JP4311945B2 - 電子的撮像装置及び顕微鏡システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影した画像をデジタルデータとして記録する電子カメラおよび、顕微鏡による観察像の撮像に電子カメラを使用した顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影レンズ等の撮影光学系によって光学的に撮影された被写体像を撮像素子等の撮像手段によって光電変換し、この光電変換された電気信号としての画像信号を電子的に記録するようにした電子カメラ等の電子的撮像装置（以下、「電子カメラ」という。）が広く普及している。
【０００３】
この結果、顕微鏡による観察像を記録するために、従来では観察像を銀塩フィルムを使用したカメラにより撮影する方法が用いられていたが、最近では電子カメラの高性能化にともない、観察像を電子カメラにより撮像する方法が多く用いられるようになっている。この電子カメラにおいては、撮像手段としてＣＣＤ等の固体撮像素子が一般的に利用されている。
【０００４】
ところで、従来の電子カメラにおいては、最適な色再現性を確保する方式として、例えばＡＷＢ（オートホワイトバランス）回路や色補正回路等を設けて色バランス等の色補正処理や、映像信号を補正係数行列で演算しＣＣＤの撮像特性を負の分光特性を有する理想撮像特性に近付けるためのリニアマトリクス色補正処理や、複数種類の特定色を抽出し、映像信号に加算することにより、複数種類の成分毎に色相と彩度を調整するようにしたクロマ補正処理等、様々な信号処理方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、撮影時の被写体の照明光源には様々なものがあるために、特定の色バランスの調整値に基く補正のみでは、撮影時の被写体の照明条件によって忠実な色再現性が得られない場合があった。そのため、光源認識手段によって撮影時の照明光源の種類を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにすることにより、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができる電子カメラが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２８００３８
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−１１３００６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、照明光源の種類に応じて色補正処理を行うことで、ほぼ同等の色再現を確保することができる。特に、クロマ補正による色補正は各色毎に色相彩度等の色補正を行なう方式であるため、マトリックス係数による色補正よりも精度良く色を再現することができる。
【０００９】
しかし、クロマ補正はリニア特性でないため、光源の変化、即ち照明条件の変化に追従できないという欠点がある。
【００１０】
本発明は、この問題点の解決を図るためになされたもので、照明条件の変化に追従しながら、精度良く色補正のできる電子的撮像装置及び顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するための本発明の、第１の局面に係る電子的撮像装置は、撮像素子と、撮像素子によって得られる第１の映像信号を色補正係数行列を用いて色補正処理するリニアマトリックス色補正部と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１２】
本発明によれば、複数の色補正処理部により色再現のより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１３】
また本発明の、他の局面に係る電子的撮像装置は、撮像素子と、撮像素子により得られる第１の映像信号に基づいて被写体の照明光源の種類を認識する光源認識手段と、第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１４】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１５】
また本発明の、他の局面に係る電子的撮像装置は、撮像光学系と、この撮像光学系の分光感度特性における可視赤外域を遮断する赤外カットフィルタと、撮像光学系の出力像を光電変換する撮像素子と、撮像素子により得られる第１の映像信号に対して、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子のそれぞれの分光感度特性に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１６】
本発明によれば、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子の分光感度特性ばらつきを吸収できる可変色補正手段に基いて色補正処理を行うようにしたので、全てのカメラ特性のばらつきが吸収でき、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１９】
また本発明の、顕微鏡システムは、顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、撮像素子によって得られる第１の映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段と、第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００２０】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る顕微鏡システムを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。図１において、顕微鏡本体１には、ステージ２６上の試料３に対向する対物レンズ２７が配置されている。また、この対物レンズ２７を介した観察光軸上には、三眼鏡筒ユニット５を介して接眼レンズユニット６が配置されているとともに、結像レンズユニット１００を介して電子カメラ３６が配置されている。
【００２３】
図２は、顕微鏡システムの詳細な構成を示す図である。図２では、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察などの各種の検鏡法を適宜選択可能な構成を示している。
【００２４】
図２に示す顕微鏡システムには、照明系として、透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２が備えられている。透過照明光学系１１には透過照明用光源１３が備えられ、この透過照明用光源１３から照射される透過照明光の光路上に、この透過照明光を集光するコレクタレンズ１４、透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、折曲げミラー１７、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０が配置されている。また、落射照明光学系１２には、落射照明用光源２１が備えられ、この落射照明用光源２１から照射される落射照明光の光路上に、落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５が配置されている。
【００２５】
透過照明光学系１１と落射照明光学系１２との各光軸が重なる観察光路Ｓ上には、観察の対象となる標本を載せる試料ステージ２６、対物レンズ２７が複数装着され、一つの対物レンズ２７を回転動作で選択し観察光路Ｓ上に位置させるためのレボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、例えば透過明視野観察または蛍光観察などの各種検鏡法に応じて観察光路Ｓ上のダイクロイックミラーを切り替えるためのキューブユニット３０、観察光路Ｓを観察光路Ｓ’と観察光路Ｓ”とに分岐するビームスプリッタ３１が配置されている。このビームスプリッタ３１は、三眼鏡筒ユニット５内に配置されている。
【００２６】
ビームスプリッタ３１で手前に折り曲げられた観察光路Ｓ’上には、接眼レンズ６ａが配置されている。また、ビームスプリッタ３１を透過した観察光路Ｓ”上には、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３、オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１と写真接眼レンズユニット３５からなる結像レンズユニット１００、及び電子カメラ３６が配置されている。
【００２７】
中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、電子カメラ３６で撮像される像を変倍するための変倍ズームレンズ３３ａを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３を取り外すことができる。電子カメラ３６内には撮像素子４２が配置されている。対物レンズ２７からの光像は、写真接眼レンズユニット３５内の写真接眼レンズ３５ａによって撮像素子４２の撮像面に結像する。
【００２８】
オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１内には、ビームスプリッタ３４が配置され、ここで観察光路Ｓ″から分岐された光路上には、ＡＦ用受光素子３４ａが配置されている。オートフォーカスユニット３７１は、この受光素子３４ａからの出力信号をもとに合焦検出を行なうもので、ＡＦ機能が不要な場合にはユニットごと取り外すことができる。
【００２９】
透過照明光学系１１における透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０、落射照明光学系１２における落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５、レボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、キューブユニット３０、ビームスプリッタ３１、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、それぞれ、駆動回路部３７からの各駆動信号によって図示しない各モータにより駆動される。
【００３０】
一方、レボルバ２８には、観察光路Ｓ上に位置される対物レンズ２７の種類を検出する対物レンズ検出部３８が配置され、対物レンズ側光学素子ユニット２９には、リタデーション調整動作を検出するリタデーション調整動作検出部３９が配置され、写真接眼レンズユニット３５には、写真接眼レンズの種類を検出する写真接眼レンズ検出部４０が配置されている。
【００３１】
顕微鏡コントロール部４１は、顕微鏡全体の動作を制御するもので、透過照明用光源１３、落射照明用光源２１、駆動回路部３７、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０、及び電子カメラ３６とが接続されている。
【００３２】
顕微鏡コントロール部４１は、検鏡者による図示しない操作部の操作に従って、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１の調光を行なうとともに、駆動回路部３７に対して制御指示を行なう。さらに顕微鏡コントロール部４１は、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１に対する制御状態、駆動回路部３７に対する制御状態を始め、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０からの検出情報を電子カメラ３６へ出力し、電子カメラ３６での撮像条件を自動設定する。
【００３３】
図３は、顕微鏡システムに用いられる電子カメラの構成を示すブロック図である。図３にて点線で囲まれる部分は、顕微鏡コントロール部４１により撮像条件が設定される電子カメラ３６の構成を示している。
【００３４】
図３において、撮像素子４２はカラー画像を撮像するものであり、上述した顕微鏡の写真接眼レンズユニット３５とともに観察光路Ｓ”上に配置されている。ＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、単にＣＣＤという）４２は、顕微鏡により拡大される標本の観察像を撮像し光電変換する。
【００３５】
電子カメラ３６は、このＣＣＤ４２の出力信号から画像信号成分を抽出するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路；ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）４３と、このＣＤＳ回路４３の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するためのＡＧＣ回路等を含むゲイン制御手段である増幅器（ＡＭＰ）４４と、このＡＭＰ４４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４５と、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されるデジタル信号を記憶する第１のフレームメモリ４６と、画像信号をＲＬ信号，ＧＬ信号，ＢＬ信号の三原色の各色信号に分離する色分離回路４７と、画像信号のホワイトバランス（ＷＢ）を調整するＷＢ４８と、色再現性を改善するための色補正を行うマトリックス色補正回路４９ａと、クロマ補正回路４９ｂと、色信号のガンマ（γ）補正を行う色信号γ補正回路５０と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色信号を輝度信号ＹＬと二つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）に変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリクス回路５１と、画像信号のγ補正を行うγ補正回路６２と、このγ補正回路６２によりγ補正された画像信号から輝度信号（Ｙ信号）のみを抽出し生成するＹ信号生成部６３と、このＹ信号から低周波成分を除去して輪郭信号（以下、エッジ信号という）を抽出するハイパスフイルタ（ＨＰＦ）部６４と、このＨＰＦ６４により生成されたエッジ信号のノイズ成分を抑圧して、Ｓ／Ｎ比を改善させるコアリング処理を行うコアリング部６５と、このコアリング部６５によってコアリング処理が施されたＹ信号に所定の係数を掛け合わせる積算器を含み、エッジ強調処理を行うエッジ強調回路６６と、このエッジ強調回路６６から出力されるエッジ強調処理済みのＹ信号を色差マトリクス回路５１から出力される色差信号用の輝度信号ＹＬに加算して、輝度信号ＹＨを出力する加算器５２と、画像信号を表示可能な形態に処理する信号処理回路を含む表示手段である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５９と、画像信号を一時的に記憶するメモリ等のカメラ内蔵記憶手段であるＤＲＡＭ５６と、画像信号の圧縮処理及び伸長処理を行う圧縮伸長回路５７と、画像信号を保存するメモリカード等の記録媒体５８と、撮影時にＡＦ動作を開始させると共に、露光動作を開始させるトリガー信号を発生させ得るトリガースイッチ、シェーディング補正再撮り込みのトリガー信号、対物レンズ回転動作スイッチ、開口絞り開閉等の複数のスイッチからなる操作部６１と、ＣＣＤ４２の駆動パルス等の同期信号を発生させるタイミングジェネレータ（ＴＧ）５３及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）５４等によって構成されている。
【００３６】
そして、各構成部材は、制御手段であるＣＰＵ６０に電気的に接続されており、本実施形態の電子カメラ全体は、同ＣＰＵ６０によって統括的に制御されている。なお、ＣＣＤ４２は、電子シャッタ機能（手段）を有しており、これにより露光時間の制御を行なうことができるようになっている。
【００３７】
図４は、電子カメラの内部構成のうちの一部を抜き出して示した要部ブロック構成図であって、電子カメラにおいて色補正処理を行うためのマトリックス色補正回路４９ａとクロマ補正回路４９ｂを詳細に図示するものである。
【００３８】
図４に示すように、ＣＰＵ６０内には、ＣＣＤ４２によって得られた画像信号から撮影時の照明環境条件、即ち光源の種類を認識する光源認識手段７０と、この光源認識手段７０の認識結果に応じて、マトリックス色補正回路４９ａに供給する色補正係数行列を切り換える可変色補正手段である可変マトリクス色補正手段７１とが配設されている。
【００３９】
また、クロマ補正回路４９ｂに供給する調整値７２と、電子カメラ毎の色バラツキを吸収する調整値７３と、調整値７３により可変マトリクス色補正手段７１の色補正係数行列を用いた補正演算を行う乗算器７４と、可変マトリクス色補正手段７１と調整値７２と調整値７３の値を記憶しておくデータメモリ６７が設けられている。
【００４０】
次に、本発明に係る第１の実施の形態の電子カメラについて説明する。
【００４１】
図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されたデジタルの画像信号は、上述したようにフレームメモリ４６に記憶し読み出した後、色分離回路４７に入力されて、同回路４７においてｒ，ｇ，ｂの各色信号に分離され、その後ＷＢ４８に入力され、マトリックス色補正回路４９ａに入力される。
【００４２】
一方、Ａ／Ｄ変換器４５の出力信号（デジタル画像信号）は、ＣＰＵ６０内の光源認識手段７０に供給され、この光源認識手段７０において撮影時の光源種類が識別される。例えば、被写体の輝度情報に基づいて光源の種類（太陽光、蛍光灯、電球等）を識別する。
【００４３】
可変マトリクス色補正手段７１は、光源認識手段７０による光源の認識結果に基いて、予め複数の光源種類（本実施形態では４種類の光源）に対応して設定されている複数の色補正係数行列のうちから当該画像信号の撮影時の光源種類に応じた色補正係数行列を選択出力するように切り換えて、この選択した色補正係数行列をマトリックス色補正回路４９ａに供給する。
【００４４】
マトリックス色補正回路４９ａでは、ＷＢ４８からの入力信号、即ちＲ，Ｇ，Ｂ信号の各色信号毎に所定の色補正処理が行われる。ここで行われるマトリックス色補正処理は、いわゆるリニアマトリックスといわれ、可変マトリクス色補正手段７１からの色補正係数行列をそれぞれ掛け合わせる処理であり、その処理は式（１）で示される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
