JP6325817B2 - Magnification observation apparatus, magnification image observation method, magnification image observation program, and computer-readable recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、拡大した画像を撮像して表示するデジタルマイクロスコープや顕微鏡のような拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a digital microscope and a magnification observation device such as a microscope that capture and display an enlarged image, a magnification image observation method, a magnification image observation program, and a computer-readable recording medium.
微小物体等の試料やワーク等の被写体を拡大して表示する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等が利用されている。デジタルマイクロスコープは、ステージ上に載置された観察対象の試料に対して、光学系を介して照明光を照射し、試料からの反射光又は透過光を、2次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るCCDやCMOS等の撮像素子で受光し、電気的に読み取られた画像をディスプレイ等の表示部に表示する(例えば特許文献1)。このような拡大観察装置は、ステージに対峙させた光学レンズをZ軸(高さ)方向に移動させてピントを調整する。一般には、レンズとカメラを一体に構成したヘッド部でもって、Z軸方向への移動が行われる。 An optical microscope using an optical lens, a digital microscope, or the like is used as a magnification observation apparatus that magnifies and displays a sample such as a minute object or a subject such as a workpiece. The digital microscope irradiates illumination light to an observation target sample placed on a stage via an optical system, and applies reflected light or transmitted light from the sample to each pixel arranged two-dimensionally. The image is received by an image sensor such as a CCD or CMOS, which is electrically read, and the electrically read image is displayed on a display unit such as a display (for example, Patent Document 1). Such a magnifying observation apparatus adjusts the focus by moving an optical lens facing the stage in the Z-axis (height) direction. In general, movement in the Z-axis direction is performed by a head portion in which a lens and a camera are integrally formed.
このような拡大観察装置においては、焦点深度の浅い画像に対して、レンズと試料とのZ軸方向の位置を変化させながら複数枚の画像を撮影して、得られた画像に対し、ピントの合っている画素を抽出して一枚の画像(深度合成画像)に合成する深度合成処理(「焦点合成」、「多重焦点」等とも呼ばれる。)が知られている。このような深度合成画像(「合焦画像」、「多重フォーカス画像」等とも呼ばれる。)を得るためには、焦点位置を変えながら画像を撮像する高さの範囲を適切に決める必要がある。このため、画像を合成する前には、ライブ映像を見ながら合焦位置をずらして行き、高さ範囲の下端と上端とを予め設定しておき、その設定した範囲の画像を合成する。しかしながらこの方法は、ユーザが高さ範囲を正確に設定する必要があり、その作業は繁雑であった。 In such a magnification observation apparatus, a plurality of images are photographed while changing the position of the lens and the sample in the Z-axis direction with respect to an image having a shallow depth of focus, and the obtained image is in focus. A depth synthesis process (also called “focus synthesis”, “multi-focus”, etc.) is known in which matching pixels are extracted and synthesized into a single image (depth synthesis image). In order to obtain such a depth composite image (also referred to as “focused image”, “multi-focus image”, etc.), it is necessary to appropriately determine the height range for capturing an image while changing the focal position. For this reason, before synthesizing the image, the in-focus position is shifted while watching the live video, the lower end and the upper end of the height range are set in advance, and the image in the set range is synthesized. However, this method requires a user to set the height range accurately, and the operation is complicated.
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、異なる高さで撮像した複数枚の画像を合成する行う際の、高さ範囲の設定を容易に行えるようにした拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, and a magnification image observation program that can easily set a height range when combining a plurality of images taken at different heights. And providing a computer-readable recording medium.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の拡大観察装置によれば、観察の対象物を載置するための載置部と、前記載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するためのカメラ部と、前記カメラ部と光軸を一致させて光学的に結合されたレンズ部と、前記カメラ部で画像を撮像する際の撮像条件を設定するための撮像条件設定部と、前記載置部に載置された観察対象物の観察面とのワーキングディスタンスを自動で調整可能なZ軸移動手段と、前記載置部とレンズ部との相対位置を変化可能なXY軸移動機構と、前記載置部に載置された対象物と前記レンズ部との相対高さを、前記Z軸移動手段で変化させる高さ範囲を設定する高さ範囲設定手段と、前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲内で、前記Z軸移動手段によって変化された異なる相対距離で撮像された複数枚の画像を合成した合成画像を生成するための画像合成手段と、前記画像合成手段が生成した合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出する高さ情報抽出手段と、前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布を示す高さグラフを表示するための高さグラフ表示領域を含む表示手段と、前記高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する高さグラフ生成手段とを備え、前記表示手段は、前記高さグラフ表示領域に、前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示し、前記高さグラフに重ねて、前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲の上限を表示することができる。上記構成により、生成された合成画像の各画素に含まれる高さ情報の分布を視覚的に確認できるので、設定した高さ範囲が妥当であったかどうか、不適切な場合はどのような高さ範囲に設定すべきかを、高さグラフを参照しながら判断することが可能となり、適切な合成画像の撮像条件の設定が容易となる。
In order to achieve the above object, according to the first magnification observation apparatus of the present invention, a placement unit for placing an observation object, and an observation object placed on the placement unit described above A camera unit for capturing an image, a lens unit optically coupled with the camera unit so as to coincide with an optical axis, and an imaging condition setting for setting an imaging condition for capturing an image with the camera unit Z axis moving means capable of automatically adjusting the working distance between the observation portion and the observation surface of the observation object placed on the placement portion, and XY capable of changing the relative position between the placement portion and the lens portion An axis moving mechanism, a height range setting unit that sets a height range in which the relative height between the object placed on the mounting unit and the lens unit is changed by the Z-axis moving unit, and the height The height is set by the Z-axis moving means within the height range set by the range setting means. Height information extracted different image synthesizing means for a plurality of images captured by the relative distance to generate a composite synthetic image, the height information included in each pixel of the synthesized image by the image combining means has generated Extraction means, display means including a height graph display area for displaying a height graph indicating the distribution of height information extracted by the height information extraction means, and a height direction as the height graph, A projection showing the distribution of the highest height information when the distribution of height information extracted by the height information extraction means is projected in the direction of the orthogonal side surface, or the height extracted by the height information extraction means A height graph generating means for generating a histogram of information , wherein the display means displays the projection diagram or histogram as the height graph in the height graph display area, and overlays the height graph, The high The upper limit of the height range set by the range setting means can be displayed. With the above configuration, it is possible to visually confirm the distribution of height information included in each pixel of the generated composite image , so whether the set height range was appropriate or what height range was inappropriate Therefore, it is possible to determine whether to set the appropriate imaging condition for the composite image.
また、上記構成により、設定された高さ範囲の妥当性を視覚的に確認することが容易となる。
Further , the above configuration makes it easy to visually confirm the validity of the set height range.
さらに、第2の拡大観察装置によれば、前記高さグラフ表示領域は、前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲の上限を超える範囲まで前記高さグラフを表示可能とできる。上記構成により、高さ範囲外にも存在する情報を視認できるので、高さ範囲の上限又は下限をいずれの方向に変化させるかを、視覚的に確認することが容易となる。
Furthermore, according to the second magnification observation apparatus, the height graph display area can display the height graph up to a range exceeding the upper limit of the height range set by the height range setting means. With the above-described configuration, information existing outside the height range can be visually recognized, so that it is easy to visually confirm in which direction the upper limit or the lower limit of the height range is to be changed.
さらにまた、第3の拡大観察装置によれば、前記高さ範囲設定手段が、高さ範囲を、前記レンズ部に含まれる光学レンズ系の情報に基づいて、該光学レンズ系の焦点深度に基づいて予め設定された規定の範囲として自動で設定可能とできる。
Furthermore, according to the third magnifying observation device, the height range setting means determines the height range based on the depth of focus of the optical lens system based on the information of the optical lens system included in the lens unit. Can be automatically set as a predetermined range set in advance.
さらにまた、第4の拡大観察装置によれば、前記高さ範囲設定手段で、高さ範囲を任意に調整可能とできる。
Furthermore, according to the fourth magnification observation apparatus, the height range can be arbitrarily adjusted by the height range setting means.
さらにまた、第5の拡大観察装置によれば、前記Z軸移動手段で、前記レンズ部側を移動させて前記載置部とレンズ部との相対距離を調整可能とできる。
Furthermore, according to the fifth magnifying observation device, the relative distance between the mounting portion and the lens portion can be adjusted by moving the lens portion side with the Z-axis moving means.
さらにまた、第6の拡大観察装置によれば、前記レンズ部とカメラ部は一体となってヘッド部を構成しており、前記Z軸移動手段で、前記ヘッド部を移動させて前記載置部とレンズ部との相対距離を調整可能とできる。
Furthermore, according to the sixth magnifying observation device, the lens unit and the camera unit integrally form a head unit, and the head unit is moved by the Z-axis moving unit, and the mounting unit described above. The relative distance between the lens portion and the lens portion can be adjusted.
さらにまた、第7の拡大観察装置によれば、さらに観察対象に照明光を照射するための照明手段を備えることができる。
Furthermore, according to the seventh magnifying observation device, it is possible to further include illumination means for irradiating the observation target with illumination light.
さらにまた、第8の拡大画像観察方法によれば、観察対象物を撮像した画像を表示させる拡大画像観察方法であって、載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するためのカメラ部と光軸を一致させたレンズ部を、該観察対象物の観察面との距離を調整して高さ方向に移動させる高さ範囲を設定する工程と、前記高さ範囲内で前記レンズ部を、一方の限界位置から他方の限界位置に向かって移動させながら、異なる高さの画像を前記撮像手段で複数枚撮像する工程と、撮像された複数の画像から、焦点の合った位置を合成して合成画像を生成する工程と、画像合成処理により得られた合成画像を表示手段に表示すると共に、該合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出し、高さ情報の分布を示す高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する工程と、前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示して、前記設定された高さ範囲の上限を前記高さグラフと重ねて高さグラフ表示領域に表示する工程と、前記表示手段に表示された深度合成画像と高さグラフとを対比しながら、必要に応じて高さ範囲の再設定を促す工程とを含むことができる。これにより、生成された合成画像の各画素に含まれる高さ情報の分布を視覚的に確認できるので、設定した高さ範囲が妥当であったかどうか、不適切な場合はどのような高さ範囲に設定すべきかを、高さグラフを参照しながら判断することが可能となり、適切な合成画像の撮像条件の設定が容易となる。
Furthermore, according to the eighth magnified image observation method, the magnified image observation method displays an image obtained by capturing an observation object, and is used to capture an image of the observation object placed on the placement unit. Adjusting the distance between the camera unit and the lens unit whose optical axis coincides with the observation surface of the observation object and moving the lens unit in the height direction; and setting the lens within the height range. Moving the unit from one limit position toward the other limit position, taking a plurality of images with different heights with the imaging means, and determining the in-focus position from the plurality of taken images. A step of generating a combined image by combining and displaying the combined image obtained by the image combining process on the display means, extracting height information contained in each pixel of the combined image , and calculating a distribution of the height information the height graph showing the side orthogonal to the height direction A step of generating a projection diagram showing a distribution of the highest height information when the distribution of the extracted height information is projected in a direction, or a histogram of the extracted height information; and Displaying as the height graph, displaying the upper limit of the set height range in the height graph display area so as to overlap the height graph, and the combined depth image and height displayed on the display means A step of prompting resetting of the height range as needed while comparing with the graph. As a result, the distribution of height information contained in each pixel of the generated composite image can be visually confirmed, so whether the set height range was appropriate, and if it is inappropriate, what height range it is It is possible to determine whether to set with reference to the height graph, and it becomes easy to set an appropriate composite image capturing condition.
