顕微鏡システム及び顕微鏡システムの制御方法
【課題】自動的に球面収差を補正することができる顕微鏡システム等の技術を提供すること。
【解決手段】顕微鏡システム１００は、複数の標本１を収納可能な収納装置１０と、標本１の画像データを取得する顕微鏡装置２０と、標本１（サンプル２）の画像を表示する表示装置６１と、上記各装置を統括的に制御する制御装置５０とを備えている。顕微鏡装置２０は、標本１の高倍率画像を取得する高倍率画像取得部２１を有する。高倍率画像取得部２１は、集光レンズ２７、球面収差補正レンズ２８、２９及び結像レンズ２４を有する高倍率光学系２２を含む。球面収差補正レンズ２８、２９は、レンズ移動機構３０により光軸に沿って移動可能に保持されている。メインコントローラ５１は、レンズ移動機構３０を制御して球面収差補正レンズ２８、２９を光軸に沿って移動させ、球面収差を補正する。これにより、自動的に球面収差が補正される。
【解決手段】顕微鏡システム１００は、複数の標本１を収納可能な収納装置１０と、標本１の画像データを取得する顕微鏡装置２０と、標本１（サンプル２）の画像を表示する表示装置６１と、上記各装置を統括的に制御する制御装置５０とを備えている。顕微鏡装置２０は、標本１の高倍率画像を取得する高倍率画像取得部２１を有する。高倍率画像取得部２１は、集光レンズ２７、球面収差補正レンズ２８、２９及び結像レンズ２４を有する高倍率光学系２２を含む。球面収差補正レンズ２８、２９は、レンズ移動機構３０により光軸に沿って移動可能に保持されている。メインコントローラ５１は、レンズ移動機構３０を制御して球面収差補正レンズ２８、２９を光軸に沿って移動させ、球面収差を補正する。これにより、自動的に球面収差が補正される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体サンプルなどのサンプルを高倍率で撮像し、得られた画像データから合成画像を生成して表示部に表示させる顕微鏡システム及びこの顕微鏡システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体サンプル等のサンプルを高倍率で撮像し、得られた画像データから合成画像を生成して表示部に表示させる顕微鏡システムが広く知られるようになった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
下記特許文献１には、生体サンプルがスライドされた試料Ｓの蛍光観察画像を取得する顕微鏡装置（１０）と、顕微鏡装置（１０）による画像の取得の制御等を実行する制御装置（６０）とを備えた蛍光顕微鏡システムが記載されている。顕微鏡装置（１０）は、複数の試料Ｓを格納可能な試料格納部（１１）と、試料Ｓを搬送する試料搬送部（１４）と、試料Ｓを載置する試料ステージ（１５）とを有する。また、顕微鏡装置（１０）は、試料Ｓの低倍率画像を取得するマクロ画像取得部（２０）と、試料Ｓの高倍率画像を取得するミクロ画像取得部（３０）とを有する。制御装置（６０）は、顕微鏡装置（１０）における画像取得動作の制御や、画像取得条件の設定、取得された試料Ｓの画像データの処理、表示装置（７１）による試料Ｓの画像の表示の制御等の処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１７７３号公報（段落[００２２]〜［００２７］図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、生体サンプル等のサンプルは、一般的にスライドガラスやカバーガラス等の透明の保持部材によって保持されて、顕微鏡システムにより画像が取得される。従って、サンプルの撮像に用いられる光学系（レンズ）と、サンプルとの間にカバーガラスが介在されるので、球面収差が生じてしまい、高精細なサンプルの画像を取得することができないといった問題がある。また、生体サンプル等のサンプル自体が半透明である場合もあるので、これが原因で球面収差が生じてしまう場合もある。
【０００６】
そこで、例えば、従来周知の補正環機能つき対物レンズを光学系に採用し、球面収差を補正することが考えられる。しかしながら、補正環機能つき対物レンズは、一般的にユーザが手動で補正環を回し、球面収差を補正しなければならないので面倒である。
【０００７】
顕微鏡システムでは、１つのサンプルに対して複数枚（例えば、１００枚）の高倍率画像を取得し、この高倍率画像を合成して表示部に表示させる。球面収差の原因となるカバーガラス（あるいは、サンプル自体）は、正確に厚さが一定でないので、球面収差を補正するために、ユーザは、例えば１００回、補正環の回転角を調整して球面収差を補正しなければならない。従って、特に、顕微鏡システムでは、手動で球面収差を補正するのは面倒である。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、自動的に球面収差を補正することができる顕微鏡システム、及びこの顕微鏡システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る顕微鏡システムは、収納部と、ステージと、光学系と、撮像部と、移動機構と、制御部と、画像処理部と、表示部とを具備する。
前記収納部は、複数の標本を収納可能である。
前記ステージは、前記収納部からローディングされた前記標本を載置する。
前記光学系は、球面収差補正用のレンズを有する。
前記撮像部は、前記光学系を介して、前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能である。
前記移動機構は、前記球面収差補正用のレンズを光軸に沿って移動させる。
前記制御部は、前記移動機構による前記球面収差補正用のレンズの移動を制御し、球面収差を補正する。
前記画像処理部は、前記撮像部により撮像された前記部分画像を合成し、合成画像を生成する。
前記表示部は、前記生成された前記合成画像を表示する。
【００１０】
本発明では、制御部により、移動機構による球面収差補正用のレンズの移動が制御されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、部分画像の撮像毎に手動で球面収差を補正する煩わしさを解消することができる。
【００１１】
上記顕微鏡システムにおいて、前記制御部は、前記標本の上面と、前記光学系のフォーカス位置との第１の距離を算出し、前記第１の距離に応じて、前記球面収差補正用のレンズを移動させるように前記移動機構を制御してもよい。
【００１２】
球面収差は、標本の上面からフォーカス位置までの第１の距離と相関関係を有する。従って、球面収差補正用のレンズの、球面収差を補正するための適切な位置は、第１の距離と相関関係を有する。
本発明では、制御部の制御により、第１の距離に応じて球面収差補正用のレンズが移動されるので、球面収差補正用のレンズを適切な位置に移動させ、正確に球面収差を補正することができる。
【００１３】
上記顕微鏡システムにおいて、前記制御部は、前記光学系のフォーカス位置と結像位置との距離を一定に保つように、前記球面収差補正用のレンズを移動させてもよい。
これにより、フォーカス合わせの高速化、単純化が実現される。
【００１４】
上記顕微鏡システムは、前記撮像部による前記標本の前記部分画像の撮像に先立って、前記標本をプレスキャンするプレスキャン部をさらに具備していてもよい。この場合、前記制御部は、前記プレスキャン部により得られた情報に基づいて前記第１の距離を算出してもよい。
本発明では、プレスキャン部によって得られる情報を有効活用して、第１の距離を算出することができる。これにより、第１の距離を算出するために、顕微鏡システムに新たな部材等を付加する必要がないのでコストを削減することができる。
【００１５】
上記顕微鏡システムは、前記標本の厚さを測定する厚さ測定部をさらに具備していてもよい。この場合、前記制御部は、前記標本の厚さの情報に基づいて前記第１の距離を算出してもよい。
このような方法により、第１の距離が算出されても、球面収差を適切に補正することができる。
【００１６】
上記顕微鏡システムは、顕微鏡鏡筒と、移動部と、距離測定部とをさらに具備していてもよい。
前記顕微鏡鏡筒は、前記光学系を内包する。
前記移動部は、前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる。
前記距離測定部は、前記顕微鏡鏡筒側の所定の位置と、前記カバーガラスの上面との第２の距離を測定する。
この場合、前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行し、フォーカスが合ったときの前記距離測定部からの前記第２の距離の情報に基づいて、前記第１の距離を算出してもよい。
【００１７】
このような方法により、第１の距離が算出されても、球面収差を適切に補正することができる。
【００１８】
上記顕微鏡システムが、前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部とをさらに具備する場合、前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行してもよい。
この場合、前記制御部は、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のフォーカシングを実行してもよい。
【００１９】
本発明の一形態に係る顕微鏡システムの制御方法は、複数の標本を収納可能な収納部から前記標本をローディングさせて前記標本をステージ上に載置させることを含む。
球面収差補正用のレンズを有する光学系の光軸に沿って前記球面収差補正用のレンズを移動させる移動機構の制御により球面収差が補正される。
前記光学系を介して前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部から前記部分画像の情報が取得される。
前記部分画像の情報に基づいて合成画像が生成される。
前記生成された合成画像が表示部に表示される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、自動的に球面収差を補正することができる顕微鏡システム、及びこの顕微鏡システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図である。
【図２】顕微鏡システムにより観察される標本の一例を示す図である。
【図３】対物レンズを示す拡大図である。
【図４】顕微鏡システムの処理を示すフローチャートである。
【図５】球面収差補正についての基本的な考え方を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る顕微鏡システムが備える高倍率光学系を示す図である。
【図８】図７に示す高倍率光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【図９】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１０】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１１】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１２】カバーガラスの厚さと、各種のパラメータとの関係を示す図である。
【図１３】図１２に示す表をグラフ化した、カムカーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
［顕微鏡システムの全体構成及び各部の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図である。図２は、顕微鏡システムにより観察される標本の一例を示す図である。図２（Ａ）は、標本の側面図であり、図２（Ｂ）は、標本の平面図である。なお、本明細書中で説明する、各図では、図面を分かりやすく表示するため、顕微鏡システムが有する各装置や、各装置が有する各部材等の大きさを実際の寸法とは異なって表示する場合がある。
【００２３】
図１に示すように、顕微鏡システム１００は、複数の標本１を収納可能な収納装置１０と、標本１の画像データを取得する顕微鏡装置２０と、収納装置１０及び顕微鏡装置２０の間で、標本１を搬送する搬送装置７０とを備えている。また、顕微鏡システム１００は、標本１（サンプル２）の画像を表示する表示装置６１と、入力装置６２と、上記各装置を統括的に制御する制御装置５０とを備えている。
【００２４】
図２に示すように、標本１は、スライドガラス４と、カバーガラス３と、スライドガラス４及びカバーガラス３に挟み込まれて保持されたサンプル２とを含む。
スライドガラス４及びカバーガラス３の材料としては、例えばＢＫ７（登録商標）などの光学ガラスが用いられるが、これに限定されない。
【００２５】
サンプル２としては、例えば、病理サンプルや、人以外の動物、植物などの生体組織サンプルが用いられる。サンプル２の種類は、特に限定されず、医療分野、薬品分野、食品分野、農業分野等から適宜選択されたものが用いられればよい。
【００２６】
収納装置１０は、収納装置本体１１と、複数の標本１を棚状に並べて収納するラック機構１２と、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうち、任意の標本１をローディングするローディング機構１３とを有する。
【００２７】
収納装置本体１１の側部には、ユーザが標本１を出し入れするときに用いられる開閉部１４が設けられる。また、収納装置本体１１の側部には、ローディング機構１３が標本１をローディングするための開口１５が設けられる。
【００２８】
ラック機構１２は、収納装置本体１１に対して着脱可能に設けられている。ラック機構１２は、複数の標本１が棚状に並べられた状態で、開閉部１４を介して収納装置本体１１から出し入れされる。
【００２９】
ローディング機構１３は、例えば、図示しないベルトコンベアや、ベルトコンベアを駆動するモータ等の駆動源等により構成される。モータ等の駆動源は、制御装置５０のメインコントローラ５１に電気的に接続される。ローディング機構１３は、メインコントローラ５１の制御に応じて、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうち、任意の標本１を収納装置本体１１から選択的にローディングすることが可能とされている。また、ローディング機構１３は、搬送装置７０から受け渡された撮像済みの標本をラック機構１２の元の位置に収納させることが可能とされている。
【００３０】
搬送装置７０は、例えば、図示しないベルトコンベアや、ベルトコンベアを駆動させるモータ等の駆動源等とにより構成される。モータ等の駆動源は、メインコントローラ５１に電気的に接続される。搬送装置７０は、メインコントローラ５１の制御に応じて、収納装置本体１１からローディングされた標本１を、顕微鏡装置２０のステージ４１上へと搬送する。また、搬送装置７０は、顕微鏡装置２０により撮像が終了した標本１を、ステージ４１上から搬送し、ローディング機構１３へと受け渡す。
【００３１】
顕微鏡装置２０は、標本１を載置するステージ４１と、ステージ４１を上下方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）へ移動させる移動機構４２とを有する。また、顕微鏡装置２０は、標本１をプレスキャンするプレスキャン部３１と、標本１の高倍率画像（部分画像）を取得する高倍率画像取得部２１とを有する。
【００３２】
ステージ４１の中央近傍には、光路用の開口４５が設けられる。また、ステージ４１には標本１がステージ４１上に配置されたときに標本１がステージ４１上でずれないように保持する保持部（図示せず）が設けられる。標本１は、搬送装置７０により、ステージ４１上の光路用の開口４５が設けられた位置に搬送され、保持部により保持される。ステージ４１は、プレスキャン部３１と、高倍率画像取得部２１との間で移動可能とされる。
【００３３】
