JP2009177537A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを増大させることなく、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替えることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】 拡大観察モード及び高速撮影モードのいずれかを選択するモード選択部と、撮像された画像のフレームレートを低下させる処理を行うフレームレート変換部と、高速撮影モードにおける録画動作時、撮像部からの高速フレームレートでの画像データを書き込む揮発性メモリと、高速撮影モードにおける画像データ読出し時、揮発性メモリから画像データを読み出す動画読出部と、フレームレート変換後の画像データについて輝度レベルを調整する処理を行い、表示用データを生成するとともに、動画読出部によって揮発性メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理を行う画像処理部と、画像処理部に対して、フレームレート変換部及び動画読出部のいずれかを接続する切替手段からなる。
【選択図】 図１８

Description

本発明は、画像処理装置に係り、さらに詳しくは、被写体を拡大して観察する拡大観察モードと被写体の動きを高速撮影する高速撮影モードとの間で動作モードを切替可能な画像処理装置の改良に関する。

検査対象物を拡大して観察するための装置として、拡大観察装置が従来から知られている（例えば、特許文献１）。拡大観察装置では、被写体としての検査対象物に光を照射し、光学レンズを介して被写体からの反射光又は透過光を受光することによって、被写体の拡大画像が生成される。この様な拡大観察装置は、通常、被写体からの光を受光する多数の受光素子からなる撮像素子が配置されたヘッド部と、ヘッド部からの画像信号を処理して画面表示する本体部によって構成される。

図２４は、従来の拡大観察装置を示したブロック図である。この拡大観察装置２０１では、ヘッド部２０２が撮像部２１１及び照明部２１２からなり、本体部２０３が光源装置２１３、露光制御部２１４、画像処理部２１５、出力制御部２１６、ディスプレイ２１７及び不揮発性メモリ２１８からなる。照明部２１２は、被写体を照明するための照明装置であり、本体部２０３の光源装置２１３から光伝送ケーブルを介して伝送された光を被写体に向けて照射する。露光制御部２１４では、撮像部２１１に対して露光のタイミングなどを指示する動作が行われる。画像処理部２１５では、撮像部２１１からの画像データについて、ガンマ補正などの処理が行われる。出力制御部２１６では、画像処理部２１５からの画像データをディスプレイ２１７上に表示し、また、必要に応じて画像データを不揮発性メモリ２１８に書き込む動作が行われる。拡大観察装置では、不揮発性メモリ２１８内に蓄積された画像データを用いて、被写体の寸法計測、深度合成などの解析処理が行われる。

この様な拡大観察装置で使用されるカメラ（撮像部）には、通常、ビデオレート以下のフレームレートで動作する撮像素子が用いられる。例えば、フレームレートが１５ｆｐｓ以上６０ｆｐｓ以下の範囲で動作する撮像素子が用いられる。これに対し、被写体の動きを高速撮影する装置では、ビデオレートよりも高速で動作可能な撮像素子が用いられる。例えば、２５０ｆｐｓ以上のフレームレートで動作する撮像素子が用いられる。

図２５は、従来の高速撮影装置を示したブロック図である。この高速撮影装置４０１は、被写体からの光を受光して画像信号を生成する撮像部４０２と、撮像部４０２からの画像信号を処理する本体部４０３によって構成される。本体部４０３は、露光制御部４１１、フレームレート変換部４１２、画像処理部４１３、出力制御部４１４、ディスプレイ４１５、録画制御部４１６、揮発性メモリ４１７及び動画読出部４１８からなる。フレームレート変換部４１２では、撮影画像をモニターするために、撮像部４０２から転送された画像データについてフレームレートを低下させる処理が行われる。画像処理部４１３では、フレームレート変換後の画像データが処理され、ディスプレイ４１５に表示される。録画制御部４１６では、撮像部４０２から転送された画像データを揮発性メモリ４１７に書き込む動作が行われる。この揮発性メモリ４１７は、不揮発性メモリ２１８に比べて高速で動作可能な記憶装置となっている。動画読出部４１８では、動画像をスロー再生するために、揮発性メモリ４１７から画像データを読み出して、録画制御部４１６による書き込み時よりも遅いフレームレートで画像処理部４１３に転送する動作が行われる。

１つの装置において上述した拡大観察と、高速撮影の両方が行えれば利便性が向上する。そこで、拡大観察時に撮像部からの画像信号を処理するための画像処理部と、高速撮影時に撮像部からの画像信号を処理するための画像処理部とを本体部内にそれぞれ設けて撮影装置を構成することが考えられる。しかしながら、拡大観察用の画像処理部及び高速撮影用の画像処理部をそれぞれ設ける必要があることから、製造コストが増大してしまうという問題があった。
特開２００６−３０９６９号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、被写体を拡大して観察する拡大観察モードと被写体の動きを高速撮影する高速撮影モードとの間で動作モードを切り替えることができる画像処理装置を提供することを目的とする。特に、製造コストを増大させることなく、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替えることができる画像処理装置を提供することを目的とする。

第１の本発明による画像処理装置は、画像のフレームレートが視認可能な第一のフレームレートにて撮像された画像を画像処理すると共に、画像のフレームレートが上記第一のフレームレートより高速な第二のフレームレートにて撮像された画像を画像処理する画像処理装置であって、上記第一のフレームレートにて被写体を拡大して観察する拡大観察モードと、上記第二のフレームレートにて被写体を高速撮影する高速撮影モードのいずれか一方を選択するモード選択手段と、上記第一と第二のフレームレートにて画像の取得が可能であるとともに、上記モード選択手段にて選択された第一または第二のフレームレートにて被写体の撮像を行う撮像手段と、上記撮像手段によって、上記モード選択手段にて選択されたモードに対応する第一または第二のフレームレートにて撮像された被写体に対する画像データが転送され、フレームレートを低下させる処理を行うフレームレート変換手段と、上記高速撮影モードにおける録画動作時、上記撮像手段からの上記第二フレームレートでの画像データを書き込む第１メモリと、上記高速撮影モードにおける上記第１メモリからの画像データ読出し時、上記第１メモリから画像データを読み出す動画読出手段と、上記フレームレート変換手段によるフレームレート変換後の画像データについて輝度レベルを調整する処理を行い、表示用データを生成するとともに、上記動画読出手段によって上記第１メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理を行う画像処理手段と、上記画像処理手段に対して、フレームレート変換手段と動画読出手段のいずれか一方を接続するとともに、第１メモリから画像データを動画読出手段が読み出す場合のみ、上記画像処理手段に対して、動画読出手段を接続する切替手段と、上記画像処理手段にて生成された表示用データを表示する表示手段と、上記拡大観察モードにおいて、表示手段に表示される画像データを保存させる時、ならびに、第１メモリの画像データを保存させる時に、各画像を保存する第２メモリからなるように構成される。

この画像処理装置では、拡大観察モード及び高速撮影モードの両モードで輝度レベルを調整する処理を行って表示用データが生成されると共に、高速撮影モードにおける読出し時には、第１メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理が行われる。すなわち、第１メモリに書き込まれた画像データは、動画読出手段によって読み出され、書き込み時よりも遅いフレームレートで画像処理手段に転送されて輝度レベルの調整処理が行われる。この様な構成によれば、拡大観察時と、高速撮影モードにおいて第１メモリに書き込まれた動画像の読み出し時とで画像処理手段を共通化できるので、製造コストを増大させることなく、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替えることができる画像処理装置を実現することができる。

第２の本発明による画像処理装置は、画像のフレームレートが視認可能な第一のフレームレートにて撮像された画像を画像処理すると共に、画像のフレームレートが上記第一のフレームレートより高速な第二のフレームレートにて撮像された画像を画像処理する画像処理装置であって、上記第一のフレームレートにて被写体を拡大して観察する拡大観察モードと、上記第二のフレームレートにて被写体を高速撮影する高速撮影モードのいずれか一方を選択するモード選択手段と、上記第一と第二のフレームレートにて画像の取得が可能であるとともに、上記モード選択手段にて選択された第一または第二のフレームレートにて被写体の撮像を行う撮像手段と、上記撮像手段によって、上記モード選択手段にて選択された高速撮影モードに対応する第二のフレームレートにて撮像された被写体に対する画像データが転送され、フレームレートを低下させる処理を行うフレームレート変換手段と、上記高速撮影モードにおける録画動作時、上記撮像手段からの上記第二フレームレートでの画像データを書き込む第１メモリと、上記高速撮影モードにおける上記第１メモリからの画像データ読出し時、上記第１メモリから画像データを読み出す動画読出手段と、上記拡大観察モードにて撮像された第一のフレームレートの画像データならびに上記フレームレート変換手段によるフレームレート変換後の画像データについて輝度レベルを調整する処理を行い、表示用データを生成するとともに、上記動画読出手段によって上記第１メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理を行う画像処理手段と、上記画像処理手段に対して、フレームレート変換手段と動画読出手段のいずれか一方を接続するとともに、第１メモリから画像データを動画読出手段が読み出す場合のみ、上記画像処理手段に対して、動画読出手段を接続する切替手段と、上記画像処理手段にて生成された表示用データを表示する表示手段と、上記拡大観察モードにおいて、表示手段に表示される画像データを保存させる時、ならびに、第１メモリの画像データを保存させる時に、各画像を保存する第２メモリからなるように構成される。

第３の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、露光のタイミングを指示するための露光タイミング信号を生成し、上記撮像手段に供給する撮像制御手段を備え、上記撮像制御手段が、上記拡大観察時と上記高速撮影時とでフレームレートを異ならせるために、拡大観察モード及び高速撮影モード間で露光の繰り返し間隔を異ならせるように構成される。この様な構成によれば、露光の繰り返し間隔を拡大観察モード及び高速撮影モード間で異ならせて撮像手段に露光タイミングを指示するので、モードに応じた適切なフレームレートで撮像手段から画像データを取得することができる。

第４の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、上記撮像手段を識別する撮影装置識別手段を備え、上記モード選択手段が、上記撮影装置識別手段による識別結果に基づいて、モードを選択するように構成される。この様な構成によれば、撮像手段の識別結果に基づいてモードが選択されるので、撮像手段が拡大観察用であるのか高速撮影用であるのかに応じて自動的に動作モードを切り替えさせることができる。特に、高速で動作させられないカメラが接続された場合に、この様なカメラを識別することによって、動作モードが高速撮影モードに切り替えられないようにすることができる。

