JP3501359B2 - All-focus imaging method and stereoscopic display method - Google Patents

All-focus imaging method and stereoscopic display method

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JP3501359B2
JP3501359B2 JP2000109439A JP2000109439A JP3501359B2 JP 3501359 B2 JP3501359 B2 JP 3501359B2 JP 2000109439 A JP2000109439 A JP 2000109439A JP 2000109439 A JP2000109439 A JP 2000109439A JP 3501359 B2 JP3501359 B2 JP 3501359B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡、電子
顕微鏡、光学望遠鏡、電子カメラなどの撮像装置の技術
分野に属する。本発明は特に、観察対象に焦点があった
画像を提供する合焦点撮像技術の技術分野と、観察対象
の立体形状を表示する立体表示技術の技術分野とに属す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of imaging devices such as optical microscopes, electron microscopes, optical telescopes, and electronic cameras. The present invention particularly belongs to the technical field of in-focus imaging technology that provides an image focused on an observation target and the technical field of stereoscopic display technology that displays the stereoscopic shape of the observation target.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術としては、特開平9−230
252号公報に、大まかに分けて次の二つの撮像技術が
開示されている。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 9-230 is known.
Japanese Patent No. 252 discloses roughly the following two imaging techniques.

【0003】第一の撮像技術は、観察対象に対する焦点
位置(レンズから合焦点面までの距離)を高速で往復さ
せつつ画像をリアルタイムで表示し、焦点のあった輪郭
が鮮明な部分だけが網膜残像として視認されることを利
用している。同技術は、生理的な残像現象を巧妙に利用
して、観察対象の全体に渡って焦点が合った画像をリア
ルタイムで観察者に視認させることができるので、観察
対象に動きがある場合などにも好適な撮像技術である。
The first imaging technique displays an image in real time while reciprocating the focal position (distance from the lens to the focal plane) with respect to the observation object at high speed, and only the portion with a sharp contour with focus has a retina. It is used to be visually recognized as an afterimage. This technology can make use of the physiological afterimage phenomenon so that the observer can visually recognize an image that is in focus over the entire observation target in real time, so when the observation target is moving, for example. Is also a suitable imaging technique.

【0004】しかしながら、同技術には、焦点が合って
いないぼやけた画像も網膜に結像し、焦点が合っている
瞬間よりも焦点が合っていない時間の方が長いのが普通
であるので、ややぼやけた感じを視覚から受けるという
不都合があった。すなわち、同技術によっては、観察対
象の全ての部分について焦点が合った完全な合焦点画像
は得られず、視覚上でもややぼやけた感じがするうえ
に、目が疲れやすいという不都合もあった。また、合焦
点画像は視認されるだけで、合焦点画像を写真撮影した
りプリントしたりすることはできないという不都合もあ
った。
However, in this technique, a blurred image that is out of focus is also formed on the retina, and the time during which the image is out of focus is longer than the time when the image is in focus. There was the inconvenience of receiving a slightly blurry visual sense. That is, according to this technique, a perfect in-focus image in which all parts of the observation target are in focus cannot be obtained, and there is a disadvantage that the image is slightly blurred and the eyes are easily tired. Further, there is also a disadvantage that the focused image is only visible, and the focused image cannot be photographed or printed.

【0005】第二の撮像技術は、前述の第一の撮像技術
を応用し、二つの撮像装置を視差をもって観察対象に向
けて撮像した画像をそれぞれ左右の目に表示し、観察対
象を両眼視するものである。同技術によれば、立体感の
ある画像をリアルタイムで視認することができるという
効果がある。
The second image pickup technique is an application of the above-mentioned first image pickup technique to display images picked up by two image pickup devices with a parallax toward an observation target, to the left and right eyes, respectively, and the observation target is binocular. To see. According to this technique, it is possible to visually recognize a stereoscopic image in real time.

【0006】しかしながら、同技術にも、前述の第一の
撮像技術と同様の不都合があり、完全な合焦点画像を提
供することはできない。また、いずれの撮像技術によっ
ても、観察対象の立体数値モデルを生成することができ
ないので、断面形状を示す端面図を提示したり多方向か
らの俯瞰画像を連続的に合成して表示したりすることは
できない。
However, this technique also has the same disadvantages as the first imaging technique described above, and cannot provide a perfectly focused image. In addition, since it is not possible to generate a three-dimensional numerical model of the observation target by any of the imaging technologies, an end view showing the cross-sectional shape is presented or a bird's-eye view image from multiple directions is continuously synthesized and displayed. It is not possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これらの不都合を解消
し、観察対象の各部に焦点があった合焦点画像を準リア
ルタイムで生成することと、観察対象の立体形状を示す
立体数値モデルを生成することとを課題として、本願出
願人は先願として特願平11−300467号を出願し
た。この先願には、互いに異なる焦点位置での複数の画
像信号の中から観察対象に焦点が合った画素を選び出
し、準リアルタイムで合焦点画像や立体数値モデルを生
成する技術が記載されている。
To solve these problems, a focused image in which each part of the observation object is focused is generated in near real time, and a three-dimensional numerical model showing the three-dimensional shape of the observation object is generated. The present applicant filed Japanese Patent Application No. 11-300467 as a prior application. This prior application describes a technique for selecting a focused pixel for an observation target from a plurality of image signals at different focal positions and generating a focused image and a stereo numerical model in near real time.

【0008】しかしながら、この先願の実施例1では、
図1に示すように、焦点位置が移動する移動周期の一周
期毎にしか、合焦点画像が更新されない。すなわち、C
CD素子などの撮像手段が一回撮像するたびに合焦点画
像が更新されるわけではなく、焦点位置が移動する移動
周期の一周期を待ってから、合焦点画像が更新されて表
示されるようになっている。それゆえ、表示される合焦
点画像では、撮像手段が撮像するたびに最新の焦点があ
った画素が更新されるわけではなく、合焦点画像の更新
には焦点位置の一周期分だけの待ち時間があり、リアル
タイム性の点でなお改良の余地があった。
However, in the first embodiment of this prior application,
As shown in FIG. 1, the in-focus image is updated only every one movement cycle in which the focus position moves. That is, C
The focused image is not updated every time the image pickup means such as a CD element takes an image, but the focused image is updated and displayed after waiting for one movement cycle in which the focus position moves. It has become. Therefore, in the displayed in-focus image, the pixel having the latest focus is not updated every time the imaging unit captures an image, and the update of the in-focus image requires a waiting time for one cycle of the focus position. However, there was still room for improvement in terms of real-time performance.

【0009】また、先願の実施例2では、撮像手段の撮
像毎にリアルタイムで合焦点画素の判定が行われ、合焦
点画像のうちこれらの合焦点画素を逐次更新することに
より、リアルタイムで新たな合焦点画像が生成される旨
が記載されている。これは、少なくとも実施例レベルで
は、図2に示すように、合焦点画像のうち新たに撮像さ
れた合焦点画素の部分だけがアップデートされるもので
あると考えられる。それゆえ、過去に一度だけ焦点が合
った画素がある場合には、その画素についてはいつまで
もアップデートされずに残るという不都合がある。とこ
ろで、このような合焦点画像の逐次更新が可能な全焦点
撮像技術については、先願の請求項13で特許請求して
いるので、本願の特許請求の範囲からは除外している。
Further, in the second embodiment of the prior application, the in-focus pixel is determined in real time every time the image is picked up by the image pickup means, and these in-focus pixels in the in-focus image are sequentially updated so that a new image is obtained in real time. It is described that a different focused image is generated. This is considered to be such that, at least at the embodiment level, as shown in FIG. 2, only the portion of the newly focused in-focus pixel in the in-focus image is updated. Therefore, when there is a pixel that is in focus only once in the past, there is a disadvantage that the pixel remains forever without being updated. By the way, since the all-focus imaging technique capable of sequentially updating the in-focus image is claimed in claim 13 of the prior application, it is excluded from the scope of the claims of the present application.