この演算の具体的実行は積算器と加算器を用いて行われ、マトリックス色補正回路４９ａはマトリックス色補正済みの各色信号（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ信号）を出力する。
【００４７】
尚、本実施形態における電子カメラの光源認識手段７０によって認識し得る照明光源の種類としては、例えば日昼光源（外光）、昼光蛍光灯、白熱電球、白色蛍光灯等の４種類であり、これらの光源種類にそれぞれ対応する特定の色補正係数行列は、図５の（１）〜（４）に示すようになっている。
【００４８】
つまり、可変マトリクス色補正手段７１は、図５の（１）〜（４）のうちのいずれかの色補正係数行列に切り換え、これに基いてマトリックス色補正回路４９ａは、式（１）を利用した演算を行うこととなる。
【００４９】
このようにして光源認識手段７０は、ＷＢ４８による色バランス処理を経る以前の、色バランス処理を受けていない画像信号に基づいて、撮影時の照明光源の種類を認識する。この光源認識手段７０の認識結果に基づいて、可変マトリクス色補正手段７１は、所定の色補正係数行列に切り換えるようにしている。したがって、マトリックス色補正回路４９ａは、光源種類に応じた色補正係数行列によるリニアマトリックス処理を行うので、あらゆる光源下でも精度のよい色再現を得ることができる。
【００５０】
さらに、本発明ではマトリックス色補正回路４９ａからの出力であるマトリックス色補正済みの各色信号（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ信号）を、第２の色補正であるクロマ補正回路４９ｂに入力している。このクロマ補正について説明する。
【００５１】
クロマ補正回路４９ｂに入力されたカラー映像信号のＲＧＢの各信号は６色分離回路に入力され、まず、Ｒ−Ｇ信号，Ｇ−Ｂ信号，Ｂ−Ｒ信号が作成される。
【００５２】
６色分離回路６９は、Ｒ信号を分離する抽出回路を例にして説明すると、元信号によるＲ−Ｇ信号とＲ−Ｂ信号のレベルの低いほうの信号を最小値検出回路６９ａで選択し、さらに、この選択した信号の負成分をクリップ回路６９ｂで除き、Ｒ′信号として出力するものである。
【００５３】
従って、この６色分離回路４９ａは、例えば図６に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比が０．４：０．５：０．１となっているカラー映像信号を、式（２）ように分離することに等しい。
【００５４】
０．４Ｒ＋０．５Ｇ＋０．１Ｂ＝０．１（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋０．３（Ｒ＋Ｇ）＋０．１Ｇ …（２）
ここで、（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）は白色を表わし、（Ｒ＋Ｇ）はＹｅ′を表わし、
ＧはＧ′を表わす。
【００５５】
そこで、式（２）で示される映像信号の色は、Ｙｅ′とＧ′が０．３：０．１の割合で混合されているものと判定する。
【００５６】
そして、信号のレベルが各々０．０：０．１：０．０の比になっている色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、信号レベルが各々０．３：０．３：０．０の比になっている色補正用補色信号Ｙｅ′、Ｃｙ′、Ｍａ′を出力する。
【００５７】
同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比が０．４：０．３：０．３となっているカラー映像信号については、
０．４Ｒ＋０．３Ｇ＋０．３Ｂ＝０．３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋０．１Ｒ
と判定し、色補正用原色信号Ｒ′の出力レベルだけが０．１で、その他の色補正用信号についてはレベルが０の信号を出力する。
【００５８】
このようにして６色分離回路６９から出力された色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、色補正用補色信号Ｙｅ′、Ｃｙ′、Ｍａ′の各信号は、各々乗算回路に供給され、ここでＣＰＵ６０から出力される補正用の係数が乗算された後、各々加減算回路により元のＲＧＢの各信号に加減算されて、所定の補正が施されたＲＧＢ信号として出力されることになる。
【００５９】
ここで、例えば、のＹｅ′信号に係数Ｋ１０を乗算した値をＲ信号に加算し、かつその値をＧ信号から減算することの意味について、図７の色再現ベクトル図により説明すると、これは、Ｙｅ色の位置を回転方向に動かし、係数Ｋ１０分だけこのＹｅ色の色相を変化させることを意味する。
【００６０】
また、Ｙｅ′信号に係数Ｋ７を乗算した上で、その値をＲ信号とＧ信号に加算することは、図７において、Ｙｅ色の位置を中心と逆方向に動かし、係数Ｋ７分だけこのＹｅ色の彩度を変化させることを意味する。
【００６１】
同様に、色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、色補正用補色信号Ｃｙ′、Ｍａ′の各信号に、それぞれ係数Ｋ１〜Ｋ１２を乗算した値をＲ信号とＧ信号に加減算することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍａの各色について、それぞれの色相と彩度とを調整することが出来る。この結果、図４の４９ｂに示す装置によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍａ、Ｙｅの各色について、それぞれの色相と彩度とを、何れも独立に調整することが出来ることになる。
【００６２】
一般にクロマ補正は、それぞれの色相と彩度とを、何れも独立に調整することが出来るため、リニアマトリックス方式よりも更に精度の高い色再現性を得ることができるが、非線型処理のため光源の変化を吸収することが困難であるとされている。
【００６３】
しかしながら本発明では、マトリックス色補正とクロマ補正の２段階の補正を行なうことで、光源の変化はリニアマトリックス方式で吸収し、クロマ補正によりより更に精度の高い色再現性を実現することにより、あらゆる条件下で精度の高い色再現性を実現することが可能となる。
【００６４】
次に本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
図４に示すように、カメラ毎のＣＣＤ４２やＩＲカットフィルタ等の分光バラツキを吸収する調整値７３を可変マトリクス色補正手段７１の色補正係数行列と乗算器７４によってかけあわせて補正することにより、分光のバラツキのないカメラを簡単な回路で提供することができる。
【００６６】
カメラごとのバラツキの補正は、マトリックス色補正では容易であるが、更に精度の高い色再現性を得ることができるクロマ補正を用いて実現しようとすると、非線型処理のためカメラ毎のバラツキを吸収することが困難である。
【００６７】
第２の実施の形態では、マトリックス色補正とクロマ補正の２段階の補正を行なうことで、カメラ毎のバラツキはリニアマトリックス方式で吸収し、クロマ補正により更に精度の高い色再現性を実現することで、あらゆる条件下で精度の高い色再現性を実現することが可能となる。
【００６８】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６９】
顕微鏡による観察像を記録する場合、装備されている色温度変換フィルタの有無や光源の電圧値により観察像の色再現性が変化してしまう。本実施の形態はこのような問題を解決するためのものである。
【００７０】
ここで、照明光源による色再現の違いを説明する。
【００７１】
図８はＣＣＤにＩＲカットフィルタ等光学系を含めたときの分光感度特性、図９はＡ光源（電球や色温度変換フィルタなしの顕微鏡光源）の分光感度特性、図１０は顕微鏡光源（色温度変換フィルタあり＝通常仕様）の分光感度特性を示す図である。
【００７２】
ＣＣＤ４２を用いてＡ光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性、つまり図８と図９をかけあわせた特性を図１１に示す。また、ＣＣＤ４２を用いて顕微鏡光源（通常仕様）の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性、つまり図８と図１０をかけあわせたものを図１２に示す。
【００７３】
図１１と図１２の分光感度特性に図１３に示す顕微鏡光源用のマトリックス係数をかけると、それぞれ図１４と図１５に示す特性となる。ここで注目する点は、図１４のＢ信号のカットオフが右にシフトしており、図１５よりも広くなっている点である。
【００７４】
このときにＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｍｇのいわゆるカラーバーチャートを撮影したときの色空間図を図１６に示す。図１４の黄色（Ｇ）の彩度が図１５の黄色（Ｇ）の彩度より小さくなっていることがわかる。このことから、光源が異なるとＷＢをかけて補正をしても色再現性が同一にならないことがわかる。
【００７５】
