JP2000098301A - Optical system with enlarged depth of field - Google Patents

Optical system with enlarged depth of field

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JP2000098301A
JP2000098301A JP10266555A JP26655598A JP2000098301A JP 2000098301 A JP2000098301 A JP 2000098301A JP 10266555 A JP10266555 A JP 10266555A JP 26655598 A JP26655598 A JP 26655598A JP 2000098301 A JP2000098301 A JP 2000098301A
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Japan
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image
zoom lens
optical system
filter coefficient
transfer function
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Shinichiro Aizaki
紳一郎 合▲崎▼
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system with a zoom lens to impart always adequate image processing results. SOLUTION: A video microscope to which this optical system is applied has a zoom lens 2 which forms the image of an object 1, a CCD camera 3 which picks up the image of the object 1 subjected to the image formation, a CCD controller 4 which controls this CCD camera 3, an image processor 5 which processes the image picked up by the CCD camera 3 and a monitor 6 which displays the result processed by this image processor 5. The zoom lens 2 has two stationary lenses 7 and 11, two moving lenses 8 and 9 and a cubic phase modulating mask 10. The video microscope further has an encoder 23 which detects the position of the one moving lens 9 of the zoom lens 2, an NA arithmetic unit 24 which determines the NA of the zoom lens 2 in accordance with the information from this encoder 23 and a filter arithmetic unit 25 which determines the filter coefficient according to the NA determined by this NA arithmetic unit 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インコヒーレント
光学系の被写界深度を拡大する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for increasing the depth of field of an incoherent optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】インコヒーレント光学系の被写界深度を
拡大する手法は、例えば、米国特許5,748,371
号や、「Edward R. Dowski, Jr., W. Thomas Cathey, "
Extended depth of field through wave-front codin
g", Appl. Opt. Vol. 34, 1859-1866(1995) 」、「Sara
Bradburn, Wade Thomas Cathey, Edward R. Dowski, J
r., "Realization of focus invariance in optical-di
gital systems with wave-front coding", Appl. 0pt.
Vol. 36, 9157-9166(1997)」に開示されている。
2. Description of the Related Art A technique for increasing the depth of field of an incoherent optical system is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,748,371.
And "Edward R. Dowski, Jr., W. Thomas Cathey,"
Extended depth of field through wave-front codin
g ", Appl. Opt. Vol. 34, 1859-1866 (1995)", "Sara
Bradburn, Wade Thomas Cathey, Edward R. Dowski, J
r., "Realization of focus invariance in optical-di
gital systems with wave-front coding ", Appl. 0pt.
Vol. 36, 9157-9166 (1997).

【0003】この手法による装置は、図14に示される
ように、CCD等の撮像手段と、物体の像を撮像手段の
受光面に結像させるレンズ系と、光学系の瞳位置に配置
されたキュービック位相変調マスクと(図15参照)、
撮像手段からの画像データに基づいて画像を構築する画
像処理装置とを有している。
As shown in FIG. 14, an apparatus according to this method is provided with an image pickup means such as a CCD, a lens system for forming an image of an object on a light receiving surface of the image pickup means, and a pupil position of the optical system. A cubic phase modulation mask (see FIG. 15),
An image processing device for constructing an image based on image data from the imaging means.

【0004】キュービック位相変調マスクは、一方の面
は平面で、もう一方の面は、図15に示されるように、
z=k(x3 +y3 )で表わされる形状をしている。キ
ュービック位相変調マスクは、これを通過する光の位相
にP(x,y)=exp(jα(x3 +y3 ))のずれ
を与える。
A cubic phase modulation mask has a plane on one side and a plane on the other side as shown in FIG.
It has a shape represented by z = k (x 3 + y 3 ). The cubic phase modulation mask gives a phase shift of P (x, y) = exp (jα (x 3 + y 3 )) to the phase of light passing therethrough.

【0005】このようなキュービック位相変調マスクを
持たない通常の光学系では、物体が合焦位置からずれる
にしたがって光学的伝達関数(0TF)の強度分布が、
図16から図17さらに図18へと変化する。
In an ordinary optical system having no such cubic phase modulation mask, the intensity distribution of the optical transfer function (0TF) is changed as the object deviates from the in-focus position.
FIG. 17 is changed from FIG. 16 to FIG.

【0006】これに対して、キュービック位相変調マス
クを持つ拡大被写界深度光学系では、同じずれに対する
OTFの強度分布はそれぞれ図19と図20と図21に
示されるようになり、その変化は少ない。この光学系に
よって結像された画像は、画像処理装置によって、図2
2に示される特性の逆フィルタによる処理が行なわれ、
図19と図20と図21に示されるOTFの強度分布に
対してそれぞれ図23と図24と図25に示されるOT
Fの強度分布が得られる。これらは、いずれも、通常の
光学系の合焦時のOTFの強度分布に近い形を有してい
る。
In contrast, in an enlarged depth-of-field optical system having a cubic phase modulation mask, the OTF intensity distribution for the same shift is as shown in FIGS. 19, 20 and 21, respectively. Few. The image formed by this optical system is processed by an image processing apparatus as shown in FIG.
2 is performed by the inverse filter having the characteristic shown in FIG.
The intensity distributions of the OTFs shown in FIGS. 19, 20 and 21 are compared with those shown in FIGS. 23, 24 and 25, respectively.
The intensity distribution of F is obtained. Each of these has a shape close to the intensity distribution of the OTF at the time of focusing of an ordinary optical system.

【0007】次に実際の画像を用いて説明する。通常の
光学系では、物体が焦点位置からずれるにつれて、撮像
装置で得られる画像は図26から図27さらに図28へ
と変化し、焦点ずれによるボケが生じてくる。図26と
図27と図28の画像はそれぞれ図16と図17と図1
8のOTFの強度分布に対応している。
Next, a description will be given using an actual image. In an ordinary optical system, as the object deviates from the focal position, the image obtained by the imaging device changes from FIG. 26 to FIG. 27 and further to FIG. 28, causing blur due to defocus. 26, 27, and 28 correspond to FIGS. 16, 17, and 1, respectively.
8 corresponds to the intensity distribution of the OTF.

