JP3872866B2 - 焦点深度伸長装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚みのある被写体物の各高さ位置にそれぞれ合焦した画像を含む複数枚の入力画像から被写体物の各高さ位置に焦点が合っていてあたかも焦点深度の伸長されたような画像を得ることのできる焦点深度伸長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体物をその入力画像を用いて解析する場合、得られた画像が明るく高解像度で、且つ焦点深度の深い画像であることが要求される。一般に、解像度に優れ、且つ高倍率で明るい画像を光学的に取込むためには、開口の大きな光学素子を用いた結像光学系が必要である。
【０００３】
しかし、レンズに代表される結像用光学素子は、開口が大きくなると焦点深度が浅くなってしまう。したがって、大きな倍率を確保するために開口の大きい結像用光学素子を使用すると焦点深度が極端に浅くなることから、光軸方向の異なる位置に被写体が存在していると、被写体の一方にしか合焦させることができず、その他の部分の画像はぼけたものとなってしまう。
【０００４】
そこで、顕微鏡、カメラ、内視鏡等の画像機器を利用する分野においては、焦点深度を深くする種々の手段が考えられている。例えば、特開平５−３１３，０６８号公報（以下「従来例１」と略称する）には、マルチエリア測距装置なるもので各エリア内の空間周波数的特性をレンズ駆動装置でレンズを駆動して物体面における合焦位置を変えながら測定し、各物体までの距離を予め測定した後、これを前処理として、視野内の複数枚の物体面の像の空間周波数的特性が、累積加算された画像の各エリアにおいて最も均一に近くなるような画像を、レンズ駆動装置でレンズを駆動して画像を累積加算して合成し、以上を後処理として空間フィルタにより所定の中域乃至高域の空間周波数を強調するフィルタリング処理を行なうことで、焦点深度が深くなった画像を得る技術が開示されている。
【０００５】
また、特願平８−１０９，７１４号（以下「従来例２」と略称する）には、累積加算した画像に対する空間フィルタによる回復処理において、用いるフィルタのフィルタ係数またはフィルタサイズをＣＣＤカメラ等の受光素子上の点像強度分布の広がりと該受光素子の大きさとの相関関係によって変更する回復フィルタ可変手段を備えた技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特願平９−１，４７２号（以下「従来例３」と略称する）には、始めに顕微鏡のステージを少し移動させた時のコントラストの変化からコントラストカーブのどちら側にあるかを迅速に判断し、コントラストが下がる方向にステージを移動し、その後にステージの移動方向をコントラストがピーク値に向かう方向に反転して、この移動で標本に対する各合焦位置での撮像画像のコントラスト値の変化の程度が所定の条件に達した時点から画像加算回路により画像加算を行なう技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、透明に近い標本などは、通常の観察でも視認が困難であるため、微分干渉等の観察方法が採られる。画像処理においても微分処理などを施すことは可能であり、一般の画像処理装置にはそのような機能を持たせているものがある。
【０００８】
しかるに、上記従来例１では、フィルタが光学条件にのみ起因して静的に決定されるので、標本に合わせてフィルタを変更することができず、また累積加算した画像に対するフィルタによる回復あるいは強調処理を画像処理と見なした場合、一般的に画像処理で行なわれているエッジ強調やエッジ抽出、平均化等の処理を標本や観察者の意図に応じて即時選択し、実行させることができない。
【０００９】
さらに、近時は顕微鏡の対物レンズの切換時の同焦操作をより簡単にするために同焦補正機能を持った顕微鏡が考えられており、例えば特開平３−１５，０１５号公報には、対物レンズ毎の同焦データを記憶し、切換前後の対物レンズの同焦データに基づいて結像状態を補正し、対物レンズを切換えても常に合焦状態とすることで対物レンズ交換後の同焦操作を省略する技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、上述した従来例１乃至３ではいずれも同焦補正機能がなく、対物レンズを切換えた後には必ず同焦させる操作が必要となる。そのため、本来は標本の観察を行なうことを目的としている観察者にとっては、顕微鏡や装置の操作が煩雑なものとなり、本来の目的に専念できないという不具合を生じるものとなる。
