JPH06259533A - 光学像再構成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】解像度やＳ／Ｎに優れた光学断層像あるいは光
学３次元像を再構成でき、しかも実用上有用な光学像再
構成装置を提供する。 【構成】光学結像系220 と、光学結像系220 における焦
点を合わせた物体面の位置を移動させる合焦面制御手段
230 と、光学結像系220 により結像された物体の像を電
気的信号に変換する撮像手段300 と、撮像手段300 によ
り入力される像信号を合焦面の位置に応じて積み重ねた
切片像を作成する画像入力手段402 と、画像入力を同一
平面内の複数の角度方向から行なう手段と、複数の切片
像の位置合わせを行なう手段405 と、複数の切片像を合
成することにより断層像を作成する手段405 とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡をはじめとした
光学機器による画像入力処理装置、あるいは各種発光現
像の可視化装置等において断層像や３次元像をディジタ
ル処理により再構成、表示する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学機器による画像入力処理装置
では、構成上の制約により任意の方向からの画像を入力
するのが困難な場合がある。例として顕微鏡を考える。
図１１に一般的な顕微鏡の構成図を示す。一般に顕微鏡
は光学系の光軸方向に垂直なステージ面に置いた対象物
の像が結像されるように構成される。図１１に示すよう
に、対物レンズ１０３の光軸と垂直な方向、つまり水平
方向についてはＸ−Ｙステージ駆動部１０１により対象
物の任意の部分を視野内に設定することができるが、光
軸方向のＺステージ駆動部１０２は焦点調節に利用さ
れ、通常の観察方向では光軸と平行な断層像を得ること
はできない。

【０００３】ディジタル画像処理的方法により光軸と平
行な断層像を再構成した例としては、A.Erhardt,G.Zins
er,D.Komitowski and J.Bille,Appl.opt.,24,194-200,
(1985).が挙げられる。この論文では、焦点の合った物
体面（以下合焦面と略す）の位置を光軸方向にステップ
的に移動させながら設定合焦面に対応した画像を入力す
ることにより３次元像（以下切片像と呼ぶ）を構成し、
これに３次元光学伝達関数（３Ｄ−ＯＴＦ）の逆フィル
タをかけることにより画像入力の際に劣化した空間周波
数成分を回復する方法が示されている。

【０００４】ところが、このような方法では、顕微鏡対
物レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）の制限により光軸方向の
空間周波数特性が面方向に比べて大きく劣化しており、
回復フィルタリング作用を行なったとしても解像度に優
れた断層面を得るのは難しい。また、逆フィルタを作用
させる際に、３Ｄ−ＯＴＦの特性が著しく劣っている空
間周波数成分を無理に強調し過ぎることにより再構成像
の信号雑音比（Ｓ／Ｎ）が非常に悪くなる可能性もあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、光学断層
像を得ることを目的とする分野における従来の方法は光
学結像系の通過空間周波数帯域や焦点深度といった光学
的特性の制限内で得られた像情報を用いて処理を行なう
ものであり、解像度やＳ／Ｎの点で問題があった。

【０００６】本発明の光学像再構成装置はこのような課
題に着目してなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、解像度やＳ／Ｎに優れた光学断層像あるいは光学
３次元像を再構成でき、しかも実用上有用な光学像再構
成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、光学結像系と、この光学結像系における
焦点を合わせた物体面の位置を移動させる合焦面制御手
段と、前記光学結像系により結像された物体の像を電気
的信号に変換する撮像手段と、この撮像手段により入力
される像信号を合焦面の位置に応じて積み重ねた切片像
を作成する画像入力手段と、前記画像入力を同一平面内
の複数の角度方向から行なう手段と、上記複数の切片像
の位置合わせを行なう手段と、上記複数の切片像を合成
することにより断層像を作成する手段とを具備する。

【０００８】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【０００９】まず、本発明の第１実施例を説明する。本
実施例では異なる光軸方向で得られる切片像を合成する
ことにより、一方向で得られる切片像で劣っていた光軸
方向に対する空間周波数特性を改善し、特性の良い３次
元像を得る。また合成を行なう際には異なる方向で得ら
れた切片像に位置ずれ補正を行なうことにより空間的な
正確さが要求される装置構成の負荷を軽減する。

