JP2005331488A - Magnified observation device, magnified image observation method, magnified observation operation program, and computer-readable storage medium or storage device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnified observation device and the like, capable of easily recognizing the height relationship in comparison between a plurality of three-dimensional images. <P>SOLUTION: This magnified observation device is provided with an allocation part 512, which measures the distribution of height information included in a three-dimensional image, associates an expression pattern of a pixel expressible by a display part with the distribution of the height information, and allocates correlation between the height and the expression pattern for expressing a change in the height information by the change in the expression pattern, and an expression pattern image generating part allocating each expression pattern, based on the correlation by the allocation part 512 for each height information included in the thee-dimensional image and creating a three-dimensional expression pattern image that matches the height. The display part can display a plurality of three-dimensional images, at the same time, and in a plurality of three-dimensional images, the correlation between the height and the expression pattern in creation of each three-dimensional expression pattern image is shared among all the three-dimensional images in the expression pattern image generating part. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、拡大した画像を撮像して表示するマイクロスコープや顕微鏡のような拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器に関し、特に画像データから試料の3次元形状を視覚的に表示する技術の改良に関する。   The present invention relates to a magnification observation apparatus such as a microscope or a microscope that captures and displays an enlarged image, a magnified image observation method, an operation program for magnification observation, and a computer-readable recording medium or recorded apparatus. The present invention relates to an improvement in a technique for visually displaying a three-dimensional shape of a sample from data.

今日、微小物体などを拡大して表示する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープなどが利用されている。マイクロスコープは、光学系を介して入射する観察対象固定部に固定された観察対象からの反射光または透過光を、2次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るCCDなどの受光素子を備える。CCDを用いて電気的に読み取られた画像をディスプレイ等の表示部に表示する(例えば特許文献1参照)。   Today, an optical microscope using an optical lens, a digital microscope, and the like are used as a magnifying observation device that magnifies and displays a minute object. The microscope includes a light receiving element such as a CCD that electrically reads reflected light or transmitted light from the observation target fixed to the observation target fixing unit incident via the optical system for each pixel arranged in a two-dimensional manner. Prepare. An image electrically read using a CCD is displayed on a display unit such as a display (see, for example, Patent Document 1).

拡大観察装置においては、一般に拡大倍率が高くなると焦点深度が浅くなり、ピントの合う領域が狭くなるため、観察対象の試料(ワーク)に凹凸や高低差があると全体を観察することが困難となる。このため、画像全体にピントの合った画像を深度合成によって作成する手法が利用されている。深度合成は、高さ方向にレンズまたは試料を移動させ、光軸方向における相対距離を変化させて複数の画像を撮影し、ピントの合った部分を抽出して合成することで、焦点深度の深い画像を撮像する。また、複数の画像を撮影する際に、レンズまたは観察対象の移動量を同時に記録しておけば、合成画像を作成する際に観察対象の高さ情報も得ることができるので、取得した画像を3次元データとして構築することも可能である。3次元データに基づいて3次元画像を拡大観察装置の表示部に再現することで、様々な視点や角度から立体的に画像を観察、評価したり、高さなど表面形状の測定を行うことができる。   In a magnifying observation device, in general, when the magnifying power increases, the depth of focus becomes shallower and the in-focus area becomes narrower. Therefore, it is difficult to observe the whole if there are irregularities or height differences in the sample (workpiece) to be observed. Become. For this reason, a technique is used in which an image focused on the entire image is created by depth synthesis. In depth synthesis, the lens or sample is moved in the height direction, the relative distance in the optical axis direction is changed, multiple images are taken, and the in-focus part is extracted and synthesized, resulting in a deep focus depth. Take an image. In addition, when shooting a plurality of images, if the amount of movement of the lens or the observation target is recorded at the same time, the height information of the observation target can be obtained when creating the composite image. It is also possible to construct as three-dimensional data. By reproducing a three-dimensional image on the display unit of the magnifying observation device based on the three-dimensional data, it is possible to observe and evaluate the image three-dimensionally from various viewpoints and angles, and to measure the surface shape such as the height. it can.

また、このようにして得られた3次元画像は、撮像された表面のパターンや形状によっては、高さの違いを一見しただけでは把握し難いことがある。このため、3次元画像の高さを感覚的に理解し易くするため、高さに応じて異なる色を着色し、色の変化によって高低差を示すようにした技術が開発されている(例えば特許文献2参照)。この表示装置においては、観察対象の試料の高さの違いを視覚的に把握するために、高さの範囲を複数の閾値により分割し、これら分割された各高さ範囲に対してそれぞれ表示色及び表示濃度を1対1に対応させて、試料に着色して表示している。例えば高さの低い部分は暗い色、高い部分は明るい色を用いて、表面形状の3次元表示を色分けするといった、高さに応じた濃淡パターンやカラーグラデーションによって着色することで、高さ毎にパターンで色分けされた状態に試料表面を着色して表示できる。これにより、ユーザは試料の色パターンから各部の高さ関係や、ひいては表面プロファイルをイメージすることが容易となる。   In addition, the three-dimensional image obtained in this way may be difficult to grasp only by looking at the difference in height depending on the pattern and shape of the captured surface. For this reason, in order to make it easy to understand the height of a three-dimensional image sensuously, a technique has been developed in which different colors are colored according to the height and the difference in height is indicated by a change in color (for example, a patent). Reference 2). In this display device, in order to visually grasp the difference in the height of the sample to be observed, the height range is divided by a plurality of threshold values, and the display colors are respectively displayed for the divided height ranges. In addition, the sample is colored and displayed in a one-to-one correspondence with the display density. For example, by coloring the three-dimensional display of the surface shape using a dark color for the low part and a bright color for the high part, and coloring with a shade pattern or color gradation according to the height. The sample surface can be colored and displayed in a state color-coded by the pattern. This makes it easy for the user to image the height relationship of each part, and thus the surface profile, from the color pattern of the sample.

一方で、本願出願人は先に、3次元画像を同一画面上に複数表示してこれらを容易に対比可能な拡大観察装置を開発した(特願2003−329024号)。この装置で表示される複数の3次元画像に、各々高さに応じた着色処理を施すことにより、複数の3次元画像の高さ情報を認識しつつ、これらを対比することが可能となる。   On the other hand, the applicant of the present application has previously developed a magnifying observation apparatus that can display a plurality of three-dimensional images on the same screen and easily compare them (Japanese Patent Application No. 2003-329024). By applying a coloring process corresponding to the height of each of the plurality of three-dimensional images displayed by this apparatus, it is possible to compare them while recognizing the height information of the plurality of three-dimensional images.

しかしながら、従来の装置においては、各3次元画像毎に独立した着色処理が個別に行われていた。着色処理は、色の違いによる表現力を増すように色のダイナミックレンジをできるだけ多くとるため、通常は3次元画像に含まれる高さ情報の内、最も高い位置と最も低い位置を各々上限、下限とする高さ範囲を設定し、この高さ範囲に対して色の割り当てを均等に行っていた。この方法では、一の3次元画像を観察する際は、高さ範囲の全域に使用可能なすべての色を割り当てて、色の違いによる表現力の高い表示が可能となる。しかしながら、複数の3次元画像を表示させる場合において、各画像毎にこのような処理を行ったのでは、色の割り当てられる高さが各画像毎に異なってしまう。これでは、各3次元画像毎の個別の高さ変化については把握できるものの、異なる3次元画像間の対比においては、同じ色でも示す高さが異なるため、対比し難いという問題があった。
特開2000−214790号公報 特開平11−287627号公報
However, in the conventional apparatus, an independent coloring process is individually performed for each three-dimensional image. In order to increase the color dynamic range as much as possible to increase the expressive power due to the difference in color, the coloring process usually has the highest and lowest positions as the upper and lower limits of the height information contained in the three-dimensional image. A height range is set, and the colors are equally assigned to the height range. In this method, when observing one three-dimensional image, all colors that can be used are assigned to the entire height range, and display with high expressive power due to the difference in colors is possible. However, when such a process is performed for each image when displaying a plurality of three-dimensional images, the height to which the color is assigned differs for each image. In this case, although the individual height change for each three-dimensional image can be grasped, there is a problem that in comparison between different three-dimensional images, since the heights indicated by the same color are different, it is difficult to compare.
JP 2000-214790 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-287627

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、複数の3次元画像を対比する際に、各々の高さを相対的に認識し易い状態に表示可能な拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. A main object of the present invention is to provide a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification observation operation program, and a magnified observation operation program capable of displaying each height relatively easily when comparing a plurality of three-dimensional images. An object is to provide a computer-readable recording medium or a recorded device.

上記の目的を達成するために、本発明の拡大観察装置は、観察対象を撮像するための撮像部と、撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える。この拡大観察装置は、3次元画像が高さ情報を含んでおり、さらに3次元画像データが有する高さ情報の分布を測定し、かつ表示部で表現可能な一定の変化可能な範囲を有する画素の表現パターンを高さ情報の分布と対応させ、高さ情報の変化を表現パターンの変化で表現できるよう各高さと表現パターンの対応関係を割り当てる割り当て部と、3次元画像が有する高さ情報毎に、割り当て部の対応関係に基づいて表現パターンを各々割り当て、高さに相当する3次元表現パターン画像を生成する表現パターン画像生成部とを備える。さらにまた表示部は、複数の3次元画像を同時に表示可能である。加えて、複数の3次元画像に対して、表現パターン画像生成部が各々3次元表現パターン画像を生成する際の各高さと表現パターンの対応関係を、すべての3次元画像で共通としている。これにより、各3次元画像の表現パターンが、同じ高さについて同じ表現パターンで表示されるため、複数の3次元画像を比較する際に相対的な高さ関係を容易に把握できる。   In order to achieve the above object, a magnification observation apparatus of the present invention includes an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, A display unit for displaying a three-dimensional observation image generated by the control unit. This magnified observation device is a pixel in which a three-dimensional image includes height information, and further has a certain variable range that can measure the distribution of height information of three-dimensional image data and can be expressed by a display unit. Each of the height information of the three-dimensional image, and an assigning unit that assigns a correspondence relationship between each height and the expression pattern so that the expression pattern can be associated with the distribution of the height information and the change in the height information can be expressed by the change in the expression pattern And an expression pattern image generation unit that assigns each expression pattern based on the correspondence of the assignment unit and generates a three-dimensional expression pattern image corresponding to the height. Furthermore, the display unit can simultaneously display a plurality of three-dimensional images. In addition, with respect to a plurality of three-dimensional images, the correspondence relationship between each height and the expression pattern when the expression pattern image generation unit generates each three-dimensional expression pattern image is common to all three-dimensional images. Thereby, since the expression pattern of each three-dimensional image is displayed with the same expression pattern for the same height, it is possible to easily grasp the relative height relationship when comparing a plurality of three-dimensional images.

また、本発明の他の拡大観察装置は、観察対象を撮像するための撮像部と、撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える。この拡大観察装置は、3次元画像が高さ情報を含んでおり、さらに3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、かつ表示部で表現可能な画素の表現パターンであって、最大値と最小値を有する一定範囲の表現パターンを高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるように、各高さと表現パターンの対応関係を割り当てる割り当て部と、3次元画像が有する高さ情報毎に、割り当て部の対応関係に基づいて表現パターンを各々割り当て、高さに相当する3次元表現パターン画像を生成する表現パターン画像生成部とを備える。また表示部が、複数の3次元画像を同時に表示可能である。さらに複数の3次元画像に対して、表現パターン画像生成部が各々3次元表現パターン画像を生成する際の各高さと表現パターンの対応関係を、すべての3次元画像で共通にしている。これにより、各3次元画像の表現パターンが、同じ高さについて同じ表現パターンで表示されるため、複数の3次元画像を比較する際に相対的な高さ関係を容易に把握でき、さらに高さの最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に対応させることで、表現パターンの範囲を有効に使用して表現力を高めることができる。   Further, another magnifying observation apparatus of the present invention is generated by an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, and a control unit. And a display unit for displaying a three-dimensional observation image. In this magnifier, the 3D image contains height information, and based on the distribution of the height information of the 3D image data, the maximum and minimum heights can be detected and expressed on the display unit. Pixel representation pattern, a range of expression patterns with a maximum value and a minimum value is associated with the distribution of height information, and the maximum height and minimum height are represented by the maximum and minimum values of the expression pattern. Corresponding to each of the heights and the expression patterns, and assigning each expression pattern based on the correspondence of the assignment unit for each height information of the three-dimensional image. An expression pattern image generation unit that generates a three-dimensional expression pattern image to be generated. The display unit can simultaneously display a plurality of three-dimensional images. Furthermore, for a plurality of three-dimensional images, the corresponding relationship between each height and the expression pattern when the expression pattern image generation unit generates each three-dimensional expression pattern image is common to all three-dimensional images. Thereby, since the expression pattern of each three-dimensional image is displayed with the same expression pattern for the same height, the relative height relationship can be easily grasped when comparing a plurality of three-dimensional images. By making the maximum height and minimum height correspond to the maximum value and minimum value of the expression pattern, it is possible to effectively use the range of the expression pattern and enhance the expressive power.

さらに、本発明の他の拡大観察装置は、割り当て部が表現パターンの対応関係を割り当てる際、複数の3次元画像の内、基準となる3次元画像に含まれる高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、一定範囲の表現パターンを高さ情報の分布と対応させ、一の3次元画像に含まれる高さの最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるようにして各高さと表現パターンの対応関係を割り当て、この対応関係をすべての3次元画像に対して実行し、統一された対応関係に従って表現パターン画像生成部が3次元表現パターン画像を生成する。これにより、一の基準3次元画像の高さ分布に基づいて対応関係が決定されるため、基準となる3次元画像をベースとして同じ高さを同じ表現パターンで表示できる。   Furthermore, another magnifying observation device according to the present invention is based on a distribution of height information included in a reference three-dimensional image among a plurality of three-dimensional images when the assigning unit assigns the correspondence of the expression patterns. The maximum height and the minimum height are detected, the expression pattern in a certain range is associated with the distribution of the height information, and the maximum height and the minimum height included in one three-dimensional image are set as the maximum value of the expression pattern. A correspondence relationship between each height and the expression pattern is assigned so as to correspond to each minimum value, this correspondence relationship is executed for all three-dimensional images, and the expression pattern image generation unit performs the three-dimensional expression according to the unified correspondence relationship. A pattern image is generated. Thus, since the correspondence is determined based on the height distribution of one reference three-dimensional image, the same height can be displayed in the same expression pattern based on the reference three-dimensional image.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、基準3次元画像が、複数の3次元画像の内で、最大高さと最小高さとの差が最大である3次元画像である。これにより、最も高低差のある3次元画像に合わせて表現パターンの割り当てを行うため、相対的な高さ測定においてはすべての高さを表現パターンで表現できることとなり、確実な対比観察が行える。   Furthermore, in another magnifying observation device of the present invention, the reference three-dimensional image is a three-dimensional image having a maximum difference between the maximum height and the minimum height among a plurality of three-dimensional images. As a result, the expression pattern is assigned in accordance with the three-dimensional image having the highest difference in height, so that in the relative height measurement, all the heights can be expressed by the expression pattern, and reliable contrast observation can be performed.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、割り当て部が表現パターンの対応関係を割り当てる際、複数の3次元画像に含まれるすべての高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、一定範囲の表現パターンを高さ情報の分布と対応させ、すべての3次元画像に含まれる高さの内、最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるようにして各高さと表現パターンの対応関係を割り当て、この対応関係をすべての3次元画像に対して実行し、統一された対応関係に従って表現パターン画像生成部が3次元表現パターン画像を生成する。これにより、比較したい3次元画像のすべての高さ分布に基づいて対応関係が決定されるため、絶対的な高さ測定においてもすべての高さを表現パターンで表現でき、しかも同じ高さを同じ表現パターンで表示できる。   Still further, in another magnifying observation device of the present invention, when the assigning unit assigns the correspondence of the expression pattern, the maximum height and the minimum height are based on the distribution of all the height information included in the plurality of three-dimensional images. Is detected, and the expression pattern in a certain range is made to correspond to the distribution of the height information, and the maximum height and the minimum height among the heights included in all the three-dimensional images are respectively set to the maximum value and the minimum value of the expression pattern. The correspondence between each height and the expression pattern is assigned so as to correspond, and this correspondence is executed for all three-dimensional images, and the expression pattern image generation unit generates a three-dimensional expression pattern image according to the unified correspondence. To do. As a result, since the correspondence is determined based on all the height distributions of the three-dimensional images to be compared, all the heights can be expressed in the expression pattern even in the absolute height measurement, and the same height is the same. Can be displayed as an expression pattern.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、表現パターンが、色もしくは輝度の少なくともいずれかである。これにより、各3次元画像の高さが、同じ高さについて同じ色もしくは輝度で表示されるため、複数の3次元画像を比較する際に相対的な高さ関係を容易に把握できる。   Furthermore, in another magnified observation device of the present invention, the expression pattern is at least one of color and luminance. Thereby, since the height of each three-dimensional image is displayed with the same color or brightness for the same height, it is possible to easily grasp the relative height relationship when comparing a plurality of three-dimensional images.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、観察対象を撮像するための撮像部と、撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える。この拡大観察装置は、3次元画像に関して、高さ情報を含む3次元画像データを保持する記憶部と、3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てる割り当て部と、3次元画像が有する高さ情報毎に、割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成する着色画像生成部とを備える。また複数の3次元画像に対して、基準となる基準3次元画像に基づき、割り当て部がその高さ情報の分布に基づき対応関係を決定し、この対応関係を他の3次元画像に対しても実行し、統一された対応関係に従って生成された3次元着色画像を複数、表示部に表示可能に構成している。これにより、色によって高さを表現すると共に、各3次元着色画像が、同じ高さを同じ色で表示するため、複数の3次元画像を比較する際に相対的な高さ関係を容易に把握できる。   Furthermore, another magnifying observation device of the present invention is generated by an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, and a control unit. And a display unit for displaying the obtained three-dimensional observation image. This magnification observation device detects the maximum height and the minimum height of a three-dimensional image based on a storage unit that holds three-dimensional image data including height information and a distribution of height information of the three-dimensional image data. The color palette that expresses the height by displaying the gradation of colors in the predetermined range is associated with the distribution of height information, and the maximum height and minimum height are the maximum and minimum colors in the color palette range. An assigning unit for assigning the correspondence between each height and the color so as to correspond to each color, and for each height information of the three-dimensional image, a color is assigned based on the correspondence between the assigning units and corresponds to the height. A colored image generation unit that generates a three-dimensional colored image. Also, for a plurality of three-dimensional images, the assigning unit determines a correspondence relationship based on the distribution of the height information based on the reference three-dimensional image as a reference. A plurality of three-dimensional colored images that are executed and generated in accordance with the unified correspondence are configured to be displayed on the display unit. As a result, the height is expressed by the color, and each three-dimensional colored image displays the same height in the same color, so it is easy to grasp the relative height relationship when comparing a plurality of three-dimensional images. it can.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、表示部において、各3次元画像を表示する表示領域に、該3次元画像に割り当てられた色の分布を示す色ゲージを、各色に割り当てられた高さの代表値と共に表示可能としている。これにより、各3次元画像毎に使用される色パレットの範囲が、3次元着色画像と共に表示され、ユーザは3次元画像における高さの分布を容易に理解できる。また色パレットに高さも表示されるので、各色に割り当てられた高さが判明し、色と高さの関係が視覚的に理解できる。   Furthermore, according to another magnifying observation apparatus of the present invention, a color gauge indicating a distribution of colors assigned to the three-dimensional image is assigned to each color in a display area that displays each three-dimensional image in the display unit. It can be displayed together with the representative height value. Thereby, the range of the color palette used for each three-dimensional image is displayed together with the three-dimensional colored image, and the user can easily understand the height distribution in the three-dimensional image. Also, the height is displayed in the color palette, so the height assigned to each color is known, and the relationship between the color and the height can be visually understood.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、表示部は各3次元画像に対し3次元着色画像を重ねて表示可能であり、かつ各3次元画像に重ねて表示される3次元着色画像は透過性を持たせることができ、3次元着色画像の透過率を調整可能な透過率調整部を備える。これにより、元の3次元画像と色による高さ情報とを同時に表示でき、しかも適切な比率に変更できるので、ユーザの嗜好や観察目的などに応じた表示状態に調整できる。   Furthermore, in another magnifying observation apparatus of the present invention, the display unit can display a three-dimensional colored image superimposed on each three-dimensional image, and the three-dimensional colored image displayed superimposed on each three-dimensional image is A transmissivity adjusting unit capable of providing translucency and capable of adjusting the transmissivity of the three-dimensional colored image is provided. As a result, the original three-dimensional image and the height information by color can be displayed at the same time, and the ratio can be changed to an appropriate ratio, so that the display state can be adjusted according to the user's preference and observation purpose.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、3次元画像データが、さらに該3次元画像の大きさに関する情報を含んでおり、さらに、基準となる3次元画像が有する大きさに関する情報に基づいて、比較対象となる3次元画像の表示倍率が同じ倍率となるよう調整するための倍率調整部を備える。これにより、基準となる3次元画像に合わせて比較する3次元画像の表示倍率を拡大または縮小表示し、大きさの基準を揃える処理を事前に行うことで、より精度の高い比較が可能となる。   Furthermore, in another magnification observation apparatus of the present invention, the three-dimensional image data further includes information regarding the size of the three-dimensional image, and further, based on information regarding the size of the reference three-dimensional image. And a magnification adjustment unit for adjusting the display magnification of the three-dimensional image to be compared to the same magnification. Accordingly, the display magnification of the three-dimensional image to be compared with the reference three-dimensional image is enlarged or reduced, and a process for aligning the size reference is performed in advance, so that a more accurate comparison can be performed. .