さらにまた、第9の拡大画像観察プログラムによれば、観察対象物を撮像した画像を表示させるための拡大画像観察プログラムであって、載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するための撮像手段と光軸を一致させたレンズ部を、該観察対象物の観察面との距離を調整して高さ方向に移動させる高さ範囲を設定する機能と、前記高さ範囲内で前記レンズ部を、一方の限界位置から他方の限界位置に向かって移動させながら、異なる高さの画像を前記撮像手段で複数枚撮像する機能と、撮像された複数の画像から、焦点の合った位置を合成して合成画像を生成する機能と、画像合成処理により得られた合成画像を表示手段に表示する機能と、該合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出し、高さ情報の分布を示す高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する機能と、前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示して、前記設定された高さ範囲の上限を前記高さグラフと重ねて高さグラフ表示領域に表示する機能とをコンピュータに実現させることができる。上記構成により、生成された合成画像の各画素に含まれる高さ情報の分布を視覚的に確認できるので、設定した高さ範囲が妥当であったかどうか、不適切な場合はどのような高さ範囲に設定すべきかを、高さグラフを参照しながら判断することが可能となり、適切な合成画像の撮像条件の設定が容易となる。
Furthermore, according to the ninth enlarged image observation program, an enlarged image observation program for displaying an image obtained by imaging an observation object, which images an image of the observation object placed on the placement unit A function of setting a height range in which the lens unit having the optical axis coincided with the imaging means for adjusting the distance to the observation surface of the observation object and moving in the height direction, and within the height range The lens unit is moved from one limit position toward the other limit position, and a function of capturing a plurality of images with different heights with the imaging unit and a plurality of captured images are in focus. A function for generating a composite image by combining positions, a function for displaying a composite image obtained by image composition processing on a display means, and extracting height information contained in each pixel of the composite image to obtain height information As a height graph showing the distribution of A projection view showing the distribution of the highest height information when projecting the distribution of the extracted height information in the side surface direction orthogonal to the direction, or a function of generating a histogram of the extracted height information, The computer can realize a function of displaying a projection map or a histogram as the height graph, and displaying the upper limit of the set height range on the height graph display area so as to overlap the height graph. With the above configuration, it is possible to visually confirm the distribution of height information included in each pixel of the generated composite image , so whether the set height range was appropriate or what height range was inappropriate Therefore, it is possible to determine whether to set the appropriate imaging condition for the composite image.
さらにまた第10のコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray(登録商標)、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。 The tenth computer-readable recording medium or recorded device stores the above program. CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray (registered) Trademark), HD DVD (AOD), and other magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, and other media that can store programs. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Further, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is implemented in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment shown below exemplifies a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification image observation program, and a computer-readable recording medium for embodying the technical idea of the present invention, The present invention does not specify a magnification observation apparatus, a magnification image observation method, a magnification image observation program, and a computer-readable recording medium as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
本発明の実施例において使用される拡大観察装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.x等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書において拡大観察装置及び拡大画像観察方法とは、拡大観察装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた拡大観察システムも含む意味で使用する。 The connection between the magnification observation apparatus used in the embodiment of the present invention and the computer, printer, external storage device and other peripheral devices for operation, control, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394, RS-232x, RS-422, serial connection such as USB, parallel connection, or communication via network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, etc. Do. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but IEEE802. Wireless connection using radio waves such as wireless LAN such as x, Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data or storing settings. In this specification, the magnification observation apparatus and the magnification image observation method are used to include not only the magnification observation apparatus body but also a magnification observation system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
また、本明細書において拡大観察装置は、拡大観察を行うシステムそのもの、ならびに撮像に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで撮像そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の拡大観察装置に該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末その他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。 Further, in this specification, the magnification observation apparatus is not limited to a system that performs magnification observation, and an apparatus or method that performs input / output, display, calculation, communication, and other processes related to imaging in hardware. An apparatus and method for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, a general-purpose circuit or computer that incorporates software, programs, plug-ins, objects, libraries, applets, compilers, modules, macros that operate on specific programs, etc., and enables imaging itself or related processing The system also corresponds to the magnification observation apparatus of the present invention. In this specification, the computer includes a workstation, a terminal, and other electronic devices in addition to a general-purpose or dedicated electronic computer. Further, in the present specification, the program is not limited to a program that is used alone, an aspect that functions as a part of a specific computer program, software, service, etc., an aspect that is called and functions when necessary, an environment such as an OS, etc. It can also be used as a mode provided as a service, a mode that operates resident in the environment, a mode that operates in the background, and other support programs.
以下、図1〜図15を用いて、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置100を説明する。なお、水平面内で直交する2方向をX軸およびY軸とし、X軸およびY軸に垂直な方向をZ軸とする。拡大観察装置100は、図1Aに示すように観察対象物(又はワークその他の被写体)Sを照明するための照明手段2と、照明手段2により照明された観察対象物Sを撮像するカメラ部3と、カメラ部3で撮像された拡大画像を表示する表示手段4を有する本体部5とを備える。カメラ部3はヘッド部6として、ケーブル部7を介して本体部5と接続される。カメラ部3の先端にはカメラ部3と光軸を一致させたレンズ部20が設けられている。レンズ部20は複数の光学レンズで構成されている。ヘッド部6は取付部材25に取り付けられており、上ステージ昇降部31によって光学系9の光軸方向に移動可能である。拡大観察装置100は、さらに観察対象物Sが載置されるステージ8と、光学系9を介して入射するステージ8に載置された観察対象物Sからの反射光又は透過光を電気的に読み取る撮像素子12と、ステージ8とヘッド部6との光学系9の光軸方向における相対距離を変化させ焦点を調整する焦点調整部として下ステージ昇降部13とを備える。上ステージ昇降部31と下ステージ昇降部13とは拡大観察装置100が設置される設置面に当接するベース部42に取り付けられる。 Hereinafter, the magnifying observation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Two directions orthogonal to each other in the horizontal plane are defined as an X axis and a Y axis, and a direction perpendicular to the X axis and the Y axis is defined as a Z axis. As shown in FIG. 1A, the magnifying observation apparatus 100 includes an illuminating unit 2 for illuminating an observation target (or a work or other subject) S, and a camera unit 3 for imaging the observation target S illuminated by the illuminating unit 2. And a main body 5 having display means 4 for displaying an enlarged image captured by the camera unit 3. The camera unit 3 is connected to the main body unit 5 via the cable unit 7 as the head unit 6. At the tip of the camera unit 3, a lens unit 20 having the optical axis aligned with that of the camera unit 3 is provided. The lens unit 20 is composed of a plurality of optical lenses. The head portion 6 is attached to the attachment member 25 and can be moved in the optical axis direction of the optical system 9 by the upper stage elevating portion 31. The magnification observation apparatus 100 further electrically transmits reflected light or transmitted light from the stage 8 on which the observation object S is placed and the observation object S placed on the stage 8 incident through the optical system 9. An imaging device 12 to be read and a lower stage elevating unit 13 as a focus adjusting unit that adjusts a focal point by changing a relative distance in the optical axis direction of the optical system 9 between the stage 8 and the head unit 6 are provided. The upper stage elevating part 31 and the lower stage elevating part 13 are attached to a base part 42 that is in contact with an installation surface on which the magnification observation apparatus 100 is installed.
本体部5は、図2に示すように下ステージ昇降部13によって焦点を調整したときのステージ8と光学系9の光軸方向における相対距離に関する焦点距離情報を、光軸方向とほぼ垂直な面内における観察対象物Sの2次元位置情報と共に記憶する焦点距離情報記憶部としてメモリ部14と、撮像素子12によって読み取られた画像を表示する表示手段4と、ヘッド部6、下ステージ昇降部13、上ステージ昇降部31とデータを通信するためのインターフェイス15とを備える。この拡大観察装置100は、光学系9を介して入射するステージ8に固定された観察対象物Sからの反射光又は透過光を電気的に読み取る撮像素子12を用いて観察像を撮像し、表示手段4に表示させる。 As shown in FIG. 2, the main body unit 5 is a surface that is substantially perpendicular to the optical axis direction, with focal length information regarding the relative distance between the stage 8 and the optical system 9 in the optical axis direction when the focus is adjusted by the lower stage elevating unit 13. As a focal length information storage unit that stores together with the two-dimensional position information of the observation object S in the inside, a display unit 4 that displays an image read by the image sensor 12, a head unit 6, and a lower stage elevating unit 13 The upper stage elevating unit 31 and the interface 15 for communicating data are provided. The magnification observation apparatus 100 captures and displays an observation image using an imaging element 12 that electrically reads reflected light or transmitted light from an observation object S fixed to a stage 8 that is incident via an optical system 9. It is displayed on the means 4.
さらに拡大観察装置100は、表示手段4によって表示された画像上で領域を設定可能な領域設定部として操作部16と、領域設定部によって設定された領域に対応する観察対象物Sの一部又は全部に関するメモリ部14に記憶された焦点距離情報に基づいて、領域設定部によって設定された領域に対応する観察対象物Sの光軸方向における高さを演算する制御手段19を備える。この拡大観察装置100は、撮像素子12を用いて指定された領域に対応する観察対象物Sの光軸方向における平均高さ(深さ)を演算できる。 Furthermore, the magnification observation apparatus 100 is configured such that the operation unit 16 is a region setting unit capable of setting a region on the image displayed by the display unit 4 and a part of the observation object S corresponding to the region set by the region setting unit or Based on the focal length information stored in the memory unit 14 for all, a control unit 19 is provided for calculating the height in the optical axis direction of the observation object S corresponding to the region set by the region setting unit. The magnification observation apparatus 100 can calculate an average height (depth) in the optical axis direction of the observation object S corresponding to a region designated by using the imaging element 12.
操作部16は本体部5又はコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータに固定されている。一般的な操作部16としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの操作部16は、拡大観察用操作プログラムの操作の他、拡大観察装置100自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、又は音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図1の例では、操作部16はマウス等のポインティングデバイスで構成される。
(照明手段2)
The operation unit 16 is connected to the main unit 5 or the computer by wire or wirelessly, or is fixed to the computer. Examples of the general operation unit 16 include various pointing devices such as a mouse, keyboard, slide pad, track point, tablet, joystick, console, jog dial, digitizer, light pen, numeric keypad, touch pad, and accu point. In addition to the operation of the operation program for magnification observation, these operation units 16 can be used for operations of the magnification observation apparatus 100 itself and its peripheral devices. Furthermore, using a touch screen or touch panel on the display itself that displays the interface screen, the user can directly input or operate the screen by hand, or use voice input or other existing input means, Or these can also be used together. In the example of FIG. 1, the operation unit 16 is configured by a pointing device such as a mouse.