本発明による画像処理装置によれば、拡大観察時と高速撮影モードにおいて第１メモリに書き込まれた動画像の読み出し時とで画像処理手段を共通化できるので、製造コストを増大させることなく、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替えることができる画像処理装置を実現することができる。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１による画像処理装置の前提とする撮像システムについて、図１〜図１７を用いて以下に説明する。この撮像システムは、被写体を拡大して観察する拡大観察モードと、被写体の動きを高速撮影する高速撮影モードとの間で動作モードを切替可能な画像処理装置を含むシステムである。ここで、本明細書において高速撮影とは、人の目で視覚することが困難な動体の動きを連続的な複数のフレームからなる動画像として撮影することであり、例えば、フレームレート（１秒間に連続して取得する画像の枚数）が１００ｆｐｓ〜１００万ｆｐｓで撮影が行われる。その際、必要に応じて被写体を拡大表示させることもできる。一方、拡大観察とは、フレームレートに比べて動きの小さな被写体を光学レンズによって拡大して撮影することであり、例えば、１０倍〜１０万倍の範囲で拡大させた被写体が撮影される。

（システム図）
図１に、本発明の実施の形態１による画像処理装置を含む撮像システム１００の概略構成の一例を示すシステム図である。この撮像システム１００は、撮像部１０を含む撮像モジュール１６、照明手段６０及びレンズモジュール２０からなるヘッド部１５と、ヘッド部１５を駆動制御し、画像処理等を行う本体部５０と、ヘッド部１５及び本体部５０を接続するケーブル部２４により構成される。

本体部５０は、撮像部１０からの画像信号を処理する画像処理装置であり、照明手段６０に照明光を供給する照明用光源６４と、撮像部１０を制御するための撮像用制御信号を生成し、撮像部１０に対して送信する撮像制御部１３と、撮像部１０で撮像された拡大画像に対して画像処理を行う画像処理部８１とを備える。さらに、本体部５０は、撮像部１０で撮像された画像を表示する表示部５２と、ユーザが各種設定や操作を行うための操作部５５を備える。表示部５２は、本体部５０に内蔵されている。この撮像システム１００は、観察用途に応じたレンズモジュール２０及び照明手段６０に交換可能とすることにより、一台の装置を複数の異なる用途に用いることが可能となっている。

図２及び図３には、ヘッド部１５の構成を用途に応じて変更し、本体部５０に接続する際の構成例が示されている。これらの図において、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２とを部分的に纏めたケーブル部２４を採用する例を示し、図３（ａ）〜（ｄ）は、照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２とを個別に構成したケーブル部２４を採用する例を示している。

図２（ａ）、図３（ａ）は、複数のヘッド部１５の構成を示す分解図であり、図２（ｂ）、図３（ｂ）は、高速撮影用のヘッド部１５をケーブル部２４を介して本体部５０に接続する際の様子を示した説明図である。また、図２（ｃ）、図３（ｃ）は、リング状の照明装置をセットした拡大観察用のヘッド部１５を本体部５０に接続する際の様子を示した説明図であり、図２（ｄ）、図３（ｄ）は、同軸落射照明装置をセットした拡大観察用のヘッド部１５を本体部５０に接続する際の様子を示した説明図である。

これらの図に示されるように、ヘッド部１５を構成する部材をアタッチメント式に変更して様々なバリエーションを生成し、一台の装置を多様な用途に利用できる。ここでは、大別して高速撮影用、拡大観察用のヘッド部１５が構成される。また、拡大観察用ヘッド部１５は、さらに、照明手段６０をリング状照明、同軸落射照明のいずれかを選択できるようになっている。このように、用途に応じてヘッド部１５を使い分けることができる。

（ヘッド部１５）
ヘッド部１５は、撮像モジュール１６内に撮像部１０を備える。撮像部１０は、照明手段６０により照明された検査対象物としての被写体Ｓ（試料、ワーク等）から、光学系を介して入射する反射光を電気的に読み取る撮像素子１２を備える。撮像素子１２は、この例では、ＣＭＯＳを利用しているが、ＣＣＤ等の素子も利用できる。ここでは、撮像モジュール１６が、図２（ａ）に示されるように円筒形状からなるものとする。また、撮像モジュール１６に内蔵する撮像素子１２は、モノクロ撮像用、カラー撮像用のいずれかが利用できる。例えば、冷却ＣＣＤ等の高精細な撮像が可能な撮像素子は、モノクロ撮像用であるため、撮像モジュール１６をモノクロ撮像用、カラー撮像用に複数用意し、これらを観察用途に応じて適宜選択することにより、種々の用途に対応可能とすることができる。

（画素ずらし手段１４）
撮像部１０は、画素ずらしによってＣＭＯＳ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１４を備えることができる。画素ずらしの技術は、例えば、単板タイプについて特開昭５８−１１１５８０号公報に記載され、３板タイプについて特開平０１−１２３５８０号公報に記載されている。これらの文献に記載されているように、画素ずらしは、圧電素子等を用いて、隣接する素子（画素）と素子（画素）との間の空間に、素子を物理的にシフト（ピクセルシフト）させることによって行われる。そして、例えば、画素ピッチの半分だけ被写体Ｓ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。また、各画素でＲＧＢのデータを取得することにより、色再現性も向上される。

代表的な画像ずらしの機構としては、撮像素子１２をアクチュエータ等により移動させる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。画素ずらしを行うための画素ずらし信号は、画素ずらし信号ケーブル６２Ａを介して本体部５０からヘッド部１５に送信される。一般的に、拡大観察を行う場合、その観察に用いる撮像素子に対しては、解像度の高いものを用いる傾向が強いが、このような高解像度の撮像素子にて高速度撮像も行う場合、その撮像素子からの読み出し速度が遅くなるという傾向がある。このため、本実施の形態では、「拡大観察」と「高速撮影」の両方を兼ねることのできる撮像素子として、例えば、画素数が３０万画素程度であり、撮像素子からの読み出し速度が高速度撮像においても使用可能なタイプを採用し、この撮像素子を静止画像としての拡大観察像を取得する場合においては、上述した画素ずらし手段を活用することにより、解像度を高めることにより、二つの異なる観察に対して両立できる撮像手段を構築している。

また、ヘッド部１５は、レンズモジュール２０及び照明手段６０も、用途に応じて交換できる。レンズモジュール２０としては、高速撮影用のレンズを内蔵する第１レンズモジュール２１と、拡大観察用のレンズを内蔵する第２レンズモジュール２２に大別される。また、選択したレンズモジュール２０に応じて、照明手段６０が用意される。この例では、第２レンズモジュール２２用の照明手段６０として、第２レンズモジュール２２に照明光路６７が内蔵され、一方、第１レンズモジュール２１用の照明手段６０として、第１レンズモジュール２１で撮影する領域を照明するための第１レンズ用照明ユニット６６が別体で用意され、ヘッド部１５に対して装着可能としている。

このようにヘッド部１５は、撮像部１０を撮像モジュール１６に内蔵しており、レンズモジュール２０側をアタッチメント式としている。また、照明手段６０については、レンズモジュール２０に内蔵させるタイプ、レンズモジュール２０と個別に、ヘッド部１５又はレンズモジュール２０に装着するタイプとしている。

（レンズモジュール２０）
レンズモジュール２０は、撮像素子１２と光学的に結合される光学レンズを内蔵する。ここでは、高速撮影用のレンズを内蔵する第１レンズモジュール２１と、拡大観察用のレンズを内蔵する第２レンズモジュール２２を用意している。図４は、第１レンズモジュール２１を含むヘッド部１５を示した断面図であり、図５は、第２レンズモジュール２２を含むヘッド部１５を示した垂直断面図である。また、図６には、図５のＶＩ−ＶＩ線における水平断面図が示されている。これらの図に示されるように、レンズモジュール２０は、要求される倍率や明るさに応じたサイズ、曲率の光学レンズを複数枚備えている。

（照明手段６０）
照明手段６０は、レンズモジュール２０を介して撮像素子１２に結像される被写体Ｓを照明する。照明手段６０の光源は、本体部５０に内蔵され、ケーブル部２４を介して照明光がヘッド部１５の照明手段６０に伝達される。照明手段６０は、ヘッド部１５に組み込み式としたり、ヘッド部１５と脱着可能な別体のいずれも採用できる。ここでは、第１レンズモジュール２１用の照明手段６０である第１レンズ用照明ユニット６６は、ヘッド部１５と別体で構成して装着し、第２レンズモジュール２２用の照明手段６０である照明光路６７（リング状照明装置）は、第２レンズモジュール２２に内蔵式としている。

（第１レンズ用照明ユニット６６）
第１レンズ用照明ユニット６６は、後端に照明光供給ケーブル６１を接続している。また、第１レンズ用照明ユニット６６は、図４及び後述する図１０の断面図に示されるように、照明ユニット用マウント１８の傾動軸１９に固定される軸穴を、後端近傍に開口している。このため、後端部分の軸穴を中心として揺動できる。

（第１レンズ用照明ユニット６６の装着部分）
図７（ａ）〜（ｃ）は、第１レンズ用照明ユニット６６を第１レンズモジュール２１に固定したヘッド部１５を示す斜視図である。この図に示されるように、第１レンズ用照明ユニット６６は第１レンズモジュール２１の上部に固定される。具体的には、第１レンズモジュール２１の円筒状の周囲に回転自在に固定された回転リング１７上に、上面を開口した断面コ字状の照明ユニット用マウント１８を固定し、この照明ユニット用マウント１８に、第１レンズ用照明ユニット６６を傾動軸１９を中心として傾動自在に固定される。

回転リング１７を回転自在とすることにより、図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、第１レンズ用照明ユニット６６は第１レンズモジュール２１に固定した状態で、円筒状の第１レンズモジュール２１、すなわち撮像素子１２の光軸を中心として周囲を回転自在としている。また、任意の回転位置で回転リング１７を第１レンズモジュール２１に対して保持できるよう、ロックレバー２３を設けている。これにより、照明光の照射方向を自在に調整でき、例えば、ヘッド部１５の配置位置によって照明光の一部が影となるような場合に、第１レンズ用照明ユニット６６の位置を変更して照明光が遮られる事態を回避できる。

