JP4311945B2 - 電子的撮像装置及び顕微鏡システム - Google Patents
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Description
【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
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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