顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法
【課題】位相差光学系を用いたデフォーカス検出処理において、ディストーション補正処理に要する演算負荷を抑制することが可能な顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る顕微鏡制御装置は、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、を備える。
【解決手段】本発明に係る顕微鏡制御装置は、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞組織スライド等のサンプルを観察する顕微鏡を用いて、サンプルの顕微鏡による観察像をデジタル画像として保存し、保存したデジタル画像をインターネットやイントラネット上に設けられた他の装置で観察する技術が提案されている（例えば、以下の特許文献１を参照。）。このような技術を用いることで、ネットワークを用いて遠隔地の医師が病理診断を行う、いわゆるテレパソロジー（ｔｅｌｅｐａｔｈｏｌｏｇｙ）の発展を促すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されている顕微鏡のように、レンズを用いて拡大・縮小画像を撮像素子に投影する場合には、ディストーション（歪曲収差）と呼ばれる像の歪みが生じる。このため、カメラなどの一般的な撮像装置では、事前に個別のレンズセットで格子模様を撮像し、理想的な格子点と実際に撮像される格子位置とのズレを用いて画像の歪み矯正を行うといった、ディストーション補正処理が行われる。
【０００５】
しかしながら、このようなディストーション補正処理は、画像を構成する全ての画素に対して、各画素位置での歪み量を推定した上で、各画素に対して歪み補正を実施する演算となるため、非常に膨大な演算量及びリソースを必要とするという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、位相差光学系を用いたデフォーカス検出処理において、ディストーション補正処理に要する演算負荷を抑制することが可能な、顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、を備える顕微鏡制御装置が提供される。
【０００８】
前記オフセット処理部によるオフセット処理は、前記位相差情報から前記オフセット情報を減算する処理であることが好ましい。
【０００９】
前記オフセット情報は、オフセット処理の基準となる基準オフセット情報と、前記サンプルのデフォーカス量毎に設定された複数のオフセット情報とからなり、前記オフセット処理部は、前記基準オフセット情報に基づいて、前記位相差情報に対してオフセット処理を実施し、前記デフォーカス量算出部は、前記基準オフセット情報に基づくオフセット補正後の前記位相差情報に基づいて前記デフォーカス量を算出し、前記オフセット処理部は、算出された前記デフォーカス量に応じたオフセット情報を利用して、再度前記位相差情報に対してオフセット処理を実施してもよい。
【００１０】
前記サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出し、算出した当該カバーガラスの厚みに基づいて、前記デフォーカス量を補正するデフォーカス量補正部を更に備えてもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するステップと、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するステップと、を含む光学的歪み補正方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、位相差光学系を用いたデフォーカス検出処理において、ディストーション補正処理に要する演算負荷を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡画像管理システムを示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る顕微鏡及び顕微鏡制御装置の全体構成を示した説明図である。
【図３】サンプルの拡大像及び位相差像の一例を示した説明図である。
【図４】位相差像に基づいて生成される位相差情報の一例を示した説明図である。
【図５】ディストーションについて説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る顕微鏡制御装置が備える統括制御部の構成を示したブロック図である。
【図７】同実施形態に係る統括制御部が備えるディストーション補正部の構成を示したブロック図である。
【図８】同実施形態に係るオフセットパターンについて示した説明図である。
【図９】同実施形態に係るオフセット補正処理について示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係るオフセット補正処理について示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係るディストーション補正部の第１変形例を示したブロック図である。
【図１２】カバーガラスの厚みの算出処理を説明するための説明図である。
【図１３】カバーガラスの厚みの算出処理を説明するための説明図である。
【図１４】カバーガラスの厚みの算出処理について説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るディストーション補正方法の流れを示した流れ図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）第１の実施形態
（１−１）顕微鏡画像管理システムの構成について
（１−２）顕微鏡の全体構成について
（１−３）顕微鏡制御装置の全体構成について
（１−４）位相差算出処理の概略について
（１−５）統括制御部の構成について
（１−６）ディストーション補正部の構成について
（１−７）第１変形例
（１−８）光学的歪み補正方法について
（２）本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置のハードウェア構成について
（３）まとめ
【００１６】
なお、以下では、顕微鏡が撮像するサンプルとして、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞からなる生体サンプル（細胞組織サンプル）を例に挙げて説明を行うが、かかる場合に限定されるわけではない。
【００１７】
（第１の実施形態）
＜顕微鏡画像管理システムの構成について＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１の構成を示した説明図である。
【００１８】
本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１は、図１に示したように、顕微鏡１０と、顕微鏡制御装置２０と、画像管理サーバ３０と、画像表示装置４０とを有する。また、顕微鏡制御装置２０、画像管理サーバ３０及び画像表示装置４０は、ネットワーク３を介して接続されている。
【００１９】
ネットワーク３は、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０、画像管理サーバ３０及び画像表示装置４０を互いに双方向通信可能に接続する通信回線網である。このネットワーク３は、例えば、インターネット、電話回線網、衛星通信網、同報通信路等の公衆回線網や、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ワイヤレスＬＡＮ等の専用回線網などで構成されており、有線／無線を問わない。また、このネットワーク３は、本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１に専用に設けられた通信回線網であってもよい。
【００２０】
顕微鏡１０は、当該顕微鏡１０のステージ上に載置されたサンプル（例えば生体サンプル）に対して所定の照明光を照射して、このサンプルを透過した光、又は、サンプルからの発光等を撮像する。本実施形態に係る顕微鏡１０の全体構成については、以下で改めて詳細に説明する。
【００２１】
顕微鏡１０は、顕微鏡制御装置２０によって駆動制御されており、顕微鏡１０が撮像したサンプル画像は、顕微鏡制御装置２０を介して画像管理サーバ３０に格納される。
【００２２】
顕微鏡制御装置２０は、サンプルを撮像する顕微鏡１０の駆動制御を行う装置である。顕微鏡制御装置２０は、顕微鏡１０を制御して、サンプルのデジタル画像を撮像するとともに、得られたサンプルのデジタル画像データに対して、所定のデジタル加工処理を実施する。また、顕微鏡制御装置２０は、得られたサンプルのデジタル画像データを、画像管理サーバ３０にアップロードする。
【００２３】
画像管理サーバ３０は、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルのデジタル画像データを格納するとともに、これらデジタル画像データの管理を行う装置である。画像管理サーバ３０は、顕微鏡制御装置２０からサンプルのデジタル画像データが出力されると、取得したサンプルのデジタル画像データを所定の格納領域に格納して、閲覧者が利用可能なようにする。また、画像管理サーバ３０は、閲覧者が操作する画像表示装置４０（すなわち、ビューワーに対応する装置）から、あるサンプルのデジタル画像データの閲覧を要請されると、該当するサンプルのデジタル画像データを画像表示装置４０に提供する。
【００２４】
画像表示装置４０は、サンプルのデジタル画像データの閲覧を希望する閲覧希望者が操作する端末（すなわち、ビューワーに対応する装置）である。デジタル画像データの閲覧希望者は、画像管理サーバ３０に格納されているデジタル画像データの一覧等を参照して、閲覧を希望するデジタル画像データを特定するとともに、特定したデジタル画像データを提供するように、画像管理サーバ３０に対して要請する。画像管理サーバ３０からデジタル画像データが提供されると、提供されたデジタル画像データに対応する画像を、画像表示装置４０のディスプレイ等に表示して、閲覧希望者が閲覧できるようにする。
【００２５】
なお、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０の詳細な構成については、以下で改めて説明する。
【００２６】
また、図１では、システム１に属する顕微鏡１０、顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０がそれぞれ１台ずつ存在する場合について図示しているが、顕微鏡画像管理システム１に属する顕微鏡１０、顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０の台数は図１の例に限定されるわけではなく、それぞれ複数台ずつ存在していてもよい。
【００２７】
＜顕微鏡の全体構成について＞
続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡１０の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る顕微鏡１０及び顕微鏡制御装置２０の全体構成を示した説明図である。
【００２８】
［全体構成］
本実施形態に係る顕微鏡１は、図２に例示したように、生体サンプルＳＰＬが配設されるプレパラートＰＲＴ全体の像（以下、この像をサムネイル像とも称する。）を撮像するサムネイル像撮像部１１０と、生体サンプルＳＰＬが所定倍率で拡大された像（以下、この像を拡大像とも称する。）を撮像する拡大像撮像部１２０と、を有する。また、拡大像撮像部１２０には、拡大像撮像部１２０中に存在する照明視野絞りのデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）量を検出するためのデフォーカス量検出部１３０が設けられている。
【００２９】
プレパラートＰＲＴは、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞からなる生体サンプルＳＰＬを、所定の固定手法によりスライドガラスに固定したものである。これらの組織切片又は塗抹細胞には、必要に応じて各種の染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオシン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。
【００３０】
また、プレパラートＰＲＴには、対応する生体サンプルＳＰＬを特定するための付帯情報（例えば、サンプルを採取した人の氏名、採取日時、染色の種類等）が記載されたラベルが貼付されていてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る顕微鏡１０には、上述のようなプレパラートＰＲＴが載置されるステージ１４０が設けられており、更に、ステージ１４０を様々な方向に移動させるためのステージ駆動機構１４１が設けられている。このステージ駆動機構１４１により、ステージ１４０を、ステージ面に対して平行となる方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）と、直交する方向（Ｚ軸方向）に自由に移動させることができる。
【００３２】
また、拡大像撮像部１２０には、照明視野絞りピント調整部の一例であるコンデンサレンズ駆動機構１４２が設けられている。
【００３３】
更に、本実施形態に係る顕微鏡１０には、サンプルＳＰＬを含むプレパラートＰＲＴをステージ１４０に搬送するサンプル搬送装置１５０が設けられていても良い。かかる搬送装置１５０を設けることで、ステージ１４０に、撮像予定のサンプルが自動的に設置されるようになり、サンプルＳＰＬの入れ替えを自動化することが可能となる。
【００３４】
［サムネイル像撮像部］
サムネイル像撮像部１１０は、図２に示したように、光源１１１と、対物レンズ１１２と、撮像素子１１３と、を主に備える。
【００３５】
光源１１１は、ステージ１４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。光源１１１は、一般染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、明視野照明光、又は、単に照明光とも称する。）と、特殊染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、暗視野照明光とも称する。）とを切り換えて照射可能である。また、光源１１１は、明視野照明光又は暗視野照明光のいずれか一方だけを照射可能なものであってもよい。この場合、光源１１１として、明視野照明光を照射する光源と、暗視野照明光を照射する光源の２種類の光源が設けられることとなる。
【００３６】
更に、サムネイル像撮像部１１０には、プレパラートＰＲＴに貼付されたラベルに記載されている付帯情報を撮像するための光を照射するラベル光源（図示せず。）が別途設けられていてもよい。
【００３７】
所定倍率の対物レンズ１１２は、プレパラート配置面におけるサムネイル像撮像部１１０の基準位置の法線を光軸ＳＲＡとして、ステージ１４０のプレパラート配置面側に配設される。ステージ１４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ１１２によって集光されて、対物レンズ１１２の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子１１３に結像する。
【００３８】
撮像素子１１３には、ステージ１４０のプレパラート配置面に載置されたプレパラートＰＲＴ全体を包括する撮像範囲の光（換言すれば、プレパラートＰＲＴ全体を透過した透過光）が結像する。この撮像素子１１３上に結像した像が、プレパラートＰＲＴ全体を撮像した顕微鏡画像であるサムネイル像となる。
【００３９】
［拡大像撮像部］
拡大像撮像部１２０は、図２に示したように、光源２１と、コンデンサレンズ１２２と、対物レンズ１２３と、撮像素子１２４と、を主に備える。また、拡大像撮像部１２０には、更に、照明視野絞り（図示せず。）が設けられている。
【００４０】
光源１２１は、明視野照明光を照射するものであり、ステージ１４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。また、光源１２１とは異なる位置（例えばプレパラート配置面側）には、暗視野照明光を照射する光源（図示せず。）が設けられる。
【００４１】
コンデンサレンズ１２２は、光源１２１から照射された明視野照明光や、暗視野照明用の光源から照射された暗視野照明光を集光して、ステージ１４０上のプレパラートＰＲＴに導くレンズである。このコンデンサレンズ１２２は、プレパラート配置面における拡大像撮像部１２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、光源１２１とステージ１４０との間に配設される。また、コンデンサレンズ駆動機構１４２は、このコンデンサレンズ１２２を光軸ＥＲＡ方向に沿って駆動することが可能である。コンデンサレンズ１２２は、コンデンサレンズ駆動機構１４２によって、光軸ＥＲＡ上の位置を変えることができる。
【００４２】
所定倍率の対物レンズ１２３は、プレパラート配置面における拡大像撮像部１２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、ステージ１４０のプレパラート配置面側に配設される。拡大像撮像部１２０では、この対物レンズ１２３を適宜交換することで、生体サンプルＳＰＬを様々な倍率に拡大して撮像することが可能となる。ステージ１４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ１２３によって集光されて、対物レンズ１２３の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子１２４に結像する。
【００４３】
なお、対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間の光軸ＥＲＡ上には、ビームスプリッター１３１が設けられていてもよい。かかるビームスプリッター１３１が設けられている場合には、対物レンズ１２３を透過した透過光の一部が、後述するデフォーカス量検出部１３０へと導かれる。
【００４４】
撮像素子１２４には、撮像素子１２４の画素サイズ及び対物レンズ１２３の倍率に応じて、ステージ１４０のプレパラート配置面上における所定の横幅及び縦幅からなる撮像範囲の像が結像される。なお、対物レンズ１２３により生体サンプルＳＰＬの一部が拡大されるため、上述の撮像範囲は、撮像素子１１３の撮像範囲に比べて十分に狭い範囲となる。
【００４５】
ここで、サムネイル像撮像部１１０及び拡大像撮像部１２０は、図２に示したように、それぞれの基準位置の法線である光軸ＳＲＡと光軸ＥＲＡとがＹ軸方向に距離Ｄだけ離れるように配置される。この距離Ｄは、撮像素子１１３の撮像範囲に拡大像撮像部１２０の対物レンズ１２３を保持する鏡筒（図示せず）が写りこむことなく、かつ小型化のために近い距離に設定される。
【００４６】
［デフォーカス量検出部］
デフォーカス量検出部１３０は、図２に示したように、ビームスプリッター１３１と、コンデンサレンズ１３２と、２眼レンズ１３３と、撮像素子１３４と、を主に備える。
【００４７】
