JP2015127777A - Device, method, and program for magnifying observation, computer readable recording medium, and recording device - Google Patents
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Description
本発明は、拡大した画像を撮像して表示するデジタル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、拡大画像観察プログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器に関する。 The present invention relates to an enlarged observation apparatus such as a digital microscope or a microscope that captures and displays an enlarged image, an enlarged image observation method, an enlarged image observation program, a computer-readable recording medium, and a recorded device.
微小物体等の試料やワーク等の被写体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等が利用されている。デジタルマイクロスコープは、撮像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又は透過光を、2次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るCCDやCMOS等の撮像素子で受光し、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。 An optical microscope using an optical lens, a digital microscope, or the like is used as a magnification observation apparatus that magnifies and displays a sample such as a minute object or a subject such as a workpiece. A digital microscope is a CCD, CMOS, or the like that electrically reads reflected light or transmitted light from an observation target fixed to an observation target fixing unit incident through an imaging optical system for each pixel arranged in a two-dimensional shape. The image is received by the image pickup device, and an electrically read image is displayed on a display unit such as a display.
このような撮像光学系の拡大観察装置においては、その分解能は原理的には照明光の波長に比例する。このため、紫外線顕微鏡のように短波長の光を用いることで撮像光学系の分解能を向上させ、より微細な観察を可能とした拡大観察装置も開発されている。 In such a magnification observation apparatus for an imaging optical system, the resolution is in principle proportional to the wavelength of illumination light. For this reason, a magnification observation apparatus has been developed that improves the resolution of the imaging optical system by using short-wavelength light, such as an ultraviolet microscope, and enables finer observation.
また撮像素子の画素数が大きいほど詳細な表示が可能となる。特に近年は高画質化の要求が高まっており、撮像素子もこれに応じて画素数の多い、例えば200万画素クラスあるいは800万画素クラスのCCDが利用されている。このようなCCD等の撮像素子は、受光の強弱を検知するセンサであり、色を識別することはできない。このため、従来のCCDでは、各画素を構成するCCD素子にあらかじめ単色のフィルタをかけておき、隣接する他色のフィルタをかけた画素で得られた信号と組み合わせることで、色情報を得ている。このような単板タイプの、いわゆる1CCD方式では、図1に示すように異なる色のフィルタが適用された複数のCCD素子が隣接されるように、ベイヤー配列される。ベイヤー配列では、隣接する4画素に注目すると、一般にRGBの画素数は1:2:1となる。この構成では、各画素の撮像素子では1色の色信号のみしか取得できないため、本来的には画素毎に色情報を取得できない。そこで、各画素毎に色情報を取得するため、(1)周囲の画素で得られた異なる色情報に基づいて、画素毎に他の色情報も演算する方法、(2)CCDを微小移動させて画素単位でRGBの受光信号を取得し、複数の画像を合成することによって、画素単位での色情報を取得する、いわゆる画素ずらしの方法、(3)画素単位にRGBのCCDを配置する3板タイプの、いわゆる3CCD方式等が知られている。 Further, the larger the number of pixels of the image sensor, the more detailed display becomes possible. Particularly in recent years, there has been a growing demand for higher image quality, and CCDs of 2 million pixel class or 8 million pixel class, for example, having a large number of pixels are also used for the image sensor. Such an image sensor such as a CCD is a sensor that detects the intensity of light reception, and cannot identify a color. For this reason, in a conventional CCD, color information is obtained by applying a single color filter in advance to the CCD elements constituting each pixel and combining them with signals obtained from adjacent pixels with other color filters. Yes. In such a single plate type, so-called 1CCD system, as shown in FIG. 1, a Bayer arrangement is performed so that a plurality of CCD elements to which filters of different colors are applied are adjacent to each other. In the Bayer array, when attention is paid to four adjacent pixels, the number of RGB pixels is generally 1: 2: 1. In this configuration, since only one color signal can be acquired by the image sensor of each pixel, color information cannot be acquired for each pixel. Therefore, in order to obtain color information for each pixel, (1) a method for calculating other color information for each pixel based on different color information obtained in surrounding pixels, and (2) a small movement of the CCD In other words, RGB light reception signals are obtained in pixel units, and color information is obtained in pixel units by synthesizing a plurality of images. (3) RGB CCDs are arranged in pixel units 3 A so-called 3CCD system of a plate type is known.
また一方で、拡大観察装置においては、試料に照射する照明光の波長を変化させて観察することが行われている。照射光の波長を変化させることで異なる観察像を取得できる。例えば緑色のフレキシブル基板を観察する場合、照明光が赤色であれば照明光が内部に透過され、透視図のような観察像が得られる。一方、青色光で照明すれば、照明光が内部に透過されないため、表面の傷模様が観察される。このように照明光を変化させることで、試料の内部のみ、もしくは表層のみを選択的に観察したり、試料のコントラストを改善したりといった見え方の変化が生み出せる。 On the other hand, in the magnifying observation apparatus, observation is performed by changing the wavelength of illumination light applied to the sample. Different observation images can be acquired by changing the wavelength of the irradiation light. For example, when observing a green flexible substrate, if the illumination light is red, the illumination light is transmitted inside, and an observation image like a perspective view is obtained. On the other hand, when illuminated with blue light, the illumination light is not transmitted to the inside, so a scratch pattern on the surface is observed. By changing the illumination light in this way, it is possible to produce a change in appearance such as selectively observing only the inside of the sample or only the surface layer or improving the contrast of the sample.
しかしながら、照明光の波長を変えて観察を行う際、CCD等、通常の2次元カラー撮像素子を使って観察を行うと、撮像素子のベイヤー配列の影響により実効的な画素数が低下してしまうという問題があった。上述した図1に示すように、通常の撮像素子はRGBの画素数の比が1:2:1となっているため、例えば青の照明光を用いた場合には実効的な画素数は白色照明光を用いた撮影時の1/4になってしまう。このため照明光の波長を変えて観察を行うと、白色光を使って観察する場合に比較した場合極端に低解像度の画像しか得ることができない。この結果、上述した短波長の照明光で照明することで分解能を向上させようとしても、撮像素子の実効画素数が低下するため、システム全体としての分解能の向上を得ることは困難であった。 However, when the observation is performed by changing the wavelength of the illumination light, if the observation is performed using a normal two-dimensional color image pickup device such as a CCD, the effective number of pixels decreases due to the influence of the Bayer arrangement of the image pickup device. There was a problem. As shown in FIG. 1 described above, the ratio of the number of RGB pixels in a normal image sensor is 1: 2: 1. For example, when blue illumination light is used, the effective number of pixels is white. It becomes 1/4 of the time of photographing using illumination light. For this reason, when observation is performed by changing the wavelength of illumination light, only extremely low-resolution images can be obtained as compared with observation using white light. As a result, even if it is attempted to improve the resolution by illuminating with the illumination light having the short wavelength described above, the effective number of pixels of the image pickup device is reduced, and it is difficult to obtain an improvement in the resolution of the entire system.
一方、照明光の波長を変化させて観察を行う際に、モノクロの撮像素子を用いて観察を行えば、上記の実効的な画素数の低下を防ぐことができる。ただこの方法では、白色光を用いて観察した際にもモノクロの画像しか得ることができないという問題があった。この場合にカラー観察を行うには、高速でRGBのフィルタを切り替えて撮影画像を合成する方法が考えられる。しかしながらこの方法では、機構が複雑になる上、切り替え動作等が必要になるためフレームレートが低下する等、カラーの操像素子を用いた場合に比べて利便性が低下するという問題があった。 On the other hand, when observation is performed by changing the wavelength of the illumination light, if the observation is performed using a monochrome imaging device, the above-described reduction in the effective number of pixels can be prevented. However, this method has a problem that only a monochrome image can be obtained even when observed using white light. In order to perform color observation in this case, a method of synthesizing a captured image by switching RGB filters at high speed is conceivable. However, this method has a problem that convenience is lowered as compared with the case where a color image manipulation element is used, for example, the mechanism is complicated and the switching operation is required, so that the frame rate is lowered.
また、いわゆる3CCD方式において画素ずらしを行い、RGBそれぞれの画像を合成することで高解像度のカラー画像を取得する方法が提案されている(特許文献3)。しかしながらこの方法では、色収差の補正が困難であるという問題がある。すなわち、レンズを構成する光学材料の屈折率が光の波長により異なるため、像点の位置が波長によってずれ、色の滲んだ像になったり、波長により焦点距離が変わるために像面上周辺に近づくに従い像位置がずれて色のふちどりが生じるといった色収差が発生する。このため、RGB各色の色収差を補正して結像点が一定になるよう、例えば屈折率とその波長依存性の異なる種々の光学材料を組み合わせた複合レンズで補正する作業が必要となり、複雑な構成を要するという問題があった。また3CCDは高価であり、撮像素子のサイズも大きくなるといった問題もある。 In addition, a method of acquiring a high-resolution color image by performing pixel shift in the so-called 3CCD method and combining RGB images has been proposed (Patent Document 3). However, this method has a problem that it is difficult to correct chromatic aberration. In other words, since the refractive index of the optical material constituting the lens varies depending on the wavelength of light, the position of the image point shifts depending on the wavelength, resulting in a blurred image, or the focal length varies depending on the wavelength, so that it is around the image surface. As it approaches, chromatic aberration occurs such that the image position shifts and color fringing occurs. For this reason, for example, it is necessary to perform correction with a compound lens combining various optical materials having different refractive indexes and wavelength dependencies so as to make the image formation point constant by correcting the chromatic aberration of each color of RGB. There was a problem of requiring. In addition, 3CCD is expensive, and there is a problem that the size of the image sensor increases.
そこで本発明者らは、波長の短い青色光に注目し、青色光のフィルタを用いて撮像することで解像度を高めた画像(「超解像画像」ともいう。)を得る方法を開発した(特許文献1、2)。この方法によれば、図1に示したベイヤー配列からの輝度算定ではなく、青色単色での撮影情報を抜き出して、輝度(明度)に置き換える、いいかえるとカラー情報と合成することで、短波長による分解能向上、また単波長によるレンズの色収差低減が得られ、解像度を向上させることができる。
Accordingly, the present inventors have focused on blue light with a short wavelength and developed a method for obtaining an image with improved resolution (also referred to as a “super-resolution image”) by imaging using a blue light filter (
しかしながら、レンズの色収差は、波長によって異なる。一般に結像レンズは、緑色光に対して収差が少なくなるように設計されていることが多いが、この重み程度は系により様々である。例えば、青色光の色収差が劣るレンズを用いて撮像する場合は、特にレンズの周辺部でピントが合わなくなり、必ずしも解像度の高い画像が得られない。このように選択する波長に応じて、得られる撮像効果は変わってくる。また、観察対象物の色や透過率などによっても、青色光のフィルタでは高解像の効果が得られないことがある。加えて、青色光のみでは照明光やカラーフィルタによる合成時の色選択にも限りがあった。 However, the chromatic aberration of the lens varies depending on the wavelength. In general, the imaging lens is often designed to reduce aberration with respect to green light, but the weight is varied depending on the system. For example, when imaging is performed using a lens with inferior chromatic aberration of blue light, focusing is not achieved particularly in the periphery of the lens, and an image with a high resolution is not necessarily obtained. The imaging effect obtained varies depending on the wavelength selected in this way. Also, depending on the color or transmittance of the observation object, the blue light filter may not provide a high resolution effect. In addition, only blue light has limited color selection during synthesis using illumination light or a color filter.
本発明は、従来の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、レンズの色収差や観察画像に応じて、柔軟に解像感の優れた画像を撮像可能とした拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. The main object of the present invention is a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification image observation program, or a computer that can flexibly capture an image with excellent resolution according to the chromatic aberration of the lens and the observation image. Is to provide a simple recording medium.
上記の目的を達成するために、第1の拡大観察装置によれば、撮像対象に照明光を照射し、該照明光の反射光又は透過光の受光量を検出して、撮像対象の画像を撮像可能な拡大観察装置であって、観察対象に照明光を照射するための照明手段と、前記照明手段で照射された照明光の反射光又は透過光を受光する撮像素子を有するカメラ部と、前記カメラ部と光軸を一致させて光学的に結合された顕微鏡レンズ部と、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で得られたそれぞれ異なる波長成分の受光データに基づいて、カラー画像を生成する画像合成手段と、前記画像合成手段で生成されたカラー画像を表示させるための表示手段と、複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部を交換可能とした前記カメラ部に、装着されている顕微鏡レンズ部の収差情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択可能な波長選択手段とを備えることができる。上記構成により、現在装着中の顕微鏡レンズ部に応じて波長選択手段で選択された波長成分の受光データでもって、高解像のモノクロ画像データを取得できる。これにより、単純に短波長の青色成分で得られた画像では、顕微鏡レンズ部の収差によって鮮明な画像が得られないような場合に、緑色成分などの異なる波長を選択することで、より鮮明な画像を得ることが可能となる。 In order to achieve the above object, according to the first magnification observation apparatus, the imaging target is irradiated with illumination light, the amount of reflected light or transmitted light of the illumination light is detected, and the image of the imaging target is detected. A magnifying observation apparatus capable of imaging, an illuminating unit for irradiating an observation target with illumination light, and a camera unit having an imaging element for receiving reflected light or transmitted light of the illumination light irradiated by the illumination unit, A microscope lens unit optically coupled to the camera unit with its optical axis aligned, and an image for generating a color image based on light reception data of different wavelength components obtained by the camera unit through the microscope lens unit A combining unit, a display unit for displaying a color image generated by the image combining unit, and a microscope lens unit mounted on the camera unit that can exchange a plurality of microscope lens units having different specifications. Based on the information, can be provided with a plurality of the microscope lens unit of the aberration effect is relatively small selectable wavelength selection means a wavelength component within the wavelength components. With the above-described configuration, high-resolution monochrome image data can be acquired with the light reception data of the wavelength component selected by the wavelength selection unit in accordance with the currently mounted microscope lens unit. As a result, in an image obtained simply with a blue component of a short wavelength, if a clear image cannot be obtained due to the aberration of the microscope lens unit, a different wavelength such as a green component can be selected to obtain a clearer image. An image can be obtained.
また、第2の拡大観察装置によれば、前記画像合成手段は、前記波長選択手段で選択された波長成分で得られた単一色の単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成可能に構成できる。上記構成により、単なるカラー画像のみならず、例えば短波長の青色成分で撮像した高解像のモノクロ画像に、色情報を載せた高解像カラー画像や、青色成分では顕微鏡レンズ部の収差によって鮮明な画像が得られない場合には、緑色成分や赤色成分でもって取得したモノクロ画像に色情報を加えた合成カラー画像を得ることが可能となる。 According to the second magnification observation apparatus, the image synthesizing unit adds color information of a color image acquired separately to a single color single color image obtained with the wavelength component selected by the wavelength selecting unit. The synthesized color image can be generated. With the above configuration, not only a simple color image but also a high-resolution color image in which color information is added to a high-resolution monochrome image captured with a blue component of a short wavelength, or a blue component is clear due to aberrations in the microscope lens unit. When a simple image cannot be obtained, it is possible to obtain a composite color image obtained by adding color information to a monochrome image acquired with a green component or a red component.
