JP4680052B2 - 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 - Google Patents

Description

本発明は標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置に関する。

血液細胞の血球を分類するとともに計数する血液細胞分析装置として、自動顕微鏡、この顕微鏡により拡大された血球の画像を撮像する手段、及び撮像した画像の処理をして所望の分析情報（例えば、血球の分類毎の数）を得る画像処理部を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１記載の装置は、スライドガラス上に塗抹した血液細胞を拡大する顕微鏡と、その顕微鏡画像を撮像するカラーテレビカメラとを備えている。そして、血液が塗布されたスライドガラスが顕微鏡のステージ上に載置され、ステージ駆動回路によって前記ステージがＸＹ方向に変位して当該ステージ上のスライドガラスの位置が調整されるとともに、フォーカス駆動回路によって対物レンズが上下（Ｚ軸方向）に変位して、オートフォーカスによりピント位置が調整される。また、顕微鏡からの画像は、カラーテレビカメラで撮像され、ＲＧＢモニタに血液細胞の画像が表示される。

このような血液細胞分析装置にあっては、ステージを移動させてスライドガラスの位置を調整しているが、この位置調整後にステージを停止させた場合に慣性力が働いて当該ステージに残留振動が発生してしまう。そして、この残留振動が収束する前にオートフォーカスを行うと、レンズの焦点をスライドガラス上の検体に確実に合わせることができない。また、残留振動が収束する前に撮像を実行すると、得られる画像にブレが生じたり、焦点が外れたりする（いわゆる、ピンぼけ）。したがって、従来のこの種の装置では、ステージの停止後、残留振動が収束するまで所定時間待機して、その後オートフォーカスを実行してから拡大像を撮像していた。

特開平７−２０１２４号公報

しかしながら、かかる従来の血液細胞分析装置にあっては、残留振動を確実に収束させてブレのない鮮明な拡大像を撮像するために、残留振動が収束するのに十分なだけステージ停止後の待機時間を確保しており、このため装置の動作（処理速度）が遅くなるという問題があった。また、ステージの振動を検出することができなかったため、残留振動が収束したかどうかを判定することができず、残留振動が収束する前に撮像を行ってしまう場合もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを確実に防止し、従来のものに比べて装置の動作を高速化することができる標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の観点に係る標本撮像装置は、標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
前記顕微鏡の対物レンズを通過した光を受ける複数の画素が並設された受光部と、
前記受光部における受光量に基づいて、前記顕微鏡に取り付けられた標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出される振動が収束したか否かを判断する判断手段と、
を備え、この判断手段により前記振動が収束したと判断された場合に、前記標本の拡大像を撮像するように構成されていることを特徴としている。

本発明の標本撮像装置では、標本（例えば、スライドガラス上に塗抹された血液等の検体）と顕微鏡の対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段を設け、前記相対的な振動が収束したと判断された場合に標本の拡大像を撮像するので、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

また、装置に振動が生じると、この振動により受光部と標本との相対的位置関係が変動し、当該振動の大きさに応じて前記受光部の各画素の受光量は変動する。したがって、受光部における受光量を検出することで、振動を検出することができる。

前記振動検出手段を、前記標本における光軸方向の振動成分の大きさを検出するように構成することができる。光軸方向に振動が生じると、この振動に応じて顕微鏡の対物レンズと標本との光学的距離が変動することから、この方向の成分が含まれている振動が収束する前に撮像すると、焦点が合っていない撮像画像となる。したがって、光軸方向の振動成分の大きさを検出することで、この振動が収束した後に撮像を行うことができ、当該振動により焦点が外れるのを防止することができる。

前記受光部を、標本からの光学的距離が互いに異なる位置にそれぞれ１つずつ配設するとともに、前記振動検出手段を、当該２つの受光部における合焦度の差を算出し、得られた合焦度の差の時間変動に基づいて、前記光軸方向の振動成分の大きさを検出するように構成することができる。光軸方向に振動が生じると、この振動に応じて顕微鏡の対物レンズと標本との光学的距離が変動する。そして、標本からの光学的距離が互いに異なる位置にそれぞれ１つずつ受光部を配設すると、当該２つの受光部における合焦度（コントラスト）の差は前記振動に応じて時間的に変動することから、かかる合焦度の差の時間変動を求めることで光軸方向の振動成分の大きさを検出することができる。