移動機構４２は、ステージ４１を上下方向（Ｚ軸方向）へ移動させる昇降部４３と、ステージを水平方向（Ｘ−Ｙ軸方向）へ移動させる水平移動部４４とを有する。移動機構４２は、ボールネジ、ラックアンドピニオン、あるいはベルトアンドプーリ等の機構と、この機構を駆動するステッピングモータ等の駆動源とを含む。ステッピングモータ等の駆動源は、メインコントローラ５１に電気的に接続される。移動機構４２は、ステージ４１の位置情報を標本１の位置情報としてメインコントローラ５１にフィードバックする。
【００３４】
高倍率画像取得部２１は、顕微鏡鏡筒３６と、顕微鏡鏡筒３６内に配置された高倍率光学系２２と、照明光学系７５と、第１の撮像部３７とを有する。
高倍率光学系２２は、対物レンズ２３と、結像レンズ２４とを含む。
【００３５】
図３は、対物レンズを示す拡大図である。
図３に示すように、対物レンズ２３は、集光レンズ２７と、カバーガラス３（あるいは、カバーガラス３及びサンプル１）により生じる球面収差を補正する球面収差補正レンズ２８、２９とを有する。すなわち、対物レンズ２３は、補正環機能つき対物レンズである。
集光レンズ２７の球面は、両側非球面とされており、集光レンズ２７自体の球面収差は補正されている。
【００３６】
球面収差補正レンズ２８、２９は、レンズ移動機構３０により、光軸に沿って移動可能に保持されている。レンズ移動機構３０は、図示しないステッピングモータなどの駆動源を有している。この駆動源は、メインコントローラと電気的に接続されている。球面収差補正レンズ２８、２９は、メインコントローラの制御に応じて相対的な位置が変位され、球面収差が補正される。
【００３７】
図１、図３では、球面収差補正レンズが２枚である場合が示されている。しかし、球面収差補正レンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であっても構わない。球面収差補正レンズの枚数は特に限定されない。
【００３８】
照明光学系７５は、照明用のレンズ２５と、照明用の光源２６とを含む。
照明用の光源２６としては、例えば、キセノンランプやハロゲンランプなどが用いられる。照明光学系７５は、透過型照明に限られず、落射型照明により構成されても構わない。後述のプレスキャン部における照明光学系７６についても同様である。
【００３９】
第１の撮像部３７は、高倍率光学系２２の結像位置に配置される。第１の撮像部３７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を含む。
【００４０】
プレスキャン部３１は、プレスキャン光学系３２と、照明光学系７６と、第２の撮像部３８とを含む。プレスキャン部３１は、標本１の高倍率画像の取得に先立って、標本１の撮像範囲６（図２（Ｂ）点線参照）やフォーカス情報等を取得するために用いられる。
【００４１】
プレスキャン光学系３２は、撮像レンズ３３を含む。また、プレスキャン光学系３２は、標本１の構造情報の取得の際に用いられる図示しない一または複数のレンズ群を含む。
照明光学系７６は、照明用のレンズ３４と、照明用の光源３５とを含む。
【００４２】
第２の撮像部３８は、プレスキャン光学系３２の結像位置に配置される。第２の撮像部３８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を含む。
【００４３】
制御装置５０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含むメインコントローラ５１と、記憶部５２と、画像処理部５３とを備えている。
【００４４】
メインコントローラ５１は、顕微鏡システム１００が有する各部と電気的に接続され、顕微鏡システム１００を統括的に制御する。例えば、メインコントローラ５１は、標本１のローディングの制御、球面収差補正レンズ２８、２９移動の制御、ステージ４１の移動の制御などの処理を実行する。また、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７及び第２の撮像部３８からの画像情報、移動機構４２からのステージの位置情報（標本１の位置情報）などを取得する。
【００４５】
記憶部５２は、磁気ディスク、光ディスク等のディスク状の記憶媒体が用いられる。あるいは、記憶部は、固体（半導体、誘電体または磁気抵抗）メモリ等の記憶媒体であってもよい。
記憶部５２には、顕微鏡システム１００の処理に必要な各種のプログラムや、ルックアップテーブル等が記憶されている。また、記憶部５２は、メインコントローラ５１から出力された画像情報や、撮像範囲の情報、フォーカス情報、ステージの位置情報（標本の位置情報）などを記憶する。
【００４６】
画像処理部５３は、記憶部５２に記憶された、画像情報及び位置情報を抽出し、抽出された情報及び位置情報に基づき、画像処理を実行する。また、画像処理部５３は、メインコントローラ５１に制御に応じて、画像処理により生成された画像を表示装置６１に出力して表示させる。
【００４７】
表示装置６１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等により構成される。入力装置６２は、キーボードやマウス等を含む。
【００４８】
［動作説明］
次に、本実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理について説明する。
【００４９】
まず、顕微鏡システム１００の処理の前段階として、ユーザにより、複数の標本１が作成される。この場合、ユーザは、サンプル２をスライスし、スライスされたサンプル２をスライドガラス４及びカバーガラス３に挟みこみ、複数の標本１を作成する。
【００５０】
ユーザは、収納装置１０の開閉部１４を開き、収納装置１０内からラック機構１２を取り出す。そして、ユーザは、収納装置１０から取り出されたラック機構１２に複数の標本１をセットする。ユーザは、複数の標本１がセットされたラック機構１２を開閉部１４から収納装置１０内に入れ、ラック機構１２を収納装置１０内に着装する。この場合、ラック機構１２は、収納装置１０内の所定の位置に着装され、固定される。
【００５１】
次に、ユーザが入力装置６２を操作して、制御装置５０に処理の開始の指令を与えると、顕微鏡システム１００の処理が開始される。
【００５２】
図４は、顕微鏡システムの処理を示すフローチャートである。
【００５３】
メインコントローラ５１は、入力装置６２からの処理の開始の信号が入力されたか否かを判定する（ステップ１０１）。
処理の開始の信号が入力されない場合（ステップ１０１のＮＯ）、メインコントローラ５１は、ステップ１０１へ戻り、再び処理の開始の信号が入力されたか否かを判定する。つまり、メインコントローラ５１は、処理の開始の信号の入力待ちの状態で待機している。
【００５４】
入力装置６２から処理の開始の信号が入力されると（ステップ１０１のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、次のステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、メインコントローラ５１は、ローディング機構１３を駆動させ、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうちの任意の標本１を選択的に収納装置１０からローディングする。収納装置１０からローディングされた標本１は、搬送装置７０に受け渡される。メインコントローラ５１は、搬送装置７０を駆動させ、収納装置１０からローディングされた標本１をステージ４１上へと搬送する。標本１は、ステージ４１上の中央近傍に設けられた光路用の開口４５に対応する位置に配置され、図示しない保持部により位置がずれないように保持される。
【００５５】
標本１がステージ４１上に搬送されると、メインコントローラ５１は、移動機構４２を駆動させ、ステージ４１をプレスキャン部３１の位置まで移動させる（ステップ１０３）。
【００５６】
次に、メインコントローラ５１によりプレスキャンが実行される（ステップ１０４、ステップ１０５）。
プレスキャンでは、標本１の撮像範囲６（図２（Ｂ）点線参照）の設定（ステップ１０４）と、フォーカス情報及び標本の構造情報の取得（ステップ１０５）とが実行される。
【００５７】
ステップ１０４での標本の撮像範囲６の設定においては、まず、メインコントローラ５１は、第２の撮像部３８により標本１全体を撮像し、標本１の全体画像を取得する。次に、メインコントローラ５１は、撮像された標本１全体の画像の輝度情報に基づいて、サンプル２のエッジを検出する。そして、メインコントローラ５１は、エッジに囲まれた領域を撮像範囲６として設定し、記憶部５２に記憶する。
【００５８】
なお、撮像範囲６は、標本のミクロ領域５（図２（Ｂ）一点鎖線参照）を単位領域として設定される。ミクロ領域５は、高倍率画像取得部２１において撮像される高倍率画像に対応する単位領域である。ミクロ領域５は、例えば、縦横１ｍｍ×１ｍｍとされるが、これに限られない。
【００５９】
ステップ１０５でのフォーカス情報の取得においては、例えば、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のオートフォーカスを用いてフォーカス情報が取得される。ＴＴＬ方式のオートフォーカスとしては、例えば、コントラスト（像鮮鋭度）方式のオートフォーカス、位相差方式のオートフォーカス等が挙げられるが、これらに限られない。
【００６０】
コントラスト方式のオートフォーカスが実行される場合、メインコントローラ５１は、第２の撮像部３８から画像情報を取得し、この画像データから像鮮鋭度を検知する。像鮮鋭度の評価には、画像情報の信号がＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を通過することにより得られる高周波成分の強度、あるいは微分により抽出される画像情報の信号のボケ幅等の鮮鋭度を示す信号が用いられる。
【００６１】
メインコントローラ５１は、鮮鋭度が増加するように、ステージ４１をｚ軸方向に移動させる。そして、メインコントローラは、像鮮鋭度が増加から減少へと切り替わる地点で、ステージ４１の移動の向きを反転させ、像鮮鋭度が最大となる地点でステージ４１を停止させる。
【００６２】
メインコントローラ５１は、フォーカスが合ったときの、ステージ４１のｚ軸方向の位置をフォーカス情報として記憶する。
【００６３】
位相差方式のオートフォーカスが用いられる場合、プレスキャン光学系３２には、例えば、一対のＣＣＤラインセンサや、瞳分割部、ハーフミラー等（いずれも図示せず）が付加される。ハーフミラーは、例えば、光軸上の所定の位置に設けられ、光束の一部をＣＣＤラインセンサ側に導く。
【００６４】
一対のＣＣＤラインセンサは、瞳分割部で２分割された光の束をそれぞれ受光し、受光量に応じた信号をメインコントローラ５１に出力する。メインコントローラ５１は、受光量に応じて出力される信号のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置のズレ量を検出し、デフォーカス量を算出する。
【００６５】
メインコントローラ５１は、デフォーカス量に基づき、フォーカス位置を算出する。そして、メインコントローラ５１は、算出されたフォーカス位置をフォーカス情報として記憶部に記憶する。
【００６６】
フォーカス情報は、典型的には、標本１の撮像範囲６に含まれるミクロ領域５の全てについて取得される。メインコントローラ５１は、撮像範囲６をすでに認識しているので、フォーカス情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５について、フォーカス情報を取得すればよい。
【００６７】
あるいは、フォーカス情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５のうち、代表的に選択されたミクロ領域５について取得されても構わない。代表的に選択されるミクロ領域５の数は、例えば、４つとされるが、これに限られない。代表的に選択されるミクロ領域５の数は、撮像範囲６の大きさに応じて可変とされていてもよい。
【００６８】
全てのミクロ領域５のフォーカス情報が取得される場合、画質の点で有利であり、代表点についてフォーカス情報が取得される場合、時間効率の点で有利である。
【００６９】
全てのミクロ領域５についてフォーカス情報が取得される場合と、代表点についてフォーカス情報が取得される場合とで、切り替え可能であっても構わない。
【００７０】
ステップ１０５では、フォーカス情報の取得の他に標本１の構造情報の取得が実行される。標本１の構造情報とは、カバーガラス３の厚さ、サンプル２の厚さ、スライドガラス４の厚さなどである。標本１の構造情報の取得は、プレスキャン光学系３２に含まれる図示しない一または複数のレンズ群により実現される。
【００７１】
標本１の構造情報は、典型的には、標本１の撮像範囲６に含まれるミクロ領域５の全てについて取得される。しかし、これに限られず、標本１の構造情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５のうち、代表的に選択されたミクロ領域５について取得されても構わない。全てのミクロ領域５について標本１の構造情報が取得される場合と、代表的なミクロ領域５について標本１の構造情報が取得される場合とで、切り替え可能であっても構わない。
【００７２】
プレスキャン部３１での処理が終了すると、メインコントローラ５１は、移動機構４２を駆動させ、ステージ４１を高倍率画像取得部２１に移動させる（ステップ１０６）。そして、メインコントローラ５１は、ステップ１０７へ進み、ステップ１０７以降で標本１の高倍率画像を取得する。
【００７３】
この場合、まず、メインコントローラ５１は、水平移動部４４の駆動により水平面内でステージ４１を移動させ、ステージ上に載置された標本１を初期位置に移動させる（ステップ１０７）。
【００７４】
ここで、初期位置とは、標本１の撮像範囲６に含まれる複数のミクロ領域５のうち、最初に高倍率画像が撮像されるミクロ領域５に対応する位置である。標本１が初期位置に移動されると、最初に高倍率画像が撮像されるミクロ領域５が高倍率光学系の光軸上に配置される。
【００７５】
最初に撮像されるミクロ領域５は、例えば、撮像範囲６に含まれる複数のミクロ領域５のうち、左上に位置するミクロ領域５ａとされるが、これに限られない。最初に撮像されるミクロ領域５は、左下、右上、あるいは右下のミクロ領域５であってもよく、最初に撮像されるミクロ領域５については特に限定されない。
【００７６】
次に、メインコントローラ５１は、移動機構４２の昇降部４３の駆動によりステージを上下方向に移動させて、標本を高倍率光学系２２の光軸に沿って移動させ、撮像されるミクロ領域５のフォーカシングを実行する（ステップ１０８）。この場合、メインコントローラ５１は、上述のステップ１０５で取得されたフォーカス情報に基づいて、ステージ４１を上下方向に移動させ、撮像されるミクロ領域５のフォーカスシングを実行する。
【００７７】
次に、メインコントローラは、レンズ移動機構３０を駆動させることで球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させ、球面収差を補正する（ステップ１０９）。
【００７８】
この場合、メインコントローラ５１は、プレスキャン部３１で取得された情報に基づき、レンズ移動機構３０を駆動させて球面収差補正レンズ２８、２９を光軸に沿って移動させ、球面収差を補正する。
【００７９】
球面収差補正についてさらに詳しく説明する。
図５は、球面収差補正についての基本的な考え方を説明するための図である。
図５では、カバーガラス３の底面から少しずれた位置にフォーカス位置（×印参照）がある場合示されている。
【００８０】