【0008】これに対して、拡大被写界深度光学系で
は、同じずれに対して撮像装置で得られる画像すなわち
画像処理前の画像は、それぞれ図29と図30と図31
となる。これらの画像は、いずれもボケてはいるが、ボ
ケの程度はほぼ一定となっている。これらの画像に対し
て前述の逆フィルタによる画像処理を行なうと、それぞ
れ図32と図33と図34に示される画像が得られる。
これらの画像は、図26の画像ほどではないが、ほぼこ
れに近い焦点ずれの少ない画像となっている。つまり、
図14の装置は、焦点深度を拡大していることがわか
る。
On the other hand, in the enlarged depth-of-field optical system, images obtained by the image pickup apparatus for the same shift, that is, images before image processing are shown in FIGS. 29, 30, and 31, respectively.
Becomes Although these images are all blurred, the degree of blurring is almost constant. When these images are subjected to the image processing by the above-described inverse filter, the images shown in FIGS. 32, 33 and 34 are obtained.
Although these images are not as large as the images in FIG. 26, they are almost similar to the images with little defocus. That is,
It can be seen that the apparatus of FIG. 14 has increased the depth of focus.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した拡大被写界深
度光学系は、ズームレンズを有する光学系に、そのまま
適用することはできない。ズームレンズを有する光学系
では、ズームレンズのズーム比の変化に伴って光学系の
OTFが変化する。これに伴い、画像処理に適正な逆フ
ィルタの係数とサイズも変化してしまう。
The above-described enlarged depth-of-field optical system cannot be directly applied to an optical system having a zoom lens. In an optical system having a zoom lens, the OTF of the optical system changes as the zoom ratio of the zoom lens changes. Accompanying this, the coefficient and size of the inverse filter suitable for image processing also change.

【0010】従って、単純に、図14に示した拡大被写
界深度光学系のレンズ系をズームレンズに変更した構成
では、常に好適な画像処理結果を得ることはできない。
Therefore, simply using a configuration in which the lens system of the enlarged depth-of-field optical system shown in FIG. 14 is changed to a zoom lens, it is not always possible to obtain a favorable image processing result.

【0011】本発明の目的は、ズームレンズを有する光
学系に適用可能な拡大被写界深度光学系を提供すること
である。言い換えれば、常に好適な画像処理結果を与え
るズームレンズを有する拡大被写界深度光学系を提供す
ることである。
An object of the present invention is to provide an enlarged depth-of-field optical system applicable to an optical system having a zoom lens. In other words, it is an object of the present invention to provide an enlarged depth-of-field optical system having a zoom lens that always provides a suitable image processing result.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による拡大被写界
深度光学系は、物体からのインコヒーレント光を像面上
に集光するズームレンズ系と、ズームレンズ系によって
像面上に集光された像を撮像する撮像手段と、物体と撮
像手段の間に配置され、ズームレンズ系の光学的伝達関
数(OTF)を物体の光軸方向の位置によらずに一定に
変形させるキュービック位相変調マスクと、ズームレン
ズ系のNAを算出するNA算出手段と、NA算出手段に
よって算出されたNAに基づいてキュービック位相変調
マスクによる光学的伝達関数(OTF)の変形を回復す
るフィルタ係数を算出するフィルタ係数演算手段と、フ
ィルタ係数演算手段によって算出されたフィルタ係数を
用いて、撮像手段で得られる画像データに対して変形し
ていない光学的伝達関数(OTF)に戻す処理を行なう
画像処理手段とを有している。
SUMMARY OF THE INVENTION An enlarged depth-of-field optical system according to the present invention includes a zoom lens system for converging incoherent light from an object on an image plane, and a zoom lens system for condensing incoherent light on an image plane. Image pickup means for picking up the obtained image, and cubic phase modulation arranged between the object and the image pickup means for constantly changing the optical transfer function (OTF) of the zoom lens system regardless of the position of the object in the optical axis direction. A mask, NA calculating means for calculating the NA of the zoom lens system, and a filter for calculating a filter coefficient for restoring the deformation of the optical transfer function (OTF) by the cubic phase modulation mask based on the NA calculated by the NA calculating means. Using the coefficient calculating means and the filter coefficient calculated by the filter coefficient calculating means, the optical data which is not deformed with respect to the image data obtained by the imaging means. And an image processing means for performing a process for returning to the function (OTF).

【0013】NA算出手段は、例えば、ズームレンズ系
に含まれる可動レンズの位置を検出する位置検出手段を
有し、位置検出手段の出力に基づいてNAを算出する。
The NA calculating means has, for example, position detecting means for detecting the position of the movable lens included in the zoom lens system, and calculates the NA based on the output of the position detecting means.

【0014】あるいは、NA算出手段は、標準サンプル
の観察画像の空間周波数解析によりNAを算出してもよ
い。
Alternatively, the NA calculating means may calculate the NA by spatial frequency analysis of the observation image of the standard sample.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】[第一の実施の形態]本発明の第一の実施
の形態について図1ないし図8を用いて説明する。本実
施形態は、本発明による拡大被写界深度光学系をビデオ
マイクロスコープに適用した例である。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example in which the enlarged depth of field optical system according to the present invention is applied to a video microscope.

【0017】図1に示されるように、ビデオマイクロス
コープは、物体1を像面上に結像するズームレンズ2
と、ズームレンズ2によって結像された物体1の像を撮
像するCCDカメラ3と、CCDカメラ3をコントロー
ルするCCDコントローラ4と、CCDカメラ3によっ
て撮像された画像に対して処理を行なう画像処理装置5
と、画像処理装置5によって処理された結果を表示する
モニタ6とを有している。
As shown in FIG. 1, a video microscope includes a zoom lens 2 for imaging an object 1 on an image plane.
A CCD camera 3 that captures an image of the object 1 formed by the zoom lens 2, a CCD controller 4 that controls the CCD camera 3, and an image processing device that performs processing on the image captured by the CCD camera 3. 5
And a monitor 6 for displaying a result processed by the image processing device 5.

【0018】ズームレンズ2は、二枚の固定レンズ7,
11と二枚の可動レンズ8,9とを有している。固定レ
ンズ7,11はそれぞれレンズ鏡筒16に固定された固
定レンズ枠14,15に固定されている。可動レンズ
8,9はそれぞれレンズ鏡筒16内を移動可能な可動レ
ンズ枠12,13に固定されている。
The zoom lens 2 has two fixed lenses 7,
11 and two movable lenses 8 and 9. The fixed lenses 7 and 11 are fixed to fixed lens frames 14 and 15 fixed to a lens barrel 16, respectively. The movable lenses 8 and 9 are fixed to movable lens frames 12 and 13 that can move in a lens barrel 16 respectively.

