JP2014134632A - 撮像装置、顕微鏡システム及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜結像撮像において、物体面のＺ方向における変位によらず、合焦面を確実に得ることができる撮像装置等を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、サンプルＳＰが載置されるステージ１００と、サンプルＳＰを撮像する撮像部１１０と、ステージ１００をＸＹ平面内において移動させるＸＹ駆動部１２０と、ステージ１００の移動方向と平行な軸に対して撮像部１１０の撮像面を傾斜させる傾斜機構１３０と、ステージ１００をＺ方向に沿って移動させるＺ駆動部１４０と、ステージ１００を移動させながら撮像部１１０にサンプルＳＰの第１の領域を撮像させ、該撮像の結果から第１の領域に関する情報を取得し、サンプルＳＰの合焦傾向を演算する駆動パラメータ演算部１８０と、該合焦傾向に基づいてＺ駆動部１４０を制御し、撮像部１１０に第２の領域を撮像させる際の、撮像部１１０の撮像面における観察光の結像特性を調整するＺ駆動制御部１６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体を撮像して画像を取得する撮像装置、顕微鏡システム及び撮像方法に関する。

近年、顕微鏡観察の技術分野においては、電子撮像の技術が進歩しており、観察対象に応じて様々な撮像法や画像処理法が開発されている。一例として、観察対象である物体内の複数の領域をそれぞれ撮像して得られた複数の画像を貼り合わせることにより、広範囲且つ高精細な一枚の画像を表示するシステムが提案されている。このようなシステムは、バーチャルスライドシステムとも呼ばれている。例えば特許文献１には、生体組織の観察領域を小区画に分割し、各小区画を撮像することにより取得した画像を繋ぎ合わせる技術が開示されている。

このような撮像技術においては、小区画の数に対応して撮像回数が増えるので、撮像動作を高速化することが求められている。その中でも、各小区画を撮像する際のオートフォーカスを如何に高速化するかという課題がある。

また、顕微鏡により物体を観察する際、複数枚の画像から共焦点を抽出することにより、物体を三次元的に表示する技術も開発されている。一般に、共焦点顕微鏡観察においては、共焦点面を変化させる目的で、対物レンズ等の光学系を光軸方向（Ｚ方向）に沿って操作するため、画像データの取得時間が長くなるという問題があった。この問題に対し、下記特許文献２には、ステージの移動方向（例えばＸ方向）に対して物体側の焦点面を傾斜させ、ステージの移動により物体の表面位置をＺ軸方向に変化させながら撮像を行う技術が開示されている。この技術によれば、焦点面の傾斜角度に応じた厚みに含まれる物体を検出することができるので、Ｚ方向に沿った操作を行う必要がなくなる。

特開２００８−１９１４２７号公報 特開平１１−２１１４３９号公報

バーチャルスライドシステムにおける撮像動作を高速化するためには、特許文献１に開示されたシステムに対し、特許文献２に開示された共焦点撮像の技術を適用することが考えられる。それにより、各小区画に対するオートフォーカスが不要となり、観察領域全体に対する撮像を高速化できる可能性がある。

しかしながら、物体面を移動させる速度と、焦点面の傾斜角度によって決まる検出可能な厚みの範囲とは、トレードオフの関係にある。例えば、１回で幅２００μｍの領域を撮像可能な撮像装置において、図１８に示すように、物体側の焦点面Ｐ_FCを厚み方向に１０μｍだけ傾斜させる場合と、図１９に示すように、焦点面Ｐ_FCを厚み方向に４μｍだけ傾斜させる場合とを比較する。なお、図１８及び図１９に示す各撮像領域Ｃ１、Ｃ２、…は、１回の撮像により画像情報を取得可能な物体ＯＢ上の領域を示す。なお、図１８及び図１９においては、図の横方向に対して縦方向の縮尺を大きくしている。

図１８の場合、１回の撮像により、厚み方向に１０μｍ分の画像情報を取得できる（言い換えると、１０μｍの範囲で物体ＯＢにおける合焦面を探索することができる）のに対し、図１９の場合には、厚み方向に４μｍ分の画像情報しか取得することができない。しかしながら、例えば約１μｍごとに傾斜結像を行う際、図１８の場合にはステージを約２０μｍずつずらしながら撮像を行うのに対し、図１９の場合、ステージを５０μｍずつずらしながら撮像を行うことができる。従って、後者の方が少ない撮像回数で、即ち短時間で物体ＯＢ全体を撮像することができる。

このように、観察対象全体の撮像に要する時間を短縮するためには、物体の傾斜量は少ない方が好ましい。しかしながら、そのためには、観察対象が、焦点面を傾斜させる厚み方向の範囲に収まっている必要がある。

一方、スライドガラスに生体標本を載置してカバーガラスで封止したプレパラートのように、平行平板に挟まった物体を観察する際、物体は通常、光軸に対してほぼ直交するように配置される。このような物体を上述した傾斜結像により観察する場合、焦点面の傾斜量が多くなると、非合焦の領域のボケ具合が不自然になるという問題が生じる。そのため、傾斜量を適切に設定して、必要以上に大きくしないことが望ましい。

このように、傾斜結像による観察を行う場合、観察に適した焦点面の傾斜量が様々な条件から設定される一方、焦点面の傾斜量に応じて決まるＺ方向の範囲に物体面が収まっている必要がある。

