撮像を行うと、検体のＺ位置のばらつきによっては、撮像領域内の検体の一部が被写界深度から外れるため、撮像した画像がぼけたものとなる重大な問題が発生する。もちろん、プレパラートの平面度が高く検体のＺ位置のばらつきが十分小さければ、このような問題は発生しないが、平面度の高いプレパラートを作成するには時間及びコストがかかる問題がある。
【００３７】
（本発明の要点）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の要点について簡単に説明する。
本発明の要点は、予め検体のＺ位置のばらつき（実測値でも理論値（統計的なデータ）でもよい）を取得し、そのばらつきの程度に応じて撮像素子の撮像領域を適応的に決定するというものである。より具体的には、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合、撮像素子の撮像領域を狭くし、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合、撮像領域を広くする。あるいは、検体のＺ位置のばらつきが第１の値の場合の撮像領域よりも、検体のＺ位置のばらつきが第１の値よりも大きな第２の値の場合の撮像領域の方が狭くなるように、撮像領域を決定する、と言うこともできる。これにより、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように撮像領域を決定でき、ぼけた画像が撮像されることを防止することができる。
【００３８】
図１を参照して、さらに詳しく撮像領域の決定方法を説明する。図１は、本発明の方法により決定した撮像領域と被写界深度の一例を示す図である。図１において、２０１は検体のＺ位置のばらつきに応じて狭くしたラインセンサ２００の撮像領域を示す。１ｅはラインセンサ２００の撮像領域２０１に対応するプレパラート側の撮像領域を示す。
【００３９】
図１に示したように検体のＺ位置１０５のばらつきに従って撮像領域１ｅを狭くすることで、図２６の符号１ｃ、１ｄで示したように被写界深度から外れる検体はなくなり、画像がぼけることを防止することができる。図１では撮像素子としてラインセンサを用いた撮像装置について説明したが、もちろん撮像素子としてエリアセンサを用いた撮像装置についても同様に本発明を適用することができる。エリアセンサの場合は、検体のＺ位置の二次元的なばらつきを考慮すればよい。
【００４０】
上記方法によって決定した撮像領域の一例を図２（ａ）、図２（ｂ）に示す。
図２（ａ）はラインセンサを用いた撮像装置に本発明の撮像領域の制御方法を適用した場合の、プレパラート側の撮像領域の一例を模式的に示した図である。例えば、Ｚ位置のばらつきが小さい部分におけるスキャン（例えばＡ２、Ａｒ）については撮像領域を広くするために主走査の幅を広げる。Ｚ位置のばらつきが大きい部分におけるスキャン（例えばＡ１）については主走査の幅を狭め、撮像領域を狭くする。
【００４１】
図２（ｂ）はエリアセンサを用いた撮像装置に本発明の撮像領域の制御方法を適用した場合の、プレパラート側の撮像領域の一例を模式的に示した図である。Ｚ位置のばらつきが小さい部分におけるショット（例えばＡ１，１）では撮像領域を広くする。Ｚ位置のばらつきが大きい部分におけるショット（例えばＡＳ，２）では撮像領域を狭くする。図２（ｂ）の例では、Ｚ位置のばらつきが大きい部分において撮像領域の面積を１／４に狭くしている。
【００４２】
上記のように撮像領域の広さを適応的に変えることにより、検体のＺ位置のばらつきが大きい部分においては画像のぼけの発生を防止することができる。また、検体のＺ位置のばらつきが小さい部分では撮像領域を広くしているので、撮像回数を可能なかぎり少なくし、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。
【００４３】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態では、撮像素子としてラインセンサを用いた撮像装置に本発明を適用した例について説明する。全体の構成は図２（ａ）に示したように一つの結像光学系１に一つのラインセンサを配置した構成である。
【００４４】
（撮像装置の構成）
図３は本発明の第１の実施形態の撮像装置を説明するためのブロック図である。撮像装置は、撮像素子であるラインセンサ２００、画像処理部２、コントローラ部３、検体のＺ位置のデータを記憶するメモリ４、作成された画像データを格納する画像データ格納部５、ラインセンサ２００の動作タイミングを生成するタイミング回路６を有する。また、図示しないが、撮像装置は、プレパラートを支持するステージ、プレパラートを照明する照明系、プレパラート上の検体の光学像を拡大しラインセンサ２００の像面に結像させる結像光学系、ステージを移動させる移動機構等を有する。
【００４５】
図３においてタイミング回路６はラインセンサ２００にタイミング信号を供給する。ラインセンサ２００は主走査を行うタイミングに従って撮像を行い、画像データを出力する。出力された画像データは、コントローラ部３の制御に従って画像処理部２が処理する。このコントローラ部３と画像処理部２は、簡便にはマイクロコントローラチップ等のマイコンで実現すると良い。画像処理部２が処理した画像データは画像データ格納部５に格納される。画像データ格納部５はハードディスク装置のような不揮発性のデバイスが望ましい。画像データ格納部５に格納された画像データは、不図示のネットワーク等で接続されているパソコン等で、適宜参照することができる。
【００４６】
（撮像装置の動作）
コントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作を図４に示す。図４はコントローラ部３が実行する処理及びコントローラ部３の制御命令に従って画像処理部２が実行する処理を示すフローチャートである。コントローラ部３と画像処理部２は、後述するように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像条件（撮像領域の広さ、合焦位置）を適応的に制御する撮像制御手段としての機能も担う。
【００４７】
図４において各動作ステップを順次説明する。初めにステップＳＴ１０１において、プレパラート上の検体のＺ位置１０５を計測する。この計測には、専用の光学系を使用してもよいし、結像光学系１を使用してもよい。計測系の具体的な構成については後述する。このステップＳＴ１０１で検体のＸ，Ｙ座標に対するＺ位置が計測できる。計測された検体のＺ位置はこのステップＳＴ１０１でメモリ４に記憶する。次にステップＳＴ１０２では、計測された検体のＺ位置に対して例えば最小二乗法等（もちろん他の方法あってもかまわない）により近似曲面を求める。図５（ａ）に、検体のＺ位置に対する最小二乗法に
より求めた近似曲面を模式的に示した。図５（ａ）において横軸は、例えばＸ軸（もちろんＹ軸であってもかまわない）、縦軸は検体のＺ位置を示す。５００は計測された検体のＺ位置、５０１は最小二乗法等により求めた近似曲面である。
【００４８】
ステップＳＴ１０３では、スキャン毎の撮像領域の合焦位置を算出する。図５（ｂ）、図５（ｃ）に検体のＺ位置の近似曲面と各撮像領域の合焦位置の一例を図示する。図５（ｂ）、図５（ｃ）において、縦軸、横軸は図５（ａ）と同じであり、５０２はラインセンサ２００に焦点を結ぶ合焦位置を示す。図５（ｂ）は、ラインセンサ２００の合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１の差が最小になるように、スキャン毎の合焦位置５０２のＺ座標を算出する例である。より簡便には、撮像領域内の近似曲面５０１の中心のＺ座標を合焦位置５０２に選んでもよい。図５（ｃ）は、合焦位置５０２のチルト（傾き）も制御する例である。この場合は、合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１の差が最小となるように、スキャン毎の合焦位置５０２のＺ座標及びチルト角を算出する。例えば、近似曲面５０１との差が最小になるように合焦位置５０２のＺ座標を決定した後、合焦位置５０２を所定の範囲内で傾けて、近似曲面５０１との差をより小さくするチルト角を探索すればよい。図５（ｂ）、図５（ｃ）を比べて判るように、チルト制御も行うと、近似曲面５０１とラインセンサ２００の合焦位置５０２の差がより小さくなる可能性が高い。
【００４９】
次のステップＳＴ１０４では、ＳＴ１０３で求めた合焦位置５０２と撮像領域内の近似曲面５０１とから、当該撮像領域内の検体のＺ位置のばらつき（「領域内Ｚ位置ばらつき」と呼ぶ）を計算する。ここでは、撮像領域内の近似曲面５０１と合焦位置５０２の差のピークツーピーク値（ｐｐ値）、つまり撮像領域内の近似曲面５０１の最大値と最小値の差、を領域内Ｚ位置ばらつきとして計算する。後述するように領域内Ｚ位置ばらつきは他の方法で算出しても良い。なお、本実施形態では合焦位置５０２を決めた後に領域内Ｚ位置ばらつきを算出したが、領域内Ｚ位置ばらつきを最小とするように合焦位置５０２を決定することも好ましい。
【００５０】
次のステップＳＴ１０５で、領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下かを判定する。もし、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度より大きければステップＳＴ１０６に進み、現在の撮像領域の広さが下限値か否かを判断する。もし撮像領域が下限値より広ければステップＳＴ１０７に進み、撮像領域を狭くし、ステップＳＴ１０３に戻る。ステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループを繰り返し、撮像領域を徐々に狭めていくことで、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、撮像領域の広さを決定することができる。ステップＳＴ１０７において撮像領域の狭小化を細かく行うほど、撮像領域を適切な広さに（つまり、できるだけ広い面積に）設定することができる。撮像領域の決定方法の具体例については後述する。
【００５１】
ステップＳＴ１０６は、撮像領域の狭小化を制限する処理である。制限なく撮像領域を狭くできるようにすると、Ｚ位置のばらつきが大きなプレパラート１００の場合に、各撮像領域が非常に狭くなり、撮像領域の数（スキャン数）が多くなり、撮像時間が長大になってしまうおそれがある。ステップＳＴ１０６はこのような問題を防止するためのステップである。ただし、スキャン数や撮像時間が問題とならない場合は、このステップを省略してもよい。また、ステップＳＴ１０６で用いる下限値をユーザが用途に応じて変更できるようにすることも好ましい。例えば、画像品質を優先する場合は、下限値を小さく設定して、被写界深度から外れる検体をできるだけ少なくし、処理速度を優先する場合は、下限値を大きく設定して、スキャン数や分割画像数があまり多くならないようにする、ということもできる。
【００５２】
ステップＳＴ１０５で領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下と判定さ