【0010】そこで本発明は、焦点位置の一周期よりも
過去の合焦点画素を含まない新鮮な全焦点画像を、リア
ルタイムで提供することができる全焦点撮像方法を提供
することを第一の課題とする。また本発明は、観察対象
の立体形状を示す立体数値モデルを逐次的に生成し、観
察対象の立体形状をリアルタイムで表示することができ
る立体表示方法を提供することを第二の課題とする。な
お、本発明では、これら第一の課題および第二の課題の
うちいずれかが解決されていればよいものとする。
Therefore, the first object of the present invention is to provide an omnifocal imaging method capable of providing in real time a fresh omnifocal image which does not include in-focus pixels past one cycle of the focal position. And A second object of the present invention is to provide a stereoscopic display method capable of sequentially generating a stereoscopic numerical model showing a stereoscopic shape of an observation target and displaying the stereoscopic shape of the observation target in real time. In the present invention, it is sufficient that either the first problem or the second problem is solved.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、発明者らは以下の手段を発明した。
In order to solve the above problems, the inventors have invented the following means.

【0012】(第1手段)本発明の第1手段は、請求項
1記載の全焦点撮像方法である。すなわち本手段の全焦
点撮像方法では、撮像手段による撮像が行われる度に、
画像入力ステップ、画像抽出ステップおよび画像出力ス
テップが逐次行われる。
(First Means) The first means of the present invention is the all-focus imaging method according to claim 1. That is, in the omnifocal imaging method of this means, each time imaging is performed by the imaging means,
The image input step, the image extraction step, and the image output step are sequentially performed.

【0013】図3に示すように、先ず、画像入力ステッ
プでは、周期的に焦点位置を移動させる可変焦点手段に
よって結像させられた画像が、撮像手段から画像信号と
して画像メモリに逐一取り込まれる。次に、画像抽出ス
テップでは、この焦点位置の過去一周期分にあたる複数
の画像信号からそれぞれ観察対象に焦点が合っている合
焦点画素が判定されて、抽出される。そして、画像出力
ステップでは、抽出されたこれらの合焦点画素は互いに
合成されて一枚の全焦点画像が生成され、この全焦点画
像がディスプレイに供給される。
As shown in FIG. 3, first, in the image input step, the image formed by the varifocal means for periodically moving the focus position is taken into the image memory as an image signal from the image pickup means. Next, in the image extraction step, the in-focus pixels that are in focus with the observation target are determined and extracted from the plurality of image signals corresponding to the past one cycle of the focus position. Then, in the image output step, these extracted in-focus pixels are combined with each other to generate one omnifocal image, and this omnifocal image is supplied to the display.

【0014】すなわち、本手段によれば、焦点位置の一
周期分の移動を待つことなく、撮像手段による撮像が行
われる度に、最新の合焦点画素を含む過去一周期以内の
合焦点画像で構成された全焦点画像がディスプレイに表
示される。しかも、前述のように全焦点画像を構成する
合焦点画像は、焦点位置の過去一周期以内のものに限ら
れるので、一周期を越えて過去に焦点があったことがあ
るだけの合焦点画素は表示されない。それゆえ、過去一
周期以内の新鮮な合焦点画素だけから全焦点画像が構成
され、毎回の撮像毎に表示されるので、ほぼ完全に近い
極めて高いリアルタイム性をもって全焦点画像が提供さ
れる。
That is, according to the present means, each time the image is picked up by the image pickup means without waiting for the movement of the focal position for one cycle, the focused image within the past one cycle including the latest focused pixel is obtained. The constructed omnifocal image is displayed on the display. In addition, as described above, the in-focus image forming the all-in-focus image is limited to the one within the past one cycle of the focus position, and therefore, the in-focus pixel that has been focused in the past beyond one cycle. Is not displayed. Therefore, the omnifocal image is composed of only the freshly focused pixels within one cycle in the past, and is displayed for each imaging, so that the omnifocal image is provided with almost high real-time property which is almost perfect.

【0015】したがって、本手段の全焦点撮像方法によ
れば、焦点位置の一周期よりも過去の合焦点画素を含ま
ず、一周期以内の新鮮な合焦点画像だけで構成された全
焦点画像を、リアルタイムで提供することができるとい
う効果がある。
Therefore, according to the omnifocal imaging method of the present means, the omnifocal image which does not include in-focus pixels past one cycle of the focus position and is composed of only fresh in-focus images within one cycle is obtained. There is an effect that it can be provided in real time.

【0016】(第2手段)本発明の第2手段は、請求項
2記載の立体表示方法である。すなわち本手段の立体表
示方法では、撮像手段による撮像が行われる度に、画像
入力ステップ、立体数値モデル更新ステップおよび画像
出力ステップが逐次行われる。
(Second Means) The second means of the present invention is the stereoscopic display method according to claim 2. That is, in the three-dimensional display method of the present means, the image input step, the three-dimensional numerical model updating step, and the image output step are sequentially performed each time the image capturing means performs image capturing.

【0017】先ず、画像入力ステップでは、周期的に焦
点位置を移動させる可変焦点手段によって結像させられ
た画像が、撮像手段から画像信号として画像メモリに逐
一取り込まれる。その際、これらの画像信号には、それ
ぞれ当該焦点位置を示す焦点位置情報が付される。
First, in the image input step, the image formed by the variable focus means for periodically moving the focus position is taken into the image memory one by one as an image signal from the image pickup means. At that time, focus position information indicating the focus position is attached to each of these image signals.

【0018】次に、立体数値モデル更新ステップでは、
この焦点位置の過去一周期分にあたる複数の画像信号か
ら、観察対象に焦点が合っている合焦点画素がそれぞれ
判定されて抽出される。そして、抽出されたこれらの合
焦点画素のこの画像中に占めるそれぞれの面内位置と、
それぞれに付帯するこれらの焦点位置情報とからなる三
次元位置情報をもって、メモリに格納されている立体数
値モデルのうち当該合焦点画素にあたる部分が更新され
る。その結果、この焦点位置の過去一周期以内のこれら
の合焦点画素によって立体数値モデルが部分的に更新さ
れ、新たな立体数値モデルが生成される。
Next, in the solid numerical model updating step,
From the plurality of image signals corresponding to the past one cycle of the focus position, the in-focus pixels that are in focus with the observation target are determined and extracted. Then, the respective in-plane positions of these extracted in-focus pixels in this image,
With the three-dimensional position information consisting of these focal position information attached to each, the portion corresponding to the focused pixel of the three-dimensional numerical model stored in the memory is updated. As a result, the three-dimensional numerical model is partially updated by these focused pixels within the past one cycle of this focus position, and a new three-dimensional numerical model is generated.