【0019】可動レンズ枠12,13にはそれぞれカム
ピン17,18が取り付けられている。カムピン17,
18はそれぞれ、レンズ鏡筒16の軸方向に平行に延び
るガイド孔16a,bを通って、カム筒19の軸方向を
斜めに横切って延びるカム溝19a,bに係合してい
る。カム筒19はレンズ鏡筒16に対して回転可能であ
り、従って、可動レンズ枠12,13はカム筒19の回
転によって光軸に平行に互いに近づく或いは離れる方向
に移動される。これによりズームレンズ2の倍率が変更
される。つまり、ズーム変倍操作を可能としている。
Cam pins 17 and 18 are attached to the movable lens frames 12 and 13, respectively. Cam pin 17,
Numerals 18 respectively engage with cam grooves 19a and 19b extending obliquely across the axial direction of the cam barrel 19 through guide holes 16a and 16b extending parallel to the axial direction of the lens barrel 16. The cam barrel 19 is rotatable with respect to the lens barrel 16, so that the movable lens frames 12, 13 are moved in a direction approaching or moving away from each other in parallel to the optical axis by the rotation of the cam barrel 19. Thereby, the magnification of the zoom lens 2 is changed. That is, the zoom magnification operation can be performed.

【0020】レンズ枠13には、可動レンズ9の他に、
キュービック位相変調マスク10も固定されている。こ
のキュービック位相変調マスク10は、ズームレンズ2
の光学的伝達関数(OTF)を物体の光軸方向の位置に
よらずに一定に変形させる。
In the lens frame 13, in addition to the movable lens 9,
The cubic phase modulation mask 10 is also fixed. The cubic phase modulation mask 10 includes a zoom lens 2
Is constantly deformed regardless of the position of the object in the optical axis direction.

【0021】レンズ鏡筒16の周りには、照明光を発す
る光源装置22からの光を伝達するライトガイド20が
配置されており、ライトガイド20の先端近くには、ラ
イトガイド20から射出される照明光を物体1に照射す
るための照明ヘッド21が設けられている。
A light guide 20 that transmits light from a light source device 22 that emits illumination light is disposed around the lens barrel 16, and is emitted from the light guide 20 near the tip of the light guide 20. An illumination head 21 for irradiating the object 1 with illumination light is provided.

【0022】ビデオマイクロスコープは、さらに、ズー
ムレンズ2の可動レンズ枠13に取り付けたカムピン1
8の位置すなわち可動レンズ9の位置を検出するエンコ
ーダ23と、エンコーダ23からの情報に基づいてズー
ムレンズ2のNAを求めるNA演算装置24と、NA演
算装置24で求められたNAに従ってフィルタ係数を求
めるフィルタ演算装置25とを有している。
The video microscope further includes a cam pin 1 attached to a movable lens frame 13 of the zoom lens 2.
An encoder 23 for detecting the position of the movable lens 9, that is, the position of the movable lens 9, an NA calculator 24 for obtaining the NA of the zoom lens 2 based on information from the encoder 23, and a filter coefficient according to the NA obtained by the NA calculator 24. And a filter operation unit 25 for obtaining the calculated value.

【0023】光源装置22からの照明光はライトガイド
20を通り、照明ヘッド21で反射され、物体1を照明
する。この照明光による物体1からの反射光は固定レン
ズ7、可動レンズ8,9、キュービック位相変調マスク
10、固定レンズ11を通って、CCDカメラ3の撮像
素子上に結像される。このときの結像倍率はズームレン
ズ2のズーム変倍操作によってきまる。
The illumination light from the light source device 22 passes through the light guide 20 and is reflected by the illumination head 21 to illuminate the object 1. The reflected light from the object 1 due to the illumination light passes through the fixed lens 7, the movable lenses 8, 9, the cubic phase modulation mask 10, and the fixed lens 11, and forms an image on the image sensor of the CCD camera 3. The imaging magnification at this time is determined by the zoom magnification operation of the zoom lens 2.

【0024】CCDカメラ3で撮像された画像はCCD
コントローラ4を介して画像処理装置5へ送られる。エ
ンコーダ23は、ズームレンズ2の可動レンズ枠13に
取り付けらたカムピン18の位置を検知し、その出力信
号はNA演算装置24へ送られる。
The image picked up by the CCD camera 3 is a CCD
It is sent to the image processing device 5 via the controller 4. The encoder 23 detects the position of the cam pin 18 attached to the movable lens frame 13 of the zoom lens 2, and the output signal is sent to the NA operation device 24.

【0025】NA演算装置24は、入力されるエンコー
ダ出力信号を、図2に示されるフローチャートに従って
処理する。
The NA operation device 24 processes the input encoder output signal in accordance with the flowchart shown in FIG.

【0026】NA演算装置24は電源投入時のイニシャ
ライズ後から制御を開始する(ステップS1)。NA演
算装置24は、まず、エンコーダ出力が変化したかどう
かを判断し(ステップS2)、エンコーダ出力に変化が
ない場合にはステップS2を繰り返し続ける。エンコー
ダの出力に変化があった場合には、そのエンコーダ出力
を記憶する(ステップS3)。続いて、新たに記憶した
エンコーダ出力に基づいてNAを算出し(ステップS
4)、これをフィルタ演算装置25へ出力する(ステッ
プS5)。この後は再びステップS2へ戻る。この一連
の作業(ステップS2〜ステップS5)は、電源投入時
のイニシャライズ後、常に繰り返えされる。
The NA arithmetic unit 24 starts control after initialization at power-on (step S1). The NA operation device 24 first determines whether or not the encoder output has changed (step S2), and if there is no change in the encoder output, repeats step S2. If there is a change in the output of the encoder, the encoder output is stored (step S3). Subsequently, the NA is calculated based on the newly stored encoder output (Step S).
4), which is output to the filter operation device 25 (step S5). Thereafter, the process returns to step S2. This series of operations (Steps S2 to S5) are always repeated after initialization at the time of power-on.

【0027】前述のステップS2における判断は、入力
されるエンコーダの出力信号を前回のサイクルで記憶し
たエンコーダの出力信号と比較することで行なわれる。
なお、初回の判断は、予め記憶している基準値と比較す
ることで行なわれる。
The determination in step S2 is made by comparing the input encoder output signal with the encoder output signal stored in the previous cycle.
The first determination is made by comparing with a reference value stored in advance.

【0028】前述のステップS4におけるNAの算出は
以下のようにして行なわれる。
The calculation of NA in step S4 is performed as follows.