【００１１】
また特に上記従来例３においては、対物レンズの交換後の同焦差で大きくピントがぼけた、一般にコントラストの低い場合には、ピントのぼけた状態から始めのステージの移動でさらにコントラストが下がる方向に、つまりピントがぼける方向に変化するため、次にコントラストがピーク値に向かう方向を検出することができず、高深度画像を得ることができない場合があり得る。
【００１２】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高焦点深度画像の構築動作を安定させると共に、観察者の装置操作に関する負担を軽減し、観察者の意図に沿った高焦点深度画像を容易に得ることが可能な焦点深度伸長装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の対物レンズを切換えて使用する顕微鏡を用い、物体の像を結像光学系を介して複数の受光素子からなる撮像手段へ投影し、当該物体像を撮像することにより画像として取込む画像入力手段、物体面における合焦位置を移動させる合焦位置移動手段、この合焦位置移動手段により上記画像入力手段から複数回に亘って取込んだ異なる物体面に同焦した画像を含む複数の画像を加え合わせて積算画像にする画像積算手段、及びこの画像積算手段で取得した積算画像に対して空間周波数フィルタでなる回復フィルタを使用して画像の回復処理を行なう回復手段を有する焦点深度伸長装置において、上記複数の対物レンズ毎に複数の回復フィルタの中から対応したものを予め設定する複数のフィルタ設定手段と、上記複数の対物レンズから所望の１つを選択する対物レンズ選択手段と、上記フィルタ設定手段にて設定された回復フィルタを上記対物レンズ選択手段と連動して選択する第１ポジションと、上記フィルタ設定手段の設定とは無関係に回復フィルタを選択する第２ポジションとを切換可能なフィルタ選択手段とを具備し、上記回復手段は、上記フィルタ選択手段により選択されたフィルタを用いて画像処理を行なうことを特徴とする。
【００１４】
このような構成とすれば、対物レンズ毎に回復処理で使用するフィルタを独立に設定し、対物レンズを切換えた際でも観察者は該回復フィルタを切換える操作を行なう必要がないため、観察者の装置操作に要する負担を大幅に軽減することができると共に、予め設定された回復フィルタを用いた回復処理では得られる画像に満足できない場合には該回復フィルタを即座に他のものに切換えることができるので、観察者の意思に沿った画像処理を即座に行なわせることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記対物レンズの切換時に切換えた対物レンズの同焦差を補正する同焦制御手段をさらに具備したことを特徴とする。
【００１６】
このような構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、対物レンズ切換時に同焦補正を行なうようにしたことで、対物レンズ切換直後に観察者自らが同焦動作を行なわずとも高焦点深度画像を得ることができるため、さらに観察者の装置操作に要する負担を軽減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態にかかる焦点深度伸長装置の基本構成を示すもので、一点鎖線で示す１が装置本体、２が撮影手段としてのＣＣＤカメラ、３が最終的に得られる画像を表示するテレビモニタ、４が上記ＣＣＤカメラ２を設置した、標本画像を得るための顕微鏡であり、また装置本体１には各種動作を指示するために観察者が操作する操作部５が接続される。
【００１８】
顕微鏡４は、光路軸に沿って上下方向に移動可能な、観察標本を載置したステージ１１、このステージ１１を装置本体１からの制御により駆動するステージ駆動部１２、取付けられた倍率の異なる複数の対物レンズ１３，１３，…に対し、選択的に光路中に挿入するレボルバ１４、このレボルバ１４を装置本体１からの制御により回転駆動して所望の倍率の対物レンズ１３を光路中に挿入させるレボルバ制御部１５、及び中間倍率レンズ１６を有しており、上記ＣＣＤカメラ２で得られた観察標本の拡大画像は装置本体１へ送られる。
【００１９】