ビームスプリッター１３１は、先に説明したように、拡大像撮像部１２０の対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間の光軸ＥＲＡ上に設けられており、対物レンズ１２３を透過した透過光の一部を反射させる。換言すれば、ビームスプリッター１３１によって、対物レンズ１２３を透過した透過光は、撮像素子１２４へと向かう透過光と、後述するデフォーカス量検出部１３０内のコンデンサレンズ１３２へと向かう反射光とに分岐される。
【００４８】
ビームスプリッター１３１によって分岐された反射光の進行方向側には、コンデンサレンズ１３２が設けられる。このコンデンサレンズ１３２は、ビームスプリッター１３１によって分岐された反射光を集光して、コンデンサレンズ１３２の後方（反射光の進行方向側）に設けられた２眼レンズ１３３へと導く。
【００４９】
２眼レンズ１３３は、コンデンサレンズ１３２から導光された光束を２つの光束へと分割する。分割された光束は、２眼レンズ１３３の後方（反射光の進行方向側）に設けられた撮像素子１３４の結像面に対して、１組の被写体像を形成する。
【００５０】
撮像素子１３４には、２眼レンズ１３３を透過した光がそれぞれ結像する。その結果、撮像素子１３４の撮像面には、１組の被写体像が形成されることとなる。２眼レンズ１３３には、コンデンサレンズ１３２を射出した様々な方向の光束が入射するため、形成される１組の被写体像間には、位相差が存在する。以下では、この１組の被写体像を、位相差像と称することとする。
【００５１】
次に、図３を参照しながら、拡大像撮像部１２０により撮像される拡大像と、デフォーカス量検出部１３０により撮像される位相差像の一例について、簡単に説明する。図３は、サンプルの拡大像及び位相差像の一例を示した説明図である。
【００５２】
本実施形態に係る顕微鏡１０では、対物レンズ１２３の後方にビームスプリッター１３１が設けられ、対物レンズ１２３を透過した光束が、拡大像撮像部１２０に設けられた撮像素子１２４と、デフォーカス量検出部１３０に設けられた撮像素子１３４とに結像する。ここで、撮像素子１３４に結像する位相差像は、図３に示したように、例えば右目で見た画像と左目で見た画像に対応するような一組の画像であり、これら画像間には、位相差が存在している。そのため、位相差が小さくなると、位相差像の２つの画像は互いに離れる方向にシフトし、位相差が大きくなると、位相差像の２つの画像は互いに近づく方向にシフトする。
【００５３】
ここで、以下の説明では、位相差像を構成する一組の画像のうち一方を、基準画像と称することとし、他方の画像を、比較画像と称することとする。基準画像は、位相差像における位相差を特定する際の基準として用いられる画像であり、比較画像は、位相差像における位相差を特定する際に、基準画像と比較される画像である。
【００５４】
このような位相差を、位相差像を構成する各画素について特定することにより、図４に示したような、位相差像全体における位相差の分布を示した位相差情報を生成することができる。ここで、２つの画像間の位相差は、サンプルの凹凸に換算可能な物性値であるため、位相差情報を得ることで、サンプルの凹凸に関する情報を得ることができる。
【００５５】
以上、本実施形態に係るデフォーカス量検出部１３０について説明した。
なお、以上の説明では、対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間にビームスプリッター１３１が設けられる場合について説明したが、光線を分岐するための光線分岐手段はビームスプリッターに限定されるわけではなく、可動式ミラー等を利用することも可能である。
【００５６】
また、前述の説明では、デフォーカス量検出部１３０内の位相差ＡＦ光学系としてコンデンサレンズ、２眼レンズ及び撮像素子を有する構成を示したが、かかる例に限定されるわけではない。かかる位相差ＡＦ光学系は、例えば、コンデンサレンズ及び２眼レンズの代わりにフィールドレンズ及びセパレータレンズを利用したりするなど、同等の機能を実現可能なものであれば、他の光学系であってもよい。
【００５７】
以上、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡１０の全体的な構成について、詳細に説明した。
【００５８】
なお、サムネイル像撮像部１１０、拡大像撮像部１２０及びデフォーカス量検出部１３０それぞれに設けられる撮像素子は、１次元撮像素子であってもよく、２次元撮像素子であってもよい。
【００５９】
また、前述の例では、ビームスプリッター１３１にて反射した光が進行する方向にデフォーカス量検出部１３０が設置される場合について示したが、ビームスプリッター１３１を透過した光が進行する方向にデフォーカス量検出部１３０を設置してもよい。
【００６０】
＜顕微鏡制御装置の全体構成について＞
本実施形態に係る顕微鏡１０には、図２に示したように、顕微鏡の様々な部位を制御するための顕微鏡制御装置２０が接続されている。この顕微鏡制御装置２０は、図２に示したように、統括制御部２０１と、照明制御部２０３と、ステージ駆動制御部２０５と、コンデンサレンズ駆動制御部２０７と、位相差像撮像制御部２０９と、サムネイル像撮像制御部２１１と、拡大像撮像制御部２１３と、記憶部２１５と、を主に備える。
【００６１】
ここで、照明制御部２０３は、光源１１１及び光源１２１を含む、顕微鏡１０が備える各種の光源を制御する処理部であり、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１３５を制御する処理部である。また、コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、コンデンサレンズ駆動機構１４２を制御する処理部であり、位相差像撮像制御部２０９は、位相差像を撮像するための撮像素子１３４を制御する処理部である。また、サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像を撮像するための撮像素子１１３を制御する処理部であり、拡大像撮像制御部２１３は、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像するための撮像素子１２４を制御する処理部である。これらの制御部は、各種のデータ通信路を介して制御を行う部位に対して接続されている。
【００６２】
また、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０には、顕微鏡全体の制御を行う制御部（統括制御部２０１）が別途設けられており、上述の各種の制御部に、各種のデータ通信路を介して接続されている。
【００６３】
これらの制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ストレージ装置、通信装置及び演算回路等により実現されるものである。
【００６４】
記憶部２１５は、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が備えるストレージ装置の一例である。記憶部２１５には、本実施形態に係る顕微鏡１０を制御するための各種設定情報や、各種のデータベースやルックアップテーブル等が格納される。また、記憶部２１５には、顕微鏡１０におけるサンプルの撮像履歴など、各種の履歴情報が記録されていてもよい。さらに、記憶部２１５には、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。
【００６５】
この記憶部２１５は、顕微鏡制御装置２０が備える各処理部が自由に読み書きを行うことが可能である。
【００６６】
以下では、上記制御部について、その機能を簡単に説明するものとする。
【００６７】
［照明制御部］
照明制御部２０３は、本実施形態に係る顕微鏡１０が備える各種の光源を制御する処理部である。照明制御部２０３は、統括制御部２０１から生体サンプルＳＰＬの照明方法を示す情報が出力されると、取得した照明方法を示す情報に基づいて、対応する光源の照射制御を行う。
【００６８】
例えば、照明制御部２０３が、サムネイル像撮像部１１０に設けられた光源１１１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部２０３は、照明方法を示す情報を参照して、明視野像を取得すべきモード（以下、明視野モードとも称する。）又は暗視野像を取得すべきモード（以下、暗視野モードとも称する。）のどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部２０３は、各モードに応じたパラメータを光源１１１に対して設定し、光源１１１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源１１１から照射された照明光が、ステージ１４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部２０３が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００６９】
また、照明制御部２０３が、拡大像撮像部１２０に設けられた光源１２１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部２０３は、照明方法を示す情報を参照して、明視野モード又は暗視野モードのどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部２０３は、各モードに応じたパラメータを光源１２１に対して設定し、光源１２１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源１２１から照射された照明光が、ステージ１４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部２０３が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００７０】
なお、明視野モードにおける照射光は、可視光とすることが好ましい。また、暗視野モードにおける照射光は、特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起可能な波長を含む光とすることが好ましい。また、暗視野モードでは、蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされることとなる。
【００７１】
［ステージ駆動制御部］
ステージ駆動制御部２０５は、本実施形態に係る顕微鏡１０に設けられたステージを駆動するためのステージ駆動機構１４１を制御する処理部である。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から生体サンプルＳＰＬの撮像方法を示す情報が出力されると、取得した撮像方法を示す情報に基づいて、ステージ駆動機構１４１の制御を行う。
【００７２】
例えば、本実施形態に係る顕微鏡１０により、サムネイル像を撮像する場合に着目する。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から、生体サンプルＳＰＬのサムネイル像を撮像する旨の情報が出力されると、プレパラートＰＲＴ全体が撮像素子１１３の撮像範囲に入るように、ステージ面方向（Ｘ―Ｙ軸方向）にステージ１４０を移動させる。また、ステージ駆動制御部２０５は、プレパラートＰＲＴ全体に対物レンズ１１２の焦点が合うように、ステージ１４０をＺ軸方向に移動させる。
【００７３】
また、本実施形態に係る顕微鏡１０により、拡大像を撮像する場合について着目する。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像する旨の情報が出力されると、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１４１を駆動制御し、光源１１１と対物レンズ１１２との間からコンデンサレンズ１２２と対物レンズ１２３との間に生体サンプルＳＰＬが位置するよう、ステージ面方向にステージ１４０を移動させる。
【００７４】
また、ステージ駆動制御部２０５は、撮像素子１２４に撮像される撮像範囲に生体サンプルの所定の部位が位置するように、ステージ面方向（Ｘ−Ｙ軸方向）にステージ１４０を移動させる。
【００７５】
更に、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１４１を駆動制御して、所定の撮影範囲内に位置する生体サンプルＳＰＬの部位が対物レンズ１２３の焦点に合うように、ステージ面に直交する方向（Ｚ軸方向、組織切片の奥行方向）にステージ１４０を移動させる。
【００７６】
［コンデンサレンズ駆動制御部］
コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、本実施形態に係る顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０に設けられたコンデンサレンズ１２２を駆動するためのコンデンサレンズ駆動機構１４２を制御する処理部である。コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、統括制御部２０１から、照明視野絞りのデフォーカス量に関する情報が出力されると、取得したデフォーカス量に関する情報に基づいて、コンデンサレンズ駆動機構１４２の制御を行う。
【００７７】
拡大像撮像部１２０内に設けられた照明視野絞りが適切に合焦していない場合には、生成される拡大像のコントラストが低下してしまう。かかるコントラストの低下を防止するために、統括制御部２０１において、デフォーカス量検出部１３０により生成される位相差像に基づく照明視野絞りのデフォーカス量の特定処理が行われてもよい。統括制御部２０１は、特定した照明視野絞りのデフォーカス量を表す情報をコンデンサレンズ駆動制御部２０７に出力して、照明視野絞りが合焦するようにコンデンサレンズ１２２の位置を変更させる。
【００７８】
コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、コンデンサレンズ駆動機構１４２の駆動制御を行って、照明視野絞りが合焦するように、コンデンサレンズ１２２の位置（光軸ＥＲＡ上の位置）を修正する。
【００７９】
［位相差像撮像制御部］
位相差像撮像制御部２０９は、デフォーカス量検出部１３０に設けられた撮像素子１３４の制御を行う処理部である。位相差像撮像制御部２０９は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１３４に設定する。また、位相差像撮像制御部２０９は、撮像素子１３４から出力される、撮像素子１３４の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、位相差像に対応する出力信号とする。位相差像撮像制御部２０９は、位相差像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、位相差像撮像制御部２０９が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング（換言すれば、露光時間）等を挙げることができる。
【００８０】
［サムネイル像撮像制御部］
サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像撮像部１１０に設けられた撮像素子１１３の制御を行う処理部である。サムネイル像撮像制御部２１１は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１１３に設定する。また、サムネイル像撮像制御部２１１は、撮像素子１１３から出力される、撮像素子１１３の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、サムネイル像に対応する出力信号とする。サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、サムネイル像撮像制御部２１１が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００８１】
［拡大像撮像制御部］
拡大像撮像制御部２１３は、拡大像撮像部１２０に設けられた撮像素子１２４の制御を行う処理部である。拡大像撮像制御部２１３は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１２４に設定する。また、拡大像撮像制御部２１３は、撮像素子１２４から出力される、撮像素子１２４の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、拡大像に対応する出力信号とする。拡大像撮像制御部２１３は、拡大像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、拡大像撮像制御部２１３が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００８２】
［統括制御部］
統括制御部２０１は、上述の各種制御部を含む顕微鏡全体の制御を行う処理部である。
統括制御部２０１は、顕微鏡１０により撮像された位相差像に関するデータを取得し、この位相差像データに基づいて、照明視野絞りのデフォーカス量や、スライドガラスの厚み変化量などを算出することができる。かかるデフォーカス量やスライドガラスの厚み変化量等を利用することで、統括制御部２０１は、顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０内に存在する光学系のピント調整を実施し、得られる拡大像のピント精度を更に向上させることができる。
【００８３】
また、統括制御部２０１は、以下で詳細に説明する方法を用いて、位相差像に含まれるディストーションの補正を実施する。
【００８４】
図５は、ディストーションについて説明するための説明図である。前述のように、レンズを用いてサンプルの撮像を行う場合、ディストーションと呼ばれる像の歪みが生じる。図５（ａ）に示したようなディストーション（歪み）の無い格子模様を、レンズを用いて撮像した場合、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示したようなディストーションが生じ、実際の格子模様が歪んで観測されることとなる。図５（ｂ）は、格子模様が樽型にゆがんで観測される、樽型のディストーションを示しており、図５（ｃ）は、格子模様が糸巻きのように歪んで観測される、糸巻型のディストーションを示している。また、図５（ｄ）に示したように、樽型及び糸巻型のディストーションを含むような、複雑な歪みが観測されることもある。
【００８５】
本実施形態に係る顕微鏡１０のデフォーカス量検出部１３０も、位相差光学系を用いた撮像装置であるため、かかるデフォーカス量検出部１３０により撮像された位相差像にも、前述のようなディストーションが含まれている。位相差光学系におけるディストーションは、位相差像に基づいて算出される位相差（デフォーカス量）に対して、各画素位置に固有の位相差面のズレとなって生じる。従って、このようなディストーションに起因する誤差成分を除去することにより、より正確な位相差（ひいてはデフォーカス量）に関する知見を得ることが可能となる。
【００８６】
この統括制御部２０１におけるディストーション補正処理については、以下で改めて詳細に説明する。
【００８７】