【0019】そして、画像出力ステップでは、このメモ
リからこの新たな立体数値モデルが読み出されて画像生
成手段に供給され、この画像生成手段によって生成され
た画像がディスプレイに供給される。
Then, in the image output step, the new three-dimensional numerical model is read from the memory and supplied to the image generating means, and the image generated by the image generating means is supplied to the display.

【0020】本手段では、撮像手段が撮像して画像を取
り込むたびに、立体数値モデルが最新の合焦点画像に付
帯する三次元位置情報に基づいてアップデートされる。
しかも、立体数値モデルは一周期以内の合焦点画素に基
づいて構成されるようになっているので、一周期を越え
て過去の位置情報が盛り込まれるような不都合は防止さ
れている。それゆえ、ディスプレイには、リアルタイム
に極めて近い最新の状態での観察対象の立体数値モデル
に基づく形状が表示され、観察者は容易に観察対象の立
体的な形状の変化をリアルタイムで認識することができ
る。
In the present means, each time the imaging means captures an image and captures an image, the three-dimensional numerical model is updated based on the three-dimensional position information attached to the latest focused image.
In addition, since the three-dimensional numerical model is configured based on the focused pixels within one cycle, the inconvenience that past position information is included over one cycle is prevented. Therefore, the display shows the shape based on the three-dimensional numerical model of the observation target in the latest state that is very close to real time, and the observer can easily recognize the change in the three-dimensional shape of the observation target in real time. it can.

【0021】したがって、本手段の立体表示方法によれ
ば、観察対象の立体形状を示す立体数値モデルを逐次的
に生成し、観察対象の立体形状をリアルタイムで表示す
ることができるという効果がある。
Therefore, according to the three-dimensional display method of the present means, it is possible to successively generate a three-dimensional numerical model showing the three-dimensional shape of the observation target and display the three-dimensional shape of the observation target in real time.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の全焦点撮像方法および立
体表示方法の実施の形態については、当業者に実施可能
な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the omnifocal imaging method and the stereoscopic display method of the present invention will be described clearly and sufficiently in the following embodiments so that those skilled in the art can understand the invention.

【0023】[実施例1] (実施例1の全焦点撮像装置)本発明の実施例1として
の全焦点撮像方法は、次に説明する全焦点撮像装置を用
いて実施される。
[Embodiment 1] (All-focus imaging apparatus of Embodiment 1) An all-focus imaging method as Embodiment 1 of the present invention is carried out using an all-focus imaging apparatus described below.

【0024】先ず、本実施例で用いられる全焦点撮像装
置は、図4に示すように、可変焦点手段としての可変焦
点レンズ部1、撮像手段としてのCCD素子2、CCD
駆動回路3、ディスプレイとしての液晶モニタ4、制御
回路5、可変焦点レンズ駆動回路6、画像メモリ7およ
び画像処理回路8を、主要な構成要素として有してい
る。
First, as shown in FIG. 4, the omnifocal image pickup apparatus used in this embodiment has a varifocal lens section 1 as varifocal means, a CCD element 2 as image pickup means, and a CCD.
The drive circuit 3, a liquid crystal monitor 4 as a display, a control circuit 5, a variable focus lens drive circuit 6, an image memory 7 and an image processing circuit 8 are included as main components.

【0025】可変焦点手段としての可変焦点レンズ部1
は、高速で焦点位置を周期的に変化させることが可能な
光学素子として、特開平9−230252公報に開示さ
れている液封レンズ11と積層圧電バイモルフアクチュ
エータ12と固定レンズ13から構成されている。可変
焦点レンズ部1は、可変焦点レンズ駆動回路6により駆
動され、数百Hzの高速で焦点位置を変化させることが
可能である。可変焦点レンズ部1の後段には、撮像手段
としてのCCD素子2が配置されている。CCD素子3
はCCD駆動回路4により駆動され、毎秒30画像以上
の高速で撮像し各画像を逐次、電気信号である画像信号
に変換することが可能である。
Variable focus lens unit 1 as variable focus means
Is composed of a liquid ring lens 11, a laminated piezoelectric bimorph actuator 12 and a fixed lens 13 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-230252 as an optical element capable of periodically changing the focal position at high speed. . The varifocal lens unit 1 is driven by the varifocal lens drive circuit 6 and can change the focal position at a high speed of several hundred Hz. A CCD element 2 as an image pickup means is arranged at the subsequent stage of the variable focus lens section 1. CCD element 3
Is driven by the CCD drive circuit 4, and it is possible to capture images at a high speed of 30 images per second or higher and sequentially convert each image into an image signal which is an electric signal.

【0026】一方、画像メモリ7は、高速大容量の半導
体RAMであって、CCD素子3により撮影された画像
信号を複数枚の大容量を記憶することができ、CCD素
子3からの画像信号を転送速度以上の高速で書き込むこ
とと読み出すこととが可能である。画像処理回路8は、
画像メモリ7に記憶された複数枚の画像から、合焦点判
定を行って焦点の合っている画素(合焦点画素)を抽出
し、過去一周期以内の合焦点画像から構成された全焦点
画像を生成する画像処理を行うデジタル処理回路であ
る。画像処理回路8は、このような画像処理をCCD素
子3からの一枚分の画像信号が転送される時間内に行う
ことが可能な電子回路であり、画像処理回路8には、高
速演算処理が可能なVLSIからなるMPUが採用され
ている。
On the other hand, the image memory 7 is a high-speed, large-capacity semiconductor RAM, which can store a plurality of large-capacity image signals taken by the CCD element 3, and the image signal from the CCD element 3 can be stored. It is possible to write and read at a higher speed than the transfer speed. The image processing circuit 8
From the plurality of images stored in the image memory 7, in-focus determination is performed to extract in-focus pixels (in-focus pixels), and an all-in-focus image composed of in-focus images within one cycle in the past is extracted. It is a digital processing circuit that performs image processing to be generated. The image processing circuit 8 is an electronic circuit capable of performing such image processing within a time when one image signal from the CCD element 3 is transferred. An MPU made of VLSI capable of performing the above is adopted.

【0027】なお、液晶モニタ4は、画像処理回路8に
より生成された全焦点画像を表示するディスプレイであ
る。ディスプレイとして、液晶モニタ4の他にも、CR
T、プラズマディスプレイなどリアルタイムで画面が更
新可能な表示手段を採用することもできる。
The liquid crystal monitor 4 is a display for displaying the omnifocal image generated by the image processing circuit 8. As a display, in addition to the LCD monitor 4, CR
It is also possible to employ display means capable of updating the screen in real time, such as a T or plasma display.

【0028】さらに、制御回路5は、可変焦点レンズ駆
動回路6、CCD駆動回路3、画像メモリ7、画像処理
回路8、液晶モニタ4を適正に同期させて制御をするデ
ジタル演算回路である。
Further, the control circuit 5 is a digital arithmetic circuit for controlling the variable focus lens drive circuit 6, the CCD drive circuit 3, the image memory 7, the image processing circuit 8 and the liquid crystal monitor 4 by appropriately synchronizing them.