さらに、第3の拡大観察装置によれば、さらに複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部に対応する、収差の影響の少ない波長成分を、各顕微鏡レンズ部の収差情報に応じて予め記憶した波長成分記憶手段を備えており、前記波長選択手段は、装着中の顕微鏡レンズ部と対応する波長成分を、前記波長成分記憶手段を参照して選択できる。上記構成により、拡大観察装置は現在装着中の顕微鏡レンズ部に応じて、波長成分記憶手段を参照して適切な波長成分を選択できる。 Furthermore, according to the third magnifying observation apparatus, the wavelength component memory that stores in advance the wavelength components that are less affected by the aberration, corresponding to a plurality of microscope lens units having different specifications, according to the aberration information of each microscope lens unit. The wavelength selecting means can select the wavelength component corresponding to the microscope lens unit being mounted with reference to the wavelength component storage means. With the above configuration, the magnification observation apparatus can select an appropriate wavelength component with reference to the wavelength component storage unit according to the microscope lens unit currently mounted.
さらにまた、第4の拡大観察装置によれば、前記顕微鏡レンズ部が、拡大率を変更可能なズームレンズを含んでおり、前記波長選択手段が、さらに前記顕微鏡レンズ部の拡大率に応じて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択可能に構成できる。上記構成により、ズームレンズの拡大率によって収差特性が異なる場合でも、倍率に応じて適切な波長成分を波長選択手段でもって選択することが可能となる。 Furthermore, according to the fourth magnification observation apparatus, the microscope lens unit includes a zoom lens capable of changing a magnification factor, and the wavelength selection unit further depends on the magnification factor of the microscope lens unit, Of the plurality of wavelength components, a wavelength component that is relatively less affected by the aberration of the microscope lens unit can be selected. With the above configuration, even when the aberration characteristic varies depending on the magnification ratio of the zoom lens, it is possible to select an appropriate wavelength component according to the magnification by the wavelength selection unit.
さらにまた、第5の拡大観察装置によれば、前記カメラ部は、該カメラ部を前記顕微鏡レンズ部と電気的に接続するためのカメラ側接続端子を備えており、前記顕微鏡レンズ部は、前記カメラ部のカメラ側接続端子と電気的に接続するためのレンズ側接続端子を備えており、前記波長選択手段は、前記顕微鏡レンズ部が保持する、該顕微鏡レンズ部の種別を示すレンズ種別情報を、前記レンズ側接続端子とカメラ側接続端子との電気接続を通じて取得可能であり、該取得したレンズ種別情報に基づいて、該レンズの収差の影響の少ない波長成分を選択可能に構成できる。上記構成により、拡大観察装置は接続した顕微鏡レンズ部との電気接続によって、接続されている顕微鏡レンズ部に対して収差の影響の少ない波長成分を選択することが可能となる。 Furthermore, according to the fifth magnification observation apparatus, the camera unit includes a camera-side connection terminal for electrically connecting the camera unit to the microscope lens unit, and the microscope lens unit includes A lens-side connection terminal for electrically connecting to a camera-side connection terminal of the camera unit; and the wavelength selection unit stores lens type information indicating a type of the microscope lens unit, which is held by the microscope lens unit. Further, it is possible to obtain a wavelength component that is obtainable through an electrical connection between the lens side connection terminal and the camera side connection terminal and that is less influenced by the aberration of the lens based on the obtained lens type information. With the above-described configuration, the magnification observation apparatus can select a wavelength component that is less affected by the aberration with respect to the connected microscope lens unit by electrical connection with the connected microscope lens unit.
さらにまた、第6の拡大観察装置によれば、さらに前記照明手段が照射する照明光の波長成分を切り替え可能な照明光選択手段を備えており、前記照明光選択手段で選択された照明光の波長成分を、前記波長選択手段で選択された波長成分とできる。上記構成により、波長選択手段で選択された、レンズ収差情報に応じた適切な波長成分の照明光を、照明手段側で選択して照射することが可能となる。 Furthermore, according to the sixth magnification observation apparatus, the illumination apparatus further includes an illumination light selection unit capable of switching a wavelength component of the illumination light emitted by the illumination unit, and the illumination light selected by the illumination light selection unit The wavelength component can be the wavelength component selected by the wavelength selection means. With the above-described configuration, it is possible to select and illuminate illumination light having an appropriate wavelength component according to lens aberration information selected by the wavelength selection unit on the illumination unit side.
さらにまた、第7の拡大観察装置によれば、前記照明手段は、赤色光、緑色光、又は青色光に発光可能な発光ダイオードを備えることができる。 Furthermore, according to the seventh magnifying observation device, the illuminating means can include a light emitting diode capable of emitting red light, green light, or blue light.
さらにまた、第8の拡大観察装置によれば、収差の影響が少ない波長成分が、緑色成分であり、前記画像合成手段で生成される単一色の単色画像又は合成カラー画像を、高解像度画像とできる。上記構成により、単に波長の短い青色成分に限らず、青色成分の収差が大きい顕微鏡レンズ部に対しては緑色成分でもって解像度の高いモノクロ画像を取得し、青色成分で取得したモノクロ画像よりも鮮明な観察が可能となる。 Furthermore, according to the eighth magnification observation apparatus, the wavelength component that is less affected by the aberration is the green component, and the single-color image or the synthesized color image generated by the image synthesizing unit is converted into a high-resolution image. it can. With the above configuration, not only a blue component with a short wavelength but also a microscope lens unit with a large blue component aberration, a monochrome image with a high resolution is acquired with the green component, and is sharper than a monochrome image acquired with the blue component. Observation is possible.
さらにまた、第9の拡大観察装置によれば、さらに前記撮像素子を構成する画素について、3以上の画素が相互に隣接して配置される注目画素群について、注目画素群を構成する各撮像素子の画素の位置を一巡して受光量が各々の位置で検出されるよう、前記撮像素子の画素間隔に相当する変位量分、注目画素群を構成するいずれかの撮像素子の検出位置を相対的にシフトさせるための光路シフト手段を備えており、前記画像合成手段は、前記光路シフト手段で撮像素子の位置をシフトさせて取得された画像を合成した合成画像を生成可能とできる。上記構成により、いわゆる画素ずらし技術によって、高解像な画像を合成することが可能となる。 Furthermore, according to the ninth magnified observation device, for each pixel constituting the image sensor, each image sensor constituting the pixel group of interest for a pixel group of interest in which three or more pixels are arranged adjacent to each other. The detection positions of any of the image sensors that constitute the pixel group of interest are relative to each other by the amount of displacement corresponding to the pixel interval of the image sensor so that the received light amount is detected at each position. The image synthesizing means can generate a synthesized image obtained by synthesizing images obtained by shifting the position of the image sensor by the optical path shifting means. With the above configuration, a high-resolution image can be synthesized by a so-called pixel shifting technique.
さらにまた、第10の拡大観察装置によれば、さらに前記撮像素子が、該撮像素子を構成する画素について、異なる波長域の受光特性を備える画素を3以上隣接して配置しており、前記拡大観察装置はさらに、前記撮像素子の、波長域の異なる画素の内、いずれの波長域の画素で受光するかを選択するための撮像素子選択手段を備えており、前記撮像素子選択手段で選択された画素の波長域を、前記波長選択手段で選択された波長成分とできる。上記構成により、カラーの撮像素子でもってカラー画像を撮像すると共に、顕微鏡レンズ部の収差特性に応じて適切な波長成分と該当する波長域の画素でもって受光させることにより、照明光の波長を選択するのと同様の効果を得ることができる。 Furthermore, according to the tenth magnification observation apparatus, the image pickup device further includes three or more adjacent pixels having light receiving characteristics in different wavelength ranges for the pixels constituting the image pickup device. The observation apparatus further includes an image sensor selection unit for selecting which of the pixels in the wavelength range of the image sensor has a different wavelength range, and is selected by the image sensor selection unit. The wavelength range of the selected pixel can be the wavelength component selected by the wavelength selection means. With the above configuration, a color image is picked up with a color image sensor, and the wavelength of illumination light is selected by receiving light with an appropriate wavelength component and a pixel in the corresponding wavelength range according to the aberration characteristics of the microscope lens unit. The same effect as that can be obtained.
さらにまた、第11の拡大観察装置によれば、前記顕微鏡レンズ部が、特定の波長成分の収差が他の波長成分よりも相対的に収差の少ない特性となるように、光学設計されたものとすることができる。上記構成により、従来のように広い波長範囲で優れた収差特性を示すようなバランスの取れた光学設計でなく、特定の波長域でのみ収差特定が優れ、他の波長域では収差特性が悪くなるような偏った光学設計の顕微鏡レンズ部でも、波長選択手段で特定波長成分を選択する構成によって利用できる。この結果、特定波長に特化した顕微鏡レンズ部の設計が可能となり、高精細な画像の取得に有利となる。 Furthermore, according to the eleventh magnification observation apparatus, the microscope lens unit is optically designed such that the aberration of a specific wavelength component has a characteristic with relatively less aberration than other wavelength components. can do. With the above configuration, it is not a well-balanced optical design that exhibits excellent aberration characteristics over a wide wavelength range as in the past, but aberration specification is excellent only in a specific wavelength range, and aberration characteristics are deteriorated in other wavelength ranges. Even a microscope lens portion having such a biased optical design can be used by selecting a specific wavelength component by the wavelength selection means. As a result, it is possible to design a microscope lens unit specialized for a specific wavelength, which is advantageous for obtaining a high-definition image.
さらにまた、第12の拡大観察方法によれば、撮像対象に照明光を照射し、該照明光の反射光又は透過光の受光量を検出して、撮像対象の画像を取得する拡大観察方法であって、撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する工程と、取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を波長選択手段で選択する工程と、選択された波長成分の照明光を、照明手段から観察対象に照射する工程と、該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で検出して、得られた受光データに基づいて単一色の単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成して、表示手段に表示させる工程とを含むことができる。これにより、単なるカラー画像のみならず、例えば短波長の青色成分で撮像した高解像のモノクロ画像に、色情報を載せた高解像カラー画像や、青色成分では顕微鏡レンズ部の収差によって鮮明な画像が得られない場合には、緑色成分や赤色成分でもって取得したモノクロ画像に色情報を加えた合成カラー画像を得ることが可能となる。 Furthermore, according to the twelfth magnification observation method, in the magnification observation method of irradiating the imaging target with illumination light, detecting the amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and acquiring the image of the imaging target A step of acquiring information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an imaging element, and the influence of aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components is relatively based on the acquired information. The wavelength selection means, a step of irradiating the observation object with illumination light of the selected wavelength component from the illumination means, and a reflected light or transmitted light of the illumination light as the microscope lens unit. And generating a single color image of a single color based on the obtained light reception data, and generating a composite color image by adding color information of the color image acquired separately to the single color image. And display means It can include a step of indicated. As a result, not only a mere color image but also a high-resolution color image in which color information is added to a high-resolution monochrome image captured with a blue component of a short wavelength, for example, and a blue component is clear due to the aberration of the microscope lens unit. When an image cannot be obtained, it is possible to obtain a composite color image obtained by adding color information to a monochrome image acquired with a green component or a red component.
さらにまた、第13の拡大観察方法によれば、撮像対象に照明光を照射し、該照明光の反射光又は透過光の受光量を検出して、撮像対象の画像を取得する拡大観察方法であって、撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する工程と、取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を波長選択手段で選択する工程と、白色光の照明光を、照明手段から観察対象に照射する工程と、該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部の撮像素子で検出する際、該撮像素子を構成する画素であって、異なる波長域の受光特性を備え3以上隣接して配置された画素の内、前記波長選択手段で選択された波長成分と対応する画素でもって検出した受光データにより、単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成して、表示手段に表示させる工程とを含むことができる。これにより、単なるカラー画像のみならず、例えば短波長の青色成分で撮像した高解像のモノクロ画像に、色情報を載せた高解像カラー画像や、青色成分では顕微鏡レンズ部の収差によって鮮明な画像が得られない場合には、緑色成分や赤色成分でもって取得したモノクロ画像に色情報を加えた合成カラー画像を得ることが可能となる。 Furthermore, according to the thirteenth magnification observation method, the magnification observation method irradiates the imaging target with illumination light, detects the amount of reflected light or transmitted light received from the illumination light, and acquires the image of the imaging target. A step of acquiring information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an imaging element, and the influence of aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components is relatively based on the acquired information. The wavelength selection means, a step of irradiating the observation object with white illumination light from the illumination means, and the reflected light or transmitted light of the illumination light through the microscope lens unit. Wavelength components selected by the wavelength selection means among the pixels constituting the image sensor and having three or more adjacent light receiving characteristics in different wavelength ranges when detected by the image sensor With corresponding pixels A step of generating a single-color image from the received light-receiving data, generating a composite color image in which color information of a color image acquired separately is added to the single-color image, and displaying the combined color image on a display unit. . As a result, not only a mere color image but also a high-resolution color image in which color information is added to a high-resolution monochrome image captured with a blue component of a short wavelength, for example, and a blue component is clear due to the aberration of the microscope lens unit. When an image cannot be obtained, it is possible to obtain a composite color image obtained by adding color information to a monochrome image acquired with a green component or a red component.
さらにまた、第14の拡大観察プログラムによれば、撮像対象に照明光を照射し、該照明光の反射光又は透過光の受光量を検出して、撮像対象の画像を取得するための拡大観察プログラムであって、撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する機能と、取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択するための波長選択機能と、照明手段から観察対象に照射された照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で検出して、得られた受光データに基づいて単一色の画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成する合成画像合成機能とをコンピュータに実現させ、前記波長選択機能で選択された波長成分と対応する照明光を照明手段から照射させる、又は白色の照明光を照明手段から観察対象に照射させ、該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部の撮像素子で検出する際、該撮像素子を構成する画素であって、異なる波長域の受光特性を備え3以上隣接して配置された画素の内、前記波長選択手段で選択された波長成分と対応する画素でもって検出した受光データにより、単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成することができる。これにより、単なるカラー画像のみならず、例えば短波長の青色成分で撮像した高解像のモノクロ画像に、色情報を載せた高解像カラー画像や、青色成分では顕微鏡レンズ部の収差によって鮮明な画像が得られない場合には、緑色成分や赤色成分でもって取得したモノクロ画像に色情報を加えた合成カラー画像を得ることが可能となる。 Furthermore, according to the fourteenth magnification observation program, magnification observation is performed to irradiate the imaging target with illumination light, detect the amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and acquire an image of the imaging target. The program is a function for acquiring information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an image sensor, and the influence of the aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components based on the acquired information. It is obtained by detecting the reflected light or transmitted light of the illumination light irradiated to the observation object from the illumination means by the camera unit through the microscope lens unit, and a wavelength selection function for selecting relatively few wavelength components. Based on the received light data, a single color image is generated, and a composite image composition function for generating a composite color image by adding color information of the color image acquired separately to the single color image is implemented in a computer. And irradiating illumination light corresponding to the wavelength component selected by the wavelength selection function from the illumination means, or irradiating the observation target with white illumination light from the illumination means, and reflected light or transmitted light of the illumination light, When detecting with the imaging device of the camera unit through the microscope lens unit, the wavelength selection among pixels constituting the imaging device and having three or more adjacent pixels having light receiving characteristics in different wavelength ranges A single color image is generated from the received light data detected by the pixel corresponding to the wavelength component selected by the means, and a composite color image is generated by adding color information of the color image acquired separately to the single color image. Can do. As a result, not only a mere color image but also a high-resolution color image in which color information is added to a high-resolution monochrome image captured with a blue component of a short wavelength, for example, and a blue component is clear due to the aberration of the microscope lens unit. When an image cannot be obtained, it is possible to obtain a composite color image obtained by adding color information to a monochrome image acquired with a green component or a red component.