ところで、観察対象の物体が生体標本である場合、その生態標本の厚みバラツキ等に起因してプレパラートは光軸と完全には直交していないことが多く、焦点深度のレベルにおいては、プレパラートの傾きが撮像に与える影響が顕著になる。そのため、一般には、物体の観察対象領域が変化するたびにオートフォーカスが実行される。それに対し、上述した傾斜結像による観察はオートフォーカスが不要となる技術であるものの、プレパラートの傾きや上記の厚みのバラツキを補償するためのＺ方向の撮影範囲とスループットを両立することが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像部と観察対象との少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させると共に、該移動の方向に対して撮像部の物体側の焦点面を傾斜させて撮像を行う傾斜結像撮像において、物体面のＺ方向における変位によらず、合焦面を確実に得ることができる撮像装置、顕微鏡システム及び撮像方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、物体が載置されるステージと、前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、前記物体の載置面内の少なくとも１つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第１の移動機構と、前記第１の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させる傾斜機構と、前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第２の移動機構と、前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第１の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第１の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算する演算部と、前記合焦傾向に基づいて前記第２の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第１の領域とは異なる前記物体の第２の領域を撮像させる際の、前記撮像面における前記観察光の結像特性を調整する制御部と、を備えることを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記撮像部の光軸方向の焦点位置と、前記物体と、の相対的な位置関係を調整することにより、前記観察光の結像特性を調整することを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記ステージと前記撮像部との間の距離を変化させることにより、前記撮像面に結像する前記物体の像の位置を調整することを特徴とする。

上記撮像装置において、前記第１の領域に関する情報は、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最大となる位置である合焦位置の分布であって、前記載置面内の少なくとも１つの方向における分布であることを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記載置面と直交する方向における輝度値のコントラストに基づいて前記合焦位置の分布を取得することを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記第１の領域に関する情報に加えて、前記第１の領域に対する撮像と前記第２の領域に対する撮像との間における前記第１の移動機構による移動量に応じて前記結像特性が変化するように調整を行うことを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記合焦位置の分布の代表値を算出し、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記代表値との関係に基づいて、前記第２の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させることを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記載置面と平行な面であって、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面を算出し、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記最大となる面との関係に基づいて、前記第２の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させることを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記合焦評価値が最も大きい領域のうち、所定の閾値よりも大きい領域の面積のみを前記総面積に算入することを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記合焦位置の分布の回帰平面又は回帰曲面を算出し、該回帰平面又は回帰曲面に基づき、前記第１の領域とは異なる任意の位置における合焦位置の分布を推定し、推定した該合焦位置の分布に基づいて前記結像特性を調整することを特徴とする。

上記撮像装置において、前記制御部は、前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の互いに異なる複数の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記複数の領域の各々に関する情報を取得し、前記複数の領域の各々に関する情報に基づいて前記複数の領域以外の任意の位置における合焦位置の分布を推定し、推定した該合焦位置の分布に基づいて前記結像特性の調整を行い、前記複数の領域の各々に関する情報は、各領域における合焦位置の分布と、該合焦位置の分布の代表値又は統計値と、前記載置面と平行な面であって前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面の情報と、前記合焦位置の分布の回帰平面又は回帰曲面の情報と、のうちのいずれかであることを特徴とする。

本発明に係る顕微鏡システムは、前記撮像装置と、前記物体を照明する照明手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る撮像方法は、物体が載置されるステージと、前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、前記物体の載置面内の少なくとも１つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第１の移動機構と、前記第１の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させる傾斜機構と、前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第２の移動機構と、を備える撮像装置が、前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第１の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第１の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算するステップと、前記撮像装置が、前記合焦傾向に基づいて前記第２の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第１の領域とは異なる前記物体の第２の領域を撮像する際の前記撮像面における前記観察光の結像特性を調整するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、傾斜結像撮像により取得した物体の第１の領域に関する情報に基づいて第２の移動機構を制御することにより、第２の領域を撮像する際の撮像面における観察光の結像特性を調整するので、第２の領域に対する傾斜結像撮像において、物体面のＺ方向における変位によらず、合焦面を確実に得ることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示す撮像部の構成を示す模式図である。 図３Ａは、傾斜結像撮像における焦点面と物体面との関係を示す模式図である。 図３Ｂは、図３Ａに対応する合焦位置の分布（合焦分布）を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る撮像方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、実施の形態１に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図５Ｂは、実施の形態１に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る撮像方法を示すフローチャートである。 図７は、変形例１−１に係る撮像方法を説明するためのグラフである。 図８は、本発明の実施の形態２に係る撮像方法を示すフローチャートである。 図９Ａは、実施の形態２に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図９Ｂは、実施の形態２に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図１０は、実施の形態２に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図１１Ａは、Ｙ方向における最小自乗平面に基づくＺ方向の調整方法を説明するための模式図である。 図１１Ｂは、Ｙ方向における最小自乗平面に基づくＺ方向の調整方法を説明するための模式図である。 図１１Ｃは、Ｙ方向における最小自乗平面に基づくＺ方向の調整方法を説明するための模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る撮像方法を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態３に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図１４は、本発明の実施の形態３の変形例３−１に係る撮像方法を示すフローチャートである。 図１５は、変形例３−１に係る撮像方法を説明するための模式図である。 図１６は、図１に示す撮像装置を含む顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。 図１７は、図１に示す撮像装置を含む顕微鏡システムの別の構成例を説明するための模式図である。 図１８は、Ｚ方向の範囲が１０μｍとなるように合焦面を傾斜させた場合における撮像動作を説明する模式図である。 図１９は、Ｚ方向の範囲が４μｍとなるように合焦面を傾斜させた場合における撮像動作を説明する模式図である。

以下、本発明に係る撮像装置及び顕微鏡システムの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１に係る撮像装置１は、観察対象であるサンプルＳＰを載置するステージ１００と、ステージ１００に載置されたサンプルＳＰを撮像する撮像部１１０とを備える。以下において、ステージ１００のサンプル載置面（以下、サンプル面Ｐ_SPと記す）をＸＹ面とし、サンプル面Ｐ_SPと直交する方向をＺ方向とする。