（照明ユニット傾斜角調整手段）
ヘッド部１５は、第１レンズ用照明ユニット６６の第１レンズモジュール２１に対する相対的な傾斜角度を調整する照明ユニット傾斜角調整手段を備えている。図８、図９、図１０には、照明ユニット傾斜角調整手段の一例が示されている。これらの図において、図８（ａ）及び（ｂ）は、第１レンズ用照明ユニット６６の傾動を示す斜視図であり、図９は、側面図である。図１０は、図９の一部断面図であって、図４と切断位置を変えることで照明ユニット傾斜角調整手段の部分を示した垂直断面図となっている。

この図に示される照明ユニット傾斜角調整手段は、照明ユニット用マウント１８に設けられたウォームギア２５と、第１レンズ用照明ユニット６６の後端に設けられたウォームホイール２６により構成される。ウォームギア２５の端部（図１０において頂部）には、傾斜角調整ねじ２７が固定されており、傾斜角調整ねじ２７を回転させることにより、ウォームギア２５が回転され、ウォームギア２５と噛合されたウォームホイール２６の回転により、傾動軸１９を中心として、第１レンズ用照明ユニット６６を揺動させ、第１レンズモジュール２１に対する傾斜角を調整できる。このような構成を採用することにより、ユーザによって第一レンズモジュールと被写体Ｓとの間の距離（照明光のワーキングディスタンス）が任意に設定されても、この距離に対応させて、被写体Ｓを適切に照明できる傾斜角を容易に設定できる。このようなウォームギア２５の構成により、詳細な角度調整が可能になると共に、第１レンズ用照明ユニット６６側からは動力を伝達できないので、特に固定機構を設けずとも傾斜角度が保持され、第１レンズ用照明ユニット６６の自重で傾斜角度が変わってしまう事態を回避できる。

さらに、第１レンズ用照明ユニット６６は、スポット光を形成するよう、投光に適したテレスコープ状レンズ６６ａを備えている。すなわち、円筒状レンズ部分を入れ子式としてスポット光の直径を調整でき、図１１（ａ）に示す状態から、図１１（ｂ）に示すようにテレスコープ状レンズ６６ａを突出させることができ、突出量を少なくするとスポット径が大きくなり、突出量を大きくするとスポット径を小さくできる。これにより、照射光を集中させたスポット光を形成できる。特に高速撮影用途では照明光のワーキングディスタンスが比較的長くなるため、スポット光を照射して、照明光を十分な照度にて効率よく照射できる。

（照明光路６７）
第２レンズモジュール２２用の照明光を照射する照明光路６７は、図５、図６に示されるようにヘッド部１５の第２レンズモジュール２２に内蔵される。この照明光路６７は、照明光供給ケーブル６１である光ファイバ６１Ａからの照明光を分岐し、複数の点灯部６８をヘッド部１５の周囲に円環状に配置したリング状照明装置としている。このため撮像モジュール１６には、図６の水平断面図に示されるように、照明光供給ケーブル６１から伝搬された照明光を分岐させる光ファイバ分岐路６９を備える。

照明光供給ケーブル６１から伝搬された照明光は、撮像モジュール１６の後端側から内部に案内されると、一旦光ファイバ分岐路６９によって２方向に分岐され、撮像モジュール１６の先端側、すなわち第２レンズモジュール２２との接合面である光接合面７０において円環状に分散される。このように照明光を光接合面７０まで案内させるための光導波路として、光ファイバ分岐路６９内部は光ファイバが内蔵される。また照明光を一旦分岐させるのは、撮像モジュール１６の中心部分に撮像部１０を配置するためであり、分岐された照明光は光ファイバ６１Ａの光導波路を伝搬して、撮像モジュール１６の光接合面７０の円周部分に案内される。さらに撮像モジュール１６と第２レンズモジュール２２との接合部分でも、撮像モジュール１６の光接合面７０が第２レンズモジュール２２の光接合面と光学的に結合され、同様に第２レンズモジュール２２内部に設けられた光ファイバ６１Ａ等の光導波路を伝搬して、第２レンズモジュール２２の入射端面に設けられた点灯部６８まで照明光がガイドされる。

点灯部６８は、複数のブロック状で、第２レンズモジュール２２の入射面の周囲に円環状に設けられる。照明光を光導波経路中のいずれかの位置（この例では後述するように本体部５０側）で遮光制御することで、すべての点灯部６８を点灯させる全射照明や、１／４等、一部の点灯部６８を点灯させる片射照明に切り替えることができる。点灯部６８の一部を部分的に点灯することで、対象物表面に陰影が生じ、凹凸感を強調した立体感のある影像が得られる。また点灯部６８の点灯パターンを変化させることで、得られる拡大観察像の陰影を変化させることができる。これを利用して、複数の点灯パターン（例えば点灯部６８の全周を点灯する全周照明、左右上下の一部、例えば１／２や１／４を部分的に点灯する側射照明、さらには落射照明、透過照明の組み合わせや拡散、偏光フィルタの有無等）を予め用意し、順次点灯パターンを切り替えて画像を簡易的に撮像し、表示部５２に一覧表示させて、ユーザに好みの画像を選択させ、選択された画像の点灯パターンにて通常の拡大観察像を撮像するように構成してもよい。この方法であれば、照明の仕方をユーザが特に意識することなく、表示部５２の画面上に表示される画像を見ながら、所望の画像を容易に得ることができる。

なお、図６の例では、照明光供給ケーブル６１をヘッド部１５の撮像モジュール１６に接続し、光ファイバ分岐路６９を介して第２レンズモジュール２２に照明光を伝搬する構成としている。

（同軸落射照明アダプタ７１）
一方、同軸落射照明を行う場合は、図２（ａ）、（ｄ）等に示されるように第２レンズモジュール２２に同軸落射照明アダプタ７１を装着する。同軸落射照明アダプタ７１は、第２レンズモジュール２２の側面から照明光を入射させ、複数のミラーで反射させて撮像素子１２の光軸とほぼ一致させるように照明光を入光させる。これにより、明視野観察等に有効となる。ここでは、図２（ａ）に示されるように、第２レンズモジュール２２の側面に突出させたコネクタに照明光供給ケーブル６１を接続している。

（ケーブル部２４）
一方、ケーブル部２４は、本体部５０の照明用光源６４とヘッド部１５の照明手段６０とを結合し、照明用光源６４からの照明光を検査対象物に照射するための照明光供給ケーブル６１と、ヘッド部１５の撮像素子１２に対して本体部５０の撮像制御部１３から撮像用制御信号を送信すると共に、撮像素子１２からの画像信号を本体部５０の画像処理部８１へ送信するための信号送信ケーブル６２とを含む。照明光供給ケーブル６１には、光の伝達に適した光ファイバ６１Ａが利用できる。また信号送信ケーブル６２は、電気信号の伝達に適した銅線等の導電性に優れた金属線が利用できる。

ケーブル部２４は、一端をヘッド部１５に固定して、他端を本体部５０の接続端子に接続する。一方、本体部５０側には、これらのケーブル部２４の分岐された接続端子を挿入するための端子穴を各々設けている。

図２（ａ）の例では、拡大観察用途のヘッド部１５の内、照明手段６０としてリング状照明を採用するタイプについては、ヘッド部１５に照明手段６０が一体的に組み込まれているため、図２（ｃ）に示されるように照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２を纏めたケーブル部２４としている。このケーブル部２４の一端はヘッド部１５を構成する撮像モジュール１６の後端に固定されており、一方、本体部５０との接続側においては、照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２に分岐させている。また、信号送信ケーブル６２は、さらに画素ずらし信号を送信するための画素ずらし信号ケーブル６２Ａと、制御信号及び画像信号の送信するための制御信号用ケーブル６２Ｂに分岐されている。この構成でヘッド部１５をケーブル部２４を介して本体部５０に接続する様子は、図２（ｃ）に示されている。このように、ケーブル部２４をある程度纏めておくことにより、取り回しを容易にできる利点が得られる。ただし、上述の通り必ずしもケーブル部２４を纏める必要はなく、図３（ｃ）に示されるように、ヘッド部１５から直接照明光供給ケーブル６１、信号送信ケーブル６２（画素ずらし信号ケーブル６２Ａと制御信号用ケーブル６２Ｂ）を分岐させて、本体部５０と各々個別に接続する構成としてもよい。

一方、ヘッド部１５に照明手段６０が別体で装着されるタイプについては、ケーブル部２４を纏めることなく、照明光供給ケーブル６１を介して直接照明手段６０と本体部５０とを接続する。具体的には、高速撮影用途のヘッド部１５においては、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように第１レンズ用照明ユニット６６の後端に照明光供給ケーブル６１の一端を接続し、他端を本体部５０と接続する。ここで、撮像モジュール１６側のケーブル部２４として、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、部分的に照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２を纏めたタイプを使用することも可能である。この場合は図２（ｂ）に示されるように、撮像モジュール１６のケーブル部２４から分岐された照明光供給ケーブル６１は、本体部５０に接続せず、代わりに第１レンズ用照明ユニット６６側の照明光供給ケーブル６１を接続する。

また、拡大観察用途のヘッド部１５の内、照明手段６０として同軸落射照明を採用するタイプについても、図３（ｄ）に示されるように落射カプラ７２を介して同軸落射照明アダプタ７１に照明光供給ケーブル６１の一端を接続し、他端を本体部５０と接続する。これにより、本体部５０の照明用光源６４からの照明光を照明手段６０に伝達できる。この場合においても、撮像モジュール１６側のケーブル部２４として、部分的に照明光供給ケーブル６１と信号送信ケーブル６２を纏めたタイプを使用することもでき、図２（ｄ）に示されるように、撮像モジュール１６のケーブル部２４から分岐された照明光供給ケーブル６１は本体部５０に接続せず、代わりに同軸落射照明アダプタ７１側の照明光供給ケーブル６１を接続する。
（本体部５０）