前記振動検出手段を、前記標本における光軸方向と直交する方向の振動成分の大きさを検出するように構成することができる。光軸方向と直交する方向に振動が生じると、光軸と標本との相対的位置関係が変動するため、この方向の成分が含まれている振動が収束する前に撮像すると、撮像画像にブレが生じることになる。したがって、かかる構成にすることで、光軸方向と直交する方向の振動成分を検出し、この振動が収束した後に撮像をすることができるので、ブレのない鮮明な撮像画像を得ることができる。

前記振動検出手段を、前記受光部の同一画素における異なる時刻での受光量の差を算出し、得られる受光量の差に基づいて、前記光軸方向に直交する方向の振動成分の大きさを検出するように構成することができる。光軸方向と直交する方向に振動が生じていないときには、受光部（複数の画素が並設されている）の一つの画素は、標本上の一点からの光を受光しているが、光軸方向と直交する方向に振動が生じると、標本が当該直交する方向にずれるため、前記受光部の一つの画素には標本上の異なる部分からの光が入射することになる。したがって、受光部の同一画素における異なる時刻での受光量の差を求めることで、前記光軸方向に直交する方向の振動成分の大きさを検出することができる。

前記振動が生じている間に、当該振動が収束したときにおける前記対物レンズの焦点の位置を推測する推測手段と、前記標本と前記対物レンズとの間に相対的な振動が生じている間に、前記推測手段により推測された位置に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス部とを更に備える構成とすることもできる。これにより、振動が生じている間でもオートフォーカスを行うことができ、装置の動作を高速にすることが可能となると共に、鮮明な撮像画像を得ることができる。

本発明の標本撮像装置は、前記標本を保持する保持部と、当該保持部を移動させる移動部とをさらに備えることができる。移動部により標本を保持する保持部を移動させると、標本撮像装置には振動が生じるが、この振動を検出する手段を設け、判断手段により前記振動が収束したと判断された場合に標本の拡大像を撮像することで、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

前記保持部を前記標本における光軸方向と直交する方向へ移動させるように、前記移動部を構成することができる。この場合、保持部の移動により振動が生じるが、この振動を検出する手段を設け、判断手段により前記振動が収束したと判断された場合に標本の拡大像を撮像することで、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

また、本発明の第２の観点に係る標本撮像装置は、細胞を含む標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
前記顕微鏡に取り付けられた標本を移動させる移動部と、
この移動部により移動される標本内の細胞を検出する細胞検出手段と、
前記標本と前記顕微鏡の対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段と、
前記振動が生じている間に、当該振動が収束したときにおける前記対物レンズの焦点の位置を推測する推測手段と、
前記標本と前記対物レンズとの間に相対的な振動が生じている間に、前記推測手段により推測された位置に前記対物レンズの焦点を合わせるオートフォーカス部と、
を備え、前記振動検出手段により検出された振動に基づいて、前記細胞検出手段により検出された細胞の拡大像を撮像するように構成されていることを特徴としている。

細胞は非常に微細であるため、顕微鏡により高倍率で当該細胞を含む標本の像を拡大する必要がある。このため、わずかな振動でも装置に大きな影響を与えることになる。また、標本を移動部により移動させる場合には、この移動部の作動により振動が生じる。そこで、標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段を設け、この振動検出手段により検出された振動に基づいて細胞の拡大像を撮像するように構成することにより、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

さらに、本発明の標本分析装置は、前述した第１又は第２の観点に係る標本撮像装置を備えており、この標本撮像装置により撮像された画像に基づいて、前記標本を分析することを特徴としている。前記標本が血液標本であり、この血液標本に含まれる血液細胞の拡大像に基づいて当該血液標本を分析するように構成することができる。

血液標本に含まれる血液細胞は非常に微細であるため、顕微鏡を数百倍の高倍率に設定する必要があり、わずかな振動でも撮像に大きな影響を与えることになる。そこで、標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段を設け、この振動検出手段により検出された振動に基づいて血液細胞の拡大像を撮像するように構成することにより、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

また、本発明の第３の観点に係る標本撮像装置は、標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
前記顕微鏡の対物レンズを通過した光を受ける複数の画素が並設された受光部と、
前記受光部における受光量に基づいて、前記顕微鏡に取り付けられた標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を監視する振動監視手段とを備えることを特徴としている。