【００１０】切片像は光学結像系の合焦面を光軸方向に
移動させながら入力した画像を積み重ねることにより求
められる。図４（ａ）に示す物体に対して得られる切片
像を図４（ｂ）に示す。この時、光学結像系の空間周波
数特性から与えられる切片像の空間周波数特性は図４
（ｃ）のようになる。

【００１１】図４（ｃ）は等方的な合焦面方向の特性を
適当な一方向で代表させ光軸方向の特性と合わせて光学
結像系の空間周波数特性を２次元で表わしたものであ
る。図４（ｃ）の空間周波数特性の合焦面方向のプロフ
ァイルを図４（ｄ）に示す。また光軸方向のプロファイ
ルを図４（ｅ）に示す。図４（ｄ）と図４（ｅ）から合
焦面方向の空間周波数特性と比較して光軸方向の空間周
波数特性が大きく劣っていることがわかる。

【００１２】以下に、位置ずれ補正の方法について説明
する。異なる方向から得られる切片像の位置合わせは相
関演算を用いて行なう。切片像は３次元であるから相関
演算は次のようになる。

【００１３】

【数１】 ここで、ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）は相関関数で、* は複素共役
を表わす。また相関関数ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）は次のように
も表わせる。

【００１４】

【数２】 ただし、Ｆ［］はFourier 変換を表わし、Ｆ［ｆ（ｘ，
ｙ，ｚ）］＝Ｆ（ｕ，ｖ，ｗ）、Ｆ［ｇ（ｘ，ｙ，
ｚ）］＝Ｇ（ｕ，ｖ，ｗ）とする。（２）式により相関
関数ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を求めピーク位置を探すことによ
り、位置ずれ補正に必要な切片像のずれ量を求めること
ができる。切片像のずれ量をシフトして合成を行なうこ
とにより位置ずれ補正を行なえる。前述の位置ずれ補正
によって本実施例では空間的な正確さが要求される装置
構成の負荷を軽減することができる。

【００１５】次に異なる光軸方向で得られる切片像の合
成について説明する。図５（ａ）に示されている物体、
図５（ｂ）に示されている切片像、図５（ｃ）と図５
（ｄ）に示されている合成像は、図３に示される物体の
回転面と平行な断層面に得られる断層像である。

【００１６】以下、断層像を用いて合成の説明を行な
う。断層像から３次元像を求めたい場合には合成後の断
層像を所定の位置関係で積み重ねれば良い。図５（ａ）
の物体に対して得られる切片像を図５（ｂ）に示す。図
５（ｂ）の切片像は物体の存在する位置に合焦面がある
場合に得られる像が最もシャープで、合焦面が物体の存
在する位置から離れるに従って像のぼけが増大してい
く。また図６（ａ）に切片像の空間周波数特性を示す。

【００１７】図６（ａ）は図４（ｃ）を上から見下ろし
簡単に示したものである。斜線で示される領域が図４
（ｃ）の図において高さがある領域すなわち零以外の値
を持つ領域である。このような切片像を多方向から得て
加算した合成像を図５（ｃ）、図５（ｄ）に示す。図５
（ｃ）は方向数を２とした場合で図５（ｄ）は方向数を
４とした場合である。またそれぞれの合成像の空間周波
数特性を図６（ｂ）、図６（ｃ）に示す。これらの空間
周波数特性は、多方向から得られた切片像を合成するこ
とにより一方向の切片像を用いるだけでは失われてしま
う帯域を補うことができ特性の良い合成像が得られるこ
とを示している。

【００１８】また得られる合成像について説明すると、
合成像は次に示す理由で光学結像系を用いて画像入力を
行なった場合に発生する合焦位置はずれのぼけ像を除い
たものになる。まず切片像を得る場合に光軸方向に連な
る合焦位置はずれのぼけ像は、物体の存在する位置を除
いて異なる方向の切片像の加算と正規化によって消失す
る。また切片像では物体の存在する位置に最もシャープ
な像があるはずなので、合成によって残る像は最もシャ
ープな像だけである。従って、合成を行なうことによっ
て光学結像系に起因する光軸方向に連なる合焦位置はず
れのぼけ像は除かれる。