(Lighting means 2)
照明手段2は、撮像素子12に結像される観察対象物Sを照明する照明光を生成する。照明手段2の照明光源は、本体部5に内蔵され、光ファイバ21を介して照明光がヘッド部6の照明手段2に伝達される。照明手段2は、ヘッド部6に組み込み式としたり、ヘッド部6と脱着可能な別体のいずれも採用できる。また照明光の照明方式としては、落射照明や透過照明等が適宜利用できる。図1に示す照明手段2は、観察対象物Sに落射光を照射するための落射照明2Aと、透過光を照射するための透過照明2Bを備えている。これらの照明は、光ファイバー21を介して本体部5と接続される。本体部5は光ファイバー21を接続するコネクタ22を備えると共に、コネクタ22を介して光ファイバー21に光を送出するための照明光源を内蔵する。また落射照明2Aはリング状照明としている。リング状照明は、全周照明と側射照明を切り替えることができる。これを実現するため、照明光の一部をカットするターレット式のマスクや、リング状照明として複数のLEDを環状に配置し、一部のLEDをON/OFFする構成等が利用できる。
(照明光源)
The illumination unit 2 generates illumination light that illuminates the observation object S imaged on the image sensor 12. The illumination light source of the illumination unit 2 is built in the main body unit 5, and the illumination light is transmitted to the illumination unit 2 of the head unit 6 through the optical fiber 21. The illuminating means 2 can be incorporated in the head unit 6 or can be separated from the head unit 6. As the illumination method of illumination light, epi-illumination, transmission illumination, or the like can be used as appropriate. The illuminating means 2 shown in FIG. 1 includes an epi-illumination 2A for irradiating the observation object S with epi-illumination and a transmissive illumination 2B for irradiating transmitted light. These lights are connected to the main body 5 via the optical fiber 21. The main body 5 includes a connector 22 for connecting the optical fiber 21 and incorporates an illumination light source for sending light to the optical fiber 21 through the connector 22. The epi-illumination 2A is a ring-shaped illumination. The ring-shaped illumination can be switched between all-around illumination and side illumination. In order to realize this, a turret-type mask that cuts a part of the illumination light, a configuration in which a plurality of LEDs are arranged in a ring shape as ring-shaped illumination, and a part of the LEDs are turned on / off can be used.
(Lighting source)
照明光源としては、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)といった半導体発光素子が利用できる。例えば、RGBの波長域を有するLEDを用意32によって白色光を得ることができる。特にLEDはON/OFF応答性に優れるため、測定のスループットを向上できる利点も得られる。また長寿命で低消費電力であり、発熱量も少なく、機械的衝撃に強いといった特長も備える。あるいは、光源光の紫外線や可視光線で励起される蛍光体等の波長変換部材を利用した光源とすることもできる。これにより、1個のLEDでも白色光を発光できる。さらに、可視光以外に紫外光や赤外光を照射可能なLEDを光源として用いることもできる。例えば赤外光による観察は、不良品の解析や生体組織の組織分布等において有用である。なお照明光源には半導体発光素子に限らず、幅広い波長域の白色光を発する白色光源として、ハロゲンランプ、キセノンランプ、HIDランプ等を利用してもよい。また可視光のみならず赤外光を照射可能な光源としてもよい。特にハロゲンランプは、発光波長の波長域が広いため好ましい。また、単一の光源を利用するのみならず、複数の光源を備え、これらを同時に点灯して混色光を照明光としたり、あるいは切り替えて照明することもできる。
(カメラ部3)
As the illumination light source, a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode) can be used. For example, white light can be obtained by preparing 32 an LED having an RGB wavelength range. In particular, since the LED is excellent in ON / OFF responsiveness, there is an advantage that the measurement throughput can be improved. It also has features such as long life, low power consumption, low heat generation, and resistance to mechanical shock. Or it can also be set as the light source using wavelength conversion members, such as the fluorescent substance excited by the ultraviolet-ray of visible light, or visible light. Thereby, even one LED can emit white light. Further, an LED capable of emitting ultraviolet light or infrared light in addition to visible light can be used as a light source. For example, observation with infrared light is useful for analysis of defective products, tissue distribution of living tissue, and the like. The illumination light source is not limited to the semiconductor light emitting element, and a halogen lamp, a xenon lamp, an HID lamp, or the like may be used as a white light source that emits white light in a wide wavelength range. Moreover, it is good also as a light source which can irradiate not only visible light but infrared light. In particular, a halogen lamp is preferable because the wavelength range of the emission wavelength is wide. In addition to using a single light source, a plurality of light sources can be provided, and these can be turned on simultaneously to make mixed color light illumination light, or can be switched to illuminate.
(Camera unit 3)
カメラ部3は、照明手段2により照明された観察対象物Sから光学系9を介して入射する反射光を電気的に読み取る撮像素子12を備える。撮像素子12は、この例ではCMOSを利用しているが、CCD等、他の受光素子も利用できる。
(表示手段4)
The camera unit 3 includes an image sensor 12 that electrically reads reflected light incident from the observation object S illuminated by the illumination unit 2 via the optical system 9. In this example, the imaging device 12 uses a CMOS, but other light receiving devices such as a CCD can also be used.
(Display means 4)
画像データやメモリ部14に保持された設定内容は、表示手段4にて表示させることができる。表示手段4はCRTや液晶ディスプレイ、有機EL等のモニタが利用できる。また、制御手段19に対して、ユーザが各種操作を行うための操作部16を接続している。操作部16はコンソールやマウス等の入力デバイスである。なおこの例においても表示手段4や操作部16は、本体部5と一体的に組み込むことも、外付けの部材とすることもできる。さらに表示手段4をタッチパネルで構成すれば、表示手段4と操作部16を一体に構成することもできる。
(高さグラフ表示領域)
Image data and setting contents held in the memory unit 14 can be displayed on the display means 4. As the display means 4, a monitor such as a CRT, a liquid crystal display, or an organic EL can be used. An operation unit 16 is connected to the control unit 19 for the user to perform various operations. The operation unit 16 is an input device such as a console or a mouse. In this example as well, the display means 4 and the operation unit 16 can be integrated with the main body unit 5 or can be external members. Furthermore, if the display means 4 is comprised with a touch panel, the display means 4 and the operation part 16 can also be comprised integrally.
(Height graph display area)
また表示手段4は、高さグラフを表示するための高さグラフ表示領域を備えている。高さグラフとは、高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布状態を示す図表である。詳細については後述する。 The display unit 4 includes a height graph display area for displaying a height graph. The height graph is a chart showing a distribution state of height information extracted by the height information extracting means. Details will be described later.
本体部5は、モータ制御回路28に対してステッピングモータ29の制御に関する制御データを入力することによって、ステージ8と、光学系9および撮像素子12を有するヘッド部6との光軸方向における相対距離、ここではz方向における高さを変化させる。具体的には、本体部5は、下ステージ昇降部13の制御に必要な制御データをモータ制御回路28に入力することによってステッピングモータ29の回転を制御し、ステージ8の高さz(z方向の位置)を昇降させる。ステッピングモータ29は、回転に応じた回転信号を生成する。本体部5は、モータ制御回路28を介して入力される回転信号に基づいて、ステージ8と光学系9の光軸方向における相対距離に関する情報としてのステージ8の高さzを記憶する。このステージ8は、観察対象物Sに対して観察位置の位置決めを行う観察位置決め手段として機能する。 The main body unit 5 inputs control data related to the control of the stepping motor 29 to the motor control circuit 28, whereby the relative distance in the optical axis direction between the stage 8 and the head unit 6 having the optical system 9 and the image sensor 12. Here, the height in the z direction is changed. Specifically, the main body 5 controls the rotation of the stepping motor 29 by inputting control data necessary for controlling the lower stage elevating unit 13 to the motor control circuit 28, and the height z (z direction) of the stage 8. Up and down). The stepping motor 29 generates a rotation signal corresponding to the rotation. The main body 5 stores the height z of the stage 8 as information on the relative distance between the stage 8 and the optical system 9 in the optical axis direction based on the rotation signal input via the motor control circuit 28. The stage 8 functions as an observation positioning unit that positions the observation position with respect to the observation object S.
本体部5は、モータ制御回路32に対してステッピングモータ33の制御に関する制御データを入力することによって、撮像素子12を有するヘッド部6の光軸方向における高さを変化させる。具体的には、本体部5は、上ステージ昇降器31の制御に必要なレンズ部11の種別情報等に基づいた制御データをモータ制御回路32に入力することによってステッピングモータ33の回転を制御し、撮像素子12を有するヘッド部6の高さz(z方向の位置)を昇降させる。ステッピングモータ33は、回転に応じた回転信号を生成する。本体部5は、モータ制御回路32を介して入力される回転信号に基づいてステージ8と光学系9の光軸方向における相対距離に関する情報としてのヘッド部6の高さzを記憶する。 The main body 5 changes the height in the optical axis direction of the head 6 having the image sensor 12 by inputting control data related to the control of the stepping motor 33 to the motor control circuit 32. Specifically, the main body unit 5 controls the rotation of the stepping motor 33 by inputting control data based on the type information of the lens unit 11 necessary for controlling the upper stage elevator 31 to the motor control circuit 32. The height z (position in the z direction) of the head unit 6 having the image sensor 12 is raised and lowered. The stepping motor 33 generates a rotation signal corresponding to the rotation. The main body 5 stores the height z of the head 6 as information on the relative distance between the stage 8 and the optical system 9 in the optical axis direction based on the rotation signal input via the motor control circuit 32.
撮像素子12は、x方向およびy方向に2次元状に配置された画素毎に受光量を電気的に読み取ることができる。撮像素子12上に結像された観察対象物Sの像は、撮像素子12の各画素において受光量に応じて電気信号に変換され、撮像素子制御回路17においてさらにデジタルデータに変換される。本体部5は、撮像素子制御回路17において変換されたデジタルデータを受光データDとして、光軸方向(図2中のz方向)とほぼ垂直な面内(図2中のx、y方向)における観察対象物Sの2次元位置情報としての画素の配置情報(x、y)と共にメモリ部14に記憶する。ここで、光軸方向とほぼ垂直な面内とは、厳密に光軸に対して90°をなす面である必要はなく、その光学系および撮像素子における解像度において観察対象物Sの形状を認識できる程度の傾きの範囲内にある観察面であればよい。
(制御手段19)
The image sensor 12 can electrically read the amount of received light for each pixel arranged two-dimensionally in the x and y directions. The image of the observation object S formed on the image sensor 12 is converted into an electric signal according to the amount of received light at each pixel of the image sensor 12, and further converted into digital data in the image sensor control circuit 17. The main body 5 uses the digital data converted by the image sensor control circuit 17 as received light data D in a plane (x and y directions in FIG. 2) substantially perpendicular to the optical axis direction (z direction in FIG. 2). The information is stored in the memory unit 14 together with pixel arrangement information (x, y) as two-dimensional position information of the observation object S. Here, the in-plane substantially perpendicular to the optical axis direction does not need to be a plane strictly forming 90 ° with respect to the optical axis, and the shape of the observation object S is recognized by the resolution of the optical system and the image sensor. Any observation surface may be used as long as it is within a possible range of inclination.