また、撮像装置１は、ステージ１００をＸＹ面内において移動させるＸＹ駆動部１２０と、撮像部１１０の物体側の焦点面Ｐ_FCをステージ１００の移動方向と平行な軸に対して傾斜させる傾斜機構１３０と、ステージ１００をＺ方向に沿って移動させるＺ駆動部１４０と、ＸＹ駆動部１２０によるステージ１００の移動動作を制御するＸＹ駆動制御部１５０と、Ｚ駆動部１４０によるステージ１００の移動動作を制御するＺ駆動制御部１６０と、撮像部１１０がサンプルＳＰを撮像することにより取得した画像情報に基づいて、Ｚ方向におけるサンプルＳＰの合焦位置を算出する合焦位置算出部１７０と、該合焦位置のＸＹ面内における少なくとも１方向の分布に基づき、ＸＹ駆動部１２０及びＺ駆動部１４０を制御する際に用いられる駆動パラメータを算出する駆動パラメータ演算部１８０と、当該撮像装置１における各種撮像条件を設定すると共に、駆動パラメータに基づいてＸＹ駆動部１２０及びＺ駆動部１４０を制御することにより、撮像部１１０の撮像面における結像特性を調整する撮像条件設定部１９０とを備える。

図２は、図１に示す撮像部１１０の構成を示す模式図である。図２に示すように、撮像部１１０は、ＣＣＤ等の固体撮像素子からなる撮像素子１１１と、対物レンズ１１２ａを含む観察光学系１１２とを備える。撮像素子１１１は、サンプルＳＰからの観察光（サンプルＳＰの透過光又は反射光）Ｌを受光する撮像面１１１ａを有し、該撮像面１１１ａにおいて受光した光を電気信号に変換して電子的な画像情報（画像データ）を生成する。観察光学系１１２は、サンプルＳＰからの観察光Ｌを撮像素子１１１の撮像面１１１ａに結像させる。実施の形態１において、撮像面１１１ａは、観察光学系１１２の光軸Ｌ１と直交するように設けられている。

図１に示した傾斜機構１３０は、撮像部１１０の撮像動作中、図２に示すように、撮像部１１０（撮像素子）の物体側の焦点面Ｐ_FCがステージ１００の移動方向と平行な軸に対して角度θをなすように、撮像部１１０を傾斜させた状態で保持する。具体的には、ステージ１００をＸ方向に沿って移動させる場合、傾斜機構１３０は、Ｘ軸と直交するＹ方向の軸を中心に回転可能な回転機構によって構成される。

再び図１を参照すると、ＸＹ駆動制御部１５０は、撮像部１１０の撮像動作中、ステージ１００を所定の方向（例えばＸ方向）に移動させるように、ＸＹ駆動部１２０を制御する。Ｚ駆動制御部１６０は、撮像部１１０の撮像動作に際して、サンプルＳＰに対する撮像部１１０の合焦位置が所定範囲内に収まるように、Ｚ駆動部１４０を制御する。

合焦位置算出部１７０は、ＸＹ駆動部１２０によりステージ１００を移動させながら、サンプルＳＰ内の領域を複数回撮像することによって得られた結果（画像情報）に基づき、例えばコントラスト法や位相差法等の公知の手法により合焦位置を算出し、ＸＹ平面の少なくとも１方向（例えばＸ方向）における合焦位置の分布を取得する。

ここで、図３Ａは、ステージ１００の移動方向（例えばＸ方向）に対して焦点面を傾斜させて物体を撮像する傾斜結像撮像における焦点面と物体面（例えばサンプルＳＰの表面）との関係を示す模式図である。また、図３Ｂは、図３Ａに対応する合焦位置の分布（合焦分布）を示す図である。

図３Ａに示すように、傾斜結像撮像において、物体面上の１点（例えば、座標ｘの点）は、ステージ１００を移動させることにより、焦点面内における位置（Ｚ方向における位置）を相対的に変化させながら複数回撮像されることになる。そこで、複数回の撮像によりそれぞれ得られた複数の画像に基づき、Ｚ方向において輝度値のコントラストを比較することにより、物体の合焦位置を推定することができる。そして、このように推定された合焦位置に基づき、合焦された物体の像を得ることができる。図３Ｂは、推定された合焦位置のＸ方向における分布（合焦分布）を示す。

或いは、上述した特許文献２に開示されているように、合焦評価値（例えば共焦点位置における合焦）が最大になるＸ方向の位置から、傾斜している面における高さ位置を推定して、物体の合焦位置を求めることも可能である。

駆動パラメータ演算部１８０は、合焦位置算出部１７０が算出した合焦位置の分布に基づいて、ＸＹ駆動部１２０及びＺ駆動部１４０を駆動するためにＸＹ駆動制御部１５０及びＺ駆動制御部１６０にそれぞれ与えられる駆動パラメータを算出する。

ここで、図３Ａに示すように、Ｚ方向における物体面の範囲は、撮像部１１０を傾斜させた際の焦点面の範囲（例えばＺ＝０〜Ｚ_H）に収まっていることが必要条件である。そこで、駆動パラメータ演算部１８０は、上記必要条件が満たされた傾斜結像撮像を実現するため、合焦位置算出部１７０により取得された合焦位置の分布に基づいて、ＸＹ駆動制御部１５０及びＺ駆動制御部１６０にそれぞれ与える駆動パラメータを算出する。

撮像条件設定部１９０は、傾斜機構１３０が傾斜させる撮像部１１０の傾斜角度、ＸＹ駆動部１２０の駆動により移動させるステージ１００の移動速度又は移動量、Ｚ駆動部１４０の駆動により移動させるステージ１００の移動量等、傾斜結像撮像における各種撮像条件を設定する。

次に、実施の形態１に係る撮像方法について説明する。図４は、実施の形態１に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、以下においては、ステージ１００をＸ方向に沿って移動させるものとする。

まず、ステップＳ１０１において、撮像条件設定部１９０は、傾斜結像撮像における撮像部１１０の焦点面Ｃ_(i,n)の傾斜角度θを設定する。なお、符号ｎは、所定の領域に対する傾斜結像撮像におけるショット順を示すパラメータであり、ｎ＝１〜Ｎである。符号ｉについては後述する。

ここで、サンプルＳＰ全体の撮像に要する時間を短縮するためには、傾斜角度θは小さい方が望ましいが、その場合、焦点面Ｃ_(i,n)の高さＺ_Hの範囲にサンプルＳＰの厚みが収まっている必要がある。そこで、撮像条件設定部１９０は、サンプル面Ｐ_SP上におけるサンプルＳＰの存在範囲、サンプルＳＰの厚み、撮像時間の制約等を考慮して、適宜、傾斜角度θを設定する。