球面収差は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４（第１の距離）と相関関係を有する。従って、球面収差補正時の球面収差補正レンズ２８、２９の位置は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４と相関関係を有する。従って、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４をメインコントローラ５１が認識することができれば、メインコントローラ５１は、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させて球面収差を補正することができる。
【００８１】
上述のようにメインコントローラ５１は、プレスキャン時（ステップ１０５）においてフォーカス情報を取得しているので、集光レンズ２７の前面側の先端部と、スライドガラス４の底面との距離Ｄ１は既知である。また、メインコントローラ５１は、プレスキャン時（ステップ１０５）において標本１の構造情報を取得しているので、カバーガラス３の上面と、スライドガラス４の底面との距離Ｄ２（標本１の総厚）も既知である。
【００８２】
さらに、集光レンズ２７の焦点距離から、集光レンズ２７の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離Ｄ３は既知である。
【００８３】
従って、下記の式（１）により、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４を算出することができる。
Ｄ４＝Ｄ２＋Ｄ３−Ｄ１・・・（１）
【００８４】
メインコントローラ５１は、このようにして算出された距離Ｄ４に基づき、球面収差補正レンズの移動量を求め、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させる。
【００８５】
典型的には、メインコントローラ５１は、距離Ｄ４と球面収差補正レンズ２８、２９の位置との関係が示されたルックアップテーブルを参照して球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を求め、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な移動させる。あるいは、メインコントローラ５１は、記憶部５２に記憶されたプログラムに従い、距離Ｄ４に基づいて、球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を求めてもよい。
【００８６】
図５の説明において、距離Ｄ１、距離Ｄ３は、集光レンズ２７の前面側の先端部を基準とした場合について説明したが、距離Ｄ１、距離Ｄ３基準とされる位置は、集光レンズ２７の前面側の先端部でなくてもよい。距離Ｄ１、距離Ｄ３の基準とされる位置は、顕微鏡鏡筒３６側の固定された位置であればどこであっても構わない。
【００８７】
再び図４を参照して、球面収差が補正されると、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７により標本１（サンプル２）のミクロ領域５を撮像し、高倍率画像を取得する（ステップ１１０）。高倍率画像は、ステージ４１の位置情報（標本１の位置情報）と共に記憶部５２に記憶される。
【００８８】
ステップ１１０において、メインコントローラ５１は、移動機構４２の駆動によりｚ軸方向でステージ４１の位置を変え、複数枚の高倍率画像を取得してもよい。すなわち、メインコントローラ５１は、ｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得してもよい。この場合、メインコントローラ５１は、上記ステップ１０５において取得された標本１の構造情報（カバーガラス３、サンプル２、及びスライドガラス４の厚さ）を基にｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得する。高倍率画像が取得される毎のステージ４１のｚ軸方向での移動量は、例えば、１０μｍとされるが、これに限られない。
【００８９】
標本１のミクロ領域の撮像が終了すると、メインコントローラ５１は、撮像範囲６内の未撮像のミクロ領域５があるかを判定する（ステップ１１１）。
【００９０】
未撮像のミクロ領域５がある場合（ステップ１１１のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、水平移動部４４の駆動によりステージ４１を水平方向へ移動させ、標本１を次の位置へ移動させる（ステップ１１２）。標本１が次の位置へ移動されると、次に撮像されるミクロ領域５が高倍率光学系２２の光軸上に配置される。なお、標本１の撮像範囲６内に含まれるミクロ領域５が撮像される順番については、特に限定されない。
【００９１】
標本１が次の位置に移動されると、メインコントローラ５１は、再びステップ１０８〜１１０に示す処理を実行し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する。
【００９２】
ステップ１１１において、未撮像のミクロ領域５がない場合（ステップ１１１のＮＯ）、つまり、撮像範囲６に含まれる全てのミクロ領域５の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１は、次のステップ１１３へ進む。
【００９３】
ステップ１１３では、メインコントローラ５１は、撮像済みの標本１を収納装置１０へ戻す処理を実行する。この場合、まず、メインコントローラ５１は、移動機構４２の水平移動部４４を駆動してステージ４１を搬送装置７０側に移動させて、撮像済みの標本１を搬送装置７０へ受け渡す。メインコントローラ５１は、搬送装置７０及びローディング機構１３を制御し、撮像済みの標本１を収納装置１０の元の位置へ戻す。
【００９４】
撮像済みの標本１が元の位置へ戻されると、メインコントローラ５１は、未撮像の標本１が収納装置１０内にあるかを判定する（ステップ１１４）。未撮像の標本１がある場合（ステップ１１４のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、ステップ１０２へ戻り、ステップ１０２〜ステップ１１３に示す処理を実行する。そして、メインコントローラ５１は、その未撮像の標本１の高倍率画像を取得する。
【００９５】
ステップ１１４において、未撮像の標本がない場合（ステップ１１４のＮＯ）、つまり収納装置１０に収納された全ての標本１の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１による画像取得の処理が終了される。
【００９６】
画像処理部５３は、撮像された高倍率画像（部分画像）と、その高倍率画像が取得された位置を示す位置情報とに基づいて、合成画像を生成する。合成画像が生成されると、画像処理部５３は、メインコントローラ５１に制御に応じて、生成された合成画像を表示装置６１に出力して表示させる。このようにして、標本１（サンプル２）の画像が表示装置６１上に表示される。
【００９７】
［作用等］
以上説明したように、本実施形態では、メインコントローラ５１の制御により、球面収差補正レンズ２８、２９が移動されて、球面収差が補正されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、手動で球面収差を補正する場合に比べて、処理効率が向上し、また、手動で球面収差を補正する場合の煩わしさを解消することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、メインコントローラ５１は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４を算出し、この距離Ｄ４に基づいて、球面収差を補正するので、正確に球面収差を補正することができる。
【００９９】
さらに本実施形態では、プレスキャン部３１において取得された情報（高倍率画像取得部２１でのフォーカシングのためのフォーカス情報、ｚ軸方向スキャンのための標本１の構造情報）を有効に活用して、上記距離Ｄ４を算出することができる。これにより、顕微鏡システムに距離Ｄ４を算出するための新たな部材等を付加する必要がないので、コストを削減することができる。
【０１００】
［第１実施形態変形例］
第１実施形態の説明では、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、上記式（１）により算出されるとして説明した。しかし、距離Ｄ４は、上記式（１）以外の方法によっても算出することができる。
【０１０１】
図５を参照して、例えば、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、以下の式（２）により求めてもよい。
Ｄ４＝Ｄ３−Ｄ５・・・（２）
【０１０２】
つまり、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、集光レンズ２７の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離Ｄ３と、集光レンズ２７の前面側の先端部からカバーガラス３の上面までの距離Ｄ５（第２の距離）との差分により求めても構わない。
【０１０３】
上記式（２）により、距離Ｄ４が算出される場合、顕微鏡システム１００には、集光レンズ２７の前面からカバーガラス３上面までの距離Ｄ５を検出する、図示しない距離センサ（距離測定部）が追加される。
【０１０４】
メインコントローラ５１は、例えば、ステップ１０８におけるフォーカスシングが実行されてフォーカスが合ったときに、距離センサから距離Ｄ５の情報を取得し、この距離の情報に基づいて距離Ｄ４を算出すればよい。
【０１０５】
このような方法によって距離Ｄ４が算出された場合にも、球面収差を正確に補正することができる。
【０１０６】
なお、図５では、距離Ｄ５は、集光レンズ２７の前面側の先端部を基準とした場合が示されているが、距離Ｄ５の基準とされる位置は、集光レンズ２７の前面側の先端部でなくてもよい。距離Ｄ５の基準とされる位置は、顕微鏡鏡筒３６側の固定された位置であればどこであっても構わない。
【０１０７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態においては、顕微鏡システム１００の構成及び顕微鏡システム１００の各部の構成は、典型的に第１実施形態と同様である。従って、顕微鏡システム１００の動作を中心に説明する。なお、第２実施形態以降の説明では、第１実施形態において説明した顕微鏡システム１００及び顕微鏡システム１００の各部については、同一符号を付して説明する。
【０１０８】
図６は、第２実施形態に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
上述の第１実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理の説明では、プレスキャン部３１によるプレスキャン時にフォーカス情報が取得されるとして説明した（図５ステップ１０５参照）。一方、第２実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理では、高倍率画像取得部２１における高倍率画像の取得の際にフォーカス位置が検出される点において、上述の第１実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理と異なっている（図６ステップ２０８参照）。
【０１０９】
メインコントローラ５１は、入力装置６２からの処理の開始の信号が入力されたか否かを判定し（ステップ２０１）、信号が入力された場合、標本１を収納装置１０からローディングしてステージ４１上に搬送する（ステップ２０２）。
【０１１０】
次に、メインコントローラ５１は、ステージ４１をプレスキャン部３１へ移動させて（ステップ２０３）、標本１のプレスキャンを実行する。メインコントローラ５１は、標本１の全体画像を取得し、この全体画像のエッジ検出により、標本１の撮像範囲６を設定する（ステップ２０４）。
【０１１１】
次に、メインコントローラ５１は、標本１の構造情報（カバーガラス３、サンプル２、及びスライドガラス４の厚さ）を取得する（ステップ２０５）。なお、プレスキャン時には、フォーカス情報は取得されない。
【０１１２】
プレスキャンが終了すると、メインコントローラ５１は、ステージ４１を高倍率画像取得部２１へ移動させて（ステップ２０６）、標本１の高倍率画像を取得する。
【０１１３】
メインコントローラ５１は、ステージ４１を水平方向へ移動させて、標本１を初期位置へ移動させる（ステップ２０７）。
【０１１４】
次に、ＴＴＬ方式のオートフォーカスを用いてフォーカスシングが実行される。ＴＴＬ方式のオートフォーカスとしては、例えば、コントラスト（像鮮鋭度）方式のオートフォーカス、位相差方式のオートフォーカス等が用いられる。
【０１１５】
コントラスト方式のオートフォーカスが実行される場合、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７から取得される画像データから像鮮鋭度を検知し、像鮮鋭度が最大となる地点でｚ軸方向のステージ４１の移動を停止させればよい。
【０１１６】
位相差方式のオートフォーカスが用いられる場合、高倍率光学系２２には、例えば、一対のＣＣＤラインセンサや、瞳分割部、ハーフミラー等（いずれも図示せず）が付加される。ハーフミラーは、例えば、対物レンズ２３と結像レンズ２４の間の光軸上に設けられ、光束の一部をＣＣＤラインセンサ側に導く。一対のＣＣＤラインセンサは、瞳分割部で２分割された光の束をそれぞれ受光し、受光量に応じた信号をメインコントローラ５１に出力する。メインコントローラ５１は、受光量に応じて出力される信号のズレ量を検出し、デフォーカス量を算出する。メインコントローラ５１は、算出されたデフォーカス量に基づき、ステージ４１をｚ軸方向に移動させる。
【０１１７】
ＴＴＬ方式のフォーカシングが終了すると、メインコントローラ５１は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４に基づいて、球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を算出する。そして、メインコントローラ５１は、算出された移動量に応じて球面収差補正レンズ２８、２９をｚ軸方向での適切な位置に移動させて球面収差を補正する。
【０１１８】
カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４の算出には、上記式（１）、（２）のうち、どちらの式が用いられてもよい。なお、上記式（２）が用いられる場合、顕微鏡システム１００には、集光レンズ２７の前面側の先端部からカバーガラス３の上面までの距離Ｄ５を検出する距離センサが追加される。
【０１１９】
球面収差が補正されると、メインコントローラ５１は、第１の撮像部により標本１のミクロ領域５を撮像し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する（ステップ２１０）。ステップ２１０において、ｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像が取得されてもよい。この場合、メインコントローラ５１は、プレスキャン時に取得された標本の構造情報を基にｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得する。
【０１２０】
次に、メインコントローラ５１は、未撮像のミクロ領域５があるかを判定し（ステップ２１１）、未撮像のミクロ領域５がある場合、ステージ４１を水平方向へ移動させ、標本１を次の位置へ移動させる（ステップ２１２）。そして、メインコントローラ５１は、再びステップ２０８〜２１０に示す処理を実行し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する。なお、第２実施形態では、撮像範囲６に含まれるミクロ領域の全てについて、ＴＴＬ方式でフォーカス位置が検出されることになるので、代表点についてフォーカス位置の検出がされる場合に比べて画質の点で有利である。