(Control means 19)
制御手段19は、撮像した観察画像を、表示手段4で表示可能な解像度に変換して表示するよう制御する。図2の拡大観察装置100においては、カメラ部3が撮像素子12によって観察対象物Sを撮像した観察画像を表示手段4に表示する。一般にCMOSやCCD等の撮像素子12の性能は、表示手段4での表示能力を上回ることが多いので、撮像した観察画像を一画面に表示するためには画像を間引く等して解像度を一画面で表示可能なサイズまで落とし、縮小表示している。カメラ部3で読み取ったときの読取解像度を第一の解像度とすると、表示手段4においては第一の解像度よりも低い第二の解像度で表示されることとなる。この制御手段19は、後述する合成画像を生成するための画像合成手段や、この画像合成手段が生成した合成画像に含まれる高さ情報を抽出する高さ情報抽出手段24の機能を実現する。
(ステージ8)
The control unit 19 controls the captured observation image to be converted into a resolution that can be displayed by the display unit 4 and displayed. In the magnifying observation apparatus 100 of FIG. 2, the camera unit 3 displays an observation image obtained by imaging the observation object S by the imaging element 12 on the display unit 4. In general, the performance of the image sensor 12 such as a CMOS or CCD often exceeds the display capability of the display means 4. Therefore, in order to display the captured observation image on one screen, the resolution is reduced to one screen by thinning the image or the like. Is reduced to a size that can be displayed with, and is reduced. When the reading resolution when reading by the camera unit 3 is the first resolution, the display unit 4 displays the second resolution lower than the first resolution. The control means 19 realizes the functions of an image composition means for generating a composite image, which will be described later, and a height information extraction means 24 for extracting height information contained in the composite image generated by the image composition means.
(Stage 8)
下ステージ昇降部13の上面側に設置されたステージ8は、たとえばステッピングモータなどで駆動されて、X軸方向およびY軸方向に移動可能であり、ステージ8の任意の位置をカメラ部3の光軸に合致させることができる。さらにステージ8は、Z軸を回転中心軸として回転自在なθステージ35に取り付けられており、ユーザはカメラ部の光軸に合致している観察対象面を回転させて観察することができる。
(支持台40)
The stage 8 installed on the upper surface side of the lower stage elevating unit 13 is driven by, for example, a stepping motor and can move in the X-axis direction and the Y-axis direction. Can be matched to the axis. Further, the stage 8 is attached to a rotatable θ stage 35 with the Z axis as a rotation center axis, and the user can rotate and observe the observation target surface that matches the optical axis of the camera unit.
(Support base 40)
拡大観察装置100の撮像系101の外観構成の一例を図1に示す。この図に示す撮像系101は、観察対象物Sを載置する載置部とヘッド部6を支持する支持台40を備えている。支持台40は、載置部を水平面内あるいは上下移動可能な状態に保持するステージ固定機構44と、載置部を保持した状態でヘッド部6を傾斜させるヘッド傾斜機構45を備えている。これらステージ固定機構44及びヘッド傾斜機構45は、ベース部42に固定されている。ベース部42は平板状として、安定的に支持台40を自立させる。
(ステージ固定機構44)
An example of the external configuration of the imaging system 101 of the magnification observation apparatus 100 is shown in FIG. The imaging system 101 shown in this figure includes a mounting unit for mounting the observation object S and a support base 40 for supporting the head unit 6. The support base 40 includes a stage fixing mechanism 44 that holds the mounting portion in a horizontal plane or a state in which the mounting portion can be moved up and down, and a head tilt mechanism 45 that tilts the head portion 6 while holding the mounting portion. The stage fixing mechanism 44 and the head tilting mechanism 45 are fixed to the base portion 42. The base part 42 is formed in a flat plate shape, and makes the support base 40 stably stand by.
(Stage fixing mechanism 44)
ステージ固定機構44は、載置部を水平面内(XY軸方向)及び垂直方向(Z軸方向)に移動可能な一以上の移動機構を介して、載置部をベース部42に固定している。具体的には、ここでは移動機構として、載置部をZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動機構(第一焦点調整部)、載置部をXY軸方向に移動させるためのXY軸移動機構、載置部をθ方向に回転させるための回転移動機構が利用できる。図3に示す例では、Z軸移動機構として下ステージ昇降器13を実現し、さらに回転移動機構として、θステージ35上に固定された中間連結部38でもって載置部を回転可能とし、加えてXY軸移動機構として、中間連結部38上に固定されたステージ8でもって、載置部をXY軸方向に移動可能としている。
(ヘッド傾斜機構45)
The stage fixing mechanism 44 fixes the mounting unit to the base unit 42 via one or more moving mechanisms that can move the mounting unit in the horizontal plane (XY axis direction) and the vertical direction (Z axis direction). . Specifically, here, as a moving mechanism, a Z-axis direction moving mechanism (first focus adjustment unit) for moving the mounting unit in the Z-axis direction, and an XY axis for moving the mounting unit in the XY-axis direction A moving mechanism and a rotating mechanism for rotating the mounting portion in the θ direction can be used. In the example shown in FIG. 3, the lower stage elevator 13 is realized as a Z-axis moving mechanism, and the mounting portion can be rotated by an intermediate connecting portion 38 fixed on the θ stage 35 as a rotational moving mechanism. As the XY axis moving mechanism, the stage can be moved in the XY axis direction by the stage 8 fixed on the intermediate connecting portion 38.
(Head tilt mechanism 45)
揺動機構であるヘッド傾斜機構45は、ヘッド部6を載置部に対して傾斜させるため、ベース部42に揺動軸37を介して揺動自在に連結された上ステージ昇降器31と、上ステージ昇降器31にヘッド部6を固定するための取付部材25とを備える。上ステージ昇降器31は、下端に揺動軸37を設けており、揺動軸37を中心として旋回するようにベース部42に支持される。上ステージ昇降器31は、ステージ8と平行な姿勢でベース部42に設けられた揺動軸37を中心として揺動可能である。また取付部材25の先端には、ヘッド部6を固定する固定機構が設けられる。ここでは、固定機構はヘッド部6の外周を囲むリング状に形成されて、リング状の中心にヘッド部6を挿入して、周囲の複数の位置から止めねじで螺合されて固定される。 The head tilting mechanism 45, which is a swinging mechanism, includes an upper stage lift 31 that is swingably connected to the base part 42 via a swinging shaft 37 in order to tilt the head unit 6 with respect to the mounting unit. An attachment member 25 for fixing the head unit 6 to the upper stage elevator 31 is provided. The upper stage elevator 31 is provided with a swing shaft 37 at the lower end, and is supported by the base portion 42 so as to turn around the swing shaft 37. The upper stage elevator 31 can swing around a swing shaft 37 provided in the base portion 42 in a posture parallel to the stage 8. A fixing mechanism for fixing the head unit 6 is provided at the tip of the mounting member 25. Here, the fixing mechanism is formed in a ring shape surrounding the outer periphery of the head portion 6, and the head portion 6 is inserted into the center of the ring shape, and is fixed by being screwed with a set screw from a plurality of surrounding positions.
ベース部42の上面には、下方に向かって末広がりとしたブロックが固定され、このブロックの上部に軸受部を形成している。軸受部は、離間して固定された一対のガイド部を備えており、一対のガイド部は側面視において凹形状に形成されている。各ガイド部は、Y軸方向に平行な軸を中心軸として形成された円形の孔部を開口している。これらの孔部には揺動軸37がY軸方向に沿って嵌合されている。
(平面観察)
On the upper surface of the base portion 42, a block that spreads downward is fixed, and a bearing portion is formed on the upper portion of the block. The bearing portion includes a pair of guide portions that are fixed apart from each other, and the pair of guide portions are formed in a concave shape in a side view. Each guide portion opens a circular hole formed with an axis parallel to the Y-axis direction as a central axis. A rocking shaft 37 is fitted in these holes along the Y-axis direction.
(Planar observation)
たとえばユーザが不図示の初期化ボタンを押すと、本体部5がモータ制御回路28に対してステッピングモータ29の制御データを入力し、下ステージ昇降器13が駆動されて、ステージ8が最下位置に移動する。このときの状態を図8に示す。 For example, when the user presses an initialization button (not shown), the main unit 5 inputs control data of the stepping motor 29 to the motor control circuit 28, the lower stage elevator 13 is driven, and the stage 8 is at the lowest position. Move to. The state at this time is shown in FIG.
本体部5は、レンズ部20の種別情報等に基づいた制御データをモータ制御回路32に入力し、上ステージ昇降器31は、撮像素子12を有するヘッド部6の高さz(z方向の位置)を昇降させる。本体部5は、ステージ8に観察対象物Sが載置され、観察対象面の高さが揺動軸37の高さに合致していると仮定したならば、カメラ部3のピントが観察対象面に合致する高さzにヘッド部6を保持する。このときの状態を図9に示す。 The main body unit 5 inputs control data based on the type information of the lens unit 20 to the motor control circuit 32, and the upper stage elevator 31 has a height z (position in the z direction) of the head unit 6 having the image sensor 12. ). If it is assumed that the observation target S is placed on the stage 8 and the height of the observation target surface matches the height of the swing shaft 37, the main body 5 is focused on the camera unit 3. The head unit 6 is held at a height z that matches the surface. The state at this time is shown in FIG.
なお、ヘッド部6の高さz(z方向の位置)の制御に必要なレンズ部20の種別情報等が本体部5に記憶されていない場合には、本体部5はヘッド部6を所定の最上位置に移動させ、最上位置に移動したヘッド部6を最上位置から下降させる。本体部5は、ステージ8に観察対象物Sが載置され、観察対象面の高さが揺動軸37の高さに合致していると仮定したならば、カメラ部3のピントが観察対象面に合致する高さzにヘッド部6を保持する。 When the type information of the lens unit 20 necessary for controlling the height z (position in the z direction) of the head unit 6 is not stored in the main body unit 5, the main body unit 5 moves the head unit 6 to a predetermined value. The head unit 6 moved to the uppermost position is moved down from the uppermost position. If it is assumed that the observation target S is placed on the stage 8 and the height of the observation target surface matches the height of the swing shaft 37, the main body 5 is focused on the camera unit 3. The head unit 6 is held at a height z that matches the surface.
次に、ユーザは最下位置に位置したステージ8の上面に観察対象物Sを載置する。このときの状態を図10に示す。ステージ8は最下位置に位置しているので、観察対象物Sがステージ8に載置されるときに、観察対象物Sが、撮像素子12を有するヘッド部6に接触することを防止することができる。 Next, the user places the observation object S on the upper surface of the stage 8 positioned at the lowest position. The state at this time is shown in FIG. Since the stage 8 is located at the lowest position, when the observation object S is placed on the stage 8, the observation object S is prevented from coming into contact with the head unit 6 having the image sensor 12. Can do.