ここで図１３のマトリックス係数の代わりに図１７に示すＡ光源用のマトリックス係数を用いて図１２に掛け合わせると、図１８の特性となる。図１８より、Ｂのカットオフが狭いことがわかる。図１６の色空間図を見ると、図１８と図１５が同等な特性であることがわかる。
【００７６】
このことから、照明光源の種類に対応してマトリックス係数を変えることでほぼ同等の色再現を確保できることがわかる。
【００７７】
また、光源の電圧値が変わることによっても同様に色再現が変化するが、上述の理由と同様に、照明光源の電圧に対応してマトリックス係数を変えることでほぼ同等の色再現を確保することができる。
【００７８】
なお、顕微鏡の光源については、光源の電圧値や色温度変換フィルタの有無による分光感度特性をおおよそ限定することができる。
【００７９】
図１９は、光源の電圧値や色温度変換フィルタの有無によって、色温度が３０００Ｋ〜６０００Ｋに変わったときの分光感度特性を示す。図１９からわかるように、色温度によって分光感度特性が大きく変化する。従って、光源の色温度に合わせて、マトリックス係数を変更することが必要である。
【００８０】
一方、照明光の色温度は、ホワイトバランスゲインに基づいて推定することが可能である。ホワイトバランスゲインは式（３）を用いて計算される。
【００８１】
Ｇａｉｎ（Ｒ）＝ Ｓｕｍ（Ｇ）／Ｓｕｍ（Ｒ）
Ｓｕｍ（Ｇ）＝１
Ｇａｉｎ（Ｂ）＝ Ｓｕｍ（Ｇ）／Ｓｕｍ（Ｂ） …（３）
図２０は、照明光撮影画像のホワイトバランスゲインを示す図である。図２０には、種々の色温度の照明光を撮影したときのホワイトバランスゲインをＧａｉｎ（Ｒ）、Ｇａｉｎ（Ｂ）を座標軸として表わしている。
【００８２】
図２０に示すように、色温度変換フィルタを３種類使用することにより、３５００Ｋ、４５００Ｋ、５５００Ｋの近似直線を引くことができ、この近似直線により３０００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ、６０００Ｋの領域に分割することが可能となる。従って、Ｇ／Ｂ、Ｇ／Ｒ値の属する領域から色温度を特定することが可能となる。尚、図２０の四角のエリア外の場合は白（光源）直接ではないとして５０００Ｋを選んでいる。
【００８３】
以上より、顕微鏡光源の場合には、光源が限定されているので、Ｇ／ＢとＧ／Ｒ値を用いて光源を容易に認識することができる。また、光源の電圧値や色温度変換フィルタ有無を判定することも可能である。
【００８４】
よって、光源を認識することによりマトリックス係数を選択することができ、最適な色再現を確保することができる。また、上述のようにクロマ補正回路４９ｂを用いて補正することでより最適な色を再現することが可能となる。
【００８５】
尚、本発明は上記記載の各実施の形態の電子カメラに基づいて、当該電子カメラ及び電子カメラを用いた顕微鏡システムを、以下のように構成することができる。
【００８６】
（１）撮像素子と、前記撮像素子より得られる映像信号の色を補正処理をする色補正処理部を複数個有することを特徴とする電子的撮像装置。
【００８７】
本発明によれば、複数の色補正処理部により色再現のより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００８８】
（２）撮像素子と、
前記撮像素子により得られる第１の映像信号に基づいて被写体の照明光源の種類を認識する光源認識手段と、
第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じて色補正係数行列を切り換えて色補正処理を行う可変マトリクス色補正手段と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする電子的撮像装置。
【００８９】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて可変マトリクス色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００９０】
（３）顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、
前記撮像素子によって得られる映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段を備え、
前記光源認識手段は、色バランス処理を経る以前の状態の各色信号の二次元色空間分布に基いて顕微鏡光源の分光感度を認識することを特徴とする顕微鏡システム。
【００９１】
本発明によれば、二次元色空間分布により、顕微鏡光源の分光感度を認識することができる。
【００９２】
（４）顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、
前記撮像素子によって得られる映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段と、
前記映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段とを備え、
前記可変色補正手段は、光源認識手段の認識結果に応じて色補正係数行列を切り換える可変マトリクス色補正手段であることを特徴とする顕微鏡システム。
【００９３】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて可変マトリックス色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る顕微鏡システムを提供することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子的撮像装置及び顕微鏡システムによれば、照明条件の変化に追従しながら、精度良く色を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図。
【図２】 顕微鏡システムの詳細な構成を示す図。
【図３】 顕微鏡システムに用いられる電子カメラの構成を示すブロック図。
【図４】 電子カメラの内部構成のうちの一部を抜き出して示した要部ブロック構成図。
【図５】 光源種類に対応する特定の色補正係数行列を示す図。
【図６】 Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比を示す図。
【図７】 色再現ベクトル図を示す図。
【図８】 ＣＣＤに光学系を含めたときの分光感度特性を示す図。
【図９】 Ａ光源の分光感度特性を示す図。
【図１０】 顕微鏡光源の分光感度特性を示す図。
【図１１】 Ａ光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性を示す図。
【図１２】 顕微鏡光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性を示す図。
【図１３】 顕微鏡光源用のマトリックス係数を示す図。
【図１４】 顕微鏡光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１５】 顕微鏡光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１６】 カラーバーチャートを撮影したときの色空間図を示す図。
【図１７】 Ａ光源用のマトリックス係数を示す図。
【図１８】 Ａ光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１９】 色温度が変化したときの分光感度特性を示す図。
【図２０】 照明光撮影画像のホワイトバランスゲインを示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体、 ３…試料、 ２７…対物レンズ、 ３６…電子カメラ、３７…駆動回路部、 ３８…対物レンズ検出部、 ３９…リタデーション調整動作検出部、 ４０…写真接眼レンズ検出部、 ４１…顕微鏡コントロール部、４２…ＣＣＤ（固体撮像素子）、 ４９ａ…マトリックス色補正回路、 ４９ｂ…クロマ補正回路、 ６９…６色分離回路、 ６９ａ…最小値検出回路、６９ｂ…クリップ回路、 ５０…色信号γ補正回路、 ６０…ＣＰＵ、 ６１……操作部、 ６２…γ補正回路、 ６５…コアリング部、 ６６…エッジ強調回路部、 ７０…光源認識手段、 ７１…可変マトリクス色補正手段、 ７２…γカーブ選択手段、７３…マトリクス補正係数、 ７５…物体認識手段、 ８２…コアリング係数、 ８３…エッジ強調係数
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影した画像をデジタルデータとして記録する電子カメラおよび、顕微鏡による観察像の撮像に電子カメラを使用した顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影レンズ等の撮影光学系によって光学的に撮影された被写体像を撮像素子等の撮像手段によって光電変換し、この光電変換された電気信号としての画像信号を電子的に記録するようにした電子カメラ等の電子的撮像装置（以下、「電子カメラ」という。）が広く普及している。
【０００３】
この結果、顕微鏡による観察像を記録するために、従来では観察像を銀塩フィルムを使用したカメラにより撮影する方法が用いられていたが、最近では電子カメラの高性能化にともない、観察像を電子カメラにより撮像する方法が多く用いられるようになっている。この電子カメラにおいては、撮像手段としてＣＣＤ等の固体撮像素子が一般的に利用されている。