また、統括制御部２０１は、顕微鏡１０により撮像されたサムネイル像及び拡大像に関する顕微鏡画像データを顕微鏡１０から取得して、これらのデータを現像したり、所定のデジタル加工処理を施したりする。その後、統括制御部２０１は、サムネイル像及び拡大像からなる顕微鏡画像データを、ネットワーク３を介して画像管理サーバ３０にアップロードする。これにより、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像が、ネットワーク３に接続されたクライアント機器である画像表示装置４０によって閲覧可能となる。
【００８８】
以上、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の全体構成について説明した。
【００８９】
＜統括制御部の構成について＞
以下では、図６及び図７を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が有する統括制御部２０１の構成について、詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る統括制御部の構成を示したブロック図であり、図７は、統括制御部が備えるディストーション補正部の構成を示したブロック図である。
【００９０】
本実施形態に係る統括制御部２０１は、例えば図６に示したように、統括駆動制御部２２１と、顕微鏡画像取得部２２３と、画像処理部２２５と、ディストーション補正部２２７と、顕微鏡画像出力部２２９と、通信制御部２３１と、を主に備える。
【００９１】
統括駆動制御部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位を制御する制御部（照明制御部２０３、ステージ駆動制御部２０５、コンデンサレンズ駆動制御部２０７、位相差像撮像制御部２０９、サムネイル像撮像制御部２１１及び拡大像撮像制御部２１３）を統括的に制御する駆動制御部である。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位に対して、各種の情報（例えば各種の設定パラメータ等）を設定したり、顕微鏡１０の各部位から各種の情報を取得したりする。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位から取得した各種の情報を、後述するディストーション補正部２２７等に出力することができる。
【００９２】
顕微鏡画像取得部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。顕微鏡画像取得部２２３は、サムネイル像撮像部１１０が撮像したサムネイル像に対応するデータ、拡大像撮像部１２０が撮像した拡大像に対応するデータ及びデフォーカス量検出部１３０が撮像した位相差像に対応するデータを、各撮像制御部を介して取得する。
【００９３】
顕微鏡画像取得部２２３は、各撮像制御部を介して画像データを取得すると、取得した画像データを、後述する画像処理部２２５に出力する。
【００９４】
なお、顕微鏡画像取得部２２３は、取得したこれらの画像データ（顕微鏡画像データ）を、取得した日時に関する情報等と関連付けて記憶部２１５等に格納してもよい。
【００９５】
画像処理部２２５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像処理部２２５は、顕微鏡画像取得部２２３から出力された顕微鏡画像に対して、所定の画像処理を実施する。
【００９６】
具体的には、画像処理部２２５は、顕微鏡画像取得部２２３から出力された位相差像データ、サムネイル像データ及び拡大像データ（より詳細には、これらの像のＲＡＷデータ）を取得すると、これらＲＡＷデータの現像処理を行う。また、画像処理部２２５は、画像データの現像処理とともに、これらの像を構成する複数の画像をつなぎ合わせる処理（スティッチング処理）を実施する。
【００９７】
また、画像処理部２２５は、必要に応じて、得られたデジタル画像データの変換処理（トランスコード）等を実施することも可能である。デジタル画像の変換処理としては、デジタル画像を圧縮してＪＰＥＧ画像等を生成したり、ＪＰＥＧ画像等に圧縮されたデータを、異なる形式の圧縮画像（例えば、ＧＩＦ形式等）に変換したりする処理を挙げることができる。また、デジタル画像の変換処理には、圧縮された画像データを一度解凍した上でエッジ強調などの処理を実施して、再度圧縮する処理や、圧縮画像の圧縮率を変更する処理等も含まれる。
【００９８】
画像処理部２２５は、前述のような画像処理を位相差像データに対して実施した場合、画像処理後の位相差像データを、後述するディストーション補正部２２７に出力する。また、画像処理部２２５は、前述のような画像処理をサムネイル像データ及び拡大像データに実施した場合、これらの画像からなる顕微鏡画像と、当該顕微鏡画像を特徴づける各種のメタデータとを、後述する顕微鏡画像出力部２２９に出力する。
【００９９】
ディストーション補正部２２７は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。ディストーション補正部２２７は、光学的な歪みの一つであるディストーション（歪曲収差）に対する補正処理を、対象となる画像に対して直接実施するのではなく、平面のサンプルを撮像した際に得られる位相差面を、任意のサンプルを撮像した場合に検出される位相差面に対してオフセット処理することで実施する。ディストーション補正部２２７は、かかるディストーション補正処理を実施することで、算出されるデフォーカス量が画像を撮像する際に利用した光学系のディストーションに起因して歪む影響を、軽減することができる。
【０１００】
本実施形態に係るディストーション補正部２２７の詳細な構成及び機能については、以下で改めて説明する。
【０１０１】
顕微鏡画像出力部２２９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。顕微鏡画像出力部２２９は、画像処理部２２５から出力された顕微鏡画像及び当該顕微鏡画像に付随するメタデータ等の各種の情報を、後述する通信制御部２３１を介して画像管理サーバ３０に出力する。これにより、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像（デジタル顕微鏡画像）が、画像管理サーバ３０によって管理されることとなる。
【０１０２】
通信制御部２３１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。通信制御部２３１は、顕微鏡制御装置２０と、顕微鏡制御装置２０の外部に設けられた画像管理サーバ３０との間で、ネットワーク３を介して行われる通信の制御を行う。
【０１０３】
＜ディストーション補正部の構成について＞
次に、図７を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成について、詳細に説明する。図７は、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成を示したブロック図である。
【０１０４】
顕微鏡１０においてサンプルのデフォーカス量及びデフォーカス位置を取得する位相差光学系を用いたデフォーカス量検出部１３０から出力される位相差像から直接的に得られる情報は、位相差像間の位相差に関する情報である。しかしながら、顕微鏡１０においてオートフォーカス機構を実現するために必要な情報は、位相差情報ではなく、位相差情報を用いて算出されるデフォーカス量に関する情報である。そのため、最終的な出力情報であるデフォーカス量に関する情報からディストーションに起因する誤差成分を除去することができれば、位相差画像のそのもの対してディストーション補正を実施しなくてもよいこととなる。
【０１０５】
位相差光学系におけるディストーションは、前述のように、検出する位相差（デフォーカス量）に対して、各画素位置に固有の位相差面のズレとなる。そこで、顕微鏡１０のデフォーカス量検出部１３０により、精度の高い平面上に位相差検出の容易なテクスチャを配したキャリブレーション用のスライドを用いて、拡大像撮像部１２０に対して合焦状態にある平面の位相差像を事前に撮影する。この位相差像を用いて、合焦状態にある平面の位相差面を算出する。このようにして求められる位相差面は、顕微鏡１０の製造誤差や設計仕様に起因する光学系のディストーションに固有の位相差のオフセット面である。そこで、任意のサンプルを撮像することで得られる位相差像から生成される位相差面の各画素に対して、このオフセット面との差を算出することで、容易に位相差光学系におけるディストーションに起因するデフォーカス量への影響を排除することができる。また、かかる処理における演算量は、画像サイズ×減算処理の演算量で規定されるため、各画素に対して歪み補正のベクトル演算を行う従来のディストーション補正に比べると、演算量やリソースといった演算負荷を格段に小さくすることが可能となる。
【０１０６】
かかる処理を実施する本実施形態に係るディストーション補正部２２７は、図７に示したように、オフセットパターン生成部２５１と、オフセット処理部２５３と、デフォーカス量算出部２５５と、パターン選択部２５７と、を主に備える。
【０１０７】
オフセットパターン生成部２５１は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。オフセットパターン生成部２５１は、キャリブレーション用のサンプルを撮像することで生成された位相差像を取得し、このキャリブレーション用の位相差像を解析することで、取得したキャリブレーション用の位相差像の位相差を算出する。
【０１０８】
このキャリブレーション用のサンプルは、精度の高い平面上に位相差検出の容易なテクスチャ（例えば、図８に示したような格子状の模様）を配したものである。キャリブレーション用の位相差像は、顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０に対して合焦状態にある平面を、デフォーカス量検出部１３０によって撮像することで生成される。
【０１０９】
このようにして得られたキャリブレーション用の位相差像の位相差を表す面は、本来平面上に存在するサンプルを撮像したにも関わらず、図８に示したように、湾曲した面となる。平面上に配設された格子模様を撮像した位相差像から算出される位相差面は、前述のように、顕微鏡１０の製造誤差や設計仕様に起因する光学系のディストーションに固有の位相差を示すものである。また、かかる位相差面は、位相差像の画素の位置と、当該画素における位相差とが関連付けられた情報であるともいえる。この合焦状態にあるキャリブレーション用のサンプルを撮像することで得られた位相差面は、ディストーション補正処理を実施する際の基準となるオフセットパターン（基準オフセットパターン）として利用可能である。
【０１１０】
また、位相差像のディストーションの形状は、顕微鏡１０におけるステージ１４０と対物レンズ１２３の位置関係に応じて形状が変化する。拡大像撮像部１２０は、撮像対象の合焦状態における映像を記録し、また非常に薄い被写界深度に設定されているため、固有のディストーション形状に対する補正を行うだけで良い。一方で、焦点調整装置（オートフォーカス機構）として用いられる位相差光学系（デフォーカス量検出部１３０）は、広い被写界深度をもち、合焦位置に対して広い動作範囲でデフォーカス量を計測するように設計されている。そのため、デフォーカス状態によっては、ディストーション起因のオフセット量は変化することとなる。そこで、本実施形態に係るオフセットパターン生成部２５１は、前述のディストーションに固有の位相差のオフセット面を、複数のデフォーカス状態毎に、個別に準備する。
【０１１１】
従って、本実施形態に係るオフセットパターン生成部２５１は、合焦状態でのオフセットパターン（基準オフセットパターン）と、デフォーカス状態毎の複数のオフセットパターンと、を生成することとなる。
【０１１２】
なお、ディストーションは、位相差像を撮像する際に利用するレンズ等の光学素子の組み合わせに依存する。そのため、オフセットパターン生成部２５１は、例えば顕微鏡１０において利用する対物レンズの組み合わせ毎に、基準オフセットパターン及びデフォーカス状態毎の複数のオフセットパターンを生成する。
【０１１３】
オフセットパターン生成部２５１は、このようにして生成した複数のオフセットパターンを、記憶部２１５等に格納する。
【０１１４】
なお、オフセットパターン生成部２５１によるオフセットパターンの生成処理は、顕微鏡１０の出荷時、顕微鏡１０のメンテナンスの実行時、ユーザによってオフセットパターンの生成開始を要請されたときなど、任意のタイミングで実施可能である。
【０１１５】
オフセット処理部２５３は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。オフセット処理部２５３は、画像処理部２２５から、あるサンプルの位相差像が出力されると、まず、取得した一組の位相差像に基づいて位相差像間の位相差を算出する。
【０１１６】
位相差像に基づいて位相差を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知の方法を利用可能であるが、例えば、以下のような方法で位相差像間の位相差を算出することが可能である。
【０１１７】
すなわち、オフセット処理部２５３は、位相差像の何れか一方の画像を基準画像とし、他方を比較画像として取り扱い、基準画像を局所的なサブ領域に区分する。その後、オフセット処理部２５３は、基準画像の各サブ領域にマッチングする画像領域を、比較画像の中から探索し、２つの画像（基準画像及び比較画像）の視差を、位相差像間の位相差（位相差情報）とする。
【０１１８】
オフセット処理部２５３は、取得した位相差像から位相差を算出すると、記憶部２１５等に格納されているオフセットパターンの中から、基準オフセットパターン（合焦状態でのオフセットパターン）を取得する。その後、オフセット処理部２５３は、算出した位相差情報から、取得した基準オフセットパターンを減算する（具体的には、算出した位相差情報における各画素の位相差の値から、基準オフセットパターンの対応する画素の位相差の値を減算する）。これにより、算出された位相差情報から、ディストーションに起因する量が除去されることとなる。
【０１１９】
オフセット処理部２５３は、基準オフセットパターンを用いたオフセット処理が終了すると、オフセット処理後の位相差情報を、後述するデフォーカス量算出部２５５に出力する。
【０１２０】
また、オフセット処理部２５３は、デフォーカス量算出部２５５にオフセット処理後の位相差情報を出力した後に、後述するパターン選択部２５７からオフセット処理に利用するオフセットパターンを指定されると、指定されたオフセットパターンを用いて、再度上述のようなオフセット処理を実施する。
【０１２１】
デフォーカス量算出部２５５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。デフォーカス量算出部２５５は、オフセット処理部２５３から出力された、オフセット補正後の位相差情報に基づいて、サンプルのデフォーカス量（すなわち、サンプルの焦点位置からの距離）を算出する。
【０１２２】
例えば、位相差像における位相差とデフォーカス量とは相関関係があるため、デフォーカス量算出部２５５は、事前に決定しておいた位相差とデフォーカス量との相関関係と、算出した位相差とを利用することで、サンプルのデフォーカス量を算出できる。
【０１２３】
また、デフォーカス量算出部２５５が位相差からサンプルのデフォーカス量を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用可能である。
【０１２４】
図９は、上述のようなオフセット処理の有無により、算出されるデフォーカス量がどのように変化するかを示したものである。図９に示したグラフ図のように、オフセット補正をせずにデフォーカス量の算出処理を実施した場合、複数のピークが観測されてしまい、正確なデフォーカス量を特定することは困難である。しかしながら、上述のようなオフセット補正処理を実施することで、補正後の結果を示したグラフ図では、−１．５μｍ付近に明瞭なピークが観測され、デフォーカス量を正確に特定することが可能となる。
【０１２５】
デフォーカス量算出部２５５は、このようにして算出したデフォーカス量を、統括駆動制御部２２１に出力する。統括駆動制御部２２１は、このようにして算出されたデフォーカス量を利用して、例えばステージ駆動制御部２０５を制御することで、顕微鏡１０におけるオートフォーカス機能を実現することができる。
【０１２６】
また、デフォーカス量算出部２５５は、算出したデフォーカス量を、後述するパターン選択部２５７に出力して、算出したデフォーカス量の精度を更に向上させるようにしてもよい。
【０１２７】
パターン選択部２５７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に最も近い条件（デフォーカス量）にて生成されたオフセットパターンを、記憶部２１５等の中から選択する。
【０１２８】
前述のように、オートフォーカス機構として用いられる位相差光学系は、広い被写界深度をもち、合焦位置に対して広い動作範囲でデフォーカス量を計測するように設計されている。そのため、デフォーカス状態によっては、ディストーション起因のオフセット量は変化することとなる。そこで、パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量が、オフセット処理部２５３で用いられたオフセットパターンと適合しているか否かを判断する。また、適切なオフセットパターンが用いられていない場合には、算出されたデフォーカス量に最も近いオフセット面を、予め登録されている複数のオフセットパターンの中から選択する。
【０１２９】
本実施形態に係るディストーション補正部２２７では、算出されたデフォーカス量が取り得る値の範囲全体をいくつかの部分に区分し、各部分について、少なくとも一つのオフセットパターンを準備しておく。このようにすることで、本実施形態に係るディストーション補正部２２７では、広範なデフォーカス範囲について、ディストーションに起因する誤差がより生じにくいオフセット補正処理を実現できる。
【０１３０】
例えば図１０に示した例では、デフォーカス量が取り得る値の範囲を、−１００μｍ〜＋１００μｍとし、この範囲を５つの部分に区分している。更に、各部分について、範囲の中間値近傍のオフセットパターンが予め登録されている。また、図１０に示した例では、各部分に１つのオフセットパターンしか設定されていないが、各部分に設定されるオフセットパターンは複数存在してもよい。また、図１０に示した例では、デフォーカス量が取り得る値の範囲を５つに区分しているが、区分数は図示した例に限定されるわけではない。区分数を増やしたり、各部分に登録されているオフセットパターンの個数を増やしたりすることで、より正確なオフセット補正処理が可能となる。
【０１３１】
ここで、算出されたデフォーカス量が例えば−２０μｍ〜＋２０μｍの範囲にある場合、パターン選択部２５７は、−２０μｍ〜＋２０μｍの範囲に適したオフセットパターン（図１０の場合には、デフォーカス量０μｍのオフセットパターン）が用いられていたか否かを判断する。オフセット処理部２５３では、まず、基準オフセットパターン（デフォーカス量０μｍのオフセットパターン）が用いられるため、かかる場合には、適切なオフセットパターンが選択されていると判断し、パターン選択部２５７は、新たなオフセットパターンの選択は行わない。
【０１３２】
他方、算出されたデフォーカス量が、例えば、＋６０μｍ〜＋１００μｍの範囲にある場合、かかる場合における適切なオフセットパターンは、図１０では、デフォーカス量＋８０μｍで測定したオフセットパターンである。しかしながら、オフセット処理部２５３では、基準オフセットパターンを用いてオフセット処理がなされているため、パターン選択部２５７は、図１０に基づいて、デフォーカス量＋８０μｍで測定したオフセットパターンを選択する。