装置に振動が生じると、この振動により受光部と標本との相対的位置関係が変動し、当該振動の大きさに応じて前記受光部の各画素の受光量は変動する。したがって、受光部における受光量を検出することで、振動を検出することができる。

本発明の標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置によれば、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを確実に防止し、従来のものに比べて装置の動作を高速化することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る標本撮像装置を含む血液検体分析装置の構成を示すブロック図である。なお、図１は装置の構成を模式的に示すものであり、分かり易くするためにセンサやスライドカセット等の配置が実際とは若干異なっている。例えば、図１では、ＷＢＣ検出用のセンサとオートフォーカス用のセンサが上下に配置されているが、実際には後出する図３に示されるように、両センサは略同一平面内に配置されている。

前記血液検体分析装置は、オートフォーカスにより焦点が合わされた血液検体の拡大画像を撮像する標本撮像装置Ａと、撮像された画像を処理して血液中の白血球の分類をするとともに当該白血球の分類毎の計数を行う画像処理部Ｂと、この画像処理部に接続されており、分析のための各種指示を入力する入力部３０や、撮像された画像や分析結果等を表示する表示部３１を備えたパソコン（パーソナルコンピュータ）部Ｃとで構成されている。なお、前記画像処理部Ｂとパソコン部Ｃとは、別体とせずに、画像処理部Ｂの機能をパソコン部Ｃ内に含ませて両者を一体化することができる。

標本撮像装置Ａは、ＸＹステージ１（図３参照）上に載置されたスライドガラス２にうすく引き伸ばされて塗布された血液（標本）の像を拡大する顕微鏡のレンズ系の一部を構成する対物レンズ３を備えている。標本を保持する保持部である前記ＸＹステージ１は、ＸＹステージ駆動回路５により駆動制御される、移動部である駆動部（図示せず）により前後左右（Ｘ方向及びＹ方向）に移動自在とされ、また前記対物レンズ３は、対物レンズ駆動回路４により駆動制御される駆動部（図示せず）により上下（Ｚ方向）に移動自在とされている。

スライドガラス２は、複数枚積み重ねられた状態でスライドカセット７内に収容されており、このスライドカセット７は、カセット搬送駆動回路６により駆動制御される搬送部（図示せず）によって搬送される。前記ＸＹステージ１には、スライドガラス２の長手方向の両端付近２箇所を把持し得るチャック部８（図３参照）が、所定位置に停止している前記スライドカセット７内に収容されているスライドガラス２に対して進退自在に設けられている。そして、前記チャック部８をスライドカセット７に向けて進出させ、当該チャック部８先端部に形成されている開閉自在の爪部８ａの開閉操作によりスライドガラス２を把持し、ついでチャック部８を後退させることにより、スライドカセット７からスライドガラス２を引き出して、ＸＹステージ１の所定の位置に配置することができる。

スライドガラス２の下方には光源であるランプ９が配設されており、このランプ９からの光は、スライドガラス２上の血液を通過し、さらに光路上に配置されたハーフミラー１０及び干渉フィルタ１１を経由して、オートフォーカス用のセンサ（受光部）１２、白血球（ＷＢＣ）検出用のセンサ（受光部）１３及びＣＣＤカメラ１４に入射する。そして、この入射光の信号に基づいて、白血球検出部２０により白血球の検出が行われ、またオートフォーカス２１によりオートフォーカスの動作が行われる。本実施の形態では、前記センサ１２、オートフォーカス２１、対物レンズ３の駆動部及び対物レンズ駆動回路４により、オートフォーカス部が構成されている。また、２２は、撮像の開始信号の発信を含め撮像の制御を行う撮像制御部であり、標本と対物レンズ３との間の相対的な振動が収束したか否かを判断する判断手段を備えている。