【０１２１】
撮像範囲６に含まれる全てのミクロ領域５の撮像が終了した場合（ステップ２１１のＮＯ）、メインコントローラ５１は、撮像済みの標本１を収納装置１０内の元の位置へ戻す（ステップ２１３）。
【０１２２】
次に、メインコントローラ５１は、未撮像の標本１が収納装置１０内にあるかを判定し（ステップ１１４）、未撮像の標本１がある場合、メインコントローラ５１は、ステップ１０２へ戻り、ステップ１０２〜ステップ１１３に示す処理を実行する。一方で、収納装置１０内に収納された全ての標本１の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１による画像取得の処理が終了される。
【０１２３】
以上のような処理によっても、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、メインコントローラ５１の制御により、球面収差補正レンズ２８、２９が移動されて、球面収差が補正されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、手動で球面収差を補正する場合に比べて、処理効率が向上し、また、手動で球面収差を補正する場合の煩わしさを解消することができる。
【０１２４】
［第２実施形態変形例］
第２実施形態において、プレスキャン部３１を省略するとも可能である。すなわち、第２実施形態では、フォーカス位置が高倍率画像取得部２１において検出されるので、プレスキャン部３１は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【０１２５】
ここで、プレスキャン部３１が省略される場合、ステップ２０５において標本１の構造情報が取得されない。この場合、上記（１）の右辺に示される距離Ｄ２（カバーガラスの上面及びスライドガラスの底面の距離）の情報が取得されないことになる。
【０１２６】
従って、プレスキャン部３１が省略される場合、上記式（２）を用いて、球面収差の補正に用いられる距離Ｄ４（カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離）が算出される。
【０１２７】
あるいは、プレスキャン部３１が省略される場合、カバーガラス３の上面からスライドガラス４の底面の距離Ｄ２（標本１の総厚）を測定する厚さ測定部（図示せず）が顕微鏡システムに追加され、上記式（１）を用いて距離Ｄ４が算出されてもよい。厚さ測定部は、顕微鏡システム１００のどこの位置に設けられても構わないが、例えば、収納装置１０内や、搬送装置７０に設けられる。メインコントローラ５１は、測定部により測定された距離Ｄ２に基づいて、上記式（１）により距離Ｄ４を求め、球面収差を補正すればよい。
【０１２８】
＜第３実施形態＞
次に、本実施形態の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、上記各実施形態と高倍率光学系の構成が異なっている。第３実施形態では、高倍率光学系に含まれるレンズが移動され、球面収差が補正された場合でも、高倍率光学系のフォーカス位置と、結像位置との距離（以下、物像間距離）を一定に保つことができるように構成されている。従って、その点を中心に説明する。
【０１２９】
図７は、第３実施形態に係る顕微鏡システムが備える高倍率光学系を示す図である。
【０１３０】
図７に示すように、高倍率光学系８１は、対物レンズ８２と、結像レンズ８３とを含む。
対物レンズ８２と、結像レンズ８３とは、それぞれレンズ移動機構８４、８５により光軸に沿って移動可能に保持されている。対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、レンズ移動機構８４、８５により相対的な距離が変位されることで、球面収差を補正することが可能とされている。
【０１３１】
すなわち、第３実施形態の対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、球面収差補正レンズとしての機能も兼用する。
【０１３２】
対物レンズ８２は、両側非球面レンズであり、対物レンズ８２自体の球面収差は補正されている。対物レンズ８２の焦点距離は、例えば、２００ｍｍとされ、対物レンズ８２の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離は、例えば１９５．８ｍｍとされる。対物レンズ８２の後面側の曲率半径は、例えば８１３．６４５ｍｍとされ、後面側の円錐定数は、例えば−５１．０５とされる。また、対物レンズ８２の前面側の曲率半径は、例えば−１１６．３５９ｍｍとされ、前面側の円錐定数は、例えば−２．５９０７とされる。
【０１３３】
対物レンズ８２の物体側ＮＡ（numerical aperture）は、例えば、０．７０７とされ、対物レンズ８２の厚さは、例えば、５０ｍｍとされる。
【０１３４】
なお、対物レンズ８２の焦点距離、曲率半径、円錐定数、ＮＡ、厚さなどの値は、上記した値に限れられず、もちろん他の値も取り得る。
【０１３５】
結像レンズ８３としては、薄肉理想レンズが想定されている。結像レンズ８３の焦点距離は、例えば、１００ｍｍとされるが、これに限られない。
【０１３６】
上述のように、対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、移動可能であるが、基準状態では、第１の撮像部３７の結像面と結像レンズ８３との距離は、１００ｍｍとされる。また、基準状態では、結像レンズ８３と対物レンズ８２の後面側の最後部との距離は、１００ｍｍとされる。
【０１３７】
図８は、図７に示す高倍率光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
図８に示すように、スポットダイアグラムのＲＭＳ（root mean square）半径は、０．５６８μｍであり、ほぼ回折限界である。
【０１３８】
次に、高倍率光学系８１に含まれるレンズ８２、８３が移動され、球面収差が補正される際に高倍率光学系８１の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方について説明する。
【０１３９】
図９、図１０、図１１は、この基本的な考え方を説明するための図である。
【０１４０】
図９（Ａ）に示すように、高倍率光学系８１に厚さ１０ｍｍのカバーガラス３が挿入され、カバーガラス３の底面に合わせてフォーカスが調整されたとする。
【０１４１】
この場合のフォーカス位置及び結像位置の距離（物像間距離）は、１００ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＋１８９．３８ｍｍ＋１０ｍｍ＝４４９．３８ｍｍである。
【０１４２】
一方で、上記図７に示す場合、つまり、カバーガラスが挿入されていない場合の物像間距離は、１００ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＋１９５．８ｍｍ＝４４５．８ｍｍである。
【０１４３】
従って、高倍率光学系８１に１０ｍｍのカバーガラス３が挿入された場合、カバーガラス３が挿入されていない場合に比べて、３．５８ｍｍ分、物像間距離が伸びる。これは、カバーガラス３の屈折率（例えば、屈折率１．５）により、フォーカス位置がずれるためである。
【０１４４】
このままだと、物像間距離が変化したしままである。そこで、物像間距離をカバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致させるために、図１０（Ａ）に示すように、対物レンズ８２及び結像レンズ８３の距離が調整されたとする。つまり、対物レンズ８２が上方に３．５８ｍｍ、カバーガラス３が上方に３．５８ｍｍ移動されたとする。
【０１４５】
この場合、物像間距離は、１００ｍｍ＋９６．４２ｍｍ＋５０ｍｍ＋１８９．３８ｍｍ＋１０ｍｍ＝４４５．８ｍｍとなり、カバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致する。
【０１４６】
図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）に示す場合のスポットダイアグラムが示されている。
図１０（Ｂ）に示すように、スポットダイアグラムのＲＭＳ半径は、球面収差の影響で大幅に悪化し、４１μｍとなる。すなわち、物像間距離が一致したとしても、球面収差の影響によりＲＭＳ半径が大幅に悪化する。
【０１４７】
この球面収差は、カバーガラス３（物体）と、結像レンズ８３との距離を変化させることで補正することができる。
【０１４８】
図１１（Ａ）には、物像間距離が、カバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致する場合であって、かつ、ＲＭＳが最小となる場合の各部材の位置関係が示されている。
【０１４９】
図１１に示すように、厚さ１０ｍｍのカバーガラス３が高倍率光学系８１に挿入された場合、結像面及び結像レンズ８３の距離は、１００．０６４ｍｍとされる（カバーガラス３の上面及び結像レンズ８３の距離は３４５．７０９ｍｍ）。また、結像レンズ８３及び対物レンズ８２の後面の距離は、９６．７４３ｍｍとされ、対物レンズ８２の前面及びカバーガラス３の上面の距離は、１８８．９６６ｍｍとされる。
【０１５０】
結像レンズ８３、対物レンズ８２等を上記位置関係とすることで、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができる。
【０１５１】
図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）に示す場合のスポットダイアグラムが示されている。
図１１（Ｂ）に示すように、球面収差は適切に補正されており、この場合のＲＭＳ半径は、５．７９μｍとなる。
【０１５２】
図１２は、カバーガラス３の厚さと、各種のパラメータとの関係を示す図である。図１２では、各種のパラメータとして、カバーガラス３（物体）及び結像レンズ８３の距離と、結像レンズ８３及び対物レンズ８２の後面の距離と、対物レンズ８２の前面及びカバーガラス３の上面の距離と、ＲＭＳ半径とが示されている。
【０１５３】
図１３は、図１２に示す表をグラフ化した、カムカーブを示す図である。
なお、図１２、図１３では、カバーガラス３の厚さがゼロの場合（図７参照）を基準として変化分が示されている。
【０１５４】
図１２、図１３では、カバーガラス３の厚さと、各種パラメータとの関係が示されているが、カバーガラス３の上面及びフォーカス位置の距離Ｄ４（図５参照）と、上記各種パラメータとの関係についても図１２、図１３に示す関係は成立する。
【０１５５】
典型的には、メインコントローラ５１は、上記式（１）、あるいは上記式（２）により算出された距離Ｄ４に基づいて、結像レンズ、対物レンズ、ステージを移動させ、各種のパラメータが図１２、図１３に示す関係を満たすようにすればよい。これにより、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができる。
【０１５６】
このように、第３実施形態では、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができるので、フォーカス合わせの高速化、単純化が実現される。
【０１５７】
［第３実施形態変形例］
第３実施形態の説明では、対物レンズ８２及び結像レンズ８３の両方が、レンズ移動機構８４、８５により光軸に沿って移動される場合について説明した。しかし、レンズ移動機構によって移動されるのは、対物レンズ８２及び結像レンズ８３のうち、いずれか一方であっても構わない。また、第３実施形態では、高倍率光学系８１は、２枚のレンズ８２、８３により構成される場合について説明したが、高倍率光学系８１に含まれるレンズの枚数は、３枚以上であっても構わない。この場合、レンズ移動機構によって光軸に沿って移動されるレンズ（球面収差補正レンズ）の枚数も特に限定されない。
【０１５８】
＜各種変形例＞
上記各実施形態では、フォーカシングの際に、ステージ４１側が上下方向（ｚ軸方向）に移動するとして説明した。しかし、これに限られず、顕微鏡鏡筒３６側が上下方向に移動されても構わない。あるいは、ステージ４１側及び顕微鏡鏡筒３６側の両方が上下方向に相対的に移動可能であっても構わない。
【符号の説明】
【０１５９】
１…標本
２…サンプル
３…カバーガラス
４…スライドガラス
１０…収納装置
１３…ローディング機構
２０…顕微鏡装置
２１…高倍率画像取得部
２２、８１…高倍率光学系
２３、８２…対物レンズ
２４、８３…結像レンズ
２７…集光レンズ
２８．２９…球面収差補正レンズ
３０、８４、８５…レンズ移動機構
３１…プレスキャン部
３２…プレスキャン光学系
３６…顕微鏡鏡筒
３７…第１の撮像部
３８…第２の撮像部
４１…ステージ
４２…移動機構
４３…昇降部
４４…水平移動部
５０…制御装置
５１…メインコントローラ
５３…画像処理部
６１…表示装置
７０…搬送装置
１００…顕微鏡システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体サンプルなどのサンプルを高倍率で撮像し、得られた画像データから合成画像を生成して表示部に表示させる顕微鏡システム及びこの顕微鏡システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体サンプル等のサンプルを高倍率で撮像し、得られた画像データから合成画像を生成して表示部に表示させる顕微鏡システムが広く知られるようになった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
下記特許文献１には、生体サンプルがスライドされた試料Ｓの蛍光観察画像を取得する顕微鏡装置（１０）と、顕微鏡装置（１０）による画像の取得の制御等を実行する制御装置（６０）とを備えた蛍光顕微鏡システムが記載されている。顕微鏡装置（１０）は、複数の試料Ｓを格納可能な試料格納部（１１）と、試料Ｓを搬送する試料搬送部（１４）と、試料Ｓを載置する試料ステージ（１５）とを有する。また、顕微鏡装置（１０）は、試料Ｓの低倍率画像を取得するマクロ画像取得部（２０）と、試料Ｓの高倍率画像を取得するミクロ画像取得部（３０）とを有する。制御装置（６０）は、顕微鏡装置（１０）における画像取得動作の制御や、画像取得条件の設定、取得された試料Ｓの画像データの処理、表示装置（７１）による試料Ｓの画像の表示の制御等の処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１７７３号公報（段落[００２２]〜［００２７］図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、生体サンプル等のサンプルは、一般的にスライドガラスやカバーガラス等の透明の保持部材によって保持されて、顕微鏡システムにより画像が取得される。従って、サンプルの撮像に用いられる光学系（レンズ）と、サンプルとの間にカバーガラスが介在されるので、球面収差が生じてしまい、高精細なサンプルの画像を取得することができないといった問題がある。また、生体サンプル等のサンプル自体が半透明である場合もあるので、これが原因で球面収差が生じてしまう場合もある。
【０００６】
そこで、例えば、従来周知の補正環機能つき対物レンズを光学系に採用し、球面収差を補正することが考えられる。しかしながら、補正環機能つき対物レンズは、一般的にユーザが手動で補正環を回し、球面収差を補正しなければならないので面倒である。
【０００７】