装置本体１は、ＣＣＤカメラ２で得た画像を入力し、入力した複数枚の画像を積算する画像入力積算部２１、この画像入力積算部２１で得た積算画像に回復処理を施す画像処理部２２、この画像処理部２２で回復処理を施した画像を上記テレビモニタ３で表示させる画像表示部２３、これら画像入力積算部２１、画像処理部２２、及び画像表示部２３を含む装置全体の動作制御を行なうＣＰＵ２４、このＣＰＵ２４の動作プログラムや各種データを記憶する記憶部２５、上記画像処理部２２で使用する空間周波数フィルタでなる回復フィルタを上記レボルバ１４の対物レンズ１３，１３，…毎に対応して設定するフィルタ設定部２６、及びこのフィルタ設定部２６で設定した以外の上記画像処理部２２で使用する回復フィルタを選択するフィルタ選択部２７とを有する。
【００２０】
ＣＰＵ２４は、上記画像入力積算部２１、画像処理部２２、画像表示部２３、上記記憶部２５、フィルタ設定部２６、及びフィルタ選択部２７の他に、上記顕微鏡４のレボルバ制御部１５、ステージ駆動部１２、操作部５、及びフィルタ設定部２６とも接続されている。
【００２１】
次いで図２により上記操作部５の具体的な外観構成について例示する。同図（ａ）は操作部５の立面図、同図（ｂ）は操作部５の側面図であり、その側面部に顕微鏡４のステージ１１を上下に移動させるための焦準ハンドル３１が設けられると共に、上面部に高焦点深度画像の撮影動作を開始するための開始（ＳＴＡＲＴ）ボタン３２と、レボルバ１４の対物レンズ１３，１３，…を切換えるための一対の対物切換ボタン３３，３３が設けられている。
【００２２】
対物切換ボタン３３，３３は、そのいずれかを押圧操作することによりレボルバ１４に取付けられている対物レンズ１３，１３，…がレボルバ制御部１５の駆動制御によるレボルバ１４の回転に伴って順次光路中に挿入されるようになるものである。
【００２３】
また、図３は上記レボルバ１４の対物レンズ１３，１３，…が計５個あった場合のフィルタ設定部２６の構成を例示するもので、対物レンズの数だけのロータリスイッチ２６ａ〜２６ｅが設けられる。
【００２４】
図中の「ＲＥＶ１」〜「ＲＥＶ５」はレボルバ１４のレボ穴位置、すなわちそこに取付けられている対物レンズを表す。また、図中のロータリスイッチ２６ａ〜２６ｅは設定前の初期状態のためにすべて「０」となっているが、個々のロータリスイッチ２６ａ（〜２６ｅ）は、画像処理部２２に設けられる回復フィルタの数、例えば「８」に対応して「０」〜「７」のフィルタ番号を設定することが可能となり、中央の切換ダイヤル２６１をマイナスドライバ等を用いて回動させることで、画像処理部２２に備えられる任意の回復フィルタを対物レンズ１３，１３，…毎に設定することができるものである。
【００２５】
さらに、図４に示すように上記フィルタ選択部２７は、フィルタ設定部２６によって対物レンズ１３，１３，…毎に設定された回復フィルタをそのまま画像処理部２２で使用するように指示する、マーク「＊」で表されたポジションＡと、臨時にそれとは異なる他の回復フィルタを選択できるポジションＢとを兼ね備えた、つまみつきのロータリスイッチ２７１で構成されるもので、ポジションＢにおける「０」〜「７」の数字は上記フィルタ設定部２６の切換ダイヤル２６１で設定するフィルタ番号と対応する。
【００２６】
なお、上記レボルバ制御部１５は、レボルバ１４を回転駆動するためのモータ等を含む回転駆動部と、各種センサを用いたレボ穴位置検出部とからなり、ＣＰＵ２４からの指示を受けて指定されたレボ穴に取付けられている対物レンズ１３が光路中に挿入されるようにレボルバ１４を回転させて移動させる一方、その時点でどのレボ穴が光路中にあるかを検出して上記ＣＰＵ２４へ送出するようになっている。
【００２７】
また上記ステージ駆動部１２は、ＣＰＵ２４からの指示を受けてステージ１１を光路軸に沿って上下に移動させることが可能であり、ステージ１１の位置を絶対位置あるいは相対位置として管理することができるようになっている。
【００２８】
次に上記実施の形態の動作について説明する。
装置本体１は、操作部５の開始ボタン３２が押圧操作されることによって、顕微鏡４のステージ１１に載置された観察標本の高焦点深度の画像を得るためのＣＰＵ２４の制御に基づく動作が開始されるものであって、その動作当所には、まず、顕微鏡４のステージ駆動部１２によりステージ１１を上もしくは下方向に移動させながら、ステージ１１に載置された観察標本の画像を対物レンズ１３、中間倍率レンズ１６を介してＣＣＤカメラ２で撮影する。このＣＣＤカメラ２で撮影された標本画像は、装置本体１の画像入力積算部２１にて順次取込まれ、それ以前に取込まれている同観察標本の標本画像に積算されていく。