【０１３３】
パターン選択部２５７は、このようにして選択したオフセットパターンを特定する情報を、オフセット処理部２５３に通知する。通知を受けたオフセット処理部２５３は、指定されたオフセットパターンを記憶部２１５等から取得して、取得したオフセットパターンに基づくオフセット処理を再度実施する。
【０１３４】
以上、図７を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成について、詳細に説明した。
【０１３５】
以上、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１３６】
なお、上述のような本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１３７】
＜第１変形例＞
続いて、図１１を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の第１変形例について、簡単に説明する。図１１は、本実施形態に係るディストーション補正部の第１変形例を示したブロック図である。
【０１３８】
本実施形態に係る顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０（より詳細には、光源１２１からステージ１４０までの間）には、照明視野絞り（図示せず。）が設けられており、位相差像を利用して、この照明視野絞りの位置合わせを行うことが可能である。また、照明視野絞りの位置合わせを行う際の処理では、ステージに載置されたサンプル（より詳細には、スライドガラス上に載置されたサンプル及びカバーガラス）の厚み変化量や厚みそのものを算出することも可能である。
【０１３９】
他方、サンプルを覆うように設けられているカバーガラスは、ある規格に沿った規格品であったとしても、０．０１ｍｍのオーダーで厚みの変化がある。その結果、球面収差のために、カバーガラスの厚み変化０．０１ｍｍについて、位相差像で観察される焦点位置が、０．１μｍ程度変化してしまうことがある。
【０１４０】
そこで、以下で説明する第１変形例では、位相差像を解析することでカバーガラスの厚みを算出し、算出された焦点位置（デフォーカス量）を、算出したカバーガラスの厚みを用いてオフセット調整することで、デフォーカス量の算出精度を更に向上させる。
【０１４１】
本変形例に係るディストーション補正部２２７は、例えば図１１に示したように、オフセットパターン生成部２５１と、オフセット処理部２５３と、デフォーカス量算出部２５５と、パターン選択部２５７と、デフォーカス量補正部２６１と、を主に備える。
【０１４２】
ここで、本変形例に係るオフセットパターン生成部２５１、オフセット処理部２５３及びデフォーカス量算出部２５５は、第１の実施形態に係る各処理部と同様であり、同様の効果を奏するものである。従って、以下では詳細な説明は省略する。
【０１４３】
また、本変形例に係るパターン選択部２５７は、後述するデフォーカス量補正部２６１から出力されたデフォーカス量に基づいてオフセットパターンを選択する以外は、第１の実施形態に係るパターン選択部２５７と同様であり、同様の効果を奏するものである。従って、以下では、詳細な説明は省略する。
【０１４４】
デフォーカス量補正部２６１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。デフォーカス量補正部２６１は、位相差像を解析することで、サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出する。また、デフォーカス量補正部２６１は、算出したカバーガラスの厚みに基づいて、デフォーカス量算出部２５５により算出されたデフォーカス量を補正する。
【０１４５】
以下では、まず、カバーガラスの厚みの算出処理について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１４６】
本実施形態に係るデフォーカス量検出部１３０では、図１２に例示したように、位相差像として２つの被写体像（像Ｂ及び像Ｃ）が撮像素子１３４上に結像される。ここで、照明１２１からステージ１４０までの間に設けられる照明視野絞りとコンデンサレンズとが適切な位置関係にあって、照明が適切にスライドガラスに照射されている場合を考える。かかる場合、位相差像において視野領域を表す窓は、２眼レンズ１３３の左目に対応する画像と右目に対応する画像とで同じ位置となる。しかし、コンデンサレンズが適切な位置に存在せず、照明位置が適正位置よりも下側（光源１２１側）になると、視野領域を表す窓は、撮像素子１３４の中央寄り（図１２に示したｘ軸方向に沿って撮像素子１３４の中央寄り）に移動する。逆に、照明位置が適正位置よりも上側になると、視野領域を表す窓は、撮像素子１３４のｘ軸方向に沿った端部方向へと移動する。従って、撮像素子１３４に結像する窓の位置関係に着目することで、照明位置を特定することができる。
【０１４７】
ここで、予め照明位置（例えば、照明視野絞りとコンデンサレンズとの間の距離）を様々に変化させながら、位相差像における左右の窓位置の間隔を測定しておき、窓位置の間隔と照明位置との相関関係を把握しておく。この相関関係において、照明位置を適正位置からの差として表すことで、窓位置の間隔から、適正照明位置からの差を算出することが可能となる。
【０１４８】
この際、位相差像における左右の窓位置の間隔は、図１３に示したようにして特定することができる。すなわち、撮像素子１３４の中央を通過する、撮像素子１３４の幅方向に対応する軸をｘ軸とした場合に、ｘ軸上の撮像素子１３４の出力信号値（すなわち、輝度値）の分布に着目する。撮像素子１３４には、左目に対応する画像と右目に対応する画像の２つの像が結像しているため、図１３（ａ）に示したように、左目の画像に対応する輝度値の分布と、右目に対応する輝度値の分布とが検出される。
【０１４９】
まず、デフォーカス量補正部２６１は、左目及び右目に対応する画像の輝度値を移動平均で平滑化し、左右それぞれの輝度の最大値（Ｌｍａｘ及びＲｍａｘ）と最小値（Ｌｍｉｎ及びＲｍｉｎ）とを検出する。その後、デフォーカス量補正部２６１は、左右それぞれの輝度値を、左右独立に正規化する。その結果、デフォーカス量補正部２６１は、図１３（ｂ）に示したような輝度分布を得ることができる。デフォーカス量補正部２６１は、この正規化輝度分布において所定の閾値を超える輝度値となる画素位置を、左目に対応する画像は輝度分布の左側端部から、右目に対応する画像は輝度分布の右側端部から、それぞれ探索していく。ここで、図１３（ｂ）に示したように、左目に対応する画像は、座標Ｌｐｏｓにて所定の輝度値となり、右目に対応する画像は、座標Ｒｐｏｓにて所定の輝度値となったとする。この場合、デフォーカス量補正部２６１は、図１３（ｃ）に示したように、座標ＬｐｏｓとＲｐｏｓとの差を、位相差像における左右の窓位置の間隔とする。
【０１５０】
このようにして窓位置の間隔と照明位置との相関関係を予め特定しておくことで、デフォーカス量補正部２６１は、実際に計測される窓位置の間隔と、この相関関係とに基づいて、照明位置を特定することが可能となる。また、デフォーカス量補正部２６１は、サンプル全体の厚みが既知のサンプルを利用して、照明位置とサンプル全体の厚みとの相関関係を予め測定しておくことで、特定した照明位置に基づいて、サンプル全体の厚みＴを算出することができる。
【０１５１】
他方、図１４に示したように、それぞれの厚みを表すこととする。
Ｌ：空気中での焦点距離
ｓ：サンプルに食い込んだ空気中での焦点距離の一部
ｔ：撮像位置でのカバーガラスの厚み＋包埋剤の厚み
Ｔ：サンプル全体の厚み
Ｚ：ステージ位置
【０１５２】
ここで、空気中での焦点位置は、対物レンズの種別等によって決まる固定値であり、サンプル全体の厚みＴは、前述のような処理によって算出可能な値であり、ステージ位置は、統括駆動制御部２２１から取得可能な値である。
【０１５３】
また、図１４において、ガラスの屈折率をδと表すこととすると、δｓ＝ｔという関係が成立し、また、Ｌ−ｓ＋Ｔ＋Ｚ＝一定値（値をＣと表すこととする。）という関係が成立する。
【０１５４】
従って、撮像位置でのカバーガラス＋包埋剤の厚みｔは、以下の式１５１のように表すことができる。
【０１５５】
ｔ＝δ（Ｌ＋Ｔ＋Ｚ−Ｃ） ・・・（式１５１）
【０１５６】
そこで、デフォーカス量補正部２６１は、位相差像を解析することで得られるサンプル全体の厚みＴと、設計値であるパラメータＬ及びＣと、統括駆動制御部２２１から取得したステージ位置Ｚと、ガラスの屈折率δとを利用して、カバーガラスの厚み（より詳細には、カバーガラスの厚み及び撮像位置での包埋剤の厚みの和）を算出することができる。
【０１５７】
本変形例に係るデフォーカス量補正部２６１は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量を、算出したカバーガラスの厚みを用いてオフセット調整する。これにより、駆動回数を変えることなく、カバーガラス厚によって焦点ボケが発生することを防ぐことが可能となり、焦点検出精度を更に高めることが可能となる。
【０１５８】
デフォーカス量補正部２６１は、オフセット処理後のデフォーカス量を表す情報を、パターン選択部２５７に出力する。これにより、パターン選択部２５７は、カバーガラス厚による焦点ボケを補正したデフォーカス量に基づいて、オフセットパターンの選択を行うことが可能となる。
【０１５９】
以上、本変形例に係る顕微鏡制御装置２０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１６０】
＜光学的歪み補正方法について＞
続いて、図１５を参照しながら、本実施形態に係る光学的歪み補正方法（より詳細には、ディストーション補正方法）について、その流れを説明する。図１５は、本実施形態に係る光学的歪み補正方法の流れを示した流れ図である。
【０１６１】
なお、以下の説明に先立ち、オフセットパターン生成部２５１により、デフォーカス量０μｍにおけるオフセットパターン（基準オフセットパターン）を含む、デフォーカス量毎の複数のオフセットパターンが生成されているものとする。
【０１６２】
ディストーション補正部２２７のオフセット処理部２５３は、画像処理部２２５から位相差像が出力されると、取得した位相差像を解析して、位相差像間の位相差を算出する。続いて、オフセット処理部２５３は、基準となるオフセットパターン（デフォーカス量０μｍでのオフセットパターン）を記憶部２１５等から取得して、算出した位相差から、基準となるオフセットパターンに記載されている位相差を減算する。その後、オフセット処理部２５３は、オフセット処理後の位相差を、デフォーカス量算出部２５５に出力する。
【０１６３】
デフォーカス量算出部２５５は、オフセット処理部２５３から通知された、オフセット処理後の位相差に関する情報を利用して、デフォーカス量を算出する（ステップＳ１０１）。その後、デフォーカス量算出部２５５は、算出したデフォーカス量を、パターン選択部２５７に出力する。
【０１６４】
パターン選択部２５７は、算出したデフォーカス量が、用いたオフセットパターンと適合しているか否かを判断する（ステップＳ１０３）。適切なオフセットパターンが用いられていた場合には、ディストーション補正部２２７は、ディストーション補正処理を終了し、算出されたデフォーカス量を、統括駆動制御部２２１に出力する。
【０１６５】
他方、適切なオフセットパターンが用いられていなかった場合には、パターン選択部２５７は、算出したデフォーカス量に最も近いオフセットパターンを選択し、オフセット処理部２５３に出力する。
【０１６６】
オフセット処理部２５３及びデフォーカス量算出部２５５は、パターン選択部２５７から通知されたオフセットパターンを用いて、再度オフセット処理及びデフォーカス量算出処理を実施する（ステップＳ１０５）。その後、パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から再度出力されたデフォーカス量に対して、ステップＳ１０３の処理を再度実施する。
【０１６７】
本実施形態に係る光学的歪み補正処理（ディストーション補正処理）では、以上のような処理を行うことで、算出されるデフォーカス量が光学系のディストーションに起因して歪む影響を、非常に少ない演算負荷で排除することができる。
【０１６８】
（ハードウェア構成について）
次に、図１６を参照しながら、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１６は、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１６９】
顕微鏡制御装置２０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０６と、を備える。また、顕微鏡制御装置２０は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１７０】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、顕微鏡制御装置２０内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。また、ＧＰＵ９０６は、顕微鏡制御装置２０内で実施される各種の画像処理に関する演算処理を実施する演算処理装置及び制御装置として機能する。ＧＰＵ９０６は、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、顕微鏡制御装置２０内の画像処理の動作全般又はその一部を制御する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【０１７１】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１７２】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、顕微鏡制御装置２０の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。顕微鏡制御装置２０のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、顕微鏡制御装置２０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１７３】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、顕微鏡制御装置２０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、顕微鏡制御装置２０が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１７４】
ストレージ装置９１９は、顕微鏡制御装置２０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
【０１７５】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、顕微鏡制御装置２０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【０１７６】
接続ポート９２３は、機器を顕微鏡制御装置２０に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、顕微鏡制御装置２０は、外部接続機器９２９から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２９に各種のデータを提供したりする。
【０１７７】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信、各種の専用通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１７８】
以上、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１７９】
（まとめ）
以上説明したように、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０では、位相差像に基づいてサンプルの観察面の全域のデフォーカス量及び形状を瞬時に取得する際、ディストーションと呼ばれる光学的な歪みの補正を、入力画像に対して直接行うかわりに、平面対象を観察した場合に観測される位相差面を任意の対象を観測した場合に検出される位相差面に対してオフセット処理することで実施する。これにより、算出されるデフォーカス量が光学系のディストーションに起因して歪む影響を、非常に少ない演算負荷で排除することができる。
【０１８０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１８１】
例えば、上記実施形態では、本発明の実施形態に係る光学的歪みの補正処理を顕微鏡制御装置２０が実施している場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明の実施形態に係る光学的歪みの補正処理を、顕微鏡自体が実施してもよい。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 顕微鏡画像管理システム
１０ 顕微鏡
２０ 顕微鏡制御装置
３０ 画像管理サーバ
４０ 画像表示装置
２０１ 統括制御部
２０３ 照明制御部
２０５ ステージ駆動制御部
２０７ コンデンサレンズ駆動制御部
２０９ 位相差像撮像制御部
２１１ サムネイル像撮像制御部
２１３ 拡大像撮像制御部
２１５ 記憶部
２２１ 統括駆動制御部
２２３ 顕微鏡画像取得部
２２５ 画像処理部
２２７ ディストーション補正部
２２９ 顕微鏡画像出力部
２３１ 通信制御部
２５１ オフセットパターン生成部
２５３ オフセット処理部
２５５ デフォーカス量算出部
２５７ パターン選択部
２６１ デフォーカス量補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞組織スライド等のサンプルを観察する顕微鏡を用いて、サンプルの顕微鏡による観察像をデジタル画像として保存し、保存したデジタル画像をインターネットやイントラネット上に設けられた他の装置で観察する技術が提案されている（例えば、以下の特許文献１を参照。）。このような技術を用いることで、ネットワークを用いて遠隔地の医師が病理診断を行う、いわゆるテレパソロジー（ｔｅｌｅｐａｔｈｏｌｏｇｙ）の発展を促すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されている顕微鏡のように、レンズを用いて拡大・縮小画像を撮像素子に投影する場合には、ディストーション（歪曲収差）と呼ばれる像の歪みが生じる。このため、カメラなどの一般的な撮像装置では、事前に個別のレンズセットで格子模様を撮像し、理想的な格子点と実際に撮像される格子位置とのズレを用いて画像の歪み矯正を行うといった、ディストーション補正処理が行われる。
【０００５】
しかしながら、このようなディストーション補正処理は、画像を構成する全ての画素に対して、各画素位置での歪み量を推定した上で、各画素に対して歪み補正を実施する演算となるため、非常に膨大な演算量及びリソースを必要とするという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、位相差光学系を用いたデフォーカス検出処理において、ディストーション補正処理に要する演算負荷を抑制することが可能な、顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、を備える顕微鏡制御装置が提供される。