本体部5は、ステージ8に載置された観察対象物Sの観察対象面にカメラ部3のピントが合致するように、載置部である、ステージ8とθステージ35とをZ軸に沿って上昇させ、観察対象物Sの観察対象面を揺動軸37に合致させる。このときの状態を図11に示す。観察対象面がカメラ部3の光軸上に位置していない場合には、本体部5は、ステージ8をX軸方向および/又はY軸方向に移動させて観察対象面をカメラ部3の光軸上に位置させた後に、ステージ8とθステージ35とをZ軸に沿って上昇させて、観察対象物Sの観察対象面を揺動軸37に合致させる。ユーザは、表示手段4を用いて、揺動軸37と合致している観察対象物Sの観察対象面を平面観察することができる。ユーザは、また本体部5がθステージ35を駆動して、観察対象面を回転させた状態で平面観察することもできる。
(傾斜観察)
The main body unit 5 moves the stage 8 and the θ stage 35, which are mounting units, along the Z axis so that the focus of the camera unit 3 matches the observation target surface of the observation target S mounted on the stage 8. The observation object surface of the observation object S is aligned with the swing shaft 37. The state at this time is shown in FIG. When the observation target surface is not located on the optical axis of the camera unit 3, the main body unit 5 moves the stage 8 in the X-axis direction and / or the Y-axis direction so as to move the observation target surface to the light of the camera unit 3. After being positioned on the axis, the stage 8 and the θ stage 35 are raised along the Z axis so that the observation target surface of the observation target S matches the swinging axis 37. Using the display unit 4, the user can perform planar observation of the observation target surface of the observation target S that matches the swing axis 37. The user can also perform planar observation with the main body unit 5 driving the θ stage 35 and rotating the observation target surface.
(Tilt observation)
ヘッド部6を揺動させた傾斜観察を行う場合は、ユーザは、揺動軸37を中心として、上ステージ昇降器31を手動で揺動させて、ヘッド部6を傾斜させた状態で観察対象面を傾斜観察することができる。このとき、このヘッド部6を傾斜させた状態で、カメラ部3のピントが観察対象面に合致しており、平面観察時に表示手段4に表示されていた観察対象面が、表示手段4の画面上で移動することなく、平面観察時に表示されていた位置にそのまま表示された状態での観察であるユーセントリック観察を行うことができる。
(深度合成)
When performing tilt observation with the head unit 6 being swung, the user manually swings the upper stage elevator 31 around the rocking shaft 37 and tilts the head unit 6 for observation. The surface can be tilted. At this time, with the head unit 6 tilted, the focus of the camera unit 3 matches the observation target surface, and the observation target surface displayed on the display unit 4 during the planar observation is the screen of the display unit 4. Without moving up, it is possible to perform eucentric observation, which is observation in a state where it is displayed as it is at the position displayed during planar observation.
(Depth synthesis)
観察対象物Sを平面観察あるいは傾斜観察しているときに深度合成をする手順について、図11に示す深度合成画像作成方法のフローチャートに基づいて説明する。まずステップS1101において、高さ範囲を制御手段で自動設定する。ここでは、ヘッド部6が焦点位置を変えながら観察対象物Sの画像を複数枚撮像する。ここで、最初に深度合成を行う高さ範囲は、例えば現在装着しているレンズ部の特性に基づいて、制御部で自動的に設定する。ここでは、レンズ部が有するレンズ識別情報を読み取り、このレンズの倍率や焦点範囲から、高さ範囲を制御手段が自動的に設定する。次にステップS1102において、制御手段19が得られた複数枚の画像を合成して深度合成画像61を作成する。さらに作成した深度合成画像61は表示手段4に表示される。 A procedure for performing the depth synthesis when the observation object S is observed in plane or tilted will be described based on the flowchart of the depth synthesized image creation method shown in FIG. First, in step S1101, the height range is automatically set by the control means. Here, the head unit 6 captures a plurality of images of the observation object S while changing the focal position. Here, the height range in which the depth synthesis is performed first is automatically set by the control unit based on the characteristics of the lens unit currently mounted, for example. Here, the lens identification information of the lens unit is read, and the control means automatically sets the height range from the magnification and focus range of the lens. Next, in step S1102, the control unit 19 combines the plurality of images obtained to create a depth composite image 61. Furthermore, the created depth composite image 61 is displayed on the display means 4.
次にステップS1103において、観察対象の高さ情報を収集する。ここでは高さ情報抽出手段24が、制御手段19が作成した深度合成画像61に含まれる高さ情報を抽出する。そしてステップS1104において、高さ情報抽出手段24は、抽出された高さ情報に基づいて高さグラフを作成し、次いでステップS1105において、作成した高さグラフを、深度合成画像と共に表示手段4に表示させる。そしてステップS1106において、高さ範囲の調整が必要かどうかを判定する。ここでは、表示手段に表示された深度合成画像と高さグラフを参照しながら、ユーザに対し高さ範囲の再設定が必要かどうかの入力を促す。そして不要の場合は処理を終了し、再設定が必要とされた場合は、ステップS1107に進んで高さ範囲を調整した上でステップS1102に戻り、上記の手順を繰り返す。このようにして、深度合成画像を初期設定のままで一旦作成した上で、得られた画像を参照して、必要に応じて再設定を促すようにすることで、従来のようにユーザが一から高さ範囲の最適値を設定する必要をなくし、短時間で効率的に適切な深度合成画像を得ることが可能となる。
(高さグラフ)
In step S1103, the height information of the observation target is collected. Here, the height information extraction unit 24 extracts the height information included in the depth composite image 61 created by the control unit 19. In step S1104, the height information extraction unit 24 creates a height graph based on the extracted height information. Next, in step S1105, the created height graph is displayed on the display unit 4 together with the depth composite image. Let In step S1106, it is determined whether or not the height range needs to be adjusted. Here, the user is prompted to input whether or not the height range needs to be reset while referring to the depth composite image and the height graph displayed on the display means. If not necessary, the process ends. If resetting is necessary, the process proceeds to step S1107, the height range is adjusted, the process returns to step S1102, and the above procedure is repeated. In this way, the depth composite image is once created with the initial settings, and then the user is referred to the obtained image to prompt resetting as necessary. Therefore, it is not necessary to set an optimum value in the height range, and an appropriate depth composite image can be obtained efficiently in a short time.
(Height graph)
高さグラフは、上述の通り高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布状態を示す図表である。高さグラフには、投影図、ヒストグラム、3D画像64等の形態が利用できる。高さグラフ表示領域の例を図12〜図13、図16〜図19に示す。これらの図において、図12〜図13は高さグラフとして投影図62を、図16〜図17はヒストグラム63を、図18〜図19は3D画像64を、それぞれ示している。
(投影図)
The height graph is a chart showing the distribution state of the height information extracted by the height information extraction means as described above. For the height graph, forms such as a projection diagram, a histogram, and a 3D image 64 can be used. Examples of the height graph display area are shown in FIGS. 12 to 13 and FIGS. 16 to 19. In these drawings, FIGS. 12 to 13 show projection diagrams 62 as height graphs, FIGS. 16 to 17 show histograms 63, and FIGS. 18 to 19 show 3D images 64.
(Projection)
高さグラフは、合成画像と並べて表示手段4に表示させることで、これらを対比しながら高さ範囲の調整作業を行い易くできる。図12に一例として、深度合成画像61と、この深度合成画像61に含まれる高さ情報を示す高さグラフとして、投影図62を示す。ここでは、初期設定の高さ範囲で合成された深度合成画像61であり、その中央にピンボケ部分が存在している。また高さグラフの一形態である投影図62は、深度合成画像に含まれる各画素の高さ情報を、深度合成画像の縦方向に走査して最も高い高さ情報をプロットしたプロファイルを示している。図12の例では、深度合成画像を図において下方から見た側面図のような態様となる。 By displaying the height graph side by side with the composite image on the display means 4, it is possible to easily perform the adjustment operation of the height range while comparing them. As an example in FIG. 12, a projection diagram 62 is shown as a depth composite image 61 and a height graph indicating the height information included in the depth composite image 61. Here, it is the depth synthetic | combination image 61 synthesize | combined in the height range of an initial setting, and the blur part exists in the center. A projection diagram 62, which is one form of the height graph, shows a profile in which the height information of each pixel included in the depth composite image is scanned in the vertical direction of the depth composite image and the highest height information is plotted. Yes. In the example of FIG. 12, the depth composite image has an aspect like a side view as viewed from below in the drawing.
なお、投影図はこの構成に限られず、例えば深度合成画像を横方向に走査して最も高い高さ情報をプロットしたプロファイルとしてもよい。あるいは、図20に示すように深度合成画像上に切断線を設定し、この切断線における断面のプロファイルを投影図として表示させてもよい。特に切断線のプロファイルは、高さ情報を広い面積で走査する必要がなく、切断線上の高さ情報のみを抽出すれば足りるので、処理速度を高めることができる。また拡大観察においては、観察対象物Sの注目領域を、表示手段4の表示画面中心付近に配置して観察することが多いので、表示画面の中心付近の直線69上のみ走査させることで、余分な領域の高さ情報を抽出する処理を省いて処理速度を向上させることができる。また切断線は深度合成画像上に縦方向、横方向、あるいは斜めや任意の線分、自由曲線等とすることもできる。さらに、ライン状のプロファイルを設定する場合でも、ラインの幅を一画素とする場合に限らず、複数画素の高さ情報を抽出して、これらの平均値を利用することも可能である。これにより平均化されてノイズの影響を低減できる。 The projection view is not limited to this configuration, and for example, a profile obtained by scanning the depth composite image in the horizontal direction and plotting the highest height information may be used. Alternatively, as shown in FIG. 20, a cutting line may be set on the depth composite image, and the profile of the cross section at the cutting line may be displayed as a projection view. In particular, the profile of the cutting line does not need to scan the height information over a wide area, and it is sufficient to extract only the height information on the cutting line, so that the processing speed can be increased. Further, in magnified observation, the attention area of the observation object S is often arranged and observed near the center of the display screen of the display unit 4, so that scanning is performed only on the straight line 69 near the center of the display screen. It is possible to improve the processing speed by omitting the process of extracting the height information of various areas. In addition, the cutting line can be a vertical direction, a horizontal direction, an oblique line, an arbitrary line segment, a free curve, or the like on the depth composite image. Furthermore, even when a line-shaped profile is set, not only when the line width is set to one pixel, it is also possible to extract height information of a plurality of pixels and use these average values. As a result, the influence of noise can be reduced by averaging.
さらにまた、高さグラフで表示するデータは、高さ範囲の再設定に資する目安で足りるため、正確な演算を行う必要はなく、適宜簡略化できる。たとえば、選択された領域に含まれるすべての画素の高さ情報を利用するのでなく、数画素毎に間引いて演算してもよい。これにより、走査すべきデータの数を低減でき、処理速度を向上できる。 Furthermore, since the data displayed in the height graph is sufficient as a guideline for resetting the height range, it is not necessary to perform an accurate calculation and can be simplified as appropriate. For example, instead of using the height information of all the pixels included in the selected area, the calculation may be performed by thinning out every several pixels. Thereby, the number of data to be scanned can be reduced and the processing speed can be improved.
さらに、図12の例では投影図である高さグラフを深度合成画像の右側に並べて表示しているが、投影図を深度合成画像の下方又は上方に並べて表示させることで、図において下方又は上方側から見た投影図であることをユーザに対し感覚的に理解し易くしてもよい。あるいは、ユーザが任意のレイアウトで高さグラフを配置するよう構成してもよい。 Furthermore, in the example of FIG. 12, the height graph, which is a projection view, is displayed side by side on the right side of the depth composite image, but by displaying the projection view side by side below or above the depth composite image, It may be easy for the user to understand sensuously that the projected view is seen from the side. Or you may comprise so that a user may arrange | position a height graph by arbitrary layouts.