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、複数の3次元画像を表示部に表示させる際、基準となる3次元画像で表示される対象物の視点に基づいて、比較対象となる3次元画像で表示される対象物の視点を基準3次元画像のそれと一致させるように調整するための視点調整部を備える。これにより、異なる3次元画像を同じ視点に合わせた状態で観察できる利点が得られる。   Furthermore, when another magnifying observation apparatus of the present invention displays a plurality of three-dimensional images on the display unit, the three-dimensional image to be compared is based on the viewpoint of the object displayed in the reference three-dimensional image. A viewpoint adjustment unit is provided for adjusting the viewpoint of the object displayed in the image so as to coincide with that of the reference three-dimensional image. This provides an advantage that different three-dimensional images can be observed in a state where they are matched to the same viewpoint.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、さらに視点調整部によって複数の3次元画像を重ね合わせる際に、重ね合わせの基準となる高さを指定可能に構成している。これにより、重ね合わせを行う3次元画像の高さ方向の基準位置を調整して、高さ方向に位置ずれやオフセットが生じている画像においても重ね合わせを容易に行うことができる。   Furthermore, another magnifying observation apparatus of the present invention is configured such that when a plurality of three-dimensional images are superimposed by the viewpoint adjustment unit, a height that is a reference for superposition can be designated. Accordingly, the reference position in the height direction of the three-dimensional image to be superimposed can be adjusted, and the image can be easily superimposed even on an image in which a positional deviation or offset occurs in the height direction.

さらにまた、本発明の他の拡大観察装置は、複数の3次元画像に対して、各々の3次元画像に含まれる高さの最大値および最小値に色パレットの最大色および最小色をそれぞれ割り当て、各3次元画像毎に独立した対応関係に基づき着色画像生成部が3次元着色画像を生成して表示部に表示する通常モードと、複数の3次元画像の内、基準となる3次元画像に含まれる高さの最大値および最小値に色パレットの最大色および最小色を割り当て、共通の対応関係に基づき着色画像生成部が3次元着色画像を生成して表示部に表示する絶対値比較モードとを切り替えるモード切替部を備える。これにより、一の3次元画像を観察する際には通常モードでダイナミックレンジを広くとった観察が可能となり、また複数の3次元画像を対比して観察する場合には絶対値比較モードに切り替えて、同じ色ですべての高さを表示できるようにでき、目的に応じて適した観察が行える。   Furthermore, another magnification observation apparatus of the present invention assigns the maximum color and the minimum color of the color palette to the maximum value and the minimum value included in each three-dimensional image for each of the plurality of three-dimensional images. A normal mode in which the colored image generating unit generates a three-dimensional colored image based on an independent correspondence for each three-dimensional image and displays it on the display unit, and a reference three-dimensional image among a plurality of three-dimensional images. An absolute value comparison mode in which the maximum color and the minimum color of the included height are assigned to the maximum and minimum colors in the color palette, and the colored image generating unit generates a three-dimensional colored image based on a common correspondence and displays it on the display unit And a mode switching unit for switching between. This makes it possible to observe a wide dynamic range in the normal mode when observing one three-dimensional image, and switch to the absolute value comparison mode when observing a plurality of three-dimensional images in comparison. , All heights can be displayed in the same color, and observation suitable for the purpose can be performed.

また、本発明の拡大観察方法は、複数の3次元の観察画像を撮像して各々表示部に表示し、これらを対比して観察可能な拡大観察方法である。この方法は、複数の3次元画像データを構築し、データに高さ情報を含めて保持するステップと、比較したい画像データを複数選択し、表示部に並べて表示するステップと、3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てるステップと、3次元画像が有する高さ情報毎に、割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成するステップと、表示部に表示される各3次元画像画像の表面に、3次元着色画像を各々重ねて表示するステップとを有している。さらに、各高さと色の対応関係を割り当てるステップが、複数の3次元画像の内、基準となる基準3次元画像に含まれる高さ情報の分布に基づき対応関係を決定し、この対応関係を他の3次元画像に対しても実行する。これにより、統一された対応関係に従って3次元着色画像を生成するので、同じ高さが同じ色で表現され、高さ、形状の違いが色の違いとなって表示されるので、複数の3次元画像の違いを認識することが容易になる。   The magnified observation method of the present invention is a magnified observation method capable of capturing a plurality of three-dimensional observation images, displaying them on a display unit, and observing them in comparison. In this method, a plurality of three-dimensional image data are constructed and stored including height information in the data, a plurality of image data to be compared are selected, displayed side by side on a display unit, and three-dimensional image data Based on the distribution of height information, the maximum height and the minimum height are detected, and a color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is associated with the distribution of height information. Assigning the correspondence between each height and color so that the maximum height and the minimum height correspond to the maximum color and the minimum color in the range of the color palette, and assigning for each height information of the three-dimensional image Assigning colors based on the correspondence between the parts, generating a three-dimensional colored image corresponding to the height, and superimposing the three-dimensional colored image on the surface of each three-dimensional image displayed on the display unit With steps to display To have. Further, the step of assigning the correspondence between each height and color determines the correspondence based on the distribution of height information included in the reference three-dimensional image as a reference among the plurality of three-dimensional images. This is also performed on the three-dimensional image. As a result, a three-dimensional colored image is generated in accordance with a unified correspondence, so that the same height is expressed in the same color, and the difference in height and shape is displayed as a difference in color. It becomes easy to recognize the difference between images.

さらに、本発明の拡大観察用操作プログラムは、複数の3次元の観察画像を撮像して各々表示部に表示し、これらを対比して観察可能な拡大観察用操作プログラムであり、コンピュータに、複数の3次元画像データを構築し、データに高さ情報を含めて保持する機能と、比較したい画像データを複数選択し、表示部に並べて表示する機能と、基準となる3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てる機能と、複数の3次元画像が有する高さ情報毎に、割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成する機能と、表示部に表示される各3次元画像画像の表面に、3次元着色画像を各々重ねて表示する機能と、各3次元画像に重ねて表示される3次元着色画像の透過率を調整する機能と、基準となる3次元画像が有する大きさに関する情報に基づいて、比較対象となる3次元画像の表示倍率が同じ倍率となるよう調整する機能とを実現させる。これにより、統一された対応関係に従って3次元着色画像を生成するので、同じ高さが同じ色で表現され、高さ、形状の違いが色の違いとなって表示されるので、複数の3次元画像の違いを認識することが容易になる。   Further, the magnified observation operation program of the present invention is a magnified observation operation program that captures a plurality of three-dimensional observation images, displays them on the display unit, and can compare them with each other. 3D image data, a function for storing the data including height information, a function for selecting a plurality of image data to be compared and displaying them side by side on the display unit, and a reference 3D image data Based on the distribution of height information, the maximum height and minimum height are detected, and a color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is associated with the distribution of height information, and the maximum height A function for assigning the correspondence between each height and color so that the height and the minimum height correspond to the maximum color and the minimum color in the range of the color palette, respectively, and assignment for each height information of a plurality of three-dimensional images. Based on the correspondence between departments A function of assigning each color and generating a three-dimensional colored image corresponding to the height; a function of displaying the three-dimensional colored image on the surface of each three-dimensional image displayed on the display unit; Based on the function of adjusting the transmittance of the three-dimensional colored image displayed superimposed on the three-dimensional image and the information on the size of the reference three-dimensional image, the display magnification of the three-dimensional image to be compared is the same magnification And the function of adjusting to be realized. As a result, a three-dimensional colored image is generated in accordance with a unified correspondence, so that the same height is expressed in the same color, and the difference in height and shape is displayed as a difference in color. It becomes easy to recognize the difference between images.

また、本発明のコンピュータで読み取り可能な記録媒体または機器は、拡大観察用操作プログラムを記録したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW、blu−lay、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。また上記のプログラムは、ネットワークを介してダウンロード可能な形態も含まれる。   The computer-readable recording medium or device of the present invention is a recording medium for a magnified observation operation program. Recording media include CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, Blu-ray, HD A medium that can store a program such as a magnetic disk such as a DVD (AOD), an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is included. The above-mentioned program includes a form that can be downloaded via a network.

以上の本発明の拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器によれば、複数の3次元画像を比較する際に、基準画像に対する比較画像の高さ、形状の違いが色等の表示パターンの違いとして容易に認識できるようになる。特に、同じ高さが複数の3次元画像上で同じ表現パターンにより表現されるため、視覚的に高さの異同を把握しやすく、比較に好適である。   According to the above magnification observation apparatus, magnification image observation method, magnification observation operation program, and computer-readable recording medium or recorded apparatus according to the present invention, when comparing a plurality of three-dimensional images, comparison with a reference image is performed. Differences in image height and shape can be easily recognized as differences in display patterns such as colors. In particular, since the same height is expressed by the same expression pattern on a plurality of three-dimensional images, it is easy to visually grasp the difference in height, which is suitable for comparison.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器を例示するものであって、本発明は拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器を以下のものに特定しない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification observation operation program, and a computer-readable recording medium or recorded device for embodying the technical idea of the present invention. However, the present invention does not specify a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification observation operation program, and a computer-readable recording medium or recorded device as follows.

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。   Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely described. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.

本発明の実施例において使用される拡大観察装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.1x、OFDM方式等の無線LANやBluetooth等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書において拡大観察装置とは、拡大観察装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた撮像システムも含む意味で使用する。
[第1の実施の形態]
The connection between the magnification observation apparatus used in the embodiment of the present invention and the computer, printer, external storage device and other peripheral devices for operation, control, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394, RS-232x, RS-422, serial connection such as USB, parallel connection, or communication via network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, etc. Do. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using a wireless LAN such as IEEE 802.1x or OFDM, radio waves such as Bluetooth, infrared rays, optical communication, or the like. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data or storing settings. In this specification, the term “magnification observation apparatus” is used to include not only the magnification observation apparatus body but also an imaging system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
[First Embodiment]

以下、図1から図2を用いて、本発明の第1の実施の形態に係る拡大観察装置を説明する。拡大観察装置は、図1に示すように観察対象の試料を照明するための照明部60と、照明部60により照明された試料を撮像する撮像部10と、撮像部10で撮像された拡大画像を表示する表示部52を有する情報処理装置50を備える。さらに図1の拡大観察装置は、試料を固定する試料固定部(試料Sを載置するステージ30)と、光学系11を介して入射する試料固定部に固定された試料Sからの反射光または透過光を電気的に読み取る撮像素子(CCD12)と、試料固定部と光学系11の光軸方向における相対距離を変化させ焦点を調整する焦点調整部(ステージ昇降器20)とを備える。さらにまた情報処理装置50は、図2に示すように、焦点調整部によって焦点を調整したときの試料固定部と光学系11の光軸方向における相対距離に関する焦点距離情報を、光軸方向とほぼ垂直な面内における試料の2次元位置情報と共に記憶する焦点距離情報記憶部(メモリ53)と、撮像素子によって読み取られた画像を表示する表示部52と、表示部52によって表示された画像の一部の領域を少なくとも一つ設定可能な領域設定部(操作部55、ポインティングデバイス55A)と、領域設定部によって設定された領域に対応する試料Sの一部または全部に関する焦点距離情報記憶部に記憶された焦点距離情報に基づいて、領域設定部によって設定された領域に対応する試料Sの光軸方向における平均高さを演算する演算部(制御部51)とを備える。この拡大観察装置は、光学系を介して入射する試料固定部に固定された試料からの反射光または透過光を電気的に読み取る撮像素子を用いて、指定された領域に対応する試料の光軸方向における平均高さ(深さ)を演算できる。   The magnification observation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the magnification observation apparatus includes an illumination unit 60 for illuminating a sample to be observed, an imaging unit 10 for imaging the sample illuminated by the illumination unit 60, and an enlarged image captured by the imaging unit 10. The information processing apparatus 50 which has the display part 52 which displays is provided. Further, the magnified observation apparatus of FIG. 1 includes a sample fixing unit (stage 30 on which the sample S is mounted) for fixing the sample, and reflected light from the sample S fixed to the sample fixing unit incident via the optical system 11 or An image sensor (CCD 12) that electrically reads transmitted light, and a focus adjustment unit (stage elevator 20) that adjusts the focal point by changing the relative distance between the sample fixing unit and the optical system 11 in the optical axis direction. Furthermore, as shown in FIG. 2, the information processing apparatus 50 displays the focal length information about the relative distance in the optical axis direction between the sample fixing unit and the optical system 11 when the focal point is adjusted by the focal point adjusting unit. A focal length information storage unit (memory 53) that stores the two-dimensional position information of the sample in a vertical plane, a display unit 52 that displays an image read by the image sensor, and one of the images displayed by the display unit 52 An area setting unit (operating unit 55, pointing device 55A) that can set at least one area of the area and a focal length information storage unit related to a part or all of the sample S corresponding to the area set by the area setting unit An arithmetic unit (control) that calculates an average height in the optical axis direction of the sample S corresponding to the region set by the region setting unit based on the focal length information that has been set 51) and a. This magnifying observation apparatus uses an image sensor that electrically reads reflected light or transmitted light from a sample fixed to a sample fixing portion incident via an optical system, and uses the optical axis of the sample corresponding to a specified region. The average height (depth) in the direction can be calculated.

撮像部10は、図2に示すように、試料Sを載置する試料固定部の一形態であるステージ30と、ステージ30を移動させるステージ昇降器20と、ステージ30に固定された試料に光学系を介して入射される光の反射光または透過光を、2次元状に配置された画素毎に電気的に読み取る撮像素子の一形態としてCCD12と、CCD12を駆動制御するCCD制御回路13とを備える。さらに撮像部10には、拡大観察装置本体である情報処理装置50が接続される。情報処理装置50は、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データを記憶する画像データ記憶部の一形態としてメモリ53と、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データに基づいて画像を表示するディスプレイやモニタ等の表示部52と、表示部52上に表示される画面に基づいて入力その他の操作を行う操作部55と、操作部55によって入力された情報に基づいて画像処理その他各種の処理を行う制御部51とを備える。表示部52を構成するディスプレイは、高解像度表示が可能なモニタであり、CRTや液晶パネル等が利用される。   As shown in FIG. 2, the imaging unit 10 is optically applied to a stage 30 that is one form of a sample fixing unit on which the sample S is placed, a stage elevator 20 that moves the stage 30, and a sample fixed to the stage 30. A CCD 12 as one form of an imaging device that electrically reads reflected light or transmitted light incident through the system for each pixel arranged two-dimensionally, and a CCD control circuit 13 that drives and controls the CCD 12 Prepare. Furthermore, the information processing apparatus 50 which is a magnification observation apparatus main body is connected to the imaging part 10. FIG. The information processing apparatus 50 displays an image based on the memory 53 as one form of an image data storage unit that stores image data electrically read by the image sensor and image data electrically read by the image sensor. A display unit 52 such as a display and a monitor, an operation unit 55 that performs input and other operations based on a screen displayed on the display unit 52, and image processing and various other processes based on information input by the operation unit 55 The control part 51 which performs is provided. The display constituting the display unit 52 is a monitor capable of high-resolution display, and a CRT, a liquid crystal panel, or the like is used.

操作部55はコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータに固定されている。一般的な操作部55としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの操作部55は、拡大観察用操作プログラムの操作の他、拡大観察装置自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図1の例では、操作部55はマウス55a等のポインティングデバイス55Aで構成される。   The operation unit 55 is connected to the computer by wire or wirelessly, or is fixed to the computer. Examples of the general operation unit 55 include various pointing devices such as a mouse, keyboard, slide pad, track point, tablet, joystick, console, jog dial, digitizer, light pen, numeric keypad, touch pad, and accu point. Further, these operation units 55 can be used for operations of the magnification observation apparatus itself and its peripheral devices in addition to the operations of the magnification observation operation program. Furthermore, using a touch screen or touch panel on the display itself that displays the interface screen, the user can directly input and operate the screen by hand, or use voice input or other existing input means, Or these can also be used together. In the example of FIG. 1, the operation unit 55 includes a pointing device 55A such as a mouse 55a.

図1に本発明の実施の形態に係る拡大観察装置の外観図を示す。光学系および撮像素子を有するカメラ10aは、スタンド台41から鉛直方向に延びる支柱42に固定されたカメラ取り付け部43に取り付けられる。スタンド台41には、試料Sを載置するステージ30が上部に取り付けられたステージ昇降器20が配置される。カメラ10aおよびステージ昇降器20は情報処理装置50に接続されて制御される。情報処理装置50は、表示部52、およびマウス55a等の操作部55を備える。表示部52には、観察画像が表示される。   FIG. 1 shows an external view of a magnification observation apparatus according to an embodiment of the present invention. A camera 10 a having an optical system and an image sensor is attached to a camera attachment portion 43 fixed to a support column 42 extending in the vertical direction from the stand base 41. On the stand base 41, a stage elevator 20 on which a stage 30 on which the sample S is placed is attached is arranged. The camera 10a and the stage elevator 20 are connected to the information processing apparatus 50 and controlled. The information processing apparatus 50 includes a display unit 52 and an operation unit 55 such as a mouse 55a. An observation image is displayed on the display unit 52.

また、情報処理装置50である拡大観察装置にはコンピュータ70を接続可能であり、コンピュータ70に別途拡大観察用操作プログラムをインストールして、コンピュータ70側からも拡大観察装置を操作することもできる。本明細書において、コンピュータを使って拡大観察装置を操作する拡大観察用操作プログラムとは、拡大観察装置に外部接続された汎用もしくは専用コンピュータにインストールされる操作プログラムの他、上述した拡大観察装置の制御部である情報処理装置50に内蔵された操作プログラムも含む。拡大観察装置には、予め拡大観察装置を操作する操作機能あるいは操作プログラムが内蔵されている。この操作プログラムは、書き換え可能なソフトウェア、ファームウェアなどの形態で拡大観察装置に対してインストール、あるいはアップデートすることも可能である。従って、本明細書において拡大観察用操作プログラムを実行させるコンピュータには、拡大観察装置自体も含まれる。   Further, a computer 70 can be connected to the magnification observation apparatus which is the information processing apparatus 50, and a magnification observation operation program can be separately installed in the computer 70 so that the magnification observation apparatus can be operated from the computer 70 side. In this specification, the operation program for magnifying observation that operates the magnifying observation apparatus using a computer is an operation program installed in a general purpose or dedicated computer externally connected to the magnifying observation apparatus, as well as the above-described magnifying observation apparatus. It also includes an operation program incorporated in the information processing apparatus 50 as a control unit. The magnifying observation apparatus has a built-in operation function or operation program for operating the magnifying observation apparatus in advance. This operation program can be installed or updated in the magnifying observation apparatus in the form of rewritable software, firmware, or the like. Accordingly, the computer that executes the operation program for magnification observation in this specification includes the magnification observation apparatus itself.

図2に本発明の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図を示す。情報処理装置50は、表示部52と、制御プログラム・焦点距離情報・受光データ・2次元情報等を記憶するメモリ53と、情報処理装置50がカメラ10aおよびステージ昇降器20とデータを通信するためのインターフェイス54と、操作者が拡大観察装置に関する操作を行う操作部55とから構成される。ステージ昇降器20は、例えばステッピングモータ21と、ステッピングモータ21の昇降を制御するモータ制御部22とから構成される。撮像部10は、撮像素子として例えばCCD12等の受光素子と、CCD12を駆動制御するCCD制御回路13と、照明部60からステージ30上に載置された試料Sに対して照射された光の透過光や反射光をCCD12上に結像させる光学系11とを備える。
[画素ずらし手段]
FIG. 2 is a block diagram of the magnification observation apparatus according to the embodiment of the present invention. The information processing apparatus 50 includes a display unit 52, a memory 53 that stores control programs, focal length information, received light data, two-dimensional information, and the like, and the information processing apparatus 50 communicates data with the camera 10 a and the stage elevator 20. Interface 54, and an operation unit 55 for an operator to perform operations related to the magnification observation apparatus. The stage elevator 20 includes, for example, a stepping motor 21 and a motor control unit 22 that controls the elevation of the stepping motor 21. The imaging unit 10 is a light-receiving element such as a CCD 12 as an imaging element, a CCD control circuit 13 that drives and controls the CCD 12, and transmission of light irradiated from the illumination unit 60 to the sample S placed on the stage 30. And an optical system 11 that forms an image of light and reflected light on the CCD 12.
[Pixel shifting means]

さらに撮像部10は、画素ずらしによってCCD12の持つ解像度以上の高解像度を得るための画素ずらし手段を備えることができる。画素ずらしとは、例えば画素ピッチの半分だけ被写体をずらして撮影した画像と、ずらす前の画像とを合成することにより高解像度化を図るものである。代表的な画像ずらしの機構としては、撮像素子を移動させるCCD駆動方式、LPFを傾斜させるLPF傾斜方式、レンズを移動させるレンズ移動方式等がある。図2においては、ステージ30に固定された試料Sから光学系11を介してCCD12に入射される反射光または透過光の入射光路を、少なくとも一の方向に、その方向におけるCCD12の一画素の間隔よりも小さい距離で光学的にシフトさせる光路シフト部14を備える。本発明の一実施形態において画素ずらしを実現するための機構や手法は、上記の構成に限られず、既知の方法や将来開発される方法が適宜利用できる。   Furthermore, the imaging unit 10 can include pixel shifting means for obtaining a high resolution that is higher than the resolution of the CCD 12 by pixel shifting. Pixel shift is to increase the resolution by combining an image taken by shifting the subject by half the pixel pitch and an image before shifting. As a typical image shifting mechanism, there are a CCD driving method for moving an image sensor, an LPF tilting method for tilting an LPF, a lens moving method for moving a lens, and the like. In FIG. 2, the incident light path of reflected light or transmitted light incident on the CCD 12 from the sample S fixed to the stage 30 via the optical system 11 is set in at least one direction, and the interval of one pixel of the CCD 12 in that direction. An optical path shift unit 14 that optically shifts at a smaller distance is provided. In one embodiment of the present invention, the mechanism and method for realizing pixel shifting are not limited to the above configuration, and a known method or a method developed in the future can be used as appropriate.