【０００４】
ところで、従来の電子カメラにおいては、最適な色再現性を確保する方式として、例えばＡＷＢ（オートホワイトバランス）回路や色補正回路等を設けて色バランス等の色補正処理や、映像信号を補正係数行列で演算しＣＣＤの撮像特性を負の分光特性を有する理想撮像特性に近付けるためのリニアマトリクス色補正処理や、複数種類の特定色を抽出し、映像信号に加算することにより、複数種類の成分毎に色相と彩度を調整するようにしたクロマ補正処理等、様々な信号処理方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、撮影時の被写体の照明光源には様々なものがあるために、特定の色バランスの調整値に基く補正のみでは、撮影時の被写体の照明条件によって忠実な色再現性が得られない場合があった。そのため、光源認識手段によって撮影時の照明光源の種類を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにすることにより、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができる電子カメラが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２８００３８
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−１１３００６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、照明光源の種類に応じて色補正処理を行うことで、ほぼ同等の色再現を確保することができる。特に、クロマ補正による色補正は各色毎に色相彩度等の色補正を行なう方式であるため、マトリックス係数による色補正よりも精度良く色を再現することができる。
【０００９】
しかし、クロマ補正はリニア特性でないため、光源の変化、即ち照明条件の変化に追従できないという欠点がある。
【００１０】
本発明は、この問題点の解決を図るためになされたもので、照明条件の変化に追従しながら、精度良く色補正のできる電子的撮像装置及び顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するための本発明の、第１の局面に係る電子的撮像装置は、撮像素子と、撮像素子によって得られる第１の映像信号を色補正係数行列を用いて色補正処理するリニアマトリックス色補正部と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１２】
本発明によれば、複数の色補正処理部により色再現のより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１３】
また本発明の、他の局面に係る電子的撮像装置は、撮像素子と、撮像素子により得られる第１の映像信号に基づいて被写体の照明光源の種類を認識する光源認識手段と、第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１４】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１５】
また本発明の、他の局面に係る電子的撮像装置は、撮像光学系と、この撮像光学系の分光感度特性における可視赤外域を遮断する赤外カットフィルタと、撮像光学系の出力像を光電変換する撮像素子と、撮像素子により得られる第１の映像信号に対して、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子のそれぞれの分光感度特性に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００１６】
本発明によれば、撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子の分光感度特性ばらつきを吸収できる可変色補正手段に基いて色補正処理を行うようにしたので、全てのカメラ特性のばらつきが吸収でき、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００１９】
また本発明の、顕微鏡システムは、顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、撮像素子によって得られる第１の映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段と、第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて第２の映像信号に加算することにより、色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部とを有する。
【００２０】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る顕微鏡システムを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。図１において、顕微鏡本体１には、ステージ２６上の試料３に対向する対物レンズ２７が配置されている。また、この対物レンズ２７を介した観察光軸上には、三眼鏡筒ユニット５を介して接眼レンズユニット６が配置されているとともに、結像レンズユニット１００を介して電子カメラ３６が配置されている。
【００２３】
図２は、顕微鏡システムの詳細な構成を示す図である。図２では、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察などの各種の検鏡法を適宜選択可能な構成を示している。
【００２４】
図２に示す顕微鏡システムには、照明系として、透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２が備えられている。透過照明光学系１１には透過照明用光源１３が備えられ、この透過照明用光源１３から照射される透過照明光の光路上に、この透過照明光を集光するコレクタレンズ１４、透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、折曲げミラー１７、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０が配置されている。また、落射照明光学系１２には、落射照明用光源２１が備えられ、この落射照明用光源２１から照射される落射照明光の光路上に、落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５が配置されている。
【００２５】
透過照明光学系１１と落射照明光学系１２との各光軸が重なる観察光路Ｓ上には、観察の対象となる標本を載せる試料ステージ２６、対物レンズ２７が複数装着され、一つの対物レンズ２７を回転動作で選択し観察光路Ｓ上に位置させるためのレボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、例えば透過明視野観察または蛍光観察などの各種検鏡法に応じて観察光路Ｓ上のダイクロイックミラーを切り替えるためのキューブユニット３０、観察光路Ｓを観察光路Ｓ’と観察光路Ｓ”とに分岐するビームスプリッタ３１が配置されている。このビームスプリッタ３１は、三眼鏡筒ユニット５内に配置されている。
【００２６】
ビームスプリッタ３１で手前に折り曲げられた観察光路Ｓ’上には、接眼レンズ６ａが配置されている。また、ビームスプリッタ３１を透過した観察光路Ｓ”上には、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３、オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１と写真接眼レンズユニット３５からなる結像レンズユニット１００、及び電子カメラ３６が配置されている。
【００２７】
中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、電子カメラ３６で撮像される像を変倍するための変倍ズームレンズ３３ａを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３を取り外すことができる。電子カメラ３６内には撮像素子４２が配置されている。対物レンズ２７からの光像は、写真接眼レンズユニット３５内の写真接眼レンズ３５ａによって撮像素子４２の撮像面に結像する。
【００２８】
オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１内には、ビームスプリッタ３４が配置され、ここで観察光路Ｓ″から分岐された光路上には、ＡＦ用受光素子３４ａが配置されている。オートフォーカスユニット３７１は、この受光素子３４ａからの出力信号をもとに合焦検出を行なうもので、ＡＦ機能が不要な場合にはユニットごと取り外すことができる。
【００２９】
透過照明光学系１１における透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０、落射照明光学系１２における落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５、レボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、キューブユニット３０、ビームスプリッタ３１、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、それぞれ、駆動回路部３７からの各駆動信号によって図示しない各モータにより駆動される。