れれば、次のステップＳＴ１０９に進む。ステップＳＴ１０９では全てのスキャンの撮像領域（以降、単にスキャンとも記す）の広さ及び合焦位置の計算を完了したかを判定する。完了していなければ、ステップＳＴ１１０に進み、次のスキャンに座標が変更されステップＳＴ１０３に戻る。ここで各スキャンの撮像領域のサイズは適時変更されるのでスキャン間の撮像領域に隙間がないように考慮すると好適である。ただし、隙間や重複部分があっても、接続部分の画像はおかしいが他の部分はおかしな画像では無いので、用途によっては隙間や重複部分があってもかまわない。その場合、合成処理において、各スキャンで得られた分割画像の間に境界（黒枠等）を設けてもよいし、補間によって分割画像同士を滑らかに接続してもよい。
【００５３】
ステップＳＴ１０９ですべての計算が終了したと判定されると、次のステップＳＴ１１１に進む。ステップＳＴ１１１では、前述の処理で決定された撮像領域（スキャン）の位置（Ｘ，Ｙ座標）及び合焦位置（Ｚ座標、チルト角）に応じて、ステージの移動やピント調整を行い、撮像領域毎に決定された広さで実際に撮像する。具体的には、画像慮理部２は、撮像素子２００から撮像域の画像データを入力し、画像領域部分のデータを使用して処理すると好適である。そして画像データ格納部５に座標情報とともに画像データを記憶する。
【００５４】
なお、スキャン毎の合焦位置の調整は、結像光学系１のピント調整や、ラインセンサ２００の移動により行っても良いし、プレパラートを支持するステージ又はラインセンサ２００を支持するステージの移動により実現しても良い。ステージの移動により合焦位置を調整する場合は、図５（ｂ）に示す合焦位置５０２が結像光学系１の合焦位置に合うように、ステージをＺ方向に平行移動させる。図５（ｃ）に示す方法の場合は、ステージをＺ方向に平行移動させるとともに、合焦位置５０２の傾斜が近似曲面５０１に倣うようにステージをチルトさせる。なお、ステージを平行移動あるいはチルトする機構については、公知の駆動機構を利用することができる。
【００５５】
次のステップＳＴ１１２では全てのスキャンに対して撮像が終了したかの判断を行う。未終了であればステップＳＴ１１３に進み、次のスキャンにステージを移動してステップＳＴ１１１に戻り、撮像を行う。全スキャンの撮像が終了すると、ステップＳＴ１１４において、画像処理部２が画像データ格納部５に記憶されているスキャンされた全分割画像を読み出し合成画像を作成し、画像データ格納部５に合成画像を記憶する。この際、隣接する撮像領域の画像同士が一部重なるように、各スキャンにおいて広めの領域を撮像しておき、合成処理の際に、各画像をトリミングし、又は、画像同士をαブレンドすることによって撮像領域間に隙間がないように合成すると好適である。
【００５６】
（撮像領域の決定方法）
次にステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７における撮像領域の決定方法をさらに具体的に説明する。
【００５７】
前述したように、ラインセンサは主走査の幅（撮像に用いる画素の領域）を画像処理部２により変更することができる。したがって、主走査毎に主走査の幅と合焦位置とを調整すれば、検体のＺ位置ばらつきを被写界領域内に確実に収めることができる（この場合の撮像領域はライン状の領域となる）。しかしながら、この場合、主走査毎に領域を可変にした場合、スキャン数（撮像領域数）が膨大になり、処理時間が長くなってしまう。そのため、主走査の幅を同じに保ったままある程度の副走査を行って、矩形の撮像領域を形成することが現実的である。
【００５８】
第一の方法は、主走査ごとに主走査の幅を変えずに全範囲の副走査を行うが、副走査毎に（撮像領域毎に）主走査の幅を変えるという方法である。つまり、第一の方法は、主走
査の幅のみを撮像領域毎に制御する方法である。各副走査（各撮像領域）における主走査の幅は、図４のステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループにおいて、主走査の幅を最大値から徐々に小さくしていきながら、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価することで、決定することができる。
【００５９】
図６（ａ）に従来方法による撮像領域の例、図６（ｂ）に第一の方法による撮像領域の例を示す。図６（ａ）、図６（ｂ）においてＡ１からＡ９はスキャン番号を示している。従来方法では、全ての撮像領域が同じ広さであった。これに対し、第一の方法では副走査毎に主走査の幅を適応的に変えている。つまり、Ｚ位置のばらつきが大きな部分では、Ａ１，Ａ３，Ａ４のように主走査の幅が狭くなるように撮像領域を決定し、Ｚ位置のばらつきが小さい部分では、Ａ２，Ａ６のように主走査の幅を広くする。よって、図６（ａ）の従来方法に比べてスキャン数が少なくなり、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立を図ることが期待できる。この第一の方法では、画像の境界（繋ぐ部分）が副走査方向と平行な辺のみになるため、次に示す第二の方法に比べ、合成処理が簡便になるという利点がある。また副走査の途中でピントの調整を行う必要がないので、効率的な撮像処理が可能となる。
【００６０】
第二の方法は、主走査の幅と副走査の幅の両方を制御する方法である。この場合は、狭小化の方向が二方向になるので、ステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループを若干変形する必要がある。例えば、主走査の幅と副走査の幅をそれぞれ変えて、取り得る全ての矩形領域について領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価する。そして、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる矩形領域の中で、最も面積の広いものを撮像領域として選べばよい。あるいは、主走査の幅を最大値で固定し副走査の幅だけを短くした場合の候補矩形と、副走査の幅を最大値で固定し主走査の幅だけを短くした場合の候補矩形とを計算し、両候補矩形のうちで面積が大きい方を撮像領域として選んでもよい。後者の方法のほうが候補の探索を単純化でき、計算処理の時間を短縮できるという利点がある。
【００６１】
図６（ｃ）は第二の方法による撮像領域の例である。Ｚ位置のばらつきが大きな部分では、Ａ２〜Ａ５のように主走査もしくは副走査、又はその両方の幅が短くなるように撮像領域を決定し、Ｚ位置のばらつきが小さい部分では、Ａ１、Ａ６のように主走査及び副走査の幅を長くする。よって、図６（ａ）の従来方法に比べてスキャン数が少なくなり、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立を図ることが期待できる。第二の方法では、主走査の幅と副走査の幅で決まる矩形の撮像領域単位で、ステージのＺ位置やＺチルトを調整する。
【００６２】
第三の方法は、副走査の幅のみを制御する方法である。各スキャンにおける副走査の幅は、図４のステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０７のループにおいて、副走査の幅を最大値から徐々に小さくしていきながら、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下かどうかを評価することで、決定することができる。主走査の幅については、例えば最大値で固定すればよい。
【００６３】
以上第一から第三の方法を例示したが、撮像するプレパラートの検体のＺ位置ばらつきの傾向に応じて適切な方法を選択するようにしてもよい。例えば、Ｚ位置が主走査方向に沿って変化している場合は第一の方法、Ｚ位置が副走査方向に沿って変化している場合は第三の方法、Ｚ位置が二次元的に変化している場合は第二の方法を選択するとよい。また、検体を確実に被写界深度内に収めて、高品質な画像を得たい場合には、主走査ごとに合焦位置を調整する方法を行ってもよい。もちろんこの場合は、Ｚ位置ばらつきの計算は主走査ごとに合焦位置を調整した後で行う。
【００６４】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、主走査の幅とラインセンサ２００の撮像領域との関係を示す図である。各図において上下方向は主走査方向であり、２００ａは撮像領域（画像データを取得する画素の範囲）、２００ｂは非撮像領域（画像データを取得しない画素の範囲）を示している。図７（ａ）は撮像領域を制限しない場合（主走査の幅が最大の場合）の、ラインセンサ２００の撮像領域２００ａ（すなわち、撮像域）を示している。つまり、ラインセンサ２００の全有効画素から画像が取り込まれる。図７（ｂ）、図７（ｃ）はいずれも主走査の幅を半分に制限した場合の、ラインセンサ２００の撮像領域２００ａを示している。図７（ｂ）は、ラインセンサ２００の中央部の画素を用いる方法であり、図７（ｃ）は、ラインセンサ２００の上部（一方の端部）の画素を用いる方法である。いずれの方法を用いてもよいが、本実施形態では、図７（ｂ）の方法を採用した。一般に結像光学系１の光学特性は周辺部よりも中央部のほうがよいため、ラインセンサ２００の有効画素のうち結像光学系１の視野の中央部に位置する画素を利用したほうがより高品質な画像の取得が可能になるからである。
【００６５】
また、撮像領域の広さを決定する際は、領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる範囲の中で、最大の大きさとなるように決定することが望ましい。これにより撮像回数を最も少なくでき、撮像処理に要する時間及び合成画像の生成に要する時間を短縮することができるからである。
【００６６】
（検体のＺ位置の計測）
ステップＳＴ１０１における検体のＺ位置１０５の計測についてより詳細に説明する。プレパラート上の検体のＺ位置１０５を計測する方法としては、大きく分けて、画像を利用して検体のＺ位置を推定する方法と、反射光や干渉光を利用する各種の距離センサを利用してカバーグラスやスライドグラスの表面凹凸を計測する方法とがある。前者の方法は、カメラにおけるオートフォーカス技術を利用できる。例えば、プレパラート側のピント位置を変えながらラインセンサ２００で画像を取り込み、画像信号の微分値が最大となるピント位置を、検体のＺ位置とすることができる。また後者の方法としては、例えば特開平６−０１１３４１号公報に開示があるような三角測量法を応用した光学式距離測定方法や、特開２００５−９８８３３号公報に開示があるような共焦点光学系を用いてグラス境界面で反射するレーザ光の距離の差を測定する方法がある。
【００６７】
検体のＺ位置の計測は、撮像装置とは別体の計測装置で行ってもよいし、撮像装置と一体の計測装置で行ってもよい。撮像装置一体型では、Ｚ位置計測用の光学系及び計測系を設けることが好ましいが、撮像用の結像光学系１をＺ位置の計測に利用することもできる。その場合、結像光学系１にＺ位置計測用の光学部品を追加してもよい。計測系（センサ）については、専用のセンサを用いてもよいし、撮像用の撮像素子（本実施形態ではラインセンサ２００）を利用することもできる。
【００６８】
（領域内Ｚ位置ばらつき）
前述したステップＳＴ１０４では、領域内Ｚ位置ばらつきを、撮像領域内の近似曲面５０１と撮像素子の合焦位置５０２の差のｐｐ値と決めた。この方法によれば、検体のＺ位置の近似曲面５０１は必ず被写界深度内に収まる。そのため、撮像領域内のほぼ全ての検体が被写界深度内に入ることになる。