【００１９】図１は第１実施例に係る光学像再構成装置
の構成を示す図である。図１の光学像再構成装置はおお
まかに顕微鏡装置２００、ＴＶカメラ３００、画像プロ
セッサ４００、ＴＶモニタ５００、マン＝マシンインタ
ーフェース６００、に分けられる。顕微鏡装置２００に
は試料回転装置２１０が設けられており、試料を保持し
ながら回転操作できるように構成されている。また、対
物レンズ２２０は、合焦面駆動装置２３０により光軸方
向に駆動されるように構成されており、対物レンズ２２
０の合焦面が光軸方向の所定の物体面に設定されるよう
になっている。

【００２０】図２は試料回転装置２１０の構成を示す図
である。モータ２１１によりプーリー２１２が回転制御
され、その動力はベルト２１３により透明管２１４に伝
えられる。透明管２１４には、内部に生理食塩水やアル
コールなどの液体が満たされ、生体組織、生体細胞とい
った試料が保持される。また透明管２１４は保持台２１
５ａ、２１５ｂに支えられながらも回転できるように設
定されている。

【００２１】図１における顕微鏡装置２００以外の構成
について説明する。ＴＶカメラ３００は顕微鏡装置２０
０の鏡筒の先に取り付けられており、顕微鏡が撮像され
る。画像プロセッサ４００内には、ＴＶカメラ３００か
らのアナログビデオ信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変
換器４０１、画像メモリ４０２が含まれ、撮像時の合焦
面の空間的位置関係に従ってディジタル画像信号が格納
されるように構成される。

【００２２】また、複数の画像信号を記録する画像メモ
リ４０９、ＣＰＵ４０５、画像メモリ４０６、ＦＦＴ演
算器４１１、およびボクセルプロセッサ４０８が内部バ
ス４１０に接続され、ＣＰＵ４０５の指令に基づいて３
次元像の再構成が行なわれると共に、ボクセルプロセッ
サ４０８により３次元像から所定の２次元像が算出され
て画像メモリ４０６に格納される。画像メモリ４０６に
格納された画像はビデオＤ／Ａ変換器４０７により所定
のアナログビデオ信号に変換されて、ＴＶモニタ５００
に表示される。

【００２３】また、画像プロセッサ４００内には、試料
回転装置２１０を制御する試料回転装置ドライバ４０４
と合焦面駆動装置２３０を制御する合焦面駆動装置ドラ
イバ４０３が内蔵され、ＣＰＵ４０５からの指令信号に
基づき、各々の駆動装置に制御信号を送る。マン＝マシ
ンインターフェース６００はＣＰＵ４０５に接続され、
設定条件などが表示されると共に、操作者が動作命令な
どを送れるように構成されている。

【００２４】以下に上記構成の作用を説明する。

【００２５】画像プロセッサ４００内において、透明管
２１４の最下部から最上部まで完全に含まれる範囲にわ
たって対物レンズ２２０の合焦面を移動させながら物体
を撮像した画像が、図３に示す切片像のように合焦面駆
動装置ドライバ４０３の信号に従い合焦面の空間的位置
関係に応じて画像メモリ４０２に格納される。完成した
１投影方向に対する切片像は画像メモリ４０２から画像
メモリ４０９に送られる。

【００２６】この動作は対物レンズ２２０の光軸に対す
る透明管２１４の設定角度が所定の間隔で変更されなが
ら１回転するまで繰り返され画像メモリ４０９には多方
向の切片像が格納される。ＣＰＵ４０５は適当な一つの
切片像を基準に定め、他の任意の切片像との相関関数を
ＦＦＴ演算器４１１を用いて求める。ＣＰＵ４０５は相
関関数のピーク位置を検出することによって基準の切片
像に対する任意の切片像の位置ずれ量を求める。ＣＰＵ
４０５は画像メモリ４０９に格納されている多方向から
の切片像を位置ずれ量だけずらしながら加算することに
より３次元像を合成する。

【００２７】ただし本実施例において得られる切片像は
３次元像であるが、次のように処理を進めることによ
り、核心となる合成は２次元で行なうようにする。ＣＰ
Ｕ４０５は、試料回転装置２１０が行なう回転操作の回
転面方向に、３次元の切片像を切断し２次元の切片像を
得る。ＣＰＵ４０５は多方向の２次元の切片像に位置ず
れ補正を行ないながら補間処理を含めた加算処理を行な
い２次元の合成像を得る。２次元の合成像を積み重ねる
ことによって３次元像を求める。合成された３次元像は
再び画像メモリ４０９に格納される。画像メモリ４０９
に格納された３次元像は、ＴＶモニタ５００に映しださ
れる画像として可視化されるようにボクセルプロセッサ
４０８により所定の処理が実行される。つまり、３次元
像を所定の視点から見た投影像に変換したり、所定の切
断面像を構成したり、所定の等濃度面を構成したりする
ことにより、３次元像が目的に応じて視覚的に把握され
易い画像に変換され表示される。