顕微鏡システムでは、１つのサンプルに対して複数枚（例えば、１００枚）の高倍率画像を取得し、この高倍率画像を合成して表示部に表示させる。球面収差の原因となるカバーガラス（あるいは、サンプル自体）は、正確に厚さが一定でないので、球面収差を補正するために、ユーザは、例えば１００回、補正環の回転角を調整して球面収差を補正しなければならない。従って、特に、顕微鏡システムでは、手動で球面収差を補正するのは面倒である。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、自動的に球面収差を補正することができる顕微鏡システム、及びこの顕微鏡システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る顕微鏡システムは、収納部と、ステージと、光学系と、撮像部と、移動機構と、制御部と、画像処理部と、表示部とを具備する。
前記収納部は、複数の標本を収納可能である。
前記ステージは、前記収納部からローディングされた前記標本を載置する。
前記光学系は、球面収差補正用のレンズを有する。
前記撮像部は、前記光学系を介して、前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能である。
前記移動機構は、前記球面収差補正用のレンズを光軸に沿って移動させる。
前記制御部は、前記移動機構による前記球面収差補正用のレンズの移動を制御し、球面収差を補正する。
前記画像処理部は、前記撮像部により撮像された前記部分画像を合成し、合成画像を生成する。
前記表示部は、前記生成された前記合成画像を表示する。
【００１０】
本発明では、制御部により、移動機構による球面収差補正用のレンズの移動が制御されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、部分画像の撮像毎に手動で球面収差を補正する煩わしさを解消することができる。
【００１１】
上記顕微鏡システムにおいて、前記制御部は、前記標本の上面と、前記光学系のフォーカス位置との第１の距離を算出し、前記第１の距離に応じて、前記球面収差補正用のレンズを移動させるように前記移動機構を制御してもよい。
【００１２】
球面収差は、標本の上面からフォーカス位置までの第１の距離と相関関係を有する。従って、球面収差補正用のレンズの、球面収差を補正するための適切な位置は、第１の距離と相関関係を有する。
本発明では、制御部の制御により、第１の距離に応じて球面収差補正用のレンズが移動されるので、球面収差補正用のレンズを適切な位置に移動させ、正確に球面収差を補正することができる。
【００１３】
上記顕微鏡システムにおいて、前記制御部は、前記光学系のフォーカス位置と結像位置との距離を一定に保つように、前記球面収差補正用のレンズを移動させてもよい。
これにより、フォーカス合わせの高速化、単純化が実現される。
【００１４】
上記顕微鏡システムは、前記撮像部による前記標本の前記部分画像の撮像に先立って、前記標本をプレスキャンするプレスキャン部をさらに具備していてもよい。この場合、前記制御部は、前記プレスキャン部により得られた情報に基づいて前記第１の距離を算出してもよい。
本発明では、プレスキャン部によって得られる情報を有効活用して、第１の距離を算出することができる。これにより、第１の距離を算出するために、顕微鏡システムに新たな部材等を付加する必要がないのでコストを削減することができる。
【００１５】
上記顕微鏡システムは、前記標本の厚さを測定する厚さ測定部をさらに具備していてもよい。この場合、前記制御部は、前記標本の厚さの情報に基づいて前記第１の距離を算出してもよい。
このような方法により、第１の距離が算出されても、球面収差を適切に補正することができる。
【００１６】
上記顕微鏡システムは、顕微鏡鏡筒と、移動部と、距離測定部とをさらに具備していてもよい。
前記顕微鏡鏡筒は、前記光学系を内包する。
前記移動部は、前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる。
前記距離測定部は、前記顕微鏡鏡筒側の所定の位置と、前記カバーガラスの上面との第２の距離を測定する。
この場合、前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行し、フォーカスが合ったときの前記距離測定部からの前記第２の距離の情報に基づいて、前記第１の距離を算出してもよい。
【００１７】
このような方法により、第１の距離が算出されても、球面収差を適切に補正することができる。
【００１８】
上記顕微鏡システムが、前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部とをさらに具備する場合、前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行してもよい。
この場合、前記制御部は、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のフォーカシングを実行してもよい。
【００１９】
本発明の一形態に係る顕微鏡システムの制御方法は、複数の標本を収納可能な収納部から前記標本をローディングさせて前記標本をステージ上に載置させることを含む。
球面収差補正用のレンズを有する光学系の光軸に沿って前記球面収差補正用のレンズを移動させる移動機構の制御により球面収差が補正される。
前記光学系を介して前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部から前記部分画像の情報が取得される。
前記部分画像の情報に基づいて合成画像が生成される。
前記生成された合成画像が表示部に表示される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、自動的に球面収差を補正することができる顕微鏡システム、及びこの顕微鏡システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図である。
【図２】顕微鏡システムにより観察される標本の一例を示す図である。
【図３】対物レンズを示す拡大図である。
【図４】顕微鏡システムの処理を示すフローチャートである。
【図５】球面収差補正についての基本的な考え方を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る顕微鏡システムが備える高倍率光学系を示す図である。
【図８】図７に示す高倍率光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【図９】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１０】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１１】球面収差が補正される際に高倍率光学系の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方を説明するための図である。
【図１２】カバーガラスの厚さと、各種のパラメータとの関係を示す図である。
【図１３】図１２に示す表をグラフ化した、カムカーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
［顕微鏡システムの全体構成及び各部の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図である。図２は、顕微鏡システムにより観察される標本の一例を示す図である。図２（Ａ）は、標本の側面図であり、図２（Ｂ）は、標本の平面図である。なお、本明細書中で説明する、各図では、図面を分かりやすく表示するため、顕微鏡システムが有する各装置や、各装置が有する各部材等の大きさを実際の寸法とは異なって表示する場合がある。
【００２３】
図１に示すように、顕微鏡システム１００は、複数の標本１を収納可能な収納装置１０と、標本１の画像データを取得する顕微鏡装置２０と、収納装置１０及び顕微鏡装置２０の間で、標本１を搬送する搬送装置７０とを備えている。また、顕微鏡システム１００は、標本１（サンプル２）の画像を表示する表示装置６１と、入力装置６２と、上記各装置を統括的に制御する制御装置５０とを備えている。
【００２４】
図２に示すように、標本１は、スライドガラス４と、カバーガラス３と、スライドガラス４及びカバーガラス３に挟み込まれて保持されたサンプル２とを含む。
スライドガラス４及びカバーガラス３の材料としては、例えばＢＫ７（登録商標）などの光学ガラスが用いられるが、これに限定されない。
【００２５】
サンプル２としては、例えば、病理サンプルや、人以外の動物、植物などの生体組織サンプルが用いられる。サンプル２の種類は、特に限定されず、医療分野、薬品分野、食品分野、農業分野等から適宜選択されたものが用いられればよい。
【００２６】
収納装置１０は、収納装置本体１１と、複数の標本１を棚状に並べて収納するラック機構１２と、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうち、任意の標本１をローディングするローディング機構１３とを有する。
【００２７】
収納装置本体１１の側部には、ユーザが標本１を出し入れするときに用いられる開閉部１４が設けられる。また、収納装置本体１１の側部には、ローディング機構１３が標本１をローディングするための開口１５が設けられる。
【００２８】
ラック機構１２は、収納装置本体１１に対して着脱可能に設けられている。ラック機構１２は、複数の標本１が棚状に並べられた状態で、開閉部１４を介して収納装置本体１１から出し入れされる。
【００２９】
ローディング機構１３は、例えば、図示しないベルトコンベアや、ベルトコンベアを駆動するモータ等の駆動源等により構成される。モータ等の駆動源は、制御装置５０のメインコントローラ５１に電気的に接続される。ローディング機構１３は、メインコントローラ５１の制御に応じて、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうち、任意の標本１を収納装置本体１１から選択的にローディングすることが可能とされている。また、ローディング機構１３は、搬送装置７０から受け渡された撮像済みの標本をラック機構１２の元の位置に収納させることが可能とされている。
【００３０】
搬送装置７０は、例えば、図示しないベルトコンベアや、ベルトコンベアを駆動させるモータ等の駆動源等とにより構成される。モータ等の駆動源は、メインコントローラ５１に電気的に接続される。搬送装置７０は、メインコントローラ５１の制御に応じて、収納装置本体１１からローディングされた標本１を、顕微鏡装置２０のステージ４１上へと搬送する。また、搬送装置７０は、顕微鏡装置２０により撮像が終了した標本１を、ステージ４１上から搬送し、ローディング機構１３へと受け渡す。
【００３１】
顕微鏡装置２０は、標本１を載置するステージ４１と、ステージ４１を上下方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）へ移動させる移動機構４２とを有する。また、顕微鏡装置２０は、標本１をプレスキャンするプレスキャン部３１と、標本１の高倍率画像（部分画像）を取得する高倍率画像取得部２１とを有する。
【００３２】
ステージ４１の中央近傍には、光路用の開口４５が設けられる。また、ステージ４１には標本１がステージ４１上に配置されたときに標本１がステージ４１上でずれないように保持する保持部（図示せず）が設けられる。標本１は、搬送装置７０により、ステージ４１上の光路用の開口４５が設けられた位置に搬送され、保持部により保持される。ステージ４１は、プレスキャン部３１と、高倍率画像取得部２１との間で移動可能とされる。
【００３３】
移動機構４２は、ステージ４１を上下方向（Ｚ軸方向）へ移動させる昇降部４３と、ステージを水平方向（Ｘ−Ｙ軸方向）へ移動させる水平移動部４４とを有する。移動機構４２は、ボールネジ、ラックアンドピニオン、あるいはベルトアンドプーリ等の機構と、この機構を駆動するステッピングモータ等の駆動源とを含む。ステッピングモータ等の駆動源は、メインコントローラ５１に電気的に接続される。移動機構４２は、ステージ４１の位置情報を標本１の位置情報としてメインコントローラ５１にフィードバックする。
【００３４】
高倍率画像取得部２１は、顕微鏡鏡筒３６と、顕微鏡鏡筒３６内に配置された高倍率光学系２２と、照明光学系７５と、第１の撮像部３７とを有する。
高倍率光学系２２は、対物レンズ２３と、結像レンズ２４とを含む。
【００３５】
図３は、対物レンズを示す拡大図である。
図３に示すように、対物レンズ２３は、集光レンズ２７と、カバーガラス３（あるいは、カバーガラス３及びサンプル１）により生じる球面収差を補正する球面収差補正レンズ２８、２９とを有する。すなわち、対物レンズ２３は、補正環機能つき対物レンズである。
集光レンズ２７の球面は、両側非球面とされており、集光レンズ２７自体の球面収差は補正されている。
【００３６】
球面収差補正レンズ２８、２９は、レンズ移動機構３０により、光軸に沿って移動可能に保持されている。レンズ移動機構３０は、図示しないステッピングモータなどの駆動源を有している。この駆動源は、メインコントローラと電気的に接続されている。球面収差補正レンズ２８、２９は、メインコントローラの制御に応じて相対的な位置が変位され、球面収差が補正される。
【００３７】
図１、図３では、球面収差補正レンズが２枚である場合が示されている。しかし、球面収差補正レンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であっても構わない。球面収差補正レンズの枚数は特に限定されない。
【００３８】
照明光学系７５は、照明用のレンズ２５と、照明用の光源２６とを含む。
照明用の光源２６としては、例えば、キセノンランプやハロゲンランプなどが用いられる。照明光学系７５は、透過型照明に限られず、落射型照明により構成されても構わない。後述のプレスキャン部における照明光学系７６についても同様である。
【００３９】
第１の撮像部３７は、高倍率光学系２２の結像位置に配置される。第１の撮像部３７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を含む。
【００４０】
プレスキャン部３１は、プレスキャン光学系３２と、照明光学系７６と、第２の撮像部３８とを含む。プレスキャン部３１は、標本１の高倍率画像の取得に先立って、標本１の撮像範囲６（図２（Ｂ）点線参照）やフォーカス情報等を取得するために用いられる。
【００４１】
プレスキャン光学系３２は、撮像レンズ３３を含む。また、プレスキャン光学系３２は、標本１の構造情報の取得の際に用いられる図示しない一または複数のレンズ群を含む。
照明光学系７６は、照明用のレンズ３４と、照明用の光源３５とを含む。
【００４２】
第２の撮像部３８は、プレスキャン光学系３２の結像位置に配置される。第２の撮像部３８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を含む。
【００４３】
制御装置５０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含むメインコントローラ５１と、記憶部５２と、画像処理部５３とを備えている。
【００４４】
メインコントローラ５１は、顕微鏡システム１００が有する各部と電気的に接続され、顕微鏡システム１００を統括的に制御する。例えば、メインコントローラ５１は、標本１のローディングの制御、球面収差補正レンズ２８、２９移動の制御、ステージ４１の移動の制御などの処理を実行する。また、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７及び第２の撮像部３８からの画像情報、移動機構４２からのステージの位置情報（標本１の位置情報）などを取得する。
【００４５】
記憶部５２は、磁気ディスク、光ディスク等のディスク状の記憶媒体が用いられる。あるいは、記憶部は、固体（半導体、誘電体または磁気抵抗）メモリ等の記憶媒体であってもよい。
記憶部５２には、顕微鏡システム１００の処理に必要な各種のプログラムや、ルックアップテーブル等が記憶されている。また、記憶部５２は、メインコントローラ５１から出力された画像情報や、撮像範囲の情報、フォーカス情報、ステージの位置情報（標本の位置情報）などを記憶する。