【0029】ズームレンズ2の光学系のNAは、ズーム
変倍操作に伴う可動レンズ8,9の移動に応じて変化す
る。またズームレンズ2のNAは設計段階でその変化を
計算することができる。また可動レンズ8,9は連動す
るので、どちらか一方の位置が分かれば、そのときのズ
ームレンズ2のNAが分かる。
The NA of the optical system of the zoom lens 2 changes according to the movement of the movable lenses 8 and 9 accompanying the zooming operation. The change of the NA of the zoom lens 2 can be calculated at the design stage. Also, since the movable lenses 8 and 9 are linked, if one of the positions is known, the NA of the zoom lens 2 at that time can be known.

【0030】可動レンズ9の位置すなわちエンコーダ出
力とズームレンズのNAの関係を示したグラフを図3に
示す。ズームレンズは連続的にNAが変化するので、図
3の曲線は関数で近似することができる。NA演算装置
24は、この関数を予め記憶しており、エンコーダ出力
に基づいてNAを算出することができる。なお、ここで
算出されるNAは像側のNAである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the position of the movable lens 9, that is, the encoder output and the NA of the zoom lens. Since the NA of the zoom lens changes continuously, the curve in FIG. 3 can be approximated by a function. The NA calculation device 24 stores this function in advance, and can calculate the NA based on the encoder output. The calculated NA is the NA on the image side.

【0031】フィルタ演算装置25は、NA演算装置2
4から入力されるNAを、図4に示されるフローチャー
トに従って処理する。
The filter operation device 25 includes the NA operation device 2
4 is processed in accordance with the flowchart shown in FIG.

【0032】フィルタ演算装置25は電源投入時のイニ
シャライズ後から制御を開始する(ステップS10)。
フィルタ演算装置25は、まず、NAが変化したかどう
かを判断し(ステップS11)、NAに変化がない場合
にはステップS11を繰り返し続ける。NAの出力に変
化があった場合には、そのNAを記憶する(ステップS
12)。続いて、新たに記憶したNAに基づいてフィル
タ係数を算出し(ステップS13)、これを画像処理装
置5へ出力する(ステップS14)。この後は再びステ
ップS11へ戻る。この一連の作業(ステップS11〜
ステップS14)は、電源投入時のイニシャライズ後、
常に繰り返えされる。
The filter operation device 25 starts the control after the initialization at the time of turning on the power (step S10).
The filter operation device 25 first determines whether or not the NA has changed (step S11), and if the NA has not changed, repeats step S11. If there is a change in the output of NA, that NA is stored (step S
12). Subsequently, a filter coefficient is calculated based on the newly stored NA (step S13), and this is output to the image processing device 5 (step S14). Thereafter, the process returns to step S11. This series of operations (steps S11 to S11)
In step S14), after initialization at power-on,
It is always repeated.

【0033】前述のステップS11における判断は、入
力されるNAを前回のサイクルで記憶したNAと比較す
ることで行なわれる。なお、初回の判断は、予め記憶し
ている基準値と比較することで行なわれる。
The determination in step S11 is made by comparing the input NA with the NA stored in the previous cycle. The first determination is made by comparing with a reference value stored in advance.

【0034】ステップS13におけるフィルタ係数の算
出は以下のようにして行なわれる。
The calculation of the filter coefficient in step S13 is performed as follows.

【0035】ここで用いるフィルタは、キュービック位
相変調マスク10によって変形されたズームレンズ2の
光学的伝達関数(OTF)を、変形されていない光学的
伝達関数(OTF)に戻すフィルタである。変形されて
いない光学的伝達関数(OTF)の強度成分は図5に示
されるようになっており、キュービック位相変調マスク
10によって変形された光学的伝達関数(OTF)の強
度成分は図6に示されるようになっている。従って、フ
ィルタの光学的伝達関数(OTF)の強度成分は、図5
に示される光学的伝達関数(OTF)の強度成分を図6
に示される光学的伝達関数(OTF)の強度成分で割っ
たものであり、図7に示されるようになる。このとき、
図7の限界周波数は±2NA/λである。
The filter used here is a filter for returning the optical transfer function (OTF) of the zoom lens 2 deformed by the cubic phase modulation mask 10 to the optical transfer function (OTF) not deformed. The intensity component of the untransformed optical transfer function (OTF) is as shown in FIG. 5, and the intensity component of the optical transfer function (OTF) deformed by the cubic phase modulation mask 10 is shown in FIG. It is supposed to be. Therefore, the intensity component of the optical transfer function (OTF) of the filter is calculated as shown in FIG.
FIG. 6 shows the intensity component of the optical transfer function (OTF) shown in FIG.
Is divided by the intensity component of the optical transfer function (OTF) shown in FIG. At this time,
The limit frequency in FIG. 7 is ± 2 NA / λ.

【0036】画像処理装置5で処理される画像のピクセ
ルの大きさをdとすると、フィルタサイズnは実験から
求めた式としてn=(α/5)2 (λ/dNA)で表わ
される。ここで、αは従来技術のところで説明した、キ
ュービック位相変調マスクによる位相ずれP(x,y)
=exp(jα(x3 +y3 ))のαと等しい。
Assuming that the pixel size of the image processed by the image processing device 5 is d, the filter size n is represented by n = (α / 5) 2 (λ / dNA) as a formula obtained from an experiment. Here, α is the phase shift P (x, y) due to the cubic phase modulation mask described in the background art.
= Exp (jα (x 3 + y 3 )).

【0037】また、ピクセルの大きさdとフィルタサイ
ズnで表わすことのできる空間周波数は、最大周波数1
/2d、基本周波数1/ndとなる。従って、求めるフ
ィルタ係数は図7の光学的伝達関数(OTF)を最大周
波数1/2d、基本周波数1/ndでサンプリングして
フーリエ変換したものである。以上のような計算からス
テップS13によりフィルタ係数を算出することができ
る。
The spatial frequency that can be represented by the pixel size d and the filter size n is the maximum frequency 1
/ 2d and fundamental frequency 1 / nd. Accordingly, the filter coefficient to be obtained is obtained by sampling the optical transfer function (OTF) of FIG. 7 at the maximum frequency 1 / 2d and the fundamental frequency 1 / nd and performing a Fourier transform. From the above calculations, the filter coefficients can be calculated in step S13.

【0038】画像処理装置5は、フィルタ演算装置25
から入力されるフィルタ係数に基づいて、CCDコント
ローラ4から送られてくる画像に対して、図8に示され
るフローチャートに従って処理を行なう。
The image processing device 5 includes a filter operation device 25
On the basis of the filter coefficient input from, the processing is performed on the image sent from the CCD controller 4 in accordance with the flowchart shown in FIG.