前記画像処理部Ｂは、Ａ／Ｄ変換部１５、特徴抽出プロセッサ１６及び自動分類プロセッサ１７を有しており、ＣＣＤカメラ１４で撮像された画像の撮像信号は、前記Ａ／Ｄ変換部１５によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号に基づき前記特徴抽出プロセッサ１６により白血球の各種特徴パラメータが算出される。この特徴パラメータとしては、画像の色信号（Ｇ、Ｂ、Ｒ）に基づいて求めることができる白血球の核の面積、核数、凹凸、色調、濃度（むら）や、白血球の細胞質の面積、色調、濃度（むら）や、前記核と細胞質の面積比、濃度比等をあげることができる。この特徴パラメータを用いて、前記自動分類プロセッサ１７により、白血球の種類が自動分類されるとともに計数される。具体的には、例えば当該白血球のいくつかの特徴パラメータについて、順次、各パラメータについて予め定めておいた判定基準値と比較することで、白血球の種類を除々に絞り込んでいくことができる。このようにして、撮像された白血球は、リンパ球、単球、好酸球、好塩基球、好中球（桿状、分葉状）といった成熟白血球の分類、芽球、幼弱顆粒球、異型リンパ球といった未熟白血球の分類、赤芽球の分類がなされる。

本実施の形態に係る標本撮像装置は、焦点合わせを自動的に行うオートフォーカス機能を備えているが、このオートフォーカスの一連の流れについて説明をする。
［白血球の検出］
まず、オートフォーカスに先立って、スライドガラス２に塗布された血液中の白血球の検出が行われる。この検出は前述したセンサ１３を用いて行われる。センサ１３はラインセンサであり、その視野は４００μｍ程度である。そして、センサ１３がスライドガラス２上を略ジグザグ状に長手方向の一端から他端に向けてスキャンするように、前記ＸＹステージ１がＸ方向及びＹ方向に移動される（図２の（ａ）参照）。前記略ジグザグ状の走査の、スライドガラス２長手方向の間隔Ｄは、検出漏れを防ぎつつ走査効率を上げるという観点より、通常、３００μｍ程度であり、また、前記走査のスライドガラス２幅方向の寸法Ｈは、スライドガラス２の幅が一般に２６ｍｍ程度であることから、通常、１６ｍｍ程度である。

白血球ＷＢＣの核は光の赤色成分を多く吸収することから、この赤色成分を検出することにより白血球ＷＢＣと赤血球ＲＢＣとを容易に区別することができる。図２の（ｂ）は、ラインセンサの視野Ｖ内に白血球ＷＢＣが存在する場合を示しており、この場合、ラインセンサにより検出された信号の赤色成分は、図２の（ｃ）に示されるように、白血球ＷＢＣが存在する箇所において基準値Ｓ以下となる。この現象を利用して、血液中の白血球を検出することができる。なお、信号の赤色成分が基準値Ｓ以下となる幅Ｗを検出することで、この信号を発する部分が白血球であるか否かのチェックをすることができる。

［オートフォーカス（非振動時）］
本実施の形態の標本撮像装置は、標本と対物レンズとの間に相対的な振動が生じた場合において、当該振動が収束してからオートフォーカス動作を行うのではなく、前記振動が生じている間にオートフォーカス動作を実行するものであるが、まず、画像の品質に影響を与える大きさの振動が存在しない場合におけるオートフォーカス動作について説明をする。

図３は本発明の標本撮像装置の一実施の形態の要部斜視説明図であり、スライドガラス２及び対物レンズ３を通過した光は、プリズムミラー１８により方向変換され、さらにハーフミラー１９によってＣＣＤカメラ１４に向かう光と、センサ１２、１３に向かう光とに分けられる。センサ１２は、オートフォーカス用のセンサ（ラインセンサ）であり、２つのセンサ１２ａ及び１２ｂからなっている。一方、センサ１３は白血球検出用のセンサ（ラインセンサ）である。なお、かかるセンサ１２及び１３は、後述するように、標本と対物レンズ３との相対的な振動を検出する振動検出手段としても機能している。

図４に示されるように、２つのオートフォーカス用のセンサ１２ａ、１２ｂのうち一方のセンサ１２ａは、合焦位置（焦点が合っている位置）よりも前側（光路上対物レンズに近づく側）に配置されており、他方のセンサ１２ｂは合焦位置よりも後側（光路上対物レンズから離れる側）に配置されている。
ピントが合っている、即ち焦点が合っている位置におけるセンサの信号波形は、いわゆるコントラストがはっきりしていることから、図５の（ｂ）に示されるように、振幅の大きな波形となり、一方、ピントが合っていない、即ち焦点が合っていない位置におけるセンサの信号波形は、コントラストがはっきりしていないことから、図５の（ａ）に示されるように、全体になだらかで振幅の小さな波形となる。ラインセンサでは、通常、２０００個程度の画素が直線状に配置されているが、このラインセンサの隣り合う画素の信号差を積算した値（以下、この積分した値を差分積分値という）を考えると、この差分積分値は、焦点が合うほど大きくなる。