【００６９】
しかしながら、この方法のようにピーク値（最大値、最小値）だけで撮像領域の広さを決めると、ピーク値近傍のＺ位置にほとんど検体が分布していないにもかかわらず、必要以上に撮像領域を狭めてしまう可能性がある。特に、Ｚ位置の計測値にノイズが含まれていたり、或いは、Ｚ位置が局所的に激しく変化していたりすると、その傾向が大きい。撮像領域を必要以上に狭めると、スキャン回数が増加し、撮像及び画像合成に要する処理時間が長くなるため好ましくない。
【００７０】
本発明者が検討した結果、領域内Ｚ位置ばらつきを以下のように決定すると、ほとんどの検体のＺ位置を被写界深度内に収めつつ、且つ、撮像領域を広くすること（処理時間を短くすること）が可能となった。すなわち、撮像領域における近似曲面５０１と撮像素子の合焦位置５０２の差の標準偏差（σ）に基づいて、領域内Ｚ位置ばらつきを決めるのである。例えば、標準偏差の６倍（３σ値の２倍）を領域内Ｚ位置ばらつきと決めても良い。また、スキャン数をより少なくするためには、標準偏差（σ）の２倍程度を領域内Ｚ位置ばらつきと決めても良い。速度及び画質のバランスから、標準偏差の１〜６倍の中の値を係数として設定すると良い。また標準偏差に掛ける係数や、領域内Ｚ位置ばらつきの設定をユーザが選択できるようにすることも好ましい。例えば画質は多少悪くても短時間で合成画像を生成したい場合には、標準偏差の１倍を選択すると良いし、時間がかかっても高画質が要求されるような場合には、領域内Ｚ位置ばらつきとして、標準偏差の６倍又はｐｐ値を選択すると良い。
【００７１】
なお、本実施形態では、複数の検体のＺ位置から求めた近似曲面５０１と合焦位置５０２との差のばらつきを「検体のＺ位置のばらつき」とみなしている。これは、近似曲面を用いることで、Ｚ位置の計測点数を少なくすることができるとともに、検体のＺ位置の計測ノイズを除去できるという利点があるからである。計測点数が十分な場合や、ノイズ等が問題とならない場合には、検体のＺ位置（計測値）それ自体と合焦位置５０２の差のばらつきを「検体のＺ位置のばらつき」としてもよい。
【００７２】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態は、一次元撮像素子（ラインセンサ）で走査することによりプレパラート１００上の検体１０４の二次元画像を取得するタイプの撮像装置に本発明を適用したものである。本実施形態では、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置ばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に決定している。このような制御を行うことにより、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合であっても、撮像領域内の検体が被写界深度から外れる可能性を小さくすることができる。特に本実施形態では、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像領域の広さと合焦位置（Ｚ位置、チルト）を決めている。したがって、検体が被写界深度から外れることを可能な限り抑制し、従来に比べて、ピントの合った高品質な画像を取得することが可能となる。また本実施形態では、撮像領域内の検体のＺ位置のばらつきの統計量である領域内Ｚ位置ばらつき（ｐｐ値、標準偏差等）を計算し、この領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下か否かを評価している。このように統計量（代表値）を用いることで、評価アルゴリズムが単純化されるので、処理時間の短縮を図ることができる。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、プレパラートを実際に計測した結果から領域内Ｚ位置ばらつきを計算したのに対し、第２の実施形態では、データベースから取得した統計的なデータから領域内Ｚ位置ばらつきを決定するものである。
【００７４】
第２の実施形態の構成は第１の実施形態と同じで、図３に示したとおりである。第２の実施形態の第１の実施形態との大きな違いは、処理手順である。本発明の第２の実施形態によるコントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作を示すフローチャートを図８に示す。以下、図８の各動作ステップを順次説明する。
【００７５】
初めにステップＳＴ２０１において、検体のＺ位置のばらつき情報をデータベースから読み出す。データベースは撮像装置のメモリ４に設けられていてもよいし、ネットワーク上の他の記憶装置に設けられていてもよい。ここで「Ｚ位置のばらつき情報」とは、検体
のＺ位置が統計的にどの程度ばらついているかを示すデータである。例えば、多数のプレパラートを計測しそれらのＺ位置のばらつきの平均を求めることで、Ｚ位置のばらつき情報を生成することができる。Ｚ位置のばらつき情報としては、単位領域（単位面積又は単位長さ）当たりの検体のＺ位置のばらつき（例えば、単位領域当たりの検体のＺ位置の近似曲線と合焦位置の差のｐｐ値や標準偏差（σ）等）が有効である。
【００７６】
一般に、検体のＺ位置のばらつきは、プレパラート作成プロセス、検体の種類、作成者、カバーグラスやスライドグラスの種類などの条件によって異なる。そこで、データベースには条件別にＺ位置のばらつき情報を用意しておき、ステップＳＴ２０１では、コントローラ部３が上記条件をもとにデータベースを参照し、撮像するプレパラートに適合するＺ位置のばらつき情報を取得することが好ましい。これらの条件は、被写体の属性情報として、プレパラート又はプレパラートを収納する不図示のカートリッジ（収納体）等に付加しておくとよい。例えば、被写体の属性情報を記録した情報タグをプレパラート又はカートリッジに貼り付け、コントローラ部３が不図示のリーダを用いて情報タグから必要な情報を読み取るようにするとよい。情報タグとしては、バーコード、二次元コードのような印刷タグを用いることもできるし、メモリチップや磁気テープのように電気的磁気的に情報を記録するタグを用いることもできる。
【００７７】
ステップＳＴ２０２では、データベースから得られたＺ位置のばらつき情報から、現在の撮像領域の領域内Ｚ位置ばらつきを計算する。例えば、Ｚ位置のばらつき情報として、単位面積当たりのｐｐ値又は標準偏差（σ）が得られた場合には、このｐｐ値又は標準偏差に対して現在の撮像領域の面積を乗じた値を、領域内Ｚ位置ばらつきとする。標準偏差の場合は、さらに１〜６倍の係数を乗じてもよい。第１の実施形態で述べたように、係数の値は、速度と画質のバランスにより１〜６倍の間から選択すると良い。
【００７８】
上述したフローは、撮像領域の広さ（長さあるいは面積）が決まれば、統計的なデータであるＺ位置のばらつき情報から、実際に撮像するプレパラートの領域内Ｚ位置ばらつきが計算できることを意味している。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、スキャン場所に応じて異なる領域内Ｚ位置ばらつきの値を出すことはない。すなわち、プレパラート上の撮像領域は全て同じ広さになる。
【００７９】
一般的に、ステージのＺ位置のみ調整する場合に比べ、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、Ｚ位置のばらつきを小さくすることができる。したがって、Ｚ位置のみ調整する場合とＺ位置とＺチルトの両方を調整する場合とで、Ｚ位置のばらつき情報が違う値をとることが望ましい。そこで、２種類のデータ（Ｚ位置のばらつき情報）をデータベースに登録しておき、Ｚチルトを行うか否かによって（あるいは、撮像装置がチルト制御可能か否かによって）、用いるデータを切り替えるとよい。もし、Ｚ位置のみ調整する場合のデータしかない場合には、そのデータから計算された領域内Ｚ位置ばらつきに１より小さな係数を乗じた値を、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の領域内Ｚ位置ばらつきとして用いてもよい。
【００８０】
次に、ステップＳＴ２０３では、ステップＳＴ２０２で計算された領域内Ｚ位置ばらつきが結像光学系１の被写界深度以下か否かが判定され、被写界深度以上であれば、ステップＳＴ２０４に進む。ステップＳＴ２０４は、第１の実施形態のステップＳＴ１０６と同様、撮像領域の広さが小さくなりすぎないように（撮像領域の数が多くなりすぎないように）制限する処理である。ステップＳＴ２０５では、撮像領域の広さを狭小化する。領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になるか、撮像領域の広さが下限値となるまで、ステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０５の処理が繰り返される。以上の処理で撮像領域の広さが決定されたら、ステップＳＴ２０６にて各撮像領域の撮像が行われる。ステップＳＴ２０６〜ＳＴ２０９の処理は、第１の実施形態のステップＳＴ１１１〜ＳＴ１１４と同じである。
【００８１】
図９（ａ）、図９（ｂ）は、第２の実施形態の方法による撮像領域の例を示している。図９（ａ）は、主走査の幅のみを制御する例であり、図９（ｂ）は、主走査の幅と副走査の幅の両方を制御する例である。第１の実施形態（図６（ｂ）、図６（ｃ））との相違は、第２の実施形態の方法では、全ての撮像領域が同じ面積になるという点である。従来の方法（図６（ａ））と比較すると、Ｚ位置ばらつきが少ないプレパラートでは、撮像領域の数が少なくなっており、画像のぼけの抑制（画質の向上）と処理時間の短縮の両立が図られていることがわかる。
【００８２】
このようにして、本発明の第２の実施形態においても、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に変えるので、第１の実施形態と同様、検体が被写界深度から外れることを抑制し、画像のぼけを抑制することができる。第１の実施形態では実際のＺ位置のばらつきに応じて各スキャンの広さを決定したが、第２の実施形態においてはＺ位置のばらつきの統計的なデータから各スキャンの広さを決定する。第２の実施形態の方法は、撮像領域の広さが同じになり、ステージ制御や合成アルゴリズムが容易になる利点がある。また、第２の実施形態では、プレパラートのＺ位置のばらつきをその都度計測する必要がないので、処理時間のさらなる短縮が可能になる。
【００８３】
第２の実施形態ではデータベースからＺ位置のばらつき情報を取得したが、計測装置を用いて、撮像するプレパラートの検体のＺ位置を複数点計測し、それらの計測値から統計量（例えば平均）を計算して、Ｚ位置のばらつき情報を得てもよい。この方法によれば、実際に撮像するプレパラートからＺ位置のばらつき情報を得るので、データベースから取得される汎用データを用いるよりも、画像のぼけの抑制（画質の向上）が期待できる。また、第１の実施形態に比べ処理アルゴリズムが容易になる利点もある。
【００８４】
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態、第２の実施形態で説明した領域内Ｚ位置ばらつきから撮像領域を決定するアルゴリズムに比べ、本発明の第３の実施形態は、より単純なアルゴリズムで撮像領域を決定するものである。