【0039】画像処理装置5は電源投入時のイニシャラ
イズ後から制御を開始する(ステップS20)。ビデオ
マイクロスコープを使う観察者は、図示しないスイッチ
により、CCDコントローラ4からの画像を画像処理す
るかどうかを指定する。画像処理装置5は、このスイッ
チの状態を判別することにより、画像処理を行なうかど
うかを判断する(ステップS21)。画像処理を行なわ
ないと判断した場合は、CCDコントローラ4からの画
像をそのままモニタ6に出力し(ステップS22)、ス
テップS21に戻る。
The image processing apparatus 5 starts control after initialization at the time of power-on (step S20). An observer using the video microscope designates whether to process an image from the CCD controller 4 using a switch (not shown). The image processing device 5 determines whether to perform image processing by determining the state of the switch (step S21). If it is determined not to perform the image processing, the image from the CCD controller 4 is output to the monitor 6 as it is (step S22), and the process returns to step S21.

【0040】ステップS21において、画像処理を行な
うと判断した場合は、フィルタ係数が変化したかどうか
判断する(ステップS23)。この判断は、フィルタ演
算装置25から入力されるフィルタ係数を記憶している
フィルタ係数と比較することで行なわれる。フィルタ係
数が変化したと判断した場合は、記憶しているフィルタ
係数を変更し(ステップS24)、変更したフィルタ係
数に従ってCCDコントローラ4からの画像に対して画
像処理を行なう(ステップS25)。
If it is determined in step S21 that image processing is to be performed, it is determined whether or not the filter coefficient has changed (step S23). This determination is made by comparing the filter coefficient input from the filter operation device 25 with the stored filter coefficient. If it is determined that the filter coefficient has changed, the stored filter coefficient is changed (step S24), and image processing is performed on the image from the CCD controller 4 according to the changed filter coefficient (step S25).

【0041】ステップS23において、フィルタ係数が
変化していないと判断した場合は、フィルタ係数を変更
することなく、そのまま、既に記憶しているフィルタ係
数に従ってCCDコントローラ4からの画像に対して画
像処理を行なう。
If it is determined in step S23 that the filter coefficient has not changed, the image processing is performed on the image from the CCD controller 4 according to the already stored filter coefficient without changing the filter coefficient. Do.

【0042】その後、画像処理の結果をモニタ6ヘ出力
し(ステップS26)、ステップS21へ戻る。
Thereafter, the result of the image processing is output to the monitor 6 (step S26), and the process returns to step S21.

【0043】以上に説明した本実施形態のビデオマイク
ロスコープでは、観察の途中でズーム変倍操作により光
学的伝達関数(OTF)が変化した場合にも、常にその
ときのNAに応じた適正なフィルタ係数によって画像処
理されるため、常に好適な画像が得られる。
In the video microscope according to the present embodiment described above, even when the optical transfer function (OTF) changes due to the zooming operation during observation, an appropriate filter always corresponds to the NA at that time. Since the image processing is performed using the coefficient, a suitable image is always obtained.

【0044】[第二の実施の形態]次に本発明の第二の
実施の形態について図9ないし図12を用いて説明す
る。本実施形態も、本発明による拡大被写界深度光学系
をビデオマイクロスコープに適用した例である。なお、
図中、第一の実施の形態で説明した部材と同等の部材は
同一の参照符号で示し、その詳しい説明は以下の記述で
は重複を避け省略する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is also an example in which the enlarged depth of field optical system according to the present invention is applied to a video microscope. In addition,
In the drawings, members equivalent to those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted in the following description without duplication.

【0045】図9に示されるように、本実施形態のビデ
オマイクロスコープは、第一の実施の形態とは異なりズ
ームレンズ2のNAを調べるためのエンコーダは備えて
いない。これに伴い、NA演算装置32は画像処理装置
31から入力される情報に従ってNAを算出し、この算
出されたNAに基づいてフィルタ演算装置33がフィル
タ係数を算出する。これ以外の構成は第一の実施の形態
と同じである。
As shown in FIG. 9, the video microscope according to the present embodiment does not include an encoder for checking the NA of the zoom lens 2, unlike the first embodiment. Accordingly, the NA calculation device 32 calculates the NA according to the information input from the image processing device 31, and the filter calculation device 33 calculates the filter coefficient based on the calculated NA. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0046】画像処理装置31はCCDコントローラ4
からの画像を図10のフローチャートに従って処理す
る。
The image processing device 31 is a CCD controller 4
Are processed according to the flowchart of FIG.

【0047】画像処理装置31は電源投入時のイニシャ
ライズ後から制御を開始する(ステップS30)。ビデ
オマイクロスコープを使う観察者は、図示しないスイッ
チAにより、CCDコントローラ4からの画像を画像処
理するかどうかを指定する。画像処理装置31は、この
スイッチAの状態を判別することにより、画像処理を行
なうかどうかを判断する(ステップS31)。画像処理
を行なわないと判断した場合は、CCDコントローラ4
からの画像をそのままモニタ6に出力し(ステップS3
2)、ステップS31に戻る。
The image processing device 31 starts the control after the initialization at the time of power-on (step S30). An observer using the video microscope specifies whether to process an image from the CCD controller 4 by using a switch A (not shown). The image processing device 31 determines whether to perform image processing by determining the state of the switch A (step S31). If it is determined not to perform image processing, the CCD controller 4
Is output to the monitor 6 as it is (step S3).
2) Return to step S31.

【0048】ステップS31において、画像処理を行な
うと判断した場合は、次に、フィルタ係数を変更するか
どうかの判定を行なう(ステップS33)。フィルタ係
数を変更するか否かは観察者が指定する。つまり、観察
者は、見ている画像すなわち画像処理結果に基づいて、
そのとき使用している逆フィルタが適正か否かを判断
し、フィルタ係数の変更の要不要を、図示しないスイッ
チBにより指定する。画像処理装置31は、このスイッ
チBの状態を判別することにより、フィルタ係数を変更
するかどうかを判断する(ステップS33)。
If it is determined in step S31 that image processing is to be performed, it is next determined whether to change the filter coefficient (step S33). The observer specifies whether to change the filter coefficient. That is, the observer, based on the image being viewed, ie, the image processing result,
It is determined whether the inverse filter used at that time is appropriate or not, and the necessity of changing the filter coefficient is designated by a switch B (not shown). The image processing device 31 determines whether to change the filter coefficient by determining the state of the switch B (step S33).