さらにまた第14のコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納したものである。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+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray(登録商標)、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。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。 Furthermore, the 14th computer-readable recording medium or recorded device stores the above program. CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray (registered) Trademark), HD DVD (AOD), and other magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, and other media that can store programs. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Further, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is implemented in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.
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、拡大画像観察プログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体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、拡大画像観察プログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification image observation program, or a computer-readable recording medium for embodying the technical idea of the present invention, The present invention does not specify a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification image observation program, or a computer-readable recording medium as follows. 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, and are merely explanations. It is 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.x等の無線LANやBluetooth(登録商標)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、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、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拡大観察システムも含む意味で使用する。 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 IEEE802. Wireless connection using radio waves such as wireless LAN such as x, Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. 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 magnifying observation apparatus, the magnifying image observing method, the magnifying image observing program, or the computer-readable recording medium includes not only the magnifying observation apparatus body but also a peripheral device such as a computer or an external storage device. In addition, it is used to include a magnified observation system.
また、本明細書において拡大観察装置は、拡大観察を行うシステムそのもの、ならびに撮像に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで撮像そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の拡大観察装置に該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末その他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。 Further, in this specification, the magnification observation apparatus is not limited to a system that performs magnification observation, and an apparatus or method that performs input / output, display, calculation, communication, and other processes related to imaging in hardware. An apparatus and method for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, a general-purpose circuit or computer that incorporates software, programs, plug-ins, objects, libraries, applets, compilers, modules, macros that operate on specific programs, etc., and enables imaging itself or related processing The system also corresponds to the magnification observation apparatus of the present invention. In this specification, the computer includes a workstation, a terminal, and other electronic devices in addition to a general-purpose or dedicated electronic computer. Further, in the present specification, the program is not limited to a program that is used alone, an aspect that functions as a part of a specific computer program, software, service, etc., an aspect that is called and functions when necessary, an environment such as an OS, etc. It can also be used as a mode provided as a service, a mode that operates resident in the environment, a mode that operates in the background, and other support programs.
以下、図1〜図2を用いて、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置100を説明する。拡大観察装置100は、図1に示すように撮像系1と制御系2に大別される。撮像系1は、観察対象物Sである試料又はワークその他の被写体を照明するための照明部60と、照明部60により照明された観察対象物Sを撮像するヘッド部4を備える。ヘッド部4は、撮像素子12を含むカメラ部10と、カメラ部10の先端に着脱自在に装着される顕微鏡レンズ部20とを備える。顕微鏡レンズ部20は複数枚の光学レンズで構成された撮像光学系(レンズ光学系)を構成する。ここでは、顕微鏡レンズ部20は対物レンズ部25を含んでいる。またヘッド部4は、照明光の反射光又は透過光を受光する撮像手段として機能する。
Hereinafter, the
また撮像系1は、観察対象物Sを載置する載置部30と、この載置部30とヘッド部4と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第一焦点調整部としてZ上ステージ及びこのZ上ステージを駆動するための上ステージ昇降器16とを備える。一方ヘッド部4も、光軸方向における載置部との相対距離を変化させ焦点を調整する第二焦点調整部としてZ上ステージを備える。この載置部30上に載置された観察対象物Sに対して、撮像光学系11を介して入射され、観察対象物Sで反射された反射光又は観察対象物Sの底面側から照射された透過光を、カメラ部10の撮像素子12で電気的に読み取る。
In addition, the
さらに制御系2は、カメラ部10で撮像された拡大画像を表示する表示部52を有する本体部50を備える。カメラ部10は、ケーブル部3を介して本体部50と接続される。なお図1の例では、表示部52を本体部50と一体に設けているが、表示部を本体部と別部材とすることもできる。またケーブル部3は、カメラ部10の撮像素子で得られた画像情報を本体部50側に伝達するための電気的ケーブルに加えて、照明光を本体部50からヘッド部4側に伝達するための光学的ケーブル3bを備えている。ケーブル部3は、電気的ケーブルと光学的ケーブル3bと統合することもできるし、これらを個別に設けることもできる。
Further, the
さらにまた載置部30は、下ステージ昇降器35による高さ方向、すなわちZ方向への移動に加えて、平面内での移動も可能としている。具体的には、X軸方向およびY軸方向に移動可能なX−Yステージを備える。また、載置部30を回転させる回転可能なステージ(θステージ)を備えることもできる。
Furthermore, the
この本体部のブロック図を図2に示す。この図に示すように本体部50は、下ステージ昇降器35によって焦点を調整したときのステージ30と撮像光学系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観察対象物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として記憶部53と、撮像素子12によって読み取られた画像を表示する表示部52と、ヘッド部4および下ステージ昇降器35とデータを通信するためのインターフェイス54とを備える。この拡大観察装置100は、撮像光学系11を介して入射するステージ30に固定された観察対象物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を用いて観察像を撮像し、表示部52に表示させる。
A block diagram of the main body is shown in FIG. As shown in this figure, the
また記憶部53は、後述するレンズ識別情報やレンズ収差情報を記憶するレンズ識別情報記憶部、あるいは各レンズ部の、収差の少ない波長成分を、レンズ部の収差情報と対応させて記憶した波長成分記憶手段としても機能する。なお記憶部53は、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。また各データベース毎に個別の記憶部を設けてもよい。
(レンズ識別情報)
The
(Lens identification information)
レンズ識別情報には、レンズの型式、焦点距離の位置、レンズの筒体の長さ等の情報が含まれる。上述の通り、撮像系1と制御系2とはケーブル部3を介して接続されているので、制御系2で現在装着されているレンズの種別を判別することで、適切な制御を行える。例えば、顕微鏡レンズ部20の物理的な長さを把握することで、顕微鏡レンズ部20をZ上ステージで降下させる際に、観察対象物Sや載置部30に接触しないように降下できる下限移動距離を把握して、これよりも降下しないように制限をかけることができる。
The lens identification information includes information such as the lens type, the position of the focal length, and the length of the lens barrel. As described above, since the
またレンズ種別情報として、顕微鏡レンズ部の情報を直接記録する他、顕微鏡レンズ部の識別情報、例えば型式のみを記録させ、一方型式と対応する顕微鏡レンズ部の詳細情報は、予め本体部50の記憶部53等に、型式と関連付けられたルックアップテーブルとして記憶しておくこともできる。これにより、本体部50はカメラ部を通じてレンズ識別情報である型式を取得すると、この型式と対応する詳細情報を、記憶部53を参照して取得し、取得された情報に基づいて顕微鏡レンズ部に合致した制御を行うことが可能となる。この方法であれば、顕微鏡レンズ部側に保持すべき情報量を少なくしつつ、必要な情報を本体部50側で把握することが可能となる。
In addition to directly recording the information of the microscope lens unit as the lens type information, only the identification information of the microscope lens unit, for example, the model, is recorded, and the detailed information of the microscope lens unit corresponding to the model is stored in the
さらに拡大観察装置100は、カメラ部10で画像を撮像する際の条件を設定するための撮像条件や、その他の必要な各種の設定や操作を行うための操作部55と、設定された領域に対応する観察対象物Sの一部又は全部に関する記憶部53に記憶された焦点距離情報に基づいて、設定された領域に対応する観察対象物Sの光軸方向における高さを演算する制御部51を備える。この拡大観察装置100は、撮像素子12を用いて指定された領域に対応する観察対象物Sの光軸方向における平均高さ(深さ)を演算できる。
Further, the magnifying
この制御部51は、後述する光路シフト手段14を作動させる光路シフト制御手段81、複数の照明フィルタを用いて試料Sの同一の視野について撮像した複数の観察像を表示部52に同時に表示した状態から、一を選択可能な画像選択手段82、画像選択手段82で選択された観察像の撮像に使用された照明フィルタの種別を含む像観察条件を、撮像条件として設定する撮像条件設定手段83、同一の試料Sを異なる照明フィルタを用いて撮像した少なくとも2つの観察像を合成する画像合成手段85、画像合成手段85で観察像を合成してカラーの高解像画像観察像を取得する動作を自動で行う自動合成手段84、交換可能な複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部の内、現在カメラ部に装着されている顕微鏡レンズ部の収差情報に基づいて、複数の波長成分の内でこの顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択可能な波長選択手段86等の機能を実現する。この制御部51はASICやFPGA等のゲートアレイ等で構成できる。
The
操作部55は本体部50又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100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、又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はマウス等のポインティングデバイスで構成される。
(照明部60)
The
(Lighting unit 60)
照明部60は、撮像素子12に結像される観察対象物Sを照明する照明光を生成する。照明部60の照明光源は、本体部50に内蔵され、光学的ケーブル3bを介して照明光がヘッド部4の照明部60に伝達される。なお照明部60は、ヘッド部4に組み込み式としたり、ヘッド部4と脱着可能な別体とする構成のいずれも採用できる。また照明光の照明方式としては、落射照明や透過照明等が適宜利用できる。落射照明とは、観察対象物の上方から照明光を落とす照明方法であり、リング照明や同軸落射照明等が含まれる。図1に示す照明部60は、観察対象物Sに同軸落射光を照射するための同軸落射照明部62(図3参照)と、リング状の光源からリング状照明光を照射するためのリング照明部63と、透過光を照射するための透過照明部64を備えている。これらの照明は、光学的ケーブル3bを介して本体部50と接続される。本体部50は光学的ケーブル3bを接続するコネクタを備えると共に、コネクタを介して光学的ケーブル3bに光を送出するための照明光源65を内蔵する(図3参照)。またリング照明部63は、全周照明と側射照明を切り替えることができる。これを実現するため、リング照明部63として複数のLEDを環状に配置し、一部のLEDをON/OFFする構成や、照明光の一部をカットするターレット式のマスクを配置する構成等が利用できる。これら照明光の点灯制御や切り替えは、照明光制御部66で行われる。照明光制御部66は、照明光を切り替えるための照明光切替部61を備えている。
The
照明部60の詳細を、図3の模式断面図に示す。照明部60は、同軸落射照明部62とリング照明部63を備えている。同軸落射照明とは、カメラの撮像面と同じ方向から照射する方法であり、明視野照明とも呼ばれる。同軸落射照明は、例えばシリコンウェハやLCDパネルなど特に鏡面ワークの凸凹を見る場合に効果的となる。照明部60の点灯制御は、照明光制御部66で行われる。また照明光制御部66は照明光切替部61を備えており、照明切替部61は、同軸落射照明部62とリング照明部63とを切り替え可能としている。また照明切替部61は、同軸落射照明部62とリング照明部63とを比率を変えて混合させるように構成することもできる。
(照明光源65)
Details of the
(Illumination light source 65)
照明光源65としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)や半導体レーザ(Laser Diode:LD)といった半導体発光素子が利用できる。例えば、図3に示すようにR、G、Bの波長域を有するLED65r、65g、65bを用意し、各LEDの点灯により照明光を赤色、緑色、青色にそれぞれ切り替えたり、これらの混色によって白色光を得ることができる。また、白色LEDを別途用意することもできる。特にLEDはON/OFF応答性に優れるため、測定のスループットを向上できる利点も得られる。また長寿命で低消費電力であり、発熱量も少なく、機械的衝撃に強いといった特長も備える。あるいは、光源光の紫外線や可視光線で励起される蛍光体等の波長変換部材を利用した光源とすることもできる。これにより、1個のLEDでも白色光を発光できる。さらに、可視光以外に紫外光や赤外光を照射可能なLEDを光源として用いることもできる。例えば赤外光による観察は、不良品の解析や生体組織の組織分布等において有用である。なお照明光源には半導体発光素子に限らず、幅広い波長域の白色光を発する白色光源として、ハロゲンランプ、キセノンランプ、HIDランプ等を利用してもよい。また可視光のみならず赤外光を照射可能な光源としてもよい。特にハロゲンランプは、発光波長の波長域が広いため好ましい。また、単一の光源を利用するのみならず、複数の光源を備え、これらを同時に点灯して混色光を照明光としたり、あるいは切り替えて照明することもできる。
As the
なお、照明光源は本体部に内蔵する構成に限られない。例えば、載置部や顕微鏡レンズ部に設けることもできる。変形例として図15に示す拡大観察装置400は、載置部30側に照明光源として、透過照明光源65Bを設けている。また図16に示す拡大観察装置500は、顕微鏡レンズ部20側に同軸落射照明やリング照明用の照明光源65Cを備えている。このような構成により、光ファイバ等で照明光を本体部側からヘッド部側に伝達する必要をなくし、外部に引き出すケーブルを少なくして構成を簡素化できる利点が得られる。また、ヘッド部側の内部においても、照明光源からの光を光ファイバで分岐する他、直接照明に高輝度のLED等の半導体発光素子を設けてもよい。特にLEDは、従来のハロゲンランプなどと比べて小型で発熱量も少なく、長寿命でメンテナンスフリー化も図ることができる。
The illumination light source is not limited to the configuration built in the main body. For example, it can also be provided on the placement unit or the microscope lens unit. As a modification, the
このように、赤色、緑色、青色に発光可能な照明光源を用意することで、従来の白色光源のようなフィルタを不要にでき、またフィルタの切り替えといった機械的な動作を不要となり、電気信号のみでの安定した高速な照明光切り替えが実現される。またLEDは長寿命であるため、電球の交換等のメンテナンス作業も省力化できる。さらに、半導体発光素子はバルブに比べ小型であるため、複数種類の発光素子を省スペースで配置できる利点もある。さらにまた、例えば赤外光発光素子や紫外光発光素子も備えることで、照明光を可視光のみならず赤外光、紫外光等に切り替えることが容易に行える。さらに、低消費電力で冷却ファンも小型化或いは省略でき、静音性にも優れる。このようにして、異なる波長域の発光素子を複数備える照明光源を照明光選択手段87で制御し、所望の波長域の発光素子を選択して点灯し照明光を照射することができる。
In this way, by preparing an illumination light source that can emit red, green, and blue light, a filter such as a conventional white light source can be eliminated, and mechanical operation such as filter switching is not required, and only an electrical signal is generated. Stable and high-speed illumination light switching is realized. Further, since LEDs have a long life, maintenance work such as replacement of a light bulb can be saved. Furthermore, since the semiconductor light emitting element is smaller than the bulb, there is an advantage that a plurality of types of light emitting elements can be arranged in a space-saving manner. Furthermore, for example, by providing an infrared light emitting element or an ultraviolet light emitting element, it is possible to easily switch the illumination light to not only visible light but also infrared light, ultraviolet light, and the like. In addition, the cooling fan can be reduced in size or omitted with low power consumption, and excellent in quietness. In this way, an illumination light source including a plurality of light emitting elements having different wavelength ranges can be controlled by the illumination
なお、照明光源としてハロゲンランプのような白色光源を使用する場合は、照明光選択手段の一形態として波長を制限するための照明フィルタ手段が設けられる。照明フィルタ手段は、例えば回転式のターレットに赤色成分を透過させる赤色フィルタ、青色成分を透過させる青色フィルタ、緑色成分を緑色フィルタ、及びすべての成分を透過させる透過フィルタの各照明フィルタを設け、ターレットの回転によって機械的にこれらを切り替える。あるいは、ターレット式のカラーフィルタに代わって、液晶RGBフィルタを用いて印加電圧によってR、G、Bと透過分光特性をスイッチング、若しくは透過を切り替えることもできる。加えて照明フィルタ手段には、このようなカラーフィルタ以外に、拡散フィルタ、偏光フィルタ等を備えることもできる。このように照明フィルタ手段は、フィルタを切り替えることで照明光の波長のみならず、強度、偏光状態等の特性を変化させることができる。また、フィルタを2段あるいは3段以上の複数構成とすることで、波長と強度、偏光状態等複数の特性を変化させることもできる。 When a white light source such as a halogen lamp is used as the illumination light source, illumination filter means for limiting the wavelength is provided as one form of illumination light selection means. The illumination filter means includes, for example, each illumination filter of a red filter that transmits a red component, a blue filter that transmits a blue component, a green filter that transmits a green component, and a transmission filter that transmits all the components in a rotary turret. These are mechanically switched by the rotation of. Alternatively, instead of the turret type color filter, R, G, B and transmission spectral characteristics can be switched or transmission can be switched by an applied voltage using a liquid crystal RGB filter. In addition, the illumination filter means can be provided with a diffusion filter, a polarization filter, and the like in addition to such a color filter. Thus, the illumination filter means can change not only the wavelength of the illumination light but also the characteristics such as intensity and polarization state by switching the filter. In addition, a plurality of characteristics such as wavelength, intensity, polarization state, and the like can be changed by using a plurality of filters having two or more stages.