【００８５】
第３の実施形態の撮像装置の構成は第１の実施形態、第２の実施形態と同じであり、図３に示した構成である。第３の実施形態と、第１の実施形態、第２の実施形態との大きな違いは、処理手順である。
【００８６】
本発明の第３の実施形態の処理フローチャートを図１０に示す。
図１０において各動作ステップを順次説明する。初めにステップＳＴ３０１において、第１の実施形態のステップＳＴ１０１と同様に、撮像するプレパラートの検体のＺ位置を計測する。このステップＳＴ３０１で検体のＸ，Ｙ座標に対するＺ位置が計測できる。
【００８７】
次にステップＳＴ３０２では、計測された検体のＺ位置から、またはそれらから求めた近似曲面から、Ｚ位置のばらつきに対応する統計量（例えば、標準偏差（σ））を求める。本実施形態では、撮像するプレパラートの計測値から統計量を求めたが、第２の実施形態で示したように、検体のＺ位置のばらつき情報をデータベース等から取得しても良い。
【００８８】
次に、ステップＳＴ３０３において、ステップＳＴ３０２で求めたＺ位置のばらつきに対応する統計量から直接、撮像領域を決定する。例えば、統計量と撮像領域の広さを対応付けた参照テーブルを予め用意し、この参照テーブルを用いて撮像領域を決定するのが簡便である。
【００８９】
この参照テーブルは、Ｚ位置のみ調整する場合の撮像領域の広さと、Ｚ位置とＺチルト
の両方を調整する場合の撮像領域の広さの２種類の情報を持つことが望ましい。一般的に、Ｚ位置のみ調整する場合に比べ、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、Ｚ位置のばらつきを小さくすることができる。すなわち、Ｚ位置のみ調整する場合よりも、Ｚ位置とＺチルトの両方を調整する場合の方が、撮像領域を広くすることができる。処理時間の短縮の観点からは撮像領域の数を少なくする方が望ましいので、参照テーブルには、検体が被写界深度に収まる範囲の中で、最大の撮像領域を設定しておくことが好ましい。第３の実施形態では、第２の実施形態同様に、全ての撮像領域が同じ広さになる。
【００９０】
以上の処理で撮像領域の広さが決定されたら、ステップＳＴ３０４にて各撮像領域の撮像が行われる。ステップＳＴ３０４〜ＳＴ３０７の処理は、第１の実施形態のステップＳＴ１１１〜ＳＴ１１４と同じである。
【００９１】
ところで、図１０のフローでは、プレパラート毎にＺ位置の計測及びＺ位置の統計量を計算しているが（ＳＴ３０１，ＳＴ３０２）、この処理を省略することもできる。例えば、同じロットの同種の検体のプレパラートを連続処理する場合、最初のプレパラートのみ計測及び統計量の計算を行い、以降のプレパラートでは同じ統計量を利用すればよい。これにより、ステップＳＴ３０１，ＳＴ３０２の処理が省略されるため、処理時間の短縮を図ることができる。
【００９２】
以上述べた第３の実施形態の方法では、第１の実施形態、第２の実施形態に比べさらに簡便に撮像領域が決定でき、合成画像を生成することができる。また、処理をより単純化した例として、Ｚ位置のばらつきを２種類に分類しても良い。例えば、Ｚ位置のばらつきが大きな旧いプレパラートと、撮像領域を広げて撮像できるＺ位置のばらつきの小さな新しいプレパラートに分けてプレパラートを管理することによって、撮像領域を決める処理が簡単になる。具体的には、旧いプレパラートの場合と新しいプレパラートの場合それぞれのＺ位置のばらつき（又は撮像領域の広さ）が設定されたテーブルを用いる。撮像装置は、プレパラートの新旧を判定し、旧いプレパラートならば撮像領域を狭く、新しいプレパラートならば撮像領域を広くする。これにより、より簡便に本発明の効果が得られる。このような説明からわかるように、本発明で用いる「検体のＺ位置のばらつき」は、撮像領域内の検体のＺ位置のｐｐ値や標準偏差のように、ばらつきを直接的に表す数値である必要はない。例えば、プレパラートの新旧、プレパラートの作成プロセス、検体の種類等のように検体のＺ位置のばらつきを間接的に表す情報を用いることもできる。
【００９３】
＜第４の実施形態＞
次に本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、撮像素子としてエリアセンサを用いた撮像装置に本発明を適用した例について説明する。全体の構成は図２（ｂ）に示したように一つの結像光学系１に一つのエリアセンサを配置した構成である。撮像装置を説明するためのブロック図は、第１の実施形態のもの（図３）とほぼ同じであるが、撮像素子の種類がラインセンサ２００からエリアセンサ３００に置き換わっている点が異なる。
【００９４】
コントローラ部３と画像処理部２の具体的な動作については、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した処理フローを二次元に拡張したものであるので詳細な説明は省略する。第４の実施形態においても、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した領域内Ｚ位置ばらつきやＺ位置のばらつきの統計量に基づき適応的に撮像領域の広さを決定する。
【００９５】
第４の実施形態において、決定した撮像領域の一例を、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）を用いて説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）はプレパラート上の撮像領域を模式的に示した図である。
【００９６】
図１１（ａ）は従来方法による撮像領域の例を模式的に示した図である。図１１（ａ）に図示したように従来の撮像装置における撮像領域は狭いため、検体が被写界深度から外れるという問題はほとんど発生しなかった。逆の言い方をすれば、被写界深度を外れる検体が存在しないように、プレパラートが作製されていた。図１１（ｂ）から図１１（ｄ）は本発明の第４の実施形態の方法によるプレパラート上の撮像領域の例である。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）は本発明の第２の実施形態あるいは第３の実施形態で示した、検体のＺ位置のばらつきの統計量により決定した撮像領域の一例である。この場合は、全ての撮像領域は同じ面積となる。図１１（ｄ）は本発明の第１の実施形態で示した方法で撮像領域を決めたプレパラート上の撮像領域の一例である。検体のＺ位置のばらつきが大きな部分では撮像領域が狭く、ばらつきが小さな部分では撮像領域が広くなっている。
【００９７】
本発明の第４の実施形態では撮像素子としてエリアセンサを用いるため、撮像領域は二次元で決定する。そのため、撮像領域の隙間が生まれないように、基本領域（撮像領域の最小単位）を組み合わせて撮像領域を形成すると好適である。図１１（ｄ）の例では、Ａ２，５等の正方形の領域が基本領域であり、撮像領域は、基本領域の１倍、２倍（Ａ１，５等）、又は、４倍（Ａ１，１等）で形成される。このように一つの基本領域で又は基本領域を複数組み合わせることで撮像領域を形成することにより、撮像領域間に隙間が生じないように撮像領域の形状及び大きさを決定することが容易になる。
【００９８】
図１２（ａ）から図１２（ｄ）はエリアセンサの撮像領域を模式的に示している。各図において、３００ａは撮像領域（画像データを取得する画素の範囲）を示しており、３００ｂは非撮像領域（画像データを取得しない画素の範囲）を示している。図１２（ａ）は撮像領域を制限しない場合（最大の撮像領域）の、エリアセンサ３００の撮像領域３００ａを示している。この場合は、エリアセンサ３００の全有効画素から画像が取り込まれる。すなわち、撮像領域は撮像域と同じである。図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）はエリアセンサ３００の撮像領域を狭くした例である。図１２（ｂ）は１／２の面積、図１２（ｃ）は１／４の面積（各辺長さが１／２）、図１２（ｄ）は１／９の面積の撮像領域を示している。一般に結像光学系１の特性は周辺部よりも中央部のほうがよいため、撮像領域を狭くする場合は、エリアセンサ３００の有効画素のうち結像光学系１の視野の中央部に位置する画素を利用するほうが良い。ここでは結像光学系１とエリアセンサ３００の中心が一致しているため、図１２（ｂ）〜図１２（ｄ）に示すように、エリアセンサ３００の中央部の画素が優先的に使われる。
【００９９】
以上説明してきたように、本発明の第４の実施形態は、二次元撮像素子を用いたディジタルカメラ型の撮像装置に好適に適用できる。そして、この構成においても、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に撮像領域を広く、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合に撮像領域を狭く制御することで、上述した実施形態と同様、ピントの合った高品質な画像を取得することができる。
【０１００】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。本発明の第５の実施形態と、第１から第４の実施形態との違いは、一つの結像光学系１に対して複数の撮像素子を実装した点である。
【０１０１】
（ラインセンサを用いた構成例）
図１３は本発明の第５の実施形態である複数のラインセンサを用いた撮像装置の構成を模式的に示した図である。図１３において、すでに説明を行った符号の説明は省略する。図１３において２１０は撮像素子の配置される平面、２１０ａ、２１０ｂは撮像素子であるラインセンサ、Ａ００はプレパラート側の撮像対象領域を示す。
【０１０２】
図１４（ａ）は撮像領域を制限しない場合のラインセンサ２１０ａ、ラインセンサ２１０ｂの撮像域に対応するプレパラート側の撮像対象領域Ａ００を模式的に示す図である。図１４（ａ）においてＡ１はラインセンサ２１０ａに対応する撮像領域、Ａ３はラインセンサ２１０ｂに対応する撮像領域である。少ないスキャン数で撮像対象領域Ａ００全体をスキャン出来るように、ラインセンサの主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１となるように、二つのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂが取り付けられる。なお実際には、ラインセンサの主走査方向の幅（あるいは撮像域の幅）とセンサ取り付けピッチとの関係は、ラインセンサ側の像面上で考える必要があるが、説明の便宜のため、プレパラート側の物体面上に投影した図を用いて説明を行う。
【０１０３】
撮像領域Ａ１、Ａ３は、副走査方向の１回の移動（スキャン）により、同時に撮像される。２回目の副走査方向のスキャンでは、ラインセンサ２１０ａは撮像領域Ａ２を、ラインセンサ２１０ｂは撮像領域Ａ４をそれぞれ撮像する。このように本実施形態では、二つのラインセンサを一つの結像光学系に実装することによって、一つのラインセンサを用いる場合よりもスキャン回数を半分に少なくすることができ、合成画像の生成の高速化が行える。図１３では二つのラインセンサの構成を一例として挙げたが、もっと多くのラインセンサを実装してもかまわない。
【０１０４】