【００２９】
画像入力積算部２１は所定枚数の画像を積算した後に画像処理部２２へ送出するもので、画像処理部２２では積算画像に対してＣＰＵ２４から指定される回復フィルタを用いて回復処理を実行する。
【００３０】
ここで、ＣＰＵ２４が顕微鏡４を制御して積算画像を取込ませる際の動作をもう少し詳細に説明すると、ＣＰＵ２４はその時点のステージ１１の位置において制御が可能であるか否かについてを画像入力積算部２１に入力される画像のコントラスト値が所定値よりも高いか否かにより判断し、制御が可能であると判断すると、ステージ駆動部１２によりステージ１１を所定方向に移動させ、画像入力積算部２１からの画像のコントラスト値により標本画像が完全にぼけたものであることを認識できた位置でステージ１１の移動を停止させる。
【００３１】
その後、それまでのステージ１１の移動方向とは反対の方向にステージ１１を駆動させ、駆動後に画像のコントラスト値に基づいて各ステージ１１の位置において画像積算を開始すべきか否か判定し、コントラスト値が画像積算すべき状態になったと判定した位置でステージ１１の駆動を停止させる。
【００３２】
あるステージ１１の位置で画像積算開始と判定すると、ＣＣＤカメラ２で撮像された標本画像を画像入力積算部２１で積算させる。ステージ１１をステージ駆動部１２により一定速度で駆動させたまま、画像入力積算部２１に順次入力される各ステージ１１の位置での標本画像を、積算終了指令を出力するまで、逐次積算させる。このときＣＰＵ２４は、画像入力積算部２１による画像積算の演算中もその時点で得られる標本画像のコントラスト値を逐次評価し、ステージ１１の位置と共に変化する該コントラスト値の変化が所定の値となったところで積算の終了を判定する。この積算の終了を判定するまで画像入力積算部２１での画像積算とステージ駆動部１２によるステージ１１の駆動を繰返し実行させる。
【００３３】
画像の積算が終了すると、画像入力積算部２１で積算した積算画像を画像処理部２２に転送し、画面の全ての面に合焦した画像を得るための回復フィルタを用いた回復処理を積算画像に対して施すものである。
【００３４】
すなわち、この画像処理部２２での回復処理に用いる回復フィルタは、具体的には記憶部２５の一部を構成するＲＯＭに全て記憶しておくものであり、予めフィルタ設定部２６での設定に基づいたフィルタ番号が付加されているものとする。
【００３５】
この回復フィルタは、使用している対物レンズ１３、中間倍率レンズ１６、ＣＣＤカメラ２の各サイズ等の光学条件から決定した特性を有するもの、あるいはさらにエッジ強調やエッジ抽出、平均化などの画像処理の効果を加えて２次元もしくは３次元のテーブル状に拡張し配置したものでも良い。
【００３６】
ここで、上記光学条件とは独立にそのフィルタ自身を画像処理の観点から見て、回復処理の効果に加え、各種の画像処理効果を併せてもつものを配置するものとしてもよい。
【００３７】
しかるに、上記回復フィルタを特定するために各フィルタに番号を付加し、上述したフィルタ設定部２６、フィルタ選択部２７との関連付けを行なうものとする。すなわち、予めレボルバ１４に取付けられた対物レンズ１３，１３，…毎に対応してフィルタ設定部２６のロータリスイッチ２６ａ〜２６ｅによって設定されたフィルタ、もしくはフィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１で設定、選択された回復フィルタであり、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１がポジションＡの位置にあれば、フィルタ設定部２６のロータリスイッチ２６ａ（〜２６ｅ）によって設定されている回復フィルタが使用されることとなる。
【００３８】
また、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１がポジションＢの位置にあれば、ポジションＢで指示される「０」〜「７」の回復フィルタが使用されることとなる。
【００３９】