【００４６】
画像処理部５３は、記憶部５２に記憶された、画像情報及び位置情報を抽出し、抽出された情報及び位置情報に基づき、画像処理を実行する。また、画像処理部５３は、メインコントローラ５１に制御に応じて、画像処理により生成された画像を表示装置６１に出力して表示させる。
【００４７】
表示装置６１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等により構成される。入力装置６２は、キーボードやマウス等を含む。
【００４８】
［動作説明］
次に、本実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理について説明する。
【００４９】
まず、顕微鏡システム１００の処理の前段階として、ユーザにより、複数の標本１が作成される。この場合、ユーザは、サンプル２をスライスし、スライスされたサンプル２をスライドガラス４及びカバーガラス３に挟みこみ、複数の標本１を作成する。
【００５０】
ユーザは、収納装置１０の開閉部１４を開き、収納装置１０内からラック機構１２を取り出す。そして、ユーザは、収納装置１０から取り出されたラック機構１２に複数の標本１をセットする。ユーザは、複数の標本１がセットされたラック機構１２を開閉部１４から収納装置１０内に入れ、ラック機構１２を収納装置１０内に着装する。この場合、ラック機構１２は、収納装置１０内の所定の位置に着装され、固定される。
【００５１】
次に、ユーザが入力装置６２を操作して、制御装置５０に処理の開始の指令を与えると、顕微鏡システム１００の処理が開始される。
【００５２】
図４は、顕微鏡システムの処理を示すフローチャートである。
【００５３】
メインコントローラ５１は、入力装置６２からの処理の開始の信号が入力されたか否かを判定する（ステップ１０１）。
処理の開始の信号が入力されない場合（ステップ１０１のＮＯ）、メインコントローラ５１は、ステップ１０１へ戻り、再び処理の開始の信号が入力されたか否かを判定する。つまり、メインコントローラ５１は、処理の開始の信号の入力待ちの状態で待機している。
【００５４】
入力装置６２から処理の開始の信号が入力されると（ステップ１０１のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、次のステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、メインコントローラ５１は、ローディング機構１３を駆動させ、ラック機構１２に収納された複数の標本１のうちの任意の標本１を選択的に収納装置１０からローディングする。収納装置１０からローディングされた標本１は、搬送装置７０に受け渡される。メインコントローラ５１は、搬送装置７０を駆動させ、収納装置１０からローディングされた標本１をステージ４１上へと搬送する。標本１は、ステージ４１上の中央近傍に設けられた光路用の開口４５に対応する位置に配置され、図示しない保持部により位置がずれないように保持される。
【００５５】
標本１がステージ４１上に搬送されると、メインコントローラ５１は、移動機構４２を駆動させ、ステージ４１をプレスキャン部３１の位置まで移動させる（ステップ１０３）。
【００５６】
次に、メインコントローラ５１によりプレスキャンが実行される（ステップ１０４、ステップ１０５）。
プレスキャンでは、標本１の撮像範囲６（図２（Ｂ）点線参照）の設定（ステップ１０４）と、フォーカス情報及び標本の構造情報の取得（ステップ１０５）とが実行される。
【００５７】
ステップ１０４での標本の撮像範囲６の設定においては、まず、メインコントローラ５１は、第２の撮像部３８により標本１全体を撮像し、標本１の全体画像を取得する。次に、メインコントローラ５１は、撮像された標本１全体の画像の輝度情報に基づいて、サンプル２のエッジを検出する。そして、メインコントローラ５１は、エッジに囲まれた領域を撮像範囲６として設定し、記憶部５２に記憶する。
【００５８】
なお、撮像範囲６は、標本のミクロ領域５（図２（Ｂ）一点鎖線参照）を単位領域として設定される。ミクロ領域５は、高倍率画像取得部２１において撮像される高倍率画像に対応する単位領域である。ミクロ領域５は、例えば、縦横１ｍｍ×１ｍｍとされるが、これに限られない。
【００５９】
ステップ１０５でのフォーカス情報の取得においては、例えば、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のオートフォーカスを用いてフォーカス情報が取得される。ＴＴＬ方式のオートフォーカスとしては、例えば、コントラスト（像鮮鋭度）方式のオートフォーカス、位相差方式のオートフォーカス等が挙げられるが、これらに限られない。
【００６０】
コントラスト方式のオートフォーカスが実行される場合、メインコントローラ５１は、第２の撮像部３８から画像情報を取得し、この画像データから像鮮鋭度を検知する。像鮮鋭度の評価には、画像情報の信号がＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を通過することにより得られる高周波成分の強度、あるいは微分により抽出される画像情報の信号のボケ幅等の鮮鋭度を示す信号が用いられる。
【００６１】
メインコントローラ５１は、鮮鋭度が増加するように、ステージ４１をｚ軸方向に移動させる。そして、メインコントローラは、像鮮鋭度が増加から減少へと切り替わる地点で、ステージ４１の移動の向きを反転させ、像鮮鋭度が最大となる地点でステージ４１を停止させる。
【００６２】
メインコントローラ５１は、フォーカスが合ったときの、ステージ４１のｚ軸方向の位置をフォーカス情報として記憶する。
【００６３】
位相差方式のオートフォーカスが用いられる場合、プレスキャン光学系３２には、例えば、一対のＣＣＤラインセンサや、瞳分割部、ハーフミラー等（いずれも図示せず）が付加される。ハーフミラーは、例えば、光軸上の所定の位置に設けられ、光束の一部をＣＣＤラインセンサ側に導く。
【００６４】
一対のＣＣＤラインセンサは、瞳分割部で２分割された光の束をそれぞれ受光し、受光量に応じた信号をメインコントローラ５１に出力する。メインコントローラ５１は、受光量に応じて出力される信号のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置のズレ量を検出し、デフォーカス量を算出する。
【００６５】
メインコントローラ５１は、デフォーカス量に基づき、フォーカス位置を算出する。そして、メインコントローラ５１は、算出されたフォーカス位置をフォーカス情報として記憶部に記憶する。
【００６６】
フォーカス情報は、典型的には、標本１の撮像範囲６に含まれるミクロ領域５の全てについて取得される。メインコントローラ５１は、撮像範囲６をすでに認識しているので、フォーカス情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５について、フォーカス情報を取得すればよい。
【００６７】
あるいは、フォーカス情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５のうち、代表的に選択されたミクロ領域５について取得されても構わない。代表的に選択されるミクロ領域５の数は、例えば、４つとされるが、これに限られない。代表的に選択されるミクロ領域５の数は、撮像範囲６の大きさに応じて可変とされていてもよい。
【００６８】
全てのミクロ領域５のフォーカス情報が取得される場合、画質の点で有利であり、代表点についてフォーカス情報が取得される場合、時間効率の点で有利である。
【００６９】
全てのミクロ領域５についてフォーカス情報が取得される場合と、代表点についてフォーカス情報が取得される場合とで、切り替え可能であっても構わない。
【００７０】
ステップ１０５では、フォーカス情報の取得の他に標本１の構造情報の取得が実行される。標本１の構造情報とは、カバーガラス３の厚さ、サンプル２の厚さ、スライドガラス４の厚さなどである。標本１の構造情報の取得は、プレスキャン光学系３２に含まれる図示しない一または複数のレンズ群により実現される。
【００７１】
標本１の構造情報は、典型的には、標本１の撮像範囲６に含まれるミクロ領域５の全てについて取得される。しかし、これに限られず、標本１の構造情報は、撮像範囲６に含まれるミクロ領域５のうち、代表的に選択されたミクロ領域５について取得されても構わない。全てのミクロ領域５について標本１の構造情報が取得される場合と、代表的なミクロ領域５について標本１の構造情報が取得される場合とで、切り替え可能であっても構わない。
【００７２】
プレスキャン部３１での処理が終了すると、メインコントローラ５１は、移動機構４２を駆動させ、ステージ４１を高倍率画像取得部２１に移動させる（ステップ１０６）。そして、メインコントローラ５１は、ステップ１０７へ進み、ステップ１０７以降で標本１の高倍率画像を取得する。
【００７３】
この場合、まず、メインコントローラ５１は、水平移動部４４の駆動により水平面内でステージ４１を移動させ、ステージ上に載置された標本１を初期位置に移動させる（ステップ１０７）。
【００７４】
ここで、初期位置とは、標本１の撮像範囲６に含まれる複数のミクロ領域５のうち、最初に高倍率画像が撮像されるミクロ領域５に対応する位置である。標本１が初期位置に移動されると、最初に高倍率画像が撮像されるミクロ領域５が高倍率光学系の光軸上に配置される。
【００７５】
最初に撮像されるミクロ領域５は、例えば、撮像範囲６に含まれる複数のミクロ領域５のうち、左上に位置するミクロ領域５ａとされるが、これに限られない。最初に撮像されるミクロ領域５は、左下、右上、あるいは右下のミクロ領域５であってもよく、最初に撮像されるミクロ領域５については特に限定されない。
【００７６】
次に、メインコントローラ５１は、移動機構４２の昇降部４３の駆動によりステージを上下方向に移動させて、標本を高倍率光学系２２の光軸に沿って移動させ、撮像されるミクロ領域５のフォーカシングを実行する（ステップ１０８）。この場合、メインコントローラ５１は、上述のステップ１０５で取得されたフォーカス情報に基づいて、ステージ４１を上下方向に移動させ、撮像されるミクロ領域５のフォーカスシングを実行する。
【００７７】
次に、メインコントローラは、レンズ移動機構３０を駆動させることで球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させ、球面収差を補正する（ステップ１０９）。
【００７８】
この場合、メインコントローラ５１は、プレスキャン部３１で取得された情報に基づき、レンズ移動機構３０を駆動させて球面収差補正レンズ２８、２９を光軸に沿って移動させ、球面収差を補正する。
【００７９】
球面収差補正についてさらに詳しく説明する。
図５は、球面収差補正についての基本的な考え方を説明するための図である。
図５では、カバーガラス３の底面から少しずれた位置にフォーカス位置（×印参照）がある場合示されている。
【００８０】
球面収差は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４（第１の距離）と相関関係を有する。従って、球面収差補正時の球面収差補正レンズ２８、２９の位置は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４と相関関係を有する。従って、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４をメインコントローラ５１が認識することができれば、メインコントローラ５１は、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させて球面収差を補正することができる。
【００８１】
上述のようにメインコントローラ５１は、プレスキャン時（ステップ１０５）においてフォーカス情報を取得しているので、集光レンズ２７の前面側の先端部と、スライドガラス４の底面との距離Ｄ１は既知である。また、メインコントローラ５１は、プレスキャン時（ステップ１０５）において標本１の構造情報を取得しているので、カバーガラス３の上面と、スライドガラス４の底面との距離Ｄ２（標本１の総厚）も既知である。
【００８２】
さらに、集光レンズ２７の焦点距離から、集光レンズ２７の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離Ｄ３は既知である。
【００８３】
従って、下記の式（１）により、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４を算出することができる。
Ｄ４＝Ｄ２＋Ｄ３−Ｄ１・・・（１）
【００８４】
メインコントローラ５１は、このようにして算出された距離Ｄ４に基づき、球面収差補正レンズの移動量を求め、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な位置に移動させる。
【００８５】
典型的には、メインコントローラ５１は、距離Ｄ４と球面収差補正レンズ２８、２９の位置との関係が示されたルックアップテーブルを参照して球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を求め、球面収差補正レンズ２８、２９を適切な移動させる。あるいは、メインコントローラ５１は、記憶部５２に記憶されたプログラムに従い、距離Ｄ４に基づいて、球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を求めてもよい。
【００８６】
図５の説明において、距離Ｄ１、距離Ｄ３は、集光レンズ２７の前面側の先端部を基準とした場合について説明したが、距離Ｄ１、距離Ｄ３基準とされる位置は、集光レンズ２７の前面側の先端部でなくてもよい。距離Ｄ１、距離Ｄ３の基準とされる位置は、顕微鏡鏡筒３６側の固定された位置であればどこであっても構わない。
【００８７】
再び図４を参照して、球面収差が補正されると、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７により標本１（サンプル２）のミクロ領域５を撮像し、高倍率画像を取得する（ステップ１１０）。高倍率画像は、ステージ４１の位置情報（標本１の位置情報）と共に記憶部５２に記憶される。
【００８８】
ステップ１１０において、メインコントローラ５１は、移動機構４２の駆動によりｚ軸方向でステージ４１の位置を変え、複数枚の高倍率画像を取得してもよい。すなわち、メインコントローラ５１は、ｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得してもよい。この場合、メインコントローラ５１は、上記ステップ１０５において取得された標本１の構造情報（カバーガラス３、サンプル２、及びスライドガラス４の厚さ）を基にｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得する。高倍率画像が取得される毎のステージ４１のｚ軸方向での移動量は、例えば、１０μｍとされるが、これに限られない。
【００８９】
標本１のミクロ領域の撮像が終了すると、メインコントローラ５１は、撮像範囲６内の未撮像のミクロ領域５があるかを判定する（ステップ１１１）。
【００９０】
未撮像のミクロ領域５がある場合（ステップ１１１のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、水平移動部４４の駆動によりステージ４１を水平方向へ移動させ、標本１を次の位置へ移動させる（ステップ１１２）。標本１が次の位置へ移動されると、次に撮像されるミクロ領域５が高倍率光学系２２の光軸上に配置される。なお、標本１の撮像範囲６内に含まれるミクロ領域５が撮像される順番については、特に限定されない。
【００９１】