図１４（ｂ）に、撮像領域を制限（狭小化）した場合のプレパラート側の撮像領域の一例を示す。図１４（ｂ）において、Ａ１はラインセンサ２１０ａに対応するプレパラート側の撮像領域、Ａ４はラインセンサ２１０ｂに対応するプレパラート側の撮像領域である。図１４（ａ）に比べて、いずれのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂでも主走査方向の幅が制限されている。１回目のスキャンでは、撮像領域Ａ１とＡ４が撮像され、２回目のスキャンでは、撮像領域Ａ２とＡ５が撮像され、３回目のスキャンでは、撮像領域Ａ３とＡ６が撮像される。その結果、３回のスキャンで撮像対象領域Ａ００全体の画像データを取得することができる。この際、図１４（ｂ）に示したように、主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、各ラインセンサの撮像領域を決定すると良い。言い換えると、主走査方向（第１の方向）に並べられた複数のラインセンサのそれぞれに対応する撮像領域の広さを、各撮像領域の主走査方向の幅がセンサ取り付けピッチを撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように決定すると良い。これにより、撮像対象領域全体を無駄なくスキャンすることができる。
【０１０５】
本発明の第５の実施形態においても、第１から第４の実施形態で示した方法で、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに基づいて、適応的に撮像領域の広さを決定する。これにより、検体が被写界深度から外れることによる画像のぼけを抑制することができる。
【０１０６】
例えば、第１の実施形態の方法を用いる場合は、図４のステップＳＴ１０７において、各ラインセンサの主走査の幅を、センサ取り付けピッチの１／２、１／３、１／４…と順に短くしていく。そして、全てのラインセンサの撮像領域における領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。このとき、結像光学系のピント合わせはラインセンサ個別に行うことができないので、領域内Ｚ位置ばらつきの計算及び被写界深度の判定は全てのラインセンサで共通に行う。
【０１０７】
また、第２の実施形態の方法を用いる場合は、図８のステップＳＴ２０５において、各ラインセンサの主走査の幅を、センサ取り付けピッチの１／２、１／３、１／４…と順に短くしていく。そして、全てのラインセンサの撮像領域における領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下になる様に、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。第２の実施形態の方法では、統計的なデータであるＺ位置のばらつき情報を用いるので、プレパラートを計測したり、各ラインセンサの被写界深度の判定を行ったりする必要がない。
【０１０８】
第３の実施形態の方法を用いる場合は、図１０のステップＳＴ３０３において、各ラインセンサの主走査の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、主走査の幅（撮像領域の広さ）を決定する。この処理は、例えば、Ｚ位置ばらつきの統計量と撮像領域の広さ（主走査の幅）とを対応づける参照テーブルにおいて、主走査の幅がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように設定しておくだけで実現できる。
【０１０９】
（エリアセンサを用いた構成例）
次に、本発明の第５の実施形態の他の構成例を示す。前述した実施形態との違いは、撮像素子がエリアセンサである点である。図１５は、複数のエリアセンサを用いた撮像装置の構成を模式的に示した図である。図１５において、すでに説明を行った符号の説明は省略する。図１５において３１０は撮像素子の配置される平面、３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄは撮像素子であるエリアセンサ、Ａ００はプレパラート側の撮像対象領域を示す。また、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄをまとめて撮像ユニットとも呼ぶ。
【０１１０】
図１６（ａ）は、複数のエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄから構成される撮像ユニット３０００の上面図である。撮像ユニット３０００は、図１６（ａ）に示したように、結像光学系１の視野Ｆ内に二次元的に配列している複数の撮像素子（エリアセンサ）３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄからなる撮像素子群を含み、一度に複数の画像を撮像する構成となっている。撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled
Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等を用いることができる。撮像ユニット３０００に搭載されるエリアセンサの数は、結像光学系１の視野の面積に応じて適宜決定される。エリアセンサの配置も、結像光学系１の視野の形状やエリアセンサの形状・構成などによって適宜決定される。本実施形態では、説明を分かり易くするために、撮像素子群として２×２個のＣＭＯＳセンサが並んでいるものを用いる。
【０１１１】
一般的な撮像ユニット３０００では、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの撮像面（有効画素領域）の周囲に基板が存在するため、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしを隙間なく隣接して配置することは不可能である。そのため、撮像ユニット３０００での１回の撮影で得られる画像は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしの隙間に対応する部分が抜け落ちたものとなってしまう。そこで、このエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄどうしの隙間を埋めるため、プレパラート１００を保持するステージを移動してプレパラート１００と撮像素子群との相対位置を変更しながら撮像を複数回行うことで、抜けのない撮像対象領域Ａ００の画像を取得する構成としている。この動作を高速に行うことにより、撮像に要する時間を短縮しつつ、広い領域の撮像を行うことができる。なお、撮像ユニット３０００もステージ上に配置されているので、プレパラート１００を保持するステージを移動する代わりに、撮像ユニット３０００を保持するステージを移動してもよい。
【０１１２】
さらに、撮像ユニット３０００は、複数の駆動部を含む駆動機構を有する。複数の駆動部の夫々は、複数のエリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの夫々の撮像面を駆動する。その具体的を図１６（ｂ）に基づいて説明する。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１６（ｂ）に示したように、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄには、基板３１２、電気回路３１３、保持部材３１４、接続部材３１５、駆動部材（シリンダ）３１６が設けられている。また、駆動部材３１６は定盤３５６上に設けられている。なお、接続部材３１５と駆動部材３１６は、駆動部を構成する。接続部材３１５および駆動部材３１６は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ毎に３つずつ設けられている（図１６（ｂ）では、そのうちの手前の２つ
のみを図示している）。接続部材３１５は、保持部材３１４に固定されており、駆動部材３１６との接続部を中心として回転可能に構成されている。したがって、駆動部は、エリアセンサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄの撮像面のＺ方向の位置を変更できるとともに、その撮像面の傾き（チルト角）を変更できるように構成されている。なお、ここで述べた駆動機構は、他の実施形態の撮像素子（ラインセンサ含む）にも適用可能である。
【０１１３】
プレパラート１００を保持するステージは、プレパラート１００を保持する保持部と、保持部をＸＹ方向に移動するＸＹステージと、保持部をＺ方向に移動するＺステージを含む。ここで、Ｚ方向は、結像光学系の光軸方向に相当し、ＸＹ方向は、その光軸に垂直な方向に相当する。ＸＹステージおよびＺステージには、プレパラート１００を照明する光を通過させるための開口が設けられている。
【０１１４】
撮像ユニット３０００を保持するステージは、ＸＹＺ方向の夫々に移動可能に構成されており、撮像素子群の位置を調整できる。また、撮像ユニット３０００を保持するステージは、ＸＹＺ軸の夫々に関して回転可能に構成されており、撮像素子群の傾きや回転を調整できる。
【０１１５】
図１７（ａ）は撮像領域を制限しない場合のエリアセンサ３１０ａ、エリアセンサ３１０ｂ、エリアセンサ３１０ｃ、エリアセンサ３１０ｄに対応するプレパラート側の撮像領域（すなわち撮像域）と撮像対象領域Ａ００の詳細を示す図である。図１７（ａ）においてＡ１，１はエリアセンサ３１０ａに対応する撮像対象領域、Ａ３，１はエリアセンサ３１０ｂに対応する撮像領域、Ａ１，３はエリアセンサ３１０ｃに対応する撮像領域、Ａ３，３はエリアセンサ３１０ｄに対応する撮像領域である。
【０１１６】
少ないショットで撮像対象領域Ａ００全体を撮像出来るように、エリアセンサの有効画素領域の（Ｘ、Ｙ方向の）長さがセンサ取り付けピッチの整数分の１（この例では１／２）になるように４つのエリアセンサが取り付けられる。なお実際には、エリアセンサの有効画素領域（あるいは撮像領域）とセンサ取り付けピッチとの関係は、エリアセンサ側の像面上で考える必要があるが、説明の便宜のため、プレパラート側の物体面上に投影した図を用いて説明を行う。
【０１１７】
エリアセンサ３１０ａは１回目のショットで、撮像領域Ａ１，１を撮像する。このとき同時に、エリアセンサ３１０ｂが撮像領域Ａ３，１を、エリアセンサ３１０ｃが撮像領域Ａ１，３を、エリアセンサ３１０ｄが撮像領域Ａ３，３を撮像する。その後ステージ（または結像光学系１）を移動させ、次のショットに移動する。２回目のショットでは、エリアセンサ３１０ａ〜３１０ｄが撮像領域Ａ１，２、Ａ３，２、Ａ１，４、Ａ３，４を撮像する。３回目のショットでは、エリアセンサ３１０ａ〜３１０ｄが撮像領域Ａ２，１、Ａ４，１、Ａ２，３、Ａ４，３を撮像し、４回目のショットでは、撮像領域Ａ２，２、Ａ４，２、Ａ２，４、Ａ４，４を撮像する。このように４回のショットで、撮像対象領域の全体を撮像することができる。本実施形態では、四つのエリアセンサを一つの結像光学系に実装することによって、一つのエリアセンサを用いる場合よりもショット回数を１／４に少なくすることができ、処理時間の短縮を図ることができる。図１５では四つのエリアセンサの構成を一例として挙げたが、もっと多くのエリアセンサを実装してもかまわない。