図６は、対物レンズの移動量を横軸とした、前記２つのセンサのそれぞれの差分積分値を示している。Ａｉは、合焦位置よりも前側に配置されたセンサ１２ａの差分積分値を示しており、Ｂｉは、合焦位置よりも後側に配置されたセンサ１２ｂの差分積分値を示している。センサ１２ａの場合は、対物レンズを２μｍ程度スライドガラスから離したときに焦点が合い、差分積分値Ａｉはピーク値となり、センサ１２ｂの場合は、逆に対物レンズを２μｍ程度スライドガラスに近づけたときに焦点が合い、差分積分値Ｂｉはピーク値となる。

センサが１つだけ、例えばセンサ１２ａだけであると、対物レンズをどちらに移動させれば差分積分値Ａｉがピーク値となるのかの判定ができないので、焦点を合わせるためには対物レンズを試行錯誤的に移動させる必要があり、オートフォーカス動作に時間がかかってしまう。これに対し、前述した配置の２つのセンサを用い、図７に示されるように２つのセンサの差分積分値の差（Ａｉ−Ｂｉ）を求めると、短時間で確実にオートフォーカスを行うことができる。すなわち、Ａｉ−Ｂｉ＝０のときに合焦位置にある、つまり対物レンズの焦点がスライドガラス上の検体に合うように、予め光学調整しておくことで、対物レンズをＡｉ−Ｂｉ＝０に向かう方向に移動させることで簡単にオートフォーカスを行うことができる。

［オートフォーカス（振動時）］
図７に示されるように、ある状態において前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値は、ひとつの値をもつが、例えば白血球検出のためにＸＹステージを移動させ、検出後に当該ＸＹステージを停止させたり、自動顕微鏡を設置しているテーブルやベース等に人や物が接触したりすると、前記ＸＹステージ上に載置されたスライドガラスと顕微鏡のレンズとの間、すなわち標本と顕微鏡の対物レンズとの間に相対的な振動が生じることから、前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値も当該振動と略同じ周期で変動する。図８は、白血球検出後にＸＹステージを停止させた直後からの（Ａｉ−Ｂｉ）の値を示している。残留振動が収束するまでは、前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値はプラスとマイナスの間を行き来するため、振動中に、この値に基づいて対物レンズのＺ軸上の移動方向を決めてオートフォーカスを実行することができない。

しかしながら、前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値は、非振動時における値（振動がなかった場合の値）を中心としてプラス側及びマイナス側に略同じ大きさだけ変動することから、この変動の１周期分を含むように前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値を移動平均することで、振動が収束したときにおける（Ａｉ−Ｂｉ）の値を概略ではあるが推測することができる。換言すれば、振動が収束したときにおける焦点の位置を推測することができ、この焦点がスライドガラス上の検体に合うように対物レンズを移動させる。

前記スライドガラスと顕微鏡のレンズとの間の相対的な振動の周期は、装置の重量や材料、さらには機器の組立により決まる固有振動数等により異なる。設計された標本撮像装置の固有振動数を求めておき、その振動の周期分の値を平均することで移動平均が求められる。例えば標本撮像装置の振動の周期が５ｍｓｅｃであれば、１ｍｓｅｃ毎に前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値を算出し、直近の５つの値を移動平均していくことで、過去１周期分の値を移動平均することになり、得られた移動平均値より（Ａｉ−Ｂｉ）の値（振動収束時における値のこと）がプラスなのかマイナスなのかを知ることができる。そして、この移動平均値に基づいて対物レンズを移動させることにより、振動中であるにもかかわらず、正確にオートフォーカス方向が分かり、かつおよその対物レンズの移動量を推測できるため、オートフォーカスを開始することができる。図８に示される２０ｍｓｅｃ付近の振動が大きな時点であっても、焦点の位置を推測することができる。かかる移動平均値の算出及びこの値に基づく対物レンズの移動を複数回繰り返すことにより、振動の減少（収束）に応じてオートフォーカスが完了する。