【０００８】
前記オフセット処理部によるオフセット処理は、前記位相差情報から前記オフセット情報を減算する処理であることが好ましい。
【０００９】
前記オフセット情報は、オフセット処理の基準となる基準オフセット情報と、前記サンプルのデフォーカス量毎に設定された複数のオフセット情報とからなり、前記オフセット処理部は、前記基準オフセット情報に基づいて、前記位相差情報に対してオフセット処理を実施し、前記デフォーカス量算出部は、前記基準オフセット情報に基づくオフセット補正後の前記位相差情報に基づいて前記デフォーカス量を算出し、前記オフセット処理部は、算出された前記デフォーカス量に応じたオフセット情報を利用して、再度前記位相差情報に対してオフセット処理を実施してもよい。
【００１０】
前記サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出し、算出した当該カバーガラスの厚みに基づいて、前記デフォーカス量を補正するデフォーカス量補正部を更に備えてもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するステップと、オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するステップと、を含む光学的歪み補正方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、位相差光学系を用いたデフォーカス検出処理において、ディストーション補正処理に要する演算負荷を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡画像管理システムを示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る顕微鏡及び顕微鏡制御装置の全体構成を示した説明図である。
【図３】サンプルの拡大像及び位相差像の一例を示した説明図である。
【図４】位相差像に基づいて生成される位相差情報の一例を示した説明図である。
【図５】ディストーションについて説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る顕微鏡制御装置が備える統括制御部の構成を示したブロック図である。
【図７】同実施形態に係る統括制御部が備えるディストーション補正部の構成を示したブロック図である。
【図８】同実施形態に係るオフセットパターンについて示した説明図である。
【図９】同実施形態に係るオフセット補正処理について示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係るオフセット補正処理について示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係るディストーション補正部の第１変形例を示したブロック図である。
【図１２】カバーガラスの厚みの算出処理を説明するための説明図である。
【図１３】カバーガラスの厚みの算出処理を説明するための説明図である。
【図１４】カバーガラスの厚みの算出処理について説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るディストーション補正方法の流れを示した流れ図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）第１の実施形態
（１−１）顕微鏡画像管理システムの構成について
（１−２）顕微鏡の全体構成について
（１−３）顕微鏡制御装置の全体構成について
（１−４）位相差算出処理の概略について
（１−５）統括制御部の構成について
（１−６）ディストーション補正部の構成について
（１−７）第１変形例
（１−８）光学的歪み補正方法について
（２）本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置のハードウェア構成について
（３）まとめ
【００１６】
なお、以下では、顕微鏡が撮像するサンプルとして、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞からなる生体サンプル（細胞組織サンプル）を例に挙げて説明を行うが、かかる場合に限定されるわけではない。
【００１７】
（第１の実施形態）
＜顕微鏡画像管理システムの構成について＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１の構成を示した説明図である。
【００１８】
本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１は、図１に示したように、顕微鏡１０と、顕微鏡制御装置２０と、画像管理サーバ３０と、画像表示装置４０とを有する。また、顕微鏡制御装置２０、画像管理サーバ３０及び画像表示装置４０は、ネットワーク３を介して接続されている。
【００１９】
ネットワーク３は、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０、画像管理サーバ３０及び画像表示装置４０を互いに双方向通信可能に接続する通信回線網である。このネットワーク３は、例えば、インターネット、電話回線網、衛星通信網、同報通信路等の公衆回線網や、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ワイヤレスＬＡＮ等の専用回線網などで構成されており、有線／無線を問わない。また、このネットワーク３は、本実施形態に係る顕微鏡画像管理システム１に専用に設けられた通信回線網であってもよい。
【００２０】
顕微鏡１０は、当該顕微鏡１０のステージ上に載置されたサンプル（例えば生体サンプル）に対して所定の照明光を照射して、このサンプルを透過した光、又は、サンプルからの発光等を撮像する。本実施形態に係る顕微鏡１０の全体構成については、以下で改めて詳細に説明する。
【００２１】
顕微鏡１０は、顕微鏡制御装置２０によって駆動制御されており、顕微鏡１０が撮像したサンプル画像は、顕微鏡制御装置２０を介して画像管理サーバ３０に格納される。
【００２２】
顕微鏡制御装置２０は、サンプルを撮像する顕微鏡１０の駆動制御を行う装置である。顕微鏡制御装置２０は、顕微鏡１０を制御して、サンプルのデジタル画像を撮像するとともに、得られたサンプルのデジタル画像データに対して、所定のデジタル加工処理を実施する。また、顕微鏡制御装置２０は、得られたサンプルのデジタル画像データを、画像管理サーバ３０にアップロードする。
【００２３】
画像管理サーバ３０は、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルのデジタル画像データを格納するとともに、これらデジタル画像データの管理を行う装置である。画像管理サーバ３０は、顕微鏡制御装置２０からサンプルのデジタル画像データが出力されると、取得したサンプルのデジタル画像データを所定の格納領域に格納して、閲覧者が利用可能なようにする。また、画像管理サーバ３０は、閲覧者が操作する画像表示装置４０（すなわち、ビューワーに対応する装置）から、あるサンプルのデジタル画像データの閲覧を要請されると、該当するサンプルのデジタル画像データを画像表示装置４０に提供する。
【００２４】
画像表示装置４０は、サンプルのデジタル画像データの閲覧を希望する閲覧希望者が操作する端末（すなわち、ビューワーに対応する装置）である。デジタル画像データの閲覧希望者は、画像管理サーバ３０に格納されているデジタル画像データの一覧等を参照して、閲覧を希望するデジタル画像データを特定するとともに、特定したデジタル画像データを提供するように、画像管理サーバ３０に対して要請する。画像管理サーバ３０からデジタル画像データが提供されると、提供されたデジタル画像データに対応する画像を、画像表示装置４０のディスプレイ等に表示して、閲覧希望者が閲覧できるようにする。
【００２５】
なお、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０の詳細な構成については、以下で改めて説明する。
【００２６】
また、図１では、システム１に属する顕微鏡１０、顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０がそれぞれ１台ずつ存在する場合について図示しているが、顕微鏡画像管理システム１に属する顕微鏡１０、顕微鏡制御装置２０及び画像管理サーバ３０の台数は図１の例に限定されるわけではなく、それぞれ複数台ずつ存在していてもよい。
【００２７】
＜顕微鏡の全体構成について＞
続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡１０の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る顕微鏡１０及び顕微鏡制御装置２０の全体構成を示した説明図である。
【００２８】
［全体構成］
本実施形態に係る顕微鏡１は、図２に例示したように、生体サンプルＳＰＬが配設されるプレパラートＰＲＴ全体の像（以下、この像をサムネイル像とも称する。）を撮像するサムネイル像撮像部１１０と、生体サンプルＳＰＬが所定倍率で拡大された像（以下、この像を拡大像とも称する。）を撮像する拡大像撮像部１２０と、を有する。また、拡大像撮像部１２０には、拡大像撮像部１２０中に存在する照明視野絞りのデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）量を検出するためのデフォーカス量検出部１３０が設けられている。
【００２９】
プレパラートＰＲＴは、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞からなる生体サンプルＳＰＬを、所定の固定手法によりスライドガラスに固定したものである。これらの組織切片又は塗抹細胞には、必要に応じて各種の染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオシン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。
【００３０】
また、プレパラートＰＲＴには、対応する生体サンプルＳＰＬを特定するための付帯情報（例えば、サンプルを採取した人の氏名、採取日時、染色の種類等）が記載されたラベルが貼付されていてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る顕微鏡１０には、上述のようなプレパラートＰＲＴが載置されるステージ１４０が設けられており、更に、ステージ１４０を様々な方向に移動させるためのステージ駆動機構１４１が設けられている。このステージ駆動機構１４１により、ステージ１４０を、ステージ面に対して平行となる方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）と、直交する方向（Ｚ軸方向）に自由に移動させることができる。
【００３２】
また、拡大像撮像部１２０には、照明視野絞りピント調整部の一例であるコンデンサレンズ駆動機構１４２が設けられている。
【００３３】
更に、本実施形態に係る顕微鏡１０には、サンプルＳＰＬを含むプレパラートＰＲＴをステージ１４０に搬送するサンプル搬送装置１５０が設けられていても良い。かかる搬送装置１５０を設けることで、ステージ１４０に、撮像予定のサンプルが自動的に設置されるようになり、サンプルＳＰＬの入れ替えを自動化することが可能となる。
【００３４】
［サムネイル像撮像部］
サムネイル像撮像部１１０は、図２に示したように、光源１１１と、対物レンズ１１２と、撮像素子１１３と、を主に備える。
【００３５】
光源１１１は、ステージ１４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。光源１１１は、一般染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、明視野照明光、又は、単に照明光とも称する。）と、特殊染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、暗視野照明光とも称する。）とを切り換えて照射可能である。また、光源１１１は、明視野照明光又は暗視野照明光のいずれか一方だけを照射可能なものであってもよい。この場合、光源１１１として、明視野照明光を照射する光源と、暗視野照明光を照射する光源の２種類の光源が設けられることとなる。
【００３６】
更に、サムネイル像撮像部１１０には、プレパラートＰＲＴに貼付されたラベルに記載されている付帯情報を撮像するための光を照射するラベル光源（図示せず。）が別途設けられていてもよい。
【００３７】
所定倍率の対物レンズ１１２は、プレパラート配置面におけるサムネイル像撮像部１１０の基準位置の法線を光軸ＳＲＡとして、ステージ１４０のプレパラート配置面側に配設される。ステージ１４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ１１２によって集光されて、対物レンズ１１２の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子１１３に結像する。
【００３８】
撮像素子１１３には、ステージ１４０のプレパラート配置面に載置されたプレパラートＰＲＴ全体を包括する撮像範囲の光（換言すれば、プレパラートＰＲＴ全体を透過した透過光）が結像する。この撮像素子１１３上に結像した像が、プレパラートＰＲＴ全体を撮像した顕微鏡画像であるサムネイル像となる。
【００３９】
［拡大像撮像部］
拡大像撮像部１２０は、図２に示したように、光源２１と、コンデンサレンズ１２２と、対物レンズ１２３と、撮像素子１２４と、を主に備える。また、拡大像撮像部１２０には、更に、照明視野絞り（図示せず。）が設けられている。
【００４０】
光源１２１は、明視野照明光を照射するものであり、ステージ１４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。また、光源１２１とは異なる位置（例えばプレパラート配置面側）には、暗視野照明光を照射する光源（図示せず。）が設けられる。
【００４１】
コンデンサレンズ１２２は、光源１２１から照射された明視野照明光や、暗視野照明用の光源から照射された暗視野照明光を集光して、ステージ１４０上のプレパラートＰＲＴに導くレンズである。このコンデンサレンズ１２２は、プレパラート配置面における拡大像撮像部１２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、光源１２１とステージ１４０との間に配設される。また、コンデンサレンズ駆動機構１４２は、このコンデンサレンズ１２２を光軸ＥＲＡ方向に沿って駆動することが可能である。コンデンサレンズ１２２は、コンデンサレンズ駆動機構１４２によって、光軸ＥＲＡ上の位置を変えることができる。
【００４２】
所定倍率の対物レンズ１２３は、プレパラート配置面における拡大像撮像部１２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、ステージ１４０のプレパラート配置面側に配設される。拡大像撮像部１２０では、この対物レンズ１２３を適宜交換することで、生体サンプルＳＰＬを様々な倍率に拡大して撮像することが可能となる。ステージ１４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ１２３によって集光されて、対物レンズ１２３の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子１２４に結像する。
【００４３】
なお、対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間の光軸ＥＲＡ上には、ビームスプリッター１３１が設けられていてもよい。かかるビームスプリッター１３１が設けられている場合には、対物レンズ１２３を透過した透過光の一部が、後述するデフォーカス量検出部１３０へと導かれる。
【００４４】
撮像素子１２４には、撮像素子１２４の画素サイズ及び対物レンズ１２３の倍率に応じて、ステージ１４０のプレパラート配置面上における所定の横幅及び縦幅からなる撮像範囲の像が結像される。なお、対物レンズ１２３により生体サンプルＳＰＬの一部が拡大されるため、上述の撮像範囲は、撮像素子１１３の撮像範囲に比べて十分に狭い範囲となる。
【００４５】
ここで、サムネイル像撮像部１１０及び拡大像撮像部１２０は、図２に示したように、それぞれの基準位置の法線である光軸ＳＲＡと光軸ＥＲＡとがＹ軸方向に距離Ｄだけ離れるように配置される。この距離Ｄは、撮像素子１１３の撮像範囲に拡大像撮像部１２０の対物レンズ１２３を保持する鏡筒（図示せず）が写りこむことなく、かつ小型化のために近い距離に設定される。
【００４６】
［デフォーカス量検出部］
デフォーカス量検出部１３０は、図２に示したように、ビームスプリッター１３１と、コンデンサレンズ１３２と、２眼レンズ１３３と、撮像素子１３４と、を主に備える。
【００４７】
ビームスプリッター１３１は、先に説明したように、拡大像撮像部１２０の対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間の光軸ＥＲＡ上に設けられており、対物レンズ１２３を透過した透過光の一部を反射させる。換言すれば、ビームスプリッター１３１によって、対物レンズ１２３を透過した透過光は、撮像素子１２４へと向かう透過光と、後述するデフォーカス量検出部１３０内のコンデンサレンズ１３２へと向かう反射光とに分岐される。
【００４８】
ビームスプリッター１３１によって分岐された反射光の進行方向側には、コンデンサレンズ１３２が設けられる。このコンデンサレンズ１３２は、ビームスプリッター１３１によって分岐された反射光を集光して、コンデンサレンズ１３２の後方（反射光の進行方向側）に設けられた２眼レンズ１３３へと導く。
【００４９】
２眼レンズ１３３は、コンデンサレンズ１３２から導光された光束を２つの光束へと分割する。分割された光束は、２眼レンズ１３３の後方（反射光の進行方向側）に設けられた撮像素子１３４の結像面に対して、１組の被写体像を形成する。
【００５０】
撮像素子１３４には、２眼レンズ１３３を透過した光がそれぞれ結像する。その結果、撮像素子１３４の撮像面には、１組の被写体像が形成されることとなる。２眼レンズ１３３には、コンデンサレンズ１３２を射出した様々な方向の光束が入射するため、形成される１組の被写体像間には、位相差が存在する。以下では、この１組の被写体像を、位相差像と称することとする。
【００５１】
次に、図３を参照しながら、拡大像撮像部１２０により撮像される拡大像と、デフォーカス量検出部１３０により撮像される位相差像の一例について、簡単に説明する。図３は、サンプルの拡大像及び位相差像の一例を示した説明図である。
【００５２】
本実施形態に係る顕微鏡１０では、対物レンズ１２３の後方にビームスプリッター１３１が設けられ、対物レンズ１２３を透過した光束が、拡大像撮像部１２０に設けられた撮像素子１２４と、デフォーカス量検出部１３０に設けられた撮像素子１３４とに結像する。ここで、撮像素子１３４に結像する位相差像は、図３に示したように、例えば右目で見た画像と左目で見た画像に対応するような一組の画像であり、これら画像間には、位相差が存在している。そのため、位相差が小さくなると、位相差像の２つの画像は互いに離れる方向にシフトし、位相差が大きくなると、位相差像の２つの画像は互いに近づく方向にシフトする。