また照明光源や照明フィルタ手段には、RGB3原色の他、これらの補色(例えばシアン・マゼンダ・イエロー)を適宜利用することもできる。その他、フィルタとして紫外光や赤外光を透過させるフィルタを利用することもできる。
(支持台40)
In addition to the three primary colors RGB, these complementary colors (for example, cyan, magenta, and yellow) can be used as appropriate for the illumination light source and illumination filter means. In addition, a filter that transmits ultraviolet light or infrared light can be used as a filter.
(Support base 40)
拡大観察装置100の撮像系1の外観構成の一例を図4に示す。この図に示す撮像系1は、観察対象物Sを載置する載置部30とヘッド部4を支持する支持台40を備えている。支持台40は、載置部30を水平面内あるいは上下移動可能な状態に保持するステージ固定機構42と、載置部30を保持した状態でヘッド部4を傾斜させるヘッド傾斜機構44を備えている。これらステージ固定機構42及びヘッド傾斜機構44は、ベース部41に固定されている。ベース部41は平板状として、安定的に支持台40を自立させる。
(ステージ固定機構42)
An example of the external configuration of the
(Stage fixing mechanism 42)
ステージ固定機構42は、載置部30を水平面内(XY軸方向)及び垂直方向(Z軸方向)に移動可能な一以上の移動機構を介して、載置部30を支持台40に固定している。具体的には、ここでは移動機構として、載置部30をZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動機構(第一焦点調整部)、載置部30をXY軸方向に移動させるためのXY軸移動機構、載置部30をθ方向に回転させるための回転移動機構が利用できる。図4に示す例では、Z軸移動機構としてベース部41上に昇降可能に固定されたスライダ32でもって下ステージ昇降器35を実現し、さらに回転移動機構として、スライダ32上に固定された中間連結部34でもって載置部30を回転可能とし、加えてXY軸移動機構として、中間連結部34上に固定されたXYステージでもって、載置部30をXY軸方向に移動可能としている。
(ヘッド傾斜機構44)
The
(Head tilt mechanism 44)
一方ヘッド傾斜機構44は、ヘッド部4を載置部30に対して傾斜させるため、ベース部41に揺動軸45を介して揺動自在に連結された揺動部46と、揺動部46にヘッド部4を固定するためのヘッド固定部48とを備える。揺動部46は、ベース部41から上方に突出する姿勢に設けられた揺動支柱47と、揺動軸45とを備える。またヘッド固定部48は、揺動支柱47にヘッド部4を、ほぼ平行な姿勢で固定するヘッド用アーム49を備える。揺動支柱47は、下端に揺動軸45を設けており、揺動軸45を中心として旋回するようにベース部41に支持される。またヘッド用アーム49は、ヘッド部4を載置部30の上方に保持するよう、揺動支柱47の上部から中間部の位置で、揺動支柱47をクランプするなどして固定される。またヘッド用アーム49の先端には、ヘッド部4を固定する固定機構が設けられる。ここでは、固定機構はヘッド部4の外周を囲むリング状に形成されて、リング状の中心にヘッド部4を挿入して、周囲の複数の位置から止めねじで螺合されて固定される。
On the other hand, the
ベース部41の上面には、下方に向かって末広がりとしたブロック41aが固定され、このブロック41aの上部に軸受部41bを形成している。軸受部41bは、離間して固定された一対のガイド部41cを備えており、一対のガイド部41cは側面視において凹形状に形成されている。各ガイド部41cは、Y軸方向に平行な軸を中心軸として形成された円形の孔部を開口している。これらの孔部には揺動軸45がY軸方向に沿って嵌合されている。この例では、揺動軸45に目盛を設けており、ヘッド部4を揺動させる角度を目盛でもって目視できるように構成している。
(カメラ部10)
On the upper surface of the
(Camera unit 10)
ヘッド部4は、撮像素子を有するカメラ部10と、カメラ部10の先端に着脱自在に装着される顕微鏡レンズ部20とを備える。カメラ部10は、照明部60により照明された観察対象物Sから、撮像光学系11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、他の受光素子も利用できる。
(光路シフト手段14)
The
(Optical path shifting means 14)
さらに拡大観察装置100は、撮像素子12の検出位置を相対的にシフトさせるための光路シフト手段14と、光路シフト手段14を作動させる光路シフト制御手段81とを備えることもできる。具体的には、3以上の注目画素群について、注目画素群を構成する各撮像素子の画素の位置で受光信号が一巡して受光量が各々の位置で検出されるよう、撮像素子の画素間隔に相当する変位量分、注目画素群を構成するいずれかの撮像素子の検出位置を光路シフト手段14で相対的にシフトさせる。
(光路シフト制御手段81)
Furthermore, the
(Optical path shift control means 81)
一方光路シフト制御手段81は、フィルタ選択手段88で選択された照明フィルタを介して所定波長の照明光が試料Sに照射される際、複数の撮像素子の内、該波長域に対応する撮像素子で受光量を検出するように、光路シフト手段14を作動させる。これにより、照明フィルタと撮像素子の選択及び画素ずらしを連動させることが可能となり、ユーザは面倒な切り替えや照明光とこれに応じた照明フィルタ、撮像素子の選択の組み合わせを意識することなく、高解像度の観察像を簡単に取得できる。
On the other hand, when the sample S is irradiated with illumination light of a predetermined wavelength via the illumination filter selected by the
図2の例では、カメラ部10に光路シフト手段14が備えられており、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ことができる。画素ずらしとは、例えば単板タイプについて特許文献2や、3板タイプについて特許文献3に記載されるように、圧電素子等を用いることにより、隣接する素子と素子(画素)との間の空間に、素子を物理的にシフトさせるピクセルシフトにより、例えば画素ピッチの半分だけ試料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1画素ピッチ分ずらして各画素で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AC等により移動させる撮像素子駆動方式、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。
In the example of FIG. 2, the optical path shift means 14 is provided in the
画素ずらし機能を実行すると、図14に示すように、撮像素子がベイヤー配列でマトリクス状に画素毎に配置された状態において、光路シフト手段14は図5に示すように、隣接する2×2の画素位置にシフトさせるよう切り替えることができる。これにより、ベイヤー配列された異なる受光特性の撮像素子を、隣接する2×2の注目画素につき、一巡するように光路シフト手段14でシフトさせて、2×2のすべての画素位置で受光信号を取得することができ、高解像度の観察像を得ることができる。なお、光路シフト手段14で撮像素子を相対的にシフトさせるシフト量は、図5の例では撮像素子の画素間隔に相当する変位量分として、反時計回りに4回、計4画素分移動させているが、上下、左右等隣接する2画素のみ、あるいは3画素分だけ移動させることもできる。また、移動量は撮像素子の1画素分に限られず、1/2画素分や1/3画素分等とすることもできる。撮像素子を構成する各画素の受光感度のピーク位置やレンジに応じて移動量を調整することで、1画素分以下の移動量でも受光量を向上できるので、高解像度化を図ることができる。このように、撮像素子の画素間隔に相当する変位量分とは、画素ピッチと同等もしくはその整数倍に限られず、1/2画素分や1/3画素分といった分数倍も含まれる。
(表示部52)
When the pixel shifting function is executed, as shown in FIG. 14, in the state in which the image pickup elements are arranged in a matrix in a Bayer array for each pixel, the optical path shifting means 14 has a 2 × 2 adjacent area as shown in FIG. It can be switched to shift to the pixel position. As a result, the image pickup devices having different light receiving characteristics arranged in a Bayer array are shifted by the optical path shift means 14 so as to make a round for adjacent 2 × 2 pixels of interest, and light reception signals are transmitted at all 2 × 2 pixel positions. It is possible to obtain a high-resolution observation image. Note that the shift amount by which the image sensor is relatively shifted by the optical path shifting means 14 is moved four times counterclockwise, a total of four pixels, as the amount of displacement corresponding to the pixel interval of the image sensor in the example of FIG. However, it is also possible to move only two adjacent pixels such as up and down, left and right, or 3 pixels. Further, the amount of movement is not limited to one pixel of the image sensor, and may be set to 1/2 pixel or 1/3 pixel. By adjusting the amount of movement according to the peak position and range of the light receiving sensitivity of each pixel constituting the image sensor, the amount of received light can be improved even with a moving amount of one pixel or less, so that high resolution can be achieved. Thus, the amount of displacement corresponding to the pixel interval of the image sensor is not limited to the pixel pitch or an integer multiple thereof, and includes fractional multiples such as 1/2 pixel and 1/3 pixel.