【0049】観察者がフィルタ係数の変更を必要と判断
した場合、観察者はスイッチBによりフィルタ係数の変
更を指定するとともに、物体1を標準サンブル30に置
き換える。つまり、ビデオマイクロスコープの観察対象
を標準サンプル30に変更する。標準サンプル30は、
例えば、図11に示されるように、矩形開口であるが、
x方向とy方向にエッジ成分を持つものであれば、どの
ような形状のものであっても構わない。
When the observer determines that the filter coefficient needs to be changed, the observer specifies the change of the filter coefficient by the switch B and replaces the object 1 with the standard sample 30. That is, the observation target of the video microscope is changed to the standard sample 30. The standard sample 30 is
For example, as shown in FIG.
Any shape may be used as long as it has an edge component in the x direction and the y direction.

【0050】ステップS33において、フィルタ係数を
変更すると判断した場合、画像処理装置31は、入力画
像すなわち標準サンプル30の画像をNA演算装置32
に出力する(ステップS34)。
If it is determined in step S33 that the filter coefficient is to be changed, the image processing device 31 converts the input image, that is, the image of the standard sample 30 into an NA operation device 32.
(Step S34).

【0051】NA演算装置32は、図12に示されるフ
ローチャートに従ってNAを算出する。NA演算装置3
2は、演算を開始し(ステップS40)、画像処理装置
31から画像を受け取り(ステップS41)、受け取っ
た画像のフーリエ変換を行なう(ステップS42)。光
学系の限界周波数は2NA/λで与えられるので、これ
と、画像のフーリエ変換の結果の最大周波数から光学系
のNAを求める(ステップS43)。求めたNAをフィ
ルタ演算装置33へ送る(ステップS44)。
The NA calculator 32 calculates the NA according to the flowchart shown in FIG. NA arithmetic unit 3
2 starts an operation (step S40), receives an image from the image processing device 31 (step S41), and performs a Fourier transform of the received image (step S42). Since the limit frequency of the optical system is given by 2NA / λ, the NA of the optical system is obtained from this and the maximum frequency as a result of the Fourier transform of the image (step S43). The obtained NA is sent to the filter operation device 33 (step S44).

【0052】フィルタ演算装置33は、図13に示され
るフローチャートに従ってフィルタ係数を算出する。フ
ィルタ演算装置33は、演算を開始し(ステップS5
0)、NA演算装置32からNAを入力し(ステップS
51)、このNAに基づいてフィルタ係数を算出する
(ステップS52)。フィルタ係数の算出方法は第一の
実施の形態と同様である。算出したフィルタ係数を画像
処理装置31へ出力する(ステップS53)。
The filter operation device 33 calculates a filter coefficient according to the flowchart shown in FIG. The filter operation device 33 starts the operation (step S5).
0), and inputs the NA from the NA operation device 32 (Step S)
51), a filter coefficient is calculated based on the NA (step S52). The method of calculating the filter coefficient is the same as in the first embodiment. The calculated filter coefficient is output to the image processing device 31 (step S53).

【0053】以上の処理の後、図10に戻り、フィルタ
係数をフィルタ演算装置33から入力し(ステップS3
5)、記憶しているフィルタ係数を新たに入力したフィ
ルタ係数に変更する(ステップS36)。変更したフィ
ルタ係数に従って画像処理を行ない(ステップS3
7)、画像処理結果をモニタ6へ出力する(ステップS
38)。この後、ステップS31ヘ戻る。
After the above processing, returning to FIG. 10, the filter coefficient is input from the filter operation device 33 (step S3).
5) The stored filter coefficient is changed to the newly input filter coefficient (step S36). Image processing is performed according to the changed filter coefficient (step S3).
7) Output the image processing result to the monitor 6 (Step S)
38). Thereafter, the process returns to step S31.

【0054】観察者が、画像処理結果が適正であると判
断すれば、フィルタ係数の変更の指定を解除し、観察対
象を標準サンプル30から物体1に戻して、本来の対象
物である物体1の観察を行なう。
When the observer determines that the image processing result is appropriate, the user cancels the designation of the change of the filter coefficient, returns the observation target from the standard sample 30 to the object 1, and returns the object 1 as the original object. Observe.

【0055】また、ステップS33において、フィルタ
係数を変更しないと判断した場合は、フィルタ係数の変
更や観察対象の変更などの操作や処理を行なうことな
く、そのまま画像処理を行ない(ステップS37)、画
像処理結果をモニタ6へ出力する(ステップS38)。
この後はステップS31ヘ戻る。
If it is determined in step S33 that the filter coefficient is not to be changed, the image processing is performed without performing any operation or processing such as changing the filter coefficient or changing the observation target (step S37). The processing result is output to the monitor 6 (step S38).
Thereafter, the process returns to step S31.

【0056】本実施形態のビデオマイクロスコープで
は、ズーム変倍操作により光学的伝達関数(OTF)が
変化した場合にも、観察者が許容範囲内と認めるフィル
タ係数によって画像処理されるので、常に好適な画像が
得られる。
In the video microscope according to the present embodiment, even when the optical transfer function (OTF) is changed by the zooming operation, the image processing is always performed by the filter coefficient which the observer considers to be within the allowable range. Image is obtained.

【0057】上述した実施の形態では、本発明による拡
大被写界深度光学系を適用したビデオマイクロスコープ
を例示したが、本発明の適用先はビデオマイクロスコー
プに限らない。本発明による拡大被写界深度光学系は、
ズームレンズ系を有するあらゆる光学系に好適に適用可
能である。
In the above-described embodiment, the video microscope to which the enlarged depth of field optical system according to the present invention is applied has been exemplified. However, the application of the present invention is not limited to the video microscope. The enlarged depth of field optics according to the present invention comprises:
The present invention can be suitably applied to any optical system having a zoom lens system.

【0058】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれ
るすべての実施を含む。本発明は下記の各項に記す発明
を含んでいる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes all implementations that do not depart from the gist of the invention. The present invention includes the inventions described in the following items.