【0029】次に、本実施例で用いられる高速全焦点撮
像装置の動作について説明する。説明を簡単にするた
め、図5に示すように、上面、中間面および下面の3つ
の互いに高さが異なる平面を含む被写体を観察対象とす
る。そして、この高速全焦点撮像装置は、この観察対象
を上方から観察し、図6に示すように一サイクル(焦点
位置の一周期)の撮像操作で、焦点位置をたとえば六段
階に変化させるものと想定する。もちろん焦点位置の変
化のさせ方は六段階に限定されるものではなく、所望の
段階に自由に設定できるものである。
Next, the operation of the high speed all-focus imaging device used in this embodiment will be described. For simplification of explanation, as shown in FIG. 5, a subject including three planes having different heights, that is, an upper surface, an intermediate surface, and a lower surface, is an observation target. Then, this high-speed all-focus imaging device observes the observation target from above and changes the focus position in, for example, six stages by one cycle (one cycle of the focus position) of the imaging operation as shown in FIG. Suppose. Of course, the method of changing the focal position is not limited to six steps, but can be freely set to a desired step.

【0030】最初の一サイクルでは、可変焦点レンズ1
は、焦点位置aから焦点位置fまでの六段階で焦点位置
を移動させる。そしてその間に、同じく図6に示すよう
に、可変焦点レンズ部1の焦点位置が階段状に停止した
タイミングに合わせ、CCD素子2によって撮像が行わ
れる。すると、図7に示すように、六枚の画像信号Fa
〜Ffが取り込まれて、画像メモリ7に保存される。画
像メモリ7に保存された画像信号の中には、上面に焦点
の合った画像信号Fbと、中間面に焦点の合った画像信
号Fcと、下面に焦点の合った画像信号Fdとが含まれ
る。
In the first cycle, the variable focus lens 1
Moves the focus position in six steps from the focus position a to the focus position f. In the meantime, similarly, as shown in FIG. 6, the CCD element 2 captures an image in accordance with the timing at which the focal position of the varifocal lens unit 1 stops stepwise. Then, as shown in FIG. 7, the six image signals Fa
~ Ff is fetched and stored in the image memory 7. The image signals stored in the image memory 7 include the image signal Fb focused on the upper surface, the image signal Fc focused on the intermediate surface, and the image signal Fd focused on the lower surface. .

【0031】そして、画像処理回路8は、同じく図7に
示すように、画像メモリ7に保存された六枚分の画像信
号の中から、例えば輝度値最大という条件で焦点の合っ
た画素のデータを合焦点画素として抽出する。次いで画
像処理回路8は、これらの合焦点画素を合成し、観察対
象のみえる部分全てに焦点があった全焦点画像Fgを生
成する。生成された全焦点画像Fgは、制御装置5によ
って画像出力され、液晶モニタ4に表示される。
Then, as shown in FIG. 7, the image processing circuit 8 selects from among the six image signals stored in the image memory 7 the data of the focused pixel under the condition that the brightness value is maximum, for example. Is extracted as a focused pixel. Next, the image processing circuit 8 synthesizes these in-focus pixels to generate an omnifocal image Fg in which all visible parts are in focus. The generated omnifocal image Fg is output as an image by the control device 5 and displayed on the liquid crystal monitor 4.

【0032】次のサイクル以降では、図8に示すよう
に、画像メモリ7に格納されている六枚分の画像信号の
うち最も古い一枚分の画像信号が、前記CCD素子2よ
って撮像された最新の画像信号に置換される。すなわ
ち、焦点位置の周期的な変化の中で、同じ焦点位置で取
得された画像信号が更新される毎に、画像処理回路8に
よって画像メモリ7内に記憶されている六枚の画像から
焦点の合っている画素(合焦点画素)を抽出する画像処
理を行われる。そして、液晶モニタ4に表示される全焦
点画像Fgi(i=1,2,・・)が更新されるので、
ほとんど完全にリアルタイムで全焦点画像が液晶モニタ
4に表示される。ただし、全焦点画像の更新には、CC
D素子2から一枚分の画像信号が転送される遅延に相当
する時間、すなわち毎秒30画像のビデオレートの場合
には1/30秒に相当する時間だけの遅延がある。
After the next cycle, as shown in FIG. 8, the oldest image signal of the six image signals stored in the image memory 7 is picked up by the CCD element 2. It is replaced with the latest image signal. That is, in the periodical change of the focus position, every time the image signal acquired at the same focus position is updated, the focus is changed from the six images stored in the image memory 7 by the image processing circuit 8. Image processing is performed to extract matching pixels (focused pixels). Then, since the omnifocal image Fgi (i = 1, 2, ...) Displayed on the liquid crystal monitor 4 is updated,
An omnifocal image is displayed on the liquid crystal monitor 4 almost completely in real time. However, to update the omnifocal image, CC
There is a delay corresponding to the delay in transferring one image signal from the D element 2, that is, a delay corresponding to 1/30 second in the case of a video rate of 30 images per second.

【0033】なお、撮像手段としてCCD素子2の代わ
りにCMOSイメージャを用いれば、CCD素子よりも
高速に一枚分の画像信号が転送できるので、さらに高速
で全焦点画像を得ることも可能である。また、画像メモ
リ7への画像信号の書き込み読み出し速度、画像処理の
演算速度が全焦点画像を得るリアルタイム性を律束する
場合には、撮像素子からの一枚分の画像信号を分割し
て、並列処理により高速化を図ることもできる。
If a CMOS imager is used as the image pickup means instead of the CCD element 2, an image signal for one image can be transferred faster than the CCD element, so that it is possible to obtain an omnifocal image at a higher speed. . Further, when the writing / reading speed of the image signal to / from the image memory 7 and the calculation speed of the image processing constrain the real-time property of obtaining the omnifocal image, one image signal from the image pickup device is divided, It is also possible to speed up by parallel processing.

【0034】また、合焦点画素の抽出方法としては、本
実施例では、前記画像メモリ内に記憶されている複数枚
の画像信号の同じ位置の画素の内で輝度値が最大のもの
を合焦点画素とみなす処理で説明している。しかし、同
じ位置の画素のみでなく、その周辺の複数画素がもつ領
域の輝度値の変化量が最大となる画素を合焦点画素とみ
なすなど、様々な合焦点判定手法を用いることもでき
る。
As the method of extracting the in-focus pixel, in this embodiment, the in-focus pixel having the maximum brightness value among the pixels at the same position of the plurality of image signals stored in the image memory is in-focus. It is described in the processing that is regarded as a pixel. However, it is possible to use various focus determination methods, such as not only the pixel at the same position but also the pixel in which the amount of change in the brightness value of the area of a plurality of pixels around the pixel is the maximum, as the focus pixel.

【0035】(実施例1の全焦点撮像方法)本発明の実
施例1としての全焦点撮像方法は、撮像手段としてのC
CD素子2による撮像が行われる度に、逐次行われる画
像入力ステップ、画像抽出ステップおよび画像出力ステ
ップからなる。
(All-Focus Imaging Method of First Embodiment) The all-focus imaging method according to the first embodiment of the present invention uses C as an imaging means.
Each time an image is taken by the CD element 2, the image input step, the image extraction step, and the image output step are sequentially performed.