(Display unit 52)
またこのような画像データや記憶部53に保持された設定内容は、表示部52にて表示させることができる。表示部52はCRTや液晶ディスプレイ、有機EL等のモニタが利用できる。また、制御部51に対して、ユーザが各種操作を行うための操作部55を接続している。操作部55はコンソールやマウス等の入力デバイスである。なおこの例においても表示部や操作部は、本体部と一体的に組み込むことも、外付けの部材とすることもできる。さらに表示部をタッチパネルで構成すれば、表示部と操作部を一体に構成することもできる。
Further, such image data and setting contents held in the
ここで下ステージ昇降器35の動作について説明する。本体部50は、モータ制御回路36に対してステッピングモータ37の制御に関する制御データを入力することによって、載置部30と、撮像光学系11および撮像素子12を有するヘッド部4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、下ステージ昇降器35の制御に必要な制御データをモータ制御回路36に入力することによってステッピングモータ37の回転を制御し、載置部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37は、回転に応じた回転信号を生成する。本体部50は、モータ制御回路36を介して入力される回転信号に基づいて、載置部30と撮像光学系11の光軸方向における相対距離に関する情報としての載置部30の高さzを記憶する。この載置部30は、観察対象物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。
Here, the operation of the
なお、下ステージ昇降器35はこのような電動式に限られず、手動式で昇降させる構成としてもよいことはいうまでもない。
Needless to say, the
さらに本実施の形態においては、載置部30の高さを変化させることによって載置部30と撮像光学系11の光軸方向における相対距離を変化させるのみならず、撮像光学系の高さ、すなわちヘッド部4の高さも変化可能としている。ヘッド部4は本体部50とケーブル部3により接続される。これにより、ヘッド部4で取得したデータはケーブル部3を介して本体部50に送出され、本体部50側で必要な処理を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, not only the relative distance in the optical axis direction between the mounting
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上に結像された観察対象物Sの像は、撮像素子12の各画素において受光量に応じて電気信号に変換され、撮像素子制御回路13においてさらにデジタルデータに変換される。本体部50は、撮像素子制御回路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)における観察対象物Sの2次元位置情報としての画素の配置情報(x、y)と共に記憶部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、その撮像光学系および撮像素子における解像度において観察対象物S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
また、以上の説明では載置部30の一例として、観察対象物Sが載置部30に載置される例を示したが、例えば載置部の代わりにアームを取り付け、その先端に観察対象物Sを固定する構成とすることもできる。さらにヘッド部4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。
(制御部51)
In the above description, an example in which the observation object S is placed on the
(Control unit 51)
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100においては、カメラ部10が撮像素子12によって観察対象物Sを撮像した観察画像を表示部52に表示する。一般にCMOSや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。カメラ部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。
The
さらに、観察像の静止画を連続的に撮像し、これを表示部52で表示する際にも、連続的に撮像画像を切り替えて表示することで、あたかも動画のように表示させてもよい。このような連続撮影モードは、制御部51によって通常の静止画像の撮影、表示モードと切り替えることができる。またこのような連続撮影に際しても、画素ずらし機能を働かせることもできる。
(拡大観察プログラム)
Furthermore, when still images of observation images are continuously captured and displayed on the
(Magnification observation program)
図6に拡大観察装置100を操作するための拡大観察プログラムのユーザインターフェース画面を示す。このような操作画面は、拡大観察装置100の表示部52や、本体部に外部接続されたコンピュータのモニタ上に表示できる。ユーザは表示された画面上から、拡大観察装置100の各種設定や操作を行う。拡大観察プログラムは、本体部50に組み込まれている。
(照明光切り替えの手順)
FIG. 6 shows a user interface screen of the magnification observation program for operating the
(Procedure for switching illumination light)
図6に示す照明条件選択画面200では、照明光を切り替えることができる。具体的には、「波長切替」ボタンを押すと、波長帯域を選択するダイアログが現れる。ここではプルダウンメニュー形式で、青色照明、緑色照明、赤色照明、赤外照明、高解像度カラー画像取得、赤外+カラー画像取得のいずれかを選択できる。照明部60には複数の照明フィルタが用意されており、ここで選択した波長に応じて、照明光が切り替わる。ここでは、照明光として白色光以外を選択した場合、画像を表示させる際、あるいは静止画を保存する際に常時画素ずらし機能が働くように設定されている。このような画素ずらしによって、解像感を損なうことなく単色の観察像を取得できる。
(撮像条件選択画面6)
In the illumination
(Imaging condition selection screen 6)
さらに、本実施の形態では照明光を変化させた観察が簡便に行えることから、試料Sの同一視野に対して、複数の異なる照明光で取得した画像を並べて撮像条件選択画面6として表示し、ユーザが所望の画像を選択することで、選択した画像に設定された観察条件(照明光や照明フィルタ、撮像素子の選択等)に決定する観察条件のイージー設定機能も実現できる。撮像条件選択画面6の例としては、図7に示すように照明光を白色光、赤色光、緑色光、青色光としてそれぞれ撮像した観察像を、表示部52を4分割して一覧表示したものが利用できる。ユーザはこの撮像条件選択画面6を画像選択手段82として、実際に得られた種々の観察像を対比しながら、所望の観察像を画面上から選択すると、選択された画像の撮像に用いた照明フィルタ、撮像素子12の組み合わせが読み出され、以降の観察においてこの条件が像観察条件として撮像条件設定手段83により自動的に設定される。また、撮像条件選択画面6で取得する観察像は、通常の観察像とする他、例えばフレームレートを落とす等してより短時間で簡易的に撮像した簡易観察像とすることもできる。簡易観察像を取得するための簡易撮像条件は、演算手段の撮像条件設定手段83が自動的に設定する。このようにして各観察像の撮像時間を短縮することで、複数枚の簡易観察像を短時間で取得できる。ここでは、「プレビュー機能」ボタン(図示せず)を押下することで、すべての照明フィルタを用いた簡易観察像を各々取得し、自動的に撮像条件選択画面を表示する。これにより、ユーザは複数の照明フィルタの切り替え操作や観察像の取得、保存等の操作を行うことなく、短時間で像観察条件の異なる複数の観察像を取得でき、しかも実際に得られた画像イメージに基づいて感覚的に像観察条件を選択できるので、複数のパラメータの意味や相関、調整作業等に煩わされることなく、容易に所望の観察を行うことができる。なお図7の例では、照明光のみを変化させた例を示しているが、フレームレートや画素ずらしの有無等、その他の像観察条件を変更した撮像条件選択画面を構成することもできる。
(画像合成手段85)
Furthermore, in this embodiment, since the observation with the illumination light changed can be easily performed, the images acquired with a plurality of different illumination lights are displayed side by side as the imaging
(Image composition means 85)
さらに画像合成手段85を用いて、高分解能のカラー画像を取得することもできる。短波長の照明光で観察を行えば、分解能の高い画像が得られる。この性質を利用して、青色の照明光を用い、かつ画素ずらしを行うことによって、高分解能の単色画像を得ることができる。ただしこの画像には青色の情報しかなく、フルカラー画像ではない。そこで、別途白色の照明光を用いたフルカラー画像を取得し、画像合成手段85で単色画像の輝度情報にフルカラー画像の色情報(色度、彩度)を重ね合わせることにより、分解能の高い合成カラー画像を得ることができる。すなわち、単板の撮像素子の内、波長の短い照明光を撮像可能な撮像素子、具体的には青色用の撮像素子を用いてモノクロの高解像度画像を撮像し、別途撮影したカラーの観察像と合成することで、高解像度のモノクロ観察像に色情報を加えて、カラーの高解像度観察像(輝度合成画像)を得ることができる。 Furthermore, a high-resolution color image can be acquired using the image composition means 85. If observation is performed with illumination light having a short wavelength, an image with high resolution can be obtained. By utilizing this property and using blue illumination light and pixel shifting, a high-resolution monochromatic image can be obtained. However, this image has only blue information and is not a full color image. Therefore, a full color image using white illumination light is acquired separately, and the color information (chromaticity, saturation) of the full color image is superimposed on the luminance information of the single color image by the image synthesis means 85, so that the composite color with high resolution is obtained. An image can be obtained. In other words, among single-plate image sensors, an image sensor that can capture illumination light with a short wavelength, specifically, a monochrome high-resolution image is captured using a blue image sensor, and a color observation image taken separately. Can be combined with the high-resolution monochrome observation image to obtain a color high-resolution observation image (luminance composite image).
従来の拡大観察装置では、一画素で検出できる色情報が単一であるため、カラー画像を得るためには、(1)各画素において検出できない色情報について、周囲に隣接する(該検出できない色情報を検出できる)画素の色情報に基づいて、色情報を予測したり、(2)いわゆる3CCD等の3板タイプの撮像素子を用いる等の必要があった。 In the conventional magnification observation apparatus, since color information that can be detected by one pixel is single, in order to obtain a color image, (1) color information that cannot be detected in each pixel is adjacent to the surroundings (the color that cannot be detected). There is a need to predict color information based on color information of pixels (which can detect information) and (2) to use a three-plate type imaging device such as a so-called 3CCD.
これに対し、上記の画像合成手段85による合成方法では、(1)の予測によるカラー化よりも分解能が高く、試料のエッジが鋭く現れるカラー画像が得られ、また(2)の3CCDよりも安価に構成できる。さらに3CCDに比べ撮像素子すなわちカメラのサイズも小さくできる。また画素ずらしは1画素分だけ画素をずらす他、1/2や1/3画素分だけずらすことも可能であり、同じ画素数の3CCDに比べてより高解像度の画像を取得できる利点も得られる。さらに、RGB各波長毎に画素ずらしを行う必要が無く、波長の短い高解像度の画像につき1回画素ずらしを行い、通常の白色光によるカラー画像を撮像して合成するのみで足りるため、短時間で高解像度のカラー画像を合成できるという利点も得られる。
(自動合成手段84)
On the other hand, in the synthesis method by the image synthesis means 85 described above, a color image having a higher resolution than the colorization by prediction of (1), a sharp edge of the sample can be obtained, and less expensive than 3CCD of (2). Can be configured. Furthermore, the size of the image sensor, that is, the camera can be reduced as compared with 3CCD. In addition to shifting the pixel by one pixel, it is also possible to shift the pixel by 1/2 or 1/3 pixel, and there is an advantage that a higher resolution image can be obtained compared to 3CCD having the same number of pixels. . Furthermore, it is not necessary to shift the pixels for each wavelength of RGB, and it is sufficient to shift the pixels once for a high-resolution image with a short wavelength and to synthesize and synthesize a color image with ordinary white light. The advantage of being able to synthesize a high-resolution color image is also obtained.
(Automatic synthesis means 84)
さらに、この一連の画像取得し、画像を合成する工程を、ユーザが手動で行うことなく、自動合成手段84で自動的に行わせることもできる。これにより、ユーザは高解像度のカラー画像を簡単に取得できるようになり、高精細な観察が実現される。自動合成手段84で合成画像を自動的に取得する手順は、ユーザが図6に示す拡大観察プログラムの操作画面上から、「高解像度カラー画像取得」ボタンを押下すると、自動合成手段84が、(1)フィルタ選択手段88に対して青色フィルタBFを選択する指示を送ると共に、光路シフト制御手段81に光路シフト手段14を作動させて、青色の撮像素子を各画素位置において撮像し合成した青色波長域の高解像度観察像を得る動作;
(2)フィルタ選択手段88に対して透過フィルタPFを選択する指示を送ると共に、光路シフト制御手段81に光路シフト手段14を作動させて、すべての撮像素子を各画素位置において撮像した白色波長域のカラー観察像を得る動作;
(3)画像合成手段85で、高解像度観察像にカラー観察像の色情報を合成して、カラーの高解像画像観察像を合成させる動作
を自動で行わせる。これにより、カラーの高解像度画像を、ほぼワンタッチで取得でき、ユーザの使い勝手は極めて高い。なお、上記(1)、(2)の動作は、いずれを先に行ってもよい。すなわち、先に白色光でカラー画像を撮像した後、青色高解像画像を撮像して合成することでも、同様の結果を得ることができる。また、青色光、緑色光、赤色光で各々撮像した単色画像を合成することでも、高解像度のカラー画像を取得できる。この場合は、3枚の観察像を取得するため、撮像時間が長くかかる一方、RGBそれぞれの波長成分につき輝度信号を取得できるため、より鮮明な画像を取得できる利点が得られる。
Furthermore, the
(2) Sending an instruction to select the transmission filter PF to the
(3) The
ここで、照明光に青色光を用いた場合は、青色光の波長が赤色、緑色に比べて短いことから、原理的には最も高解像度の画像が得られる。しかしながら、本願発明者らが試験したところ、必ずしもすべての場面で青色光による照明が最も好適ではないことが判明した。その原因を探求したところ、顕微鏡レンズ部に含まれる光学レンズの収差に依存することが判明した。一般にレンズの光学設計に際しては、収差ができるだけ少なくなるように設計されているが、レンズの中央から周辺に離れるに従って、撮像光学系による完全な結像からのずれが生じる。このような光学収差には、色収差、球面収差、コマ、非点収差、像面の湾曲、歪曲等が知られている。このような収差には当初波長依存性がなく、照明光の波長域を青色に制限することで色収差の影響を抑制できると考えていたところ、実際には色収差については、照明光の波長によってその影響が変化し、緑色光では収差が少ないレンズであっても、青色光では収差が大きくなることがあることが判明した。このような収差が生じる結果、特にレンズの周辺部分でぼけや歪みが生じると、青色光の短波長を使った本来の高解像の性能を生かし切れず、得られる画像の品質も低下することがあった。
(波長選択手段86)
Here, when blue light is used as illumination light, the wavelength of blue light is shorter than that of red and green, so that in principle, the highest resolution image can be obtained. However, the inventors have tested and found that illumination with blue light is not necessarily the most suitable in all situations. As a result of searching for the cause, it was found that it depends on the aberration of the optical lens included in the microscope lens unit. In general, an optical design of a lens is designed so that aberrations are reduced as much as possible. However, deviation from complete imaging by an imaging optical system occurs as the distance from the center to the periphery of the lens increases. As such optical aberration, chromatic aberration, spherical aberration, coma, astigmatism, curvature of image surface, distortion and the like are known. We thought that such aberrations had no wavelength dependence at first, and that the influence of chromatic aberration can be suppressed by limiting the wavelength range of illumination light to blue. Actually, chromatic aberration depends on the wavelength of illumination light. It has been found that the influence changes, and even with a lens that has less aberration with green light, the aberration may be greater with blue light. As a result of such aberrations, especially when blurring or distortion occurs in the periphery of the lens, the original high-resolution performance using the short wavelength of blue light cannot be fully utilized, and the quality of the resulting image will also be degraded. was there.
(Wavelength selection means 86)
そこで本実施の形態においては、高解像度画像の取得に際しては、従来のように照明光を青色光に固定するのでなく、顕微鏡レンズ部の特性、特に収差に関する特性に応じて、適切な照明光を選択した上で行うこととして、収差の影響を低減した高品質な画像を得ることに成功したものである。具体的には、交換式の顕微鏡レンズ部の、収差に関する情報を本体部側で取得し、この情報に即して適切な波長成分の照明光を選択して、鮮明な単一色の単色画像を得る。このため制御部は、波長選択手段86を設けており、波長選択手段86でもって、現在カメラ部に装着されている顕微鏡レンズ部の収差情報に基づいて、この顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択する構成を採用している。この波長選択手段86は、顕微鏡レンズ部の有するレンズ識別情報に含まれるレンズの型番などの情報から、このレンズの収差に対応する適切な波長成分を、波長成分記憶手段を参照して決定する。そして高解像度画像の撮像時には、波長選択手段86で選択された波長成分での撮像を行うように指示する。図2の例では、波長選択手段86は、照明手段が照射する照明光の波長成分を切り替え可能な照明光選択手段87を含んでいる。波長選択手段86で選択された波長成分と対応する照明光を、照明光選択手段87で選択して点灯するように制御される。これにより、高精細な単一色の単色画像が得られ、またこの単色画像を輝度情報として利用し、別途撮像したカラー画像の色情報を画素毎に載せることでカラー化したカラー合成画像を得ることができる。
Therefore, in the present embodiment, when acquiring a high-resolution image, instead of fixing the illumination light to blue light as in the past, appropriate illumination light is used according to the characteristics of the microscope lens part, particularly the aberration-related characteristics. As a result of selection, it was successful to obtain a high-quality image with reduced influence of aberration. Specifically, information on the aberration of the interchangeable microscope lens unit is acquired on the main unit side, and illumination light having an appropriate wavelength component is selected in accordance with this information, and a clear single color monochromatic image is obtained. obtain. For this reason, the control unit is provided with a
波長成分記憶手段は、複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部に対応する、収差の影響の少ない波長成分を、各顕微鏡レンズ部の収差情報に応じて予め記憶している。これによって、拡大観察装置は現在装着中の顕微鏡レンズ部に応じて、波長成分記憶手段を参照して適切な波長成分を選択できる。例えば顕微鏡レンズ部が採用する撮像光学系においては、青色光よりも緑色光の照明を採用した方が、収差の影響がより少ない画像を得ることができる場合がある。このような場合は、高解像度画像の撮像時に照明光選択手段87で顕微鏡レンズ部の特性に応じて照明光として緑色光を選択する。 The wavelength component storage means stores in advance the wavelength components that are less affected by the aberration, corresponding to a plurality of microscope lens units having different specifications, according to the aberration information of each microscope lens unit. As a result, the magnification observation apparatus can select an appropriate wavelength component with reference to the wavelength component storage unit according to the currently mounted microscope lens unit. For example, in an imaging optical system that is employed by a microscope lens unit, an image that is less affected by aberrations may be obtained when green light illumination is used rather than blue light. In such a case, the green light is selected as the illumination light by the illumination light selection means 87 according to the characteristics of the microscope lens unit when the high-resolution image is captured.
また倍率を変更可能なズームレンズの場合は、拡大率によっても収差特性等が異なることは珍しくない。この場合は、低倍率と高倍率で収差が異なるため、同じ顕微鏡レンズ部であっても倍率に応じて適切な波長成分が異なることもあり得る。このため照明光選択手段87は、ズームレンズの拡大率も参照して、この倍率設定に応じた最適な照明光を選択することもできる。 In the case of a zoom lens capable of changing the magnification, it is not uncommon for aberration characteristics and the like to differ depending on the magnification ratio. In this case, since the aberration is different between the low magnification and the high magnification, an appropriate wavelength component may be different depending on the magnification even in the same microscope lens unit. For this reason, the illumination light selection means 87 can also select the optimal illumination light according to this magnification setting with reference to the magnification of the zoom lens.