標本１が次の位置に移動されると、メインコントローラ５１は、再びステップ１０８〜１１０に示す処理を実行し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する。
【００９２】
ステップ１１１において、未撮像のミクロ領域５がない場合（ステップ１１１のＮＯ）、つまり、撮像範囲６に含まれる全てのミクロ領域５の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１は、次のステップ１１３へ進む。
【００９３】
ステップ１１３では、メインコントローラ５１は、撮像済みの標本１を収納装置１０へ戻す処理を実行する。この場合、まず、メインコントローラ５１は、移動機構４２の水平移動部４４を駆動してステージ４１を搬送装置７０側に移動させて、撮像済みの標本１を搬送装置７０へ受け渡す。メインコントローラ５１は、搬送装置７０及びローディング機構１３を制御し、撮像済みの標本１を収納装置１０の元の位置へ戻す。
【００９４】
撮像済みの標本１が元の位置へ戻されると、メインコントローラ５１は、未撮像の標本１が収納装置１０内にあるかを判定する（ステップ１１４）。未撮像の標本１がある場合（ステップ１１４のＹＥＳ）、メインコントローラ５１は、ステップ１０２へ戻り、ステップ１０２〜ステップ１１３に示す処理を実行する。そして、メインコントローラ５１は、その未撮像の標本１の高倍率画像を取得する。
【００９５】
ステップ１１４において、未撮像の標本がない場合（ステップ１１４のＮＯ）、つまり収納装置１０に収納された全ての標本１の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１による画像取得の処理が終了される。
【００９６】
画像処理部５３は、撮像された高倍率画像（部分画像）と、その高倍率画像が取得された位置を示す位置情報とに基づいて、合成画像を生成する。合成画像が生成されると、画像処理部５３は、メインコントローラ５１に制御に応じて、生成された合成画像を表示装置６１に出力して表示させる。このようにして、標本１（サンプル２）の画像が表示装置６１上に表示される。
【００９７】
［作用等］
以上説明したように、本実施形態では、メインコントローラ５１の制御により、球面収差補正レンズ２８、２９が移動されて、球面収差が補正されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、手動で球面収差を補正する場合に比べて、処理効率が向上し、また、手動で球面収差を補正する場合の煩わしさを解消することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、メインコントローラ５１は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４を算出し、この距離Ｄ４に基づいて、球面収差を補正するので、正確に球面収差を補正することができる。
【００９９】
さらに本実施形態では、プレスキャン部３１において取得された情報（高倍率画像取得部２１でのフォーカシングのためのフォーカス情報、ｚ軸方向スキャンのための標本１の構造情報）を有効に活用して、上記距離Ｄ４を算出することができる。これにより、顕微鏡システムに距離Ｄ４を算出するための新たな部材等を付加する必要がないので、コストを削減することができる。
【０１００】
［第１実施形態変形例］
第１実施形態の説明では、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、上記式（１）により算出されるとして説明した。しかし、距離Ｄ４は、上記式（１）以外の方法によっても算出することができる。
【０１０１】
図５を参照して、例えば、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、以下の式（２）により求めてもよい。
Ｄ４＝Ｄ３−Ｄ５・・・（２）
【０１０２】
つまり、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４は、集光レンズ２７の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離Ｄ３と、集光レンズ２７の前面側の先端部からカバーガラス３の上面までの距離Ｄ５（第２の距離）との差分により求めても構わない。
【０１０３】
上記式（２）により、距離Ｄ４が算出される場合、顕微鏡システム１００には、集光レンズ２７の前面からカバーガラス３上面までの距離Ｄ５を検出する、図示しない距離センサ（距離測定部）が追加される。
【０１０４】
メインコントローラ５１は、例えば、ステップ１０８におけるフォーカスシングが実行されてフォーカスが合ったときに、距離センサから距離Ｄ５の情報を取得し、この距離の情報に基づいて距離Ｄ４を算出すればよい。
【０１０５】
このような方法によって距離Ｄ４が算出された場合にも、球面収差を正確に補正することができる。
【０１０６】
なお、図５では、距離Ｄ５は、集光レンズ２７の前面側の先端部を基準とした場合が示されているが、距離Ｄ５の基準とされる位置は、集光レンズ２７の前面側の先端部でなくてもよい。距離Ｄ５の基準とされる位置は、顕微鏡鏡筒３６側の固定された位置であればどこであっても構わない。
【０１０７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態においては、顕微鏡システム１００の構成及び顕微鏡システム１００の各部の構成は、典型的に第１実施形態と同様である。従って、顕微鏡システム１００の動作を中心に説明する。なお、第２実施形態以降の説明では、第１実施形態において説明した顕微鏡システム１００及び顕微鏡システム１００の各部については、同一符号を付して説明する。
【０１０８】
図６は、第２実施形態に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
上述の第１実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理の説明では、プレスキャン部３１によるプレスキャン時にフォーカス情報が取得されるとして説明した（図５ステップ１０５参照）。一方、第２実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理では、高倍率画像取得部２１における高倍率画像の取得の際にフォーカス位置が検出される点において、上述の第１実施形態に係る顕微鏡システム１００の処理と異なっている（図６ステップ２０８参照）。
【０１０９】
メインコントローラ５１は、入力装置６２からの処理の開始の信号が入力されたか否かを判定し（ステップ２０１）、信号が入力された場合、標本１を収納装置１０からローディングしてステージ４１上に搬送する（ステップ２０２）。
【０１１０】
次に、メインコントローラ５１は、ステージ４１をプレスキャン部３１へ移動させて（ステップ２０３）、標本１のプレスキャンを実行する。メインコントローラ５１は、標本１の全体画像を取得し、この全体画像のエッジ検出により、標本１の撮像範囲６を設定する（ステップ２０４）。
【０１１１】
次に、メインコントローラ５１は、標本１の構造情報（カバーガラス３、サンプル２、及びスライドガラス４の厚さ）を取得する（ステップ２０５）。なお、プレスキャン時には、フォーカス情報は取得されない。
【０１１２】
プレスキャンが終了すると、メインコントローラ５１は、ステージ４１を高倍率画像取得部２１へ移動させて（ステップ２０６）、標本１の高倍率画像を取得する。
【０１１３】
メインコントローラ５１は、ステージ４１を水平方向へ移動させて、標本１を初期位置へ移動させる（ステップ２０７）。
【０１１４】
次に、ＴＴＬ方式のオートフォーカスを用いてフォーカスシングが実行される。ＴＴＬ方式のオートフォーカスとしては、例えば、コントラスト（像鮮鋭度）方式のオートフォーカス、位相差方式のオートフォーカス等が用いられる。
【０１１５】
コントラスト方式のオートフォーカスが実行される場合、メインコントローラ５１は、第１の撮像部３７から取得される画像データから像鮮鋭度を検知し、像鮮鋭度が最大となる地点でｚ軸方向のステージ４１の移動を停止させればよい。
【０１１６】
位相差方式のオートフォーカスが用いられる場合、高倍率光学系２２には、例えば、一対のＣＣＤラインセンサや、瞳分割部、ハーフミラー等（いずれも図示せず）が付加される。ハーフミラーは、例えば、対物レンズ２３と結像レンズ２４の間の光軸上に設けられ、光束の一部をＣＣＤラインセンサ側に導く。一対のＣＣＤラインセンサは、瞳分割部で２分割された光の束をそれぞれ受光し、受光量に応じた信号をメインコントローラ５１に出力する。メインコントローラ５１は、受光量に応じて出力される信号のズレ量を検出し、デフォーカス量を算出する。メインコントローラ５１は、算出されたデフォーカス量に基づき、ステージ４１をｚ軸方向に移動させる。
【０１１７】
ＴＴＬ方式のフォーカシングが終了すると、メインコントローラ５１は、カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４に基づいて、球面収差補正レンズ２８、２９の移動量を算出する。そして、メインコントローラ５１は、算出された移動量に応じて球面収差補正レンズ２８、２９をｚ軸方向での適切な位置に移動させて球面収差を補正する。
【０１１８】
カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離Ｄ４の算出には、上記式（１）、（２）のうち、どちらの式が用いられてもよい。なお、上記式（２）が用いられる場合、顕微鏡システム１００には、集光レンズ２７の前面側の先端部からカバーガラス３の上面までの距離Ｄ５を検出する距離センサが追加される。
【０１１９】
球面収差が補正されると、メインコントローラ５１は、第１の撮像部により標本１のミクロ領域５を撮像し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する（ステップ２１０）。ステップ２１０において、ｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像が取得されてもよい。この場合、メインコントローラ５１は、プレスキャン時に取得された標本の構造情報を基にｚ軸方向でスキャンしながら複数枚の高倍率画像を取得する。
【０１２０】
次に、メインコントローラ５１は、未撮像のミクロ領域５があるかを判定し（ステップ２１１）、未撮像のミクロ領域５がある場合、ステージ４１を水平方向へ移動させ、標本１を次の位置へ移動させる（ステップ２１２）。そして、メインコントローラ５１は、再びステップ２０８〜２１０に示す処理を実行し、標本１（サンプル２）の高倍率画像を取得する。なお、第２実施形態では、撮像範囲６に含まれるミクロ領域の全てについて、ＴＴＬ方式でフォーカス位置が検出されることになるので、代表点についてフォーカス位置の検出がされる場合に比べて画質の点で有利である。
【０１２１】
撮像範囲６に含まれる全てのミクロ領域５の撮像が終了した場合（ステップ２１１のＮＯ）、メインコントローラ５１は、撮像済みの標本１を収納装置１０内の元の位置へ戻す（ステップ２１３）。
【０１２２】
次に、メインコントローラ５１は、未撮像の標本１が収納装置１０内にあるかを判定し（ステップ１１４）、未撮像の標本１がある場合、メインコントローラ５１は、ステップ１０２へ戻り、ステップ１０２〜ステップ１１３に示す処理を実行する。一方で、収納装置１０内に収納された全ての標本１の撮像が終了した場合、メインコントローラ５１による画像取得の処理が終了される。
【０１２３】
以上のような処理によっても、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、メインコントローラ５１の制御により、球面収差補正レンズ２８、２９が移動されて、球面収差が補正されるので、自動的に球面収差を補正することができる。これにより、手動で球面収差を補正する場合に比べて、処理効率が向上し、また、手動で球面収差を補正する場合の煩わしさを解消することができる。
【０１２４】
［第２実施形態変形例］
第２実施形態において、プレスキャン部３１を省略するとも可能である。すなわち、第２実施形態では、フォーカス位置が高倍率画像取得部２１において検出されるので、プレスキャン部３１は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【０１２５】
ここで、プレスキャン部３１が省略される場合、ステップ２０５において標本１の構造情報が取得されない。この場合、上記（１）の右辺に示される距離Ｄ２（カバーガラスの上面及びスライドガラスの底面の距離）の情報が取得されないことになる。
【０１２６】
従って、プレスキャン部３１が省略される場合、上記式（２）を用いて、球面収差の補正に用いられる距離Ｄ４（カバーガラス３の上面からフォーカス位置までの距離）が算出される。
【０１２７】
あるいは、プレスキャン部３１が省略される場合、カバーガラス３の上面からスライドガラス４の底面の距離Ｄ２（標本１の総厚）を測定する厚さ測定部（図示せず）が顕微鏡システムに追加され、上記式（１）を用いて距離Ｄ４が算出されてもよい。厚さ測定部は、顕微鏡システム１００のどこの位置に設けられても構わないが、例えば、収納装置１０内や、搬送装置７０に設けられる。メインコントローラ５１は、測定部により測定された距離Ｄ２に基づいて、上記式（１）により距離Ｄ４を求め、球面収差を補正すればよい。
【０１２８】
＜第３実施形態＞
次に、本実施形態の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、上記各実施形態と高倍率光学系の構成が異なっている。第３実施形態では、高倍率光学系に含まれるレンズが移動され、球面収差が補正された場合でも、高倍率光学系のフォーカス位置と、結像位置との距離（以下、物像間距離）を一定に保つことができるように構成されている。従って、その点を中心に説明する。
【０１２９】
図７は、第３実施形態に係る顕微鏡システムが備える高倍率光学系を示す図である。
【０１３０】
図７に示すように、高倍率光学系８１は、対物レンズ８２と、結像レンズ８３とを含む。
対物レンズ８２と、結像レンズ８３とは、それぞれレンズ移動機構８４、８５により光軸に沿って移動可能に保持されている。対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、レンズ移動機構８４、８５により相対的な距離が変位されることで、球面収差を補正することが可能とされている。
【０１３１】
すなわち、第３実施形態の対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、球面収差補正レンズとしての機能も兼用する。
【０１３２】
対物レンズ８２は、両側非球面レンズであり、対物レンズ８２自体の球面収差は補正されている。対物レンズ８２の焦点距離は、例えば、２００ｍｍとされ、対物レンズ８２の前面側の先端部からフォーカス位置までの距離は、例えば１９５．８ｍｍとされる。対物レンズ８２の後面側の曲率半径は、例えば８１３．６４５ｍｍとされ、後面側の円錐定数は、例えば−５１．０５とされる。また、対物レンズ８２の前面側の曲率半径は、例えば−１１６．３５９ｍｍとされ、前面側の円錐定数は、例えば−２．５９０７とされる。
【０１３３】
対物レンズ８２の物体側ＮＡ（numerical aperture）は、例えば、０．７０７とされ、対物レンズ８２の厚さは、例えば、５０ｍｍとされる。
【０１３４】
なお、対物レンズ８２の焦点距離、曲率半径、円錐定数、ＮＡ、厚さなどの値は、上記した値に限れられず、もちろん他の値も取り得る。
【０１３５】
結像レンズ８３としては、薄肉理想レンズが想定されている。結像レンズ８３の焦点距離は、例えば、１００ｍｍとされるが、これに限られない。
【０１３６】
上述のように、対物レンズ８２及び結像レンズ８３は、移動可能であるが、基準状態では、第１の撮像部３７の結像面と結像レンズ８３との距離は、１００ｍｍとされる。また、基準状態では、結像レンズ８３と対物レンズ８２の後面側の最後部との距離は、１００ｍｍとされる。