さらにまた、以上の例では一のラインにおける一の高さグラフを表示させる例を説明したが、複数の高さグラフを表示させる構成としてもよい。例えば図21に示すように、深度合成画像上に複数のラインを設定して、各ラインの断面プロファイルをそれぞれ表示させる、複数の高さグラフを表示させることもできる。
(上限バー65、下限バー66)
Furthermore, although the example which displays the one height graph in one line was demonstrated in the above example, it is good also as a structure which displays a some height graph. For example, as shown in FIG. 21, it is possible to display a plurality of height graphs by setting a plurality of lines on the depth composite image and displaying the cross-sectional profiles of the respective lines.
(Upper limit bar 65, lower limit bar 66)
さらに高さグラフには、深度合成を行った高さ範囲を示す上限バー65と下限バー66を重ねて表示することもできる。図12の投影図に示す例では、上限バー65と下限バー66とで設定された高さ範囲の中央部分が、上限バー65を超えているので、観察対象物Sは中央部分で上方にさらに突出部分を備えていることが推測される。そこで、高さ範囲の再設定を行う際には、高さ範囲を上方に広げることで、ピンボケ部分がなくなり、観察対象物Sの全体にピントが合った深度合成画像61が得られるものと、投影図から予測することが可能となる。 Furthermore, an upper limit bar 65 and a lower limit bar 66 indicating the height range in which the depth synthesis is performed can be displayed in an overlapping manner on the height graph. In the example shown in the projection view of FIG. 12, since the central portion of the height range set by the upper limit bar 65 and the lower limit bar 66 exceeds the upper limit bar 65, the observation object S further moves upward in the central portion. It is surmised that it has a protruding portion. Therefore, when resetting the height range, by expanding the height range upward, there is no out-of-focus part, and the depth composite image 61 in which the entire observation object S is in focus is obtained. It is possible to predict from the projection map.
図13に、高さ範囲を上方に拡大して再度深度合成を行った深度合成画像61と投影図62を示す。この図に示す投影図62では、上限バー65と下限バー66とで設定した高さ範囲内に、中央の突出部分が含まれているので、ピンボケ部分がなく観察対象物Sの全体にピントが合った深度合成画像61が得られていることが確認できる。このように、観察対象物Sの投影図62を見ることによって、焦点位置を変えながら観察対象物の画像を撮像して合成する高さ範囲を上方側に広げるべきか、あるいは下方側に広げるべきかを推測することができる。 FIG. 13 shows a depth composite image 61 and a projection diagram 62 in which the height range is expanded upward and the depth composition is performed again. In the projection view 62 shown in this figure, since the center protruding portion is included in the height range set by the upper limit bar 65 and the lower limit bar 66, there is no out-of-focus portion and the entire observation object S is in focus. It can be confirmed that a combined depth composite image 61 is obtained. In this way, by looking at the projection diagram 62 of the observation object S, the height range for capturing and synthesizing the image of the observation object while changing the focal position should be expanded upward or expanded downward. I can guess.
また投影図上で、上限バー65や下限バー66をユーザがマウスなどでドラッグして移動させることで、高さ範囲の設定を変更可能に構成してもよい。上限バー65や下限バー66の位置が変更されると、これに応じて深度合成の撮像条件を設定する撮像条件設定手段が自動的に、投影図上の高さと対応する数値に高さ範囲を指定する。これにより、ユーザは高さ範囲を簡単に設定できるので、具体的な数値を確認せずとも感覚的に微調整が可能となる。 In addition, the height range setting may be changed by the user dragging and moving the upper limit bar 65 and the lower limit bar 66 with a mouse or the like on the projection view. When the positions of the upper limit bar 65 and the lower limit bar 66 are changed, the imaging condition setting means for setting the imaging condition for depth synthesis according to the position automatically sets the height range to a numerical value corresponding to the height on the projection view. specify. As a result, the user can easily set the height range, so that fine adjustment can be made sensuously without checking specific numerical values.
なお、上限バー65を超えている部分は、本来的に高さを計測できていないため、正確なプロファイルは得られていない。図12に示す投影図を三次元表示した3D画像を図14に、同じく図13の投影図の3D画像を図15に、それぞれ示す。図14に示すように、高さ範囲の上限の設定が不適切な場合は、中央部分の形状が再現されておらず、一方で正しく高さ範囲を設定し直した3D画像は、中央部分の形状がが正しく再現されていることが確認できる。また、高さ範囲の再設定に際してもこのような3D画像を利用すれば、高さ範囲を拡げるべき方向の確認が一層容易となる。なお、図12、図13に示す投影図は、図14、図15に示す3D表示像67を矢印の方向から見たものである。
(ヒストグラム)
In addition, since the height of the part exceeding the upper limit bar 65 cannot be originally measured, an accurate profile is not obtained. FIG. 14 shows a 3D image obtained by three-dimensionally displaying the projection view shown in FIG. 12, and FIG. 15 shows a 3D image of the projection view shown in FIG. As shown in FIG. 14, if the upper limit of the height range is inappropriate, the shape of the center portion is not reproduced, while the 3D image with the correct height range is not It can be confirmed that the shape is correctly reproduced. Also, when such a 3D image is used for resetting the height range, it becomes easier to confirm the direction in which the height range should be expanded. The projections shown in FIGS. 12 and 13 are views of the 3D display image 67 shown in FIGS. 14 and 15 as viewed from the direction of the arrows.
(histogram)
次に、高さグラフとしてヒストグラム63を用いた場合を図16、図17を用いて説明する。これらの図において横軸は観察対象物Sの画素数を示し、縦軸はカメラ部3が撮像するZ方向の高さを、それぞれ示している。図16は、制御手段19が設定した初期設定の高さ範囲で得られた深度合成画像のヒストグラム63を示す。このヒストグラム63を見ると、高さ範囲の上限付近で観察対象物Sの画素数が多いので、高さ範囲の上限が低すぎることが推測される。また図17は、図16の状態から高さ範囲の上限を上方に広げた場合のヒストグラム63を示す。このヒストグラム63では、高さ範囲の上限付近に観察対象物Sの画素が存在しておらず、図17で設定した高さ範囲に観察対象物Sは含まれていること、いいかえると高さ範囲が正しく設定されていることが推測される。この例においても、高さ範囲の上限や下限のラインをマウスでドラッグするなどして、ヒストグラム上から高さ範囲を変更可能に構成してもよい。
(3D画像)
Next, the case where the histogram 63 is used as the height graph will be described with reference to FIGS. In these drawings, the horizontal axis indicates the number of pixels of the observation object S, and the vertical axis indicates the height in the Z direction captured by the camera unit 3. FIG. 16 shows a histogram 63 of the depth composite image obtained in the initial height range set by the control means 19. Looking at this histogram 63, it is estimated that the upper limit of the height range is too low because the number of pixels of the observation object S is large near the upper limit of the height range. FIG. 17 shows a histogram 63 when the upper limit of the height range is expanded upward from the state of FIG. In the histogram 63, the pixel of the observation object S does not exist near the upper limit of the height range, and the observation object S is included in the height range set in FIG. 17, in other words, the height range. Is assumed to be set correctly. Also in this example, the height range may be changed from the histogram by dragging the upper and lower lines of the height range with the mouse.
(3D image)
さらに高さグラフとして3D画像64を用いた場合を図18に示す。図18では、高さ範囲の上限や下限を平面68で表示している。これにより、高さ範囲を超えている部分を立体的、視覚的に確認し易くできる。また上限と下限の高さ位置に、それぞれマークを付して、これらの位置を示すこともできる。図18の例では上限の高さ位置に□、下限に○を、それぞれ付して区別している。またユーザは、3D画像64を確認しながら、上限の□や下限の○をドラッグして、高さ範囲を調整することができる。 Furthermore, the case where the 3D image 64 is used as a height graph is shown in FIG. In FIG. 18, the upper limit and the lower limit of the height range are displayed on the plane 68. Thereby, the part exceeding the height range can be easily confirmed three-dimensionally and visually. Further, marks can be attached to the upper and lower height positions to indicate these positions. In the example of FIG. 18, the upper limit height position is indicated by □ and the lower limit is indicated by ◯, respectively. The user can adjust the height range by dragging the upper limit □ or the lower limit ◯ while checking the 3D image 64.
さらに図19に示すように、高さグラフとして3D画像64と投影図62とを併用することもできる。このようにすると、さらに直感的に高さ範囲を上方に広げるべきか下方に広げるべきか容易に判断することができる。また高さグラフの組み合わせは上述の例に限らず、ヒストグラムと3D画像の組み合わせとしたり、あるいはヒストグラムと3D画像と投影図の組み合わせとすることもできる。
(高さ範囲設定手段)
Further, as shown in FIG. 19, a 3D image 64 and a projection diagram 62 can be used in combination as a height graph. In this way, it is possible to easily determine whether the height range should be expanded upward or downward intuitively. The combination of the height graphs is not limited to the above example, and may be a combination of a histogram and a 3D image, or a combination of a histogram, a 3D image, and a projection view.
(Height range setting means)
高さ範囲の設定は、高さ範囲設定手段により行う。このような高さ範囲設定手段の一例として、拡大画像観察プログラムのユーザインターフェース画面の一例を図22に示す。この図に示す高さ範囲設定画面170は、左側の画像表示領域111に深度合成画像MIを表示し、右側の操作領域112に、高さ範囲設定欄を設けている。高さ範囲設定欄においては、上段に高さ範囲を手動で指定する高さ範囲手動指定欄172、中段に高さグラフ表示欄173を、それぞれ設けている。高さ範囲手動指定欄172では、高さ範囲の上限と下限を数値で入力できる。一方高さグラフ表示欄173では、右側に高さグラフ(ここでは投影図PI)が表示されると共に、その左側にZ軸方向における高さの移動を示すスライダが表示される。スライダは、高さ範囲の全域を示す全体スライダ174と、全体スライダ174の一部を拡大した拡大スライダ175で構成される。拡大スライダ175には、高さ範囲の上限を示す上限操作ツマミ176と、下限を示す下限操作ツマミ177が設けられる。これらの上限操作ツマミ176、下限操作ツマミ177をユーザがマウスドラッグなどで操作すると、高さ範囲が連続的に変化し、これに応じて高さグラフに表示されている上限バー178や下限バー179も連動して移動する。さらに高さ範囲手動指定欄172における高さ範囲の上限、下限の数値も変化する。これらは、いずれかの高さ範囲設定手段を操作すると、他の高さ範囲設定手段も連動して変化するように設定されている。これによりユーザは、所望の方法で高さ範囲を設定できる。
(物理的接続機構)
The height range is set by the height range setting means. As an example of such height range setting means, an example of a user interface screen of the enlarged image observation program is shown in FIG. The height range setting screen 170 shown in this figure displays the depth composite image MI in the left image display area 111 and provides a height range setting field in the right operation area 112. In the height range setting field, a height range manual designation field 172 for manually designating the height range is provided in the upper stage, and a height graph display field 173 is provided in the middle stage. In the height range manual designation field 172, an upper limit and a lower limit of the height range can be entered numerically. On the other hand, in the height graph display column 173, a height graph (in this case, a projection diagram PI) is displayed on the right side, and a slider indicating the movement of the height in the Z-axis direction is displayed on the left side. The slider includes an overall slider 174 that indicates the entire height range, and an enlarged slider 175 in which a part of the overall slider 174 is enlarged. The enlargement slider 175 is provided with an upper limit operation knob 176 indicating the upper limit of the height range and a lower limit operation knob 177 indicating the lower limit. When the user operates these upper limit operation knob 176 and lower limit operation knob 177 with a mouse drag or the like, the height range changes continuously, and the upper limit bar 178 and lower limit bar 179 displayed in the height graph are accordingly changed. Also move together. Further, the upper limit and lower limit numerical values of the height range in the height range manual designation field 172 also change. These are set so that when any one of the height range setting means is operated, the other height range setting means is also changed in conjunction with it. Thereby, the user can set the height range by a desired method.