【0059】(1) 物体からのインコヒーレント光を
像面上に集光するレンズ系と前記レンズ系によって像面
上に集光された像を撮像する撮像手段とからなる光学系
と、物体と前記撮像手段の間に置かれ前記光学系の光学
的伝達関数(OTF)を物体の光軸方向位置によらず一
定に変形させるキュービック位相変調マスクと、前記撮
像手段で撮像した画像を画像処理により、変形していな
い光学的伝達関数(OTF)に戻す処理を行う画像処理
手段とからなる拡大被写界深度光学系において、前記レ
ンズ系がズームレンズ系であり、前記ズームレンズ系に
よって構成される光学系の観察時のNAを算出するNA
算出手段と、前記NA算出手段により算出したNAから
前記キュービック位相変調マスクによる光学的伝達関数
(OTF)の変形を回復するフィルタ係数を算出するフ
ィルタ係数演算手段とを有し、前記画像処理手段が前記
フィルタ係数演算手段によって算出されたフィルタ係数
を用いて画像処理を行う画像処理手段であることを特徴
とした拡大被写界深度光学系 (2) 前記NA算出手段が、前記ズームレンズ系を構
成する可動レンズの位置を検出する位置検出手段を有
し、前記位置検出手段の出力にもとづいて前記光学系の
NAを算出するNA演算手段とからなることを特徴とし
た(1)項に記載の拡大被写界深度光学系。
(1) An optical system including a lens system for condensing incoherent light from an object on an image plane and an image pickup means for picking up an image condensed on the image plane by the lens system; A cubic phase modulation mask placed between the image pickup means for deforming the optical transfer function (OTF) of the optical system to be constant irrespective of the position of the object in the optical axis direction, and an image picked up by the image pickup means by image processing And an image processing means for performing a process of returning to an optical transfer function (OTF) that has not been deformed, wherein the lens system is a zoom lens system, and is constituted by the zoom lens system. NA for calculating NA during observation of optical system
Calculating means for calculating, from the NA calculated by the NA calculating means, a filter coefficient for restoring a deformation of an optical transfer function (OTF) by the cubic phase modulation mask, wherein the image processing means The enlarged depth of field optical system is an image processing unit that performs image processing using the filter coefficient calculated by the filter coefficient calculation unit. (2) The NA calculation unit configures the zoom lens system. (1) characterized by comprising a position detecting means for detecting the position of the movable lens to be operated, and NA calculating means for calculating the NA of the optical system based on the output of the position detecting means. Enlarged depth of field optics.

【0060】(3) 前記NA算出手段が、標準サンプ
ルの観察画像の空間周波数解析によりNAを算出するN
A算出手段であることを特徴とした(1)項に記載の拡
大被写界深度光学系。
(3) The NA calculating means calculates NA by spatial frequency analysis of the observed image of the standard sample.
The enlarged depth-of-field optical system according to item (1), which is an A calculating means.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、常に好適な画像処理結
果を与えるズームレンズを有する拡大被写界深度光学系
が提供される。これにより、連続的に変更し得る任意の
ズーム比での拡大被写界深度光学系による観察が可能に
なる。
According to the present invention, there is provided an enlarged depth-of-field optical system having a zoom lens which always provides a suitable image processing result. This enables observation by the enlarged depth-of-field optical system at an arbitrary zoom ratio that can be continuously changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態による拡大被写界深
度光学系を適用したビデオマイクロスコープの構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a video microscope to which an enlarged depth-of-field optical system according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】図1に示されるNA演算装置の処理を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of the NA operation device illustrated in FIG. 1;

【図3】ズームレンズにおける可動レンズの位置とNA
の関係を示すグラフである。
FIG. 3 shows the position and NA of a movable lens in a zoom lens.
6 is a graph showing the relationship of.

【図4】図1に示されるフィルタ演算装置の処理を示す
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a process of the filter operation device shown in FIG. 1;

【図5】変形されていない光学的伝達関数(OTF)の
強度成分のグラフである。
FIG. 5 is a graph of the intensity component of the untransformed optical transfer function (OTF).

【図6】キュービック位相変調マスクによって変形され
た光学的伝達関数(OTF)の強度成分を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing an intensity component of an optical transfer function (OTF) deformed by a cubic phase modulation mask.

【図7】キュービック位相変調マスクによって変形され
た光学的伝達関数(OTF)の強度成分を元の光学的伝
達関数(OTF)の強度成分に戻すフィルタの光学的伝
達関数(OTF)の強度成分、すなわち、図5の光学的
伝達関数(OTF)の強度成分と図6の光学的伝達関数
(OTF)の強度成分の比を示すグラフである。
FIG. 7 shows the intensity component of the optical transfer function (OTF) of the filter that returns the intensity component of the optical transfer function (OTF) transformed by the cubic phase modulation mask to the original optical transfer function (OTF); 6 is a graph showing the ratio of the intensity component of the optical transfer function (OTF) of FIG. 5 to the intensity component of the optical transfer function (OTF) of FIG.

【図8】図1に示される画像処理装置の処理を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of the image processing apparatus illustrated in FIG. 1;

【図9】本発明の第二の実施の形態による拡大被写界深
度光学系を適用したビデオマイクロスコープの構成を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a video microscope to which an enlarged depth of field optical system according to a second embodiment of the present invention is applied.

【図10】図9に示される画像処理装置の処理を示すフ
ローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of the image processing apparatus illustrated in FIG. 9;

【図11】図9に示される標準サンプルの一例の平面図
である。
11 is a plan view of an example of the standard sample shown in FIG.

【図12】図9に示されるNA演算装置の処理を示すフ
ローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a process of the NA operation device shown in FIG. 9;

【図13】図9に示されるフィルタ演算装置の処理を示
すフローチャートである。
13 is a flowchart showing a process of the filter operation device shown in FIG.

【図14】従来例による拡大被写界深度光学系の構成を
概略的に示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an enlarged depth of field optical system according to a conventional example.

【図15】図7に示されるキュービック位相変調マスク
の外観形状を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing an external shape of the cubic phase modulation mask shown in FIG. 7;

【図16】通常の光学系において物体が焦点位置にある
ときの光学的伝達関数(0TF)の強度分布を示すグラ
フである。
FIG. 16 is a graph showing an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) when an object is at a focal position in a normal optical system.

【図17】通常の光学系において物体が焦点位置から外
れたときの光学的伝達関数(0TF)の強度分布を示す
グラフである。
FIG. 17 is a graph showing an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) when an object deviates from a focal position in a normal optical system.

【図18】通常の光学系において物体が焦点位置から図
17のときよりも更に外れたときの光学的伝達関数(0
TF)の強度分布を示すグラフである。
FIG. 18 is a diagram showing an optical transfer function (0) when an object further deviates from the focal position in FIG.
It is a graph which shows the intensity distribution of TF).

【図19】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置にあるときの光学的伝達関数(0TF)の強度分布を
示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) when an object is at a focal position in an enlarged depth of field optical system.

【図20】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置から外れたときの光学的伝達関数(0TF)の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) when an object deviates from a focal position in an enlarged depth-of-field optical system.

【図21】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置から図20のときよりも更に外れたときの光学的伝達
関数(0TF)の強度分布を示すグラフである。
21 is a graph showing an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) when an object is further deviated from a focal position in the enlarged depth-of-field optical system than in FIG.