情報処理装置50は、モータ制御回路22に対してステッピングモータ21の制御に関する制御データを入力することによって、試料固定部であるステージ30と、光学系11および撮像素子であるCCD12を有するカメラ10aとの光軸方向における相対距離、ここではz方向における高さを変化させる。具体的には、情報処理装置50は、ステージ昇降器20の制御に必要な制御データをモータ制御回路22に入力することによってステッピングモータ21の回転を制御し、ステージ30の高さz(z方向の位置)を昇降させる。ステッピングモータ21は、回転に応じた回転信号を生成する。情報処理装置50は、モータ制御回路22を介して入力される回転信号に基づいて、試料固定部と光学系11の光軸方向における相対距離に関する情報としてのステージ30の高さzを記憶する。なお本実施の形態においては、ステージ30の高さを変化させることによって試料固定部と光学系の光軸方向における相対距離を変化させる例を示したが、ステージ30を固定して光学系11の高さ、例えばカメラ10aの高さを変化させてもよい。   The information processing device 50 inputs control data related to the control of the stepping motor 21 to the motor control circuit 22, thereby allowing the stage 30 as the sample fixing unit, the camera 10 a having the optical system 11 and the CCD 12 as the imaging device, and The relative distance in the optical axis direction, here the height in the z direction is changed. Specifically, the information processing device 50 controls the rotation of the stepping motor 21 by inputting control data necessary for controlling the stage elevator 20 to the motor control circuit 22, and the height z (z direction) of the stage 30. Up and down). The stepping motor 21 generates a rotation signal corresponding to the rotation. The information processing apparatus 50 stores the height z of the stage 30 as information regarding the relative distance between the sample fixing unit and the optical system 11 in the optical axis direction based on the rotation signal input via the motor control circuit 22. In the present embodiment, the example in which the relative distance in the optical axis direction between the sample fixing unit and the optical system is changed by changing the height of the stage 30 is shown. The height, for example, the height of the camera 10a may be changed.

CCD12は、x方向およびy方向に2次元状に配置された画素毎に受光量を電気的に読み取ることができる。CCD12上に結像された試料Sの像は、CCD12の各画素において受光量に応じて電気信号に変換され、CCD制御回路13においてさらにデジタルデータに変換される。情報処理装置50は、CCD制御回路13において変換されたデジタルデータを受光データDとして、光軸方向(図2中のz方向)とほぼ垂直な面内(図2中のx、y方向)における試料の2次元位置情報としての画素の配置情報(x、y)と共にメモリ53に記憶する。ここで、光軸方向とほぼ垂直な面内とは、厳密に光軸に対して90°をなす面である必要はなく、その光学系および撮像素子における解像度において試料の形状を認識できる程度の傾きの範囲内にある観察面であればよい。   The CCD 12 can electrically read the amount of received light for each pixel arranged two-dimensionally in the x and y directions. The image of the sample S formed on the CCD 12 is converted into an electric signal according to the amount of received light at each pixel of the CCD 12 and further converted into digital data in the CCD control circuit 13. The information processing apparatus 50 uses the digital data converted by the CCD control circuit 13 as received light data D in a plane (x and y directions in FIG. 2) substantially perpendicular to the optical axis direction (z direction in FIG. 2). The information is stored in the memory 53 together with pixel arrangement information (x, y) as two-dimensional position information of the sample. Here, the in-plane substantially perpendicular to the optical axis direction does not need to be a plane that is exactly 90 ° with respect to the optical axis, and is such that the shape of the sample can be recognized in the resolution of the optical system and the image sensor. Any observation surface may be used as long as it is within the tilt range.

また、以上の説明では試料固定部の一例として、試料がステージに載置される例を示したが、例えばステージの代わりにアームを取り付け、その先端に試料を固定する構成とすることもできる。さらにカメラ10aは、カメラ取り付け部43に装着して使用する他、脱着可能として手持ち等の方法により所望の位置、角度に配置することもできる。   In the above description, an example in which the sample is placed on the stage is shown as an example of the sample fixing unit. However, for example, an arm may be attached instead of the stage and the sample may be fixed to the tip. Further, the camera 10a can be used by being mounted on the camera mounting portion 43, and can be detachably disposed at a desired position and angle by a hand-held method.

図1に示す照明部60は、試料に落射光を照射するための落射照明60Aと、透過光を照射するための透過照明60Bを備える。これらの照明は、光ファイバー61を介して情報処理装置50と接続される。情報処理装置50は光ファイバー61を接続するコネクタ62を備えると共に、コネクタ62を介して光ファイバー61に光を送出するための光源(図示せず)を内蔵する。光源にはハロゲンランプ等が用いられる。
[制御部51]
The illumination unit 60 shown in FIG. 1 includes an epi-illumination 60A for irradiating the sample with epi-illumination light and a transmission illumination 60B for irradiating the sample with transmitted light. These lights are connected to the information processing apparatus 50 via the optical fiber 61. The information processing apparatus 50 includes a connector 62 for connecting the optical fiber 61 and a light source (not shown) for sending light to the optical fiber 61 via the connector 62. A halogen lamp or the like is used as the light source.
[Control unit 51]

制御手段である制御部51は、撮像した観察画像を、表示部52で表示可能な解像度に変換して表示するよう制御する。図1の拡大観察装置においては、撮像部10がCCD12によって試料Sを撮像した観察画像を表示部52に表示する。一般にCCD等の撮像素子の性能は、表示部での表示能力を上回ることが多いので、撮像した観察画像を一画面に表示するためには画像を間引く等して解像度を一画面で表示可能なサイズまで落とし、縮小表示している。撮像部10で読み取ったときの読取解像度を第一の解像度とすると、表示部52においては第一の解像度よりも低い第二の解像度で表示されることとなる。
[第2の実施の形態]
The control unit 51, which is a control unit, controls the captured observation image to be converted into a resolution that can be displayed on the display unit 52 and displayed. In the magnification observation apparatus of FIG. 1, the imaging unit 10 displays an observation image obtained by imaging the sample S with the CCD 12 on the display unit 52. In general, the performance of an image sensor such as a CCD often exceeds the display capability of the display unit. Therefore, in order to display the captured observation image on one screen, the resolution can be displayed on one screen by thinning the image. Reduced to size and reduced. If the reading resolution when reading by the imaging unit 10 is the first resolution, the display unit 52 displays a second resolution lower than the first resolution.
[Second Embodiment]

次に、本発明の第2の実施の形態に係る拡大観察装置を、図3を用いて説明する。第2の実施の形態の拡大観察装置において、撮像部であるカメラは、試料Sに対して照射された第一の光源(レーザ101)からの光の反射光を第一の光学系100を介して第一の受光素子(フォトダイオード112)によって受光する第一の撮像部と、試料Sに対して照射された第二の光源(白色ランプ201)からの光の反射光を第二の光学系200を介して第二の受光素子(CCD212)によって受光する第二の撮像部とを備える。   Next, a magnification observation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the magnification observation apparatus according to the second embodiment, the camera serving as the imaging unit transmits the reflected light of the light from the first light source (laser 101) irradiated to the sample S via the first optical system 100. The second optical system reflects the reflected light of the first imaging unit that receives light by the first light receiving element (photodiode 112) and the second light source (white lamp 201) irradiated to the sample S. And a second imaging unit that receives light by the second light receiving element (CCD 212) via 200.

まず、第一の撮像部について説明する。第一の光学系100は、試料Sに単色光(例えばレーザ光)を照射するレーザ101、第一のコリメートレンズ102、偏光ビームスプリッタ103、1/4波長板104、水平偏向装置105、垂直偏向装置106、第一のリレーレンズ107、第二のリレーレンズ108、対物レンズ109、結像レンズ110、ピンホール板111、フォトダイオード112を有する。   First, the first imaging unit will be described. The first optical system 100 includes a laser 101 that irradiates a sample S with monochromatic light (for example, laser light), a first collimating lens 102, a polarizing beam splitter 103, a quarter-wave plate 104, a horizontal deflection device 105, and vertical deflection. A device 106, a first relay lens 107, a second relay lens 108, an objective lens 109, an imaging lens 110, a pinhole plate 111, and a photodiode 112 are included.

第一の光源には、例えば赤色レーザ光を発する半導体レーザ101が用いられる。レーザ駆動回路115によって駆動されるレーザ101から出射されたレーザ光は、第一のコリメートレンズ102を通り、偏光ビームスプリッタ103で光路を変えられ、1/4波長板104を通過する。この後、水平偏向装置105および垂直偏向装置106によって水平(横)方向および垂直(縦)方向に偏向された後、第一のリレーレンズ107および第二のリレーレンズ108を通過し、対物レンズ109によってステージ30上に置かれた試料Sの表面に集光される。   For example, a semiconductor laser 101 that emits red laser light is used as the first light source. The laser light emitted from the laser 101 driven by the laser driving circuit 115 passes through the first collimating lens 102, the optical path is changed by the polarization beam splitter 103, and passes through the quarter wavelength plate 104. Thereafter, the light is deflected in the horizontal (lateral) direction and the vertical (longitudinal) direction by the horizontal deflection device 105 and the vertical deflection device 106, and then passes through the first relay lens 107 and the second relay lens 108, and the objective lens 109. Is condensed on the surface of the sample S placed on the stage 30.

水平偏向装置105および垂直偏向装置106は、それぞれガルバノミラーで構成され、レーザ光を水平および垂直方向に偏向させることにより、試料Sの表面をレーザ光で走査する。ステージ30は、ステージ昇降器20によりz方向(光軸方向)に駆動される。これにより、対物レンズ109の焦点と試料Sとの光軸方向での相対距離を変化させることができる。   The horizontal deflection device 105 and the vertical deflection device 106 are each configured by a galvanometer mirror, and scan the surface of the sample S with the laser light by deflecting the laser light in the horizontal and vertical directions. The stage 30 is driven in the z direction (optical axis direction) by the stage elevator 20. As a result, the relative distance between the focal point of the objective lens 109 and the sample S in the optical axis direction can be changed.

試料Sで反射されたレーザ光は、上記の光路を逆に辿る。すなわち、対物レンズ109、第二のリレーレンズ108および第一のリレーレンズ107を通り、水平偏向装置105および垂直偏向装置106を介して1/4波長板104を再び通る。この結果、レーザ光は偏光ビームスプリッタ103を透過し、結像レンズ110によって集光される。集光されたレーザ光は、結像レンズ110の焦点位置に配置されたピンホール板111のピンホールを通過してフォトダイオード112に入射する。フォトダイオード112は受光量を電気信号に変換する。受光量に相当する電気信号は、出力アンプおよびゲイン制御回路(図示せず)を介してA/Dコンバータ113に入力され、デジタルデータに変換される。ここでは、第一の受光素子としてフォトダイオードを用いる例を示したが、フォトマルチプライヤ等を用いてもよい。また、レーザ101は赤色レーザに限定されず、青色、紫外光レーザを用いてもよい。このような短波長レーザを用いることによって高解像度の高さデータが得られる。   The laser beam reflected by the sample S follows the above optical path in reverse. That is, it passes through the objective lens 109, the second relay lens 108, and the first relay lens 107, and again passes through the quarter wavelength plate 104 via the horizontal deflection device 105 and the vertical deflection device 106. As a result, the laser light passes through the polarization beam splitter 103 and is collected by the imaging lens 110. The condensed laser light passes through the pinhole of the pinhole plate 111 disposed at the focal position of the imaging lens 110 and enters the photodiode 112. The photodiode 112 converts the amount of received light into an electrical signal. An electric signal corresponding to the amount of received light is input to the A / D converter 113 via an output amplifier and a gain control circuit (not shown), and converted into digital data. Here, an example in which a photodiode is used as the first light receiving element is shown, but a photomultiplier or the like may be used. Further, the laser 101 is not limited to a red laser, and a blue or ultraviolet laser may be used. By using such a short wavelength laser, high-resolution height data can be obtained.

上記のような構成の第一の撮像部により、試料Sの高さ(深さ)情報を得ることができる。以下に、その原理を簡単に説明する。上述のように、ステージ30がステージ昇降器20のステッピングモータ21およびモータ制御回路22によってz方向(光軸方向)に駆動されると、対物レンズ109の焦点と試料Sとの光軸方向における相対距離が変化する。そして、対物レンズ109の焦点が試料Sの表面(被測定面)に結ばれたときに、試料Sの表面で反射されたレーザ光は上記の光路を経て結像レンズ110で集光され、ほとんどすべてのレーザ光がピンホール板111のピンホールを通過する。したがって、このときにフォトダイオード112の受光量が最大になる。逆に、対物レンズ109の焦点が試料Sの表面(被測定面)からずれている状態では、結像レンズ109によって集光されたレーザ光はピンホール板111からずれた位置に焦点を結ぶので、一部のレーザ光しかピンホールを通過することができない。その結果、フォトダイオード112の受光量は著しく低下する。   The height (depth) information of the sample S can be obtained by the first imaging unit configured as described above. The principle will be briefly described below. As described above, when the stage 30 is driven in the z direction (the optical axis direction) by the stepping motor 21 and the motor control circuit 22 of the stage elevator 20, the relative focus between the focal point of the objective lens 109 and the sample S in the optical axis direction. The distance changes. When the focal point of the objective lens 109 is focused on the surface of the sample S (surface to be measured), the laser light reflected by the surface of the sample S is condensed by the imaging lens 110 through the optical path described above, and almost all. All the laser beams pass through the pinholes of the pinhole plate 111. Accordingly, at this time, the amount of light received by the photodiode 112 is maximized. On the contrary, in the state where the focus of the objective lens 109 is deviated from the surface (surface to be measured) of the sample S, the laser beam condensed by the imaging lens 109 is focused at a position deviated from the pinhole plate 111. Only a part of the laser beam can pass through the pinhole. As a result, the amount of light received by the photodiode 112 is significantly reduced.

したがって、試料Sの表面の任意の点について、ステージ30をz方向(光軸方向)に駆動しながらフォトダイオード112の受光量を検出すれば、その受光量が最大になるときのステージ30の高さを求めることができる。   Therefore, if the received light amount of the photodiode 112 is detected at any point on the surface of the sample S while driving the stage 30 in the z direction (optical axis direction), the height of the stage 30 when the received light amount becomes maximum. You can ask for it.

実際には、ステージ30を1ステップ移動するたびに水平偏向装置105および垂直偏向装置106によって試料Sの表面を走査してフォトダイオード112の受光量を取得する。図4は、1つの点(画素)におけるステージ30の高さzに対する受光データDの変化を示す。ステージ30を測定範囲の下端から上端までz方向に移動させたとき、走査範囲内の複数の点(画素)について、図4に示したように高さzに応じて変化する受光データDが得られる。この受光データDに基づいて、最大受光量とそのときの焦点距離Zfが各点(画素)ごとに得られる。この受光データDの最大値に対応するステージ30の高さzが焦点距離Zfとなる。したがって、この焦点距離Zfに基づいて試料Sの表面高さのx−y平面での分布が得られる。この処理は、インターフェイス53を介して入力されると共にメモリ53に記憶されたCCD12の受光データDを画素の配置情報(x、y)および高さ情報zに基づいて、制御部51によって行われる。   Actually, each time the stage 30 is moved by one step, the surface of the sample S is scanned by the horizontal deflecting device 105 and the vertical deflecting device 106 to obtain the amount of light received by the photodiode 112. FIG. 4 shows changes in the received light data D with respect to the height z of the stage 30 at one point (pixel). When the stage 30 is moved in the z direction from the lower end to the upper end of the measurement range, the light reception data D that changes in accordance with the height z as shown in FIG. 4 is obtained for a plurality of points (pixels) in the scanning range. It is done. Based on the received light data D, the maximum received light amount and the focal length Zf at that time are obtained for each point (pixel). The height z of the stage 30 corresponding to the maximum value of the received light data D is the focal length Zf. Accordingly, the distribution of the surface height of the sample S on the xy plane is obtained based on the focal length Zf. This processing is performed by the control unit 51 based on the pixel arrangement information (x, y) and the height information z based on the light reception data D of the CCD 12 input through the interface 53 and stored in the memory 53.

得られた表面高さの分布は、いくつかの方法で表示部52に表示することができる。例えば3次元表示によって試料の高さ分布(表面形状)を立体的に表示することができる。あるいは、高さデータを輝度データに変換することにより、明るさの2次元分布として表示できる。また高さデータを色差データに変換することにより、高さの分布を色の分布として表示してもよい。   The obtained surface height distribution can be displayed on the display unit 52 by several methods. For example, the height distribution (surface shape) of the sample can be displayed three-dimensionally by three-dimensional display. Alternatively, it can be displayed as a two-dimensional distribution of brightness by converting the height data into luminance data. Alternatively, the height distribution may be displayed as a color distribution by converting the height data into color difference data.

第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、第一の撮像部によって得られた高さデータに基づき、ポインティングデバイス55A等によって表示部52の画像上の2点を指定することによって矩形状に領域の設定を行い、領域内の平均高さや各領域間の相対高さを演算し、表示部52に表示することができる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, two points on the image of the display unit 52 are designated by the pointing device 55A or the like based on the height data obtained by the first imaging unit. By doing so, the area is set in a rectangular shape, and the average height in the area and the relative height between the areas can be calculated and displayed on the display unit 52.

また、x−y走査範囲内の各点(画素)について得られた受光量を輝度データとする輝度信号から、試料wの表面画像(白黒画像)が得られる。各画素における最大受光量を輝度データとして輝度信号を生成すれば、表面高さの異なる各点でピントの合った被写界深度の非常に深い共焦点画像が得られる。また、任意の注目画素で最大受光量が得られた高さ(z方向位置)に固定した場合は、注目画素の部分と高低差が大きい部分の画素の受光量は著しく小さくなるので、注目画素と同じ高さの部分のみが明るい画像が得られる。   Further, a surface image (black and white image) of the sample w is obtained from a luminance signal that uses the received light amount obtained for each point (pixel) in the xy scanning range as luminance data. If a luminance signal is generated using the maximum amount of light received at each pixel as luminance data, a confocal image having a very deep depth of field can be obtained at each point having a different surface height. In addition, when the height (z-direction position) at which the maximum light reception amount is obtained at an arbitrary target pixel is fixed, the light reception amount of the pixel of the target pixel portion and the portion having a large difference in height is significantly reduced. A bright image is obtained only at the same height.

次に、第二の撮像部について説明する。第二の光学系200は、試料Sに白色光(カラー画像撮影用の照明光)を照射するための第二の光源201、第二のコリメートレンズ202、第1ハーフミラー203、第2ハーフミラー204、第2受光素子としてのCCD212を有する。また、第二の光学系200は第一の光学系100の対物レンズ109を共用し、両光学系100、200の光軸は一致している。   Next, the second imaging unit will be described. The second optical system 200 includes a second light source 201 for irradiating the sample S with white light (illumination light for color image shooting), a second collimating lens 202, a first half mirror 203, and a second half mirror. 204, a CCD 212 as a second light receiving element. The second optical system 200 shares the objective lens 109 of the first optical system 100, and the optical axes of both the optical systems 100 and 200 are the same.

第二の光源201には例えば白色ランプが用いられるが、特に専用の光源を設けず、自然光または室内光を利用してもよい。第二の光源201から出た白色光は、第二のコリメートレンズ202を通り、第一のハーフミラー203で光路を曲げられ、対物レンズ109によってステージ30上に置かれた試料Sの表面に集光される。   For example, a white lamp is used as the second light source 201, but a dedicated light source may not be provided, and natural light or room light may be used. The white light emitted from the second light source 201 passes through the second collimating lens 202, the optical path is bent by the first half mirror 203, and is collected on the surface of the sample S placed on the stage 30 by the objective lens 109. To be lighted.

試料Sで反射された白色光は、対物レンズ109、第一のハーフミラー203、第二のリレーレンズ108を通過し、第二のハーフミラー204で反射されてカラーで受光可能なCCD212に入射して結像する。CCD212は、第一の光学系100のピンホール板111のピンホールと共役または共役に近い位置に設けられている。CCD212で撮像されたカラー画像は、CCD制御回路213によって読み出されると共にデジタルデータに変換される。このようにして得られたカラー画像は、試料Sの観察用の拡大カラー画像として表示部52に表示される。   The white light reflected by the sample S passes through the objective lens 109, the first half mirror 203, and the second relay lens 108, is reflected by the second half mirror 204, and enters the CCD 212 that can receive light in color. To form an image. The CCD 212 is provided at a position that is conjugate or close to the conjugate with the pinhole of the pinhole plate 111 of the first optical system 100. A color image captured by the CCD 212 is read by the CCD control circuit 213 and converted into digital data. The color image thus obtained is displayed on the display unit 52 as an enlarged color image for observing the sample S.