本体部５０は、照明用光源６４と、撮像制御部１３と、画像処理部８１と、メモリ部５３と、インターフェース部５４を備える。

（照明用光源６４）
照明用光源６４は、撮像制御部１３に点灯を制御される。具体的には、メタルハライドランプやハロゲンランプを使用する場合は、照明光供給ケーブル６１を接続する接続端子との光路上に照明光をすべて、あるいは部分的にマスクして遮光するマスク板（図示せず）を配置する。マスク板は２枚の大小の略扇形を背中合わせに接続したような形状で、回動軸を中心に回動自在に装着される。大きな扇形部分には、開口窓が設けられ、略円形の全周照明用開口窓と、略扇形の側射照明用開口窓が、それぞれ開口されている。また小さい扇形には、その円周側面部分にギア溝が形成されている。このマスク板は回動軸を中心に回動自在に連結されており、モータによって回動される。モータは回転軸にウォームギアを固定しており、ウォームギアのギア部分が、マスク板の小さい扇形の円弧部分に設けれらたギア溝と噛み合うように配置される。モータを回転させてマスク板を回動させると、全周照明用開口窓および側射照明用開口窓のいずれかが、照明光供給ケーブル６１と一致する。これによって、照明光供給ケーブル６１を照明用光源６４と接続し、照明手段６０から照明光を照射可能とする。

このような照明用光源６４としては、メタルハライドランプが好適に利用できる。メタルハライドランプは、フィラメントに電流を流して発光するハロゲンランプと異なり、例えば、キセノンガスを充填したバルブに高圧電流を放電して発光する。具体的には、メタルハライドランプは水銀とハロゲン化した金属が封入されている高輝度放電灯であり、発光管中に水銀、希ガスの他、発光金属がハロゲン化物（主としてヨウ化物）の形で封入されている。このランプは長寿命でエネルギー効率に優れ、低い消費電力で高い照度を得られる。特に高速撮影用途においては、ワーキングディスタンスが拡大観察用途に比べて長くなる上、ごく短いフレーム単位での撮影となるため、十分な照度が得られるよう、高出力の照明が要求される。このため、特に高速撮影用途においてはメタルハライドランプが好適である。また、拡大観察用途においてもメタルハライドランプを利用できる。この場合は、高速撮影用途ほどの照度が要求されないので、照度を抑えても演色性の高いランプ、具体的には赤色成分を高くしたタイプのメタルハライドランプを使用する。あるいはメタルハライドランプ以外にも、第１光源として水銀ランプやキセノンランプを利用し、また、第２光源としてハロゲンランプやＬＥＤを利用できる。ＬＥＤは、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等に比べて赤外線成分が少なく、同一光量を照射しても、被写体への発熱量が少ない利点が得られる。また、比較的安価で長寿命である上、入力に対する応答性にも優れ、照明光を遮光するマスク板を使用することなく点灯制御できる上、１００万ｆｐｓといった高速撮影にも十分追従してＯＮ又はＯＦＦできる。

（光源判別手段６５）
このような異なる照明用光源６４を適切に点灯駆動できるように、本体部５０側では、接続された照明用光源６４の種別に応じて、駆動電流等の駆動条件を切替可能としている。この切替は、手動若しくは自動で行うことができる。特に図１に示す例では、装着された照明用光源６４の種別を判別する光源判別手段６５を本体部５０側に備えている。光源判別手段６５を備えることで、接続された照明用光源６４の種別を本体部５０が自動的に把握し、各光源を駆動する適切な駆動条件に切り替えて適切な駆動制御が可能となる。例えば、メタルハライドランプに応じた駆動電流値の切り替え、照明光の出力制御等を行うことができ、ユーザが一々電源ワット数等を切り替える手間や設定ミスを省き、確実に且つ安全に各照明用光源６４を利用できる。さらに、照明用光源６４の点灯時間を本体部５０側で計算して、照明用光源６４毎に使用時間を累積して保持し、交換時期が近付くと照明用光源６４の交換を促すように構成することもできる。

（撮像制御部１３）
撮像制御部１３は、高速撮影時におけるフレームレート、シャッタースピード等の撮像条件を、操作部５５を介して設定し、設定した撮像条件に従い、各部の制御を行う。具体的には、撮像部１０の撮像素子１２を駆動制御するための撮像用制御信号を生成し、撮像部１０に対して送信する。また、照明用光源６４のＯＮ又はＯＦＦや遮光を制御する。例えば、ストロボ撮影を行う場合は、撮影に同期した同期信号を出力し、同期信号により照明用光源６４の点灯ＯＮ又はＯＦＦを行うと共に撮像素子１２で撮像を行う。このように、撮像制御部１３から照明用光源６４に対し、１回の撮影の開始及び終了時点に同期した撮影タイミング信号と、撮影中の各フレームの露光開始時点に同期した露光タイミング信号が送信される。また、拡大観察時には、撮像条件の設定として、例えば、リング状照明装置からの出射光として、落射照明、透過照明を選択し、それぞれに対して全周照明、側射照明いずれかを選択する。さらに、フィルタとして拡散、偏光又はフィルタなしの通過光（スルー）を適用する等、複数の条件の組み合わせによって照明方法を様々に変化させることができる。これらの設定は、操作部５５を介してユーザが行う。

（画像処理部８１）
画像処理部８１は、撮像部１０で撮像された拡大画像に対して画像処理を行う。例えば、表示部５２に表示された被写体の画像に対して、領域を指定し、面積を演算したり、高低差や距離、角度を演算するといった処理を行う。

（表示部５２）
表示部５２は、撮影された画像や設定等を表示するためのディスプレイである。表示部５２は、ＣＲＴや液晶パネル等が利用される。図２、図３の例では、表示部５２は本体部５０に組み込まれている。

（メモリ部５３）
メモリ部５３は、撮影された画像データや設定内容等を保持する。好適には、一時的な記憶領域としてＲＡＭ等の高速な半導体メモリを使用し、データ保存領域としてハードディスクを使用する。

（操作部５５）
操作部５５は、表示部５２上に表示される画面に基づいてユーザが入力を行うための入力デバイスである。操作部５５は、本体部５０とケーブルを介して接続され、或いは、無線で接続され、或いは、本体部５０に固定されている。図２、図３の例では、操作部５５は無線接続のコンソールにより構成される。

（高速撮影用途）
次に、ステム１００を用いた拡大観察用途と、高速撮影用途の各々について、撮像の詳細を説明する。まず、高速撮影用途について説明する。図２に示すように、撮像システム１００のヘッド部１５として、カラー撮影用若しくはモノクロ撮影用の撮像素子１２を内蔵する撮像モジュール１６を選択し、撮像モジュール１６の先端に第１レンズモジュール２１を装着する。このとき、撮像モジュール１６に内蔵される撮像素子１２の光軸と、第１レンズモジュール２１の光軸が一致するように、光学的に接合される。さらに、照明手段６０として第１レンズ用照明ユニット６６を、撮像モジュール１６若しくは第１レンズモジュール２１に装着している。

このように、第１レンズ用照明ユニット６６を第１レンズモジュール２１と別部材としつつ、ヘッド部１５に装着可能とすることにより、従来別体で設置が面倒であった高速撮影用の照明設備を容易に準備でき、さらに調整作業も、照明ユニット傾斜角調整手段により簡素化される。図２の例では、第１レンズ用照明ユニット６６を予め一体的に固定した第１レンズモジュール２１を用意することにより、第１レンズモジュール２１のみをヘッド部１５に装着するだけでよいので、取り扱いを容易にできる。

（操作画面）
高速撮影を行うための設定手順を、図１２及び図１３に基づいて説明する。これらの図に示される操作画面は、撮像システム１００を操作するための撮像装置操作プログラムのユーザインターフェース画面３００の一例である。図１２には、高速撮影を行うための録画画面が示され、図１３には、録画した高速度撮像データを再生するためのプレビュー画面が示されている。このプログラムにおいては、録画画面の操作によって高速撮影された画像データを、プレビュー画面上に表示させる。これら録画画面とプレビュー画面の切り替えは、画面左上に設けられた画面切替手段３０２としての「録画」、「プレビュー」切替ボタンをそれぞれ選択することにより行うことができる。なお、高速撮影は、基本的には静止画を連続撮像するものであるが、これらを連続して表示すれば動画のように扱えるため、ここでは便宜上、動画像の録画と呼ぶこともある。

このようなユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ又はＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、撮像装置操作プログラムを組み込んだ撮像システム１００あるいは撮像装置操作プログラムをインストールしたコンピュータに接続された操作部５５で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、操作部５５によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。

これらの図に示される操作画面は、画像を表示するための画像表示領域３０４と、その右側に設けられた各種操作を行うための操作領域３１０、及び、上部に設けられた各種設定を行うためのツールバー３２０により構成される。また、ツールバー３２０と画像表示領域３０４の間には、画面切替手段３０２が設けられ、画像表示領域３０４の下側には、現在の状態を示すステータス領域３０６が設けられている。画像表示領域３０４には、撮影された画像が表示される。ここでは、被写体Ｓとして、リレー設定装置が表示されている。

図１２に示される録画画面について説明する。この録画画面は、高速撮影時に表示部５２上に表示される画面である。操作領域３１０には、明るさを設定するための明るさ設定欄３１１、フレームレートを設定するためのフレームレート設定欄３１５、及び、各種操作を実行するための操作ボタン類３１６が配置されている。明るさ設定欄３１１においては、シャッタースピードとゲインが設定できる。シャッタースピードはスライドバー３１２を操作して連続的に設定できる。また、「自動」ボタン３１３を押下すれば、シャッタースピードを演算して適切な値に自動設定される。さらに、ゲインは、数値表示欄３１４から数値で設定できる。数値表示欄３１４の右側に設けられたドロップボタンを押下すれば、予め設定されたゲインの数値がドロップダウンメニューで表示される。さらに、フレームレートも、フレームレート設定欄３１５の数値表示欄３１５ａから数値で指定できる。数値表示欄３１５の右側に設けられたスピンボタンを押下して、数値を増減させることもできる。