(Physical connection mechanism)
また顕微鏡装置100は、カメラ部3とレンズ部20とを、相対的に回転不可の状態で物理的に連結すると共に、着脱自在とする物理的接続機構を備える。具体的にカメラ部3は、レンズ部20と物理的に接続するためのカメラ側接続面71を備える。またレンズ部20は、カメラ側接続面71と物理的に接合されるレンズ側接続面73を備える。カメラ側接続面71の一例を図23の斜視図に、レンズ側接続面73の一例を図24の斜視図に、それぞれ示す。これらの図に示すように、カメラ側接続面71とレンズ側接続面73とは、物理的接続機構、具体的には係合構造や嵌合構造によって機械的に接続される。例えば図23、図24の例では、カメラ側接続面71の中央に、円柱状に突出させた円柱状突出部を形成し、円柱状突出部の側面の端縁側に、円弧状の鍔部を部分的に突出させている。一方レンズ側接続面73は、円柱状突出部を挿入可能な円筒状窪みを中央に形成しており、さらに円筒状窪みの内面には、鍔部を係合させるためのスリットを形成している。スリットを部分的に切り欠くことで、円柱状突出部を円筒状窪みに挿入可能とし、さらにカメラ側接続面71をレンズ側接続面73とを相対的に回転させることで、鍔部をスリットに案内して係合させ、ロック状態としてカメラ部3とレンズ部20とを連結できる。また、カメラ部3とレンズ部20とを相対的に回転させてロック状態を解除することで、カメラ部3とレンズ部20とを分離することも容易に行える。なお、上述した物理的接続機構でいう相対的に回転不可の状態とは、ロック状態においてカメラ部3とレンズ部20とが連結された状態を意味し、連結又は着脱動作時にカメラ部3とレンズ部20とを相対的に回転させてロック状態、ロック状態の解除を行う動作を意味するものでない。また、以上の係合構造は一例であって、本発明においてはカメラ部3とレンズ部20とを着脱自在に連結する物理的接続機構として、既知の構成を適宜採用できる。
(電気的接続機構)
Further, the microscope apparatus 100 includes a physical connection mechanism that physically connects the camera unit 3 and the lens unit 20 in a relatively non-rotatable state and that is detachable. Specifically, the camera unit 3 includes a camera side connection surface 71 for physically connecting to the lens unit 20. The lens unit 20 includes a lens side connection surface 73 that is physically joined to the camera side connection surface 71. An example of the camera side connection surface 71 is shown in the perspective view of FIG. 23, and an example of the lens side connection surface 73 is shown in the perspective view of FIG. As shown in these drawings, the camera side connection surface 71 and the lens side connection surface 73 are mechanically connected by a physical connection mechanism, specifically, an engagement structure or a fitting structure. For example, in the example of FIGS. 23 and 24, a columnar protrusion is formed in the center of the camera-side connection surface 71 so as to protrude in a columnar shape, and an arcuate collar is formed on the edge of the side surface of the columnar protrusion. It partially protrudes. On the other hand, the lens-side connection surface 73 has a cylindrical recess into which a columnar protrusion can be inserted at the center, and further, a slit for engaging the collar portion is formed on the inner surface of the cylindrical recess. . By partially notching the slit, the columnar protrusion can be inserted into the cylindrical depression, and the camera side connection surface 71 is rotated relative to the lens side connection surface 73, so that the collar portion becomes the slit. The camera unit 3 and the lens unit 20 can be connected in a locked state by being guided and engaged. Moreover, the camera part 3 and the lens part 20 can be easily separated by rotating the camera part 3 and the lens part 20 relatively to release the locked state. Note that the relatively non-rotatable state in the above-described physical connection mechanism means a state where the camera unit 3 and the lens unit 20 are coupled in the locked state, and the camera unit 3 and the lens are coupled or detached during the coupling operation. It does not mean an operation of releasing the locked state or the locked state by relatively rotating the unit 20. Further, the above engagement structure is an example, and in the present invention, a known configuration can be appropriately employed as a physical connection mechanism for detachably connecting the camera unit 3 and the lens unit 20.
(Electrical connection mechanism)
さらにカメラ部3とレンズ部20とは、互いに電気的に接続するための電気的接続機構を備えている。具体的には、カメラ部はカメラ側接続面71に、このレンズ部20と電気的に接続するためのカメラ側接続端子72を備えている。またレンズ部20は、同じくレンズ側接続面73に、レンズ部20をカメラ部3に装着した際にカメラ側接続端子72と電気的に接続されるレンズ側接続端子74を備えている。これらのカメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74は、カメラ側接続面71、レンズ側接続面73にそれぞれ配置されており、カメラ側接続面71とレンズ側接続面73とを物理的接続機構でもって機械的に連結した状態、すなわちロック状態におけるレンズ部20とカメラ部3との回転位置において、対応するカメラ側接続端子72とレンズ側接続端子74とが接触されるよう、位置や大きさ、形状が設計されている。いいかえると、物理的接続機構でもってカメラ部3とレンズ部20とが連結されると、同時に電気的接続機構の接続も実現される。この結果、従来のように、別途ケーブル等を介してレンズ部を制御系あるいは撮像系と電気的に接続する必要がない。これにより、特に頻繁にレンズ交換を行うような観察においては、レンズ交換時の作業を簡略化できる利点が得られる。またケーブルの本数を減らして、取り回しの点でも有利となる。 Furthermore, the camera unit 3 and the lens unit 20 are provided with an electrical connection mechanism for electrical connection with each other. Specifically, the camera unit includes a camera side connection terminal 72 for electrically connecting to the lens unit 20 on the camera side connection surface 71. Similarly, the lens unit 20 includes a lens-side connection terminal 74 that is electrically connected to the camera-side connection terminal 72 when the lens unit 20 is attached to the camera unit 3 on the lens-side connection surface 73. The camera side connection terminal 72 and the lens side connection terminal 74 are disposed on the camera side connection surface 71 and the lens side connection surface 73, respectively. The physical connection mechanism connects the camera side connection surface 71 and the lens side connection surface 73 to each other. Therefore, in the mechanically connected state, that is, in the rotation position of the lens unit 20 and the camera unit 3 in the locked state, the position and size of the corresponding camera side connection terminal 72 and lens side connection terminal 74 are brought into contact with each other. The shape is designed. In other words, when the camera unit 3 and the lens unit 20 are connected by a physical connection mechanism, the connection of the electrical connection mechanism is realized at the same time. As a result, unlike the prior art, it is not necessary to electrically connect the lens unit to the control system or the imaging system via a separate cable or the like. As a result, an advantage of simplifying the operation at the time of lens replacement can be obtained particularly in observation in which the lens is frequently replaced. Also, the number of cables is reduced, which is advantageous in terms of handling.
なお図23、図24の例では、カメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74は、それぞれカメラ側接続面71、レンズ側接続面73の円周部分に設けられている。このような配置によって、ヘッド部4とカメラ部3との連結の際に端子が他の端子などと接触して表面を擦られるため、表面のごみや異物を削ぎ落として接触抵抗の増大を回避できる。ただし、端子の配置構造はこの例に限定されるものでない。また図23、図24の例では、カメラ側接続端子72、レンズ側接続端子74はそれぞれ7個の端子を備えているが、端子の数はこれに限定されない。 In the example of FIGS. 23 and 24, the camera side connection terminal 72 and the lens side connection terminal 74 are provided on the circumferential portions of the camera side connection surface 71 and the lens side connection surface 73, respectively. With such an arrangement, when the head unit 4 and the camera unit 3 are connected, the terminal comes into contact with other terminals and the surface is rubbed, so that dust and foreign matters on the surface are scraped off to avoid an increase in contact resistance. it can. However, the terminal arrangement structure is not limited to this example. In the example of FIGS. 23 and 24, the camera side connection terminal 72 and the lens side connection terminal 74 are each provided with seven terminals, but the number of terminals is not limited to this.
さらにカメラ部3は、複数の異なる仕様のレンズ部20を交換式に装着可能としている。また各レンズ部20は、それぞれのレンズ部20の種別を示すレンズ種別情報を保持しており、レンズ側接続端子74を介してレンズ種別情報を送出できる。すなわち物理的接続機構によって、カメラ部3にレンズ部20を物理的に装着することで、同時に電気的接続機構による電気的接続も図られる。この結果、本体部5は現在装着されているレンズ部20の種別を、ケーブルレスで取得できるので、現在接続されているレンズ部の種別に応じた適切な動作制御を図ることが可能となる。
(レンズ種別情報)
Furthermore, the camera unit 3 can mount a plurality of lens units 20 having different specifications interchangeably. Each lens unit 20 holds lens type information indicating the type of each lens unit 20, and can transmit the lens type information via the lens side connection terminal 74. That is, by physically attaching the lens unit 20 to the camera unit 3 by the physical connection mechanism, electrical connection by the electrical connection mechanism can be achieved at the same time. As a result, the main body unit 5 can acquire the type of the lens unit 20 that is currently mounted without a cable, so that it is possible to perform appropriate operation control according to the type of the lens unit that is currently connected.
(Lens type information)
レンズ種別情報には、レンズの型式、焦点距離の位置、レンズの筒体の長さ等の情報が含まれる。上述の通り、撮像系101と制御系102とはケーブル部7を介して接続されているので、制御系102で現在装着されているレンズの種別を判別することで、適切な制御を行える。例えば、レンズ部20の物理的な長さを把握することで、レンズ部20をZ上ステージで降下させる際に、観察対象物Sや載置部に接触しないように降下できる下限移動距離を把握して、これよりも降下しないように制限をかけることができる。 The lens type information includes information such as the lens type, the position of the focal length, and the length of the lens barrel. As described above, since the imaging system 101 and the control system 102 are connected via the cable unit 7, appropriate control can be performed by determining the type of the lens currently mounted by the control system 102. For example, by grasping the physical length of the lens unit 20, when the lens unit 20 is lowered on the Z-stage, the lower limit moving distance that can be lowered without touching the observation object S or the placement unit is grasped. Thus, it is possible to limit so as not to descend more than this.