なおレンズ収差情報は、後述するレンズ識別情報の一として、顕微鏡レンズ部に関する他の情報、例えば型式や全長、焦点距離等と一緒に保存することもできる。例えば、レンズ識別情報を顕微鏡レンズ部の型番とし、カメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の型番を本体部で読み取ると、この型番に対応する高解像度画像の撮像時に適した波長成分(例えば青、緑、赤)を、予め記憶部53(波長成分記憶手段に相当)に記憶された情報を参照して波長選択手段86で決定し、対応する照明光となるように照明部を制御する。また顕微鏡レンズ部がズームレンズであって、拡大率に応じて収差特性が変化する場合は、倍率毎に適切な波長成分を予め記憶部53に記憶する。この場合は、拡大率の範囲に応じて波長を規定してもよい。
The lens aberration information can be stored together with other information relating to the microscope lens unit, for example, the model, the total length, the focal length, and the like as one of lens identification information described later. For example, when the lens identification information is the model number of the microscope lens unit and the model number of the microscope lens unit mounted on the camera unit is read by the main body unit, a wavelength component suitable for capturing a high-resolution image corresponding to this model number (for example, blue, (Green, red) is determined by the
なおここでは、顕微鏡レンズ部に含まれる光学レンズの色収差を対象としているが、他の収差、例えば球面収差、コマ、非点収差、像面の湾曲、歪曲等に基づいて、波長成分を選択することもできる。この場合は、単独の収差のみならず、複数の収差のパラメータを組み合わせたり、あるいはこれらの重み付けでもって適切な波長成分を選択するように構成してもよい。また、顕微鏡レンズ部の収差のみに限らず、観察物との相性に応じて適切な照明光を選択することもできる。例えば、照明光として選択する波長成分に応じて、得られる撮像効果も変化するので、これを利用して撮像目的に応じた任意の照明光を選択する。この場合は、照明光選択手段で照明光を選択する構成に限られず、ユーザが手動で照明光を選択するよう構成してもよい。 Here, although the chromatic aberration of the optical lens included in the microscope lens unit is targeted, the wavelength component is selected based on other aberrations such as spherical aberration, coma, astigmatism, curvature of the image surface, distortion, and the like. You can also. In this case, not only a single aberration but also a plurality of aberration parameters may be combined, or an appropriate wavelength component may be selected by weighting them. Further, not only the aberration of the microscope lens unit but also appropriate illumination light can be selected according to the compatibility with the observation object. For example, the imaging effect to be obtained also changes depending on the wavelength component selected as the illumination light, so that arbitrary illumination light according to the imaging purpose is selected using this. In this case, it is not restricted to the structure which selects illumination light with an illumination light selection means, You may comprise so that a user may select illumination light manually.
さらに選択される波長成分は、青色、緑色、赤色のRGB系に限定されず、例えばシアン、イエロー、マゼンダ等の補色系で選択させることもできる。あるいはまた、光学レンズに限らず、電子レンズ系においても、同様に収差の問題は発生するので、このようなレンズを用いた場合にも本発明を適用することができる。例えば観察対象物や観察用途に応じて、補色に相当する色から輝度情報を得ることで、異物を浮き上がらせるような効果を得ることもできる。 Furthermore, the wavelength components to be selected are not limited to the blue, green, and red RGB systems, and can be selected using a complementary color system such as cyan, yellow, and magenta. Alternatively, the problem of aberration similarly occurs not only in the optical lens but also in the electronic lens system, and therefore the present invention can be applied even when such a lens is used. For example, it is possible to obtain an effect of raising a foreign object by obtaining luminance information from a color corresponding to a complementary color according to an observation object or an observation application.
また逆に、顕微鏡レンズ部の波長毎の収差特性に応じて照明光を選択可能とできることから、顕微鏡レンズ部の光学設計の段階から、このような波長選択による輝度合成を前提とし、特性を強化するためにレンズ設計の重みを任意の波長に寄せることもできる。すなわち従来であれば、広い波長域で、言い換えるとどのような色でも万遍なく収差の影響が少なくなるような光学設計がなされており、このため全体としてのバランスは良いものの、各色での収差特性は必ずしも最適でないことがあった。例えば最も波長の短い可視光(紫色)であれば、高い分解能を持った像が得られる。しかしながら、通常の撮影用レンズは、可視光全域を照明として想定するため、紫色に対する波長重みが低いことが多い。 Conversely, since illumination light can be selected according to the aberration characteristics of each wavelength of the microscope lens unit, the characteristics are enhanced on the premise of luminance synthesis by such wavelength selection from the stage of optical design of the microscope lens unit. Therefore, the weight of the lens design can be shifted to an arbitrary wavelength. In other words, in the past, optical design has been made in a wide wavelength range, in other words, to reduce the influence of aberrations uniformly in any color. For this reason, although the overall balance is good, aberrations in each color The characteristics were not always optimal. For example, if the visible light has the shortest wavelength (purple), an image with high resolution can be obtained. However, since an ordinary photographing lens assumes the entire visible light as illumination, the wavelength weight for purple is often low.
これに対して、本実施の形態においては当初から特定の色(波長成分)のみでの輝度合成を前提とした拡大観察装置としたことで、このような特定の波長成分に特化してレンズの光学設計を行うことができる。この場合は、他の色の収差特性を考慮しなくて済むため、特定の色に振ったより最適な光学設計が実現される。このように単色光による輝度取得を前提とし、結像レンズ設計において例えば紫色に結像波長の重みを持たせることで、通常の結像レンズでは得られないような、高い分解能の撮影を行うことができる。
(撮像素子選択手段88)
On the other hand, in the present embodiment, since the magnification observation apparatus is premised on luminance synthesis with only a specific color (wavelength component) from the beginning, the lens of the lens is specialized for such a specific wavelength component. Optical design can be performed. In this case, since it is not necessary to consider the aberration characteristics of other colors, a more optimal optical design assigned to a specific color is realized. In this way, on the premise of obtaining luminance with monochromatic light, in the imaging lens design, for example, by giving the weight of the imaging wavelength to purple, it is possible to shoot with high resolution that can not be obtained with a normal imaging lens Can do.
(Image sensor selection means 88)
さらに以上の例では、照明光の波長成分を、顕微鏡レンズ部の収差情報に応じて選択するよう構成した例を説明した。ただ本発明はこの構成に限られず、照明光を白色光とし、撮像素子側で受光する受光成分を、顕微鏡レンズ部の収差が少なくなる波長成分に特定、あるいは制限することでも、同様の効果が得られる。例えば、撮像素子として図1に示すようにR、G、Bの画素がベイヤー配列されたCCDやCMOS等の撮像素子を用いる場合は、波長選択手段で選択された波長成分に相当する画素でのみ受光させることで、照明光を特定の波長成分に選択した場合と同様の効果が得られる。このような例を、変形例として図8に示す。この図に示す拡大観察装置は、制御手段51に、撮像素子の受光波長(色)の異なる画素の内、いずれの色の画素で受光するかを選択するための撮像素子選択手段88を備えている。この拡大観察装置は、顕微鏡レンズ部の収差特性に応じて、適切な波長成分すなわち色を波長選択手段86で選択し、この選択を撮像素子選択手段88で受けて、高精細画像の撮像時には選択された色の撮像素子でもって撮像するように制御する。例えば顕微鏡レンズ部が緑色の波長成分で色収差が少ない場合は、撮像素子の内緑色(G)の画素のみで受光して、単一色で高精細な画像を得ることができる。またこの単色画像の輝度情報に、別途撮像したカラー画像の色情報を組み合わせて、画像合成手段85でカラー合成画像を得ることができるのは上述の通りである。これにより、照明光を白色光としたまま、撮像素子側の切り替えによって実質的に照明光の波長を選択したのと同様の効果を得ることができる。特に、ユーザは照明光の切り替えを意識しないで済むので、照明光を原色で照射するよりも違和感のない操作環境が実現される。また、R、G、Bいずれかの画素のみで受光した場合は、画素数が1/4となるので、上述した画素ずらしの技術を利用して、画素を使用していない画素の位置にずらしながら4回撮像を繰り返し、これらを合成することで、すべての画素を用いて撮像したのと同様の解像度で撮像できる。
Furthermore, in the above example, the example which comprised so that the wavelength component of illumination light might be selected according to the aberration information of a microscope lens part was demonstrated. However, the present invention is not limited to this configuration, and the same effect can be obtained by specifying or limiting the light receiving component received at the imaging element side to the wavelength component that reduces the aberration of the microscope lens unit, while the illumination light is white light. can get. For example, when an image sensor such as a CCD or CMOS in which R, G, and B pixels are Bayer arranged as shown in FIG. 1 is used as the image sensor, only pixels corresponding to the wavelength component selected by the wavelength selection means are used. By receiving the light, the same effect as when the illumination light is selected as a specific wavelength component can be obtained. Such an example is shown in FIG. 8 as a modification. The magnifying observation apparatus shown in this figure includes, in the control means 51, an image sensor selection means 88 for selecting which color pixel among the pixels having different light receiving wavelengths (colors) of the image sensor. Yes. This magnification observation apparatus selects an appropriate wavelength component, that is, a color by the
このようにして、従来は青色の照明光ではレンズの色収差によって鮮明な画像が得られなかった場合でも、緑色成分などの他の波長成分を選択することで、より鮮明な画像を得ることが可能となる。特に緑色光は、波長自体は青色光よりも長くなるため青色光に比べれば解像度は劣るものの、一般に光学レンズは人間の目の視感度が高くスペクトルの中央に位置する緑色を基準に設計されることが多いため、収差の点では青色光よりも優位となり、よって青色光では収差の影響が大きいような顕微鏡レンズ部を用いた場合には特に、青色光で撮像した高解像度画像よりも高品質な画像を得ることが可能となる。また赤色光は波長は長くなるものの、透過性に優れることから、観察対象によっては好適に利用できる。
(拡大観察装置の使用方法)
In this way, it is possible to obtain a clearer image by selecting other wavelength components such as a green component even when a clear image is not obtained with blue illumination light due to chromatic aberration of the lens. It becomes. In particular, the wavelength of green light is longer than that of blue light, so the resolution is inferior to that of blue light. In general, optical lenses are designed with reference to green, which has high human eye visibility and is located in the center of the spectrum. In many cases, it is superior to blue light in terms of aberrations. Therefore, when using a microscope lens that has a large influence of aberrations on blue light, the quality is higher than that of high-resolution images captured with blue light. It is possible to obtain a simple image. In addition, although red light has a long wavelength, it has excellent transparency and can be suitably used depending on the observation target.