【図22】拡大被写界深度光学系において光学的伝達関
数(0TF)の強度分布に対して行なわれる処理の逆フ
ィルタの特性を示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing characteristics of an inverse filter of a process performed on an intensity distribution of an optical transfer function (0TF) in an enlarged depth-of-field optical system.

【図23】図19の光学的伝達関数(0TF)の強度分
布に対して図22の特性を持つ逆フィルタによる処理を
行なって得られる光学的伝達関数(0TF)の強度分布
を示すグラフである。
23 is a graph showing the intensity distribution of the optical transfer function (0TF) obtained by performing the processing by the inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the intensity distribution of the optical transfer function (0TF) of FIG. 19; .

【図24】図20の光学的伝達関数(0TF)の強度分
布に対して図22の特性を持つ逆フィルタによる処理を
行なって得られる光学的伝達関数(0TF)の強度分布
を示すグラフである。
24 is a graph showing an intensity distribution of the optical transfer function (0TF) obtained by performing a process using an inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the intensity distribution of the optical transfer function (0TF) of FIG. 20; .

【図25】図21の光学的伝達関数(0TF)の強度分
布に対して図22の特性を持つ逆フィルタによる処理を
行なって得られる光学的伝達関数(0TF)の強度分布
を示すグラフである。
25 is a graph showing an intensity distribution of the optical transfer function (0TF) obtained by performing a process using an inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the intensity distribution of the optical transfer function (0TF) of FIG. 21; .

【図26】通常の光学系において物体が焦点位置にある
ときに得られるモニタ上に表示した中間調画像の写真で
ある。
FIG. 26 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object is at a focal position in a normal optical system.

【図27】通常の光学系において物体が焦点位置から外
れたときに得られるモニタ上に表示した中間調画像の写
真である。
FIG. 27 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object deviates from a focal position in a normal optical system.

【図28】通常の光学系において物体が焦点位置から図
27のときよりも更に外れたときに得られるモニタ上に
表示した中間調画像の写真である。
FIG. 28 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object further deviates from the focal position in FIG. 27 in a normal optical system.

【図29】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置にあるときに得られるモニタ上に表示した中間調画像
の写真である。
FIG. 29 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object is at a focal position in an enlarged depth of field optical system.

【図30】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置から外れたときに得られるモニタ上に表示した中間調
画像の写真である。
FIG. 30 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object deviates from a focal position in an enlarged depth of field optical system.

【図31】拡大被写界深度光学系において物体が焦点位
置から図30のときよりも更に外れたときに得られるモ
ニタ上に表示した中間調画像の写真である。
FIG. 31 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained when an object further deviates from the focal position in FIG. 30 in the enlarged depth of field optical system.

【図32】図29の画像に対して図22の特性を持つ逆
フィルタによる処理を行なって得られるモニタ上に表示
した中間調画像の写真である。
FIG. 32 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained by performing a process using an inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the image of FIG. 29;

【図33】図30の画像に対して図22の特性を持つ逆
フィルタによる処理を行なって得られるモニタ上に表示
した中間調画像の写真である。
FIG. 33 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained by performing a process using an inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the image of FIG. 30;

【図34】図31の画像に対して図22の特性を持つ逆
フィルタによる処理を行なって得られるモニタ上に表示
した中間調画像の写真である。
FIG. 34 is a photograph of a halftone image displayed on a monitor obtained by performing a process using an inverse filter having the characteristics of FIG. 22 on the image of FIG. 31;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ズームレンズ 3 CCDカメラ 4 CCDコントローラ 5 画像処理装置 6 モニタ6 7,11 固定レンズ 8,9 可動レンズ 10 キュービック位相変調マスク 23 エンコーダ 24NA演算装置 25 フィルタ演算装置 2 Zoom lens 3 CCD camera 4 CCD controller 5 Image processing device 6 Monitor 6 7,11 Fixed lens 8,9 Movable lens 10 Cubic phase modulation mask 23 Encoder 24NA arithmetic device 25 Filter arithmetic device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体からのインコヒーレント光を像面上
に集光するズームレンズ系と、 ズームレンズ系によって像面上に集光された像を撮像す
る撮像手段と、 物体と撮像手段の間に配置され、ズームレンズ系の光学
的伝達関数(OTF)を物体の光軸方向の位置によらず
に一定に変形させるキュービック位相変調マスクと、 ズームレンズ系のNAを算出するNA算出手段と、 NA算出手段によって算出されたNAに基づいてキュー
ビック位相変調マスクによる光学的伝達関数(OTF)
の変形を回復するフィルタ係数を算出するフィルタ係数
演算手段と、 フィルタ係数演算手段によって算出されたフィルタ係数
を用いて、撮像手段で得られる画像データに対して変形
していない光学的伝達関数(OTF)に戻す処理を行な
う画像処理手段とを有している、拡大被写界深度光学
系。
1. A zoom lens system for converging incoherent light from an object on an image plane, an image pickup unit for picking up an image condensed on the image plane by the zoom lens system, and a unit between the object and the image pickup unit A cubic phase modulation mask that is arranged at a position, and that constantly deforms an optical transfer function (OTF) of the zoom lens system regardless of the position of the object in the optical axis direction; NA calculating means for calculating the NA of the zoom lens system; Optical transfer function (OTF) by a cubic phase modulation mask based on the NA calculated by the NA calculating means
Using a filter coefficient calculating means for calculating a filter coefficient for restoring the deformation of the image data, and an optical transfer function (OTF) of the image data obtained by the imaging means, which is not deformed, using the filter coefficient calculated by the filter coefficient calculating means. An enlarged depth-of-field optical system having an image processing means for performing a process of returning to (1).
【請求項2】 前記NA算出手段は、ズームレンズ系に
含まれる可動レンズの位置を検出する位置検出手段を有
し、位置検出手段の出力に基づいてNAを算出する、請
求項1に記載の拡大被写界深度光学系。
2. The NA according to claim 1, wherein said NA calculating means has a position detecting means for detecting a position of a movable lens included in a zoom lens system, and calculates the NA based on an output of the position detecting means. Enlarged depth of field optics.
【請求項3】 前記NA算出手段は、標準サンプルの観
察画像の空間周波数解析によりNAを算出する、請求項
1に記載の拡大被写界深度光学系。
3. The magnified depth-of-field optical system according to claim 1, wherein said NA calculating means calculates NA by spatial frequency analysis of an observation image of a standard sample.
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