操作ボタン類３１６としては、被写体に対し周期的に強い照明光を照射し、これに同期させて撮影を行うための「ストロボスコープ」ボタン３１６Ａ、動画像として記録された撮影画像をスロー再生するための「スロー観察」ボタン３１６Ｂ、撮影を一時停止するための「一時停止」ボタン３１６Ｃ、表示中の撮影画像を静止画として記録させるための「静止画撮影」ボタン３１６Ｄが設けられている。さらに、録画準備を実行する「録画準備」ボタン３１７、録画を開始、停止するための「録画」ボタン３１８が設けられている。

ステータス領域３０６には、撮影可能時間と残り時間が表示される。また、トリガの設定タイミングと撮像時間の関係がタイムゲージ３０６Ａにより表示されている。図１２の例では、センタートリガに設定されており、プレトリガで画像を連続撮像中にトリガ信号が入力されると、トリガのタイミングが中心となるように撮像を継続し、自動的に終了する。また、撮像開始を示すスタートトリガや、撮像終了を示すエンドトリガ、手動で撮像の開始、終了タイミングを指定するマニュアルトリガ等に設定することもできる。

ツールバー３２０には、主に静止画の撮影条件を設定するための撮影設定ボタン３２０Ａ、主に録画の撮影条件を設定するための録画設定ボタン３２０Ｂ、撮影画像上で、面積や距離測定等各種の計測を行うための計測ボタン３２０Ｃ、撮影に使用するレンズモジュール２０の設定を行うためのレンズボタン３２０Ｄ、撮影画像の印刷を行うための印刷ボタン３２０Ｅ、撮影画像に対してユーザが任意のコメントを付加するためのコメント入力ボタン３２０Ｆ、撮影画像の表示設定を行うための表示ボタン３２０Ｇ、撮像素子１２や撮影画像の設定を行うためのカメラ・画像ボタン３２０Ｈ、撮影画像の整理や閲覧を行うためのアルバムボタン３２０Ｉ、撮像装置操作プログラムの起動時に表示される初期メニューを設定するための初期メニューボタン３２０Ｊ、及び、撮像システム１００の電源をＯＮ又はＯＦＦするための電源ボタン３２０Ｋが配置されている。

このような録画画面上において、各種設定を行った後、高速撮影を行い、静止画像又は動画像として録画された高速度撮像データがプレビュー画面上に表示される。

図１３に示されるプレビュー画面について説明する。このプレビュー画面においても、基本的な配置は、図１２の録画画面とほぼ同様であり、画像表示領域３０４、操作領域３１０、ツールバー３２０、画面切替手段３０２、ステータス領域３０６が設けられている。このツールバー３２０の内容は、図１２の録画画面と同様である。

ステータス領域３０６には、現在、高速度撮像データの何枚目（フレームの枚数）を画像表示領域３０４に表示しているのかを示すタイムゲージ３０６Ｂが表示されている。また、タイムラインの右側には、フレームの総数と表示中の撮影画像に対応するフレーム番号と経過時間も表示される。

プレビュー画面の操作領域３１０においては、操作ボタン類３３０として、録画された動画像を再生するための再生・一時停止ボタン３３１、巻戻しボタン３３２、早送りボタン３３３が設けられ、操作ボタン類３３０の上側には現在の動作状態（図１３の例では「×１０巻戻し中」）を示す動作状態表示欄３３５が配置されている。また、操作ボタン類３３０の下側には、フレームレート表示欄３３６が設けられ、撮影時のフレームレートが「録画：４０００ｆｐｓ」、動画再生時のフレームレートが「再生：１５０ｆｐｓ」等と表示される。このように、再生時のフレームレートは、撮影時と異ならせることが可能である。また、その下側には、「ループ再生」チェックボックス３３７が設けられ、この欄にチェックマークを入れることにより、動画像がループ再生される。さらに、「ループ再生」チェックボックス３３７の下側には、再生範囲設定欄３３８が設けられ、再生範囲を指定することもできる。ここでは、再生開始の始点、終点をフレームの枚数で指定する。さらに、再生範囲設定欄３３８の下側には静止画撮影ボタン３１６Ｄと、録画された動画データを不揮発性メモリに保存するためのデータ保存ボタン３３９が設けられている。

この例では、録画画面において録画された高速度撮像データは、揮発性メモリ上に一時的に保持され、ユーザはプレビュー画面上で確認して、データ保存するかどうかを判断できる。保存しない場合は、再度録画画面に戻って新たに高速度撮像データを取得できる。データ保存ボタン３３９を押下すると、高速度撮像データを保存するためのダイアログ画面が表示され、ユーザは所定のフォルダに名前を付けて保存できる。

（拡大観察用途）
図１４及び図１５を用いて、拡大観察用途について説明する。撮像システム１００は、図１４に示されるように撮像素子１２により撮影された画像を表示する表示部５２を有する本体部５０を備える。さらに、図１５に示されるように撮像システム１００は、被写体Ｓを固定するための試料固定部（ステージ２３０）と、光学系１１を介して入射する被写体Ｓからの反射光又は透過光を電気的に読み取る撮像素子１２（ＣＭＯＳ）と、ステージ２３０と光学系１１との光軸方向における相対距離を変化させて焦点を調整するための焦点調整部（ステージ昇降器２２０）とを備える。さらに、本体部５０は、図１５に示されるように、ステージ昇降器２２０によって焦点を調整したときのステージ２３０と光学系１１と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被写体Ｓの２次元位置情報と共に記憶する焦点距離情報記憶部（メモリ部５３）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）と、操作部５５によって設定された領域に対応する被写体Ｓの一部又は全部に関する焦点距離情報に基づいて、操作部５５によって設定された領域に対応する被写体Ｓの光軸方向における平均高さを演算する制御部５１とを備える。

この撮像システム１００では、光学系１１を介して入射する被写体Ｓからの反射光又は透過光を電気的に読み取る撮像素子１２を用いて、指定された領域に対応する被写体Ｓの光軸方向における平均高さ（深さ）を演算できる。

図１４に示される光学系１１および撮像素子１２を有する撮像部１０は、スタンド台２４１から鉛直方向に延びる支柱２４２に固定されたカメラ取り付け部２４３に取り付けられる。スタンド台２４１には、被写体Ｓを載置するためのステージ２３０が上部に取り付けられたステージ昇降器２２０が配置されている。撮像部１０およびステージ昇降器２２０は、本体部５０に接続されて制御される。

また、本体部５０には、ＰＣを接続可能であり、ＰＣに別途拡大観察用操作プログラムをインストールして、ＰＣ側から本体部５０を操作することもできる。

図１５に示されるステージ昇降器２２０は、例えば、ステッピングモータ２２１と、ステッピングモータ２２１を制御するモータ制御回路２２２により構成される。本体部５０は、モータ制御回路２２２に対してステッピングモータ２２１の制御に関する制御データを入力することによって、ステージ２３０と、光学系１１および撮像素子１２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、本体部５０は、ステージ昇降器２２０の制御に必要な制御データをモータ制御回路２２２に入力することによって、ステッピングモータ２２１の回転を制御し、ステージ２３０を昇降させて、被写体Ｓの高さ（ｚ方向の位置）を変化させる。このステージ２３０は、被写体Ｓに対して観察位置の位置決めを行う観察位置決め手段として機能する。なお、本実施の形態においては、ステージ２３０の高さを変化させることによって試料固定部と光学系と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２３０を固定して光学系１１及び撮像部１０の高さを変化させてもよい。

撮像素子１２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。撮像素子１２上に結像された被写体Ｓの像は、各画素における受光量に応じて電気信号に変換され、さらにデジタルデータに変換されて処理される。本体部５０は、このデジタルデータを受光データＤとして、光軸方向（ｚ方向）とほぼ垂直な面内（ｘ、ｙ方向）における被写体Ｓの２次元位置情報としての画素の配置情報（ｘ、ｙ）と共にメモリ部５３に記憶する。

図１４に示される照明手段６０は、被写体Ｓ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。落射照明６０Ａは、照明光供給ケーブル６１を介して本体部５０と接続される。本体部５０は、照明光供給ケーブル６１を接続するためのコネクタを備えると共に、コネクタを介して照明光供給ケーブル６１に光を送出するための照明用光源６４を内蔵する。

（操作画面）
拡大観察を行うための設定手順を、図１６及び図１７に基づいて説明する。これらの図に示される操作画面は、撮像システム１００を操作するための撮像装置操作プログラムのユーザインターフェース画面３００の他の一例である。図１６には、拡大観察時の観察画面１２０が示され、図１７には、画像処理結果を表示するためのウィンドウ画面１３０が示されている。

図１６に示される観察画面１２０について説明する。この観察画面１２０は、拡大観察時に表示部５２上に表示される画面であり、画像表示領域、操作領域及びツールバーより構成される。ここでは、被写体Ｓとして、配線パターンが形成された基板が表示されている。操作領域には、シャッタースピードを設定するための設定欄１２１と、画像を調整するための設定欄１２２と、各種操作を実行するための操作ボタン１２３及び１２４が配置されている。

設定欄１２１では、プルダウン形式で「オート」と「マニュアル」を選択することが可能となっている。「オート」を選択すれば、装置内に予め定められている画像の明るさとなるように自動的にシャッタースピードが調整される。より具体的には、図１６において、スライダーバーの部分に表示されている「８０」という値がその画像の明るさを示している。一方、オペレータが予め定められている画像の明るさ以外の明るさを望む場合は、「オート」を選択した状態で、スライダーバーを左右に移動させることにより、その移動と連動して画面に表示される画像の明るさが変化するため、オペレータの所望する画像の明るさを設定可能となっている。つまり、スライダーバーの位置する明るさを認識し、シャッタースピードを速くしたり、遅くすることで明るさの調整が可能となっている。

また、プルダウン形式にて「マニュアル」を選択した場合は、図１６に表示するスライダーバーの機能が「オート」時の画像の明るさを示すものから、具体的にシャッタースピードまたは露光時間を示すものとなり、バーの上側には、例えば１／１０００ｓｅｃ等の具体的なシャッタースピードを示す値が表示されるようになっている。つまり、オペレータは、このシャッターバーの上側に表示される値を参考に、シャッターバーを左右に移動させることにより、シャッタースピードを速くしたり、遅くすることが可能となる。設定欄１２２では、手ブレ補正などの処理を選択することができる。