また、第一の撮像部で得られた被写界深度の深い共焦点画像と第二の撮像部で得られた通常のカラー画像とを組み合わせて、すべての画素でピントの合った被写界深度の深いカラー共焦点画像を生成し、表示することもできる。例えば、第二の撮像部で得られたカラー画像を構成する輝度信号を第一の光学系100で得られた共焦点画像の輝度信号で置き換えることにより、簡易的にカラー共焦点画像を生成することができる。   Also, by combining a confocal image with a deep depth of field obtained by the first imaging unit and a normal color image obtained by the second imaging unit, the object field in which all pixels are in focus A deep color confocal image can also be generated and displayed. For example, a color confocal image is simply generated by replacing the luminance signal constituting the color image obtained by the second imaging unit with the luminance signal of the confocal image obtained by the first optical system 100. be able to.

ここでは、共焦点光学系である第一の光学系100を有する第一の撮像部と非共焦点光学系である第二の光学系200を有する第二の撮像部を備える拡大観察装置を示したが、第1の撮像部のみを備える構成とすることもできる。   Here, a magnification observation apparatus including a first imaging unit having a first optical system 100 that is a confocal optical system and a second imaging unit having a second optical system 200 that is a non-confocal optical system is shown. However, a configuration including only the first imaging unit may be employed.

また、第1の実施の形態に係る拡大観察装置のように、受光素子は2次元状に配置された画素毎に受光量を読み取る2次元撮像素子(例えばCCD)であり、焦点調整部が領域設定部によって設定された領域に対応する試料の一部または全部に対応する受光量の和に基づいて焦点を調整する構成とした場合、共焦点光学系のような複雑な構成を必要とすることなく、簡単な構成で試料の高さを測定することができる。特に、この拡大観察装置においては、画素単位でなく、操作者によって設定された領域単位、すなわち相当数の画素の相対距離に対する受光データの変化から受光データの最大値を判断すると共に、そのときの平均焦点距離に基づいて平均高さを演算することから、白色光を光源としCCDを受光素子として用いた場合であっても、各画素における受光データの焦点距離に対する変化のばらつきを低減でき、信頼性の高い平均高さの測定を行うことができる。さらに、2次元撮像素子としてカラーCCDを用いる場合は、RGBの受光データに基づいてその画素の受光データを算出してもよく、またRGBのうちの1または2の色調の受光データに基づいてその画素の受光データとしてもよい。   Further, like the magnification observation apparatus according to the first embodiment, the light receiving element is a two-dimensional imaging element (for example, CCD) that reads the amount of received light for each pixel arranged two-dimensionally, and the focus adjustment unit is an area. When the focal point is adjusted based on the sum of received light amounts corresponding to part or all of the sample corresponding to the region set by the setting unit, a complicated configuration like a confocal optical system is required. The height of the sample can be measured with a simple configuration. In particular, in this magnification observation apparatus, the maximum value of the light reception data is determined from the change in the light reception data with respect to the relative distance of the pixel, not the pixel unit, but the area unit set by the operator, and at that time Since the average height is calculated based on the average focal length, even when white light is used as a light source and a CCD is used as a light receiving element, variation in the variation of the received light data with respect to the focal length can be reduced. The average height can be measured. Further, when a color CCD is used as the two-dimensional imaging device, the light reception data of the pixel may be calculated based on the light reception data of RGB, or the light reception data of one or two colors of RGB may be used. The light reception data of the pixel may be used.

また、領域設定部によって設定された領域が、試料の大きさよりも大きく試料の全部を含んでいる場合には、試料以外の部分、すなわちステージの上面は平均高さの演算の対象から除外することが好ましい。より正確な試料の高さを演算することができるからである。この場合ステージの上面であるか否かは、その画素とその画素に隣接する画素との高さの差が所定高さ以上あるか否か等によって判別することができる。もちろん、領域設定部によって設定された領域が、試料の一部であっても、ステージの上面が領域に含まれる場合は、平均高さの演算の対象から除外することが好ましい。   In addition, if the area set by the area setting unit is larger than the sample size and includes the entire sample, the part other than the sample, that is, the upper surface of the stage, should be excluded from the calculation of the average height. Is preferred. This is because a more accurate sample height can be calculated. In this case, whether or not it is the upper surface of the stage can be determined based on whether or not the height difference between the pixel and the pixel adjacent to the pixel is a predetermined height or more. Of course, even if the region set by the region setting unit is a part of the sample, if the upper surface of the stage is included in the region, it is preferable to exclude it from the target for calculating the average height.

また、以上の実施の形態においては、試料固定部に固定された試料からの反射光を電気的に読み取る例を示したが、試料の背面から光を照射してその透過光を電気的に読み取るように構成してもよい。また、以上の説明では、試料固定部の一例として、試料がステージに載置される例を示したが、例えばステージの代わりにアームを取り付けその先端に試料を固定する構成とすることもできる。
[3次元画像]
In the above embodiments, the example in which the reflected light from the sample fixed to the sample fixing portion is electrically read has been shown. However, the transmitted light is electrically read by irradiating light from the back surface of the sample. You may comprise as follows. In the above description, an example in which the sample is placed on the stage is shown as an example of the sample fixing unit. However, for example, an arm may be attached instead of the stage and the sample may be fixed to the tip.
[3D image]

また拡大観察装置は、2次元的な画像のみならず、3次元画像を表示させることもできる。3次元データに基づいて3次元画像を拡大観察装置の表示部52に再現することで、様々な視点や角度から立体的に画像を観察、評価したり、高さなど表面形状やプロファイルの測定を行うことができる。3次元画像を生成して表示するには、例えば光軸方向における相対距離、すなわち観察対象の試料とレンズの距離を変化させて、画像を複数枚撮像し、同時に画像撮像時の移動量を記録しておく。これによって合成画像を作成する際に観察対象の高さ情報も得ることができるので、取得した画像を3次元データとして構築できる。なお3次元データの生成や後述する位置合わせなどの処理は、制御部51で行われる。制御部51などの部材は、所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエアやソフトウエア、あるいはこれらの混在により実現できる。また必ずしも各構成要素が図2や図3に示した構成と同一でなくてもよく、その機能が実質的に同一であるもの、及び一つの要素が図2や図3に示す構成における複数の要素の機能を備えるものは、本発明に含まれる。   In addition, the magnification observation apparatus can display not only a two-dimensional image but also a three-dimensional image. By reproducing the 3D image on the display unit 52 of the magnification observation apparatus based on the 3D data, the image can be observed and evaluated in three dimensions from various viewpoints and angles, and the surface shape and profile such as the height can be measured. It can be carried out. In order to generate and display a three-dimensional image, for example, the relative distance in the optical axis direction, that is, the distance between the sample to be observed and the lens is changed, and a plurality of images are captured, and the movement amount at the time of image capture is recorded simultaneously. Keep it. As a result, the height information of the observation target can also be obtained when creating a composite image, and thus the acquired image can be constructed as three-dimensional data. Note that processing such as generation of three-dimensional data and alignment described later is performed by the control unit 51. The members such as the control unit 51 can be realized by hardware or software such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or a mixture thereof. In addition, each component is not necessarily the same as the configuration shown in FIG. 2 or FIG. 3, the function is substantially the same, and one element is a plurality of components in the configuration shown in FIG. 2 or FIG. 3. What has the function of an element is included in this invention.

一般的な3次元データの撮像方法を図5に基づいて説明する。まずステップS1で撮像部10、ステージ昇降器20および情報処理装置50等を初期化する。そしてステップS2で、レンズの移動量と移動範囲を設定する。レンズの移動範囲はレンズの高さの範囲であり、例えばユーザが大まかな高さを移動開始位置として指定する。またレンズの移動量はレンズの一回当たりの移動距離であり、細かく設定するほど詳細な画像が撮像できる反面、生成に時間がかかるので、観察目的に応じて適切な値に設定する。指定方法としては、ユーザが画像の精細さを指定し、これに応じた移動距離を拡大観察装置側が自動的に設定したり、ユーザが直接移動距離を数値などで指定する、あるいはデフォルトの既定値を利用するなどの方法がある。   A general three-dimensional data imaging method will be described with reference to FIG. First, in step S1, the imaging unit 10, the stage elevator 20 and the information processing apparatus 50 are initialized. In step S2, the moving amount and moving range of the lens are set. The movement range of the lens is a range of the lens height. For example, the user designates a rough height as the movement start position. The amount of movement of the lens is the distance of movement of the lens per one time. The finer the setting, the more detailed images can be taken, but the longer it takes to generate, so the value is set to an appropriate value according to the purpose of observation. As the specification method, the user specifies the fineness of the image, and the magnification distance is automatically set by the magnification observation device, or the user directly specifies the movement distance with a numerical value, or the default default value. There are methods such as using.

次にステップS3では、上記で指定された移動開始位置にレンズを設定する。そしてステップS4で撮像を開始する。撮像後、ステップS5でレンズをステップS2で設定された移動量だけ移動させ、ステップS6で移動範囲が終了位置に達したか否かを判定を行う。終了位置に達していない場合はステップS4に戻って撮像と移動ステップを繰り返す。移動の結果、ステップS2で設定された移動範囲を終えた時点でステップS7に移行し、2次元の撮像画像を合成する。そしてステップS8で、撮像された複数の2次元画像データに基づいて3次元画像データを構築し、表示部52に表示させる。
[3次元画像データの作成]
In step S3, the lens is set at the movement start position specified above. In step S4, imaging is started. After imaging, the lens is moved by the movement amount set in step S2 in step S5, and it is determined whether or not the movement range has reached the end position in step S6. If the end position has not been reached, the process returns to step S4 and the imaging and moving steps are repeated. As a result of the movement, when the movement range set in step S2 is finished, the process proceeds to step S7, and a two-dimensional captured image is synthesized. In step S8, 3D image data is constructed based on the plurality of captured 2D image data and displayed on the display unit 52.
[Create 3D image data]

3次元データの構築には、レンズの位置とそのときに撮像された画像から、高さ方向に変化するプロファイルが演算できるので、異なる高さ毎に撮像された複数枚の2次元画像データを合成することで、立体的な形状を構築できる。例えば撮像された2次元画像で得られる離散的なプロファイルを補完して、連続的なプロファイルを合成する。この処理はハードウェア的に高速に行うことができる。   For the construction of 3D data, a profile that changes in the height direction can be calculated from the position of the lens and the image captured at that time, so multiple 2D image data captured at different heights can be combined. By doing so, a three-dimensional shape can be constructed. For example, a continuous profile is synthesized by complementing a discrete profile obtained from a captured two-dimensional image. This process can be performed at high speed in hardware.

以下、図6のフローチャートに基づいて3次元画像を合成する一手順を説明する。ここでは、複数の2次元画像を入力画像とし、これらに基づいて3次元画像データを生成すると共に、3次元画像をピントのあった状態に合成した2次元合成画像を生成する。まず、ステップS8−1で各部の初期化を、ステップS8−2で合成画像を作成する領域として用意された合成画像領域の初期化を行う。そしてステップS8−3で、入力画像である2次元画像データの周波数解析を行う。例えば2次元離散フーリエ変換や2次元離散ウェーブレット変換などによって、画像データの周波数成分を検出できる。さらにステップS8−4で、一定の領域について合成画像と入力画像を比較する。一定の領域とは、合成画像領域を所定の基準領域に分割したものであり、この基準領域を単位として合成画像と入力画像を比較しながら合成画像領域を走査していく。   A procedure for synthesizing a three-dimensional image will be described below based on the flowchart of FIG. Here, a plurality of two-dimensional images are used as input images, three-dimensional image data is generated based on the input images, and a two-dimensional composite image is generated by combining the three-dimensional images into a focused state. First, in step S8-1, each unit is initialized, and in step S8-2, a composite image region prepared as a region for creating a composite image is initialized. In step S8-3, frequency analysis is performed on the two-dimensional image data that is the input image. For example, the frequency component of the image data can be detected by two-dimensional discrete Fourier transform or two-dimensional discrete wavelet transform. In step S8-4, the composite image and the input image are compared for a certain area. The fixed area is obtained by dividing the composite image area into predetermined reference areas, and the composite image area is scanned while comparing the composite image and the input image in units of the reference area.

そして、ステップS8−5で入力画像が合成画像よりピントが合っているかどうかを判定する。ピントの合焦点の度合いについては、上記ステップS8−3における周波数的な解析の結果から判断できる。判定の結果、入力画像の方がピントが合っている場合はステップS8−6に移行して、一定の領域について合成画像データを入力画像データと入れ替える。さらに、入れ替えた入力画像データを撮像時の高さ情報も合わせて保存される。そしてステップS8−7に進む。一方、ピントが合っていない場合はステップS8−6をスキップしてステップS8−7にジャンプする。なお、最初のループでは合成画像データの入力がない状態であるため、入力画像がそのまま合成画像として入力される。そしてステップS8−7のループを繰り返す内、ピントの合う画像と次々に入れ替えられ、最終的にピントのあった2次元合成画像が取得される。   In step S8-5, it is determined whether or not the input image is in focus from the synthesized image. The degree of focus can be determined from the result of the frequency analysis in step S8-3. As a result of the determination, if the input image is in focus, the process proceeds to step S8-6, and the composite image data is replaced with the input image data for a certain region. Further, the height information at the time of imaging the replaced input image data is also stored. Then, the process proceeds to step S8-7. On the other hand, if the subject is not in focus, step S8-6 is skipped and the process jumps to step S8-7. In the first loop, there is no input of composite image data, so the input image is input as it is as a composite image. Then, while repeating the loop of step S8-7, the focused image is sequentially replaced, and finally a focused two-dimensional composite image is acquired.

ステップS8−7では、次の入力画像が存在するか否かを判定する。存在する場合はステップS8−3に戻ることで、すべての入力画像について上記の処理を繰り返す。存在しない場合は処理を終了する。以上のステップを経て、複数の2次元画像データからピントのあった2次元合成画像が取得され、同時に各ピントの合った位置における高さ情報が得られているため、立体的な情報を持つ3次元画像データが構築される。   In step S8-7, it is determined whether or not the next input image exists. If it exists, the process returns to step S8-3 to repeat the above process for all input images. If it does not exist, the process ends. Through the above steps, a focused two-dimensional composite image is obtained from a plurality of two-dimensional image data, and height information at the focused position is obtained at the same time. Dimensional image data is constructed.

以上のようにして構築された3次元画像は、自由に観察視点を変更したり画像を拡大・縮小等して表示させることができる。観察視点の変更には、任意の方向への画像の回転、反転、変形等の処理も含まれる。変更操作は、マウス55a等のポインティングデバイス55Aで行われる。画像の回転は、マウス55aを操作し、画像を選択してドラッグしたままマウスポインタ55eを移動させることで、ドラッグされた方向に回転する。また拡大・縮小は、ホイールマウスのスクロールボタン55dに画面の拡大、縮小機能を割り当てることも可能である。これらの方法に限られず、操作部として操作ボタンやツールをソフトウェア画面上に配置して操作したり、操作機能をキーボードの特定のキーに割り付けたり、操作用の専用ハードウェアを操作部とすることもできる。   The three-dimensional image constructed as described above can be displayed by freely changing the observation viewpoint or enlarging or reducing the image. The change of the observation viewpoint includes processing such as rotation, inversion, and deformation of the image in an arbitrary direction. The change operation is performed with a pointing device 55A such as a mouse 55a. The image is rotated in the dragged direction by operating the mouse 55a, moving the mouse pointer 55e while selecting and dragging the image. For enlargement / reduction, a screen enlargement / reduction function can be assigned to the scroll button 55d of the wheel mouse. Not limited to these methods, operation buttons and tools are arranged on the software screen for operation, and operation functions are assigned to specific keys on the keyboard, or dedicated hardware for operation is used as the operation unit You can also.

このような3次元画像の取得方法や、取得された3次元データの表示を変更する手法は、既知の方法や将来開発される方法が適宜利用できる。例えば、オープンGL(Open Graphics Library)等のAPIが利用できる。   As such a three-dimensional image acquisition method and a method for changing the display of the acquired three-dimensional data, a known method or a method developed in the future can be used as appropriate. For example, an API such as Open GL (Open Graphics Library) can be used.

取得された3次元データについては、上述の撮像過程で取得した撮像位置に関する基準情報を併せて保持できる。位置に関する基準情報は、撮像時におけるX,Y,Z方向の基準となる情報である。上述の通り3次元データの構築には、撮像時のレンズの高さとその高さで撮像された2次元画像が用いられ、異なる高さ毎に撮像された複数枚の2次元画像データを合成して3次元画像データが構築されるため、上述したレンズの移動量や移動範囲といった画像撮像時の高さ方向の移動量が記録されている。この情報を高さ方向、すなわちZ方向の基準情報として利用する。また、X,Y方向については、例えば3次元画像データの構築に使用された2次元画像の1ピクセルが、実際にどのくらいの長さに相当するかという実寸法に関する情報が利用できる。これらの基準情報を保持することで、複数の3次元画像を比較する際の倍率の調整や位置合わせ等に利用できる。なお、ここで必要な情報は必ずしも撮像された画像の実寸法に相当する情報でなくともよく、他の3次元画像データと相対的に比較できる情報であれば足り、例えば撮像時の拡大率や解像度、ドット数等も利用できる。このように、3次元画像データに基準情報を持たせることで、後述するように比較対象となる各3次元画像が持つX,Y,Z方向の基準データを元に、基準となる3次元画像データに合わせて比較する3次元画像の表示倍率を拡大縮小する。   With respect to the acquired three-dimensional data, reference information regarding the imaging position acquired in the above imaging process can be held together. The reference information regarding the position is information serving as a reference in the X, Y, and Z directions at the time of imaging. As described above, the construction of the three-dimensional data uses the lens height at the time of imaging and a two-dimensional image captured at that height, and synthesizes a plurality of two-dimensional image data captured at different heights. Thus, since the three-dimensional image data is constructed, the movement amount in the height direction at the time of image pickup such as the movement amount and movement range of the lens described above is recorded. This information is used as reference information in the height direction, that is, the Z direction. For the X and Y directions, for example, information on the actual dimensions such as how long each pixel of a two-dimensional image used for constructing three-dimensional image data actually corresponds can be used. By holding these pieces of reference information, it can be used for magnification adjustment and alignment when comparing a plurality of three-dimensional images. Note that the information necessary here does not necessarily need to be information corresponding to the actual size of the captured image, and may be information that can be relatively compared with other three-dimensional image data. Resolution, number of dots, etc. can also be used. In this way, by providing reference information to the three-dimensional image data, the reference three-dimensional image is based on the reference data in the X, Y, and Z directions of the respective three-dimensional images to be compared as will be described later. The display magnification of the three-dimensional image to be compared according to the data is enlarged or reduced.

また、基準情報に加えて、倍率情報や撮影条件に関する情報を併せて保持することもできる。例えば、照明の強度や撮影時刻、試料名など、任意のデータを3次元画像データと共に保存することができる。データの保存形式としては、3次元画像データファイルに、これらの情報を保持する専用のデータ領域を設けて、この部分にデータを書き込む方法などが利用できる。あるいは、個別のファイルに保存したデータを関連付けて保存することもできる。
[表示領域]
Further, in addition to the reference information, magnification information and information regarding photographing conditions can also be held. For example, arbitrary data such as illumination intensity, photographing time, and sample name can be stored together with the three-dimensional image data. As a data storage format, there can be used a method in which a dedicated data area for holding such information is provided in a three-dimensional image data file and data is written in this area. Alternatively, data stored in individual files can be stored in association with each other.
[Indicated Area]

このようにして撮像された3次元画像を同一画面上に複数並べて表示させることで、対比を容易に行うことができる。図7に、本発明の一実施の形態に係る拡大観察用操作プログラムのインターフェース画面を示す。この図に示すインターフェース画面は、2つの表示領域A、Bを設け、画面の左側を表示領域A、右側を表示領域Bとしている。このように、一の画面上の任意の位置に表示領域(3次元画像)を配置する構成の他、例えば画面に境界線を表示して複数の表示領域に分割してもよい。あるいは、別ウィンドウで表示領域を構成し、一画面上に複数のウィンドウを縮小して並べて表示することもできる。   Comparison can be easily performed by displaying a plurality of the three-dimensional images thus captured side by side on the same screen. FIG. 7 shows an interface screen of the magnification observation operation program according to the embodiment of the present invention. The interface screen shown in this figure is provided with two display areas A and B, with the left side of the screen being the display area A and the right side being the display area B. As described above, in addition to the configuration in which the display area (three-dimensional image) is arranged at an arbitrary position on one screen, for example, a boundary line may be displayed on the screen and divided into a plurality of display areas. Alternatively, the display area can be configured by another window, and a plurality of windows can be reduced and displayed side by side on one screen.