【００２８】以上詳述したように、第１実施例では、異
なる多方向から得られる切片像を合成することにより、
一方向の切片像で劣っていた光軸方向の空間周波数特性
を改善する。また切片像を合成する際には位置ずれ補正
をう行なうことにより空間的な正確さを要求される装置
構成の負荷を軽減する。

【００２９】従って第１実施例によれば、解像度に優れ
た光学断層像あるいは光学３次元像を再構成でき、しか
も実用上有用な光学像再構成装置を提供できる。

【００３０】以下に本発明の第２実施例について説明す
る。第２実施例は、光学結像系の光軸方向の帯域制限が
合焦面方向の帯域と比較して劣っているが、さほど厳し
くない場合に適用できる例である。その場合に得られる
切片象の特性は、光軸方向の特性は合焦面方向と比較し
て多少劣っているが光軸方向の帯域制限は厳しくないの
で比較的良い特性になる。従って、光軸方向の帯域劣化
を補うために行なう異なる投影方向の切片像の合成は、
投影方向数を少なくしても行なうことができる。第２実
施例においては投影方向数を減らすことのできる再構成
において、画像入力を行なうための光学結像系の投影方
向数だけ用意することによって、調整など手間のかかる
回転操作を省き操作の簡略化を計るものである。

【００３１】図７は第２実施例に係る光学像再構成装置
の構成を示す図である。図７の構成はおおまかに、顕微
鏡装置７００、ＴＶカメラ８００、ＴＶカメラ８０１、
画像プロセッサ９００、ＴＶモニタ１０００、マン＝マ
シンインターフェース１１００、に分けられる。顕微鏡
装置７００には透明管７１４が図示しない顕微鏡装置の
台によって固定されている。透明管７１４には、内部に
生理食塩水やアルコールなどの液体が満たされ、生体組
織、生体細胞といった試料が保持される。

【００３２】また顕微鏡装置７００には、画像入力を行
なう装置が二個用意され、透明管の軸と直交する平面内
で互いに光軸方向が直交するように固定されている。画
像入力を行なう装置を構成する対物レンズ７２０は、合
焦面駆動装置７３０により光軸方向に駆動されるように
構成されており、対物レンズ７２０の合焦面が光軸方向
の所定の物体面に設定されるようになっている。他方の
画像入力を行なう装置を構成する対物レンズ７２１も、
同様に合焦面駆動装置７３１により光軸方向に駆動され
るように構成されており、対物レンズ７２１の合焦面が
光軸方向の所定の物体面に設定されるようになってい
る。

【００３３】図７における顕微鏡装置７００以外の構成
について説明する。ＴＶカメラ８００は顕微鏡装置７０
０内にある鏡筒７４０の先に取り付けられており対物レ
ンズ７２０を通して得られる像を撮像する。ＴＶカメラ
８０１は顕微鏡装置７００内にある鏡筒７４１の先に取
り付けられており対物レンズ７２１を通して得られる像
を撮像する。画像プロセッサ９００内には、ＴＶカメラ
８００からのアナログビデオ信号をディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換器９０１、ＴＶカメラ８０１からのアナログ
ビデオ信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器９０２、
画像メモリ９０３が含まれ、撮像時の合焦面の空間的位
置関係に従ってディジタル画像信号が格納されるように
構成される。

【００３４】また、ＣＰＵ９０５、画像メモリ９０６、
ＦＦＴ演算器９１０、およびボクセルプロセッサ９０８
が内部バス９０９に接続され、ＣＰＵ９０５の指令に基
づいて３次元像の合成が行なわれると共に、ボクセルプ
ロセッサ９０８により３次元像から所定の２次元像が算
出されて画像メモリ９０６に格納される。画像メモリ９
０６に格納された画像はビデオＤ／Ａ変換器９０７によ
り所定のアナログビデオ信号に変換されて、ＴＶモニタ
１０００に表示される。