続くステップＳ１０２において、撮像条件設定部１９０は、撮像を１回行うごとにステージ１００を移動させる移動量Δｘを、撮像部１１０の被写界深度及び傾斜角度θに応じて適宜設定する。なお、図５Ａに示す符号Δｚは、撮像部１１０による１回の撮像により物体の検出が可能なＺ方向における範囲であり、被写界深度及び傾斜角度によって決まる。

ステップＳ１０３において、撮像条件設定部１９０は、サンプルＳＰの合焦傾向を推定するための領域Ｒ_iを設定する。ここで、合焦傾向とは、ＸＹ面内のある領域においてサンプルＳＰに対する合焦面Ｐ_AVが存在すると推定されるＺ方向の高さの傾向のことである。

また、領域Ｒ_iは、サンプル面Ｐ_SP上におけるサンプルＳＰの存在領域（即ち、撮像対象領域）をマトリックス状に分割した各領域を示す。符号ｉは、撮像対象となっている個々の領域を示すパラメータであり、初期値として１が設定される。また、パラメータｉの最大値は、サンプルＳＰの存在領域の分割数である。

各領域Ｒ_iのサイズは、合焦傾向を推定するための十分な量の情報が得られるように設定される。具体的には、１つの領域Ｒ_iに対して傾斜結像撮像を行った際に、例えば５０ショット（Ｎ＝５０）の画像情報が取得されるサイズに設定される。

ステップＳ１０４において、撮像装置１は、撮像条件設定部１９０により設定された条件に従ってステージ１００をＸ方向に沿って移動させながら領域Ｒ_iを撮像する（傾斜結像撮像）。

ステップＳ１０５において、合焦位置算出部１７０は、領域Ｒ_iに対する撮像結果から、領域Ｒ_i内の各位置（各ＸＹ座標）における合焦位置（Ｚ方向の位置）を算出する。より詳細には、合焦位置算出部１７０は、ステップＳ１０４における傾斜結像撮像により得られた複数ショット（例えば５０ショット）の画像情報を撮像部１１０から取得する。そして、これらの画像情報に基づき、領域Ｒ_i内の各ＸＹ座標に対し、Ｚ方向における輝度値のコントラストの高さを示す合焦評価値を算出し、該合焦評価値が最大となるＺ方向の位置を、当該ＸＹ座標における合焦位置として算出する。

ステップＳ１０６において、駆動パラメータ演算部１８０は、サンプルＳＰの合焦傾向を求める。本実施の形態１では、駆動パラメータ演算部１８０は、合焦傾向として、ステップＳ１０５において算出された合焦位置のＸ方向における分布に基づき、合焦位置の代表値として平均値ｚ₁を求める（図５Ａ参照）。この平均値ｚ₁を通るＸＹ面と平行な面が、領域Ｒ_iにおける合焦面Ｐ_AVとして扱われ、該平均値ｚ₁は、Ｚ駆動制御部１６０の動作を制御するための駆動パラメータとして用いられる。なお、代表値としては、平均値の他、最大値やその他の統計値を用いても良い。

ステップＳ１０７において、撮像条件設定部１９０は、傾斜に伴う焦点面Ｃ_(i,n)の高さ方向の範囲ｚ_Hに対し、合焦位置の平均値ｚ₁が略中央（範囲z_Hの中央から所定範囲内）となるように、ステージ１００をＺ方向に調整する。例えば図５Ａに示すように、合焦面Ｐ_AVが焦点面Ｃ_(i,n)の高さ方向の範囲ｚ_Hの中央よりも下方に位置する場合には、ステージ１００を下方に移動させることにより合焦面Ｐ_AVを相対的に上昇させ、図５Ｂに示すように、合焦面Ｐ_AVの高さｚ₂がｚ₂＝z_H／２となるようにする。これより、撮像部１１０における観察光の結像特性、即ち、撮像面に結像するサンプルＳＰの像の位置が変化する。

ステップＳ１０８において、撮像装置１は、撮像条件設定部１９０により設定された条件に従ってステージ１００を移動させ、領域Ｒ_iと隣接する領域Ｒ_i+1を撮像する。これより、例えば図５Ａに示す領域Ｒ₁に続いて、図５Ｂに示す領域Ｒ₂に対して傾斜結像撮像が行われる。

ステップＳ１０９において、撮像装置１は、サンプルＳＰに対してＸ方向の走査が終了したか否かを判定する。走査が終了していない場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、撮像対象となっている領域を示すパラメータｉをインクリメントし（ステップＳ１１０）、撮像装置１の動作はステップＳ１０５に移行する。その後、先のステップＳ１０８における撮像結果から合焦位置が算出され（ステップＳ１０５）、続くステップＳ１０６〜Ｓ１０９の動作が繰り返される。

一方、Ｘ方向の走査が終了した場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、続いて撮像装置１は、サンプルＳＰに対してＹ方向の走査が終了したか否かを判定する。走査が終了していない場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステージ１００をＲ_iのサイズに応じてＹ方向に沿って移動させる（ステップＳ１１２）。

続くステップＳ１１３において、撮像装置１は、ステージ１００に対し、Ｙ方向の移動に伴うＺ方向の調整を行う。より詳細には、直前のステップＳ１０８において撮像された領域Ｒ_i+1の撮像結果から該領域Ｒ_i+1の合焦位置を算出し、この合焦位置に基づく駆動パラメータをＸ方向と同様にして設定し、Ｚ駆動部１４０を動作させる。

また、Ｙ方向の走査が終了した場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、撮像装置１は動作を終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１においては、直前に撮像を行った領域Ｒ_iに対する撮像結果をもとに合焦可能なＺ方向の範囲を推定しながら、サンプルＳＰに対する走査を行う。従って、焦点面Ｃ_(i,n)の傾斜量（傾斜角度θ）を必要最低限に抑えた場合であっても、物体面のＺ方向における変位によらず、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲から物体面を逸脱させることなく撮像を継続し、確実に合焦面を得ることができる。また、その結果、タクトタイムを抑制することが可能となる。