【０１１８】
図１７（ｂ）に、撮像領域を制限（狭小化）した場合のプレパラート側の撮像領域の一例を示す。図１７（ｂ）の点線の四角形は、四つのエリアセンサの撮像域をプレパラート側の物体面上に投影したものであり、図１７（ａ）で示した１回目のショットにおける撮像領域に対応している。図１７（ｂ）に示すように、各エリアセンサの撮像領域の幅は、センサ取り付けピッチの１／３に設定した。この場合は、９回のショットを行うことで撮
像対象領域全体を撮像できる。このように、撮像領域の幅（縦、横の辺の長さ）がセンサ取り付けピッチの整数分の１になるように、各エリアセンサの撮像領域を決定すると良い。言い換えると、縦方向（又は横方向）に並べられた二つの撮像素子のそれぞれに対応する撮像領域の広さを、各撮像領域の縦方向（又は横方向）の幅がセンサ取り付けピッチを撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように決定すると良い。これにより、撮像対象領域全体の画像を無駄なく取り込むことが可能となる。
【０１１９】
エリアセンサを用いた構成においても、第１から第４の実施形態で示した方法で、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに基づいて、適応的に撮像領域の広さを決定する。これにより、検体が被写界深度から外れることによる画像のぼけを抑制することができる。
【０１２０】
以上述べたように、本発明の第５の実施形態によれば、複数の撮像素子により同時に撮像を行うようにしたことで、より広範囲の撮像処理を高速に行うことができるようになる。また、本実施形態では、センサ取り付けピッチに基づいて撮像領域の幅を決定したことによって、無駄な画像データが取り込まれることを防ぎ、撮像処理及び画像合成処理の効率化ならびに処理時間の短縮を図ることができる。
【０１２１】
＜第６の実施形態＞
第５の実施形態で説明したように、一つの結像光学系に複数の撮像素子を実装した構成の撮像装置において、Ｚ位置のばらつき情報や領域内Ｚ位置ばらつきに応じて撮像領域の広さを適応的に変更することで、画像のぼけを抑制することができる。しかしながら、検体の状態によっては、第５の実施形態のように撮像領域の広さを調整するだけでは、画像のぼけを十分に防ぐことができない場合がある。第６の実施形態は、このような場合に有効な方法である。
【０１２２】
本発明の第６の実施形態を、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）を用いて説明する。図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）は、一つの光学系に複数（二つ）のラインセンサを設けた撮像装置の例である。前述した符号については、説明は省略する。図中２１１ａ、２１１ｂは検体のＺ位置のばらつきに応じて制限したラインセンサ２１０ａ、２１０ｂの撮像領域、１ｅはプレパラート上の撮像領域を示す。
【０１２３】
図１８（ａ）では、検体のＺ位置１０５のばらつきが小さいプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１８（ａ）を見てわかるように、検体のＺ位置１０５のばらつきの小さなプレパラートでは、撮像領域を広くしても、被写界深度から検体のＺ位置１０５が外れることはない。すなわち検体の画像がぼけることはない。図１８（ｂ）は検体のＺ位置１０５のばらつきが大きなプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１８（ｂ）に示した検体の場合は、撮像領域を狭めることで被写界深度内に検体のＺ位置１０５を入れることができる。
【０１２４】
図１９（ａ）も検体のＺ位置のばらつき１０５が大きなプレパラートを撮像する場合の例を示している。図１９（ａ）と図１８（ｂ）の検体のＺ位置のばらつきはほぼ同程度であるにもかかわらず、図１９（ａ）の検体の場合は、撮像領域を狭くしても被写界深度から検体が外れてしまう。この理由は、ラインセンサ２１０ａ、２１０ｂが同じ平面２１０に配置されているため、両方のラインセンサの合焦位置が同じ高さ（Ｚ位置）になってしまうからである。図１９（ａ）に示した検体の位置を撮像する場合、一方のラインセンサの撮像領域において検体にピントを合わせると、他方のラインセンサの撮像領域では、検体が被写界深度から外れてしまうのである。
【０１２５】
このような問題を解決するために、本発明の第６の実施形態では、図１９（ｂ）に示した様に、撮像素子であるラインセンサ２１０ａ、２１０ｂにそれぞれ前述した駆動部を設け、撮像素子毎に合焦位置を個別に調整できるようにする。駆動部としては、図１６（ｂ）で示したのと同様のものを用いることができる。図１９（ｂ）を見てわかるように、ラインセンサ２１０ａ、２１０ｂを駆動部でＺ方向に各々移動することによって、それぞれの撮像領域内において、検体のＺ位置１０５を被写界深度内に収めることが可能となる。駆動部は、撮像素子をＺ方向に移動させるだけでなく、撮像素子のチルト（傾き）制御を行ってもよい。検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像素子のＺ位置とチルトの両方を調整すれば、１回の撮像領域をより広くすることが可能となる。駆動部の駆動量は、例えば、第１の実施形態において合焦位置を求めたときと同様の計算をそれぞれのラインセンサ２１０ａ、２１０ｂについて個別に行うことで、求めることができる。
また、撮像素子が２つの場合は、特に、１つの撮像素子に前記調整機構を実装する実施形態でも好適である。すなわち、移動不可能な撮像素子に対してはプレパラートのステージを移動して合焦位置を合わせ、そのステージの状態で他方の撮像素子のＺ位置とチルトの少なくとも一方を調整すれば、両方の撮像素子の合焦位置の調整が行える。
【０１２６】
以上の説明では、ラインセンサを用いた撮像装置を例に挙げたが、エリアセンサを用いた撮像装置に対して第６の実施形態で述べた方法（撮像素子毎に合焦位置を調整する方法）を適用してもよい。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の第６の実施形態では、複数の撮像素子（ラインセンサ又はエリアセンサ）のそれぞれを個別に移動又は傾けることによって、撮像素子ごとに合焦位置のＺ位置又は傾きを調整する駆動手段を設けている。これにより、複数の撮像素子で同時に撮像する複数の撮像領域のそれぞれで、検体のＺ位置に合わせた適切な合焦位置（被写界深度）を設定できるため、より高品質な画像を取得することが可能となる。
【０１２８】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。第６の実施形態では、一つの光学系に複数の撮像素子を実装した撮像装置において、撮像素子一つ一つに駆動部を設け、撮像領域内の検体のＺ位置と合焦位置が合致するように各撮像素子をＺ方向に移動させた。この構成によれば、複数の撮像素子からピントの合った画像データを同時に取得できるので、高品質な合成画像の生成を高速に行うことができるという利点がある。しかしながら、第６の実施形態の構成では、複数の駆動部が必要であるとともに、撮像素子の実装が複雑になるため、コストが上昇する可能性が高い。そこで、第７の実施形態では、この駆動部を設けずに、言い換えれば、撮像素子のＺ位置を移動することなく、図１９（ａ）で説明した問題を解決する構成を示す。
【０１２９】
第７の実施形態の要旨は、Ｚ位置のばらつきが大きなプレパラートでは、使用する（処理する）撮像素子を減らすことによって、被写界深度から検体が外れること（ぼけた画像の撮像）を防止することにある。例えば、二つの撮像素子を有する撮像装置の場合であれば、Ｚ位置のばらつきが予め定めた閾値より大きい場合は撮像素子を一つに減らし、それ以外の場合は二つの撮像素子を用いるというような切り替えを行うと、処理が簡便である。撮像素子の数が三つ以上の場合も同じように、Ｚ位置のばらつきが大きくなるほど撮像素子の数を減らすような制御を行えばよい。あるいは、第１の実施形態のようにプレパラート上の各位置のＺ位置のばらつきが分かっている場合には、検体のＺ位置ばらつきが被写界深度以下か否かを撮像素子毎に評価することで、使用する撮像素子を決定することもできる。これらの撮像条件を決定し制御する撮像制御手段としての機能は、図３における画像処理部２及びコントローラ部３が担う。
【０１３０】
図２０（ａ）、図２０（ｂ）を用いて、本発明の第７の実施形態の撮像素子の制御の一
例を説明する。既出の符号については、説明を省略する。図２０（ａ）、図２０（ｂ）は、一つの結像光学系に二つのラインセンサを実装した撮像装置を示している。図２０（ａ）は第１回目のスキャン、図２０（ｂ）は第２回目のスキャンを示している。図を見てわかるように、ラインセンサ２１０ａのみ使用することによって、第１、第２スキャンのいずれでも検体のＺ位置１０５が被写界深度内に入る。一方、ラインセンサ２１０ｂの撮像領域においては、被写界深度内に検体のＺ位置１０５を収めることができないため、ラインセンサ２１０ｂの画像データの処理を禁止している。
【０１３１】
このように本発明の第７の実施形態では、検体のＺ位置ばらつきが大きい場合に、使用する撮像素子の数を減らすという制御を行う。そのため、検体のＺ位置ばらつきが大きい場合は、スキャン回数が増えることによって、合成画像を生成する時間が長くなる。しかしながら、検体が被写界深度から外れることを抑制できるため、ピントの合った高品質な合成画像を生成できるという利点がある。処理時間と画像品質はトレードオフの関係にあるため、ユーザにどちらを優先するかを選択させてもよい。例えば、撮像素子の数を減らす条件（閾値など）を、処理時間優先の場合は甘く、画像品質優先の場合は厳しくなるよう、調整すればよい。
【０１３２】
本実施形態の制御を、第５、第６の実施形態の制御と組み合わせても良好である。例えば、検体のＺ位置１０５のばらつきが図２０（ａ）、図２０（ｂ）に示すよりも大きければ、使用（駆動）する撮像素子を減らすだけでなく、さらに撮像領域を狭小化してもよい。あるいは、第６の実施形態において撮像領域の狭小化と撮像素子のＺ移動を行っても、依然として被写界深度内に検体のＺ位置ばらつきが収まらない場合に、処理する撮像素子を減らしてもよい。このように、検体のＺ位置ばらつきに応じて、撮像素子の位置、撮像領域の広さ、処理する撮像素子の数などを適宜制御すれば、検体が被写界深度から外れることをより確実に防止できる。
【０１３３】
第７の実施形態でのＺ位置のばらつきの評価は、離散的に配置された複数の撮像素子をいくつ（あるいはどれを）使用するかを決定するために行う。したがって、プレパラート上で離れた位置にある検体のＺ位置のずれ量、すなわちＺ位置のばらつき（空間分布）における空間周波数の低周波成分を評価すると良好である。
【０１３４】