操作ボタン１２３は、一定の時間間隔で被写体Ｓを撮影し、得られた複数の画像フレームを合成することによって被写体Ｓを３次元的に表示させるための操作ボタンである。具体的には、操作ボタン１２３を操作することによって撮影画像の取り込みが開始され、手動でステージ２３０を一方向に移動させることによって、光軸方向（ｚ方向）の高さの異なる複数の画像フレームが不揮発性メモリ内に取り込まれる。これらの画像フレームを合成することにより、被写体表面の凹凸を立体的に表す３Ｄ画像が生成され、ウィンドウ画面１３０上に表示させることができる。

操作ボタン１２４は、表示中の撮影画像を静止画として記録させるための操作ボタンである。

図１７に示されるウィンドウ画面１３０について説明する。このウィンドウ画面１３０は、撮影画像の処理結果を表示するための画面であり、例えば、操作ボタン１２３の操作に基づいて表示部５２上に表示される。ウィンドウ画面１３０には、３Ｄ画像を表示するための画像表示領域と、この画像表示領域の右側に操作領域が配置されている。

操作領域には、「３Ｄ表示」選択ボタン１３１、「３Ｄ照明」選択ボタン１３２、「保存」ボタン１３３、リセットボタン１３４及び高さ調整欄１３５が配置されている。「３Ｄ表示」選択ボタン１３１は、複数の画像フレームから得られた３Ｄ画像を画像表示領域内に表示させるための操作ボタンである。「３Ｄ照明」選択ボタン１３２は、画像処理によって仮想的に陰影を調整した３Ｄ画像を画像表示領域内に表示させるための操作ボタンである。「３Ｄ表示」又は「３Ｄ照明」のいずれかを選択することができる。

「保存」ボタン１３３は、表示中の３Ｄ画像を不揮発性メモリに保存するための操作ボタンである。リセットボタン１３４は、画像表示をリセットするための操作ボタンである。高さ調整欄１３５は、スライドバーを操作することにより、装置内に与えられている高さの基本単位に対する高さの比率を調整することができる。例えば、高さの基本単位に基づいて、表示された画像の高さ方向に、仮にノイズが生じ、オペレータがそのノイズを抑制したい場合、高さ方向の比率を基本単位に対して小さくすることにより、ノイズの表示を抑制できたり、また高さの基本単位に基づいて、表示された画像の高さ方向の情報が潰れているように感じる場合、高さ方向の比率を基本単位に対して大きくすることにより、高さ方向の情報を拡大、強調できる。

以上のように、本発明の実施の形態１による画像処理装置が前提とする撮像システム１００では、従来の拡大観察装置に高速撮影機能を付加することにより、撮像装置としての汎用性を高めることができる。例えば、異常時の原因究明といった用途にも撮像装置を利用できるので、利便性が向上する。さらに、従来別途用意しなければならなかった高速撮影用のカメラや照明を用意することなく、撮像装置の機能として兼用できることで、低コストで高速撮影が可能となり、また、撮像装置の維持管理も容易となり、大幅なコスト削減、高効率な撮像装置を実現できる。

次に、本発明の実施の形態１による画像処理装置について、以下に説明する。この画像処理装置は、被写体Ｓを拡大して観察する拡大観察モードと、被写体Ｓの動きを高速撮影する高速撮影モードとの間で動作モードを切替可能な撮像装置となっている。

（本体部５０の機能構成）
図１８は、図１の撮像システム１００の要部における一構成例を示したブロック図であり、本体部５０内の機能構成の一例が示されている。この本体部５０は、撮像制御部１３、表示部５２、照明用光源６４、画像処理部８１の他に、フレームレート変換部１０１、出力制御部１０２、不揮発性メモリ１０３、モード選択部１０４、スイッチ１０５、録画制御部１０６、揮発性メモリ１０７、動画読出部１０８及び切替手段８１ａを備えて構成される。

照明用光源６４は、モード選択部１０４の指示に基づいて点灯制御を行う光源装置であり、動作モードに応じた照明光が生成される。

撮像制御部１３は、モード選択部１０４の指示に基づいて撮像部１０を制御する動作を行っている。例えば、露光時間やフレームレート（露光間隔）などの撮影パラメータを指示するための制御信号を生成し、撮像部１０に対して供給する動作が行われる。ここで、露光時間は、シャッタースピードに対応し、シャッタースピードを速くすると、露光時間は短くなる。また、フレームレートは、露光間隔とも言うことができ、このフレームレートを速くすると、露光の繰り返し間隔は短くなる。より具体的には、「拡大観察モード」と「高速撮影モード」を切り替えるモード選択部１０４は、そのモード切替（選択）時に、選択されたモードに対応する、図示しないグラフィカルユーザインターフェースが画面に表示され、そのインターフェースの中で、初期設定として、露光時間やフレームレートの設定を行うようになっている。そして、このインターフェースにて設定された露光時間やフレームレートの設定値は、撮像制御部１３を介して、撮像部１０へ転送される。また、ここでのユーザインターフェースは、図示しないモード設定部によって制御されている。

撮像部１０は、図示しないものの、内部に転送された露光時間やフレームレートを記憶するデシタル回路が構成されているため、この記憶内容が変更されない限り、記憶した設定値に基づいて、撮像部１０にて撮像を実施し、撮像した画像を、本体部５０に向けて送り続けることになる。

本実施例においては、撮像部１０の内部のデジタル回路にて、上述した設定値を記憶する構成としたため、モード設定時にその設定値を撮像部１０に送信すればよいが、もちろん撮像部１０に上述したような記憶手段がない場合は、露光開始及び終了ならびに露光間隔（フレームレート）などの撮影タイミング信号を、撮像タイミング毎に、撮像制御部１３から送信する方法を採用するようにしても良い。

さらに、いずれのモードを選択した場合においても、選択されたモードをモード選択部１０４が認識し、図示しない動作制御部に記憶されている各モードでの、上述したデフォルト値としての設定値を撮像部１０に送信する。また、「拡大観察モード」においては、このモードが選択された以降に、これらの設定値を変更する必要はないが、「高速撮影モード」においては、高速のフレームレートのレンジの中で、オペレータが所望する値に設定変更可能とするため、ユーザインターフェース上にて設定値を変更可能としている。

フレームレート変換部１０１は、撮像部１０から転送された画像データについて、表示部５２で表示させるために、フレームレートを低下させる処理を行っている。例えば、画像フレームを一定の時間間隔で間引く間引き処理によってフレームレートが下げられる。

なお、本実施例では、いずれのモードにおいても、撮像部１０から送られる画像を、表示部５２に表示するために、フレームレート変換部１０１によって所定のフレームレートに低下させる処理を行っている。しかし、「拡大観察モード」においては、撮像部１０から送られる画像のフレームレートは既に、例えば６０ｆｐｓ以下のビデオレート（表示部において連続的に画像が切り替えられた際に、その切替が視認可能なフレームレート）となっているため、フレームレート変換部１０１にてフレームレートを変換する必要性は低い。従って、「高速撮影モード」においてのみ、撮像部１０から送られる画像をフレームレート変換部１０１を介して表示部５２に送るようにしてもよい。

画像処理部８１は、撮像部１０によって撮影されたＲＡＷデータについて、ガンマ補正する処理、撮影画像のホワイトバランスを調整する処理などの画像処理を行い、表示部５２に表示するための表示用データを生成する動作を行っている。ここでは、フレームレート変換部１０１によるフレームレート変換後の画像データと、動画読出部１０８によって揮発性メモリ１０７から読み出された画像データとが選択的に処理されるものとする。

より詳細には、「拡大観察モード」や「高速撮影モード」においては、いかなる場合においても、常に画像処理部８１は、フレームレート変換部１０１に接続された状態を維持するようになっている。一方、「高速撮影モード」においては、高速撮像画像を、設定された高速のフレームレートにて「撮影」や「録画」する場合のみ、スイッチ１０５が接続状態となり、撮像部１０からの画像が、設定されるフレームレートにて揮発性メモリ１０７に蓄積される。もちろん、この場合においても、画像処理部８１は、フレームレート変換部１０１に接続された状態を維持するようになっている。また、「高速撮影モード」においても、高速のフレームレートにて揮発性メモリ１０７に画像を記憶させることが必要のない場合、例えば、表示部５２に画像を表示するだけの場合、スイッチ１０５は、非接続状態を維持し、画像処理部８１は、フレームレート変換部１０１に接続された状態を維持するようになっている。これらのスイッチ１０５や揮発性メモリ１０７や動作読出部１０８の制御は、ユーザーインターフェース上にて操作された内容を、図示しない動作制御部が認識し、これらの動作を制御するようになっている。

ガンマ補正処理やホワイトバランスの調整処理は、いずれも所定の変換テーブルに基づいて、画素ごとに輝度レベルを調整する輝度レベルの調整処理となっている。また、カラー画像の場合には、画像データをベイヤー変換する処理が上記画像処理として行われる。ベイヤー変換とは、多数の受光素子のそれぞれについて、他の色情報（輝度情報）を補間計算することにより、画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂの輝度情報を求めることである。

出力制御部１０２は、画像処理部８１からの表示用データを表示部５２へ出力し、必要に応じて不揮発性メモリ１０３に書き込む動作を行っている。不揮発性メモリ１０３は、画像処理部８１による処理後の画像データを保持するための記録媒体であり、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などの磁気記憶装置、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置が用いられる。

モード選択部１０４は、照明用光源６４、撮像制御部１３、フレームレート変換部１０１及びスイッチ１０５を制御し、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替える処理を行っている。

拡大観察モードは、被写体Ｓの拡大画像を処理する動作モードであり、高速撮影モードに比べて高解像度の画像が生成される。拡大観察モード時に不揮発性メモリ１０３に書き込まれた静止画像又は動画像は、必要に応じて読み出され、被写体Ｓの寸法計測、深度合成などの解析処理が行われる。