【００５３】
ここで、以下の説明では、位相差像を構成する一組の画像のうち一方を、基準画像と称することとし、他方の画像を、比較画像と称することとする。基準画像は、位相差像における位相差を特定する際の基準として用いられる画像であり、比較画像は、位相差像における位相差を特定する際に、基準画像と比較される画像である。
【００５４】
このような位相差を、位相差像を構成する各画素について特定することにより、図４に示したような、位相差像全体における位相差の分布を示した位相差情報を生成することができる。ここで、２つの画像間の位相差は、サンプルの凹凸に換算可能な物性値であるため、位相差情報を得ることで、サンプルの凹凸に関する情報を得ることができる。
【００５５】
以上、本実施形態に係るデフォーカス量検出部１３０について説明した。
なお、以上の説明では、対物レンズ１２３と撮像素子１２４との間にビームスプリッター１３１が設けられる場合について説明したが、光線を分岐するための光線分岐手段はビームスプリッターに限定されるわけではなく、可動式ミラー等を利用することも可能である。
【００５６】
また、前述の説明では、デフォーカス量検出部１３０内の位相差ＡＦ光学系としてコンデンサレンズ、２眼レンズ及び撮像素子を有する構成を示したが、かかる例に限定されるわけではない。かかる位相差ＡＦ光学系は、例えば、コンデンサレンズ及び２眼レンズの代わりにフィールドレンズ及びセパレータレンズを利用したりするなど、同等の機能を実現可能なものであれば、他の光学系であってもよい。
【００５７】
以上、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡１０の全体的な構成について、詳細に説明した。
【００５８】
なお、サムネイル像撮像部１１０、拡大像撮像部１２０及びデフォーカス量検出部１３０それぞれに設けられる撮像素子は、１次元撮像素子であってもよく、２次元撮像素子であってもよい。
【００５９】
また、前述の例では、ビームスプリッター１３１にて反射した光が進行する方向にデフォーカス量検出部１３０が設置される場合について示したが、ビームスプリッター１３１を透過した光が進行する方向にデフォーカス量検出部１３０を設置してもよい。
【００６０】
＜顕微鏡制御装置の全体構成について＞
本実施形態に係る顕微鏡１０には、図２に示したように、顕微鏡の様々な部位を制御するための顕微鏡制御装置２０が接続されている。この顕微鏡制御装置２０は、図２に示したように、統括制御部２０１と、照明制御部２０３と、ステージ駆動制御部２０５と、コンデンサレンズ駆動制御部２０７と、位相差像撮像制御部２０９と、サムネイル像撮像制御部２１１と、拡大像撮像制御部２１３と、記憶部２１５と、を主に備える。
【００６１】
ここで、照明制御部２０３は、光源１１１及び光源１２１を含む、顕微鏡１０が備える各種の光源を制御する処理部であり、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１３５を制御する処理部である。また、コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、コンデンサレンズ駆動機構１４２を制御する処理部であり、位相差像撮像制御部２０９は、位相差像を撮像するための撮像素子１３４を制御する処理部である。また、サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像を撮像するための撮像素子１１３を制御する処理部であり、拡大像撮像制御部２１３は、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像するための撮像素子１２４を制御する処理部である。これらの制御部は、各種のデータ通信路を介して制御を行う部位に対して接続されている。
【００６２】
また、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０には、顕微鏡全体の制御を行う制御部（統括制御部２０１）が別途設けられており、上述の各種の制御部に、各種のデータ通信路を介して接続されている。
【００６３】
これらの制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ストレージ装置、通信装置及び演算回路等により実現されるものである。
【００６４】
記憶部２１５は、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が備えるストレージ装置の一例である。記憶部２１５には、本実施形態に係る顕微鏡１０を制御するための各種設定情報や、各種のデータベースやルックアップテーブル等が格納される。また、記憶部２１５には、顕微鏡１０におけるサンプルの撮像履歴など、各種の履歴情報が記録されていてもよい。さらに、記憶部２１５には、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。
【００６５】
この記憶部２１５は、顕微鏡制御装置２０が備える各処理部が自由に読み書きを行うことが可能である。
【００６６】
以下では、上記制御部について、その機能を簡単に説明するものとする。
【００６７】
［照明制御部］
照明制御部２０３は、本実施形態に係る顕微鏡１０が備える各種の光源を制御する処理部である。照明制御部２０３は、統括制御部２０１から生体サンプルＳＰＬの照明方法を示す情報が出力されると、取得した照明方法を示す情報に基づいて、対応する光源の照射制御を行う。
【００６８】
例えば、照明制御部２０３が、サムネイル像撮像部１１０に設けられた光源１１１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部２０３は、照明方法を示す情報を参照して、明視野像を取得すべきモード（以下、明視野モードとも称する。）又は暗視野像を取得すべきモード（以下、暗視野モードとも称する。）のどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部２０３は、各モードに応じたパラメータを光源１１１に対して設定し、光源１１１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源１１１から照射された照明光が、ステージ１４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部２０３が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００６９】
また、照明制御部２０３が、拡大像撮像部１２０に設けられた光源１２１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部２０３は、照明方法を示す情報を参照して、明視野モード又は暗視野モードのどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部２０３は、各モードに応じたパラメータを光源１２１に対して設定し、光源１２１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源１２１から照射された照明光が、ステージ１４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部２０３が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００７０】
なお、明視野モードにおける照射光は、可視光とすることが好ましい。また、暗視野モードにおける照射光は、特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起可能な波長を含む光とすることが好ましい。また、暗視野モードでは、蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされることとなる。
【００７１】
［ステージ駆動制御部］
ステージ駆動制御部２０５は、本実施形態に係る顕微鏡１０に設けられたステージを駆動するためのステージ駆動機構１４１を制御する処理部である。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から生体サンプルＳＰＬの撮像方法を示す情報が出力されると、取得した撮像方法を示す情報に基づいて、ステージ駆動機構１４１の制御を行う。
【００７２】
例えば、本実施形態に係る顕微鏡１０により、サムネイル像を撮像する場合に着目する。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から、生体サンプルＳＰＬのサムネイル像を撮像する旨の情報が出力されると、プレパラートＰＲＴ全体が撮像素子１１３の撮像範囲に入るように、ステージ面方向（Ｘ―Ｙ軸方向）にステージ１４０を移動させる。また、ステージ駆動制御部２０５は、プレパラートＰＲＴ全体に対物レンズ１１２の焦点が合うように、ステージ１４０をＺ軸方向に移動させる。
【００７３】
また、本実施形態に係る顕微鏡１０により、拡大像を撮像する場合について着目する。ステージ駆動制御部２０５は、統括制御部２０１から、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像する旨の情報が出力されると、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１４１を駆動制御し、光源１１１と対物レンズ１１２との間からコンデンサレンズ１２２と対物レンズ１２３との間に生体サンプルＳＰＬが位置するよう、ステージ面方向にステージ１４０を移動させる。
【００７４】
また、ステージ駆動制御部２０５は、撮像素子１２４に撮像される撮像範囲に生体サンプルの所定の部位が位置するように、ステージ面方向（Ｘ−Ｙ軸方向）にステージ１４０を移動させる。
【００７５】
更に、ステージ駆動制御部２０５は、ステージ駆動機構１４１を駆動制御して、所定の撮影範囲内に位置する生体サンプルＳＰＬの部位が対物レンズ１２３の焦点に合うように、ステージ面に直交する方向（Ｚ軸方向、組織切片の奥行方向）にステージ１４０を移動させる。
【００７６】
［コンデンサレンズ駆動制御部］
コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、本実施形態に係る顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０に設けられたコンデンサレンズ１２２を駆動するためのコンデンサレンズ駆動機構１４２を制御する処理部である。コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、統括制御部２０１から、照明視野絞りのデフォーカス量に関する情報が出力されると、取得したデフォーカス量に関する情報に基づいて、コンデンサレンズ駆動機構１４２の制御を行う。
【００７７】
拡大像撮像部１２０内に設けられた照明視野絞りが適切に合焦していない場合には、生成される拡大像のコントラストが低下してしまう。かかるコントラストの低下を防止するために、統括制御部２０１において、デフォーカス量検出部１３０により生成される位相差像に基づく照明視野絞りのデフォーカス量の特定処理が行われてもよい。統括制御部２０１は、特定した照明視野絞りのデフォーカス量を表す情報をコンデンサレンズ駆動制御部２０７に出力して、照明視野絞りが合焦するようにコンデンサレンズ１２２の位置を変更させる。
【００７８】
コンデンサレンズ駆動制御部２０７は、コンデンサレンズ駆動機構１４２の駆動制御を行って、照明視野絞りが合焦するように、コンデンサレンズ１２２の位置（光軸ＥＲＡ上の位置）を修正する。
【００７９】
［位相差像撮像制御部］
位相差像撮像制御部２０９は、デフォーカス量検出部１３０に設けられた撮像素子１３４の制御を行う処理部である。位相差像撮像制御部２０９は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１３４に設定する。また、位相差像撮像制御部２０９は、撮像素子１３４から出力される、撮像素子１３４の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、位相差像に対応する出力信号とする。位相差像撮像制御部２０９は、位相差像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、位相差像撮像制御部２０９が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング（換言すれば、露光時間）等を挙げることができる。
【００８０】
［サムネイル像撮像制御部］
サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像撮像部１１０に設けられた撮像素子１１３の制御を行う処理部である。サムネイル像撮像制御部２１１は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１１３に設定する。また、サムネイル像撮像制御部２１１は、撮像素子１１３から出力される、撮像素子１１３の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、サムネイル像に対応する出力信号とする。サムネイル像撮像制御部２１１は、サムネイル像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、サムネイル像撮像制御部２１１が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００８１】
［拡大像撮像制御部］
拡大像撮像制御部２１３は、拡大像撮像部１２０に設けられた撮像素子１２４の制御を行う処理部である。拡大像撮像制御部２１３は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１２４に設定する。また、拡大像撮像制御部２１３は、撮像素子１２４から出力される、撮像素子１２４の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、拡大像に対応する出力信号とする。拡大像撮像制御部２１３は、拡大像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部２０１に出力する。なお、拡大像撮像制御部２１３が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００８２】
［統括制御部］
統括制御部２０１は、上述の各種制御部を含む顕微鏡全体の制御を行う処理部である。
統括制御部２０１は、顕微鏡１０により撮像された位相差像に関するデータを取得し、この位相差像データに基づいて、照明視野絞りのデフォーカス量や、スライドガラスの厚み変化量などを算出することができる。かかるデフォーカス量やスライドガラスの厚み変化量等を利用することで、統括制御部２０１は、顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０内に存在する光学系のピント調整を実施し、得られる拡大像のピント精度を更に向上させることができる。
【００８３】
また、統括制御部２０１は、以下で詳細に説明する方法を用いて、位相差像に含まれるディストーションの補正を実施する。
【００８４】
図５は、ディストーションについて説明するための説明図である。前述のように、レンズを用いてサンプルの撮像を行う場合、ディストーションと呼ばれる像の歪みが生じる。図５（ａ）に示したようなディストーション（歪み）の無い格子模様を、レンズを用いて撮像した場合、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示したようなディストーションが生じ、実際の格子模様が歪んで観測されることとなる。図５（ｂ）は、格子模様が樽型にゆがんで観測される、樽型のディストーションを示しており、図５（ｃ）は、格子模様が糸巻きのように歪んで観測される、糸巻型のディストーションを示している。また、図５（ｄ）に示したように、樽型及び糸巻型のディストーションを含むような、複雑な歪みが観測されることもある。
【００８５】
本実施形態に係る顕微鏡１０のデフォーカス量検出部１３０も、位相差光学系を用いた撮像装置であるため、かかるデフォーカス量検出部１３０により撮像された位相差像にも、前述のようなディストーションが含まれている。位相差光学系におけるディストーションは、位相差像に基づいて算出される位相差（デフォーカス量）に対して、各画素位置に固有の位相差面のズレとなって生じる。従って、このようなディストーションに起因する誤差成分を除去することにより、より正確な位相差（ひいてはデフォーカス量）に関する知見を得ることが可能となる。
【００８６】
この統括制御部２０１におけるディストーション補正処理については、以下で改めて詳細に説明する。
【００８７】
また、統括制御部２０１は、顕微鏡１０により撮像されたサムネイル像及び拡大像に関する顕微鏡画像データを顕微鏡１０から取得して、これらのデータを現像したり、所定のデジタル加工処理を施したりする。その後、統括制御部２０１は、サムネイル像及び拡大像からなる顕微鏡画像データを、ネットワーク３を介して画像管理サーバ３０にアップロードする。これにより、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像が、ネットワーク３に接続されたクライアント機器である画像表示装置４０によって閲覧可能となる。
【００８８】
以上、図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の全体構成について説明した。
【００８９】
＜統括制御部の構成について＞
以下では、図６及び図７を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０が有する統括制御部２０１の構成について、詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る統括制御部の構成を示したブロック図であり、図７は、統括制御部が備えるディストーション補正部の構成を示したブロック図である。
【００９０】
本実施形態に係る統括制御部２０１は、例えば図６に示したように、統括駆動制御部２２１と、顕微鏡画像取得部２２３と、画像処理部２２５と、ディストーション補正部２２７と、顕微鏡画像出力部２２９と、通信制御部２３１と、を主に備える。
【００９１】
統括駆動制御部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位を制御する制御部（照明制御部２０３、ステージ駆動制御部２０５、コンデンサレンズ駆動制御部２０７、位相差像撮像制御部２０９、サムネイル像撮像制御部２１１及び拡大像撮像制御部２１３）を統括的に制御する駆動制御部である。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位に対して、各種の情報（例えば各種の設定パラメータ等）を設定したり、顕微鏡１０の各部位から各種の情報を取得したりする。統括駆動制御部２２１は、顕微鏡１０の各部位から取得した各種の情報を、後述するディストーション補正部２２７等に出力することができる。
【００９２】
顕微鏡画像取得部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。顕微鏡画像取得部２２３は、サムネイル像撮像部１１０が撮像したサムネイル像に対応するデータ、拡大像撮像部１２０が撮像した拡大像に対応するデータ及びデフォーカス量検出部１３０が撮像した位相差像に対応するデータを、各撮像制御部を介して取得する。