また、本発明の第７の実施形態では、撮像素子の使用の可否、撮像領域の制限の処理を単純化するために、以下の方法が有効である。すなわち、従来の狭視野の撮像装置で使用されていた旧いプレパラートと、広視野での撮像に対応した新しいプレパラートの２種類のプレパラートを区別して管理する。旧いプレパラートは検体のＺ位置ばらつきが大きい可能性があるのに対し、新しいプレパラートは広視野での撮像を可能にするため検体のＺ位置の平面度が高くなるように作製されたものである。撮像装置は、撮像するプレパラートが旧いプレパラートか新しいプレパラートかを判別する。旧いプレパラートの場合は、撮像素子を１つに制限し、撮像領域を従来の撮像装置と同等に狭め、従来の撮像装置と同じ撮像回数で、すなわち、従来並みの速度で合成画像を生成する。新しいプレパラートの場合は、複数の撮像素子を用いて高速に合成画像を生成する。このような制御であれば、処理アルゴリズムが単純化され、また撮像素子の駆動部が必要ないので機構が単純化されるため、低コストで撮像装置を実現できる。また、Ｚ位置ばらつきの計測及び評価、撮像領域の計算等の処理が必要ないので、高速な合成画像の生成を実現できる。
【０１３５】
以上説明したように、本発明の第７の実施形態によれば、一つの光学系に複数の撮像素子を設けた撮像装置において、Ｚ位置のばらつきが大きければ使用する撮像素子の数を減らすことにより、前述した実施形態同様に、高品質な画像を取得することができる。またこの構成では、撮像素子のＺ位置を調整する駆動部が必要ないので、構成が簡単化されコストを下げることができる。
【０１３６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態を示す。本発明の第８の実施形態は、撮像域が異なる複数の撮像素子を設け、Ｚ位置ばらつきの大きさに応じて、使用する撮像素子を選択することで、撮像領域の広さを変化させるのと等価な効果を得ることを要旨とするものである。
【０１３７】
図２１は本発明の第８の実施形態の撮像装置の構成を模式的に示した図である。一つの結像光学系１に対し、二つのラインセンサを設けた例である。図２１において、２２０は複数のラインセンサを実装する平面、２２０ａは撮像域の広いラインセンサ、２２０ｂは撮像域の狭いラインセンサである。Ｓ１（白色と両側の灰色の全体）は撮像域の広いラインセンサ２２０ａに対応するプレパラート１００上の撮像領域、Ｓ２（白色部分）は撮像域の狭いラインセンサ２２０ｂに対応する撮像領域である。
【０１３８】
この撮像装置では、Ｚ位置のばらつきが大きい場合は、撮像領域を狭くするために撮像域の狭いラインセンサ２２０ｂを用いて撮像する。一方、Ｚ位置のばらつきが小さい場合は、撮像領域を広くするために撮像域の広いラインセンサ２２０ａを用いて撮像する。他の処理（Ｚ位置ばらつきの評価、画像の合成等）は、他の実施形態と同じであるので、説明は省略する。図２１において、ラインセンサ２２０ａと２２０ｂの副走査方向の位置が違うが、この位置の違いは、スキャン開始位置（画像読み出しのタイミング）をずらすことによって補正すると良い。あるいは、画像データをメモリに保持し、メモリからの読み出し位置を変えることによって副走査方向の位置を補正しても良い。これらの撮像条件（使用する撮像素子、合焦位置、スキャン開始位置等）を決定し制御する撮像制御手段としての機能は、前述した図３における画像処理部２、コントローラ部３が担う。
【０１３９】
図２１では撮像素子としてラインセンサを用いた例を示したが、撮像域の広さが異なる複数のエリアセンサを用いても同様の制御を実施可能である。エリアセンサの場合、センサを実装する平面に二つのセンサを実装しても良いが、結像光学系に広い視野が要求され、コストが高くなるので、ハーフミラーにより光路を分割し別々の平面に複数のエリアセンサを実装すると好適である。
【０１４０】
本発明の第６の実施形態によれば、撮像域の異なる複数の撮像素子を用意し、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替えるようにすることで、簡単な構成で、上記実施形態と同様、高品質な画像を取得することができる。
【０１４１】
＜その他の実施形態＞
（撮像領域の制限方法）
説明してきた実施形態では、画像処理部２が撮像領域の制限（狭小化）を行う例を示した。例えば、第１の実施形態では、ラインセンサ２００から出力された全画像データが画像処理部２に入力され、画像処理部２が必要な領域の画像データを画像処理によって切り出している。この方法は、ラインセンサ２００の動作タイミングを変更する必要がない、ラインセンサ２００に特別な付加回路を設ける必要がない、撮像領域を任意の広さに制限することが容易である、等の利点がある。もちろん、画像処理部２が撮像領域の制限（狭小化）を行う場合、エリアセンサにも良好に適用することができる。
【０１４２】
撮像領域を制限する別の方法として、ラインセンサ２００の動作タイミングを変更し、必要な領域の画像データのみラインセンサ２００より出力させる方法がある。この方法は一般的にクロップと言われている方法である。この方法では、不要な（合成処理に利用しない）画像データが出力されないので、画像データの出力に要する転送時間が短くなる。そのため、高速にデータ処理できる利点がある。もちろん、クロップにより大まかに撮像領域を制限した後、画像処理部２で必要な画像データを正確に切り出すという方法も好適
である。なお、クロップによる撮像領域の制限方法は、エリアセンサにも良好に適用することができる。
【０１４３】
（合成処理の要否の制御）
上記実施形態では、プレパラートを複数回に分けて撮像し、得られた複数の画像を合成して全体画像を生成している。このような分割撮像及び合成処理は、プレパラート上の撮像対象領域よりも撮像素子の撮像領域（撮像域）のほうが大きい場合には、不要となる。以下、このような撮像装置に本発明を適用した例を説明する。
【０１４４】
この撮像装置は、一回の撮像によって被写体全体の画像を取得するモード（全体撮像モード）と、複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて被写体全体の画像を生成するモード（分割撮像モード）とを有している。いずれのモードを実行するかは、撮像制御手段として機能するコントローラ部３及び画像処理部２にて決定される。具体的には、Ｚ位置ばらつきが小さい場合や、撮像対象領域の領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度以下の場合には、全体撮像モードとなり、分割撮像及び合成処理は不要と判断し、撮像対象領域全体を一回で撮像する。一方、Ｚ位置ばらつきが大きい場合や、撮像対象領域の領域内Ｚ位置ばらつきが被写界深度を超える場合には、分割撮像モードとなり、撮像素子の撮像領域を制限（狭小化）して分割撮像を行い、それらを合成することで、ピントの合った全体画像（合成画像）を生成する。Ｚ位置のばらつきの評価、撮像領域の制限方法、画像の合成等の処理は、前述した実施形態で述べたものと同じように行えばよい。このような制御を行うことで、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合は、分割撮像や合成処理を省略することで処理の高速化を図り、検体のＺ位置のばらつきが大きい場合は、ぼけた画像が撮像されることを防止し、ピントの合った高品質な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１：結像光学系、２：画像処理部、３：コントローラ部、１００：プレパラート、１０４：検体、１０５：検体のＺ位置、２００：ラインセンサ、３００：エリアセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを制御する撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像領域の広さ及び合焦位置を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて、前記被写体全体の合成画像を生成する画像処理手段をさらに有し、
前記撮像制御手段は、前記複数の撮像領域から得られた複数の画像の間に隙間が生じないように、前記複数の撮像領域それぞれの広さを決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像制御手段は、
（ａ）撮像する被写体に含まれる検体のＺ位置を実際に計測した結果から、検体のＺ位置のばらつきを算出する、または
（ｂ）検体のＺ位置のばらつきの統計的な値を表すデータを予め記憶しているデータベースから、撮像する被写体に適合するデータを取得する、または
（ｃ）被写体の属性情報を記録した情報タグから読み取られた、撮像する被写体の属性情報に基づいて、検体のＺ位置のばらつきの統計的な値を表すデータを属性情報ごとに予め記憶しているデータベースから、当該撮像する被写体に適合するデータを取得する
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
検体のＺ位置のばらつきとは、各検体のＺ位置、又は検体のＺ位置から求めた近似曲面と、合焦位置との差のばらつきであり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきがより小さくなるように、合焦位置の光軸方向の位置、又は合焦位置の光軸方向の位置と傾きを決定する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は、一次元撮像素子であり、
前記撮像領域は、前記一次元撮像素子の主走査の幅と副走査の幅とで決まる矩形の領域であり、
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、副走査ごとに、前記一次元撮像素子の主走査の幅、副走査の幅、又は、その両方と合焦位置とを制御する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、二次元撮像素子であり、
前記撮像領域は、前記二次元撮像素子の有効画素のうち画像データを取得する画素の範囲で決まる領域であり、
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像ごとに、画像データを取得する画素の範囲と合焦位置とを制御する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置のばらつきの統計量を計算し、前記統計量が被写界深度以下か否かを評価することにより、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まっているか否かを判断する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記統計量は、
前記撮像領域内の検体のＺ位置の最大値と最小値の差、
前記撮像領域内の検体のＺ位置の標準偏差に対し所定の係数を乗じた値、又は、
単位領域当たりの検体のＺ位置のばらつきを表す値に対し前記撮像領域の面積を乗じた値である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
一つの結像光学系に対して一つの撮像素子が設けられており、
前記被写体と前記撮像素子の少なくともいずれかを移動又は傾けることによって、合焦位置の光軸方向の位置又は傾きを調整する駆動手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
一つの結像光学系に対して一つの撮像素子が設けられており、
撮像領域を狭くするために前記撮像素子の一部の画素のみを使用する場合に、前記撮像制御手段は、前記撮像素子の画素のうち前記結像光学系の視野の中央部に位置する画素を使用する
ことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に、一回の撮像によって前記被写体全体の画像を取得するモードが実行され、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に、複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて前記被写体全体の画像を生成するモードが実行されるように、検体のＺ位置のばらつきに応じてモードを切り替える
ことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
一つの結像光学系に対して複数の撮像素子が設けられており、
少なくとも１つの撮像素子のそれぞれを移動及び／又は傾けることによって、合焦位置の光軸方向の位置及び／又は傾きを調整する駆動手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像制御手段は、所定のピッチで第１の方向に並べられた複数の撮像素子のそれぞれに対応する撮像領域を、各撮像領域の前記第１の方向の幅が前記所定のピッチを前記撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように、制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１６】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
複数の撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
撮像域が異なる複数の撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１８】
撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像領域の広さ及び合焦位置で被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
撮像域が異なる複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを制御する撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像領域の広さ及び合焦位置を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて、前記被写体全体の合成画像を生成する画像処理手段をさらに有し、
前記撮像制御手段は、前記複数の撮像領域から得られた複数の画像の間に隙間が生じないように、前記複数の撮像領域それぞれの広さを決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像制御手段は、
（ａ）撮像する被写体に含まれる検体のＺ位置を実際に計測した結果から、検体のＺ位置のばらつきを算出する、または
（ｂ）検体のＺ位置のばらつきの統計的な値を表すデータを予め記憶しているデータベースから、撮像する被写体に適合するデータを取得する、または
（ｃ）被写体の属性情報を記録した情報タグから読み取られた、撮像する被写体の属性情報に基づいて、検体のＺ位置のばらつきの統計的な値を表すデータを属性情報ごとに予め記憶しているデータベースから、当該撮像する被写体に適合するデータを取得する
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
検体のＺ位置のばらつきとは、各検体のＺ位置、又は検体のＺ位置から求めた近似曲面と、合焦位置との差のばらつきであり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきがより小さくなるように、合焦位置の光軸方向の位置、又は合焦位置の光軸方向の位置と傾きを決定する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は、一次元撮像素子であり、
前記撮像領域は、前記一次元撮像素子の主走査の幅と副走査の幅とで決まる矩形の領域であり、
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、副走査ごとに、前記一次元撮像素子の主走査の幅、副走査の幅、又は、その両方と合焦位置とを制御する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、二次元撮像素子であり、
前記撮像領域は、前記二次元撮像素子の有効画素のうち画像データを取得する画素の範囲で決まる領域であり、
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まるように、撮像ごとに、画像データを取得する画素の範囲と合焦位置とを制御する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像制御手段は、前記撮像領域内の検体のＺ位置のばらつきの統計量を計算し、前記統計量が被写界深度以下か否かを評価することにより、前記撮像領域内の検体のＺ位置が被写界深度内に収まっているか否かを判断する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記統計量は、
前記撮像領域内の検体のＺ位置の最大値と最小値の差、
前記撮像領域内の検体のＺ位置の標準偏差に対し所定の係数を乗じた値、又は、
単位領域当たりの検体のＺ位置のばらつきを表す値に対し前記撮像領域の面積を乗じた値である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
一つの結像光学系に対して一つの撮像素子が設けられており、
前記被写体と前記撮像素子の少なくともいずれかを移動又は傾けることによって、合焦位置の光軸方向の位置又は傾きを調整する駆動手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
一つの結像光学系に対して一つの撮像素子が設けられており、
撮像領域を狭くするために前記撮像素子の一部の画素のみを使用する場合に、前記撮像制御手段は、前記撮像素子の画素のうち前記結像光学系の視野の中央部に位置する画素を使用する
ことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に、一回の撮像によって前記被写体全体の画像を取得するモードが実行され、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に、複数回の撮像によって得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせて前記被写体全体の画像を生成するモードが実行されるように、検体のＺ位置のばらつきに応じてモードを切り替える
ことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
一つの結像光学系に対して複数の撮像素子が設けられており、
少なくとも１つの撮像素子のそれぞれを移動及び／又は傾けることによって、合焦位置の光軸方向の位置及び／又は傾きを調整する駆動手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像制御手段は、所定のピッチで第１の方向に並べられた複数の撮像素子のそれぞれに対応する撮像領域を、各撮像領域の前記第１の方向の幅が前記所定のピッチを前記撮像領域上に投影した場合の長さの整数分の１となるように、制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１６】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
複数の撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像装置であって、
撮像域が異なる複数の撮像素子と、
前記被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、
撮像制御手段と、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記撮像制御手段は、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１８】
撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子が一回の撮像で画像データを取得する範囲である撮像領域の広さと、前記撮像領域を撮像するときの合焦位置とを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像領域の広さ及び合焦位置で被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合の撮像領域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合の撮像領域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて撮像領域の広さを決定する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の数に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の数の方が少なくなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子の数を変化させる
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
撮像域が異なる複数の撮像素子と、被写体の像を拡大して前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有する撮像装置の制御方法であって、
撮像に使用する撮像素子を決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された撮像素子を使用して被写体を撮像し、ディジタル画像を生成する撮像ステップと、
を有し、
前記被写体は、前記結像光学系の光軸方向の位置であるＺ位置が異なる検体を含んでおり、
前記決定ステップでは、検体のＺ位置のばらつきが小さい場合に使用する撮像素子の撮像域に比べ、検体のＺ位置のばらつきが相対的に大きい場合に使用する撮像素子の撮像域の方が狭くなるように、検体のＺ位置のばらつきに応じて使用する撮像素子を切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−８３９２５（Ｐ２０１３−８３９２５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５２６４５（Ｐ２０１２−１５２６４５）
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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