一方、高速撮影モードは、被写体Ｓの動きを高速撮影する動作モードであり、拡大観察モードに比べて高速のフレームレートで画像が生成される。拡大観察モード時には、撮像部１０からの画像データがフレームレート変換部１０１に転送されるのに対して、高速撮影モード時において「録画」などの高速フレームレートのままで、揮発性メモリ１０７に記憶させたい操作が行われた場合は、スイッチ１０５をオンすることによって、当該画像データがフレームレート変換部１０１及び録画制御部１０６に転送される。言うまでも無く、高速撮影モードにおいて、「録画」等の高速フレームレートのままで、揮発性メモリ１０７に記憶させたい操作が行われない場合は、単にフレームレート変換部１０１にて、フレームレートを所定の値に下げ、表示部５２に表示するのみとなる。

拡大観察モード時には、ビデオレート以下のフレームレートで撮像部１０からフレームレート変換部１０１に画像データが転送される。例えば、フレームレートが１５ｆｐｓ以上６０ｆｐｓ以下の範囲で画像データが転送される。このとき、フレームレート変換部１０１では、例えば、フレームレートを１５ｆｐｓに変換して画像データを画像処理部８１へ出力する動作が行われる。ここで、ビデオレートとは、視認可能なフレームレートの最大値のことである。なお、上述したように、拡大観察モードでは、既に撮像部１０から転送されるフレームレートは、ビデオレートまたはそれ以下の値となっているため、必ずしも、撮像部１０が撮像した画像は、フレームレート変換部１０１を介して、表示部５２に転送される必要は無く、直接表示部５２に供給させることも可能である。

一方、高速撮影モード時には、ビデオレートを越えるフレームレート、例えば、フレームレートが２５０ｆｐｓ以上２４０００ｆｐｓ以下の範囲で撮像部１０からフレームレート変換部１０１及び録画制御部１０６に画像データが転送される。このとき、フレームレート変換部１０１では、フレームレートを拡大観察モード時と同じフレームレート、例えば、１５ｆｐｓに変換して画像データを画像処理部８１へ出力する動作が行われる。

撮像制御部１３では、拡大観察時と高速撮影時とでフレームレートを異ならせるために、拡大観察モード及び高速撮影モード間で露光の繰り返し間隔（フレームレート）を異ならせる制御が行われる。モード選択部１０４によるモード選択は、ユーザ操作に基づいて行われる。例えば、メニュー画面上で拡大観察モード又は高速撮影モードのいずれかを選択することにより動作モードが切り替えられる。いずれの動作モードにおいても、フレームレート変換後の画像データが画像処理されて表示部５２へ出力されるので、表示部５２上で被写体Ｓの様子をリアルタイムに確認することができる。

録画制御部１０６は、撮像部１０から転送された画像データを揮発性メモリ１０７に書き込む動作を行っている。揮発性メモリ１０７は、撮像部１０によって撮影された画像データを一時的に保持するためのメモリであり、不揮発性メモリ１０３に比べて高速で動作可能な記憶装置となっている。

ここでは、高速撮影モード時に、録画等の操作が行われた場合においては、撮像部１０からのＲＡＷデータ、すなわち、画像処理前の輝度データが時系列に揮発性メモリ１０７に書き込まれ、一連の画像フレーム、すなわち、連続する複数の画像フレーム１１１からなる動画像１１２として保持されるものとする。例えば、この様な動画像の書き込みは、録画開始を指示するためのトリガ信号に基づいて行われるものであっても良い。

具体的な録画開始用のトリガ信号としては、録画準備に相当する操作を認識して、揮発性メモリ１０７への画像の書き込みを開始してもよいし、録画の操作を認識して、揮発性メモリ１０７への画像の書き込みを開始しても良い。

また、録画の終了については、揮発性メモリ１０７がリングバッファ形式を採用しているため、録画開始時に、既に書き込みが残っている場合、メモリの全領域に対して、書き込みを行うかまたは、書き込みがなされていない部分に対して書き込みを行うかをユーザインターフェース上にてオペレータに選択させる。メモリの全領域に対して書き込みを行うことが選択された場合は、全てのメモリ領域に書き込みが行われた時点で、自動的に書き込みを終了させればよく、また書き込みがなされていない領域に書き込みを行うことが選択された場合も、その領域に書き込みが完了した時点で、自動的に書き込みを終了させればよい。また、ユーザインターフェース上にて、メモリに書き込み可能な時間や画像枚数を、実際のメモリの容量による制限内でオペレータに設定させることも可能である。この場合も、書き込み開始から設定された書き込み時間や画像枚数に達した時点で、録画を自動的に終了することが好ましい。

動画読出部１０８は、揮発性メモリ１０７から画像データを読み出して、録画制御部１０６による書き込み時よりも遅いフレームレートで画像処理部８１に転送する動作を行っている。これにより、揮発性メモリ１０７に書き込まれた動画像は、書き込み時よりも遅いフレームレートで画像処理部８１に転送されて処理され、不揮発性メモリ１０３に格納される。高速撮影時に書き込まれた揮発性メモリ１０７内の動画像を読み出して画像処理部８１に転送する際には、書き込み時よりも遅いフレームレートで転送されるので、拡大観察時及び高速撮影時で画像処理部８１を共通化することができる。

動画読出部１０８を動作させ、揮発性メモリ１０７から画像を画像処理部８１に転送する行為は、上述した「録画」の行為完了後に、手動または自動にて録画した動画をプレビューする機能を設けることにより、録画の完了信号を受けて、動画読出部１０８を動作させたり、図示しない動作制御部が録画完了を認識後、ユーザインターフェース上にプレビューを行うか否かをオペレータに問うスイッチを立ち上げ、オペレータが望んだ場合に、動画読出部１０８を動作させるようにしてもよい。また、それ以外の行為としては、録画後、オペレータが揮発性メモリ１０７に書き込まれている画像を再生させるユーザインターフェース上のボタンを操作した場合や、オペレータが揮発性メモリ１０７に書き込まれている画像を不揮発性メモリ１０３に保存させるユーザインターフェース上のボタンを操作した場合に動画読出部１０８を動作させることになる。

また、上述した録画制御部１０６を動作させる場合は、フレームレート変換部１０１と画像処理部８１との間を接続するスイッチ（切替手段８１ａ）が、切り替えられ、録画制御部１０６と画像処理部８１との間を接続するように、動作制御部が制御を行うようになっている。言い換えると、画像処理部８１の接続先をフレームレート変換部１０１と動画読出部１０８との間で切り替えるスイッチは、通常は、画像処理部８１とフレームレート変換部１０１とを接続し、高速撮影モードにおける上述した動画読出し行為が自動または手動にて行われた行為を動作制御部が認識することにより、画像処理部８１と動画読出部１０８とを接続するようになっている。なお、動画読出部１０８には、揮発性メモリ１０７から動画を読み出す際、書き込まれたフレームレートより遅いフレームレートにて動画を画像処理部８１に供給する機能を持たせることにより、画像処理部８１の高速処理化に対する機能を向上させないですむというメリットを有する。但し、画像処理部８１が揮発性メモリ１０７に書き込まれるフレームレートでの処理が可能なパフォーマンスを有する場合は、動画読出部１０８に、フレームレートを変更する機能を持たせなくても良い。

出力制御部１０２では、高速撮影モード時に録画制御部１０６によって揮発性メモリ１０７に書き込まれた画像データから生成された表示用データを静止画像として、或いは、一連の画像フレームからなる動画像として不揮発性メモリ１０３に書き込む動作が行われる。この静止画像又は動画像の書き込みは、例えば、ユーザ操作に基づいて行われる。或いは、「自動再生」を予め指定しておくことにより、自動的に揮発性メモリ１０７から動画像を読み出して不揮発性メモリ１０３に書き込むようにしても良い。また、静止画像又は動画像を不揮発性メモリ１０３に保存する際に、データ量を圧縮するための圧縮処理を行い、圧縮処理後の画像データを書き込むようにしても良い。

揮発性メモリ１０７から読み出されて画像処理部８１によって処理され、その後、不揮発性メモリ１０３に書き込まれた動画像又は静止画像は、必要に応じて読み出され、そのまま表示させ、或いは、輝度レベルを再度調整して表示させることができる。

また、出力制御部１０２では、拡大観察モード時に撮影された表示用データを静止画像として不揮発性メモリ１０３に書き込む動作が行われる。この静止画像の書き込みは、ユーザ操作に基づいて行われる。

（拡大観察モード）
図１９のステップＳ１０１〜Ｓ１０８は、図１８の本体部５０における拡大観察時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、撮像制御部１３は撮像部１０に対して露光時間などの撮影パラメータを指示する（ステップＳ１０１）。次に、フレームレート変換部１０１は、撮像部１０から画像データを取得し、フレームレートを低下させて画像処理部８１へ出力する（ステップＳ１０２）。

画像処理部８１は、フレームレート変換部１０１からの画像データについて、輝度レベルを調整する画像処理を行って表示用データを生成する（ステップＳ１０３）。この表示用データは、出力制御部１０２によって表示部５２へ出力され、画面表示される（ステップＳ１０４）。

このとき、操作ボタン１２４が操作されれば（ステップＳ１０５）、その操作入力に基づいて、当該操作の前後に得られた表示用データのうちから所定の画像フレームが抽出され、静止画像として不揮発性メモリ１０３内に格納される（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。ステップＳ１０２からステップＳ１０７までの処理手順は、撮影が終了するまで繰り返される（ステップＳ１０８）。

一方、ステップＳ１０５において操作ボタン１２４が操作されなければ、ステップＳ１０２からステップＳ１０４までの処理手順が繰り返される。

（高速撮影モード）
図２０のステップＳ２０１〜Ｓ２０６は、図１８の本体部５０における高速撮影時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、撮像制御部１３は撮像部１０に対して露光時間などの撮影パラメータを指示する（ステップＳ２０１）。次に、フレームレート変換部１０１は、撮像部１０から画像データを取得し、フレームレートを低下させて画像処理部８１へ出力する（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。

画像処理部８１は、フレームレート変換部１０１からの画像データについて、輝度レベルを調整する画像処理を行って表示用データを生成する（ステップＳ２０４）。この表示用データは、出力制御部１０２によって表示部５２へ出力され、画面表示される（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０２からステップＳ２０５までの処理手順は、撮影が終了するまで繰り返される（ステップＳ２０６）。