なお、上記実施の形態１においては、撮像部１１０の位置を固定し、サンプルＳＰを載置したステージ１００をＸＹ平面において移動させることにより両者を相対的に移動させて傾斜結像撮像を行っているが、サンプルＳＰ側を固定し、撮像部１１０側を移動させても良い。また、上記実施の形態１においては、撮像部１１０の位置を固定し、ステージ１００をＺ方向に沿って移動させることにより撮像部１１０における結像特性を調整しているが、サンプルＳＰ側を固定し、撮像部１１０側を移動させても良い。

また、結像特性を調整するに当たっては、撮像部１１０の光軸方向の焦点位置とサンプルＳＰを載置したステージ１００との相対的な位置関係を調整できれば良く、例えば撮像部１１０の結像面のＺ方向に関する位置を調整しても良く、また、撮像部１１０の光学系の一部を移動し、焦点位置を変更しても良い。

（変形例１−１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−１について説明する。
図６は、変形例１−１に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図７は、変形例１−１に係る撮像方法を説明するためのグラフである。なお、変形例１−１に係る撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

図６に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０５及びＳ１０８〜Ｓ１１３の動作は、実施の形態１と同様である。
ステップＳ１０５に続くステップＳ１２１において、駆動パラメータ演算部１８０は、サンプルＳＰの合焦傾向を求める。本実施の形態１の変形例１−１では、駆動パラメータ演算部１８０は、合焦傾向として、ステップＳ１０５において算出された合焦位置のＸＹ面内における分布に基づき、各Ｚ座標を通るＸＹ平面と平行な面のうち、サンプルＳＰに合焦している（即ち、合焦評価値が最も高い）領域の総面積が最も大きい面（最大合焦領域面）を算出する。

続くステップＳ１２２において、撮像条件設定部１９０は、傾斜に伴う焦点面Ｃ_(i,n)の高さ方向の範囲ｚ_Hに対し、上記最大合焦領域面が略中央（範囲z_Hの中央から所定範囲内の高さ）となるように、ステージ１００をＺ方向に調整する。この後、撮像装置１の動作はステップＳ１０８に移行する。

ここで、サンプルＳＰが２段構造を有する、或いは、透過性の２層構造を有するといった場合、サンプルＳＰの上面近傍及び下面近傍において合焦評価値が高くなることがある。このように、Ｚ方向における合焦評価値Ｅ₁の分布が複数のピークを有する場合（図７参照）、合焦位置の平均値が必ずしも、観察者にとって有用な情報を与えるとは限らない。また、合焦評価値Ｅ₂のように、合焦評価値が単峰性の分布を示す場合においても、合焦位置の平均値が必ずしも、領域Ｒ_iの最も広い範囲で合焦している高さであるとは限らない。

そこで、変形例１−１においては、ステップＳ１０５において算出された合焦位置のＸＹ面内における分布から最大合焦領域面を算出し、該最大合焦領域面を領域Ｒ_iにおける合焦面とする。それにより、焦点面Ｃ_(i,n)の傾斜量（傾斜角度θ）を必要最低限に抑えた場合であっても、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲から、観察者にとって有用な情報を多く含む合焦面を逸脱させることなく撮像を継続することができる。また、その結果、タクトタイムを抑制することが可能となる。

なお、ステップＳ１２１において、サンプルＳＰに合焦している領域の総面積を算出する際、微小領域に対してはノイズの影響が相対的に大きいため、所定の閾値を設け、合焦している領域の面積が閾値よりも大きい領域の面積のみを、総面積に算入しても良い。

また、ステップＳ１２１において合焦している領域の総面積を算出する際、単に合焦している領域の面積を加算するのではなく、合焦している領域の面積と合焦評価値とを積算した値を加算することとしても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０は、実施の形態２に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、実施の形態２に係る撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０５及びＳ１０９〜Ｓ１１３の動作は、実施の形態１と同様である。
ステップＳ１０５に続くステップＳ２０１において、駆動パラメータ演算部１８０は、サンプルＳＰの合焦傾向を求める。本実施の形態２では、駆動パラメータ演算部１８０は、合焦傾向として、ステップＳ１０５において算出された合焦位置の位置座標（以下、合焦位置座標という）から最小自乗平面を算出する。例えば、図９Ａの場合、領域Ｒ_iに対する撮像結果に基づいて、最小自乗平面Ｐ_LSが算出される。最小自乗平面は、一般的な最小自乗法により求めることができる。

続くステップＳ２０２において、駆動パラメータ演算部１８０は、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲に対し、ステップＳ２０１において算出された最小自乗平面が略中央になるように、Ｚ方向の駆動パラメータを算出する。

続くステップＳ２０３において、撮像装置１は、ステップＳ２０２において設定された駆動パラメータに従ってステージ１００をＺ方向に調整しつつ、Ｘ方向に沿って移動させながら領域Ｒ_i+1を撮像する。例えば図９Ａ及び図９Ｂに示すように、領域Ｒ₂に対し、焦点面Ｃ_(2,1)及びＣ_(2,2)における撮像が終了した後、焦点面Ｃ_(2,3)の高さの範囲z_Hに対して最小自乗平面Ｐ_LSが略中央（範囲z_Hの中央から所定範囲内）になるようにステージ１００が調整され、焦点面Ｃ_(2,3)における撮像が行われる。この後、撮像装置１の動作はステップＳ１０９に移行する。

ここで、図１０に示すように、物体面Ｐ_S（例えばサンプルＳＰの表面）は通常、連続的に存在しているため、領域Ｒ_iにおける合焦位置座標に基づいて算出された最小自乗平面Ｐ_LSは、領域Ｒ_iの周辺の領域Ｒ_i+1等における物体面Ｐ_Sを推定していると言える。そのため、最小自乗平面Ｐ_LSに基づいて、隣接する領域Ｒ_i+1等を撮像する際のＺ駆動部１４０の駆動パラメータを設定することにより、合焦面の推定精度を向上させることができる。