それぞれの表示領域A、Bには、異なる3次元画像を表示できる。各々の領域において表示したい3次元画像をユーザは選択する。例えば、「ファイルを開く」ダイヤログボックスから、保存されたファイルを選択して開く。各々の3次元画像は、それぞれ個別に視点を変更したり、回転、拡大・縮小することができる。例えば一方の画像を固定したまま他方の画像のみを回転させたり拡大縮小できる。また、複数の3次元画像を連動して視点変更、拡大・縮小などさせることもできる。このような各画像を連動させた表示変更モードと、独立させた個別の表示変更モードとを切り替えて操作できる。図8は、図7の状態から表示領域Aの3次元画像を固定したまま、表示領域Bの3次元画像の視点を変更した状態を示す。また図9は、図7の状態から表示領域Bの3次元画像を固定したまま、表示領域Aの3次元画像の表示を変更した状態をそれぞれ示す。さらに図10は、図7の状態から、表示領域A、B両方の3次元画像を同時に変化させる例を示す。上記の例では、マウス55aの左右ボタン55b、55cにそれぞれの画像の視点変更を割り当てている。マウス55aの左ボタン55bを押下したままマウス55aを移動させると、その方向に画面左の表示領域Aの3次元画像が回転し(図9)、同様にマウス55aの右ボタン55cを操作すると、画面右に配置された表示領域Bの3次元画像が操作できる(図8)。また、マウス55aの左右ボタン55b、55cを同時に押下して操作すると、左右の3次元画像が同時に操作でき、同じように回転される(図10)。さらに、この例ではマウス55aのスクロールボタン55dを回転させると2つの表示領域が同時に拡大・縮小される(図11〜図13)。スクロールボタン55dを手前から奥に回転させると、画面が拡大表示され、図11から図12、図13のように細部が確認できる。また逆に回転させると画面が縮小されて、図13から図12、図11のように切り替えられる。この例に限られず、一方の倍率を固定して、他方の3次元画像のみを拡大・縮小表示させることもできる。なお、各表示領域で異なる観察対象を表示することはもちろん、同一の観察対象を各表示領域で異なる視点から表示することも可能であることはいうまでもない。   Different display areas A and B can display different three-dimensional images. The user selects a three-dimensional image to be displayed in each area. For example, a saved file is selected and opened from the “Open File” dialog box. Each three-dimensional image can be individually changed in viewpoint, rotated, enlarged or reduced. For example, only one image can be rotated or enlarged or reduced while one image is fixed. It is also possible to change the viewpoint, enlarge / reduce, etc. in conjunction with a plurality of three-dimensional images. It is possible to switch between a display change mode in which each image is linked and an independent individual display change mode. FIG. 8 shows a state in which the viewpoint of the 3D image in the display area B is changed from the state in FIG. 7 while the 3D image in the display area A is fixed. FIG. 9 shows a state in which the display of the 3D image in the display area A is changed while the 3D image in the display area B is fixed from the state of FIG. Further, FIG. 10 shows an example in which the three-dimensional images in both the display areas A and B are changed simultaneously from the state of FIG. In the above example, the viewpoint change of each image is assigned to the left and right buttons 55b and 55c of the mouse 55a. If the mouse 55a is moved while the left button 55b of the mouse 55a is pressed, the three-dimensional image of the display area A on the left side of the screen is rotated in that direction (FIG. 9). Similarly, when the right button 55c of the mouse 55a is operated, A three-dimensional image of the display area B arranged on the right side of the screen can be operated (FIG. 8). Further, when the left and right buttons 55b and 55c of the mouse 55a are simultaneously pressed and operated, the left and right three-dimensional images can be operated simultaneously and rotated in the same manner (FIG. 10). Further, in this example, when the scroll button 55d of the mouse 55a is rotated, the two display areas are simultaneously enlarged / reduced (FIGS. 11 to 13). When the scroll button 55d is rotated from the front to the back, the screen is enlarged and the details can be confirmed as shown in FIGS. If the rotation is reversed, the screen is reduced and switched from FIG. 13 to FIG. 12 and FIG. The present invention is not limited to this example, and one magnification can be fixed and only the other three-dimensional image can be enlarged and reduced. Needless to say, different observation targets can be displayed in each display area, and the same observation target can be displayed from different viewpoints in each display area.

このように2つの画像を同一画面に表示させ、さらに表示態様を自由に変化可能とすることによって、画像の対比が容易に行える。また、任意の表示領域に表示される観察対象を固定し、他の表示領域に表示される観察対象を他の画像と入れ替えて表示することも可能である。また、入れ替える画像を自動的に切り替えて表示させてもよい。この機能は、特に良品と不良品の判別などの作業に好適に利用できる。例えば、基準となるリファレンス品と検査対象品を同時に表示させ、一方の表示領域でリファレンス品を表示させたまま、他方の表示領域で検査対象品の画像を順次入れ替えて表示することにより、同じ種類の検査対象品を順次比較検査できる。また、後述するように各画像を同じ姿勢や角度等の表示状態で表示させることにより、リファレンス品と検査品をさらに効率よく対比観察できる。さらにまた、入れ替える画像をスライドショーのように自動的に更新してもよい。これによって同じ種類の検査品から不良品を容易に発見できるようになる。   In this way, two images are displayed on the same screen, and the display mode can be freely changed, so that the images can be easily compared. It is also possible to fix an observation target displayed in an arbitrary display area and display the observation target displayed in another display area by replacing it with another image. Further, the image to be replaced may be automatically switched and displayed. This function can be suitably used for operations such as discrimination between non-defective products and defective products. For example, the same reference type can be displayed by displaying the reference reference product and the inspection target product at the same time, displaying the reference product in one display area, and sequentially switching the images of the inspection target product in the other display area. Can be sequentially compared and inspected. Further, as will be described later, the reference product and the inspection product can be compared and observed more efficiently by displaying each image in a display state such as the same posture and angle. Furthermore, the image to be replaced may be automatically updated like a slide show. This makes it easy to find defective products from the same type of inspection product.

もちろん、表示部52には一の画像のみを表示させることもできる。図16に、他の実施の形態として異なるインターフェース画面に対象画像を表示する例を示す。このように、表示部に一の画像のみを表示させるモードと、複数の表示領域を表示するモードとを制御部51で切り替えて表示できる。
[画像の位置合わせ]
Of course, only one image can be displayed on the display unit 52. FIG. 16 shows an example in which the target image is displayed on a different interface screen as another embodiment. As described above, the control unit 51 can switch and display the mode for displaying only one image on the display unit and the mode for displaying a plurality of display areas.
[Image alignment]

さらに、複数の表示領域で表示される画像群は、それぞれが同一の姿勢や位置、角度や傾きで表示されるように調整できる。この調整は、ユーザが手動で行う他、自動的に行うこともできる。例えば、図14に示すように2つの観察対象のワークW1、W2の初期表示状態が合致しないでずれることも考えられる。初期位置がずれているとその後の比較がしづらくなるので、図15に示すように2つのワークW1、W2が同一の姿勢で表示されるように画像の視点や傾きを修正する。この例では、左側の表示領域AのワークW1をリファレンスとして固定し、右側の表示領域Bに表示されるワークW2が、表示領域AのワークW1と同一の姿勢で表示されるように、画像認識やパターンマッチングの技術を利用して自動調整される。例えば各画像から特徴点を抽出して同一の箇所を特定し、この位置を基準として同一の姿勢となるようにいずれか、あるいは両方の画像を回転させる。両方の画像を回転させる際には、水平姿勢の正面図や平面図、右斜め上45°から見た斜視図など、基準となる所定の表示形態を予め設定しておき、両方の画像をこの姿勢に合致させる。あるいは、任意の時点における一方の表示領域での表示状態に視点や拡大率を合わせるように、他方の表示領域における表示状態を調整することもできる。例えば図9や図10に示すインターフェース画面において、類似のワークW3、W4が異なる視点で表示されている状態から、両者の姿勢を揃えるように一方を回転させ、また一方のワークを回転、拡大縮小させるのに同期して、他方のワークの表示状態も同様に変更することができる。   Furthermore, the image groups displayed in the plurality of display areas can be adjusted so that each is displayed with the same posture, position, angle, and inclination. This adjustment can be performed automatically by the user or automatically. For example, as shown in FIG. 14, the initial display states of the two observation objects W1 and W2 may be shifted without matching. If the initial position is deviated, the subsequent comparison becomes difficult. Therefore, the viewpoint and inclination of the image are corrected so that the two works W1 and W2 are displayed in the same posture as shown in FIG. In this example, image recognition is performed so that the work W1 in the left display area A is fixed as a reference and the work W2 displayed in the right display area B is displayed in the same posture as the work W1 in the display area A. And automatic adjustment using pattern matching technology. For example, feature points are extracted from each image to identify the same location, and either or both images are rotated so as to have the same posture with reference to this position. When both images are rotated, a predetermined display form as a reference is set in advance, such as a front view and a plan view in a horizontal posture, and a perspective view seen from the upper right 45 °, and both images are Match the posture. Alternatively, the display state in the other display region can be adjusted so that the viewpoint and the enlargement ratio are matched with the display state in one display region at an arbitrary time. For example, on the interface screen shown in FIG. 9 or FIG. 10, from the state where similar workpieces W3 and W4 are displayed from different viewpoints, one is rotated to align both postures, and one workpiece is rotated and enlarged or reduced. Synchronously with this, the display state of the other workpiece can be changed in the same manner.

ワークW1、W2の位置合わせを行う具体的な手法を、図17のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップS’1で各部の初期化を行う。次いでステップS’2でワーク1の画像合成処理を、ステップS’3でワーク2の画像合成処理をそれぞれ行う。画像合成処理は、図6に基づいて上述した3次元画像データの作成と同様の処理である。ここでは、ピントのあった2次元画像同士の位置決めを行う。次にステップS’4で、ワーク1とワーク2の2次元合成画像間でパターンマッチングを行う。さらにステップS’5で、ワーク1とワーク2の画像のパターンマッチング結果に基づいて、画像間の位置ずれしている回転角度および拡大率を計算する。この計算結果を基に、ステップS’6で一方の画像について位置の補正を行う。すなわち、基準となる画像と略同一の表示となるように、回転角度と拡大率を変更して表示する。これによって、2次元画像の位置合わせが実現される。   A specific method for aligning the workpieces W1 and W2 will be described based on the flowchart of FIG. First, in step S'1, each part is initialized. Next, an image composition process for the work 1 is performed in step S'2, and an image composition process for the work 2 is performed in step S'3. The image composition processing is the same processing as the creation of the three-dimensional image data described above with reference to FIG. Here, the two-dimensional images in focus are positioned. Next, in step S′4, pattern matching is performed between the two-dimensional composite images of the work 1 and the work 2. Further, in step S′5, based on the pattern matching result of the images of the work 1 and the work 2, the rotation angle and the enlargement ratio at which the images are displaced are calculated. Based on the calculation result, the position of one image is corrected in step S′6. That is, the rotation angle and the enlargement ratio are changed and displayed so that the display is substantially the same as the reference image. Thereby, the alignment of the two-dimensional image is realized.

以上の手順では、3次元画像を特定の姿勢で表示した2次元画像を対象に画像の位置あわせを行った。この例に限られず、3次元画像データ同士の位置合わせを行うこともできる。例えば、3次元のパターンマッチングや、3次元の各画像データから立体画像の重心を算出し、重心の軸を基準として3次元画像の姿勢を調整することで、3次元画像を同一姿勢に一致させることができる。重心軸の算出にはモーメントの演算等が利用できる。これによって、3次元の画像データを使って2次元データよりも正確な位置合わせが実現される。   In the above procedure, image alignment is performed for a two-dimensional image obtained by displaying a three-dimensional image in a specific posture. The present invention is not limited to this example, and the alignment of the three-dimensional image data can also be performed. For example, three-dimensional pattern matching or calculating the center of gravity of a stereoscopic image from each three-dimensional image data and adjusting the posture of the three-dimensional image on the basis of the axis of the center of gravity makes the three-dimensional image coincide with the same posture. be able to. For the calculation of the center of gravity axis, moment calculation or the like can be used. As a result, more accurate alignment than two-dimensional data is realized using three-dimensional image data.

姿勢や角度などを同じくする表示態様で複数の画像を表示させることによって、両者の共通部分の認識や相違点の把握を容易に行える。さらに、位置合わせの自動調整機能を使用することで、撮像された画像の表示状態を手動で一致させる手間を省くことができ、例えば画像撮像時の位置決め作業を簡素化して画像取り込みを容易にできる。   By displaying a plurality of images in a display mode having the same posture, angle, etc., it is possible to easily recognize a common part between the two and grasp a difference. Furthermore, by using the automatic alignment adjustment function, it is possible to save the trouble of manually matching the display state of the captured image, and for example, it is possible to simplify the positioning operation at the time of image capturing and to easily capture the image. .

またこの位置合わせは、任意のタイミングで実行できる。例えば画像を画面に表示させた際の初期状態として自動的に行わせることもできる。あるいは、それぞれの画像に対して回転や拡大・縮小などの処理を行った後に、これらの操作をリセットして同一姿勢や初期状態、あるいは設定された状態に回転角度や拡大率などを戻すこともできる。設定された状態としては、任意の回転角や姿勢が設定でき、例えば平面図や斜視図の表示姿勢等が指定できる。特に自動調整された状態を初期状態に設定しておくことで、常に同じ姿勢で対比可能な状態に角度や拡大率を戻すことができ、操作のやり直しや確認作業等に便利である。なお設定された姿勢や初期状態に戻す機能は、すべての表示領域に対して一律に実行する他、任意の表示領域のみを対象とすることもできる。このような位置合わせ機能の実行には、専用の位置合わせボタンを用意しておくことで、機能の呼び出しが容易となりユーザは任意のタイミングで所定の姿勢への復帰を行える。また、画面をダブルクリックする、あるいは特定のショートカットを割り当てる等の方法で位置合わせ機能や初期状態へのリセットを実行させることも可能である。   This alignment can be executed at an arbitrary timing. For example, it can be automatically performed as an initial state when an image is displayed on the screen. Alternatively, after performing processing such as rotation and enlargement / reduction on each image, these operations can be reset to return the rotation angle, enlargement ratio, etc. to the same posture, initial state, or set state. it can. As the set state, an arbitrary rotation angle and posture can be set. For example, a display posture of a plan view or a perspective view can be designated. In particular, by setting the automatically adjusted state as the initial state, the angle and the enlargement ratio can be returned to a state where the comparison can always be made in the same posture, which is convenient for re-operation and confirmation work. The set posture and the function to return to the initial state can be applied to only any display area in addition to being uniformly executed for all display areas. In order to execute such an alignment function, by preparing a dedicated alignment button, the function can be easily called and the user can return to a predetermined posture at an arbitrary timing. It is also possible to execute the alignment function or reset to the initial state by a method such as double-clicking on the screen or assigning a specific shortcut.

上記の例では表示領域A、Bの2つで3次元画像を表示させる例を示したが、3以上の3次元画像を表示させることも可能であることはいうまでもない。また、3次元画像に限られず2次元画像等を表示することも可能である。さらに、同一の観察対象を複数の画面に表示させることも可能である。例えば、同一の試料につき、正面と背面を同時に確認するなど、視点を変えた画像を表示させる場合に有効である。
[キャリブレーション機能]
In the above example, an example in which a three-dimensional image is displayed in two display areas A and B is shown, but it is needless to say that three or more three-dimensional images can be displayed. Further, it is possible to display a two-dimensional image or the like without being limited to the three-dimensional image. Furthermore, the same observation target can be displayed on a plurality of screens. For example, it is effective for displaying images with different viewpoints, such as checking the front and back of the same sample at the same time.
[Calibration function]

次に、画像の位置合わせについて具体例を詳述する。図18は、画像の位置合わせ等の操作を行う拡大観察用操作プログラムのコントローラ部300のユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。まず画像の位置合わせ、すなわち同一の対象物を複数の画像で表示する際に、各画像で表示される対象物の大きさが一致するように補正するキャリブレーション機能について説明する。キャリブレーション機能は、例えば同一の試料を異なる倍率で撮像したため、得られた3次元画像のサイズが異なる場合に、これらの3次元画像で表示される試料の大きさを画面上で揃えるように、一方を拡大・縮小して他方に合わせるよう補正する機能である。キャリブレーション機能は、図26に基づいて後述する倍率調整部522により実現される。図18において、下段の「ファイル選択」欄302から、まず基準(リファレンス)となる3次元画像データを選択する。図の例ではプルダウンメニューで選択しているが、「ファイルを開く」ダイヤログ画面等から選択することも可能であることはいうまでもない。ファイルを選択して「3Dを表示」ボタン304を押下すると、表示部52Bとして図19のような3次元画像のビューワ画面が開き、選択された3次元画像が表示される。この状態では、一の3次元画像のみが表示され、ユーザは上記と同様に画像の拡大・縮小や回転、移動等を行うことができる。また下部の「3Dを閉じる」ボタン306を押下すると、図19のビューワ画面を閉じる。   Next, a specific example of image alignment will be described in detail. FIG. 18 is an image diagram showing a user interface screen of the controller unit 300 of the magnification observation operation program for performing operations such as image alignment. First, a description will be given of a calibration function for correcting image alignment, that is, when displaying the same target object as a plurality of images, so that the size of the target object displayed in each image matches. The calibration function, for example, images the same sample at different magnifications, so that when the size of the obtained three-dimensional image is different, the size of the sample displayed in these three-dimensional images is aligned on the screen, This is a function for correcting one to enlarge / reduce to match the other. The calibration function is realized by a magnification adjustment unit 522 described later with reference to FIG. In FIG. 18, first, 3D image data serving as a reference (reference) is selected from the “file selection” field 302 in the lower row. In the example shown in the figure, the selection is made from the pull-down menu, but it goes without saying that the selection can also be made from the “open file” dialog screen or the like. When a file is selected and the “display 3D” button 304 is pressed, a 3D image viewer screen as shown in FIG. 19 is opened as the display unit 52B, and the selected 3D image is displayed. In this state, only one three-dimensional image is displayed, and the user can perform enlargement / reduction, rotation, movement, and the like of the image as described above. When the “close 3D” button 306 at the bottom is pressed, the viewer screen in FIG. 19 is closed.

次に、基準3次元画像と比較したい比較3次元画像データを、同じく図18の「ファイル選択」欄302から選択する。ファイルを選択後、「ファイル選択」欄302の上段に設けられた「3Dファイル比較」欄310の「比較モード」ボタン312を押下すると、表示部52Bは図20に示すような画面に切り替わり、表示領域A、表示領域Bに分割される。ここでは、既に表示されている基準3次元画像が左側の表示領域Aに表示されると共に、その右側の表示領域Bに、選択した比較3次元画像が並んで表示される。なお、基準3次元画像を保持したまま、比較3次元画像を入れ替える場合は、同様にして図18の「ファイル選択」欄302から、新たに選択したい基準3次元画像を選択する。そして「ファイル選択」欄302の上部に設けられた「サブ切換」ボタン313を押下すると、図20において左側の表示領域Aはそのままで、右側の表示領域Bに、新たに選択した比較3次元画像が並んで表示される。   Next, the comparison 3D image data to be compared with the reference 3D image is selected from the “file selection” column 302 in FIG. When a “comparison mode” button 312 in the “3D file comparison” field 310 provided in the upper part of the “file selection” field 302 is pressed after selecting a file, the display unit 52B switches to a screen as shown in FIG. It is divided into an area A and a display area B. Here, the reference three-dimensional image already displayed is displayed in the left display area A, and the selected comparison three-dimensional image is displayed side by side in the right display area B. In addition, when replacing the comparison three-dimensional image while retaining the reference three-dimensional image, the reference three-dimensional image to be newly selected is similarly selected from the “file selection” field 302 in FIG. When a “sub switch” button 313 provided at the top of the “file selection” field 302 is pressed, the left display area A in FIG. 20 is left as it is, and the newly selected comparison three-dimensional image is displayed in the right display area B. Are displayed side by side.