【００３５】また、画像プロセッサ９００内には、合焦
面駆動装置７３０と合焦面駆動装置７３１を制御する合
焦面駆動装置ドライバ９０４が内蔵され、ＣＰＵ９０５
からの指令信号に基づき制御信号を送る。マン＝マシン
インターフェース１０００はＣＰＵ９０５に接続され、
設定条件などが表示されると共に、操作者が動作命令な
どを送れるように構成されている。

【００３６】以下に上記構成の作用を説明する。

【００３７】画像プロセッサ９００内において、透明管
７１４の完全に含まれる範囲にわたって対物レンズ７２
０の合焦面を移動させながら物体を撮像した画像が、図
８に示す切片像ａのように合焦面駆動装置ドライバ９０
４の信号に従い合焦面の空間的位置関係に応じて画像メ
モリ９０３に格納される。また透明管７１４の再下部か
ら再上部まで完全に含まれる範囲にわたって対物レンズ
７２１の合焦面を移動させながら物体を撮像した画像
が、図８に示す切片像ｂのように合焦面駆動装置ドライ
バ９０４の信号に従い合焦面の空間的位置関係に応じて
画像メモリ９０３に格納される。

【００３８】ＣＰＵ９０５は一つの切片像を基準に定
め、他の切片像との相関関数をＦＦＴ演算器９１０を用
いて求める。ＣＰＵ９０５は相関関数のピーク位置を検
出することによって基準の切片像に対する任意の切片像
の位置ずれ量を求める。ＣＰＵ９０５は画像メモリ９０
３に格納されている切片画像ａと切片画像ｂを位置ずれ
量だけずらしながら図８に示す位置関係で加算を行ない
合成像を得る。

【００３９】合成された３次元像は再び画像メモリ９０
３に格納される。画像メモリ９０３に格納された３次元
像は、ＴＶモニタ１０００に映しだされる画像として可
視化されるようにボクセルプロセッサ９０８により所定
の処理が実行される。つまり、３次元像を所定の視点か
ら見た投影像に変換したり、所定の切断面像を構成した
り、所定の等濃度面を構成したりすることにより、３次
元像が目的に応じて視覚的に把握され易い画像に変換さ
れ表示される。

【００４０】以上詳述したように、第２実施例では、光
学結像系を用いて画像入力を行なう場合に光軸方向の帯
域制限がさほど厳しくなければ、投影方向数を減らし画
像入力を行なうための光学結像系を投影方向数だけ用意
する。そうすることによって再構成装置の中で調整など
手間のかかる回転操作を省くことができる。また多方向
から切片像を同時に取得することにより切片像の取得時
間を短縮することができる。

【００４１】以下に、本発明の第３実施例を説明する。
第３実施例では光学結像系の空間周波数特性を利用して
行なう回復フィルタリングを本実施例に適用する場合に
ついて述べる。単一の投影方向で得られる切片像に光学
結像系の空間周波数特性を利用した回復フィルタリング
を行なうことは困難である。これは切片像の空間周波数
特性が光学結像系の影響により投影方向に厳しい帯域制
限を受けているからである。また劣っている空間周波数
成分を無理に強調しすぎることにより回復処理後の切片
像のＳ／Ｎが非常に悪くなる可能性もある。

【００４２】本実施例では、異なる投影方向の切片像を
合成し、得られる合成像に対して光学結像系の特性を利
用した回復フィルタリングを行なう。回復フィルタリン
グを合成処理の後に行なうことによって、厳しい帯域制
限を受けている空間周波数成分に対する回復フィルタリ
ングを避けることができ、従ってＳ／Ｎが悪くなる可能
性を除くことができる。

【００４３】本実施例において回復フィルタリングに用
いるフィルタを求める方法について説明する。回復フィ
ルタリングに用いるフィルタＲ（ｕ，ｖ）は、光学結像
系の空間周波数特性を利用して次のように求められる。
まず切片像に与えられる空間周波数特性を考える。切片
像は光学結像系を通して得られる像なので、その空間周
波数特性は光学結像系の空間周波数特性そのものであ
る。

【００４４】また合成像は異なる投影方向の切片像を加
算したものであるから、その空間周波数特性は光学結像
系の空間周波数特性を投影方向にあわせて加算したもの
になる。合成像に与えられる空間周波数特性をＩ（ｕ，
ｖ）とすると、例えば図５（ｃ）に示すように投影方向
数を２とした場合の合成像の空間周波数特性Ｉ（ｕ，
ｖ）は図６（ｂ）のようになる。これは図４（ｃ）に示
す切片像の空間周波数特性すなわち光学結像系の空間周
波数特性を互いに直交する方向で加算したものである。