したがって、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１をポジションＡの位置としてレボルバ１４の対物レンズ１３，１３，…を切換えさせ、観察標本に関する高焦点深度の標本画像を得る場合には、切換後にその使用する対物レンズ１３に対応したフィルタ設定部２６で予め設定されている回復フィルタが自動的に記憶部２５から読出され、標本画像の作成に使用される。
【００４０】
また、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１をポジションＢの位置としてレボルバ１４の対物レンズ１３，１３，…を切換えさせ、観察標本に関する高焦点深度の標本画像を得る場合には、切換後にそのポジションＢ中のフィルタ番号で予め設定されている回復フィルタが自動的に記憶部２５から読出され、標本画像の作成に使用される。
【００４１】
さらに、開始ボタン３２を押圧し、高焦点深度の標本画像を作成した後でも、つまみ付きロータリスイッチ２７１のポジションＢ内でフィルタ番号を切換えれば、即座にそのフィルタ番号の回復フィルタが使用され、新たな標本画像が作成される。
【００４２】
そのため、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１をポジションＡにして対物レンズ１３を切換えさせ、観察標本の高焦点深度の標本画像を得る場合には、切換後の対物レンズ１３に対応した回復フィルタが自動的に使用される一方、フィルタ選択部２７のつまみ付きロータリスイッチ２７１をポジションＢ中の任意フィルム番号にして対物レンズ１３を切換えさせ、観察標本の高焦点深度の標本画像を得る場合には、対物レンズ１３を切換えた後もポジションＢ中のフィルム番号に対応した回復フィルタが継続して使用されることとなる。
【００４３】
こうして画像処理部２２で回復処理によって得られた高焦点深度画像は画像表示部２３によってテレビモニタ３で表示出力される。
なお、上記実施の形態では、フィルタ設定部２６、フィルタ選択部２７にロータリスイッチ２６ａ〜２６ｅ，２７１を用いるものとして説明したが、これに限るものではなく、他の形式の選択スイッチを用いるものとしてもよい。
【００４４】
また、この第１の実施の形態の他の構成例について図５を用いて説明する。
すなわち、図５は上記フィルタ設定部２６とフィルタ選択部２７を操作部５に統合して操作パネル部４１としたもので、この操作パネル部４１は例えば液晶表示パネルにタッチセンサパネルを一体にして構成され、ディスプレイ上の任意の位置を手指により押圧することで、対応した位置に表示されているボタン等を操作することができる。
【００４５】
該パネル部には上記フィルタ設定部２６のロータリスイッチ２６ａ〜２６ｅに代わるフィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅ、上記フィルタ選択部２７のロータリスイッチ２７１に代わるフィルタ選択ボタン４３、上記操作部５と同様の開始ボタン３２′及び対物切換ボタン３３′、ステージ移動ボタン４４を備える。
【００４６】
対物切換ボタン３３′は、その一対のいずれか一方を操作することでＣＰＵ２４を介してレボルバ制御部１５によりレボルバ１４が回転駆動され、光路中に挿入されている対物レンズ１３が切換されるもので、切換わった結果に応じて個々の対物レンズ１３，１３…に対応して設けられたフィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅのうちの１つが高輝度で点灯表示され、使用されているレボ穴の位置を確認できるようになっている。
【００４７】
フィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅは、予め設定した回復フィルタのフィルタ番号を、レボ穴位置を示す「ＲＥＶ１」〜「ＲＥＶ５」の文字の下に表示しているが、このレボ穴位置を示す「ＲＥＶ１」〜「ＲＥＶ５」の表記に代えて、各レボ穴に取付けた対物レンズ１３，１３，…の名称、倍率等の情報を記憶させておき、これらの情報を表示させるようにすることもできる。
【００４８】
ステージ移動ボタン４４は、多数の矩形状のボタンが１列に配列されてなり、その一方の端部に「Ｕｐ」、他方の端部に「Ｄｏｗｎ」の文字が付されるもので、「Ｄｏｗｎ」の方向から「Ｕｐ」の方向に向けて矩形状ボタンを順次手指でなぞることにより、ＣＰＵ２４がステージ駆動部１２によってステージ１１を上方向に移動させるようにする。また、同様にして逆方向になぞることにより、ステージ１１を下方向に移動させるようになる。