【0036】先ず、画像入力ステップでは、再び図4に
示すように、周期的に焦点位置を移動させる可変焦点手
段としての可変焦点レンズ部1によって、観察対象の画
像がCCD素子2に結像させられる。この画像は、撮像
手段としてのCCD素子2から、画像信号として画像メ
モリ7に逐一取り込まれる。
First, in the image input step, as shown in FIG. 4 again, the image of the observation object is formed on the CCD element 2 by the varifocal lens unit 1 as the varifocal means for periodically moving the focal position. To be This image is taken into the image memory 7 one by one as an image signal from the CCD element 2 as an image pickup means.

【0037】次に、画像抽出ステップでは、画像メモリ
7に格納されている焦点位置の過去一周期分にあたる複
数の画像信号から、画像処理回路8によって、それぞれ
観察対象に焦点が合っている合焦点画素が判定されて抽
出される。合焦点判定では、特定の画素の輝度値が最大
値または最小値をとる画像信号の画素をもって合焦点画
素と判定する方法が採用されている。
Next, in the image extracting step, the image processing circuit 8 selects from the plurality of image signals corresponding to the past one cycle of the focus position stored in the image memory 7 the in-focus point at which the observation target is in focus. Pixels are determined and extracted. In the focus determination, a method of determining a pixel of an image signal in which the brightness value of a specific pixel has a maximum value or a minimum value as a focus pixel is adopted.

【0038】そして、画像出力ステップでは、再び図7
に示すように、画像処理回路8によって抽出された合焦
点画素は互いに合成されて一枚の全焦点画像が生成さ
れ、この全焦点画像が制御装置5を介してディスプレイ
としての液晶モニタ4に供給され、表示される。
Then, in the image output step, FIG.
As shown in FIG. 2, the in-focus pixels extracted by the image processing circuit 8 are combined with each other to generate one omnifocal image, and this omnifocal image is supplied to the liquid crystal monitor 4 as a display via the control device 5. Will be displayed.

【0039】すなわち、本実施例の全焦点撮像方法によ
れば、焦点位置の一周期分の移動を待つことなく、CC
D素子2による撮像が行われる度に、最新の合焦点画素
を含む過去一周期以内の合焦点画像で構成された全焦点
画像が液晶モニタ4に表示される。しかも、図8に示す
ように、全焦点画像を構成する合焦点画像は、焦点位置
の過去一周期以内のものに限られるので、一周期を越え
て過去に焦点があったことがあるだけの合焦点画素は表
示されない。それゆえ、過去一周期以内の新鮮な合焦点
画素だけから全焦点画像が構成され、毎回の撮像毎に表
示されるので、ほぼ完全に近い極めて高いリアルタイム
性をもって全焦点画像が提供される。
That is, according to the omnifocal imaging method of the present embodiment, the CC position can be controlled without waiting for the movement of the focal position for one cycle.
Every time an image is captured by the D element 2, an omnifocal image composed of in-focus images in the past one cycle including the latest in-focus pixel is displayed on the liquid crystal monitor 4. Moreover, as shown in FIG. 8, since the in-focus images forming the all-in-focus image are limited to those within the past one cycle of the focus position, the focus may have been beyond the one cycle in the past. Focused pixels are not displayed. Therefore, the omnifocal image is composed of only the freshly focused pixels within one cycle in the past, and is displayed for each imaging, so that the omnifocal image is provided with almost high real-time property which is almost perfect.

【0040】したがって、本実施例の全焦点撮像方法に
よれば、焦点位置の一周期よりも過去の合焦点画素を含
まず、一周期以内の新鮮な合焦点画像だけで構成された
全焦点画像を、CCD素子2で撮像する毎に、リアルタ
イムで提供することができるという効果がある。
Therefore, according to the omnifocal image pickup method of the present embodiment, the omnifocal image which does not include the in-focus pixels past one cycle of the focus position and is composed of only fresh in-focus images within one cycle. Can be provided in real time every time the CCD device 2 captures an image.

【0041】(実施例1の変形態様1)本実施例の変形
態様1として、可変焦点レンズ部1に替えて、図9に示
すように、可変焦点ミラー10を可変焦点手段として採
用した全焦点撮像装置を用いて、本実施例の全焦点撮像
方法を実施してもよい。
(Modification 1 of Embodiment 1) As a modification 1 of this embodiment, instead of the varifocal lens section 1, as shown in FIG. 9, a varifocal mirror 10 is used as an omnifocal means. The omnifocal imaging method of the present embodiment may be implemented using an imaging device.

【0042】可変焦点ミラー10は、可変焦点レンズ部
1と同程度あるいはそれ以上に高速で焦点位置を変化さ
せることができる光学素子であり、詳しい構成はすでに
特開平5−157903公報に開示されている。すなわ
ち、可変焦点ミラー10は、ダイアフラム状の凹面鏡1
01とこれに対向した電極102とをもつ。可変焦点ミ
ラー10には、可変焦点ミラー駆動回路16によって、
凹面鏡101と電極102との間に電位差が印加され
る。そして、静電気力によって凹面鏡101が変形する
ので、可変焦点ミラー10は適正かつ高速に焦点位置を
変化させることができる。
The varifocal mirror 10 is an optical element capable of changing the focal position at a speed as high as that of the varifocal lens unit 1 or higher, and its detailed structure has already been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 157903/1993. There is. That is, the variable focus mirror 10 is the diaphragm-shaped concave mirror 1
01 and the electrode 102 facing this. In the varifocal mirror 10, the varifocal mirror drive circuit 16
A potential difference is applied between the concave mirror 101 and the electrode 102. Since the concave mirror 101 is deformed by the electrostatic force, the varifocal mirror 10 can change the focal position appropriately and at high speed.

【0043】本変形態様によっても、可変焦点手段にあ
たる部分の装置構成が異なるだけで実施例1と同様の全
焦点撮像方法を実施することができるので、実施例1と
ほぼ同様の作用効果が得られる。
According to this modification as well, the omnifocal imaging method similar to that of the first embodiment can be carried out only with the difference in the device configuration of the portion corresponding to the variable focus means. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. To be

【0044】(実施例1の変形態様2)本実施例の変形
態様2として、可変焦点レンズ部1(図1参照)の焦点
位置の変化パターンを変えた全焦点撮像方法の実施が可
能である。
(Modification 2 of Embodiment 1) As a modification 2 of this embodiment, it is possible to implement an all-focus imaging method in which the changing pattern of the focal position of the variable focus lens unit 1 (see FIG. 1) is changed. .

【0045】たとえば、可変焦点レンズ1の焦点位置
は、実施例1では撮像タイミングに合わせて最近点から
最遠点までステップ上に変化させる場合で説明したが、
逆に、図10に示すように最遠点側から最近点側に変化
させてもよい。本変形態様によっても、実施例1と同様
の作用効果が得られる。
For example, the focal position of the varifocal lens 1 is described in the first embodiment as being changed stepwise from the closest point to the farthest point in accordance with the image pickup timing.
Conversely, as shown in FIG. 10, the farthest point side may be changed to the closest point side. Also according to this modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0046】あるいは、図11に示すように、CCD素
子2などの撮像素子の撮像時間が十分に短ければ、焦点
位置を連続的に変化させてもよい。本変形態様によれ
ば、可変焦点レンズ部1などの可変焦点手段がもつ焦点
設定速度にあまりとらわれることなく、より高速での撮
像が可能になるので、画像処理回路8の処理速度さえ十
分に向上すればさらに高いリアルタイム性が得られる。
Alternatively, as shown in FIG. 11, if the image pickup time of the image pickup device such as the CCD device 2 is sufficiently short, the focal position may be continuously changed. According to this modification, since the image can be picked up at a higher speed without being too much focused on the focus setting speed of the variable focus means such as the variable focus lens unit 1, even the processing speed of the image processing circuit 8 is sufficiently improved. If this is done, even higher real-time performance can be obtained.