【００３０】
一方、レボルバ２８には、観察光路Ｓ上に位置される対物レンズ２７の種類を検出する対物レンズ検出部３８が配置され、対物レンズ側光学素子ユニット２９には、リタデーション調整動作を検出するリタデーション調整動作検出部３９が配置され、写真接眼レンズユニット３５には、写真接眼レンズの種類を検出する写真接眼レンズ検出部４０が配置されている。
【００３１】
顕微鏡コントロール部４１は、顕微鏡全体の動作を制御するもので、透過照明用光源１３、落射照明用光源２１、駆動回路部３７、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０、及び電子カメラ３６とが接続されている。
【００３２】
顕微鏡コントロール部４１は、検鏡者による図示しない操作部の操作に従って、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１の調光を行なうとともに、駆動回路部３７に対して制御指示を行なう。さらに顕微鏡コントロール部４１は、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１に対する制御状態、駆動回路部３７に対する制御状態を始め、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０からの検出情報を電子カメラ３６へ出力し、電子カメラ３６での撮像条件を自動設定する。
【００３３】
図３は、顕微鏡システムに用いられる電子カメラの構成を示すブロック図である。図３にて点線で囲まれる部分は、顕微鏡コントロール部４１により撮像条件が設定される電子カメラ３６の構成を示している。
【００３４】
図３において、撮像素子４２はカラー画像を撮像するものであり、上述した顕微鏡の写真接眼レンズユニット３５とともに観察光路Ｓ”上に配置されている。ＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、単にＣＣＤという）４２は、顕微鏡により拡大される標本の観察像を撮像し光電変換する。
【００３５】
電子カメラ３６は、このＣＣＤ４２の出力信号から画像信号成分を抽出するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路；ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）４３と、このＣＤＳ回路４３の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するためのＡＧＣ回路等を含むゲイン制御手段である増幅器（ＡＭＰ）４４と、このＡＭＰ４４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４５と、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されるデジタル信号を記憶する第１のフレームメモリ４６と、画像信号をＲＬ信号，ＧＬ信号，ＢＬ信号の三原色の各色信号に分離する色分離回路４７と、画像信号のホワイトバランス（ＷＢ）を調整するＷＢ４８と、色再現性を改善するための色補正を行うマトリックス色補正回路４９ａと、クロマ補正回路４９ｂと、色信号のガンマ（γ）補正を行う色信号γ補正回路５０と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色信号を輝度信号ＹＬと二つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）に変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリクス回路５１と、画像信号のγ補正を行うγ補正回路６２と、このγ補正回路６２によりγ補正された画像信号から輝度信号（Ｙ信号）のみを抽出し生成するＹ信号生成部６３と、このＹ信号から低周波成分を除去して輪郭信号（以下、エッジ信号という）を抽出するハイパスフイルタ（ＨＰＦ）部６４と、このＨＰＦ６４により生成されたエッジ信号のノイズ成分を抑圧して、Ｓ／Ｎ比を改善させるコアリング処理を行うコアリング部６５と、このコアリング部６５によってコアリング処理が施されたＹ信号に所定の係数を掛け合わせる積算器を含み、エッジ強調処理を行うエッジ強調回路６６と、このエッジ強調回路６６から出力されるエッジ強調処理済みのＹ信号を色差マトリクス回路５１から出力される色差信号用の輝度信号ＹＬに加算して、輝度信号ＹＨを出力する加算器５２と、画像信号を表示可能な形態に処理する信号処理回路を含む表示手段である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５９と、画像信号を一時的に記憶するメモリ等のカメラ内蔵記憶手段であるＤＲＡＭ５６と、画像信号の圧縮処理及び伸長処理を行う圧縮伸長回路５７と、画像信号を保存するメモリカード等の記録媒体５８と、撮影時にＡＦ動作を開始させると共に、露光動作を開始させるトリガー信号を発生させ得るトリガースイッチ、シェーディング補正再撮り込みのトリガー信号、対物レンズ回転動作スイッチ、開口絞り開閉等の複数のスイッチからなる操作部６１と、ＣＣＤ４２の駆動パルス等の同期信号を発生させるタイミングジェネレータ（ＴＧ）５３及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）５４等によって構成されている。
【００３６】
そして、各構成部材は、制御手段であるＣＰＵ６０に電気的に接続されており、本実施形態の電子カメラ全体は、同ＣＰＵ６０によって統括的に制御されている。なお、ＣＣＤ４２は、電子シャッタ機能（手段）を有しており、これにより露光時間の制御を行なうことができるようになっている。
【００３７】
図４は、電子カメラの内部構成のうちの一部を抜き出して示した要部ブロック構成図であって、電子カメラにおいて色補正処理を行うためのマトリックス色補正回路４９ａとクロマ補正回路４９ｂを詳細に図示するものである。
【００３８】
図４に示すように、ＣＰＵ６０内には、ＣＣＤ４２によって得られた画像信号から撮影時の照明環境条件、即ち光源の種類を認識する光源認識手段７０と、この光源認識手段７０の認識結果に応じて、マトリックス色補正回路４９ａに供給する色補正係数行列を切り換える可変色補正手段である可変マトリクス色補正手段７１とが配設されている。
【００３９】
また、クロマ補正回路４９ｂに供給する調整値７２と、電子カメラ毎の色バラツキを吸収する調整値７３と、調整値７３により可変マトリクス色補正手段７１の色補正係数行列を用いた補正演算を行う乗算器７４と、可変マトリクス色補正手段７１と調整値７２と調整値７３の値を記憶しておくデータメモリ６７が設けられている。
【００４０】
次に、本発明に係る第１の実施の形態の電子カメラについて説明する。
【００４１】
図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されたデジタルの画像信号は、上述したようにフレームメモリ４６に記憶し読み出した後、色分離回路４７に入力されて、同回路４７においてｒ，ｇ，ｂの各色信号に分離され、その後ＷＢ４８に入力され、マトリックス色補正回路４９ａに入力される。
【００４２】
一方、Ａ／Ｄ変換器４５の出力信号（デジタル画像信号）は、ＣＰＵ６０内の光源認識手段７０に供給され、この光源認識手段７０において撮影時の光源種類が識別される。例えば、被写体の輝度情報に基づいて光源の種類（太陽光、蛍光灯、電球等）を識別する。
【００４３】
可変マトリクス色補正手段７１は、光源認識手段７０による光源の認識結果に基いて、予め複数の光源種類（本実施形態では４種類の光源）に対応して設定されている複数の色補正係数行列のうちから当該画像信号の撮影時の光源種類に応じた色補正係数行列を選択出力するように切り換えて、この選択した色補正係数行列をマトリックス色補正回路４９ａに供給する。
【００４４】
マトリックス色補正回路４９ａでは、ＷＢ４８からの入力信号、即ちＲ，Ｇ，Ｂ信号の各色信号毎に所定の色補正処理が行われる。ここで行われるマトリックス色補正処理は、いわゆるリニアマトリックスといわれ、可変マトリクス色補正手段７１からの色補正係数行列をそれぞれ掛け合わせる処理であり、その処理は式（１）で示される。
【００４５】
【数１】
この演算の具体的実行は積算器と加算器を用いて行われ、マトリックス色補正回路４９ａはマトリックス色補正済みの各色信号（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ信号）を出力する。
【００４７】
尚、本実施形態における電子カメラの光源認識手段７０によって認識し得る照明光源の種類としては、例えば日昼光源（外光）、昼光蛍光灯、白熱電球、白色蛍光灯等の４種類であり、これらの光源種類にそれぞれ対応する特定の色補正係数行列は、図５の（１）〜（４）に示すようになっている。
【００４８】
つまり、可変マトリクス色補正手段７１は、図５の（１）〜（４）のうちのいずれかの色補正係数行列に切り換え、これに基いてマトリックス色補正回路４９ａは、式（１）を利用した演算を行うこととなる。