【００４５】更に投影方向数を増やす場合には、増やし
た投影方向にあわせて切片像の空間周波数特性を加算す
れば、同様に合成像の空間周波数特性を求めることがで
きる。回復フィルタリング後の合成像に想定する空間周
波数特性をＯ（ｕ，ｖ）とし、Ｏ（ｕ，ｖ）を図１０
（ａ）に示す。本実施例ではＳ／Ｎを考慮し回復フィル
リタリング後の合成像の空間周波数特性をインフォーカ
ス結像で得られる空間周波数特性とした。図１０（ｂ）
は図１０（ａ）に示される２次元の空間周波数特性をｖ
＝０で表される平面で切断したプロファイルである。以
上に示した回復フィルタリング前の合成像の空間周波数
特性Ｉ（ｕ，ｖ）と回復フィルタリング後の合成像に想
定する空間周波数特性Ｏ（ｕ，ｖ）とを用いて、フィル
タＲ（ｕ，ｖ）は次の式で表される。

【００４６】

【数３】 フィルタＲ（ｕ，ｖ）を求める様子を図１０（ｃ）に示
す。

【００４７】合成処理後の断層像に対して以上で求めた
フィルタＲ（ｕ，ｖ）を用いると、劣った空間周波数成
分に対して無理な強調を行なわなくてすみ、従ってＳ／
Ｎが悪くなる可能性を避け良好な回復フィルタリングを
行なうことができる。

【００４８】図９は本発明の第３実施例に係る光学像再
構成装置の構成を示す図である。図９の構成はおおまか
に顕微鏡装置２００、ＴＶカメラ３００、画像プロセッ
サ１２００、ＴＶモニタ５００、マン＝マシンインター
フェース６００、に分けられる。顕微鏡装置２００、Ｔ
Ｖカメラ３００、ＴＶモニタ５００、マン＝マシンイン
ターフェース６００、は第１実施例と同様である。

【００４９】画像プロセッサ１２００内には、ＴＶカメ
ラ３００からのアナログビデオ信号をディジタル変換す
るＡ／Ｄ変換器１２０１、画像メモリ１２０２が含ま
れ、撮像時の合焦面の空間的位置関係に従ってディジタ
ル画像信号が格納されるように構成される。また、複数
の画像信号を記録する画像メモリ１２０９、ＣＰＵ１２
０５、画像メモリ１２０６、およびボクセルプロセッサ
１２０８、ＦＦＴ演算器１２１１、（３）式に示したフ
ィルタが格納されたＲＯＭ１２１２、が内部バス１２１
０に接続され、ＣＰＵ１２０５の指令に基づいて３次元
像の再構成が行なわれると共に、ボクセルプロセッサ１
２０８により３次元像から所定の２次元像が算出されて
画像メモリ１２０６に格納される。

【００５０】画像メモリ１２０６に格納された画像はＤ
／Ａ変換器１２０７により所定のアナログビデオ信号に
変換されて、ＴＶモニタ５００に表示される。また、画
像プロセッサ１２００内には、試料回転装置２１０を制
御する試料回転装置ドライバ１２０４と合焦面駆動装置
２３０を制御する合焦面駆動装置ドライバ１２０３が内
蔵され、ＣＰＵ１２０５からの指令信号に基づき、各々
の駆動装置に制御信号を送る。マン＝マシンインターフ
ェース６００はＣＰＵ１２０５に接続され、設定条件な
どが表示されると共に、操作者が動作命令などを送れる
ように構成されている。

【００５１】以下に上記構成の作用を説明する。

【００５２】画像プロセッサ１２００内において、透明
管２１４の最下部から最上部まで完全に含まれる範囲に
わたって対物レンズ２２０の合焦面を移動させながら物
体を撮像した画像が、切片像になるように合焦面駆動装
置ドライバ１２０３の信号に従い合焦面の空間的位置関
係に応じて画像メモリ１２０２に格納される。完成した
１投影方向に対する切片像は画像メモリ１２０２から画
像メモリ１２０９に送られる。この動作は対物レンズ２
２０の光軸に対する透明管２１４の設定角度が所定の間
隔で変更されながら１回転するまで繰り返され画像メモ
リ１２０９には多方向の切片像が格納される。