【0047】もとろん、ノコギリ波状の焦点位置の変化
タイミングを、逆に最近点から最遠点へと変化させるよ
うにしてもよく、この変形態様によっても高いリアルタ
イム性が得られる。
Of course, the change timing of the sawtooth wave-like focus position may be changed from the closest point to the farthest point, and this modification also provides high real-time performance.

【0048】(実施例1の変形態様3)本実施例の変形
態様3として、本実施例での画像処理回路8では画素の
輝度値に注目して合焦点判定が行われていたが、画像処
理回路8の処理能力が許せば、その他の合焦点判定手法
が採用されていてもよい。合焦点判定手法の各種につい
ては、前述の先願に具体的に詳しく記載されているの
で、先願を参照されたい。本変形態様によれば、前述の
実施例1と同様の効果が得られるほか、各種の合焦点判
定手法に特有の特性が得られる。
(Modification 3 of Embodiment 1) As a modification 3 of this embodiment, the image processing circuit 8 of this embodiment has focused on the luminance value of the pixel to make the in-focus determination. If the processing capability of the processing circuit 8 permits, another focusing point determination method may be adopted. Since various kinds of focusing determination methods are described in detail in the above-mentioned prior application, refer to the prior application. According to this modification, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the characteristics peculiar to various focusing determination methods can be obtained.

【0049】[実施例2] (実施例2の全焦点撮像装置)本発明の実施例2として
の全焦点撮像方法は、次に説明する全焦点撮像装置を用
いて実施される。
[Embodiment 2] (All-focus imaging apparatus according to Embodiment 2) An all-focus imaging method according to Embodiment 2 of the present invention is carried out using an all-focus imaging apparatus described below.

【0050】先ず、本実施例で用いられる全焦点撮像装
置は、図12に示すように、実施例1とほぼ同様に、可
変焦点レンズ部1、CCD素子2、CCD駆動回路3、
液晶モニタ4、制御回路5、可変焦点レンズ駆動回路
6、画像メモリ7および画像処理回路8を有する。そし
て本実施例の全焦点撮像装置は、立体数値モデルを生成
して更新する三次元形状生成回路9をさらに有する点
が、実施例1とは異なっている。
First, as shown in FIG. 12, the omnifocal image pickup device used in this embodiment is similar to the first embodiment in that the varifocal lens unit 1, CCD element 2, CCD drive circuit 3,
It has a liquid crystal monitor 4, a control circuit 5, a variable focus lens drive circuit 6, an image memory 7 and an image processing circuit 8. The omnifocal imaging apparatus of this embodiment is different from that of the first embodiment in that it further includes a three-dimensional shape generation circuit 9 that generates and updates a three-dimensional numerical model.

【0051】すなわち、本実施例で用いる全焦点撮像装
置は、三次元形状生成回路9が加えられていることによ
り、観察対象の立体数値モデルがリアルタイムで得られ
るものである。もちろん、スイッチ操作一つで、実施例
1と同様に全焦点画像をリアルタイムで表示することも
できる。
That is, the omnifocal imaging apparatus used in this embodiment is capable of obtaining a three-dimensional numerical model of an observation target in real time by adding the three-dimensional shape generation circuit 9. Of course, an omnifocal image can be displayed in real time as in the first embodiment by a single switch operation.

【0052】 この全焦点撮像装置でも、図13に示す
ように、画像メモリ7(図12参照)には、観察対象の
上面、中間面および下面にそれぞれ焦点が合った画像F
b,Fc,Fdを含む多数の画像データと、各画像が得
られた時の可変焦点レンズ駆動回路6の出力電圧データ
とが保存されている。この画像データと、各画像が得ら
れた時の可変焦点レンズ駆動回路の出力電圧データとで
構成されるデータが本願発明の請求項2に係わる立体数
値モデルである。すなわち、立体数値モデルとは、観察
対象物の合焦点画素の三次元マップであり、画像データ
である画像メモリに取り込まれているそれぞれの画像の
画素の面内位置情報(縦および横の座標で表している)
と各画像が得られた時の可変焦点レンズ駆動回路の出力
電圧データである画像データに対応する焦点距離データ
(高さ方向の座標で表している)から構成されるもの
で、画像メモリに保存されたそれぞれの画像の画素の三
次元位置情報(縦、横及び高さの座標で表している)で
ある。そして、前述の実施例1の合焦点判定手法と同様
にして、合焦点画素が判定されて抽出され、その画素の
可変焦点レンズ駆動回路9の出力電圧値を焦点位置情報
として、三次元形状生成装置9により可変焦点レンズの
焦点距離データに変換することで、合焦点画素の三次元
マップ、すなわち観察対象物の立体数値モデルである三
次元形状プロファイルを得ることができる。さらに、こ
の三次元形状プロファイルhは所望の表示方法により三
次元表示画像として、液晶モニタ4に表示することがで
きる。
Also in this omnifocal imaging device, as shown in FIG. 13, the image memory 7 (see FIG. 12) has an image F in which the upper surface, the intermediate surface, and the lower surface of the observation target are in focus.
A large number of image data including b, Fc and Fd and output voltage data of the variable focus lens drive circuit 6 when each image is obtained are stored. This image data and each image
Output voltage data of the variable focus lens drive circuit when
The constituted data is the number of solids according to claim 2 of the present invention.
It is a value model. That is, the three-dimensional numerical model is the observation
It is a three-dimensional map of the in-focus pixel of the object, image data
Of each image captured in the image memory
In-plane position information of pixel (expressed in vertical and horizontal coordinates)
And the output of the variable focus lens drive circuit when each image was obtained
Focal length data corresponding to image data that is voltage data
Composed of (expressed in coordinates in the height direction)
The three pixels of each image stored in the image memory.
Dimensional position information (represented by vertical, horizontal and height coordinates)
is there. Then, similarly to the in-focus point determination method of the above-described first embodiment, the in-focus point pixel is determined and extracted, and the output voltage value of the variable-focus lens drive circuit 9 of that pixel is used as the focus position information to generate the three-dimensional shape. By converting the focal length data of the varifocal lens by the device 9, it is possible to obtain a three-dimensional map of the in-focus pixels, that is, a three-dimensional shape profile that is a three-dimensional numerical model of the observation object. Furthermore, this three-dimensional shape profile h can be displayed on the liquid crystal monitor 4 as a three-dimensional display image by a desired display method.