【００４９】
このようにして光源認識手段７０は、ＷＢ４８による色バランス処理を経る以前の、色バランス処理を受けていない画像信号に基づいて、撮影時の照明光源の種類を認識する。この光源認識手段７０の認識結果に基づいて、可変マトリクス色補正手段７１は、所定の色補正係数行列に切り換えるようにしている。したがって、マトリックス色補正回路４９ａは、光源種類に応じた色補正係数行列によるリニアマトリックス処理を行うので、あらゆる光源下でも精度のよい色再現を得ることができる。
【００５０】
さらに、本発明ではマトリックス色補正回路４９ａからの出力であるマトリックス色補正済みの各色信号（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ信号）を、第２の色補正であるクロマ補正回路４９ｂに入力している。このクロマ補正について説明する。
【００５１】
クロマ補正回路４９ｂに入力されたカラー映像信号のＲＧＢの各信号は６色分離回路に入力され、まず、Ｒ−Ｇ信号，Ｇ−Ｂ信号，Ｂ−Ｒ信号が作成される。
【００５２】
６色分離回路６９は、Ｒ信号を分離する抽出回路を例にして説明すると、元信号によるＲ−Ｇ信号とＲ−Ｂ信号のレベルの低いほうの信号を最小値検出回路６９ａで選択し、さらに、この選択した信号の負成分をクリップ回路６９ｂで除き、Ｒ′信号として出力するものである。
【００５３】
従って、この６色分離回路４９ａは、例えば図６に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比が０．４：０．５：０．１となっているカラー映像信号を、式（２）ように分離することに等しい。
【００５４】
０．４Ｒ＋０．５Ｇ＋０．１Ｂ＝０．１（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋０．３（Ｒ＋Ｇ）＋０．１Ｇ …（２）
ここで、（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）は白色を表わし、（Ｒ＋Ｇ）はＹｅ′を表わし、
ＧはＧ′を表わす。
【００５５】
そこで、式（２）で示される映像信号の色は、Ｙｅ′とＧ′が０．３：０．１の割合で混合されているものと判定する。
【００５６】
そして、信号のレベルが各々０．０：０．１：０．０の比になっている色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、信号レベルが各々０．３：０．３：０．０の比になっている色補正用補色信号Ｙｅ′、Ｃｙ′、Ｍａ′を出力する。
【００５７】
同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比が０．４：０．３：０．３となっているカラー映像信号については、
０．４Ｒ＋０．３Ｇ＋０．３Ｂ＝０．３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋０．１Ｒ
と判定し、色補正用原色信号Ｒ′の出力レベルだけが０．１で、その他の色補正用信号についてはレベルが０の信号を出力する。
【００５８】
このようにして６色分離回路６９から出力された色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、色補正用補色信号Ｙｅ′、Ｃｙ′、Ｍａ′の各信号は、各々乗算回路に供給され、ここでＣＰＵ６０から出力される補正用の係数が乗算された後、各々加減算回路により元のＲＧＢの各信号に加減算されて、所定の補正が施されたＲＧＢ信号として出力されることになる。
【００５９】
ここで、例えば、のＹｅ′信号に係数Ｋ１０を乗算した値をＲ信号に加算し、かつその値をＧ信号から減算することの意味について、図７の色再現ベクトル図により説明すると、これは、Ｙｅ色の位置を回転方向に動かし、係数Ｋ１０分だけこのＹｅ色の色相を変化させることを意味する。
【００６０】
また、Ｙｅ′信号に係数Ｋ７を乗算した上で、その値をＲ信号とＧ信号に加算することは、図７において、Ｙｅ色の位置を中心と逆方向に動かし、係数Ｋ７分だけこのＹｅ色の彩度を変化させることを意味する。
【００６１】
同様に、色補正用原色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′と、色補正用補色信号Ｃｙ′、Ｍａ′の各信号に、それぞれ係数Ｋ１〜Ｋ１２を乗算した値をＲ信号とＧ信号に加減算することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍａの各色について、それぞれの色相と彩度とを調整することが出来る。この結果、図４の４９ｂに示す装置によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍａ、Ｙｅの各色について、それぞれの色相と彩度とを、何れも独立に調整することが出来ることになる。
【００６２】
一般にクロマ補正は、それぞれの色相と彩度とを、何れも独立に調整することが出来るため、リニアマトリックス方式よりも更に精度の高い色再現性を得ることができるが、非線型処理のため光源の変化を吸収することが困難であるとされている。
【００６３】
しかしながら本発明では、マトリックス色補正とクロマ補正の２段階の補正を行なうことで、光源の変化はリニアマトリックス方式で吸収し、クロマ補正によりより更に精度の高い色再現性を実現することにより、あらゆる条件下で精度の高い色再現性を実現することが可能となる。
【００６４】
次に本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
図４に示すように、カメラ毎のＣＣＤ４２やＩＲカットフィルタ等の分光バラツキを吸収する調整値７３を可変マトリクス色補正手段７１の色補正係数行列と乗算器７４によってかけあわせて補正することにより、分光のバラツキのないカメラを簡単な回路で提供することができる。
【００６６】
カメラごとのバラツキの補正は、マトリックス色補正では容易であるが、更に精度の高い色再現性を得ることができるクロマ補正を用いて実現しようとすると、非線型処理のためカメラ毎のバラツキを吸収することが困難である。
【００６７】
第２の実施の形態では、マトリックス色補正とクロマ補正の２段階の補正を行なうことで、カメラ毎のバラツキはリニアマトリックス方式で吸収し、クロマ補正により更に精度の高い色再現性を実現することで、あらゆる条件下で精度の高い色再現性を実現することが可能となる。
【００６８】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６９】
顕微鏡による観察像を記録する場合、装備されている色温度変換フィルタの有無や光源の電圧値により観察像の色再現性が変化してしまう。本実施の形態はこのような問題を解決するためのものである。
【００７０】
ここで、照明光源による色再現の違いを説明する。
【００７１】
図８はＣＣＤにＩＲカットフィルタ等光学系を含めたときの分光感度特性、図９はＡ光源（電球や色温度変換フィルタなしの顕微鏡光源）の分光感度特性、図１０は顕微鏡光源（色温度変換フィルタあり＝通常仕様）の分光感度特性を示す図である。
【００７２】
ＣＣＤ４２を用いてＡ光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性、つまり図８と図９をかけあわせた特性を図１１に示す。また、ＣＣＤ４２を用いて顕微鏡光源（通常仕様）の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性、つまり図８と図１０をかけあわせたものを図１２に示す。
【００７３】
図１１と図１２の分光感度特性に図１３に示す顕微鏡光源用のマトリックス係数をかけると、それぞれ図１４と図１５に示す特性となる。ここで注目する点は、図１４のＢ信号のカットオフが右にシフトしており、図１５よりも広くなっている点である。
【００７４】
このときにＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｍｇのいわゆるカラーバーチャートを撮影したときの色空間図を図１６に示す。図１４の黄色（Ｇ）の彩度が図１５の黄色（Ｇ）の彩度より小さくなっていることがわかる。このことから、光源が異なるとＷＢをかけて補正をしても色再現性が同一にならないことがわかる。
【００７５】
ここで図１３のマトリックス係数の代わりに図１７に示すＡ光源用のマトリックス係数を用いて図１２に掛け合わせると、図１８の特性となる。図１８より、Ｂのカットオフが狭いことがわかる。図１６の色空間図を見ると、図１８と図１５が同等な特性であることがわかる。
【００７６】
このことから、照明光源の種類に対応してマトリックス係数を変えることでほぼ同等の色再現を確保できることがわかる。
【００７７】
また、光源の電圧値が変わることによっても同様に色再現が変化するが、上述の理由と同様に、照明光源の電圧に対応してマトリックス係数を変えることでほぼ同等の色再現を確保することができる。
【００７８】
なお、顕微鏡の光源については、光源の電圧値や色温度変換フィルタの有無による分光感度特性をおおよそ限定することができる。
【００７９】
図１９は、光源の電圧値や色温度変換フィルタの有無によって、色温度が３０００Ｋ〜６０００Ｋに変わったときの分光感度特性を示す。図１９からわかるように、色温度によって分光感度特性が大きく変化する。従って、光源の色温度に合わせて、マトリックス係数を変更することが必要である。