【００９３】
顕微鏡画像取得部２２３は、各撮像制御部を介して画像データを取得すると、取得した画像データを、後述する画像処理部２２５に出力する。
【００９４】
なお、顕微鏡画像取得部２２３は、取得したこれらの画像データ（顕微鏡画像データ）を、取得した日時に関する情報等と関連付けて記憶部２１５等に格納してもよい。
【００９５】
画像処理部２２５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像処理部２２５は、顕微鏡画像取得部２２３から出力された顕微鏡画像に対して、所定の画像処理を実施する。
【００９６】
具体的には、画像処理部２２５は、顕微鏡画像取得部２２３から出力された位相差像データ、サムネイル像データ及び拡大像データ（より詳細には、これらの像のＲＡＷデータ）を取得すると、これらＲＡＷデータの現像処理を行う。また、画像処理部２２５は、画像データの現像処理とともに、これらの像を構成する複数の画像をつなぎ合わせる処理（スティッチング処理）を実施する。
【００９７】
また、画像処理部２２５は、必要に応じて、得られたデジタル画像データの変換処理（トランスコード）等を実施することも可能である。デジタル画像の変換処理としては、デジタル画像を圧縮してＪＰＥＧ画像等を生成したり、ＪＰＥＧ画像等に圧縮されたデータを、異なる形式の圧縮画像（例えば、ＧＩＦ形式等）に変換したりする処理を挙げることができる。また、デジタル画像の変換処理には、圧縮された画像データを一度解凍した上でエッジ強調などの処理を実施して、再度圧縮する処理や、圧縮画像の圧縮率を変更する処理等も含まれる。
【００９８】
画像処理部２２５は、前述のような画像処理を位相差像データに対して実施した場合、画像処理後の位相差像データを、後述するディストーション補正部２２７に出力する。また、画像処理部２２５は、前述のような画像処理をサムネイル像データ及び拡大像データに実施した場合、これらの画像からなる顕微鏡画像と、当該顕微鏡画像を特徴づける各種のメタデータとを、後述する顕微鏡画像出力部２２９に出力する。
【００９９】
ディストーション補正部２２７は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。ディストーション補正部２２７は、光学的な歪みの一つであるディストーション（歪曲収差）に対する補正処理を、対象となる画像に対して直接実施するのではなく、平面のサンプルを撮像した際に得られる位相差面を、任意のサンプルを撮像した場合に検出される位相差面に対してオフセット処理することで実施する。ディストーション補正部２２７は、かかるディストーション補正処理を実施することで、算出されるデフォーカス量が画像を撮像する際に利用した光学系のディストーションに起因して歪む影響を、軽減することができる。
【０１００】
本実施形態に係るディストーション補正部２２７の詳細な構成及び機能については、以下で改めて説明する。
【０１０１】
顕微鏡画像出力部２２９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。顕微鏡画像出力部２２９は、画像処理部２２５から出力された顕微鏡画像及び当該顕微鏡画像に付随するメタデータ等の各種の情報を、後述する通信制御部２３１を介して画像管理サーバ３０に出力する。これにより、顕微鏡１０によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像（デジタル顕微鏡画像）が、画像管理サーバ３０によって管理されることとなる。
【０１０２】
通信制御部２３１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。通信制御部２３１は、顕微鏡制御装置２０と、顕微鏡制御装置２０の外部に設けられた画像管理サーバ３０との間で、ネットワーク３を介して行われる通信の制御を行う。
【０１０３】
＜ディストーション補正部の構成について＞
次に、図７を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成について、詳細に説明する。図７は、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成を示したブロック図である。
【０１０４】
顕微鏡１０においてサンプルのデフォーカス量及びデフォーカス位置を取得する位相差光学系を用いたデフォーカス量検出部１３０から出力される位相差像から直接的に得られる情報は、位相差像間の位相差に関する情報である。しかしながら、顕微鏡１０においてオートフォーカス機構を実現するために必要な情報は、位相差情報ではなく、位相差情報を用いて算出されるデフォーカス量に関する情報である。そのため、最終的な出力情報であるデフォーカス量に関する情報からディストーションに起因する誤差成分を除去することができれば、位相差画像のそのもの対してディストーション補正を実施しなくてもよいこととなる。
【０１０５】
位相差光学系におけるディストーションは、前述のように、検出する位相差（デフォーカス量）に対して、各画素位置に固有の位相差面のズレとなる。そこで、顕微鏡１０のデフォーカス量検出部１３０により、精度の高い平面上に位相差検出の容易なテクスチャを配したキャリブレーション用のスライドを用いて、拡大像撮像部１２０に対して合焦状態にある平面の位相差像を事前に撮影する。この位相差像を用いて、合焦状態にある平面の位相差面を算出する。このようにして求められる位相差面は、顕微鏡１０の製造誤差や設計仕様に起因する光学系のディストーションに固有の位相差のオフセット面である。そこで、任意のサンプルを撮像することで得られる位相差像から生成される位相差面の各画素に対して、このオフセット面との差を算出することで、容易に位相差光学系におけるディストーションに起因するデフォーカス量への影響を排除することができる。また、かかる処理における演算量は、画像サイズ×減算処理の演算量で規定されるため、各画素に対して歪み補正のベクトル演算を行う従来のディストーション補正に比べると、演算量やリソースといった演算負荷を格段に小さくすることが可能となる。
【０１０６】
かかる処理を実施する本実施形態に係るディストーション補正部２２７は、図７に示したように、オフセットパターン生成部２５１と、オフセット処理部２５３と、デフォーカス量算出部２５５と、パターン選択部２５７と、を主に備える。
【０１０７】
オフセットパターン生成部２５１は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。オフセットパターン生成部２５１は、キャリブレーション用のサンプルを撮像することで生成された位相差像を取得し、このキャリブレーション用の位相差像を解析することで、取得したキャリブレーション用の位相差像の位相差を算出する。
【０１０８】
このキャリブレーション用のサンプルは、精度の高い平面上に位相差検出の容易なテクスチャ（例えば、図８に示したような格子状の模様）を配したものである。キャリブレーション用の位相差像は、顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０に対して合焦状態にある平面を、デフォーカス量検出部１３０によって撮像することで生成される。
【０１０９】
このようにして得られたキャリブレーション用の位相差像の位相差を表す面は、本来平面上に存在するサンプルを撮像したにも関わらず、図８に示したように、湾曲した面となる。平面上に配設された格子模様を撮像した位相差像から算出される位相差面は、前述のように、顕微鏡１０の製造誤差や設計仕様に起因する光学系のディストーションに固有の位相差を示すものである。また、かかる位相差面は、位相差像の画素の位置と、当該画素における位相差とが関連付けられた情報であるともいえる。この合焦状態にあるキャリブレーション用のサンプルを撮像することで得られた位相差面は、ディストーション補正処理を実施する際の基準となるオフセットパターン（基準オフセットパターン）として利用可能である。
【０１１０】
また、位相差像のディストーションの形状は、顕微鏡１０におけるステージ１４０と対物レンズ１２３の位置関係に応じて形状が変化する。拡大像撮像部１２０は、撮像対象の合焦状態における映像を記録し、また非常に薄い被写界深度に設定されているため、固有のディストーション形状に対する補正を行うだけで良い。一方で、焦点調整装置（オートフォーカス機構）として用いられる位相差光学系（デフォーカス量検出部１３０）は、広い被写界深度をもち、合焦位置に対して広い動作範囲でデフォーカス量を計測するように設計されている。そのため、デフォーカス状態によっては、ディストーション起因のオフセット量は変化することとなる。そこで、本実施形態に係るオフセットパターン生成部２５１は、前述のディストーションに固有の位相差のオフセット面を、複数のデフォーカス状態毎に、個別に準備する。
【０１１１】
従って、本実施形態に係るオフセットパターン生成部２５１は、合焦状態でのオフセットパターン（基準オフセットパターン）と、デフォーカス状態毎の複数のオフセットパターンと、を生成することとなる。
【０１１２】
なお、ディストーションは、位相差像を撮像する際に利用するレンズ等の光学素子の組み合わせに依存する。そのため、オフセットパターン生成部２５１は、例えば顕微鏡１０において利用する対物レンズの組み合わせ毎に、基準オフセットパターン及びデフォーカス状態毎の複数のオフセットパターンを生成する。
【０１１３】
オフセットパターン生成部２５１は、このようにして生成した複数のオフセットパターンを、記憶部２１５等に格納する。
【０１１４】
なお、オフセットパターン生成部２５１によるオフセットパターンの生成処理は、顕微鏡１０の出荷時、顕微鏡１０のメンテナンスの実行時、ユーザによってオフセットパターンの生成開始を要請されたときなど、任意のタイミングで実施可能である。
【０１１５】
オフセット処理部２５３は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。オフセット処理部２５３は、画像処理部２２５から、あるサンプルの位相差像が出力されると、まず、取得した一組の位相差像に基づいて位相差像間の位相差を算出する。
【０１１６】
位相差像に基づいて位相差を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知の方法を利用可能であるが、例えば、以下のような方法で位相差像間の位相差を算出することが可能である。
【０１１７】
すなわち、オフセット処理部２５３は、位相差像の何れか一方の画像を基準画像とし、他方を比較画像として取り扱い、基準画像を局所的なサブ領域に区分する。その後、オフセット処理部２５３は、基準画像の各サブ領域にマッチングする画像領域を、比較画像の中から探索し、２つの画像（基準画像及び比較画像）の視差を、位相差像間の位相差（位相差情報）とする。
【０１１８】
オフセット処理部２５３は、取得した位相差像から位相差を算出すると、記憶部２１５等に格納されているオフセットパターンの中から、基準オフセットパターン（合焦状態でのオフセットパターン）を取得する。その後、オフセット処理部２５３は、算出した位相差情報から、取得した基準オフセットパターンを減算する（具体的には、算出した位相差情報における各画素の位相差の値から、基準オフセットパターンの対応する画素の位相差の値を減算する）。これにより、算出された位相差情報から、ディストーションに起因する量が除去されることとなる。
【０１１９】
オフセット処理部２５３は、基準オフセットパターンを用いたオフセット処理が終了すると、オフセット処理後の位相差情報を、後述するデフォーカス量算出部２５５に出力する。
【０１２０】
また、オフセット処理部２５３は、デフォーカス量算出部２５５にオフセット処理後の位相差情報を出力した後に、後述するパターン選択部２５７からオフセット処理に利用するオフセットパターンを指定されると、指定されたオフセットパターンを用いて、再度上述のようなオフセット処理を実施する。
【０１２１】
デフォーカス量算出部２５５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。デフォーカス量算出部２５５は、オフセット処理部２５３から出力された、オフセット補正後の位相差情報に基づいて、サンプルのデフォーカス量（すなわち、サンプルの焦点位置からの距離）を算出する。
【０１２２】
例えば、位相差像における位相差とデフォーカス量とは相関関係があるため、デフォーカス量算出部２５５は、事前に決定しておいた位相差とデフォーカス量との相関関係と、算出した位相差とを利用することで、サンプルのデフォーカス量を算出できる。
【０１２３】
また、デフォーカス量算出部２５５が位相差からサンプルのデフォーカス量を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用可能である。
【０１２４】
図９は、上述のようなオフセット処理の有無により、算出されるデフォーカス量がどのように変化するかを示したものである。図９に示したグラフ図のように、オフセット補正をせずにデフォーカス量の算出処理を実施した場合、複数のピークが観測されてしまい、正確なデフォーカス量を特定することは困難である。しかしながら、上述のようなオフセット補正処理を実施することで、補正後の結果を示したグラフ図では、−１．５μｍ付近に明瞭なピークが観測され、デフォーカス量を正確に特定することが可能となる。
【０１２５】
デフォーカス量算出部２５５は、このようにして算出したデフォーカス量を、統括駆動制御部２２１に出力する。統括駆動制御部２２１は、このようにして算出されたデフォーカス量を利用して、例えばステージ駆動制御部２０５を制御することで、顕微鏡１０におけるオートフォーカス機能を実現することができる。
【０１２６】
また、デフォーカス量算出部２５５は、算出したデフォーカス量を、後述するパターン選択部２５７に出力して、算出したデフォーカス量の精度を更に向上させるようにしてもよい。
【０１２７】
パターン選択部２５７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に最も近い条件（デフォーカス量）にて生成されたオフセットパターンを、記憶部２１５等の中から選択する。
【０１２８】
前述のように、オートフォーカス機構として用いられる位相差光学系は、広い被写界深度をもち、合焦位置に対して広い動作範囲でデフォーカス量を計測するように設計されている。そのため、デフォーカス状態によっては、ディストーション起因のオフセット量は変化することとなる。そこで、パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量が、オフセット処理部２５３で用いられたオフセットパターンと適合しているか否かを判断する。また、適切なオフセットパターンが用いられていない場合には、算出されたデフォーカス量に最も近いオフセット面を、予め登録されている複数のオフセットパターンの中から選択する。
【０１２９】
本実施形態に係るディストーション補正部２２７では、算出されたデフォーカス量が取り得る値の範囲全体をいくつかの部分に区分し、各部分について、少なくとも一つのオフセットパターンを準備しておく。このようにすることで、本実施形態に係るディストーション補正部２２７では、広範なデフォーカス範囲について、ディストーションに起因する誤差がより生じにくいオフセット補正処理を実現できる。
【０１３０】
例えば図１０に示した例では、デフォーカス量が取り得る値の範囲を、−１００μｍ〜＋１００μｍとし、この範囲を５つの部分に区分している。更に、各部分について、範囲の中間値近傍のオフセットパターンが予め登録されている。また、図１０に示した例では、各部分に１つのオフセットパターンしか設定されていないが、各部分に設定されるオフセットパターンは複数存在してもよい。また、図１０に示した例では、デフォーカス量が取り得る値の範囲を５つに区分しているが、区分数は図示した例に限定されるわけではない。区分数を増やしたり、各部分に登録されているオフセットパターンの個数を増やしたりすることで、より正確なオフセット補正処理が可能となる。
【０１３１】
ここで、算出されたデフォーカス量が例えば−２０μｍ〜＋２０μｍの範囲にある場合、パターン選択部２５７は、−２０μｍ〜＋２０μｍの範囲に適したオフセットパターン（図１０の場合には、デフォーカス量０μｍのオフセットパターン）が用いられていたか否かを判断する。オフセット処理部２５３では、まず、基準オフセットパターン（デフォーカス量０μｍのオフセットパターン）が用いられるため、かかる場合には、適切なオフセットパターンが選択されていると判断し、パターン選択部２５７は、新たなオフセットパターンの選択は行わない。
【０１３２】
他方、算出されたデフォーカス量が、例えば、＋６０μｍ〜＋１００μｍの範囲にある場合、かかる場合における適切なオフセットパターンは、図１０では、デフォーカス量＋８０μｍで測定したオフセットパターンである。しかしながら、オフセット処理部２５３では、基準オフセットパターンを用いてオフセット処理がなされているため、パターン選択部２５７は、図１０に基づいて、デフォーカス量＋８０μｍで測定したオフセットパターンを選択する。
【０１３３】
パターン選択部２５７は、このようにして選択したオフセットパターンを特定する情報を、オフセット処理部２５３に通知する。通知を受けたオフセット処理部２５３は、指定されたオフセットパターンを記憶部２１５等から取得して、取得したオフセットパターンに基づくオフセット処理を再度実施する。
【０１３４】
以上、図７を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の構成について、詳細に説明した。
【０１３５】
以上、本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１３６】
なお、上述のような本実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１３７】
＜第１変形例＞
続いて、図１１を参照しながら、本実施形態に係るディストーション補正部２２７の第１変形例について、簡単に説明する。図１１は、本実施形態に係るディストーション補正部の第１変形例を示したブロック図である。
【０１３８】
本実施形態に係る顕微鏡１０の拡大像撮像部１２０（より詳細には、光源１２１からステージ１４０までの間）には、照明視野絞り（図示せず。）が設けられており、位相差像を利用して、この照明視野絞りの位置合わせを行うことが可能である。また、照明視野絞りの位置合わせを行う際の処理では、ステージに載置されたサンプル（より詳細には、スライドガラス上に載置されたサンプル及びカバーガラス）の厚み変化量や厚みそのものを算出することも可能である。
【０１３９】
他方、サンプルを覆うように設けられているカバーガラスは、ある規格に沿った規格品であったとしても、０．０１ｍｍのオーダーで厚みの変化がある。その結果、球面収差のために、カバーガラスの厚み変化０．０１ｍｍについて、位相差像で観察される焦点位置が、０．１μｍ程度変化してしまうことがある。
【０１４０】
そこで、以下で説明する第１変形例では、位相差像を解析することでカバーガラスの厚みを算出し、算出された焦点位置（デフォーカス量）を、算出したカバーガラスの厚みを用いてオフセット調整することで、デフォーカス量の算出精度を更に向上させる。
【０１４１】