【0053】以上のような三次元形状生成処理は、前述
の実施例1と同様に、画像メモリ7内の複数枚の画像信
号のうち最も古い一枚分の画像信号が、前記CCD素子
2より取得された最新の画像信号により更新される度に
行われる。すなわち、焦点位置の周期的な変化の中で、
一周期が経って同じ焦点位置で取得された画像信号が更
新される毎に、画像処理回路8によって画像メモリ7に
記憶されている複数枚分の画像信号の中から合焦点画素
が抽出される。そして、合焦点画素の撮像時に可変焦点
レンズ部1に印加されていた可変焦点レンズ駆動回路9
の出力電圧値が、三次元形状生成装置9により焦点位置
情報に変換され、当該合焦点画素に添付される。このよ
うにして立体数値モデルから生成された三次元形状プロ
ファイルが更新されるので、全焦点画像と同様に、ほと
んどリアルタイムで三次元形状プロファイルが液晶モニ
タ4に映し出される。
In the three-dimensional shape generation process as described above, the image signal for the oldest one of the image signals in the image memory 7 is output from the CCD element 2 as in the first embodiment. It is performed every time the updated latest image signal is updated. That is, in the periodic change of the focus position,
Each time the image signal acquired at the same focus position after one cycle is updated, the in-focus pixel is extracted from the image signals of a plurality of images stored in the image memory 7 by the image processing circuit 8. . Then, the variable focus lens drive circuit 9 applied to the variable focus lens unit 1 at the time of imaging the in-focus pixel
The output voltage value of 1 is converted into focus position information by the three-dimensional shape generation device 9 and attached to the in-focus pixel. Since the three-dimensional shape profile generated from the three-dimensional numerical model is updated in this way, the three-dimensional shape profile is displayed on the liquid crystal monitor 4 almost in real time, as in the all-focus image.

【0054】(実施例2の全焦点撮像方法)本発明の実
施例1としての全焦点撮像方法は、撮像手段としてのC
CD素子2による撮像が行われる度に、逐次行われる画
像入力ステップ、立体数値モデル更新ステップおよび画
像出力ステップからなる。
(All-Focus Imaging Method of Second Embodiment) An all-focus imaging method according to the first embodiment of the present invention uses C as an imaging means.
It comprises an image input step, a three-dimensional numerical model updating step, and an image output step that are sequentially performed each time an image is taken by the CD element 2.

【0055】先ず、画像入力ステップでは、周期的に焦
点位置を移動させる可変焦点手段としての可変焦点レン
ズ部1によって、所定の焦点位置における観察対象の画
像がCCD素子2に結像させられる。この画像は、撮像
手段としてのCCD素子2から画像信号として画像メモ
リ7に逐一取り込まれる。その際、各画像信号には、可
変焦点レンズ駆動回路6の出力電圧を基にして、それぞ
れ当該焦点位置を示す焦点位置情報が付される。
First, in the image input step, the image of the observation target at a predetermined focus position is formed on the CCD element 2 by the varifocal lens unit 1 as the varifocal means for periodically moving the focus position. This image is taken into the image memory 7 one by one as an image signal from the CCD element 2 as the image pickup means. At that time, each image signal is provided with focus position information indicating the focus position based on the output voltage of the variable focus lens drive circuit 6.

【0056】 次に、立体数値モデル更新ステップで
は、画像メモリに保存されている過去一周期分にあたる
三次元位置情報から、観察対象に焦点が合っている合焦
点画素がそれぞれ判定されて抽出される。そして、抽出
されたこれらの合焦点画素のこの画像中に占めるそれぞ
れの面内位置情報(縦、横の座標で表している)と、そ
れぞれに付帯するこれらの焦点位置情報(高さ方向の座
標で表している)とからなる三次元位置情報をもって、
メモリに格納されている立体数値モデルのうち当該合焦
点画素にあたる部分が更新される。その結果、この焦点
位置の過去一周期以内のこれらの合焦点画素によって立
体数値モデルが部分的に更新され、新たな立体数値モデ
ルが生成される。
Next, in the step of updating the three-dimensional numerical model, the past one cycle stored in the image memory is reached.
From the three-dimensional position information , the in-focus pixels that are in focus with the observation target are determined and extracted. Then, the in-plane position information (represented by the vertical and horizontal coordinates) of each of these extracted in-focus pixels in this image, and the focal position information associated with each in-plane position ( height-direction coordinate).
With three-dimensional position information consisting in that) and expressed in standard,
The part corresponding to the focused pixel of the three-dimensional numerical model stored in the memory is updated. As a result, the three-dimensional numerical model is partially updated by these focused pixels within the past one cycle of this focus position, and a new three-dimensional numerical model is generated.

【0057】そして、画像出力ステップでは、このメモ
リからこの新たな立体数値モデルが読み出されて画像生
成手段に供給され、この画像生成手段によって生成され
た画像がディスプレイとしての液晶モニタ4に供給され
る。すなわち、CCD素子2が撮像するたびに、たとえ
ば観察対象の最新の三次元形状プロファイルなどがリア
ルタイムで液晶モニタ4に表示される。
Then, in the image output step, the new three-dimensional numerical model is read from this memory and supplied to the image generating means, and the image generated by this image generating means is supplied to the liquid crystal monitor 4 as a display. It That is, each time the CCD device 2 captures an image, for example, the latest three-dimensional shape profile of the observation target is displayed on the liquid crystal monitor 4 in real time.

【0058】このように、本実施例の全焦点撮像方法で
は、CCD素子2が撮像して画像を取り込むたびに、立
体数値モデルが最新の合焦点画像に付帯する三次元位置
情報に基づいてアップデートされる。しかも、立体数値
モデルは一周期以内の合焦点画素に基づいて構成される
ようになっているので、一周期を越えて過去の位置情報
が盛り込まれるような不都合は防止されている。それゆ
え、リアルタイムに極めて近い最新の状態で、観察対象
の立体数値モデルに基づく形状が液晶モニタ4に表示さ
れる。その結果、観察者は観察対象の立体的な形状の変
化を、実質的にリアルタイムで認識することができる。
As described above, in the omnifocal imaging method of the present embodiment, every time the CCD device 2 captures an image and captures an image, the three-dimensional numerical model is updated based on the three-dimensional position information attached to the latest focused image. To be done. In addition, since the three-dimensional numerical model is configured based on the focused pixels within one cycle, the inconvenience that past position information is included over one cycle is prevented. Therefore, the shape based on the three-dimensional numerical model of the observation target is displayed on the liquid crystal monitor 4 in the latest state that is very close to real time. As a result, the observer can recognize the change in the three-dimensional shape of the observation target substantially in real time.

【0059】したがって、本実施例の立体表示方法によ
れば、前述の実施例1の効果に加えて、観察対象の立体
形状を示す立体数値モデルを逐次的に生成し、観察対象
の立体形状をリアルタイムで表示することができるとい
う効果がある。すなわち、観察対象の立体形状の表示に
おいても、実施例1と同様のリアルタイム性が得らると
いう効果がある。
Therefore, according to the three-dimensional display method of the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, a three-dimensional numerical model showing the three-dimensional shape of the observation target is sequentially generated and the three-dimensional shape of the observation target is determined. The effect is that it can be displayed in real time. That is, even in the display of the three-dimensional shape of the observation target, there is an effect that the same real-time property as in the first embodiment can be obtained.