図20の例に示す画像データは、同一あるいは類似の対象を撮影したものであるが、撮像時の倍率が異なっており、表示されるイメージの大きさが一致しない。この状態から、図18の「3Dファイル比較」欄310の「連動モード」ボタン314を押下すると、図21に示すように、比較3次元画像の表示倍率が変更されて、左側の基準3次元画像と同じ大きさとなるように縮小して表示される。拡大縮小倍率の調整は、上述したとおり3次元データと共に保存された撮像位置に関する基準情報に基づいて行われる。ここでは、各画像の撮像時の倍率を比較して、左側の基準3次元画像の倍率を基準として、右側の比較3次元画像の倍率を一致させるように自動的に拡大縮小率を演算し、演算された値に基づいて表示倍率を変更している。これによって、同じスケールで画像を並べて比較できるので、対比して観察する際に非常に便利となる。なお、倍率調整部522は、表示の拡大縮小倍率の調整を自動で行うこともできるが、手動で行うようにすることもできる。ユーザが手動で表示倍率を変更するには、例えばマウス55aで対象となる3次元画像を選択後、スクロールボタン55dをクリックしたままマウス55aを下方に動かすと画像が縮小表示され、上方に動かすと拡大表示される。
[画像の視点合わせ]
The image data shown in the example of FIG. 20 is obtained by photographing the same or similar target, but the magnification at the time of imaging is different and the sizes of the displayed images do not match. In this state, when the “linked mode” button 314 in the “3D file comparison” column 310 of FIG. 18 is pressed, the display magnification of the comparison 3D image is changed as shown in FIG. 21, and the reference 3D image on the left side is changed. Are reduced to the same size as The adjustment of the enlargement / reduction ratio is performed based on the reference information regarding the imaging position stored together with the three-dimensional data as described above. Here, the magnification at the time of capturing each image is compared, the magnification of the reference three-dimensional image on the left is used as a reference, and the enlargement / reduction ratio is automatically calculated to match the magnification of the right comparison three-dimensional image, The display magnification is changed based on the calculated value. As a result, images can be compared side by side on the same scale, which is very convenient for observation in comparison. Note that the magnification adjustment unit 522 can automatically adjust the enlargement / reduction ratio of the display, but can also be manually performed. In order to change the display magnification manually, for example, after selecting a target three-dimensional image with the mouse 55a, if the mouse 55a is moved downward while the scroll button 55d is being clicked, the image is reduced and displayed. Enlarged display.
[Align image viewpoint]

次に、観察の視点を合わせる手順について説明する。上記と同様に、図18のコントローラ部300から基準3次元画像を選択して表示させ、所望の視点に調整する。視点の調整は、上述の通りマウスのドラッグなどにより行える。ここでは、図19の基準3次元画像を図22のように視点を変更したものとする。次に、上記と同様にして図18のコントローラ部300から比較対象の比較3次元画像を選択して「比較モード」ボタン312を押下すると、図23に示すように基準3次元画像が左側の表示領域Aに、比較3次元画像が右側の表示領域Bに、各々表示される。この状態から、図18の「3Dファイル比較」欄310の「同期セット」ボタン316を押下すると、図24に示すように比較3次元画像の姿勢が、左側の基準3次元画像と同じ視点となるように変更される。視点の変更処理には、上述した画像認識やパターンマッチングの技術が利用される。各画像の回転角度やオフセット位置などを演算し、比較3次元画像の表示姿勢が基準3次元画像と一致するように演算して処理される。またこの際に、上述した3次元データと共に保存された撮像位置に関する基準情報を利用してもよい。以上のようにして、同じ視点から2つの画像を対比して観察できるので、ユーザは視点合わせを手動で行う必要が無く便利に使用できる。   Next, a procedure for adjusting the observation viewpoint will be described. Similarly to the above, the reference three-dimensional image is selected and displayed from the controller unit 300 in FIG. 18 and adjusted to a desired viewpoint. The viewpoint can be adjusted by dragging the mouse as described above. Here, the viewpoint of the reference three-dimensional image of FIG. 19 is changed as shown in FIG. Next, when a comparison three-dimensional image to be compared is selected from the controller unit 300 in FIG. 18 and the “comparison mode” button 312 is pressed in the same manner as described above, the reference three-dimensional image is displayed on the left side as shown in FIG. In the area A, the comparison three-dimensional image is displayed in the display area B on the right side. When the “synchronization set” button 316 in the “3D file comparison” column 310 of FIG. 18 is pressed from this state, the posture of the comparison three-dimensional image becomes the same viewpoint as the reference three-dimensional image on the left as shown in FIG. Will be changed as follows. The above-described image recognition and pattern matching techniques are used for the viewpoint changing process. A rotation angle, an offset position, and the like of each image are calculated and processed so that the display posture of the comparison three-dimensional image matches the reference three-dimensional image. In this case, reference information regarding the imaging position stored together with the above-described three-dimensional data may be used. As described above, since two images can be compared and observed from the same viewpoint, the user does not need to manually adjust the viewpoint and can be used conveniently.

さらにこの状態から、図18の「3Dファイル比較」欄310の「連動モード」ボタン314を押下すると、図25に示すように、視点を同じに維持したまま比較3次元画像の表示倍率が変更されて、左側の基準3次元画像と同じ視点および倍率で表示される。このように、倍率および視点の一致を共に行うことで、様々な画像を観察しやすい優れた環境が実現される。   Furthermore, when the “interlocking mode” button 314 in the “3D file comparison” column 310 in FIG. 18 is pressed from this state, the display magnification of the comparative three-dimensional image is changed while maintaining the same viewpoint as shown in FIG. Are displayed at the same viewpoint and magnification as the reference three-dimensional image on the left side. In this way, by performing both magnification and viewpoint coincidence, an excellent environment in which various images can be easily observed is realized.

またユーザは、表示中の3次元画像を表示状態を、2次元画像として保存することもできる。図18のコントローラ部300画面上部の「高さ調整」スライダ320の下に設けられた「保存」ボタン322を押下すると、2次元画像として保存するダイヤログボックスが開くので、保存先やファイル名、ファイル形式などを指定して、3次元画像を現在表示中の2次元画像として保存する。また、「保存」ボタン322の下に設けられた「リセット」ボタン324は、3次元画像を回転、移動等させた後初期状態に戻したい場合に押下すると、ファイルを開いた直後の状態での初期状態の姿勢に戻る。さらに「保存」ボタン322の上方に配置された「高さ調整」スライダ320は、3次元画像の立体感を調整するものである。「高さ調整」スライダ320を中間位置から下方に移動させるほど、立体感が強調され、逆に上方に移動させるほど立体感が弱められ平面に近付く。なお、ここで説明したコントローラ部300の機能や操作方法は一例であって、プログラムのユーザインターフェース画面や操作方法などは、適宜変更可能であることはいうまでもない。また、コントローラ部に相当するハードウェアを拡大観察装置に設置することもできる。
[3次元表現パターン画像]
The user can also save the display state of the three-dimensional image being displayed as a two-dimensional image. When a “Save” button 322 provided below the “Height Adjustment” slider 320 at the top of the controller unit 300 screen of FIG. 18 is pressed, a dialog box for saving as a two-dimensional image is opened. A file format or the like is specified, and the three-dimensional image is saved as the currently displayed two-dimensional image. A “reset” button 324 provided below the “save” button 322 is used to return to the initial state after rotating or moving the three-dimensional image. Return to the initial posture. Further, a “height adjustment” slider 320 disposed above the “save” button 322 adjusts the stereoscopic effect of the three-dimensional image. As the “height adjustment” slider 320 is moved downward from the intermediate position, the stereoscopic effect is emphasized. Conversely, as the slider 320 is moved upward, the stereoscopic effect is weakened and approaches a plane. It should be noted that the functions and operation methods of the controller unit 300 described here are merely examples, and it goes without saying that the user interface screen and operation method of the program can be changed as appropriate. In addition, hardware corresponding to the controller unit can be installed in the magnification observation apparatus.
[3D expression pattern image]

次に、3次元画像の高さに基づいて3次元表現パターン画像を生成する手順について説明する。撮像部で撮像された3次元画像は高さ情報を有しているが、その表面状態によっては高さが判別しづらいことがある。一般に、3次元画像はコンピュータグラフィック(CG)の技法を用いて、表面を撮像した画像データ(テクスチャ)を3次元画像に貼り付けるなど、表示画面上で擬似的に再現されたものであるため、表面の模様が複雑な場合など、高低差を判別し難くなることがある。そこで、3次元画像の表面を高低差に応じて色分けするよう着色し、色の違いで高さを表現することが行われている。例えば、高い位置から低い位置にかけて、色を赤→橙→黄→緑→水→青→黒となるように、一定幅の高さ毎に色を区切ったり、あるいはカラーグラデーションによって漸増的に色変化させるなどして、所定の範囲の色変化を有する色パレットを作成し、色パレットの各色に対して高さを割り当てる。色パレットは、表示部で表示可能な色数の範囲内で、色の区分けを決定する。例えば8色や16色、256色といった区分けを行う。色パレットに含まれる区分けされた色と高さの割り当ては、割り当て部512が自動的に行う。割り当て部512で決定された対応関係に基づいて、高さあるいは高さの範囲毎に色が1:1に対応する。なお、高さに対応する色をそのまま3次元着色画像に表示してもよいし、3次元画像上で高さ方向(Z方向)に隣接する色同士の間でグラデーションを施し、色同士の境界部分をなめらかに表示するようにしてもよい。
[制御部51のブロック図]
Next, a procedure for generating a three-dimensional expression pattern image based on the height of the three-dimensional image will be described. Although the three-dimensional image captured by the imaging unit has height information, it may be difficult to determine the height depending on the surface state. In general, a three-dimensional image is a pseudo-reproduced image on a display screen, such as pasting image data (texture) obtained by imaging a surface on a three-dimensional image using a computer graphic (CG) technique. In some cases, such as when the surface pattern is complex, it may be difficult to distinguish the height difference. Therefore, the surface of a three-dimensional image is colored so as to be color-coded according to the height difference, and the height is expressed by the color difference. For example, from high to low positions, the colors are changed from red to orange to yellow to green to water to blue to black, and the colors are separated by heights of a certain width, or the color changes gradually by color gradation. For example, a color palette having a predetermined range of color changes is created, and a height is assigned to each color in the color palette. The color palette determines the color classification within the range of the number of colors that can be displayed on the display unit. For example, classification such as 8 colors, 16 colors, and 256 colors is performed. The assignment unit 512 automatically assigns the divided colors and heights included in the color palette. Based on the correspondence determined by the assigning unit 512, the color corresponds to 1: 1 for each height or height range. Note that the color corresponding to the height may be displayed as it is on the three-dimensional colored image, or a gradation is applied between colors adjacent to each other in the height direction (Z direction) on the three-dimensional image, and the boundary between the colors. You may make it display a part smoothly.
[Block Diagram of Control Unit 51]

図26に、生成された3次元画像に対して種々の処理を行う制御部51の構成をブロック図で示す。この図に示すように、制御部51は3次元画像を保持又は記憶するための記憶部53Aと、生成、調整された3次元画像や3次元着色画像を表示するための表示部52と、ユーザが各種の操作を行うための操作部55とを接続している。記憶部53Aは、上記の手順で生成した3次元画像を一時的に保存するメモリや、データファイルとして保存するハードディスクなどの二次記憶媒体などが利用できる。3次元画像データは、上述の通り、高さに関する情報及び大きさに関するX,Y,Z方向の基準データを含んでいる。操作部55は、上述の通りユーザが拡大観察装置に対して操作を行うための入力デバイスである。また図26に示す制御部51は、割り当て部512と、着色画像生成部514と、画像調整部516と、モード切替部518を備える。画像調整部516はさらに、透過率調整部520と、倍率調整部522と、視点調整部524とを備えている。なお画像調整部516は、後述の通り3次元着色画像のみならず、元の3次元画像に対しても種々の調整を行うことができる。
[割り当て部512]
FIG. 26 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 51 that performs various processes on the generated three-dimensional image. As shown in this figure, the control unit 51 includes a storage unit 53A for holding or storing a three-dimensional image, a display unit 52 for displaying a generated and adjusted three-dimensional image or a three-dimensional colored image, a user Is connected to an operation unit 55 for performing various operations. As the storage unit 53A, a memory that temporarily stores the three-dimensional image generated by the above procedure, a secondary storage medium such as a hard disk that stores data as a data file, or the like can be used. As described above, the three-dimensional image data includes information regarding the height and reference data in the X, Y, and Z directions regarding the size. The operation unit 55 is an input device for the user to operate the magnification observation apparatus as described above. The control unit 51 illustrated in FIG. 26 includes an allocation unit 512, a colored image generation unit 514, an image adjustment unit 516, and a mode switching unit 518. The image adjustment unit 516 further includes a transmittance adjustment unit 520, a magnification adjustment unit 522, and a viewpoint adjustment unit 524. Note that the image adjustment unit 516 can perform various adjustments not only on the three-dimensional colored image but also on the original three-dimensional image as described later.
[Allocation unit 512]

割り当て部512は、まず3次元画像データが有する高さ情報の分布を調べ、その最大高さと最小高さを検出する。一方で、所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを予め設定し、この色パレットの範囲の終端に位置する最大色と最小色が、最大高さと最小高さになるように、高さと色の対応関係を割り当てる。割り当ては均等に行い、高さと色の範囲の終端値を一致させた状態で、色の区分け数で高さの高低差を均等に割り、区分けされた色毎の高さを算出する。3次元画像の高さは、最小値が0となるように相対的な高低差で算出することにより、分かり易くできる。また色の区分は、範囲の終端値である最大色と最小色を決定し、この間の区分けする増分が高さで5、10、100など、区切りのよい値となるように割り当てると、表示部52での表示が見やすくなり好ましい。   The assigning unit 512 first examines the distribution of height information included in the three-dimensional image data, and detects the maximum height and the minimum height. On the other hand, a color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is preset, and the maximum and minimum colors located at the end of the range of this color palette are set to the maximum and minimum heights. Assign the correspondence between height and color. Allocation is performed evenly, and with the height and the end value of the color range matched, the height difference is equally divided by the number of color divisions, and the height for each divided color is calculated. The height of the three-dimensional image can be easily understood by calculating the relative height difference so that the minimum value is zero. Further, the color division is determined by determining the maximum color and the minimum color which are the end values of the range, and assigning an increase in the division between them to a value with good separation such as 5, 10, 100, etc. The display at 52 is easy to see and is preferable.

また、割り当て部512による割り当て方法は、最大、最小高さといった終端の値を基準とする方法の他、例えば高さの分散や標準偏差に基づき、平均や中心値を基準として割り当てる方法や、ヒストグラムから高さの分布の多い領域を中心として割り当てる方法、あるいは最大値や最小値をエラーとして排除し、次点のデータに基づいて割り当てる方法なども適宜利用できる。
[着色画像生成部514]
In addition to the method based on the end values such as the maximum and minimum heights, the allocation method by the allocation unit 512 is a method of allocating on the basis of an average or a center value based on, for example, height dispersion or standard deviation, or a histogram A method of assigning a region having a large distribution of height from the center or a method of eliminating the maximum value or the minimum value as an error and assigning based on the next point data can be used as appropriate.
[Colored image generating unit 514]

このようにして対応関係が決まると、これに基づいて3次元画像の表面の高さ毎に色を割り当てていき、3次元着色画像を着色画像生成部514で生成する。3次元着色画像は、3次元画像の表面を走査し、各位置の高さ情報を色情報に置き換えて作成される。この例においては、3次元画像の表面位置のみについて着色を行うことで処理の簡素化を図っている。着色は、例えば、ワイヤフレームモデルをベースにして、各高さに割り当てられた色のテクスチャデータを表面に貼り付ける。ただ、より詳細な観察を行うためにサーフェスモデルやソリッドモデルを使用したり、ボクセル(3D画素)データに変換することもできる。一例として、図27の3次元画像を3次元着色画像に変換した例を図28に示す。3次元着色画像を表示するには、図18に示すコントローラ部300おいて「高さ/カラー」ボタン326を押下する。これにより3次元画像が3次元着色画像に切り替えられ、高さに応じて色分けされて表示されるので、試料の表面模様などに拘わらず形状、特に高さのイメージを容易に把握できるようになる。
[色ゲージ402]
When the correspondence is determined in this way, a color is assigned for each surface height of the three-dimensional image based on this, and the three-dimensional colored image is generated by the colored image generation unit 514. The three-dimensional colored image is created by scanning the surface of the three-dimensional image and replacing the height information at each position with color information. In this example, the process is simplified by coloring only the surface position of the three-dimensional image. For coloring, for example, based on a wire frame model, texture data of a color assigned to each height is pasted on the surface. However, a surface model or solid model can be used for more detailed observation, or it can be converted into voxel (3D pixel) data. As an example, FIG. 28 shows an example in which the three-dimensional image in FIG. 27 is converted into a three-dimensional colored image. In order to display a three-dimensional colored image, a “height / color” button 326 is pressed in the controller unit 300 shown in FIG. As a result, the three-dimensional image is switched to a three-dimensional colored image, and is displayed by being color-coded according to the height, so that the shape, particularly the height image, can be easily grasped regardless of the surface pattern of the sample. .
[Color gauge 402]

さらに、表示部52の一部に色と高さの対応関係を示す色ゲージ402を表示する。図28の例では画面の左側に色ゲージ402を表示しているが、色ゲージ402は任意の位置に配置してよく、また表示/非表示を切り替え可能としてもよい。この図に示す色ゲージ402は、バー状の色パレットを縦置きに表示し、色に割り当てられた高さの代表値を併記している。色ゲージ402によって、どの色がどの程度の高さに相当するかの指標がユーザに理解でき、さらに高さの数値を併記することで表示部52における長さと実際の寸法の尺度の表示ともなる。この例では、最低高さを基準すなわち0とする相対高さを示しており、最高高さを色ゲージ402の上部に表示することで、試料のピーク高さが理解できる。なお、高さの代表値は5、10、100など、一定の増分とすることもできる。またこの例では、最低高さを0とした相対高さを示しているが、相対高さの基準値は任意の値が使用でき、または絶対的な高さ表記とすることもできる。色ゲージ402を表示することで、ユーザは色と高さとの対応関係を確認できるので、この具体的な関係や値を一々記憶しておく必要がなく、色で高低のイメージを把握しつつ、具体的な値は色ゲージ402を参照して観察を容易にできる。
[スケールグリッド404]
Further, a color gauge 402 indicating the correspondence between color and height is displayed on a part of the display unit 52. In the example of FIG. 28, the color gauge 402 is displayed on the left side of the screen. However, the color gauge 402 may be arranged at an arbitrary position, and display / non-display may be switched. The color gauge 402 shown in this figure displays a bar-shaped color palette in a vertical orientation and also shows representative values of heights assigned to colors. The color gauge 402 allows the user to understand which color corresponds to what height, and by displaying a numerical value of the height, the display unit 52 can also display a scale of the length and actual dimensions. . In this example, the relative height with the minimum height as a reference, that is, 0 is shown, and the peak height of the sample can be understood by displaying the maximum height at the top of the color gauge 402. Note that the representative value of the height may be a constant increment such as 5, 10, 100, or the like. Further, in this example, the relative height with the minimum height being 0 is shown, but any value can be used as the reference value for the relative height, or an absolute height can be expressed. By displaying the color gauge 402, the user can confirm the correspondence between the color and the height, so there is no need to store this specific relationship or value one by one, Specific values can be easily observed with reference to the color gauge 402.
[Scale grid 404]

さらに、3次元画像のX,Y,Z方向の大きさを示すスケールグリッド404を表示することもできる。図29に、図28の3次元着色画像にスケールグリッド404を表示した例を示す。この図に示すように、スケールグリッド404は3次元画像のX,Y,Z方向の直交座標軸を表示し、各座標軸上には尺度を表記する。尺度の表記は、色ゲージ402の尺度表記と一致させるが、ここでも5、10、100など、一定の増分の代表値としてもよい。スケールグリッド404を表示することで、3次元画像の奥行きや幅などの実際の寸法を把握できる。またスケールグリッド404は、3次元画像に付随して表示され、3次元画像を回転させると、スケールグリッド404も一体となって回転する。このため、直交座標が3次元画像の基準線のようにも機能し、回転角度や視点の確認にも役立つ。スケールグリッド404の表示切り替えは、図18に示すコントローラ部300の「スケール」ボタン330を押下することで、トグル式にON/OFFを切り替え可能である。
[透過率調整部520]
Furthermore, a scale grid 404 indicating the sizes of the three-dimensional image in the X, Y, and Z directions can be displayed. FIG. 29 shows an example in which the scale grid 404 is displayed on the three-dimensional colored image of FIG. As shown in this figure, the scale grid 404 displays orthogonal coordinate axes in the X, Y, and Z directions of the three-dimensional image, and scales are written on each coordinate axis. The scale notation is consistent with the scale notation of the color gauge 402, but it may be a representative value of a certain increment such as 5, 10, 100, etc. By displaying the scale grid 404, the actual dimensions such as the depth and width of the three-dimensional image can be grasped. The scale grid 404 is displayed along with the three-dimensional image, and when the three-dimensional image is rotated, the scale grid 404 is also rotated together. For this reason, the orthogonal coordinates also function as a reference line of a three-dimensional image, which is useful for checking the rotation angle and viewpoint. The display of the scale grid 404 can be toggled ON / OFF by pressing the “scale” button 330 of the controller unit 300 shown in FIG.
[Transmissivity adjuster 520]

また、着色画像生成部514で生成された3次元着色画像は、表示部52上で元の3次元画像上に重ねて表示可能である。また、元の3次元画像と独立して表示させてもよい。例えば元の3次元画像と並べて3次元着色画像を表示したり、3次元着色画像のみを表示させるよう構成できる。さらに3次元着色画像は透過性を持たせることができ、3次元画像に3次元着色画像を重ねて表示する際に、3次元画像の表面パターンが3次元着色画像の下から透けて見えるように調整できる。図30に、図29の3次元着色画像において透過率を50%に設定した状態を示す。図30は、図27の元の3次元画像と図28の3次元着色画像とを重ね合わせた状態に表示されており、これによって3次元画像で表示される観察対象の試料の高さと表面状態とを同時に確認できる。透過率は、図26の画像調整部516に含まれる透過率調整部520で調整される。図18に示すコントローラ部300の例では、「高さ/カラー」ボタン326の下に設けられた透過率調整スライダ328を操作することで、透過率を0〜100%まで連続的に調整できる。これにより、元の3次元画像と色による高さ情報とを同時に、所望の比率で表示でき、ユーザの嗜好や観察目的などに応じて調整できる。また透過率調整部520は、3次元着色画像でなく3次元画像の透過率を調整することでも同様の効果を得られる。
[倍率調整部522]
Further, the three-dimensional colored image generated by the colored image generation unit 514 can be displayed on the display unit 52 so as to be superimposed on the original three-dimensional image. Moreover, you may display independently of the original three-dimensional image. For example, a 3D colored image can be displayed side by side with the original 3D image, or only a 3D colored image can be displayed. Furthermore, the three-dimensional colored image can be made transparent, and when the three-dimensional colored image is superimposed on the three-dimensional image and displayed, the surface pattern of the three-dimensional image can be seen through from below the three-dimensional colored image. Can be adjusted. FIG. 30 shows a state in which the transmittance is set to 50% in the three-dimensional colored image of FIG. FIG. 30 is displayed in a state where the original three-dimensional image of FIG. 27 and the three-dimensional colored image of FIG. 28 are superimposed, and thereby the height and surface state of the sample to be observed displayed in the three-dimensional image. Can be confirmed at the same time. The transmittance is adjusted by the transmittance adjusting unit 520 included in the image adjusting unit 516 in FIG. In the example of the controller unit 300 shown in FIG. 18, the transmittance can be continuously adjusted from 0 to 100% by operating the transmittance adjustment slider 328 provided under the “height / color” button 326. Accordingly, the original three-dimensional image and the height information by color can be displayed at a desired ratio at the same time, and can be adjusted according to the user's preference, observation purpose, and the like. Further, the transmittance adjusting unit 520 can obtain the same effect by adjusting the transmittance of the three-dimensional image instead of the three-dimensional colored image.
[Magnification adjustment unit 522]