このように、本実施の形態の標本撮像装置は、ＸＹステージを移動させたり、当該標本撮像装置を設置しているテーブルやベース等に人や物が接触したりすることによって、前記ＸＹステージ上に載置されたスライドガラスと顕微鏡のレンズとの間に相対的な振動が生じたとしても、この振動が生じている間に当該振動の影響を回避しつつオートフォーカス動作を実行するので、振動収束後にオートフォーカスを開始する場合に比べてオートフォーカスに要する時間を大幅に短縮することができる。具体的に、従来では白血球を検出してＸＹステージを停止させた後、残留振動が収束するまで５０ｍｓｅｃ程度待機し、振動収束後にオートフォーカス動作を実行していたのが、本実施の形態では、振動が生じている間にオートフォーカス動作を実行するので、少なくとも前記待機時間の分だけオートフォーカスに要する時間を短縮することができる。その結果、検体の拡大像を撮像し、得られた画像に基づいて各種処理を行う場合に、その処理速度を高速化することができる。

［撮像の実行］
本発明の特徴は、ＸＹステージを停止させた後、所定時間待機して残留振動を収束させてから、オートフォーカスを実行し、ついで画像を撮像する従来の装置とは異なり、前記ＸＹステージ停止後に発生する、標本と対物レンズとの相対的な振動を検出する手段を設け、振動が収束したと判断された場合に前記標本の拡大像を撮像するように構成したことである。

この振動の収束は、つぎのようにして判断する。
まず、光軸方向の振動成分が収束したか否かの判断に、前記センサ１２ａ及び１２ｂを用いる。これらのセンサ１２ａ及び１２ｂは、標本からの光学的距離が互いに異なる位置に配設されており、オートフォーカス時に当該２つのセンサにおける合焦度の差を算出しているが、振動収束の判断にもこの合焦度の差を利用する。すなわち、光軸方向に振動が生じると、この振動に応じて顕微鏡の対物レンズと標本との光学的距離が変動する。そして、標本からの光学的距離が互いに異なる位置にそれぞれ１つずつセンサを配設すると、当該２つのセンサにおける合焦度（コントラスト）の差は前記振動に応じて変動する（図８参照）ことから、所定時間内におけるかかる合焦度の差の最大値と最小値との差を求めることで光軸方向の振動成分の大きさを検出する。この所定時間としては、例えば標本撮像装置の振動の１周期（通常、３〜１０ｍｓ程度である）とすることができる。そして、実質的に振動を遮断した状態で、前記合焦度の差の最大値と最小値との差を基準値として求めておき、検出した値が、規定値（例えば前記基準値の２倍とすることができる）以内になったときに振動が収束したものとする。本実施の形態では、このようにして光軸方向の振動成分の大きさを監視する。

一方、前記標本における光軸方向と直交する方向の振動成分の大きさを検出して、当該振動が収束したか否かを判断するのに、白血球（ＷＢＣ）検出用のセンサ（受光部）１３を用いる。すなわち、前記センサ１３の同一画素における異なる時刻での受光量の差を算出し、得られる受光量の差に基づいて、前記光軸方向に直交する方向の振動成分の大きさを検出する。光軸方向と直交する方向に振動が生じていないときには、センサ１３（複数の画素が並設されている）の一つの画素は、標本上の一点からの光を受光しているが、光軸方向と直交する方向に振動が生じると、標本が当該直交する方向にずれるため、前記センサ１３の一つの画素には標本上の異なる部分からの光が入射することになる。したがって、受光部の同一画素における異なる時刻での受光量の差を足し合わせることで、前記光軸方向に直交する方向の振動成分の大きさを検出する。具体的には、センサ１３を構成する画素（２０００程度である）のうち、例えば５００個の画素のそれぞれについて時間ｔ０における受光量と時間ｔ１における受光量の差を求め、ついでこの差の和Ｔ１を求める。そして、所定時間間隔でこの和Ｔｎを求め、誤検出を防ぐために例えば装置の振動の１周期における前記和の平均値が、規定値（この規定値は、前述した光軸方向の振動を検出する場合と同様にして求めることができる）以内になったときに振動が収束したものとする。本実施の形態では、このようにして光軸方向と直交する方向の振動を監視する。そして、前述した光軸方向の振動の監視により、光軸方向の振動が収束したと判断され、且つ、光軸方向と直交する方向の振動の監視により、光軸方向と直交する方向の振動が収束したと判断された後に、ＣＣＤカメラ１４による撮像を実行する。光軸方向に振動が生じると、標本と対物レンズとの間の距離が変動することとなり、このような振動が収束する前に撮像を実行すると振動により焦点が外れて所謂ピンぼけが生じ、鮮明な撮像画像が得られない。また、光軸方向と直交する方向に振動が生じると、光軸と標本との相対的位置関係が変動するため、この方向の成分が含まれている振動が収束する前に撮像すると、撮像画像にブレが生じることになる。しかしながら、光軸方向及び光軸方向と直交する方向の振動成分をそれぞれ監視し、振動が収束した後に撮像をすることで、ピンぼけやブレのない鮮明な撮像画像を得ることができる。