【００４９】
フィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅは、それぞれレボ穴番号毎にボタンの矩形枠内を手指で操作することで、操作パネル部４１の表示画面がこの図５に示す状態からフィルタ番号を設定するための専用画面に切換わり、設定可能な回復フィルタの番号が一覧表示されるもので、その一覧表示されたフィルタ番号内から所望するものを指示操作することにより、操作指示したフィルタ番号が入力され、再び図５の表示画面に戻って、該当するレボ穴番号のボタン矩形枠内に入力したフィルタ番号が表示される。以上の操作をすべてのレボ穴に対応して実行する。
【００５０】
また、上記フィルタ選択ボタン４３は、現在先端しているフィルタ番号をボタンの矩形枠内に表示するもので、フィルタ番号を他のものに切換える場合には、該矩形内を手指で操作することで、矩形内に表示されるフィルタ番号が「＊」→「０」→「１」→「２」→‥‥→「６」→「７」→「＊」→「０」→「１」→‥‥というように循環的に切換わる。この場合、「＊」が表示されている状態では上述した如く上記フィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅ内のうち、その時点で使用しているレボ穴に対応したフィルタ番号が同時に点灯表示される。
【００５１】
なお、上記フィルタ設定ボタン４２ａ〜４２ｅ及びフィルタ選択ボタン４３での設定、選択した内容は例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等の電気的に書換可能な不揮発性メモリに保持されるため、装置の電源が断たれた場合でもその内容を維持することができるようになっているものとする。
【００５２】
また、上記図５の説明では、操作パネル部４１が液晶表示パネルにタッチセンサパネルを一体にして構成されたものとして説明したが、これらに代えて、ＣＲＴと例えばマウス等のポインティングデバイスとで構成するようにしてもよい。
【００５３】
このように上記実施の形態によれば、対物レンズ１３，１３．…毎に回復処理で使用する回復フィルタを独立して設定することができるため、使用している対物レンズ１３を切換えた場合でも観察者はその度毎に回復フィルタを適切なものに切換える操作を行なう必要がなく、余計な操作を簡略化することができる。
【００５４】
また、回復処理された画像が、予め設定した回復フィルタによる内容では満足できないような場合には、即座に他の回復フィルタを選択し直すことができるため、観察者の意思に沿った画像処理を即時実行し、高焦点深度の標本画像を迅速に取得することができる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
次いで本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、焦点深度伸長装置の基本構成については上記図１に示したものと基本的に同様であるものとして、同一部分には同一符号を付してその説明は省略するものとする。
【００５６】
しかるに、記憶部２５にはＣＰＵ２４が行なう動作制御のための動作プログラムの１つとして、対物レンズ１３の切換時に対物レンズ間の同焦差を補正する同焦補正処理プログラムを記憶している。
【００５７】
この同焦補正処理プログラムは、対物レンズ１３の切換時に操作部５で一対の対物切換ボタン３３を両方同時に操作しながら、装置本体１の電源を投入すると動作を開始するようにセットしておくもので、その場合には確認のために警告音を発し、通常の動作とは異なることを観察者に対して報知する。
【００５８】
以下、上記同焦補正処理プログラムの内容について説明する。
図６はレボルバ１４に取付けられた各対物レンズ１３，１３，…の各焦点位置を示すもので、レボ穴「ＲＥＶ１」に取付けた対物レンズ１３の倍率が「１００倍」、レボ穴「ＲＥＶ２」に取付けた対物レンズ１３の倍率が「５０倍」、レボ穴「ＲＥＶ３」に取付けた対物レンズ１３の倍率が「２０倍」、レボ穴「ＲＥＶ４」に取付けた対物レンズ１３の倍率が「１０倍」、レボ穴「ＲＥＶ５」に取付けた対物レンズ１３の倍率が「５倍」であるものとする。
【００５９】