【0060】(実施例2の各種変形態様)本実施例の立
体表示方法に対しても、実施例1の各変形態様に対応す
る各種の変形態様を実施することが可能である。
(Various Modified Modes of Second Embodiment) Various modified modes corresponding to the modified modes of the first embodiment can be implemented also in the stereoscopic display method of the present embodiment.

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

【図1】 先願の実施例1がもつ作用を示すタイミング
チャート
FIG. 1 is a timing chart showing the operation of the first embodiment of the prior application.

【図2】 先願の実施例2がもつ作用を示すタイミング
チャート
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the prior application.

【図3】 本発明の全焦点撮像方法がもつ作用を示すタ
イミングチャート
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the omnifocal imaging method of the present invention.

【図4】 実施例1で用いる全焦点撮像装置の構成を示
す模式図
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an omnifocal imaging device used in the first embodiment.

【図5】 実施例1での観察対象の一例を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing an example of an observation target according to the first embodiment.

【図6】 実施例1での撮像タイミングを示すタイミン
グチャート
FIG. 6 is a timing chart showing image pickup timing in the first embodiment.

【図7】 実施例1としての全焦点撮像方法がもつ作用
を示す模式図
FIG. 7 is a schematic diagram showing an operation of the omnifocal imaging method according to the first embodiment.

【図8】 実施例1の全焦点撮像方法がもつ作用を示す
タイミングチャート
FIG. 8 is a timing chart showing an operation of the omnifocal imaging method according to the first embodiment.

【図9】 実施例1の変形態様1の全焦点撮像装置の構
成を示す模式図
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of an omnifocal imaging device according to a first modification of the first embodiment.

【図10】実施例1の変形態様2の焦点位置変化を示す
タイミングチャート
FIG. 10 is a timing chart showing changes in the focal position according to the second modification of the first embodiment.

【図11】実施例1の変形態様2の焦点位置変化を示す
タイミングチャート
FIG. 11 is a timing chart showing changes in the focal position according to the second modification of the first embodiment.

【図12】実施例2で用いる全焦点撮像装置の構成を示
す模式図
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of an omnifocal imaging device used in the second embodiment.

【図13】実施例2としての立体表示方法がもつ作用を
示す模式図
FIG. 13 is a schematic diagram showing an operation of the stereoscopic display method as the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:可変焦点レンズ部(可変焦点手段として) 11:液封レンズ 12:積層圧電バイモルフアクチ
ュエータ 13:固定レンズ 2:CCD素子(撮像手段として) 3:CCD駆動
回路 4:液晶モニタ(ディスプレイとして) 5:制御回
路 6:可変焦点レンズ駆動回路 7:画像メモリ(実施例2ではメモリとしても使用) 8:画像処理回路 9:三次元形状生成装置 10:可変焦点ミラー 101:凹面鏡 102:電極 16:可変焦点ミラー駆動回路
1: Variable focus lens section (as variable focus means) 11: Liquid-sealed lens 12: Laminated piezoelectric bimorph actuator 13: Fixed lens 2: CCD element (as image pickup means) 3: CCD drive circuit 4: Liquid crystal monitor (as display) 5 : Control circuit 6: Variable focus lens drive circuit 7: Image memory (also used as memory in the second embodiment) 8: Image processing circuit 9: Three-dimensional shape generation device 10: Variable focus mirror 101: Concave mirror 102: Electrode 16: Variable Focus mirror drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06T 3/00 400 H04N 5/225 Z H04N 5/225 5/232 A 5/232 13/00 13/00 G02B 7/11 N (56)参考文献 特開 平11−177873(JP,A) 特開 平5−333271(JP,A) 特開 平9−26312(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 13/02 G02B 7/28 G02B 21/36 G06T 1/00 315 G06T 1/00 430 G06T 3/00 400 H04N 5/225 H04N 5/232 H04N 13/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI G06T 3/00 400 H04N 5/225 Z H04N 5/225 5/232 A 5/232 13/00 13/00 G02B 7/11 N (56) References JP-A-11-177873 (JP, A) JP-A-5-333271 (JP, A) JP-A-9-26312 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) , DB name) H04N 13/02 G02B 7/28 G02B 21/36 G06T 1/00 315 G06T 1/00 430 G06T 3/00 400 H04N 5/225 H04N 5/232 H04N 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】周期的に焦点位置を移動させる可変焦点手
段によって結像させられた画像を、撮像手段から画像信
号として画像メモリに逐一取り込む画像入力ステップ
と、 この画像入力ステップが行われる度に、この焦点位置の
過去一周期分の複数の画像信号からそれぞれ観察対象に
焦点が合っている合焦点画素を判定して抽出する画像抽
出ステップと、 この画像抽出ステップが行われる度に、抽出されたこれ
らの合焦点画素を合成して一枚の全焦点画像を生成し、
この全焦点画像をディスプレイに供給する画像出力ステ
ップと、を有することを特徴とする全焦点撮像方法。
1. An image input step of fetching an image formed by a variable focus means for periodically moving a focus position as an image signal from an image pickup means into an image memory, and each time the image input step is performed. , An image extraction step of determining and extracting in-focus pixels that are in focus with the observation target from a plurality of image signals of the past one cycle of the focus position, and extracted each time this image extraction step is performed. By combining these focused pixels, one omnifocal image is generated,
An image output step of supplying the omnifocal image to a display, and the omnifocal imaging method.
【請求項2】周期的に焦点位置を移動させる可変焦点手
段によって結像させられた画像を、撮像手段から画像信
号として画像メモリに逐一取り込み、当該焦点位置を示
す焦点位置情報を付す画像入力ステップと、 この画像入力ステップが行われる度に、この焦点位置の
過去一周期分の複数の画像信号から観察対象に焦点が合
っている合焦点画素をそれぞれ判定して抽出したうえ
で、これらの合焦点画素のこの画像中に占めるそれぞれ
の面内位置とそれぞれに付帯するこれらの焦点位置情報
とからなる三次元位置情報をもって、メモリに格納され
ている立体数値モデルのうち当該合焦点画素にあたる部
分を更新し、この焦点位置の過去一周期以内のこれらの
合焦点画素から新たな立体数値モデルを生成する立体数
値モデル更新ステップと、 この立体数値モデル更新ステップが行われる度に、この
メモリからこの新たな立体数値モデルを読み出して画像
生成手段に供給し、この画像生成手段によって生成され
た画像をディスプレイに供給する画像出力ステップと、
を有することを特徴とする立体表示方法。
2. An image input step in which an image formed by variable focus means for periodically moving the focus position is fetched from the image pickup means as an image signal into an image memory, and focus position information indicating the focus position is added. Each time this image input step is performed, the in-focus pixels that are in focus on the observation target are respectively determined and extracted from the plurality of image signals for the past one cycle of this focus position, and then these in-focus pixels are extracted. With the three-dimensional position information consisting of each in-plane position of the focus pixel in this image and these focus position information incidental to each, the portion corresponding to the in-focus pixel of the three-dimensional numerical model stored in the memory is determined. A step of updating the solid numerical model for generating a new solid numerical model from these focused pixels within the past one cycle of this focus position; Each time a three-dimensional numerical model updating step is performed, and supplied to the image generating means reads out the new three-dimensional numerical models from the memory, and the image output step of supplying the image generated by the image generation means on a display,
A stereoscopic display method comprising:
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