前述した実施の形態では、血液細胞を撮像の対象としているが、この血液細胞は非常に微細であるため、顕微鏡により高倍率（数百倍程度）で当該細胞を含む標本の像を拡大する必要がある。このため、わずかな振動でも装置に大きな影響を与えることになる。また、標本を移動部により移動させているが、この移動部の作動によっても振動が生じる。そこで、標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段を設け、この振動検出手段により検出された振動に基づいて細胞の拡大像を撮像するように構成することにより、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができ、これにより装置の動作を高速化することができる。

なお、前記実施の形態では、２つのセンサ１２ａ、１２ｂを用いてオートフォーカスを行っているが、１つのセンサでオートフォーカスを行うこともできる。センサが１つだけ、例えばセンサ１２ａだけであると、対物レンズをどちらに移動させれば差分積分値Ａｉがピーク値となるのかの判定ができないので、焦点を合わせるためには対物レンズを試行錯誤的に移動させる必要があり、オートフォーカス動作に時間がかかってしまうが、センサの数を減らして構成を簡略化できるという利点がある。そして、１つのセンサであっても、前記合焦度は振動に応じて変動することから、かかる合焦度を検出することで振動を検出することができる。

また、前述した実施の形態では、対物レンズを上下に移動させることで焦点合わせを行っているが、ＸＹステージそのものを上下に移動させる構成としてもよい。また、スライドガラスと顕微鏡のレンズとの間の相対的な振動の周期は、標本撮像操作部の組立自動に測定をし、その測定値に基づいて（Ａｉ−Ｂｉ）の値を算出する時間間隔や移動平均値を求める値の数（直近の何点の移動平均を求めるのか）を決めてもよいし、また、ＸＹステージを停止させる毎に８ｍｓｅｃ以上の間前記（Ａｉ−Ｂｉ）の値を連続して求め、その値をＦＦＴ周波数解析して、最大強度（振幅）の周波数を求め１周期の長さを算出し、この１周期の長さに基づいて（Ａｉ−Ｂｉ）の値を算出する時間間隔や移動平均値を求める値の数を決めてもよい。

さらに、前述した実施の形態はオートフォーカス機能を備えているが、このオートフォーカス機能を備えていない標本撮像装置においても、本発明を適用することができ、この場合も、振動検出手段により検出した振動が収束したと判断された場合に標本の拡大像を撮像するので、振動に起因する撮像画像のブレの発生やピンぼけを防止して鮮明な撮像画像を得ることができるとともに、振動の収束から撮像までの時間を従来に比べて短縮することができる。

本発明の標本撮像装置の一実施の形態を含む血液検体分析装置の構成を示すブロック図である。 白血球検出の原理を説明する図であり、（ａ）はスライドガラス上の検体のスキャニングのパターン、（ｂ）はラインセンサの視野及びその周辺の血球、（ｃ）はラインセンサの検出信号をそれぞれ示している。 本発明の標本撮像装置の一実施の形態の要部斜視説明図である。 ２つのフォーカス用センサの配置を説明する図である。 フォーカス用センサにより得られる信号波形を示しており、（ａ）は合焦位置からずれた位置にあるセンサの信号波形、（ｂ）は合焦位置にあるセンサの信号波形をそれぞれ示している。 ２つのフォーカス用センサについての、隣り合う画素の信号の差を積分した値である差分積分値と、対物レンズ移動量との関係を示す図である。 ２つのフォーカス用センサについての差分積分値の差と、対物レンズ移動量との関係を示す図である。 ステージ停止直後からの残留振動を示す図である。