さらに、図26の画像調整部516に含まれる倍率調整部522は、上述した画像の位置合わせを行うキャリブレーション機能を実行するための部材である。倍率調整部522により、後述するように複数の3次元画像を表示する際の試料の大きさを表示部52の画面上で自動的に揃えることができる。
[視点調整部524]
Furthermore, the magnification adjustment unit 522 included in the image adjustment unit 516 in FIG. 26 is a member for executing the above-described calibration function for performing image alignment. The magnification adjustment unit 522 can automatically align the sample sizes when displaying a plurality of three-dimensional images on the screen of the display unit 52, as will be described later.
[Viewpoint adjustment unit 524]

さらにまた、図26の画像調整部516に含まれる視点調整部524は、上述した複数の3次元画像の視点を合わせる機能を実現する。視点調整部524は、基準となる3次元画像で表示される対象物の視点と、比較対象となる3次元画像で表示される対象物の視点とを一致させるように調整する。具体的には、上述の通り画像認識やパターンマッチングなどの手法により、基準となる3次元画像の回転角度やオフセット量を検出し、これに基づいて比較3次元画像の姿勢を変更する。この視点調整部524は、3次元画像に対しても、3次元着色画像に対しても適用可能である。また、この視点調整部524は自動で相互の3次元画像の視点が一致するよう調整するが、ユーザが手動で3次元画像や3次元着色画像の姿勢を変更して、各画像の視点が一致するよう調整することもできる。ユーザが手動で視点を調整する場合は、上述の通りマウス55aを使用して各3次元画像を回転、移動させて、これらの姿勢が一致するように調整する。この例では、マウス55aの左ボタン55bをドラッグすると選択された3次元画像が回転し、右ボタン55cをドラッグすると3次元画像を移動できる。またスクロールボタン55dをクリックしたままマウス55aを上下動させると、選択された3次元画像の表示倍率が変更される。なお、マウス55aの左右ボタン55b、55cを同時にクリックすると、3次元画像読み込み時の初期状態の姿勢に戻すことができる。このような操作によって、ユーザは所望の視点に3次元画像を調整できる。
[高さ基準位置の指定]
Furthermore, the viewpoint adjustment unit 524 included in the image adjustment unit 516 in FIG. 26 realizes the function of matching the viewpoints of the above-described plurality of three-dimensional images. The viewpoint adjustment unit 524 performs adjustment so that the viewpoint of the object displayed as the reference three-dimensional image matches the viewpoint of the object displayed as the comparison target three-dimensional image. Specifically, as described above, the rotation angle and offset amount of the reference three-dimensional image are detected by a method such as image recognition and pattern matching, and the posture of the comparative three-dimensional image is changed based on this. This viewpoint adjustment unit 524 can be applied to both a three-dimensional image and a three-dimensional colored image. The viewpoint adjustment unit 524 automatically adjusts the viewpoints of the three-dimensional images so that the viewpoints of the three-dimensional images and the three-dimensional colored images are manually changed by the user. It can also be adjusted. When the user manually adjusts the viewpoint, the three-dimensional images are rotated and moved using the mouse 55a as described above and adjusted so that their postures coincide. In this example, when the left button 55b of the mouse 55a is dragged, the selected three-dimensional image is rotated, and when the right button 55c is dragged, the three-dimensional image can be moved. If the mouse 55a is moved up and down while the scroll button 55d is being clicked, the display magnification of the selected three-dimensional image is changed. If the left and right buttons 55b and 55c of the mouse 55a are simultaneously clicked, it is possible to return to the initial posture when reading the three-dimensional image. By such an operation, the user can adjust the three-dimensional image to a desired viewpoint.
[Specify height reference position]

さらに視点調整部は、3次元着色画像に限らず、複数の3次元画像を重ね合わせる際に、重ね合わせの基準となる高さを指定可能とすることで、重ね合わせを行う3次元画像間の高さに関してずれがある場合でも重ね合わせを容易に行える。異なる3次元画像においては、同じ形状を含んでいても高さ方向に位置ずれやオフセットが存在することがあり、このような画像においてはそのままで比較や重ね合わせを行う前に、基準となる高さを揃えてやることでこれらの作業をより適切に行うことができる。基準高さの指定は、3次元画像上から所望の位置をマウス等のポインティングデバイスでクリックすること等により容易に行える。このようにして、高さ方向の基準が異なる3次元画像においても、指定された基準に基づいて各画像の基準を揃えることにより、重ね合わせを容易に行うことができる。
[モード切替部518]
Further, the viewpoint adjustment unit is not limited to a three-dimensional colored image, and when a plurality of three-dimensional images are superimposed, a height serving as a reference for superimposition can be specified, so that the three-dimensional images between the three-dimensional images to be superimposed can be specified. Even if there is a deviation in height, superposition can be easily performed. In different three-dimensional images, even if they contain the same shape, there may be positional deviation or offset in the height direction. In such images, the reference height before comparison or overlaying is performed as it is. It is possible to perform these operations more appropriately by aligning the sizes. The reference height can be easily specified by clicking a desired position on the three-dimensional image with a pointing device such as a mouse. In this way, even in a three-dimensional image having different height-direction standards, it is possible to easily perform superposition by aligning the standards of the respective images based on the designated standards.
[Mode switching unit 518]

以上は、一枚の3次元画像に対して3次元着色画像を生成、表示する例を説明したが、本実施の形態では図31及び図32に示すように、複数の3次元画像に対しても同様に3次元着色画像を生成、表示できる。この際、高さと色の対応関係は、各画像毎に独立して設定することもできるし、統一した対応関係をすべての画像に適用することもできる。本実施の形態に係る拡大観察装置は、各3次元画像毎に独立して対応関係を設定する通常モードと、1の3次元画像を基準3次元画像として、これに基づいて設定される対応関係をすべての3次元画像に適用する絶対値比較モードを備えている。これらのモードは、図26において制御部51に含まれるモード切替部518により切り替えられる。モード切替部518は、ユーザが操作部55によって命令を入力し、これに基づいてモードを切り替える。   The above has described an example in which a three-dimensional colored image is generated and displayed for a single three-dimensional image. In the present embodiment, as shown in FIGS. 31 and 32, a plurality of three-dimensional images are displayed. Similarly, a three-dimensional colored image can be generated and displayed. At this time, the correspondence between height and color can be set independently for each image, or a unified correspondence can be applied to all images. The magnification observation apparatus according to the present embodiment includes a normal mode in which a correspondence relationship is set independently for each three-dimensional image, and a correspondence relationship set based on the three-dimensional image as a reference three-dimensional image. Is applied to all three-dimensional images. These modes are switched by a mode switching unit 518 included in the control unit 51 in FIG. In the mode switching unit 518, the user inputs a command through the operation unit 55, and switches the mode based on the command.

図31及び図32は、類似する形状で大きさの異なる試料を撮像した3次元画像を、表示部52の表示領域A、Bにそれぞれ表示したものである。この例では、表示領域Aに示す3次元画像を基準3次元画像とし、表示領域Bに示す3次元画像を比較3次元画像とする。これらの図に示す複数の3次元着色画像の表示例において、図31は通常モードによる表示を、図32は、絶対値比較モードによる表示を、それぞれ示している。
[通常モード]
31 and 32 show three-dimensional images obtained by imaging samples having similar shapes and different sizes in the display areas A and B of the display unit 52, respectively. In this example, the 3D image shown in the display area A is a reference 3D image, and the 3D image shown in the display area B is a comparative 3D image. In the display examples of the plurality of three-dimensional colored images shown in these drawings, FIG. 31 shows the display in the normal mode, and FIG. 32 shows the display in the absolute value comparison mode.
[Normal mode]

通常モードでは、上述の通り各々の3次元画像に含まれる高さの最大値および最小値に色パレットの最大色および最小色をそれぞれ割り当て、各3次元画像毎に独立した対応関係を設定して、着色画像生成部514が3次元着色画像を生成して表示部52に表示する。図31の例では、表示領域A、Bそれぞれにおいて各3次元画像に、色パレットの色をすべて割り当てて3次元着色画像を生成しているため、ダイナミックレンジを広くとり表現力の高い表示が可能で、各3次元着色画像を単独で観察するのに適している。また、通常モードにおいて、上述したスケールグリッド404の表示ON/OFFや透過率の変更が利用できる。図33に、図31の通常モードにおいて3次元着色画像の透過率を透過率調整スライダ328で0%として元の3次元画像を表示させた例を、また図34に、同じく図31の透過率を50%として元の3次元画像に3次元着色画像を重ねて表示させた例を、それぞれ示す。一方、この状態では各3次元着色画像に着色した色パターンのスケール感が統一されていないため、実際の大きさを対比するには適していない。
[絶対値比較モード]
In the normal mode, as described above, the maximum color and the minimum color of the color palette are assigned to the maximum value and the minimum value included in each three-dimensional image, and an independent correspondence is set for each three-dimensional image. The colored image generation unit 514 generates a three-dimensional colored image and displays it on the display unit 52. In the example of FIG. 31, since the three-dimensional colored image is generated by assigning all the colors of the color palette to each three-dimensional image in each of the display areas A and B, it is possible to display with a wide dynamic range and high expressive power. Therefore, it is suitable for observing each three-dimensional colored image independently. In the normal mode, the above-described display ON / OFF of the scale grid 404 and the change of the transmittance can be used. FIG. 33 shows an example in which the original three-dimensional image is displayed with the transmittance of the three-dimensional colored image set to 0% by the transmittance adjustment slider 328 in the normal mode of FIG. 31, and FIG. 34 shows the transmittance of FIG. An example in which a three-dimensional colored image is superimposed on the original three-dimensional image and displayed as 50% is shown. On the other hand, in this state, the scale feeling of the color patterns colored in the respective three-dimensional colored images is not unified, so that it is not suitable for comparing the actual sizes.
[Absolute value comparison mode]

これに対して、図32に示す絶対値比較モードでは、基準3次元画像である表示領域Aの3次元画像データに基づいて決定された色パレットの対応関係を、表示領域Bの比較大正3次元画像にも適用している。このように共通の対応関係に基づいて着色を行う結果、同じ高さが同じ色で表示されるため、高さの比較という観察には適している。図32の例では、同時にキャリブレーション機能を実行して、右側の比較3次元画像の表示倍率を変更して左側の基準3次元画像と同じスケールで表示している。これにより、高さののみならず、大きさも統一した状態でより精度の高い比較が可能となる。もちろん、各画像は独立して拡大縮小表示や回転、移動などが自在に行えるため、必要な部位を拡大して観察することも容易に行える。さらに、両者を連動して拡大縮小、回転、移動など視点変更を行えることも、上述した通りである。さらに、透過率調整スライダ328により3次元着色画像の透過率の調整も可能である。例えば、同じスケールで試料の表面状態を確認したい場合は、図35に示すように3次元着色画像の透過率を0%として元の3次元画像のみを表示させることもでき、また図36に示すように透過率を50%として元の3次元画像と3次元着色画像をそれぞれ重ねた状態に表示して、表面状態と高さを同時に観察することもできる。さらに、各表示領域に色ゲージ402を表示し、またスケールグリッド404の表示をON/OFFすることも可能であることは上述した通りである。特に、各画像は独立して視点を変更できるので、スケールグリッド404を表示させたまま画像に回転させるとスケールグリッド404も付随して回転し、スケールグリッド404の表示状態から現在の視点の位置を確認できるので、各画像における視点の位置を把握できる利点が得られる。このように、絶対値比較モードは複数の試料を対比して観察する用途に好適に利用できる。   On the other hand, in the absolute value comparison mode shown in FIG. 32, the correspondence relationship between the color palettes determined based on the three-dimensional image data of the display area A, which is the reference three-dimensional image, is compared with the comparison Taisho 3D of the display area B. It is also applied to images. As a result of coloring based on the common correspondence as described above, the same height is displayed in the same color, which is suitable for observation of height comparison. In the example of FIG. 32, the calibration function is executed at the same time, and the display magnification of the right comparison 3D image is changed and displayed on the same scale as the left reference 3D image. As a result, not only the height but also the size is unified, and a more accurate comparison is possible. Of course, since each image can be independently enlarged and reduced, rotated, moved, etc., it is possible to easily enlarge and observe a necessary part. In addition, as described above, the viewpoint can be changed by enlarging / reducing, rotating, or moving in conjunction with each other. Furthermore, the transmittance of the three-dimensional colored image can be adjusted by the transmittance adjustment slider 328. For example, when it is desired to check the surface state of the sample at the same scale, only the original three-dimensional image can be displayed with the transmittance of the three-dimensional colored image set to 0% as shown in FIG. Thus, the original three-dimensional image and the three-dimensional colored image can be displayed in a superimposed state with a transmittance of 50%, and the surface state and height can be observed simultaneously. Further, as described above, the color gauge 402 can be displayed in each display area, and the display of the scale grid 404 can be turned ON / OFF. In particular, since the viewpoint can be changed independently for each image, if the scale grid 404 is rotated while the scale grid 404 is displayed, the scale grid 404 is also rotated and the position of the current viewpoint is determined from the display state of the scale grid 404. Since it can confirm, the advantage which can grasp | ascertain the position of the viewpoint in each image is acquired. Thus, the absolute value comparison mode can be suitably used for applications in which a plurality of samples are compared and observed.

なお、上記の例では基準3次元画像と一の比較3次元画像の2つの画像を表示する例を示したが、3以上の画像を表示可能であることはいうまでもない。複数の画像は、表示部52を複数の表示領域に分割して、並べて一覧表示する。また、別ウィンドウを開いてウィンドウ毎に個別に表示させてもよい。
[表現パターン]
In the above example, two examples of the reference three-dimensional image and the one comparison three-dimensional image are displayed. Needless to say, three or more images can be displayed. The plurality of images are displayed in a list by dividing the display unit 52 into a plurality of display areas. Alternatively, a separate window may be opened and displayed individually for each window.
[Expression pattern]

以上のようにして、高さを色で表現して3次元着色画像を生成したが、色に限られず、表示部52で表現可能な他の表現パターンを用いて高さを表現することもできる。例えば表現パターンとして、色に変わって輝度や明るさ、濃淡、あるいはテクスチャやハッチングなど表面模様の変更や、所定高さ毎に色やハッチングパターンが異なる等高線を付加する手法等が利用できる。特に輝度を表現パターンとして使用すると、表示画面がモノクロで色を表現できない場合等に、明暗で高さを表現できる。また逆に色の再現性が優れた表示部52の場合は、明るさ、色相、彩度のいずれかを変更するように表現パターンを設定することもでき、さらに複数の表現パターンを組み合わせることもできる。このようにして、着色画像生成部に代わって表現パターン画像生成部が、3次元着色画像に代わって3次元表現パターン画像を生成することでも、表示部において高さを様々な表現パターンにより表現できる。   As described above, the three-dimensional colored image is generated by expressing the height with the color. However, the height is not limited to the color, and the height can be expressed using other expression patterns that can be expressed by the display unit 52. . For example, as an expression pattern, it is possible to use a method of changing the surface pattern such as brightness, brightness, shading or texture or hatching instead of color, or adding contour lines having different colors or hatching patterns for each predetermined height. In particular, when luminance is used as an expression pattern, the height can be expressed in light and dark when the display screen cannot be expressed in monochrome. On the contrary, in the case of the display unit 52 having excellent color reproducibility, the expression pattern can be set so as to change any one of brightness, hue, and saturation, and a plurality of expression patterns can be combined. it can. In this way, even when the expression pattern image generation unit generates a three-dimensional expression pattern image instead of the coloring image generation unit instead of the coloring image generation unit, the height can be expressed by various expression patterns on the display unit. .

本発明の拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察用操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器は、顕微鏡やデジタルマイクロスコープに利用して、観察対象の試料を複数同一画面に表示して対比できる。   The magnified observation apparatus, magnified image observation method, magnified observation operation program, and computer-readable recording medium or recorded apparatus of the present invention are used in a microscope or a digital microscope, and a plurality of samples to be observed are displayed on the same screen. Display and contrast.