【００５３】ＣＰＵ１２０５は適当な一つの切片像を基
準に定め、他の任意の切片像との相関関数をＦＦＴ演算
器１２１１を用いて求める。ＣＰＵ１２０５は相関関数
のピーク位置を検出することによって基準の切片像に対
する任意の切片像の位置ずれ量を求める。

【００５４】ＣＰＵ１２０５は画像メモリ１２０９に格
納されている多方向からの切片像を位置ずれ量だけずら
しながら加算することにより３次元像を合成する。ＣＰ
Ｕ１２０５は合成された３次元像から試料回転装置２１
０が行なう回転操作の回転面方向に断層像を得る。

【００５５】ＣＰＵ１２０５は得られた断層像にＦＦＴ
演算器（ＤＳＰ）１２１１を用いてフーリエ変換を行な
い断層像の空間周波数表現を得る。ＣＰＵ１２０５は断
層像の空間周波数表現にＲＯＭ１２１２に格納されてい
るフィルタを成分毎に乗算することによって回復フィル
タリングを行なう。ＣＰＵ１２０５はＦＦＴ演算器１２
１１を用いて逆フーリエ変換を行ない回復フィルタリン
グ後の断層像を得る。回復フィルタリング後の断層像を
所定の位置に積み重ねることによって回復フィルタリン
グ後の３次元像が得られる。得られた３次元像は再び画
像メモリ１２０９に格納される。画像メモリ１２０９に
格納された３次元像は、ＴＶモニタ５００に映しだされ
る画像として可視化されるようにボクセルプロセッサ１
２０８により所定の処理が実行される。

【００５６】つまり、３次元像を所定の視点から見た投
影像に変換したり、所定の切断面像を構成したり、所定
の等濃度面を構成したりすることにより、３次元像が目
的に応じて視覚的に把握され易い画像に変換され表示さ
れる。

【００５７】以上詳述したように、第３実施例では、回
復フィルタリングを切片像の合成処理の後に行なうこと
により、厳しい帯域制限を受けている空間周波数成分に
対する回復フィルタリングを避けることができ、従って
合成像のＳ／Ｎが悪くなる可能性を除くことができる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光学像再
構成装置においては、解像度やＳ／Ｎに優れた光学断層
像あるいは光学３次元像を再構成でき、しかも実用上有
用な光学像再構成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る光学像再構成装置の構成を示
す図である。

【図２】試料回転装置の構成を示す図である。

【図３】物体の回転面と平行な断層面に得られる断層像
を示す図である。

【図４】第１実施例の概略を説明するための図である。

【図５】異なる光軸方向で得られる切片像の合成につい
て説明するための図である。

【図６】異なる光軸方向で得られる切片像の合成につい
て説明するための図である。

【図７】第２実施例に係る光学像再構成装置の構成を示
す図である。

【図８】第２実施例の作用を説明するための図である。

【図９】第３実施例に係る光学像再構成装置の構成を示
す図である。

【図１０】空間周波数特性及びフィルタＲ（ｕ，ｖ）を
求める様子を説明するための図である。

【図１１】従来の一般的な顕微鏡の構成図である。

【符号の説明】

２００…顕微鏡装置、２１０…試料回転装置、２２０…
対物レンズ、２３０…合焦面駆動装置、４００…画像プ
ロセッサ、４０１…Ａ／Ｄ変換器、４０２，４０６，４
０９…画像メモリ、４０３…合焦面駆動装置ドライバ、
４０４…試料回転装置ドライバ、４０５…ＣＰＵ、４０
７…Ｄ／Ａ変換器、４０８…ボクセルプロセッサ、４１
０…内部バス、４１１…ＦＦＴ演算器、５００…ＴＶモ
ニタ、６００…マン＝マシンインタフェース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学結像系と、 この光学結像系における焦点を合わせた物体面の位置を
   移動させる合焦面制御手段と、 前記光学結像系により結像された物体の像を電気的信号
   に変換する撮像手段と、 この撮像手段により入力される像信号を合焦面の位置に
   応じて積み重ねた切片像を作成する画像入力手段と、 前記画像入力を同一平面内の複数の角度方向から行なう
   手段と、 上記複数の切片像の位置合わせを行なう手段と、 上記複数の切片像を合成することにより断層像を作成す
   る手段と、を具備したことを特徴とする光学像再構成装
   置。