本変形例に係るディストーション補正部２２７は、例えば図１１に示したように、オフセットパターン生成部２５１と、オフセット処理部２５３と、デフォーカス量算出部２５５と、パターン選択部２５７と、デフォーカス量補正部２６１と、を主に備える。
【０１４２】
ここで、本変形例に係るオフセットパターン生成部２５１、オフセット処理部２５３及びデフォーカス量算出部２５５は、第１の実施形態に係る各処理部と同様であり、同様の効果を奏するものである。従って、以下では詳細な説明は省略する。
【０１４３】
また、本変形例に係るパターン選択部２５７は、後述するデフォーカス量補正部２６１から出力されたデフォーカス量に基づいてオフセットパターンを選択する以外は、第１の実施形態に係るパターン選択部２５７と同様であり、同様の効果を奏するものである。従って、以下では、詳細な説明は省略する。
【０１４４】
デフォーカス量補正部２６１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。デフォーカス量補正部２６１は、位相差像を解析することで、サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出する。また、デフォーカス量補正部２６１は、算出したカバーガラスの厚みに基づいて、デフォーカス量算出部２５５により算出されたデフォーカス量を補正する。
【０１４５】
以下では、まず、カバーガラスの厚みの算出処理について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１４６】
本実施形態に係るデフォーカス量検出部１３０では、図１２に例示したように、位相差像として２つの被写体像（像Ｂ及び像Ｃ）が撮像素子１３４上に結像される。ここで、照明１２１からステージ１４０までの間に設けられる照明視野絞りとコンデンサレンズとが適切な位置関係にあって、照明が適切にスライドガラスに照射されている場合を考える。かかる場合、位相差像において視野領域を表す窓は、２眼レンズ１３３の左目に対応する画像と右目に対応する画像とで同じ位置となる。しかし、コンデンサレンズが適切な位置に存在せず、照明位置が適正位置よりも下側（光源１２１側）になると、視野領域を表す窓は、撮像素子１３４の中央寄り（図１２に示したｘ軸方向に沿って撮像素子１３４の中央寄り）に移動する。逆に、照明位置が適正位置よりも上側になると、視野領域を表す窓は、撮像素子１３４のｘ軸方向に沿った端部方向へと移動する。従って、撮像素子１３４に結像する窓の位置関係に着目することで、照明位置を特定することができる。
【０１４７】
ここで、予め照明位置（例えば、照明視野絞りとコンデンサレンズとの間の距離）を様々に変化させながら、位相差像における左右の窓位置の間隔を測定しておき、窓位置の間隔と照明位置との相関関係を把握しておく。この相関関係において、照明位置を適正位置からの差として表すことで、窓位置の間隔から、適正照明位置からの差を算出することが可能となる。
【０１４８】
この際、位相差像における左右の窓位置の間隔は、図１３に示したようにして特定することができる。すなわち、撮像素子１３４の中央を通過する、撮像素子１３４の幅方向に対応する軸をｘ軸とした場合に、ｘ軸上の撮像素子１３４の出力信号値（すなわち、輝度値）の分布に着目する。撮像素子１３４には、左目に対応する画像と右目に対応する画像の２つの像が結像しているため、図１３（ａ）に示したように、左目の画像に対応する輝度値の分布と、右目に対応する輝度値の分布とが検出される。
【０１４９】
まず、デフォーカス量補正部２６１は、左目及び右目に対応する画像の輝度値を移動平均で平滑化し、左右それぞれの輝度の最大値（Ｌｍａｘ及びＲｍａｘ）と最小値（Ｌｍｉｎ及びＲｍｉｎ）とを検出する。その後、デフォーカス量補正部２６１は、左右それぞれの輝度値を、左右独立に正規化する。その結果、デフォーカス量補正部２６１は、図１３（ｂ）に示したような輝度分布を得ることができる。デフォーカス量補正部２６１は、この正規化輝度分布において所定の閾値を超える輝度値となる画素位置を、左目に対応する画像は輝度分布の左側端部から、右目に対応する画像は輝度分布の右側端部から、それぞれ探索していく。ここで、図１３（ｂ）に示したように、左目に対応する画像は、座標Ｌｐｏｓにて所定の輝度値となり、右目に対応する画像は、座標Ｒｐｏｓにて所定の輝度値となったとする。この場合、デフォーカス量補正部２６１は、図１３（ｃ）に示したように、座標ＬｐｏｓとＲｐｏｓとの差を、位相差像における左右の窓位置の間隔とする。
【０１５０】
このようにして窓位置の間隔と照明位置との相関関係を予め特定しておくことで、デフォーカス量補正部２６１は、実際に計測される窓位置の間隔と、この相関関係とに基づいて、照明位置を特定することが可能となる。また、デフォーカス量補正部２６１は、サンプル全体の厚みが既知のサンプルを利用して、照明位置とサンプル全体の厚みとの相関関係を予め測定しておくことで、特定した照明位置に基づいて、サンプル全体の厚みＴを算出することができる。
【０１５１】
他方、図１４に示したように、それぞれの厚みを表すこととする。
Ｌ：空気中での焦点距離
ｓ：サンプルに食い込んだ空気中での焦点距離の一部
ｔ：撮像位置でのカバーガラスの厚み＋包埋剤の厚み
Ｔ：サンプル全体の厚み
Ｚ：ステージ位置
【０１５２】
ここで、空気中での焦点位置は、対物レンズの種別等によって決まる固定値であり、サンプル全体の厚みＴは、前述のような処理によって算出可能な値であり、ステージ位置は、統括駆動制御部２２１から取得可能な値である。
【０１５３】
また、図１４において、ガラスの屈折率をδと表すこととすると、δｓ＝ｔという関係が成立し、また、Ｌ−ｓ＋Ｔ＋Ｚ＝一定値（値をＣと表すこととする。）という関係が成立する。
【０１５４】
従って、撮像位置でのカバーガラス＋包埋剤の厚みｔは、以下の式１５１のように表すことができる。
【０１５５】
ｔ＝δ（Ｌ＋Ｔ＋Ｚ−Ｃ） ・・・（式１５１）
【０１５６】
そこで、デフォーカス量補正部２６１は、位相差像を解析することで得られるサンプル全体の厚みＴと、設計値であるパラメータＬ及びＣと、統括駆動制御部２２１から取得したステージ位置Ｚと、ガラスの屈折率δとを利用して、カバーガラスの厚み（より詳細には、カバーガラスの厚み及び撮像位置での包埋剤の厚みの和）を算出することができる。
【０１５７】
本変形例に係るデフォーカス量補正部２６１は、デフォーカス量算出部２５５から出力されたデフォーカス量を、算出したカバーガラスの厚みを用いてオフセット調整する。これにより、駆動回数を変えることなく、カバーガラス厚によって焦点ボケが発生することを防ぐことが可能となり、焦点検出精度を更に高めることが可能となる。
【０１５８】
デフォーカス量補正部２６１は、オフセット処理後のデフォーカス量を表す情報を、パターン選択部２５７に出力する。これにより、パターン選択部２５７は、カバーガラス厚による焦点ボケを補正したデフォーカス量に基づいて、オフセットパターンの選択を行うことが可能となる。
【０１５９】
以上、本変形例に係る顕微鏡制御装置２０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１６０】
＜光学的歪み補正方法について＞
続いて、図１５を参照しながら、本実施形態に係る光学的歪み補正方法（より詳細には、ディストーション補正方法）について、その流れを説明する。図１５は、本実施形態に係る光学的歪み補正方法の流れを示した流れ図である。
【０１６１】
なお、以下の説明に先立ち、オフセットパターン生成部２５１により、デフォーカス量０μｍにおけるオフセットパターン（基準オフセットパターン）を含む、デフォーカス量毎の複数のオフセットパターンが生成されているものとする。
【０１６２】
ディストーション補正部２２７のオフセット処理部２５３は、画像処理部２２５から位相差像が出力されると、取得した位相差像を解析して、位相差像間の位相差を算出する。続いて、オフセット処理部２５３は、基準となるオフセットパターン（デフォーカス量０μｍでのオフセットパターン）を記憶部２１５等から取得して、算出した位相差から、基準となるオフセットパターンに記載されている位相差を減算する。その後、オフセット処理部２５３は、オフセット処理後の位相差を、デフォーカス量算出部２５５に出力する。
【０１６３】
デフォーカス量算出部２５５は、オフセット処理部２５３から通知された、オフセット処理後の位相差に関する情報を利用して、デフォーカス量を算出する（ステップＳ１０１）。その後、デフォーカス量算出部２５５は、算出したデフォーカス量を、パターン選択部２５７に出力する。
【０１６４】
パターン選択部２５７は、算出したデフォーカス量が、用いたオフセットパターンと適合しているか否かを判断する（ステップＳ１０３）。適切なオフセットパターンが用いられていた場合には、ディストーション補正部２２７は、ディストーション補正処理を終了し、算出されたデフォーカス量を、統括駆動制御部２２１に出力する。
【０１６５】
他方、適切なオフセットパターンが用いられていなかった場合には、パターン選択部２５７は、算出したデフォーカス量に最も近いオフセットパターンを選択し、オフセット処理部２５３に出力する。
【０１６６】
オフセット処理部２５３及びデフォーカス量算出部２５５は、パターン選択部２５７から通知されたオフセットパターンを用いて、再度オフセット処理及びデフォーカス量算出処理を実施する（ステップＳ１０５）。その後、パターン選択部２５７は、デフォーカス量算出部２５５から再度出力されたデフォーカス量に対して、ステップＳ１０３の処理を再度実施する。
【０１６７】
本実施形態に係る光学的歪み補正処理（ディストーション補正処理）では、以上のような処理を行うことで、算出されるデフォーカス量が光学系のディストーションに起因して歪む影響を、非常に少ない演算負荷で排除することができる。
【０１６８】
（ハードウェア構成について）
次に、図１６を参照しながら、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１６は、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１６９】
顕微鏡制御装置２０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０６と、を備える。また、顕微鏡制御装置２０は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１７０】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、顕微鏡制御装置２０内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。また、ＧＰＵ９０６は、顕微鏡制御装置２０内で実施される各種の画像処理に関する演算処理を実施する演算処理装置及び制御装置として機能する。ＧＰＵ９０６は、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、顕微鏡制御装置２０内の画像処理の動作全般又はその一部を制御する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【０１７１】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１７２】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、顕微鏡制御装置２０の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。顕微鏡制御装置２０のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、顕微鏡制御装置２０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１７３】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、顕微鏡制御装置２０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、顕微鏡制御装置２０が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１７４】
ストレージ装置９１９は、顕微鏡制御装置２０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
【０１７５】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、顕微鏡制御装置２０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【０１７６】
接続ポート９２３は、機器を顕微鏡制御装置２０に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、顕微鏡制御装置２０は、外部接続機器９２９から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２９に各種のデータを提供したりする。
【０１７７】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信、各種の専用通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１７８】
以上、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１７９】
（まとめ）
以上説明したように、本発明の実施形態に係る顕微鏡制御装置２０では、位相差像に基づいてサンプルの観察面の全域のデフォーカス量及び形状を瞬時に取得する際、ディストーションと呼ばれる光学的な歪みの補正を、入力画像に対して直接行うかわりに、平面対象を観察した場合に観測される位相差面を任意の対象を観測した場合に検出される位相差面に対してオフセット処理することで実施する。これにより、算出されるデフォーカス量が光学系のディストーションに起因して歪む影響を、非常に少ない演算負荷で排除することができる。
【０１８０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１８１】
例えば、上記実施形態では、本発明の実施形態に係る光学的歪みの補正処理を顕微鏡制御装置２０が実施している場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明の実施形態に係る光学的歪みの補正処理を、顕微鏡自体が実施してもよい。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 顕微鏡画像管理システム
１０ 顕微鏡
２０ 顕微鏡制御装置
３０ 画像管理サーバ
４０ 画像表示装置
２０１ 統括制御部
２０３ 照明制御部
２０５ ステージ駆動制御部
２０７ コンデンサレンズ駆動制御部
２０９ 位相差像撮像制御部
２１１ サムネイル像撮像制御部
２１３ 拡大像撮像制御部
２１５ 記憶部
２２１ 統括駆動制御部
２２３ 顕微鏡画像取得部
２２５ 画像処理部
２２７ ディストーション補正部
２２９ 顕微鏡画像出力部
２３１ 通信制御部
２５１ オフセットパターン生成部
２５３ オフセット処理部
２５５ デフォーカス量算出部
２５７ パターン選択部
２６１ デフォーカス量補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、
オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
を備える、顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記オフセット処理部によるオフセット処理は、前記位相差情報から前記オフセット情報を減算する処理である、請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記オフセット情報は、オフセット処理の基準となる基準オフセット情報と、前記サンプルのデフォーカス量毎に設定された複数のオフセット情報とからなり、
前記オフセット処理部は、前記基準オフセット情報に基づいて、前記位相差情報に対してオフセット処理を実施し、
前記デフォーカス量算出部は、前記基準オフセット情報に基づくオフセット補正後の前記位相差情報に基づいて前記デフォーカス量を算出し、
前記オフセット処理部は、算出された前記デフォーカス量に応じたオフセット情報を利用して、再度前記位相差情報に対してオフセット処理を実施する、請求項１又は２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出し、算出した当該カバーガラスの厚みに基づいて、前記デフォーカス量を補正するデフォーカス量補正部を更に備える、請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するステップと、
オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するステップと、
を含む、光学的歪み補正方法。
【請求項１】
顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するオフセット処理部と、
オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
を備える、顕微鏡制御装置。
【請求項２】
前記オフセット処理部によるオフセット処理は、前記位相差情報から前記オフセット情報を減算する処理である、請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項３】
前記オフセット情報は、オフセット処理の基準となる基準オフセット情報と、前記サンプルのデフォーカス量毎に設定された複数のオフセット情報とからなり、
前記オフセット処理部は、前記基準オフセット情報に基づいて、前記位相差情報に対してオフセット処理を実施し、
前記デフォーカス量算出部は、前記基準オフセット情報に基づくオフセット補正後の前記位相差情報に基づいて前記デフォーカス量を算出し、
前記オフセット処理部は、算出された前記デフォーカス量に応じたオフセット情報を利用して、再度前記位相差情報に対してオフセット処理を実施する、請求項１又は２に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項４】
前記サンプルを覆うカバーガラスの厚みを算出し、算出した当該カバーガラスの厚みに基づいて、前記デフォーカス量を補正するデフォーカス量補正部を更に備える、請求項１に記載の顕微鏡制御装置。
【請求項５】
顕微鏡により撮像されたサンプルの一組の位相差像に基づいて生成された、当該位相差像間の位相差に関する位相差情報を、前記顕微鏡に固有な光学的歪みに起因する位相差のオフセット情報に基づいて補正するステップと、
オフセット補正後の前記位相差情報に基づいて、前記サンプルのデフォーカス量を算出するステップと、
を含む、光学的歪み補正方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４２６６９（Ｐ２０１２−４２６６９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３１５２（Ｐ２０１０−１８３１５２）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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