具体的には、図９Ａにおいて、領域Ｒ₁に対する撮像結果から推定された最小自乗平面Ｐ_LSは、Ｘ方向において左下がりになっている。そこで、図９Ｂに示すように、ステージ１００の移動による撮像範囲の移動に応じて、ステージ１００を上方に移動させることにより最小自乗平面Ｐ_LSを相対的に下降させ、最小自乗平面Ｐ_LSを焦点面Ｃ_(2,3)の高さの範囲の略中央に維持する。

このように、実施の形態２においては、領域Ｒ₁に対する撮像結果から算出された最小自乗平面に基づき、合焦可能な範囲を推定しながら、Ｚ方向におけるステージ１００の高さを随時調整する。そのため、実施の形態２によれば、これから撮像を行うショットに対する合焦面の予測精度を向上させることができる。従って、焦点面の傾斜量を必要最低限に抑えた場合であっても、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲から物体面を逸脱させることなく撮像を継続することができる。また、その結果、タクトタイムを抑制することが可能となる。

なお、上述した最小自乗平面に基づくＺ方向の調整は、サンプルＳＰをＸ方向に走査する際だけでなく、Ｙ方向に走査する際に適用しても良い。例えば図１１Ａに示すように、サンプルＳＰの存在領域をマトリックス状に分割した各領域Ｒ_(x,y)を走査する場合、１列目の領域Ｒ_(1,1)〜Ｒ_(4,1)の走査（図１１Ｂ参照）が終了した段階で、走査済みの各領域の撮像結果に基づく最小自乗平面Ｐ_LSは算出されている。即ち、隣接する２列目における合焦面の傾向は既に把握されていることになる。従って、２列目の領域Ｒ_(1,2)〜Ｒ_(4,2)に関しては、既に算出されている最小自乗平面Ｐ_LSに従い、該最小自乗平面が焦点面の高さの範囲の略中央になるように、ステージ１００の高さを調整しながら撮像を行えば良い（図１１Ｃ参照）。

また、上記説明においては、領域Ｒ_iの撮像結果が得られるごとに最小自乗平面を算出したが、最小自乗平面を一旦算出した後、当該最小自乗平面の傾斜の傾向に基づいて、複数の領域Ｒ_iに対する走査を行っても良い。この場合、駆動パラメータ演算部１８０における演算量を低減して、処理速度を向上させることが可能となる。

また、上記説明においては、領域Ｒ_iの撮像結果に基づいて最小自乗平面を算出したが、領域Ｒ_iの撮像結果に基づいて最小自乗法により２次曲面を推定し、この２次曲面に基づく駆動パラメータを設定して、領域Ｒ_i+1を撮像する際のステージ１００の調整を行っても良い。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態３に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図１３は、実施の形態３に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、実施の形態３に係る撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

図１２に示すステップＳ１０１及びＳ１０２は、実施の形態１と同様である。
ステップＳ１０２に続くステップＳ３０１において、撮像条件設定部１９０は、サンプルＳＰの合焦傾向を推定するための複数の領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)を設定する。ここで、後述するように、実施の形態３においては領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)の撮像結果に基づいて平面を算出するため、領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)としては、同一直線上にない３点が選択される。

続くステップＳ３０２において、撮像装置１は、撮像条件設定部１９０により設定された条件に従ってステージ１００を移動させながら、各領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)を撮像する。

ステップＳ３０３において、合焦位置算出部１７０は、ステップＳ３０２における撮像結果を取得し、各領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)における合焦面を算出する。合焦面の算出方法は特に限定されず、例えば実施の形態１と同様に、各領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)内における合焦位置の分布を算出し、該合焦位置の分布の平均値を算出し、この平均値を通るＸＹ面と平行な面が合焦面としても良い。また、平均値の代わりに、合焦位置の分布の最大値等の代表値や、該分布の平均及び分散に基づく統計値を用いて合焦面を求めても良い。或いは、変形例１−１と同様に、サンプルＳＰに合焦している領域の総面積が最も大きい面を合焦面としても良い。さらに、実施の形態２と同様に、合焦位置座標から算出した最小自乗平面を合焦面としても良い。

ステップＳ３０４において、駆動パラメータ演算部１８０は、サンプルＳＰの合焦傾向を求める。本実施の形態３では、駆動パラメータ演算部１８０は、合焦傾向として、各領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)の代表位置を取得し、該代表位置と合焦面の平均高さから、広域の合焦面Ｐ_Wに相当する平面を算出する。ここで、代表位置としては、例えば各領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)の中心位置や、複数の領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)間で互いに対応する端部位置等が用いられる。

広域の合焦面Ｐ_Wに相当する平面は、領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)の代表位置をそれぞれ（ｘ1，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とし、合焦面の平均高さをそれぞれｚ１、ｚ２、ｚ３とするとき、次式によって与えられる。
｛（ｙ２−ｙ１）（ｚ３−ｚ１）−（ｙ３−ｙ１）（ｚ２−ｚ１）｝（ｘ−ｘ１）
＋｛（ｚ２−ｚ１）（ｘ３−ｘ１）−（ｚ３−ｚ１）（ｘ２−ｘ１）｝（ｙ−ｙ１）
＋｛（ｘ２−ｘ１）（ｙ３−ｙ１）−（ｘ３−ｘ１）（ｙ２−ｙ１）｝（ｚ−ｚ１）
＝０

ステップＳ３０５において、駆動パラメータ演算部１８０は、次に撮像を行う領域において、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲に対し、ステップＳ３０４において算出された広域の合焦面Ｐ_Wが略中央（焦点面の高さの範囲の中央から所定範囲内）になるように、Ｚ方向の駆動パラメータを算出する。なお、ステップＳ３０４によりサンプルＳＰの存在領域全体における合焦面が推定されているので、領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)以外の領域に対する撮像順序は特に限定されない。

ステップＳ３０６において、撮像装置１は、ステップＳ３０５において設定された駆動パラメータに従ってステージ１００をＺ方向に調整しつつ、Ｘ方向に沿って移動させながら、領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)以外の領域に対する撮像を行う。