これら対物レンズ１３，１３，…のうち、倍率の最も高いレボ穴「ＲＥＶ１」に取付けた「１００倍」の対物レンズ１３を対物切換ボタン３３の操作によって切換え、適当な観察標本をステージ１１に載置し、焦準ハンドル３１を手動で回動して観察標本に合焦させる。ここで、図６（ａ）で示す現在のステージ１１の位置を記憶するために開始ボタン３２を操作する。この開始ボタン３２は、同焦補正処理プログラムの実行中はステージ１１の位置を記憶させるために機能するものとする。
【００６０】
しかるに、ステージ１１の位置はステージ駆動部１２によって逐次認識できるものとしておく。これは、例えばステージ１１の移動軸と連動する形でロータリエンコーダを用いてステージ１１の位置座標を管理すればよく、またステージ１１の駆動にステッピングモータを用いている場合にはステージ１１の移動量を該ステッピングモータに与える駆動パルスの数で管理することにより、相対的な位置情報として取得するようにしてもかまわない。
【００６１】
この場合、使用する観察標本は、どの倍率の対物レンズ１３で観察しても、見えている視野内の標本の段差面の数が少ない方が正確に合焦させやすい。
次に、今まで使用した対物レンズ１３を除いて、最も倍率の高いもの、この場合はレボ穴「ＲＥＶ２」に取付けた「５０倍」の対物レンズ１３を対物切換ボタン３３の操作によって切換え、同様に観察標本に合焦させてその時点での図６（ｂ）で示すステージ１１の位置を開始ボタン３２の操作により記憶させる。
【００６２】
以上の動作を倍率の高い順番で他の対物レンズ１３，１３，…に対しても実行する。
ＣＰＵ２４では、すべての対物レンズ１３，１３，…に対する上記操作が完了すると、各対物レンズ１３間のステージ１１の位置の差から同焦補正に用いる同焦データ、例えば図６中に示すように「ＲＥＶ１」の「１００倍」の対物レンズ１３と「ＲＥＶ２」の「５０倍」の対物レンズ１３の同焦差「５［μｍ］」を算出し、算出した同焦差データを記憶部２５内の電気的に書換可能な不揮発性メモリに記憶し、以上でこの同焦補正処理プログラムの実行を終了する。
【００６３】
記憶部２５に一度記憶された同焦データは、対物レンズ１３の付換えが行なわれない限り有効となるもので、もし付換えが行なわれた際には再度上記同焦補正処理プログラムを実行し、同焦差データを取得し直せばよい。
【００６４】
しかして、同焦補正処理プログラムの実行終了と共にＣＰＵ２４では、通常の高焦点深度画像を得るための準備を開始する。この際、一旦装置の電源を断ってから、電源を再投入するようにすれば、直ちに通常の動作を開始することができる。
【００６５】
次に、通常の高焦点深度画像の撮影時に行なう上記同焦差データを使用した対物レンズ１３切換えに際しての同焦補正動作について説明する。
上記操作部５の対物切換ボタン３３が操作された場合、安全のためにステージ１１を所定量下げる。次に、目的の対物レンズ１３を光路中に移動させるためにＣＰＵ２４がレボルバ制御部１５によりレボルバ１４を回転駆動させ、所望する対物レンズ１３が光路中に挿入されたことを確認し、対物レンズ１３の切換前後の同焦データを記憶部２５から読出してそれに基づきステージ１１を再度移動させる。
【００６６】
これは、例えば図６に示した「ＲＥＶ１」の「１００倍」の対物レンズ１３から「ＲＥＶ２」の「５０倍」の対物レンズ１３に切換えられた場合に、切換え前後の同焦差が「５［μｍ］」で切換後の合焦位置が切換前の合焦位置よりステージ１１の下方向にあるものとすると、ステージ１１をもとに戻す際に、ステージ１１を始めに下げた際の移動量から「５［μｍ］」だけ減じた分のみの移動量で戻すようにするもので、これにより同焦補正の処理が完了し、観察者の手間を煩わさずとも、観察標本に正確に合焦させた状態を維持することができる。
【００６７】
したがって、この時点からは操作部５の開始ボタン３２を操作するだけで、直ちに高焦点深度画像を得ることができる。
このように第２の実施の形態では、対物レンズ１３の切換時に同焦補正を実施するようにしたことで、対物レンズ１３切換直後の観察者の同焦補正のための操作を省略し、直ちに観察に移行することができるため、観察者の装置操作の負担を軽減し、効率よく迅速に高焦点深度画像を得ることができるものである。
【００６８】