(How to use the magnifier)
以上の拡大観察装置100を用いて、解像度の高い鮮明な観察像を撮像し、表示部52に表示させて観察することができる。ユーザは目的に応じて選択した特定波長域の光を試料に対して照射する。例えば解像度を向上させる用途においては波長の短い青色照明、透過率を向上させる用途においては波長の長い赤色照明、可視光を透過しない試料の内部を観察する用途においては赤外照明等である。また赤外照明と白色光照明を組み合わせることで、試料の内部と外部を同時に観察することができる。例えば観察対象の試料がICチップの場合、赤外線の効果によりシリコン内部に存在する構造物を確認できる一方で、白色光によりチップ表面上にマーキングされている番号等の文字情報を認識できる。このように赤外光を併用すれば、試料の内部と外部の両方を観察できる利点が得られる。
Using the
これら照明光の組み合わせは、フィルタ選択手段88を用いて、光源光に対して適切な照明フィルタをフィルタ手段86から選択する。画像撮影時には、ユーザがフィルタ選択手段88で選択した照明光に対し、撮像素子において最も感度の高いカラーフィルタの画素情報のみを撮像素子制御回路13が選択して観察像を取得する。さらに画素ずらし機能によって、光路シフト手段14として2次元カラー撮像素子に微細なアクチュエータACを連結させ、図5に示すように、選択した素子を光路シフト手段14がピクセル単位で上下左右に移動させて複数回撮影を行う。このようにして得られた画素情報を元に全体の画像情報を再構築することで、高解像度の単一色(モノクロ)画像が得られる。このように、ユーザが選択した照射光の波長に応じてR・G・B3色のうちから最適な画素情報を選択的に利用した高画質の画像を作成することができる。例えば、図6に示す拡大観察装置の操作画面上からユーザが照射光として青色光を選択した場合には、最も感度の高い撮像素子の画素は青色カラーフィルタの画素である。そこで、赤、緑の画素情報は無視して、画素ずらし機能を用いることによって青の色情報だけで画像を作成する。これによって、通常のカラー撮像素子を用いたカメラを利用しながら、照明条件によってカメラの解像度と感度を損なうことなく、最適な観察画像を取得することが可能となる。
(物理的接続機構)
The combination of these illumination lights uses the filter selection means 88 to select an appropriate illumination filter for the light source light from the filter means 86. At the time of image capture, the image
(Physical connection mechanism)
また拡大観察装置100は、カメラ部10と顕微鏡レンズ部20とを、相対的に回転不可の状態で物理的に連結すると共に、着脱自在とする物理的接続機構を備える。具体的にカメラ部10は、顕微鏡レンズ部20と物理的に接続するためのカメラ側接続面71を備える。また顕微鏡レンズ部20は、カメラ側接続面71と物理的に接合されるレンズ側接続面73を備える。カメラ側接続面71の一例を図9の斜視図に、レンズ側接続面73の一例を図10の斜視図に、それぞれ示す。これらの図に示すように、カメラ側接続面71とレンズ側接続面73とは、物理的接続機構、具体的には係合構造や嵌合構造によって機械的に接続される。例えば図9、図10の例では、カメラ側接続面71の中央に、円柱状に突出させた円柱状突出部を形成し、円柱状突出部の側面の端縁側に、円弧状の鍔部を部分的に突出させている。一方レンズ側接続面73は、円柱状突出部を挿入可能な円筒状窪みを中央に形成しており、さらに円筒状窪みの内面には、鍔部を係合させるためのスリットを形成している。スリットを部分的に切り欠くことで、円柱状突出部を円筒状窪みに挿入可能とし、さらにカメラ側接続面71をレンズ側接続面73とを相対的に回転させることで、鍔部をスリットに案内して係合させ、ロック状態としてカメラ部10と顕微鏡レンズ部20とを連結できる。また、カメラ部10と顕微鏡レンズ部20とを相対的に回転させてロック状態を解除することで、カメラ部10と顕微鏡レンズ部20とを分離することも容易に行える。なお、上述した物理的接続機構でいう相対的に回転不可の状態とは、ロック状態においてカメラ部と顕微鏡レンズ部とが連結された状態を意味し、連結又は着脱動作時にカメラ部と顕微鏡レンズ部とを相対的に回転させてロック状態、ロック状態の解除を行う動作を意味するものでない。また、以上の係合構造は一例であって、本発明においてはカメラ部と顕微鏡レンズ部とを着脱自在に連結する物理的接続機構として、既知の構成を適宜採用できる。
(電気的接続機構)
In addition, the
(Electrical connection mechanism)
さらにカメラ部10と顕微鏡レンズ部20とは、互いに電気的に接続するための電気的接続機構を備えている。具体的には、カメラ部10はカメラ側接続面71に、この顕微鏡レンズ部20と電気的に接続するためのカメラ側接続端子72を備えている。また顕微鏡レンズ部20は、同じくレンズ側接続面73に、顕微鏡レンズ部20をカメラ部10に装着した際にカメラ側接続端子72と電気的に接続されるレンズ側接続端子74を備えている。これらのカメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74は、カメラ側接続面71、レンズ側接続面73にそれぞれ配置されており、カメラ側接続面71とレンズ側接続面73とを物理的接続機構でもって機械的に連結した状態、すなわちロック状態における顕微鏡レンズ部20とカメラ部10との回転位置において、対応するカメラ側接続端子72とレンズ側接続端子74とが接触されるよう、位置や大きさ、形状が設計されている。いいかえると、物理的接続機構でもってカメラ部10と顕微鏡レンズ部20とが連結されると、同時に電気的接続機構の接続も実現される。この結果、従来のように、別途ケーブル等を介して顕微鏡レンズ部を制御系あるいは撮像系と電気的に接続する必要がない。これにより、特に頻繁にレンズ交換を行うような観察においては、レンズ交換時の作業を簡略化できる利点が得られる。またケーブルの本数を減らして、取り回しの点でも有利となる。
Furthermore, the
なお図9、図10の例では、カメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74は、それぞれカメラ側接続面71、レンズ側接続面73の円周部分に設けられている。このような配置によって、ヘッド部4とカメラ部10との連結の際に端子が他の端子などと接触して表面を擦られるため、表面のごみや異物を削ぎ落として接触抵抗の増大を回避できる。ただし、端子の配置構造はこの例に限定されるものでない。また図9、図10の例では、カメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74はそれぞれ7個の端子を備えているが、端子の数はこれに限定されない。
In the examples of FIGS. 9 and 10, the camera
さらにカメラ部10は、複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部20を交換式に装着可能としている。また各顕微鏡レンズ部20は、それぞれの顕微鏡レンズ部20の種別を示すレンズ種別情報を保持しており、レンズ側接続端子74を介してレンズ識別情報を送出できる。すなわち物理的接続機構によって、カメラ部10に顕微鏡レンズ部20を物理的に装着することで、同時に電気的接続機構による電気的接続も図られる。この結果、本体部50は現在装着されている顕微鏡レンズ部の種別を、ケーブルレスで取得できるので、現在接続されている顕微鏡レンズ部の種別に応じた適切な動作制御を図ることが可能となる。
(レンズ識別情報)
Furthermore, the
(Lens identification information)
レンズ識別情報には、レンズの型式、焦点距離の位置、レンズの筒体の長さ、レンズの収差又は収差の少ない波長成分等の情報が含まれる。上述の通り、撮像系1と制御系2とはケーブル部3を介して接続されているので、制御系2で現在装着されているレンズの種別を判別することで、適切な制御を行える。例えば、顕微鏡レンズ部20の物理的な長さを把握することで、顕微鏡レンズ部20をZ上ステージで降下させる際に、観察対象物Sや載置部30に接触しないように降下できる下限移動距離を把握して、これよりも降下しないように制限をかけることができる。
The lens identification information includes information such as the lens type, the position of the focal length, the length of the lens barrel, the lens aberration, or a wavelength component with little aberration. As described above, since the
またレンズ種別情報として、顕微鏡レンズ部の情報を直接記録する他、顕微鏡レンズ部の識別情報、例えば型式のみを記録させ、一方型式と対応する顕微鏡レンズ部の詳細情報は、予め本体部50の記憶部53等に、型式と関連付けられたルックアップテーブルとして記憶しておくこともできる。これにより、本体部50はカメラ部を通じてレンズ識別情報である型式を取得すると、この型式と対応する詳細情報を、記憶部53を参照して取得し、取得された情報に基づいて顕微鏡レンズ部に合致した制御を行うことが可能となる。この方法であれば、顕微鏡レンズ部側に保持すべき情報量を少なくしつつ、必要な情報を本体部50側で把握することが可能となる。
In addition to directly recording the information of the microscope lens unit as the lens type information, only the identification information of the microscope lens unit, for example, the model, is recorded, and the detailed information of the microscope lens unit corresponding to the model is stored in the
本実施例においては、顕微鏡レンズ部20とカメラ部との接続部分と、カメラ部を相対的に回転させる部位とを分離することで、顕微鏡レンズ部20とカメラ部の着脱構造及びカメラ部を光軸回りに相対的に回転させる構造を簡素化している。具体的には、図11に示すように、顕微鏡レンズ部20にマウント部22を設け、マウント部22を介してカメラ部10と顕微鏡レンズ部20とを着脱式に接続する一方、マウント部22とレンズ本体21との間は回転自在としている。
(マウント部22)
In the present embodiment, the connecting portion between the
(Mount 22)
図11に示す顕微鏡レンズ部20は、複数の光学レンズで構成されたレンズ本体21と、このレンズ本体21の端面に装着され、レンズ側接続面73を構成するマウント部22とで構成される。またマウント部22は、カメラ部10と接続するためのマウント側カメラ接続面23aと、その裏面側でレンズ本体21と接続するためのマウント側レンズ接続面23bとを備える。マウント側カメラ接続面23aは、レンズ側接続端子74を備えるレンズ側接続面73としている。よってマウント側カメラ接続面23aは、カメラ部10のカメラ側接続面71と着脱自在に連結する物理的連結機構をを設けている。このような物理的連結機構としては、上述した図10等と同様の構成が利用できる。いいかえると、物理的連結機構ではカメラ部10と顕微鏡レンズ部20との光軸回りの回転は許容されず、所定の回転位置すなわち回転角度で固定される状態となる。
(回転機構)
The
(Rotating mechanism)
これに対してマウント側レンズ接続面23bは、レンズ本体21との接続面でカメラ部10の光軸回りに回転自在に連結されている。このためマウント側レンズ接続面23bとレンズ本体21との接続面は、回転機構を備えている。回転機構として、図11の例では、マウント部22の中心から突出されたマウント円柱部を、レンズ本体21の端縁に形成された筒状体に挿入し、さらに筒状体の側面に開口されたねじ穴に螺合された止めネジの進行でもって、筒状体とマウント円柱部とを連結する。止めネジを緩めると、レンズ本体21とマウント部22とを相対的に回転させることができ、所定の回転位置でもって止めネジを締結することで、この回転角度にて固定できる。なお回転機構の例は、この構成に限られず、カメラ部の光軸回りに顕微鏡レンズ部20を回転自在として任意の角度で保持可能な既知の構成が適宜採用できる。
(レンズ側ケーブル24)
On the other hand, the mount side
(Lens side cable 24)
さらに、レンズ本体21とマウント部22との間の電気接続は、図11の例ではレンズ側ケーブル24を介して行われる。ここではマウント部22と顕微鏡レンズ部20は、可撓性を有するレンズ側ケーブル24を介して電気的に接続されている。レンズ側ケーブル24はレンズ側接続端子74と導通されており、これにより顕微鏡レンズ部20のレンズ識別情報は、レンズ側ケーブル24を介してマウント部22のレンズ側接続端子74に送出され、カメラ部10を通じて制御系2に送出される。このようにして、顕微鏡レンズ部20のレンズ識別情報をマウント部22に送出するための電気接続経路を別途用意することで、マウント部22と顕微鏡レンズ部20との間の回転を許容しつつも、マウント部22と顕微鏡レンズ部20との電気接続を可能としている。特にマウント部22と顕微鏡レンズ部20との回転自在な接続構造を簡素化し、またレンズ側ケーブル24の可撓性によりマウント部22と顕微鏡レンズ部20との回転も阻害されないため、安価な構成で電気接続と回転構造とを両立できる。さらにマウント部22と顕微鏡レンズ部20とは一体となってカメラ部10と着脱されるため、レンズ側ケーブル24は挿抜する必要がなく、顕微鏡レンズ部20の交換作業の省力化も維持される。
Furthermore, the electrical connection between the
なお図11の例では、説明の都合上マウント部22とレンズ本体21とを分離しているが、実際にはマウント部22とレンズ本体21とは分離できず、光軸回りに回転自在に連結している。
In the example of FIG. 11, the
また変形例として、マウント部をヘッド傾斜機構に固定することもできる。ヘッド傾斜機構は載置部と物理的に接続されているため、マウント部が載置部に対して位置が固定されることとなって、マウント部に装着された顕微鏡レンズ部も載置部に対して位置が固定される。この結果、顕微鏡レンズ部を可動式とする構成に比べ、顕微鏡レンズ部が観察対象物に接触する事態を回避できる。 As a modification, the mount portion can be fixed to the head tilt mechanism. Since the head tilt mechanism is physically connected to the mounting unit, the position of the mount unit is fixed with respect to the mounting unit, and the microscope lens unit mounted on the mounting unit is also attached to the mounting unit. On the other hand, the position is fixed. As a result, it is possible to avoid a situation in which the microscope lens unit comes into contact with the observation object as compared with a configuration in which the microscope lens unit is movable.
さらに変形例として、レンズ識別情報をレンズ本体でなく、マウント部に持たせることもできる。例えば、レンズ側接続端子をマウント部に設けたディップスイッチと接続して、ディップスイッチのON/OFFパターンによってレンズ本体の型番を表現する。制御系では、このディップスイッチのON/OFFパターンに応じたレンズ本体の型番と、この型番に応じたレンズ本体の詳細情報、例えば顕微鏡レンズ部の全長や被写界深度等を予め保持しておくことができる。これにより、制御系では、接続されたマウント部のレンズ識別情報を読み取り、同様にレンズ本体の情報を把握することができる。この構成であれば、レンズ本体とマウント部との間の電気信号のやりとりを不要にでき、レンズ側ケーブルのようなレンズ本体とマウント部との電気接続構造を排除できる。反面、レンズ本体ごとに専用のマウント部を用意しなければならない。ただし、上述のようなディップスイッチの利用や、E2PROM等にレンズ識別情報を保持するなどの構成によって、マウント部のハードウェア構成を共通化することは可能である。 As a modification, the lens identification information can be provided not on the lens body but on the mount. For example, the lens side connection terminal is connected to a dip switch provided in the mount portion, and the model number of the lens body is expressed by the ON / OFF pattern of the dip switch. In the control system, the model number of the lens body corresponding to the ON / OFF pattern of the dip switch and the detailed information of the lens body corresponding to the model number, for example, the total length of the microscope lens unit, the depth of field, and the like are stored in advance. be able to. As a result, the control system can read the lens identification information of the connected mount unit and similarly can grasp the information of the lens body. With this configuration, the exchange of electrical signals between the lens body and the mount portion can be made unnecessary, and an electrical connection structure between the lens body and the mount portion such as a lens side cable can be eliminated. On the other hand, a dedicated mount must be prepared for each lens body. However, the hardware configuration of the mount unit can be made common by using the dip switch as described above or by holding lens identification information in an E 2 PROM or the like.
以上の構成では、レンズ本体あるいはマウント部のレンズ識別情報を、制御系で読み取る構成について説明した。ただ、本発明はこのような顕微鏡レンズ部から制御系への情報の送出に限られず、逆に制御系から顕微鏡レンズ部側に信号を送出する構成を採用することもできる。例えば、顕微鏡レンズ部のフォーカス調整等を電動式とする場合は、顕微鏡レンズ部のZ方向の移動を制御する信号を制御系から顕微鏡レンズ部に対して、レンズ側接続端子を介して送出することにより、顕微鏡レンズ部の動作を制御系で制御できる。またこのような制御に際しても、顕微鏡レンズ部の種別に応じた適切な制御、例えば顕微鏡レンズ部の全長に応じて可動できる範囲を制限する等、顕微鏡レンズ部毎の特性に応じて動作制御を変更することができ、より正確かつ適切な観察が実現される。制御系から顕微鏡レンズ部に対して送出する情報は、顕微鏡レンズ部のフォーカスの他、シャッタースピード等の露光時間や絞り等が挙げられる。このように、制御系から顕微鏡レンズ部に対して送出される情報はレンズ識別情報に限られず、レンズ識別情報を利用した他の情報とすることもできる。 In the above configuration, the configuration in which the lens identification information of the lens body or the mount portion is read by the control system has been described. However, the present invention is not limited to such transmission of information from the microscope lens unit to the control system, and conversely, a configuration in which a signal is transmitted from the control system to the microscope lens unit side may be employed. For example, when the focus adjustment of the microscope lens unit is motorized, a signal for controlling the movement of the microscope lens unit in the Z direction is sent from the control system to the microscope lens unit via the lens side connection terminal. Thus, the operation of the microscope lens unit can be controlled by the control system. Also in such control, appropriate control according to the type of the microscope lens part, for example, limiting the range that can be moved according to the total length of the microscope lens part, change the operation control according to the characteristics of each microscope lens part More accurate and appropriate observations can be realized. The information sent from the control system to the microscope lens unit includes the focus of the microscope lens unit, the exposure time such as the shutter speed, the aperture, and the like. As described above, the information sent from the control system to the microscope lens unit is not limited to the lens identification information, and may be other information using the lens identification information.