【００８０】
一方、照明光の色温度は、ホワイトバランスゲインに基づいて推定することが可能である。ホワイトバランスゲインは式（３）を用いて計算される。
【００８１】
Ｇａｉｎ（Ｒ）＝ Ｓｕｍ（Ｇ）／Ｓｕｍ（Ｒ）
Ｓｕｍ（Ｇ）＝１
Ｇａｉｎ（Ｂ）＝ Ｓｕｍ（Ｇ）／Ｓｕｍ（Ｂ） …（３）
図２０は、照明光撮影画像のホワイトバランスゲインを示す図である。図２０には、種々の色温度の照明光を撮影したときのホワイトバランスゲインをＧａｉｎ（Ｒ）、Ｇａｉｎ（Ｂ）を座標軸として表わしている。
【００８２】
図２０に示すように、色温度変換フィルタを３種類使用することにより、３５００Ｋ、４５００Ｋ、５５００Ｋの近似直線を引くことができ、この近似直線により３０００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ、６０００Ｋの領域に分割することが可能となる。従って、Ｇ／Ｂ、Ｇ／Ｒ値の属する領域から色温度を特定することが可能となる。尚、図２０の四角のエリア外の場合は白（光源）直接ではないとして５０００Ｋを選んでいる。
【００８３】
以上より、顕微鏡光源の場合には、光源が限定されているので、Ｇ／ＢとＧ／Ｒ値を用いて光源を容易に認識することができる。また、光源の電圧値や色温度変換フィルタ有無を判定することも可能である。
【００８４】
よって、光源を認識することによりマトリックス係数を選択することができ、最適な色再現を確保することができる。また、上述のようにクロマ補正回路４９ｂを用いて補正することでより最適な色を再現することが可能となる。
【００８５】
尚、本発明は上記記載の各実施の形態の電子カメラに基づいて、当該電子カメラ及び電子カメラを用いた顕微鏡システムを、以下のように構成することができる。
【００８６】
（１）撮像素子と、前記撮像素子より得られる映像信号の色を補正処理をする色補正処理部を複数個有することを特徴とする電子的撮像装置。
【００８７】
本発明によれば、複数の色補正処理部により色再現のより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００８８】
（２）撮像素子と、
前記撮像素子により得られる第１の映像信号に基づいて被写体の照明光源の種類を認識する光源認識手段と、
第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じて色補正係数行列を切り換えて色補正処理を行う可変マトリクス色補正手段と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする電子的撮像装置。
【００８９】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて可変マトリクス色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【００９０】
（３）顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、
前記撮像素子によって得られる映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段を備え、
前記光源認識手段は、色バランス処理を経る以前の状態の各色信号の二次元色空間分布に基いて顕微鏡光源の分光感度を認識することを特徴とする顕微鏡システム。
【００９１】
本発明によれば、二次元色空間分布により、顕微鏡光源の分光感度を認識することができる。
【００９２】
（４）顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、
前記撮像素子によって得られる映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段と、
前記映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段とを備え、
前記可変色補正手段は、光源認識手段の認識結果に応じて色補正係数行列を切り換える可変マトリクス色補正手段であることを特徴とする顕微鏡システム。
【００９３】
本発明によれば、光源認識手段によって撮影時の光源を認識するようにし、この認識結果に基いて可変マトリックス色補正処理を行うようにしたので、撮影時の被写体の照明条件によらずに、最適な色再現性を確保することができ、さらにクロマ補正によりより精度高い色再現性を実現することができ、撮影された画像信号をより良好な画像として表示装置に再生表示し得る顕微鏡システムを提供することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子的撮像装置及び顕微鏡システムによれば、照明条件の変化に追従しながら、精度良く色を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図。
【図２】 顕微鏡システムの詳細な構成を示す図。
【図３】 顕微鏡システムに用いられる電子カメラの構成を示すブロック図。
【図４】 電子カメラの内部構成のうちの一部を抜き出して示した要部ブロック構成図。
【図５】 光源種類に対応する特定の色補正係数行列を示す図。
【図６】 Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号の比を示す図。
【図７】 色再現ベクトル図を示す図。
【図８】 ＣＣＤに光学系を含めたときの分光感度特性を示す図。
【図９】 Ａ光源の分光感度特性を示す図。
【図１０】 顕微鏡光源の分光感度特性を示す図。
【図１１】 Ａ光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性を示す図。
【図１２】 顕微鏡光源の下で撮影しＷＢ処理を行った後の分光感度特性を示す図。
【図１３】 顕微鏡光源用のマトリックス係数を示す図。
【図１４】 顕微鏡光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１５】 顕微鏡光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１６】 カラーバーチャートを撮影したときの色空間図を示す図。
【図１７】 Ａ光源用のマトリックス係数を示す図。
【図１８】 Ａ光源用のマトリックス係数で補正処理した後の分光感度特性を示す図。
【図１９】 色温度が変化したときの分光感度特性を示す図。
【図２０】 照明光撮影画像のホワイトバランスゲインを示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体、 ３…試料、 ２７…対物レンズ、 ３６…電子カメラ、３７…駆動回路部、 ３８…対物レンズ検出部、 ３９…リタデーション調整動作検出部、 ４０…写真接眼レンズ検出部、 ４１…顕微鏡コントロール部、４２…ＣＣＤ（固体撮像素子）、 ４９ａ…マトリックス色補正回路、 ４９ｂ…クロマ補正回路、 ６９…６色分離回路、 ６９ａ…最小値検出回路、６９ｂ…クリップ回路、 ５０…色信号γ補正回路、 ６０…ＣＰＵ、 ６１……操作部、 ６２…γ補正回路、 ６５…コアリング部、 ６６…エッジ強調回路部、 ７０…光源認識手段、 ７１…可変マトリクス色補正手段、 ７２…γカーブ選択手段、７３…マトリクス補正係数、 ７５…物体認識手段、 ８２…コアリング係数、 ８３…エッジ強調係数
Claims (4)
- 撮像素子と、
前記撮像素子によって得られる第１の映像信号を色補正係数行列を用いて色補正処理するリニアマトリックス色補正部と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする電子的撮像装置。 - 撮像素子と、
前記撮像素子により得られる第１の映像信号に基づいて被写体の照明光源の種類を認識する光源認識手段と、
第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする電子的撮像装置。 - 撮像光学系と、
この撮像光学系の分光感度特性における可視赤外域を遮断する赤外カットフィルタと、
前記撮像光学系の出力像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子により得られる第１の映像信号に対して、前記撮像光学系と赤外カットフィルタと撮像素子のそれぞれの分光感度特性に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする電子的撮像装置。 - 顕微鏡による観察像の撮像に撮像素子を搭載した電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムにおいて、
前記撮像素子によって得られる第１の映像信号に基づいて顕微鏡光源の分光感度を認識する光源認識手段と、
前記第１の映像信号に対して、この光源認識手段の認識結果に応じた色補正処理を行う可変色補正手段と、
前記色補正処理後の第２の映像信号から複数の色補正成分を抽出し、この色補正成分に所定の係数を乗じて前記第２の映像信号に加算することにより、前記色補正成分毎に色相と彩度を調整するクロマ補正処理部と
を有することを特徴とする顕微鏡システム。
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