ステップＳ３０７において、撮像装置１は、Ｘ方向の走査が終了したか否かを判定する。Ｘ方向の走査が終了していない場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、撮像装置１の動作はステップＳ３０５に戻る。

一方、Ｘ方向の走査が終了した場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、続いて撮像装置１は、Ｙ方向の走査が終了したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。走査が終了していない場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステージ１００をＹ方向に沿って移動させる（ステップＳ３０９）。

続くステップＳ３１０において、撮像装置１は、ステージ１００に対し、Ｙ方向の移動に伴うＺ方向の調整を行う。即ち、移動後のステージ１００の位置における広域の合焦面Ｐ_Wが、傾斜に伴う焦点面の高さ方向の範囲の略中央となるように、ステージ１００をＺ方向に沿って移動させる。その後、撮像装置１の動作はステップＳ３０５に移行する。
また、Ｙ方向の走査が終了した場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、撮像装置１の動作は終了する。

以上説明したように、実施の形態３によれば、広範囲な合焦面を推定することにより、Ｚ方向におけるステージの移動を制御するので、傾斜結像撮像におけるタクトタイムを抑制しつつ、広範囲の撮像を、精度良く且つ効率的に行うことが可能となる。

なお、上記実施の形態３においては、３つの領域Ｒ_i(1)、Ｒ_i(2)、Ｒ_i(3)に対する撮像結果より、平面からなる広域の合焦面を算出したが、曲面からなる広域の合焦面を算出しても良い。曲面からなる広域の合焦面は、例えば最小自乗法により算出することができる。この際、合焦傾向を推定するために設定される複数の領域（ステップＳ３０１参照）の数は、曲面（例えば２次曲面）を表す一般式におけるパラメータに応じて適宜設定すれば良い。

（変形例３−１）
次に、本発明の実施の形態３の変形例３−１について説明する。
図１４は、変形例３−１に係る撮像方法を示すフローチャートである。また、図１５は、変形例３−１に係る撮像方法を説明するための模式図である。なお、変形例３−１に係る撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

図１４に示すステップＳ１０１及びＳ１０２は、実施の形態１と同様である。また、ステップＳ３０５〜Ｓ３１０は、実施の形態３と同様である。
ステップＳ１０２に続くステップＳ３１１において、撮像条件設定部１９０は、サンプルＳＰの合焦傾向を推定するための複数の領域Ｒ_i(1)’及びＲ_i(2)’を設定する。

続くステップＳ３１２において、撮像装置１は、撮像条件設定部１９０により設定された条件に従ってステージ１００を移動させながら、一方の領域Ｒ_i(1)’を撮像する。

ステップＳ３１３において、合焦位置算出部１７０は、領域Ｒ_i(1)’における合焦面Ｐ_LS1を算出する。より詳細には、合焦位置算出部１７０は、領域Ｒ_i(1)’に対する撮像結果から、領域Ｒ_i(1)’内の複数の合焦位置座標を取得し、これらの合焦位置座標に基づき、一般的な最小自乗法を用いて最小自乗平面を算出する。この最小自乗平面が、領域Ｒ_i(1)’における合焦面として用いられる。

ステップＳ３１４において、撮像装置１は、撮像条件設定部１９０により設定された条件に従ってステージ１００を移動させながら、他方の領域Ｒ_i(2)’を撮像する。

ステップＳ３１５において、合焦位置算出部１７０は、領域Ｒ_i(2)’における合焦面Ｐ_LS2を算出する。合焦面Ｐ_LS2の算出方法は、ステップＳ３１３と同様である。

ステップＳ３１６において、駆動パラメータ演算部１８０は、サンプルＳＰの合焦傾向を求める。本実施の形態３の変形例３−１では、駆動パラメータ演算部１８０は、合焦傾向として、領域Ｒ_i(1)’、Ｒ_i(2)’における合焦面Ｐ_LS1、Ｐ_LS2から、広域の合焦面Ｐ_W’を算出する。広域の合焦面Ｐ_W’は、合焦面Ｐ_LS1及びＰ_LS2に対する近似平面として求めることができる。その後、撮像装置１の動作は、ステップＳ３０５に移行する。

以上説明したように、変形例３−１によれば、２つの領域Ｒ_i(1)’及びＲ_i(2)’における合焦面（最小自乗平面）に対する近似平面を広域の合焦面Ｐ_W’として推定するので、合焦面の推定精度を向上させることができる。従って、傾斜結像撮像におけるタクトタイムを抑制しつつ、広範囲の撮像を、精度良く且つ効率的に行うことが可能となる。

次に、実施の形態１〜３に係る撮像装置１を含む顕微鏡システムの構成例を説明する。
図１６は、顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図１６に示すように、この顕微鏡システムは、顕微鏡１０と、入力装置２１及び表示装置２２が設けられた制御装置２０とを備える。

顕微鏡１０は、ベース１１と、該ベース１１上に設定されたステージ台１２及び支柱１３とを備える。ステージ台１２には、ＸＹ駆動部１２０を介してステージ１００が設けられている。また、ステージ台１２には、ステージ１００をＺ方向に沿って移動させる調節ツマミ１４が設けられている。

ステージ台１２の内部には、照明光をサンプルＳＰに照射する透過照明光学系１５が設けられている。なお、サンプルＳＰを照明する機構としては、透過照明光学系１５の代わりに、落射照明光学系を設けても良い。

一方、支柱１３には、傾斜機構１３０を介して撮像部１１０が設けられている。なお、撮像部１１０は、倍率が互いに異なる複数の対物レンズを交換可能に保持するレボルバ１１３をさらに備えても良い。

制御装置２０は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリ、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体を駆動する駆動装置等からなる記憶部（図示せず）と、ＣＰＵ等のハードウェアからなる制御部（図示せず）とを備える、汎用のパーソナルコンピュータ等によって構成される。実施の形態１〜３において、ＸＹ駆動制御部１５０、Ｚ駆動制御部１６０、合焦位置算出部１７０、駆動パラメータ演算部１８０及び撮像条件設定部１９０は、当該制御装置２０によって構成される。