符号の説明

１ ＸＹステージ
２ スライドガラス
３ 対物レンズ
７ スライドカセット
８ チャック部
９ ランプ
１０ ハーフミラー
１２ センサ（オートフォーカス用）
１３ センサ（白血球検出用）
Ａ 標本撮像装置
Ｂ 画像処理部
Ｃ パソコン部

Claims (12)

1. 標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
   前記顕微鏡の対物レンズを通過した光を受ける複数の画素が並設された受光部と、
   前記受光部における受光量に基づいて、前記顕微鏡に取り付けられた標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段と、
   この振動検出手段により検出される振動が収束したか否かを判断する判断手段と、
   を備え、この判断手段により前記振動が収束したと判断された場合に、前記標本の拡大像を撮像するように構成されていることを特徴とする標本撮像装置。
2. 前記振動検出手段が、前記標本における光軸方向の振動成分の大きさを検出するように構成されている請求項１に記載の標本撮像装置。
3. 前記受光部が、標本からの光学的距離が互いに異なる位置にそれぞれ１つずつ配設されており、前記振動検出手段が、当該２つの受光部における合焦度の差を算出し、得られた合焦度の差の時間変動に基づいて、前記光軸方向の振動成分の大きさを検出するように構成されている請求項２に記載の標本撮像装置。
4. 前記振動検出手段が、前記標本における光軸方向と直交する方向の振動成分の大きさを検出するように構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の標本撮像装置。
5. 前記振動検出手段が、前記受光部の同一画素における異なる時刻での受光量の差を算出し、得られる受光量の差に基づいて、前記光軸方向と直交する方向の振動成分の大きさを検出するように構成されている請求項４に記載の標本撮像装置。
6. 前記標本を保持する保持部と、当該保持部を移動させる移動部とをさらに備える請求項１〜５のいずれかに記載の標本撮像装置。
7. 前記移動部は、前記保持部を、前記標本における光軸方向と直交する方向へ移動させるように構成されている請求項６に記載の標本撮像装置。
8. 前記振動が生じている間に、当該振動が収束したときにおける前記対物レンズの焦点の位置を推測する推測手段と、
   前記標本と前記対物レンズとの間に相対的な振動が生じている間に、前記推測手段により推測された位置に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス部と、
   を更に備える請求項１〜７のいずれかに記載の標本撮像装置。
9. 細胞を含む標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
   前記顕微鏡に取り付けられた標本を移動させる移動部と、
   この移動部により移動される標本内の細胞を検出する細胞検出手段と、
   前記標本と前記顕微鏡の対物レンズとの間の相対的な振動を検出する振動検出手段と、
   前記振動が生じている間に、当該振動が収束したときにおける前記対物レンズの焦点の位置を推測する推測手段と、
   前記標本と前記対物レンズとの間に相対的な振動が生じている間に、前記推測手段により推測された位置に前記対物レンズの焦点を合わせるオートフォーカス部と、
   を備え、前記振動検出手段により検出された振動に基づいて、前記細胞検出手段により検出された細胞の拡大像を撮像するように構成されていることを特徴とする標本撮像装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載された標本撮像装置を備えており、この標本撮像装置により撮像された画像に基づいて、前記標本を分析することを特徴とする標本分析装置。
11. 前記標本が血液標本であり、この血液標本に含まれる血液細胞の拡大像に基づいて当該血液標本を分析するように構成されている請求項１０に記載の標本分析装置。
12. 標本の像を拡大する顕微鏡を備えており、当該顕微鏡により得られる標本の拡大像を撮像する標本撮像装置であって、
    前記顕微鏡の対物レンズを通過した光を受ける複数の画素が並設された受光部と、
    前記受光部における受光量に基づいて、前記顕微鏡に取り付けられた標本と前記対物レンズとの間の相対的な振動を監視する振動監視手段と、
    を備えることを特徴とする標本撮像装置。
    

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