図２１のステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、図１８の本体部５０における録画ボタン操作時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、録画制御部１０６は、撮影画像の表示中に録画ボタン３１８の操作によって録画開始が指示されれば、撮像部１０からＲＡＷデータを取得し、揮発性メモリ１０７に書き込む（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。ステップＳ２０７の処理手順は、録画が終了するまで繰り返される（ステップＳ３０３）。

図２２のステップＳ４０１〜Ｓ４０５は、図１８の本体部５０における動画再生時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、動画読出部１０８は、ユーザ操作によって動画再生が指示されると、揮発性メモリ１０７からＲＡＷデータを読み出し、画像処理部８１へ転送する（ステップＳ４０１）。画像処理部８１は、揮発性メモリ１０７から転送されたＲＡＷデータを処理し、表示用データを生成する（ステップＳ４０２）。

出力制御部１０２は、この表示用データを不揮発性メモリ１０３に書き込むとともに、表示部５２へ出力する（ステップＳ４０３，Ｓ４０４）。ステップＳ４０１からステップＳ４０４までの処理手順は、揮発性メモリ１０７内に格納された動画像の全フレームについて、読み出しが完了するまで繰り返される（ステップＳ４０５）。

本実施の形態によれば、拡大観察時と、高速撮影モードにおいて揮発性メモリ１０７に書き込まれた動画像の読み出し時とで画像処理部８１を共通化できるので、製造コストを増大させることなく、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替えることができる画像処理装置を実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、動作モードの切り替えがユーザ操作に基づいて行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、カメラの識別結果に基づいて動作モードを切り替える場合について説明する。

図２３は、本発明の実施の形態２による画像処理装置の一構成例を示したブロック図である。本実施の形態による画像処理装置は、図１８の本体部５０と比較すれば、撮影装置識別部１０９を備えている点で異なる。この撮影装置識別部１０９は、本体部５０に接続されているカメラが拡大観察用のものであるのか高速撮影用のものであるのかを識別する動作を行っている。

例えば、照明用アタッチメントの有無、レンズの種類、撮像モジュール１６の種類、ケーブル部２４の接続先、ランプの種類を検知して、カメラが拡大観察用のものであるのか高速撮影用のものであるのかを識別している。モード選択部１０４は、この様な撮影装置識別部１０９による識別結果に基づいて、動作モードを拡大観察モード及び高速撮影モード間で切り替える処理を行っている。

撮像モジュール１６の種類を検知する場合は、撮像モジュール１６がモノクロ用であるのかカラー用であるのかを検知し、或いは、高フレームレート用であるのか低フレームレート用であるのかを検知することが考えられる。また、ランプの種類を検知する場合は、照明用光源６４が高演色タイプであるのか高輝度タイプであるのかを検知することが考えられる。

本発明の実施の形態による画像処理装置を含む撮像システム１００の概略構成の一例を示すシステム図である。 ヘッド部１５を本体部５０に接続する際の構成例を示した図であり、照明光ケーブル及び信号ケーブルを１本のケーブルとして纏めた場合が示されている。 高速撮影用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 リング状照明装置を有する拡大観察用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 同軸落射照明装置を有する拡大観察用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 ヘッド部１５を本体部５０に接続する際の構成例を示した図であり、照明光ケーブル及び信号ケーブルを別個のケーブルとした場合が示されている。 高速撮影用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 リング状照明装置を有する拡大観察用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 同軸落射照明装置を有する拡大観察用のヘッド部１５を備えた撮像システム１００を示した図である。 第１レンズモジュール２１を含むヘッド部１５を示した断面図である。 第２レンズモジュール２２を含むヘッド部１５を示した垂直断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における水平断面図である。 第１レンズ用照明ユニット６６を第１レンズモジュール２１に固定したヘッド部１５を示す斜視図である。 第１レンズ用照明ユニット６６の傾動を示す斜視図である。 第１レンズ用照明ユニット６６の傾動を示す側面図である。 照明ユニット傾斜角調整手段の一例を示した図であり、図９の断面図が示されている。 第１レンズ用照明ユニット６６のテレスコープ状レンズを示す斜視図である。 高速撮影を行うための録画画面を示す図である。 録画した高速度撮像データを再生するためのプレビュー画面を示す図である。 撮像システム１００の外観図である。 撮像システム１００の構成例を示したブロック図である。 拡大観察時の観察画面１２０の一例を示した図である。 画像処理結果を表示するためのウィンドウ画面１３０の一例を示した図である。 図１の撮像システム１００の要部における一構成例を示したブロック図であり、本体部５０内の機能構成の一例が示されている。 図１８の本体部５０における拡大観察時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１８の本体部５０における高速撮影時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１８の本体部５０における録画ボタン操作時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１８の本体部５０における動画再生時の動作の一例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態２による画像処理装置の一構成例を示したブロック図である。 従来の拡大観察装置を示したブロック図である。 従来の高速撮影装置を示したブロック図である。

符号の説明

１０ 撮像部
１２ 撮像素子
１３ 撮像制御部
１４ 画素ずらし手段
１５ ヘッド部
１８ 照明ユニット用マウント
２０ レンズモジュール
２１ 第１レンズモジュール
２２ 第２レンズモジュール
２４ ケーブル部
５０ 本体部
５２ 表示部
５３ メモリ部
５４ インターフェイス部
５５ 操作部
６０ 照明手段
６１ 照明光供給ケーブル
６２ 信号送信ケーブル
６４ 照明用光源
６６ 第１レンズ用照明ユニット
８１ 画像処理部
８１ａ 切替手段
１００ 撮像システム
１０１ フレームレート変換部
１０２ 出力制御部
１０３ 不揮発性メモリ
１０４ モード選択部
１０５ スイッチ
１０６ 録画制御部
１０７ 揮発性メモリ
１０８ 動画読出部
１０９ 撮影装置識別部
１２０ 観察画面
１３０ ウィンドウ画面
３００ ユーザインターフェース画面
Ｓ 被写体

Claims (4)

1. 画像のフレームレートが視認可能な第一のフレームレートにて撮像された画像を画像処理すると共に、画像のフレームレートが上記第一のフレームレートより高速な第二のフレームレートにて撮像された画像を画像処理する画像処理装置であって、
   上記第一のフレームレートにて被写体を拡大して観察する拡大観察モードと、上記第二のフレームレートにて被写体を高速撮影する高速撮影モードのいずれか一方を選択するモード選択手段と、
   上記第一と第二のフレームレートにて画像の取得が可能であるとともに、上記モード選択手段にて選択された第一または第二のフレームレートにて被写体の撮像を行う撮像手段と、
   上記撮像手段によって、上記モード選択手段にて選択されたモードに対応する第一または第二のフレームレートにて撮像された被写体に対する画像データが転送され、フレームレートを低下させる処理を行うフレームレート変換手段と、
   上記高速撮影モードにおける録画動作時、上記撮像手段からの上記第二フレームレートでの画像データを書き込む第１メモリと、
   上記高速撮影モードにおける上記第１メモリからの画像データ読出し時、上記第１メモリから画像データを読み出す動画読出手段と、
   上記フレームレート変換手段によるフレームレート変換後の画像データについて輝度レベルを調整する処理を行い、表示用データを生成するとともに、上記動画読出手段によって上記第１メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理を行う画像処理手段と、
   上記画像処理手段に対して、フレームレート変換手段と動画読出手段のいずれか一方を接続するとともに、第１メモリから画像データを動画読出手段が読み出す場合のみ、上記画像処理手段に対して、動画読出手段を接続する切替手段と、
   上記画像処理手段にて生成された表示用データを表示する表示手段と、
   上記拡大観察モードにおいて、表示手段に表示される画像データを保存させる時、ならびに、第１メモリの画像データを保存させる時に、各画像を保存する第２メモリからなることを特徴とする画像処理装置。
2. 画像のフレームレートが視認可能な第一のフレームレートにて撮像された画像を画像処理すると共に、画像のフレームレートが上記第一のフレームレートより高速な第二のフレームレートにて撮像された画像を画像処理する画像処理装置であって、
   上記第一のフレームレートにて被写体を拡大して観察する拡大観察モードと、上記第二のフレームレートにて被写体を高速撮影する高速撮影モードのいずれか一方を選択するモード選択手段と、
   上記第一と第二のフレームレートにて画像の取得が可能であるとともに、上記モード選択手段にて選択された第一または第二のフレームレートにて被写体の撮像を行う撮像手段と、
   上記撮像手段によって、上記モード選択手段にて選択された高速撮影モードに対応する第二のフレームレートにて撮像された被写体に対する画像データが転送され、フレームレートを低下させる処理を行うフレームレート変換手段と、
   上記高速撮影モードにおける録画動作時、上記撮像手段からの上記第二フレームレートでの画像データを書き込む第１メモリと、
   上記高速撮影モードにおける上記第１メモリからの画像データ読出し時、上記第１メモリから画像データを読み出す動画読出手段と、
   上記拡大観察モードにて撮像された第一のフレームレートの画像データならびに上記フレームレート変換手段によるフレームレート変換後の画像データについて輝度レベルを調整する処理を行い、表示用データを生成するとともに、上記動画読出手段によって上記第１メモリから読み出された画像データについて輝度レベルを調整する処理を行う画像処理手段と、
   上記画像処理手段に対して、フレームレート変換手段と動画読出手段のいずれか一方を接続するとともに、第１メモリから画像データを動画読出手段が読み出す場合のみ、上記画像処理手段に対して、動画読出手段を接続する切替手段と、
   上記画像処理手段にて生成された表示用データを表示する表示手段と、
   上記拡大観察モードにおいて、表示手段に表示される画像データを保存させる時、ならびに、第１メモリの画像データを保存させる時に、各画像を保存する第２メモリからなることを特徴とする画像処理装置。
3. 露光のタイミングを指示するための露光タイミング信号を生成し、上記撮像手段に供給する撮像制御手段を備え、
   上記撮像制御手段が、上記拡大観察時と上記高速撮影時とでフレームレートを異ならせるために、拡大観察モード及び高速撮影モード間で露光の繰り返し間隔を異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 上記撮像手段を識別する撮影装置識別手段を備え、
   上記モード選択手段が、上記撮影装置識別手段による識別結果に基づいて、モードを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。