記憶部は、制御装置２０に各種動作を実行させるプログラム、該プログラムの実行中に用いられる各種情報及び撮像部１１０から出力された画像情報等を記憶する。一方、制御部は、記憶部に記憶されたプログラムを読み込むことにより、記憶部に記憶された各種データや入力装置２１から入力される各種情報に基づき、当該顕微鏡システムに撮像動作を実行させるための制御を行う。

入力装置２１は、キーボード、タッチパネル、マウス等の入力デバイスからなり、制御装置２０において用いられる各種情報をユーザが入力する際に使用される。
表示装置２２は、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等によって構成される。

図１７は、実施の形態１〜３に係る撮像装置１を含む顕微鏡システムの別の構成例を説明する模式図である。撮像装置１を含む顕微鏡システムにおいては、図１６に示す顕微鏡１０の代わりに、図１７に示す顕微鏡１０’を適用しても良い。

ここで、図１６に示す顕微鏡１０おいては、ステージ１００を水平に配置し、観察光学系１１２及び透過照明光学系１５の光軸Ｌ１をステージ１００に対して傾斜させたが、図１７に示すように、光軸Ｌ１が鉛直方向となるように観察光学系１１２及び透過照明光学系１５を配置し、ステージ１００を水平方向に対して傾斜させても良い。この場合、サンプル面Ｐ_SPの傾斜方向（Ｘ’方向）に沿ってステージ１００を移動させながら、撮像部１１０により撮像を行う。

以上説明した実施の形態１〜３及び変形例はそのままに限定されるものではなく、各実施の形態１〜３及び変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態１〜３に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態１〜３に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。

１ 撮像装置
１０ 顕微鏡
１１ ベース
１２ ステージ台
１３ 支柱
１４ 調節ツマミ
１５ 透過照明光学系
２０ 制御装置
２１ 入力装置
２２ 表示装置
１００ ステージ
１１０ 撮像部
１１１ 撮像素子
１１１ａ 撮像面
１１２ 観察光学系
１１２ａ 対物レンズ
１１３ レボルバ
１２０ ＸＹ駆動部
１３０ 傾斜機構
１４０ Ｚ駆動部
１５０ ＸＹ駆動制御部
１６０ Ｚ駆動制御部
１７０ 合焦位置算出部
１８０ 駆動パラメータ演算部
１９０ 撮像条件設定部

Claims (13)

1. 物体が載置されるステージと、
   前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、
   前記物体の載置面内の少なくとも１つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第１の移動機構と、
   前記第１の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させる傾斜機構と、
   前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第２の移動機構と、
   前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第１の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第１の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算する演算部と、
   前記合焦傾向に基づいて前記第２の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第１の領域とは異なる前記物体の第２の領域を撮像させる際の、前記撮像面における前記観察光の結像特性を調整する制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御部は、前記撮像部の光軸方向の焦点位置と、前記物体と、の相対的な位置関係を調整することにより、前記観察光の結像特性を調整する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前記ステージと前記撮像部との間の距離を変化させることにより、前記撮像面に結像する前記物体の像の位置を調整する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第１の領域に関する情報は、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最大となる位置である合焦位置の分布であって、前記載置面内の少なくとも１つの方向における分布である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、前記載置面と直交する方向における輝度値のコントラストに基づいて前記合焦位置の分布を取得する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記制御部は、前記第１の領域に関する情報に加えて、前記第１の領域に対する撮像と前記第２の領域に対する撮像との間における前記第１の移動機構による移動量に応じて前記結像特性が変化するように調整を行う、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記合焦位置の分布の代表値を算出し、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記代表値との関係に基づいて、前記第２の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
8. 前記制御部は、前記載置面と平行な面であって、前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面を算出し、前記載置面と直交する方向における前記撮像部の前記焦点面の範囲と前記最大となる面との関係に基づいて、前記第２の領域を撮像する際の前記結像特性を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記制御部は、前記合焦評価値が最も大きい領域のうち、所定の閾値よりも大きい領域の面積のみを前記総面積に算入する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記制御部は、前記合焦位置の分布の回帰平面又は回帰曲面を算出し、該回帰平面又は回帰曲面に基づき、前記第１の領域とは異なる任意の位置における合焦位置の分布を推定し、推定した該合焦位置の分布に基づいて前記結像特性を調整する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
11. 前記制御部は、前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の互いに異なる複数の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記複数の領域の各々に関する情報を取得し、前記複数の領域の各々に関する情報に基づいて前記複数の領域以外の任意の位置における合焦位置の分布を推定し、推定した該合焦位置の分布に基づいて前記結像特性の調整を行い、
    前記複数の領域の各々に関する情報は、各領域における合焦位置の分布と、該合焦位置の分布の代表値又は統計値と、前記載置面と平行な面であって前記載置面と直交する方向におけるコントラストの高さを示す合焦評価値が最も大きい領域の総面積が最大となる面の情報と、前記合焦位置の分布の回帰平面又は回帰曲面の情報と、のうちのいずれかである、
    ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記物体を照明する照明手段と、
    を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
13. 物体が載置されるステージと、前記物体からの観察光を受光する撮像面を有する撮像素子が設けられた撮像部と、前記物体の載置面内の少なくとも１つの方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第１の移動機構と、前記第１の移動機構による移動方向と平行な軸に対し、前記撮像部の前記物体側における焦点面を相対的に傾斜させる傾斜機構と、前記載置面と直交する方向に沿って、前記ステージと前記撮像部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる第２の移動機構と、を備える撮像装置が、前記第１の移動機構を動作させながら前記撮像部に前記物体の第１の領域を撮像させ、該撮像の結果から前記第１の領域に関する情報を取得し、前記物体の合焦傾向を演算するステップと、
    前記撮像装置が、前記合焦傾向に基づいて前記第２の移動機構を制御し、前記撮像部に前記第１の領域とは異なる前記物体の第２の領域を撮像する際の前記撮像面における前記観察光の結像特性を調整するステップと、
    を含むことを特徴とする撮像方法。

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