なお、上記同焦補正処理プログラムを実行させるための専用の起動スイッチを操作部５に設けるものとしてもよく、また同焦差を測定することなしに、静的に各対物レンズ１３，１３，…の焦点位置データから同焦差を算出するものとしてもよい。しかしながら、この静的に同焦差を算出する方法では、対物レンズ１３のレボルバ１４のレボ穴への取付けで該レボ穴毎の加工精度にばらつきがある場合、及び対物レンズ１３自体に加工精度等のばらつきがある場合等に、それらを考慮することができず、上記実施の形態で説明した、実際に各対物レンズ１３，１３，…の合焦位置から同焦差データを求める方法の方が、手間はかかるものの、使用している各対物レンズ１３，１３，…の個体差や取付け状態等も考慮して現実に則した正確な同焦補正量を算出することができるものである。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、対物レンズ毎に回復処理で使用するフィルタを独立に設定し、対物レンズを切換えた際でも観察者は該回復フィルタを切換える操作を行なう必要がないため、観察者の装置操作に要する負担を大幅に軽減することができると共に、予め設定された回復フィルタを用いた回復処理では得られる画像に満足できない場合には該回復フィルタを即座に他のものに切換えることができるので、観察者の意思に沿った画像処理を即座に行なわせることができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、対物レンズ切換時に同焦補正を行なうようにしたことで、対物レンズ切換直後に観察者自らが同焦動作を行なわずとも高焦点深度画像を得ることができるため、さらに観察者の装置操作に要する負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基本構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係る操作部の具体的な外観構成を例示する図。
【図３】同実施の形態に係るフィルタ設定部の具体的な外観構成を例示する図。
【図４】同実施の形態に係るフィルタ選択部の具体的な外観構成を例示する図。
【図５】同実施の形態に係るフィルタ設定部、フィルタ選択部を操作部に統合して操作パネル部とした場合の他の構成例を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る同焦補正を説明するための図。
【符号の説明】
１…装置本体
２…ＣＣＤカメラ
３…テレビモニタ
４…顕微鏡
５…操作部
１１…ステージ
１２…ステージ駆動部
１３…対物レンズ
１４…レボルバ
１５…レボルバ制御部
１６…中間倍率レンズ
２１…画像入力積算部
２２…画像処理部
２３…画像表示部
２４…ＣＰＵ
２５…記憶部
２６…フィルタ設定部
２６ａ〜２６ｅ…ロータリスイッチ
２７…フィルタ選択部
２７１…つまみ付きロータリスイッチ
３１…焦準ハンドル
３２，３２′…開始ボタン
３３，３３′…対物切換ボタン
４１…操作パネル部
４２ａ〜４２ｅ…フィルタ設定ボタン
４３…フィルタ選択ボタン
４４…ステージ移動ボタン

Claims (2)

1. 複数の対物レンズを切換えて使用する顕微鏡を用い、物体の像を結像光学系を介して複数の受光素子からなる撮像手段へ投影し、当該物体像を撮像することにより画像として取込む画像入力手段、物体面における合焦位置を移動させる合焦位置移動手段、この合焦位置移動手段により上記画像入力手段から複数回に亘って取込んだ異なる物体面に同焦した画像を含む複数の画像を加え合わせて積算画像にする画像積算手段、及びこの画像積算手段で取得した積算画像に対して空間周波数フィルタでなる回復フィルタを使用して画像の回復処理を行なう回復手段を有する焦点深度伸長装置において、
   上記複数の対物レンズ毎に複数の回復フィルタの中から対応したものを予め設定する複数のフィルタ設定手段と、
   上記複数の対物レンズから所望の１つを選択する対物レンズ選択手段と、
   上記フィルタ設定手段にて設定された回復フィルタを上記対物レンズ選択手段と連動して選択する第１ポジションと、上記フィルタ設定手段の設定とは無関係に回復フィルタを選択する第２ポジションとを切換可能なフィルタ選択手段と
   を具備し、
   上記回復手段は、上記フィルタ選択手段により選択されたフィルタを用いて画像処理を行なうことを特徴とする焦点深度伸長装置。
2. 上記対物レンズの切換時に切換えた対物レンズの同焦差を補正する同焦制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の焦点深度伸長装置。

Images