このようにして、カメラ部10とマウント部22との接続面は着脱構成とし、マウント部22とレンズ本体21との接続面は回転自在とすることで、カメラ部10を載置部30に対して光軸回りに回転させることを許容しつつも、カメラ部10は所定の姿勢で保持させることができ、拡大観察の自由度を高めることができる。
In this way, the connection surface between the
以上のマウント部22によって、カメラ部10を載置部30に対して、カメラ部10の光軸回りにおいて任意の回転角度で保持することができる。この結果、顕微鏡レンズ部20の光軸回りの姿勢すなわち回転角度によらず、カメラ部10を任意の姿勢すなわち回転角度に調整できるので、載置部30の移動やカメラ部10の姿勢などに応じて観察に適した相対角度に調整することが可能となる。
The
またこの構成であれば、顕微鏡レンズ部20を移動させることなく保持させたままカメラ部10を回転できる。このため、顕微鏡レンズ部20の移動によって対物レンズが観察対象物Sや載置部30と接触する事態を回避しやすくできる。例えば、図12に示すように、ヘッド部4をヘッド傾斜機構44に装着して、揺動軸45を中心に揺動可能とした拡大観察装置100においては、ヘッド部4を揺動させた状態で観察対象物Sに接触しないように留意する必要があるところ、少なくともカメラ部10を光軸回りに回転させなくても済む構成とすることで、無用な可動を排除して接触事故を回避できる。
(実施例2)
With this configuration, the
(Example 2)
さらに、例えば図13に示す実施例2に係る拡大観察装置200のように、ヘッド部4の先端に設けられた複数の対物レンズ21a、21bを、ヘッド部4を揺動させる面に対して垂直な面内で揺動させて切り替えるようにした構成においても、対物レンズ21a、21bの移動を垂直面内での揺動のみに制限して、光軸回りの回転を許容しないことで、同様に無用な可動を排除して接触事故を回避できる利点が得られる。
Further, for example, as in the magnifying
本発明の拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、顕微鏡や反射、透過型等のデジタルマイクロスコープ、デジタルカメラに好適に利用できる。また、本技術を蛍光顕微鏡に適用する場合、照明光に対する試料からの反射光若しくは透過光は、励起光として読み替えることができる。 The magnifying observation apparatus, the magnifying image observing method, the magnifying image observing program, and the computer-readable recording medium of the present invention can be suitably used for a microscope, a reflection / transmission type digital microscope, and a digital camera. In addition, when the present technology is applied to a fluorescence microscope, reflected light or transmitted light from a sample with respect to illumination light can be read as excitation light.
100、200、400、500…拡大観察装置
1…撮像系
2…制御系
3…ケーブル部;3b…光学的ケーブル
4…ヘッド部
6…撮像条件選択画面
10…カメラ部
11…撮像光学系
12…撮像素子;13…撮像素子制御回路;14…光路シフト手段
16…上ステージ昇降器
20…顕微鏡レンズ部
21…レンズ本体;21a、21b…対物レンズ
22…マウント部
23a…マウント側カメラ接続面;23b…マウント側レンズ接続面
24…レンズ側ケーブル
25…対物レンズ部
30…載置部
32…スライダ
34…中間連結部
35…下ステージ昇降器
36…モータ制御回路
37…ステッピングモータ
40…支持台
41…ベース;41a…ブロック;41b…軸受部;41c…ガイド部
42…ステージ固定機構
43…カメラ取り付け部
44…ヘッド傾斜機構
45…揺動軸
46…揺動部
47…揺動支柱
48…ヘッド固定部
49…ヘッド用アーム
50…本体部;51…制御部;52…表示部
53…記憶部;54…インターフェイス;55…操作部
60…照明部
61…照明切替部
62…同軸落射照明部
63…リング照明部
64…透過照明部
65…照明光源;65r、65g、65b…LED
65B…透過照明光源;65C…リング照明用照明光源
66…照明光制御部
71…カメラ側接続面
72…カメラ側接続端子
73…レンズ側接続面
74…レンズ側接続端子
81…光路シフト制御手段
82…画像選択手段
83…撮像条件設定手段
84…自動合成手段
85…画像合成手段
86…波長選択手段
87…照明光選択手段
88…撮像素子選択手段
S…観察対象物
HM…ハーフミラー
DESCRIPTION OF
65B ... Transmitted illumination light source; 65C ... Ring
Claims (15)
観察対象に照明光を照射するための照明手段と、
前記照明手段で照射された照明光の反射光又は透過光を受光する撮像素子を有するカメラ部と、
前記カメラ部と光軸を一致させて光学的に結合された顕微鏡レンズ部と、
前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で得られたそれぞれ異なる波長成分の受光データに基づいて、カラー画像を生成する画像合成手段と、
前記画像合成手段で生成されたカラー画像を表示させるための表示手段と、
複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部を交換可能とした前記カメラ部に、装着されている顕微鏡レンズ部の収差情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択可能な波長選択手段と
を備えることを特徴とする拡大観察装置。 An enlargement observation apparatus capable of irradiating an imaging target with illumination light, detecting the amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and capturing an image of the imaging target,
Illuminating means for irradiating the observation object with illumination light;
A camera unit having an image sensor that receives reflected light or transmitted light of the illumination light irradiated by the illumination unit;
A microscope lens unit optically coupled with the camera unit aligned with the optical axis;
Image synthesizing means for generating a color image based on received light data of different wavelength components obtained by the camera unit through the microscope lens unit;
Display means for displaying a color image generated by the image composition means;
Based on the aberration information of the microscope lens unit that is mounted on the camera unit in which a plurality of microscope lens units having different specifications can be replaced, the influence of the aberration of the microscope lens unit is relative among the plurality of wavelength components. And a wavelength selecting means capable of selecting a small number of wavelength components.
前記画像合成手段は、前記波長選択手段で選択された波長成分で得られた単一色の単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。 The enlarged image observation apparatus according to claim 1,
The image synthesizing unit is configured to be able to generate a synthesized color image in which color information of a color image acquired separately is added to a single color image obtained with the wavelength component selected by the wavelength selecting unit. Magnifying observation apparatus characterized by that.
複数の異なる仕様の顕微鏡レンズ部に対応する、収差の影響の少ない波長成分を、各顕微鏡レンズ部の収差情報に応じて予め記憶した波長成分記憶手段を備えており、
前記波長選択手段は、装着中の顕微鏡レンズ部と対応する波長成分を、前記波長成分記憶手段を参照して選択してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnified image observation apparatus according to claim 1, further comprising:
Wavelength component storage means corresponding to a plurality of microscope lens portions of different specifications, having a wavelength component with less influence of aberration, stored in advance according to the aberration information of each microscope lens portion,
The magnifying observation apparatus characterized in that the wavelength selection means selects a wavelength component corresponding to the microscope lens part being mounted with reference to the wavelength component storage means.
前記顕微鏡レンズ部が、拡大率を変更可能なズームレンズを含んでおり、
前記波長選択手段が、さらに前記顕微鏡レンズ部の拡大率に応じて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択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 any one of claims 1 to 3,
The microscope lens unit includes a zoom lens capable of changing an enlargement ratio,
The wavelength selection unit is configured to further select a wavelength component that is relatively less affected by the aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components according to the magnification of the microscope lens unit. A magnifying observation device.
前記カメラ部は、該カメラ部を前記顕微鏡レンズ部と電気的に接続するためのカメラ側接続端子を備えており、
前記顕微鏡レンズ部は、前記カメラ部のカメラ側接続端子と電気的に接続するためのレンズ側接続端子を備えており、
前記波長選択手段は、前記顕微鏡レンズ部が保持する、該顕微鏡レンズ部の種別を示すレンズ種別情報を、前記レンズ側接続端子とカメラ側接続端子との電気接続を通じて取得可能であり、該取得したレンズ種別情報に基づいて、該レンズの収差の影響の少ない波長成分を選択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 any one of claims 1 to 4,
The camera unit includes a camera-side connection terminal for electrically connecting the camera unit to the microscope lens unit,
The microscope lens unit includes a lens side connection terminal for electrical connection with a camera side connection terminal of the camera unit,
The wavelength selection means can acquire lens type information indicating the type of the microscope lens unit held by the microscope lens unit through an electrical connection between the lens side connection terminal and the camera side connection terminal. A magnification observation apparatus configured to be able to select a wavelength component that is less affected by the aberration of the lens based on lens type information.
前記照明手段が照射する照明光の波長成分を切り替え可能な照明光選択手段を備えており、
前記照明光選択手段で選択された照明光の波長成分が、前記波長選択手段で選択された波長成分であ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 1 to 5, further comprising illumination light selection means capable of switching a wavelength component of illumination light emitted by the illumination means,
The magnification observation apparatus, wherein the wavelength component of the illumination light selected by the illumination light selection unit is the wavelength component selected by the wavelength selection unit.
前記照明手段は、赤色光、緑色光、又は青色光に発光可能な発光ダイオードを備えることを特徴とする拡大観察装置。 In the magnified image observation device according to claim 6,
The magnifying observation apparatus, wherein the illuminating unit includes a light emitting diode capable of emitting red light, green light, or blue light.
収差の影響が少ない波長成分が、緑色成分であり、
前記画像合成手段で生成される単一色の単色画像又は合成カラー画像が、高解像度画像であることを特徴とする拡大観察装置。 A magnification observation device according to any one of claims 1 to 7,
The wavelength component that is less affected by aberrations is the green color component,
A magnification observation apparatus, wherein the single color single color image or the composite color image generated by the image synthesizing means is a high resolution image.
前記撮像素子を構成する画素について、3以上の画素が相互に隣接して配置される注目画素群について、注目画素群を構成する各撮像素子の画素の位置を一巡して受光量が各々の位置で検出されるよう、前記撮像素子の画素間隔に相当する変位量分、注目画素群を構成するいずれかの撮像素子の検出位置を相対的にシフトさせるための光路シフト手段を備えており、
前記画像合成手段は、前記光路シフト手段で撮像素子の位置をシフトさせて取得された画像を合成した合成画像を生成可能としてな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 1 to 8, further comprising: a pixel group of interest in which at least three pixels are arranged adjacent to each other for the pixels constituting the image sensor. Any one of the image sensors constituting the pixel group of interest by the amount of displacement corresponding to the pixel interval of the image sensor so that the amount of received light is detected at each position by making a round of the positions of the pixels of each image sensor constituting the image sensor Optical path shift means for relatively shifting the detection position of
The magnifying observation apparatus, wherein the image synthesizing unit is capable of generating a synthesized image obtained by synthesizing images acquired by shifting the position of the image sensor with the optical path shifting unit.
前記撮像素子が、該撮像素子を構成する画素について、異なる波長域の受光特性を備える画素を3以上隣接して配置しており、
前記拡大観察装置は、さらに
前記撮像素子の、波長域の異なる画素の内、いずれの波長域の画素で受光するかを選択するための撮像素子選択手段を備えており、
前記撮像素子選択手段で選択された画素の波長域が、前記波長選択手段で選択された波長成分であることを特徴とする拡大観察装置。 A magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The image sensor is arranged adjacent to three or more pixels having light receiving characteristics in different wavelength ranges for the pixels constituting the image sensor,
The magnification observation apparatus further includes an image sensor selection unit for selecting which of the wavelength regions of the pixels of the image sensor are to receive light.
The magnification observation apparatus, wherein the wavelength range of the pixel selected by the imaging element selection unit is the wavelength component selected by the wavelength selection unit.
前記顕微鏡レンズ部が、特定の波長成分の収差が他の波長成分よりも相対的に収差の少ない特性となるように、光学設計されてなることを特徴とする拡大観察装置。 A magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The magnification observation apparatus, wherein the microscope lens unit is optically designed so that an aberration of a specific wavelength component has a characteristic of relatively less aberration than other wavelength components.
撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する工程と、
取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を波長選択手段で選択する工程と、
選択された波長成分の照明光を、照明手段から観察対象に照射する工程と、
該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で検出して、得られた受光データに基づいて単一色の単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成して、表示手段に表示させる工程と
を含むことを特徴とする拡大観察方法。 An enlarged observation method for irradiating an imaging target with illumination light, detecting a received light amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and acquiring an image of the imaging target,
Obtaining information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an image sensor;
Based on the acquired information, a step of selecting a wavelength component having a relatively small influence of the aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components by a wavelength selection unit;
Irradiating the observation object from the illumination means with illumination light of the selected wavelength component;
The reflected light or transmitted light of the illumination light is detected by the camera unit through the microscope lens unit, and a single color image is generated based on the obtained light reception data, and the single color image is separately acquired. And a step of generating a composite color image to which the color information of the color image is added and displaying it on the display means.
撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する工程と、
取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を波長選択手段で選択する工程と、
白色光の照明光を、照明手段から観察対象に照射する工程と、
該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部の撮像素子で検出する際、該撮像素子を構成する画素であって、異なる波長域の受光特性を備え3以上隣接して配置された画素の内、前記波長選択手段で選択された波長成分と対応する画素でもって検出した受光データにより、単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成して、表示手段に表示させる工程と
を含むことを特徴とする拡大観察方法。 An enlarged observation method for irradiating an imaging target with illumination light, detecting a received light amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and acquiring an image of the imaging target,
Obtaining information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an image sensor;
Based on the acquired information, a step of selecting a wavelength component having a relatively small influence of the aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components by a wavelength selection unit;
Irradiating the observation target with illumination light of white light from the illumination means;
When the reflected light or transmitted light of the illumination light is detected by the imaging device of the camera unit through the microscope lens unit, the pixels constituting the imaging device have three or more adjacent light receiving characteristics in different wavelength ranges. A single color image is generated from the received light data detected by the pixel corresponding to the wavelength component selected by the wavelength selection means, and the color of the color image acquired separately in the single color image. And a step of generating a composite color image to which information is added and displaying it on a display means.
撮像素子を有するカメラ部に装着された顕微鏡レンズ部の情報を取得する機能と、
取得された情報に基づいて、複数の波長成分の内で該顕微鏡レンズ部の収差の影響が相対的に少ない波長成分を選択するための波長選択機能と、
照明手段から観察対象に照射された照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部で検出して、得られた受光データに基づいて単一色の画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成する合成画像合成機能と
をコンピュータに実現させ、
前記波長選択機能で選択された波長成分と対応する照明光を照明手段から照射させる、又は白色の照明光を照明手段から観察対象に照射させ、該照明光の反射光又は透過光を、前記顕微鏡レンズ部を通じて前記カメラ部の撮像素子で検出する際、該撮像素子を構成する画素であって、異なる波長域の受光特性を備え3以上隣接して配置された画素の内、前記波長選択手段で選択された波長成分と対応する画素でもって検出した受光データにより、単色画像を生成すると共に、該単色画像に、別途取得されたカラー画像の色情報を付加した合成カラー画像を生成することを特徴とする拡大観察プログラム。 An enlargement observation program for irradiating an imaging target with illumination light, detecting a received light amount of reflected light or transmitted light of the illumination light, and acquiring an image of the imaging target,
A function of acquiring information of a microscope lens unit mounted on a camera unit having an image sensor;
Based on the acquired information, a wavelength selection function for selecting a wavelength component that is relatively less affected by the aberration of the microscope lens unit among a plurality of wavelength components;
The reflected light or transmitted light of the illumination light irradiated to the observation object from the illumination means is detected by the camera unit through the microscope lens unit, and a single color image is generated based on the obtained light reception data, and the A computer realizes a composite image composition function for generating a composite color image by adding color information of a color image acquired separately to a single color image,
Illumination light corresponding to the wavelength component selected by the wavelength selection function is irradiated from the illumination means, or white illumination light is irradiated from the illumination means to the observation object, and reflected light or transmitted light of the illumination light is applied to the microscope. When detecting with the imaging device of the camera unit through the lens unit, among the pixels constituting the imaging device and having three or more adjacent light receiving characteristics in different wavelength ranges, the wavelength selecting means A single color image is generated based on the received light data detected by the pixel corresponding to the selected wavelength component, and a composite color image is generated by adding color information of the color image acquired separately to the single color image. Magnification observation program.
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