【０１３７】
図８は、図７に示す高倍率光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
図８に示すように、スポットダイアグラムのＲＭＳ（root mean square）半径は、０．５６８μｍであり、ほぼ回折限界である。
【０１３８】
次に、高倍率光学系８１に含まれるレンズ８２、８３が移動され、球面収差が補正される際に高倍率光学系８１の物像間距離が変わらないようにするための基本的な考え方について説明する。
【０１３９】
図９、図１０、図１１は、この基本的な考え方を説明するための図である。
【０１４０】
図９（Ａ）に示すように、高倍率光学系８１に厚さ１０ｍｍのカバーガラス３が挿入され、カバーガラス３の底面に合わせてフォーカスが調整されたとする。
【０１４１】
この場合のフォーカス位置及び結像位置の距離（物像間距離）は、１００ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＋１８９．３８ｍｍ＋１０ｍｍ＝４４９．３８ｍｍである。
【０１４２】
一方で、上記図７に示す場合、つまり、カバーガラスが挿入されていない場合の物像間距離は、１００ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＋１９５．８ｍｍ＝４４５．８ｍｍである。
【０１４３】
従って、高倍率光学系８１に１０ｍｍのカバーガラス３が挿入された場合、カバーガラス３が挿入されていない場合に比べて、３．５８ｍｍ分、物像間距離が伸びる。これは、カバーガラス３の屈折率（例えば、屈折率１．５）により、フォーカス位置がずれるためである。
【０１４４】
このままだと、物像間距離が変化したしままである。そこで、物像間距離をカバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致させるために、図１０（Ａ）に示すように、対物レンズ８２及び結像レンズ８３の距離が調整されたとする。つまり、対物レンズ８２が上方に３．５８ｍｍ、カバーガラス３が上方に３．５８ｍｍ移動されたとする。
【０１４５】
この場合、物像間距離は、１００ｍｍ＋９６．４２ｍｍ＋５０ｍｍ＋１８９．３８ｍｍ＋１０ｍｍ＝４４５．８ｍｍとなり、カバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致する。
【０１４６】
図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）に示す場合のスポットダイアグラムが示されている。
図１０（Ｂ）に示すように、スポットダイアグラムのＲＭＳ半径は、球面収差の影響で大幅に悪化し、４１μｍとなる。すなわち、物像間距離が一致したとしても、球面収差の影響によりＲＭＳ半径が大幅に悪化する。
【０１４７】
この球面収差は、カバーガラス３（物体）と、結像レンズ８３との距離を変化させることで補正することができる。
【０１４８】
図１１（Ａ）には、物像間距離が、カバーガラス３が挿入されていない場合の物像間距離と一致する場合であって、かつ、ＲＭＳが最小となる場合の各部材の位置関係が示されている。
【０１４９】
図１１に示すように、厚さ１０ｍｍのカバーガラス３が高倍率光学系８１に挿入された場合、結像面及び結像レンズ８３の距離は、１００．０６４ｍｍとされる（カバーガラス３の上面及び結像レンズ８３の距離は３４５．７０９ｍｍ）。また、結像レンズ８３及び対物レンズ８２の後面の距離は、９６．７４３ｍｍとされ、対物レンズ８２の前面及びカバーガラス３の上面の距離は、１８８．９６６ｍｍとされる。
【０１５０】
結像レンズ８３、対物レンズ８２等を上記位置関係とすることで、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができる。
【０１５１】
図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）に示す場合のスポットダイアグラムが示されている。
図１１（Ｂ）に示すように、球面収差は適切に補正されており、この場合のＲＭＳ半径は、５．７９μｍとなる。
【０１５２】
図１２は、カバーガラス３の厚さと、各種のパラメータとの関係を示す図である。図１２では、各種のパラメータとして、カバーガラス３（物体）及び結像レンズ８３の距離と、結像レンズ８３及び対物レンズ８２の後面の距離と、対物レンズ８２の前面及びカバーガラス３の上面の距離と、ＲＭＳ半径とが示されている。
【０１５３】
図１３は、図１２に示す表をグラフ化した、カムカーブを示す図である。
なお、図１２、図１３では、カバーガラス３の厚さがゼロの場合（図７参照）を基準として変化分が示されている。
【０１５４】
図１２、図１３では、カバーガラス３の厚さと、各種パラメータとの関係が示されているが、カバーガラス３の上面及びフォーカス位置の距離Ｄ４（図５参照）と、上記各種パラメータとの関係についても図１２、図１３に示す関係は成立する。
【０１５５】
典型的には、メインコントローラ５１は、上記式（１）、あるいは上記式（２）により算出された距離Ｄ４に基づいて、結像レンズ、対物レンズ、ステージを移動させ、各種のパラメータが図１２、図１３に示す関係を満たすようにすればよい。これにより、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができる。
【０１５６】
このように、第３実施形態では、物像間距離を一定に保ったまま球面収差を適切に補正することができるので、フォーカス合わせの高速化、単純化が実現される。
【０１５７】
［第３実施形態変形例］
第３実施形態の説明では、対物レンズ８２及び結像レンズ８３の両方が、レンズ移動機構８４、８５により光軸に沿って移動される場合について説明した。しかし、レンズ移動機構によって移動されるのは、対物レンズ８２及び結像レンズ８３のうち、いずれか一方であっても構わない。また、第３実施形態では、高倍率光学系８１は、２枚のレンズ８２、８３により構成される場合について説明したが、高倍率光学系８１に含まれるレンズの枚数は、３枚以上であっても構わない。この場合、レンズ移動機構によって光軸に沿って移動されるレンズ（球面収差補正レンズ）の枚数も特に限定されない。
【０１５８】
＜各種変形例＞
上記各実施形態では、フォーカシングの際に、ステージ４１側が上下方向（ｚ軸方向）に移動するとして説明した。しかし、これに限られず、顕微鏡鏡筒３６側が上下方向に移動されても構わない。あるいは、ステージ４１側及び顕微鏡鏡筒３６側の両方が上下方向に相対的に移動可能であっても構わない。
【符号の説明】
【０１５９】
１…標本
２…サンプル
３…カバーガラス
４…スライドガラス
１０…収納装置
１３…ローディング機構
２０…顕微鏡装置
２１…高倍率画像取得部
２２、８１…高倍率光学系
２３、８２…対物レンズ
２４、８３…結像レンズ
２７…集光レンズ
２８．２９…球面収差補正レンズ
３０、８４、８５…レンズ移動機構
３１…プレスキャン部
３２…プレスキャン光学系
３６…顕微鏡鏡筒
３７…第１の撮像部
３８…第２の撮像部
４１…ステージ
４２…移動機構
４３…昇降部
４４…水平移動部
５０…制御装置
５１…メインコントローラ
５３…画像処理部
６１…表示装置
７０…搬送装置
１００…顕微鏡システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の標本を収納可能な収納部と、
前記収納部からローディングされた前記標本を載置するステージと、
球面収差補正用のレンズを有する光学系と、
前記光学系を介して、前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部と、
前記球面収差補正用のレンズを光軸に沿って移動させる移動機構と、
前記移動機構による前記球面収差補正用のレンズの移動を制御し、球面収差を補正する制御部と、
前記撮像部により撮像された前記部分画像を合成し、合成画像を生成する画像処理部と、
前記生成された前記合成画像を表示する表示部と
を具備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であって、
前記制御部は、前記標本の上面と、前記光学系のフォーカス位置との第１の距離を算出し、前記第１の距離に応じて、前記球面収差補正用のレンズを移動させるように前記移動機構を制御する
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であって、
前記制御部は、前記光学系のフォーカス位置と結像位置との距離を一定に保つように、前記球面収差補正用のレンズを移動させる
顕微鏡システム。
【請求項４】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記撮像部による前記標本の前記部分画像の撮像に先立って、前記標本をプレスキャンするプレスキャン部をさらに具備し、
前記制御部は、前記プレスキャン部により得られた情報に基づいて前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項５】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記標本の厚さを測定する厚さ測定部をさらに具備し、
前記制御部は、前記標本の厚さの情報に基づいて前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項６】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、
前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部と、
前記顕微鏡鏡筒側の所定の位置と、前記カバーガラスの上面との第２の距離を測定する距離測定部とをさらに具備し、
前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行し、フォーカスが合ったときの前記距離測定部からの前記第２の距離の情報に基づいて、前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項７】
請求項１に記載の顕微鏡システムであって、
前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、
前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部とをさらに具備し、
前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行する
顕微鏡システム。
【請求項８】
請求項７に記載の顕微鏡システムであって、
前記制御部は、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のフォーカシングを実行する
顕微鏡システム。
【請求項９】
複数の標本を収納可能な収納部から前記標本をローディングさせて前記標本をステージ上に載置させ、
球面収差補正用のレンズを有する光学系の光軸に沿って前記球面収差補正用のレンズを移動させる移動機構の制御により球面収差を補正し、
前記光学系を介して前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部から前記部分画像の情報を取得し、
前記部分画像の情報に基づいて合成画像を生成し、
前記生成された合成画像を表示部に表示させる
顕微鏡システムの制御方法。
【請求項１】
複数の標本を収納可能な収納部と、
前記収納部からローディングされた前記標本を載置するステージと、
球面収差補正用のレンズを有する光学系と、
前記光学系を介して、前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部と、
前記球面収差補正用のレンズを光軸に沿って移動させる移動機構と、
前記移動機構による前記球面収差補正用のレンズの移動を制御し、球面収差を補正する制御部と、
前記撮像部により撮像された前記部分画像を合成し、合成画像を生成する画像処理部と、
前記生成された前記合成画像を表示する表示部と
を具備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であって、
前記制御部は、前記標本の上面と、前記光学系のフォーカス位置との第１の距離を算出し、前記第１の距離に応じて、前記球面収差補正用のレンズを移動させるように前記移動機構を制御する
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であって、
前記制御部は、前記光学系のフォーカス位置と結像位置との距離を一定に保つように、前記球面収差補正用のレンズを移動させる
顕微鏡システム。
【請求項４】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記撮像部による前記標本の前記部分画像の撮像に先立って、前記標本をプレスキャンするプレスキャン部をさらに具備し、
前記制御部は、前記プレスキャン部により得られた情報に基づいて前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項５】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記標本の厚さを測定する厚さ測定部をさらに具備し、
前記制御部は、前記標本の厚さの情報に基づいて前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項６】
請求項２に記載の顕微鏡システムであって、
前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、
前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部と、
前記顕微鏡鏡筒側の所定の位置と、前記カバーガラスの上面との第２の距離を測定する距離測定部とをさらに具備し、
前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行し、フォーカスが合ったときの前記距離測定部からの前記第２の距離の情報に基づいて、前記第１の距離を算出する
顕微鏡システム。
【請求項７】
請求項１に記載の顕微鏡システムであって、
前記光学系を内包する顕微鏡鏡筒と、
前記顕微鏡鏡筒及び前記ステージのうち少なくとも一方を前記光軸に沿って移動させる移動部とをさらに具備し、
前記制御部は、前記移動部を制御することでフォーカシングを実行する
顕微鏡システム。
【請求項８】
請求項７に記載の顕微鏡システムであって、
前記制御部は、ＴＴＬ（Through the Lens）方式のフォーカシングを実行する
顕微鏡システム。
【請求項９】
複数の標本を収納可能な収納部から前記標本をローディングさせて前記標本をステージ上に載置させ、
球面収差補正用のレンズを有する光学系の光軸に沿って前記球面収差補正用のレンズを移動させる移動機構の制御により球面収差を補正し、
前記光学系を介して前記ステージ上に載置された前記標本の部分画像を撮像可能な撮像部から前記部分画像の情報を取得し、
前記部分画像の情報に基づいて合成画像を生成し、
前記生成された合成画像を表示部に表示させる
顕微鏡システムの制御方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−９５６８５（Ｐ２０１１−９５６８５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５２３７８（Ｐ２００９−２５２３７８）
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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