本発明の実施の形態に係る拡大観察装置の外観図である。1 is an external view of a magnification observation apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図である。It is a block diagram of the magnification observation device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図である。It is a block diagram of the magnification observation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 高さzに対する受光データの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the received light data with respect to height z. 3次元データの撮像方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the imaging method of three-dimensional data. 複数の2次元画像データから合成画像を生成する一手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining one procedure which produces | generates a synthesized image from several two-dimensional image data. 本発明の一実施の形態に係る拡大観察用操作プログラムのインターフェース画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the interface screen of the operation program for magnification observation which concerns on one embodiment of this invention. 図7の状態から表示領域Bの3次元画像の視点を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the viewpoint of the three-dimensional image of the display area B from the state of FIG. 図7の状態から表示領域Aの3次元画像の視点を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the viewpoint of the three-dimensional image of the display area A from the state of FIG. 図7の状態から表示領域A、Bの3次元画像の視点を同時に変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the viewpoint of the three-dimensional image of the display areas A and B simultaneously from the state of FIG. 表示領域A、Bの3次元画像の拡大率を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the expansion ratio of the three-dimensional image of the display areas A and B. FIG. 表示領域A、Bの3次元画像の拡大率を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the expansion ratio of the three-dimensional image of the display areas A and B. FIG. 表示領域A、Bの3次元画像の拡大率を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the expansion ratio of the three-dimensional image of the display areas A and B. FIG. 2つの画像の表示状態が合致しない例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which the display state of two images does not correspond. 図14の画像の表示状態を一致させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which made the display state of the image of FIG. 14 correspond. 本発明の他の実施の形態に係る拡大観察用操作プログラムのインターフェース画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the interface screen of the operation program for magnification observation which concerns on other embodiment of this invention. ワークの位置合わせを行う一手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining one procedure which aligns a workpiece | work. 拡大観察用操作プログラムのコントローラ部のユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the user interface screen of the controller part of the operation program for magnification observation. 図18の操作に基づき基準となる3次元画像を表示するイメージ図である。FIG. 19 is an image diagram for displaying a reference three-dimensional image based on the operation of FIG. 18. 図19の基準3次元画像と、比較対象の3次元画像とを表示するイメージ図である。It is an image figure which displays the reference | standard 3D image of FIG. 19, and the 3D image of a comparison object. 図20の画面から、比較3次元画像を基準3次元画像と同じ倍率に変更して表示する例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which changes and displays a comparison 3D image by the same magnification as a reference | standard 3D image from the screen of FIG. 図19の基準3次元画像を表示する視点を変更した例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which changed the viewpoint which displays the reference | standard 3D image of FIG. 図22の基準3次元画像と、比較対象の3次元画像とを表示するイメージ図である。It is an image figure which displays the reference | standard 3D image of FIG. 22, and the 3D image of a comparison object. 図23の画面から、比較3次元画像の視点を基準3次元画像と同じに変更して表示する例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which changes and displays the viewpoint of a comparison 3D image in the same way as a reference | standard 3D image from the screen of FIG. 図24の画面から、さらに比較3次元画像を基準3次元画像と同じ倍率に変更して表示する例を示すイメージ図である。FIG. 25 is an image diagram illustrating an example in which the comparison three-dimensional image is further changed to the same magnification as the reference three-dimensional image and displayed from the screen of FIG. 24. 3次元着色画像を生成する制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part which produces | generates a three-dimensional coloring image. 3次元画像の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of a three-dimensional image. 図27の3次元画像を3次元着色画像に変換した一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example which converted the three-dimensional image of FIG. 27 into the three-dimensional coloring image. 図28の3次元着色画像にスケールグリッドを表示した例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the scale grid on the three-dimensional coloring image of FIG. 図29の3次元着色画像の透過率を50%に設定した例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which set the transmittance | permeability of the three-dimensional coloring image of FIG. 29 to 50%. 複数の3次元着色画像を通常モードで表示する例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displays a some three-dimensional coloring image in normal mode. 複数の3次元着色画像を絶対値比較モードで表示する例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displays a some three-dimensional coloring image in absolute value comparison mode. 図31の3次元着色画像の透過率を0%として元の3次元画像を表示させた例を示すイメージ図である。FIG. 32 is an image diagram showing an example in which the original three-dimensional image is displayed with the transmittance of the three-dimensional colored image in FIG. 31 set to 0%. 図31の3次元着色画像の透過率50%とした例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which made the transmittance | permeability 50% of the three-dimensional coloring image of FIG. 図32の3次元着色画像の透過率を0%として元の3次元画像を表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the original three-dimensional image by making the transmittance | permeability of the three-dimensional coloring image of FIG. 32 0%. 図32の3次元着色画像の透過率を50%とした例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which made the transmittance | permeability of the three-dimensional coloring image of FIG. 32 50%.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・撮像部;10a・・・カメラ
11・・・光学系
12、212・・・CCD;13、213・・・CCD制御回路
14・・・光路シフト部
20・・・ステージ昇降器
21・・・ステッピングモータ
22・・・モータ制御回路
30・・・ステージ
41・・・スタンド台
42・・・支柱
43・・・カメラ取り付け部
50・・・情報処理装置
51・・・制御部
52、52B・・・表示部
53・・・メモリ;53A・・・記憶部
54・・・インターフェイス
55・・・操作部;55A・・・ポインティングデバイス
55a・・・マウス;55b・・・左ボタン;55c・・・右ボタン
55d・・・スクロールボタン;55e・・・マウスポインタ
60・・・照明部;60A・・・落射照明;60B・・・透過照明
61・・・光ファイバー
62・・・コネクタ
70・・・コンピュータ
100・・・第一の光学系
101・・・レーザ
102・・・第一のコリメートレンズ
103・・・偏光ビームスプリッタ
104・・・1/4波長板
105・・・水平偏向装置;106・・・垂直偏向装置
107・・・第一のリレーレンズ;108・・・第二のリレーレンズ
109・・・対物レンズ
110・・・結像レンズ
111・・・ピンホール板
112・・・フォトダイオード
113・・・A/Dコンバータ
115・・・レーザ駆動回路
200・・・第二の光学系
201・・・白色ランプ
202・・・第二のコリメートレンズ
203・・・第1ハーフミラー;204・・・第2ハーフミラー
300・・・コントローラ部
302・・・「ファイル選択」欄
304・・・「3Dを表示」ボタン;306・・・「3Dを閉じる」ボタン
310・・・「3Dファイル比較」欄
312・・・「比較モード」ボタン;313・・・「サブ切換」ボタン
314・・・「連動モード」ボタン;316・・・「同期セット」ボタン
320・・・「高さ調整」スライダ
322・・・「保存」ボタン;324・・・「リセット」ボタン
326・・・「高さ/カラー」ボタン
328・・・透過率調整スライダ
330・・・「スケール」ボタン
402・・・色ゲージ
404・・・スケールグリッド
512・・・割り当て部
514・・・着色画像生成部
516・・・画像調整部
518・・・モード切替部
520・・・透過率調整部
522・・・倍率調整部
524・・・視点調整部
S・・・試料;A、B・・・表示領域;W1、W2・・・ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Imaging part; 10a ... Camera 11 ... Optical system 12, 212 ... CCD; 13, 213 ... CCD control circuit 14 ... Optical path shift part 20 ... Stage elevator 21 ... Stepping motor 22 ... Motor control circuit 30 ... Stage 41 ... Stand base 42 ... Stand 43 ... Camera mounting part 50 ... Information processing device 51 ... Control part 52, 52B ... Display unit 53 ... Memory; 53A ... Storage unit 54 ... Interface 55 ... Operating unit; 55A ... Pointing device 55a ... Mouse; 55b ... Left button; 55c ... right button 55d ... scroll button; 55e ... mouse pointer 60 ... illumination unit; 60A ... epi-illumination; 60B ... transmitted illumination 61 ... light Eber 62 ... Connector 70 ... Computer 100 ... First optical system 101 ... Laser 102 ... First collimating lens 103 ... Polarizing beam splitter 104 ... 1/4 wavelength plate 105 ... Horizontal deflection device; 106 ... Vertical deflection device 107 ... First relay lens; 108 ... Second relay lens 109 ... Objective lens 110 ... Imaging lens 111 ... Pinhole plate 112 ... photodiode 113 ... A / D converter 115 ... laser driving circuit 200 ... second optical system 201 ... white lamp 202 ... second collimating lens 203 ... first half mirror; 204 ... second half mirror 300 ... controller unit 302 ... "file selection" column 304 ... "display 3D" button 306 ... "Close 3D" button 310 ... "3D file comparison" field 312 ... "Comparison mode"button; 313 ... "Sub-switch" button 314 ... "Interlocking mode" button 316... "Synchronize set" button 320... "Height adjustment" slider 322... "Save"button; 324 ... "Reset" button 326 ... "Height / color" button 328 ... Transmittance adjustment slider 330 ... "scale" button 402 ... color gauge 404 ... scale grid 512 ... allocation unit 514 ... colored image generation unit 516 ... image adjustment unit 518 Mode switching unit 520 ... Transmittance adjustment unit 522 ... Magnification adjustment unit 524 ... View point adjustment unit S ... Sample; A, B ... Display area; W1, W2 ... Workpiece

Claims (16)

観察対象を撮像するための撮像部と、前記撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、前記制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える拡大観察装置であって、
前記3次元画像が高さ情報を含んでおり、3次元画像データが有する高さ情報の分布を測定し、かつ前記表示部で表現可能な一定の変化可能な範囲を有する画素の表現パターンを前記高さ情報の分布と対応させ、高さ情報の変化を表現パターンの変化で表現できるよう各高さと表現パターンの対応関係を割り当てる割り当て部と、
前記3次元画像が有する高さ情報毎に、前記割り当て部の対応関係に基づいて表現パターンを各々割り当て、高さに相当する3次元表現パターン画像を生成する表現パターン画像生成部と、
を備えており、
前記表示部が、複数の3次元画像を同時に表示可能であって、
かつ複数の3次元画像に対して、前記表現パターン画像生成部が各々3次元表現パターン画像を生成する際の各高さと表現パターンの対応関係を、すべての3次元画像で共通にしてなることを特徴とする拡大観察装置。
To display an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, and a three-dimensional observation image generated by the control unit A magnifying observation apparatus comprising:
The three-dimensional image includes height information, a distribution of height information included in the three-dimensional image data is measured, and an expression pattern of pixels having a constant changeable range that can be expressed by the display unit is An assigning unit that assigns a correspondence between each height and the expression pattern so that the height information can be represented by a change in the expression pattern in correspondence with the distribution of the height information,
An expression pattern image generation unit that assigns an expression pattern to each of the height information of the three-dimensional image based on a correspondence relationship of the assignment unit, and generates a three-dimensional expression pattern image corresponding to the height;
With
The display unit can simultaneously display a plurality of three-dimensional images,
In addition, for a plurality of three-dimensional images, the corresponding relationship between each height and the expression pattern when the expression pattern image generation unit generates each three-dimensional expression pattern image is common to all three-dimensional images. A magnifying observation device.
観察対象を撮像するための撮像部と、前記撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、前記制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える拡大観察装置であって、
前記3次元画像が高さ情報を含んでおり、3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、かつ前記表示部で表現可能な画素の表現パターンであって、最大値と最小値を有する一定範囲の表現パターンを前記高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるように、各高さと表現パターンの対応関係を割り当てる割り当て部と、
前記3次元画像が有する高さ情報毎に、前記割り当て部の対応関係に基づいて表現パターンを各々割り当て、高さに相当する3次元表現パターン画像を生成する表現パターン画像生成部と、
を備えており、
前記表示部が、複数の3次元画像を同時に表示可能であって、
かつ複数の3次元画像に対して、前記表現パターン画像生成部が各々3次元表現パターン画像を生成する際の各高さと表現パターンの対応関係を、すべての3次元画像で共通にしてなることを特徴とする拡大観察装置。
To display an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, and a three-dimensional observation image generated by the control unit A magnifying observation apparatus comprising:
The three-dimensional image includes height information, and based on the distribution of height information included in the three-dimensional image data, the maximum and minimum heights are detected, and the pixel expression pattern that can be expressed by the display unit The expression pattern of a certain range having the maximum value and the minimum value is made to correspond to the distribution of the height information, and the maximum height and the minimum height are made to correspond to the maximum value and the minimum value of the expression pattern, respectively. An assigning unit for assigning a correspondence between each height and the expression pattern,
An expression pattern image generation unit that assigns an expression pattern to each of the height information of the three-dimensional image based on a correspondence relationship of the assignment unit, and generates a three-dimensional expression pattern image corresponding to the height;
With
The display unit can simultaneously display a plurality of three-dimensional images,
In addition, for a plurality of three-dimensional images, the corresponding relationship between each height and the expression pattern when the expression pattern image generation unit generates each three-dimensional expression pattern image is common to all three-dimensional images. A magnifying observation device.
請求項2に記載の拡大観察装置であって、
前記割り当て部が表現パターンの対応関係を割り当てる際、複数の3次元画像の内、基準となる3次元画像に含まれる高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、前記一定範囲の表現パターンを前記高さ情報の分布と対応させ、一の3次元画像に含まれる高さの最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるようにして各高さと表現パターンの対応関係を割り当て、
この対応関係をすべての3次元画像に対して実行し、統一された対応関係に従って前記表現パターン画像生成部が3次元表現パターン画像を生成することを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 2,
When the assignment unit assigns the correspondence of the expression pattern, the maximum height and the minimum height are detected based on the distribution of height information included in the reference three-dimensional image among the plurality of three-dimensional images, The expression pattern in a certain range is made to correspond to the distribution of the height information, and the maximum height and the minimum height included in one three-dimensional image are made to correspond to the maximum value and the minimum value of the expression pattern, respectively. Assign the correspondence between each height and expression pattern,
An enlargement observation apparatus, wherein the correspondence relationship is executed for all three-dimensional images, and the expression pattern image generation unit generates a three-dimensional expression pattern image according to a unified correspondence relationship.
請求項3に記載の拡大観察装置であって、
前記基準3次元画像が、複数の3次元画像の内で、最大高さと最小高さとの差が最大である3次元画像であることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 3,
The magnification observation apparatus, wherein the reference three-dimensional image is a three-dimensional image having a maximum difference between a maximum height and a minimum height among a plurality of three-dimensional images.
請求項2に記載の拡大観察装置であって、
前記割り当て部が表現パターンの対応関係を割り当てる際、複数の3次元画像に含まれるすべての高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、前記一定範囲の表現パターンを前記高さ情報の分布と対応させ、すべての3次元画像に含まれる高さの内、最大高さと最小高さを、表現パターンの最大値と最小値に各々対応させるようにして各高さと表現パターンの対応関係を割り当て、
この対応関係をすべての3次元画像に対して実行し、統一された対応関係に従って前記表現パターン画像生成部が3次元表現パターン画像を生成することを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 2,
When the assigning unit assigns the correspondence between the expression patterns, based on the distribution of all the height information included in the plurality of three-dimensional images, the maximum and minimum heights are detected, and the expression pattern in the certain range is Corresponding to the distribution of height information, among the heights included in all three-dimensional images, the maximum height and the minimum height are made to correspond to the maximum value and the minimum value of the expression pattern, respectively. Assign a correspondence
An enlargement observation apparatus, wherein the correspondence relationship is executed for all three-dimensional images, and the expression pattern image generation unit generates a three-dimensional expression pattern image according to a unified correspondence relationship.
請求項1に記載の拡大観察装置であって、
前記表現パターンが、色もしくは輝度の少なくともいずれかであることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation device according to claim 1,
The magnification observation apparatus, wherein the expression pattern is at least one of color and luminance.
観察対象を撮像するための撮像部と、前記撮像部で取得された信号に基づいて3次元の観察画像を生成する制御部と、前記制御部で生成された3次元の観察画像を表示するための表示部とを備える拡大観察装置であって、
前記3次元画像に関して、高さ情報を含む3次元画像データを保持する記憶部と、
3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、
所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを前記高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てる割り当て部と、
前記3次元画像が有する高さ情報毎に、前記割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成する着色画像生成部と、
を備えており、
複数の3次元画像に対して、基準となる基準3次元画像に基づき、前記割り当て部がその高さ情報の分布に基づき対応関係を決定し、この対応関係を他の3次元画像に対しても実行し、統一された対応関係に従って生成された3次元着色画像を複数、表示部に表示可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。
To display an imaging unit for imaging an observation target, a control unit that generates a three-dimensional observation image based on a signal acquired by the imaging unit, and a three-dimensional observation image generated by the control unit A magnifying observation apparatus comprising:
A storage unit that holds three-dimensional image data including height information regarding the three-dimensional image;
Based on the distribution of height information of the 3D image data, the maximum height and the minimum height are detected,
A color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is associated with the distribution of the height information, and the maximum height and minimum height are the maximum and minimum colors in the range of the color palette. An assigning unit for assigning a correspondence between each height and color so that each corresponds to
For each height information of the three-dimensional image, a colored image generating unit that assigns a color based on the correspondence relationship of the assigning unit and generates a three-dimensional colored image corresponding to the height;
With
For a plurality of three-dimensional images, based on a reference three-dimensional image serving as a reference, the assigning unit determines a correspondence relationship based on the distribution of the height information, and this correspondence relationship is also applied to other three-dimensional images. A magnifying observation apparatus configured to display a plurality of three-dimensional colored images generated according to a unified correspondence relationship on a display unit.
請求項7に記載の拡大観察装置であって、
前記表示部において、各3次元画像を表示する表示領域に、該3次元画像に割り当てられた色の分布を示す色ゲージを、各色に割り当てられた高さの代表値と共に表示可能としたことを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 7,
In the display unit, a color gauge indicating a distribution of colors assigned to the three-dimensional image can be displayed together with a representative value of the height assigned to each color in a display area for displaying each three-dimensional image. A magnifying observation device.
請求項7に記載の拡大観察装置であって、
表示部は各3次元画像に対し3次元着色画像を重ねて表示可能であり、
かつ各3次元画像に重ねて表示される3次元着色画像は透過性を持たせることができ、
3次元着色画像の透過率を調整可能な透過率調整部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 7,
The display unit can display a 3D colored image superimposed on each 3D image,
And the three-dimensional colored image displayed superimposed on each three-dimensional image can have transparency,
A magnification observation apparatus comprising a transmittance adjustment unit capable of adjusting a transmittance of a three-dimensional colored image.
請求項9に記載の拡大観察装置であって、
前記3次元画像データが、さらに該3次元画像の大きさに関する情報を含んでおり、
さらに、複数の3次元画像を表示部に表示させる際、基準となる3次元画像が有する大きさに関する情報に基づいて、比較対象となる3次元画像で表示される対象物の大きさを基準3次元画像のそれと一致させるように調整するための倍率調整部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 9,
The 3D image data further includes information on the size of the 3D image;
Further, when displaying a plurality of three-dimensional images on the display unit, the size of the object displayed in the three-dimensional image to be compared is determined based on the information about the size of the reference three-dimensional image. A magnification observation apparatus comprising a magnification adjustment unit for adjusting to match that of a dimensional image.
請求項9に記載の拡大観察装置であって、さらに、
複数の3次元画像を表示部に表示させる際、基準となる3次元画像で表示される対象物の視点に基づいて、比較対象となる3次元画像で表示される対象物の視点を基準3次元画像のそれと一致させるように調整するための視点調整部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 9, further comprising:
When displaying a plurality of 3D images on the display unit, based on the viewpoint of the object displayed as the reference 3D image, the viewpoint of the object displayed as the comparison target 3D image is set as the reference 3D. A magnification observation apparatus comprising a viewpoint adjustment unit for adjusting the image to match that of an image.
請求項1に記載の拡大観察装置であって、さらに、
前記視点調整部によって複数の3次元画像を重ね合わせる際に、重ね合わせの基準となる高さを指定可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to claim 1, further comprising:
A magnification observation apparatus configured to be able to designate a height as a reference for superposition when a plurality of three-dimensional images are superposed by the viewpoint adjustment unit.
請求項7から12のいずれかに記載の拡大観察装置であって、さらに
複数の3次元画像に対して、各々の3次元画像に含まれる高さの最大値および最小値に色パレットの最大色および最小色をそれぞれ割り当て、各3次元画像毎に独立した対応関係に基づき着色画像生成部が3次元着色画像を生成して表示部に表示する通常モードと、
複数の3次元画像の内、基準となる3次元画像に含まれる高さの最大値および最小値に色パレットの最大色および最小色を割り当て、共通の対応関係に基づき着色画像生成部が3次元着色画像を生成して表示部に表示する絶対値比較モードと、
を切り替えるモード切替部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to any one of claims 7 to 12, further comprising: for a plurality of three-dimensional images, a maximum color and a maximum value included in each three-dimensional image with a maximum color of a color palette. And a normal mode in which a colored image generating unit generates a three-dimensional colored image and displays it on the display unit based on an independent correspondence for each three-dimensional image.
Among the plurality of three-dimensional images, the maximum and minimum values of the color palette are assigned to the maximum and minimum heights included in the reference three-dimensional image, and the colored image generator is three-dimensional based on a common correspondence. An absolute value comparison mode for generating a colored image and displaying it on the display unit;
A magnification observation apparatus comprising a mode switching unit for switching between the two.
複数の3次元の観察画像を撮像して各々表示部に表示し、これらを対比して観察可能な拡大観察方法であって、
複数の3次元画像データを構築し、データに高さ情報を含めて保持するステップと、
比較したい画像データを複数選択し、表示部に並べて表示するステップと、
3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、
所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを前記高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てるステップと、
前記3次元画像が有する高さ情報毎に、前記割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成するステップと、
表示部に表示される各3次元画像画像の表面に、3次元着色画像を各々重ねて表示するステップと、
を有しており、
前記各高さと色の対応関係を割り当てるステップが、複数の3次元画像の内、基準となる基準3次元画像に含まれる高さ情報の分布に基づき対応関係を決定し、この対応関係を他の3次元画像に対しても実行することを特徴とする拡大観察方法。
A magnified observation method capable of capturing a plurality of three-dimensional observation images and displaying them on a display unit, and comparing them with each other,
Constructing a plurality of three-dimensional image data and storing the data including height information;
Selecting a plurality of image data to be compared and displaying them side by side on a display unit;
Based on the distribution of height information of the 3D image data, the maximum height and the minimum height are detected,
A color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is associated with the distribution of the height information, and the maximum height and minimum height are the maximum and minimum colors in the range of the color palette. Assigning the correspondence between each height and color so that each corresponds to
Assigning each color based on the correspondence of the assigning unit for each height information of the three-dimensional image, and generating a three-dimensional colored image corresponding to the height;
Displaying each three-dimensional colored image superimposed on the surface of each three-dimensional image displayed on the display unit;
Have
The step of assigning a correspondence relationship between each height and color determines a correspondence relationship based on a distribution of height information included in a reference three-dimensional image serving as a reference among a plurality of three-dimensional images. A magnified observation method, which is also performed on a three-dimensional image.
複数の3次元の観察画像を撮像して各々表示部に表示し、これらを対比して観察可能な拡大観察用操作プログラムであって、コンピュータに
複数の3次元画像データを構築し、データに高さ情報を含めて保持する機能と、
比較したい画像データを複数選択し、表示部に並べて表示する機能と、
基準となる3次元画像データが有する高さ情報の分布に基づき、その最大高さと最小高さを検出し、所定の範囲の色を階調表示させて高さを表現する色パレットを前記高さ情報の分布と対応させ、高さの最大高さと最小高さが、色パレットの範囲の最大色と最小色に各々対応するように、各高さと色の対応関係を割り当てる機能と、
複数の3次元画像が有する高さ情報毎に、前記割り当て部の対応関係に基づいて色を各々割り当て、高さに相当する3次元着色画像を生成する機能と、
表示部に表示される各3次元画像画像の表面に、3次元着色画像を各々重ねて表示する機能と、
各3次元画像に重ねて表示される3次元着色画像の透過率を調整する機能と、
基準となる3次元画像が有する大きさに関する情報に基づいて、比較対象となる3次元画像の表示倍率が同じ倍率となるよう調整する機能と、
を実現させることを特徴とする拡大観察用操作プログラム。
An operation program for magnifying observation that allows a plurality of three-dimensional observation images to be captured and displayed on the display unit, and to be compared with each other. The ability to hold information including
A function for selecting a plurality of image data to be compared and displaying them side by side on the display;
Based on the distribution of height information included in the reference three-dimensional image data, the maximum height and the minimum height are detected, and a color palette that expresses the height by displaying gradations in a predetermined range of colors is displayed on the height palette. A function for assigning correspondence between each height and color so that the maximum height and the minimum height correspond to the maximum color and the minimum color in the range of the color palette, corresponding to the distribution of information,
A function of assigning each color based on the correspondence of the assigning unit for each height information of a plurality of three-dimensional images, and generating a three-dimensional colored image corresponding to the height;
A function of superimposing and displaying each three-dimensional colored image on the surface of each three-dimensional image image displayed on the display unit;
A function of adjusting the transmittance of a three-dimensional colored image displayed superimposed on each three-dimensional image;
A function for adjusting the display magnification of the three-dimensional image to be compared to the same magnification based on information on the size of the reference three-dimensional image;
An operation program for magnifying observation characterized by realizing the above.
請求項15に記載される拡大観察用操作プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体または記録した機器。   A computer-readable recording medium or a recorded device on which the magnified observation operation program according to claim 15 is recorded.
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