またレンズ種別情報として、レンズ部の情報を直接記録する他、レンズ部の識別情報、例えば型式のみを記録させ、一方型式と対応するレンズ部の詳細情報は、予め本体部5のメモリ部14等に、型式と関連付けられたルックアップテーブルとして記憶しておくこともできる。これにより、本体部5はカメラ部3を通じてレンズ識別情報である型式を取得すると、この型式と対応する詳細情報を、メモリ部14を参照して取得し、取得された情報に基づいてレンズ部20に合致した制御を行うことが可能となる。この方法であれば、レンズ部側に保持すべき情報量を少なくしつつ、必要な情報を本体部5側で把握することが可能となる。 In addition to directly recording lens part information as lens type information, only lens part identification information, for example, a model type, is recorded, and detailed information of the lens part corresponding to one type is stored in advance in the memory part 14 of the main body part 5 or the like. In addition, it can be stored as a lookup table associated with the model. As a result, when the main body unit 5 acquires the model that is the lens identification information through the camera unit 3, the main unit 5 acquires detailed information corresponding to the model with reference to the memory unit 14, and the lens unit 20 based on the acquired information. It is possible to perform control that matches the above. With this method, it is possible to grasp necessary information on the main body unit 5 side while reducing the amount of information to be held on the lens unit side.
顕微鏡装置においては、カメラ部を載置部に対して光軸回りに回転させたいことがある。例えば観察対象物を載置部上で移動させる際には、表示手段の画面上で表示される画像の、上下左右の移動方向が、実際の観察対象物の上下左右の移動方向と感覚的に一致させることが望まれる。また、レンズ部を載置部の上部で傾斜させて観察する傾斜観察においては、傾斜方向を表示手段の左右方向とするよりも、上下方向とした方が感覚的に画像の変化を把握し易いことが多い。このような観察を実現するためには、物理的にカメラ部を載置部に対して回転させる必要がある。 In the microscope apparatus, there is a case where it is desired to rotate the camera unit around the optical axis with respect to the mounting unit. For example, when the observation object is moved on the placement unit, the up / down / left / right movement direction of the image displayed on the screen of the display means is sensibly similar to the up / down / left / right movement direction of the actual observation object. It is desirable to match. Also, in the tilt observation in which the lens unit is tilted at the upper part of the mounting unit, it is easier to grasp the change of the image sensuously when the tilt direction is set to the vertical direction than to the horizontal direction of the display means. There are many cases. In order to realize such observation, it is necessary to physically rotate the camera unit with respect to the mounting unit.
しかしながら、カメラ部の先端に装着されたレンズ部については、必ずしも回転させる必要がない。寧ろ、レンズ部は特に高倍率するにつれて大型化する傾向にあることから、重量も重くなり、レンズ部の保持にはそれなりの機械強度が要求される。このため、十分な剛性を維持しつつレンズ部を回転式としようとすれば、ユーザにおいては重くて大きいレンズ部を回転させる作業が面倒になる上、構成が複雑化してコストも高くなるという問題があった。また、レンズ部はカメラ部から載置部側に突出する姿勢で固定されているため、レンズ部が観察対象物に接触しないように留意する必要もあり、この点においてもレンズ部を回転させる構成は不便となる。 However, it is not always necessary to rotate the lens unit attached to the tip of the camera unit. On the contrary, since the lens part tends to increase in size especially as the magnification is increased, the lens part becomes heavier and a certain mechanical strength is required for holding the lens part. For this reason, if the lens unit is made to be rotatable while maintaining sufficient rigidity, the task of rotating the heavy and large lens unit becomes cumbersome for the user, and the configuration becomes complicated and the cost increases. was there. In addition, since the lens unit is fixed in a posture that protrudes from the camera unit to the mounting unit side, it is necessary to take care that the lens unit does not come into contact with the object to be observed. Is inconvenient.
そこで、レンズ部を支持台に固定する一方で、カメラ部をレンズ部に対して相対的に光軸回りで回転可能とさせる構成が考えられる。しかしながらこの場合は、カメラ部とレンズ部との着脱構造が複雑になるという問題があった。すなわち、一般にカメラ部よりも重厚長大になる傾向にあるレンズ部を、カメラ部の先端から外れないように固定しつつも、必要なときには着脱自在とする機械構造とし、さらに一方ではレンズ部とカメラ部との回転をも許容するような構成とすることは、容易でない。特に、接続部分の剛性と信頼性を高めようとすればするほど、着脱が困難乃至面倒となるため、観察用途や目的に応じて頻繁にレンズ部を交換したいような場面では、レンズ交換作業が極めて煩雑になりかねないというる懸念もあった。 Therefore, a configuration is conceivable in which the lens unit is fixed to the support base, while the camera unit is rotatable around the optical axis relative to the lens unit. However, in this case, there is a problem that the structure for attaching and detaching the camera unit and the lens unit becomes complicated. In other words, the lens part, which tends to be heavier than the camera part in general, has a mechanical structure that can be attached and detached when necessary while fixing it so that it does not come off the tip of the camera part. It is not easy to have a configuration that allows rotation with the part. In particular, as the rigidity and reliability of the connection part is increased, the attachment / detachment becomes more difficult or troublesome. There was also a concern that it could be very cumbersome.
そこで本実施例においては、レンズ部20とカメラ部3との接続部分と、カメラ部3を相対的に回転させる部位とを分離することで、レンズ部20とカメラ部3の着脱構造及びカメラ部3を光軸回りに相対的に回転させる構造を簡素化することに成功したものである。具体的には、図25に示すように、レンズ部20にマウント部26を設け、マウント部26を介してカメラ部3とレンズ部20とを着脱式に接続する一方、マウント部26とレンズ本体27との間は回転自在としている。
(マウント部26)
Therefore, in the present embodiment, the connecting portion between the lens unit 20 and the camera unit 3 and the part that relatively rotates the camera unit 3 are separated, so that the detachable structure of the lens unit 20 and the camera unit 3 and the camera unit are separated. It succeeded in simplifying the structure which rotates 3 relatively to the surroundings of an optical axis. Specifically, as shown in FIG. 25, the lens unit 20 is provided with a mount unit 26, and the camera unit 3 and the lens unit 20 are detachably connected via the mount unit 26, while the mount unit 26 and the lens body. 27 is rotatable.
(Mount 26)
図25に示すレンズ部20は、複数の光学レンズで構成されたレンズ本体27と、このレンズ本体27の端面に装着され、レンズ側接続面73を構成するマウント部26とで構成される。またマウント部26は、カメラ部3と接続するためのマウント側カメラ接続面34aと、その裏面側でレンズ本体27と接続するためのマウント側レンズ接続面34bとを備える。マウント側カメラ接続面34aは、レンズ側接続端子74を備えるレンズ側接続面73としている。よってマウント側カメラ接続面34aは、カメラ部3のカメラ側接続面71と着脱自在に連結する物理的連結機構を設けている。このような物理的連結機構としては、上述した図23等と同様の構成が利用できる。いいかえると、物理的連結機構ではカメラ部3とレンズ部20との光軸回りの回転は許容されず、所定の回転位置すなわち回転角度で固定される状態となる。
(回転機構)
The lens unit 20 shown in FIG. 25 includes a lens body 27 composed of a plurality of optical lenses, and a mount unit 26 that is attached to the end surface of the lens body 27 and forms the lens-side connection surface 73. The mount unit 26 includes a mount-side camera connection surface 34 a for connecting to the camera unit 3 and a mount-side lens connection surface 34 b for connecting to the lens body 27 on the back surface side. The mount-side camera connection surface 34 a is a lens-side connection surface 73 including a lens-side connection terminal 74. Therefore, the mount-side camera connection surface 34 a is provided with a physical connection mechanism that is detachably connected to the camera-side connection surface 71 of the camera unit 3. As such a physical coupling mechanism, the same configuration as that in FIG. In other words, in the physical coupling mechanism, the camera unit 3 and the lens unit 20 are not allowed to rotate around the optical axis, and are fixed at a predetermined rotation position, that is, a rotation angle.
(Rotating mechanism)
これに対してマウント側レンズ接続面34bは、レンズ本体27との接続面でカメラ部3の光軸回りに回転自在に連結されている。このためマウント側レンズ接続面34bとレンズ本体27との接続面は、回転機構を備えている。回転機構として、図25の例では、マウント部26の中心から突出されたマウント円柱部を、レンズ本体27の端縁に形成された筒状体に挿入し、さらに筒状体の側面に開口されたねじ穴に螺合された止めネジの進行でもって、筒状体とマウント円柱部とを連結する。止めネジを緩めると、レンズ本体27とマウント部26とを相対的に回転させることができ、所定の回転位置でもって止めネジを締結することで、この回転角度にて固定できる。なお回転機構の例は、この構成に限られず、カメラ部の光軸回りにレンズ部20を回転自在として任意の角度で保持可能な既知の構成が適宜採用できる。 On the other hand, the mount side lens connection surface 34 b is connected to the lens body 27 so as to be rotatable around the optical axis of the camera unit 3. For this reason, the connection surface between the mount side lens connection surface 34b and the lens body 27 is provided with a rotation mechanism. As the rotation mechanism, in the example of FIG. 25, the mount column portion protruding from the center of the mount portion 26 is inserted into a cylindrical body formed at the edge of the lens body 27 and further opened on the side surface of the cylindrical body. The cylindrical body and the mount column portion are connected by the advance of the set screw screwed into the screw hole. When the set screw is loosened, the lens body 27 and the mount portion 26 can be rotated relative to each other, and can be fixed at this rotational angle by fastening the set screw at a predetermined rotational position. Note that the example of the rotation mechanism is not limited to this configuration, and a known configuration that can hold the lens unit 20 around the optical axis of the camera unit and can hold the lens unit 20 at an arbitrary angle can be appropriately employed.
なお図25の例では、説明の都合上マウント部26とレンズ本体27とを分離しているが、実際にはマウント部26とレンズ本体27とは分離できず、光軸回りに回転自在に連結している。 In the example of FIG. 25, the mount portion 26 and the lens body 27 are separated for convenience of explanation, but actually the mount portion 26 and the lens body 27 cannot be separated, and are connected so as to be rotatable around the optical axis. doing.
また変形例として、マウント部をヘッド傾斜機構に固定することもできる。ヘッド傾斜機構は載置部と物理的に接続されているため、マウント部が載置部に対して位置が固定されることとなって、マウント部に装着されたレンズ部も載置部に対して位置が固定される。この結果、レンズ部を可動式とする構成に比べ、レンズ部が観察対象物に接触する事態を回避できる。 As a modification, the mount portion can be fixed to the head tilt mechanism. Since the head tilting mechanism is physically connected to the mounting unit, the position of the mount unit is fixed with respect to the mounting unit, and the lens unit mounted on the mounting unit is also connected to the mounting unit. Position is fixed. As a result, it is possible to avoid a situation in which the lens unit comes into contact with the observation object as compared with a configuration in which the lens unit is movable.
このようにして、カメラ部3とマウント部26との接続面は着脱構成とし、マウント部26とレンズ本体27との接続面は回転自在とすることで、カメラ部3を載置部に対して光軸回りに回転させることを許容しつつも、カメラ部3は所定の姿勢で保持させることができ、拡大観察の自由度を高めることができる。 In this way, the connection surface between the camera unit 3 and the mount unit 26 is configured to be detachable, and the connection surface between the mount unit 26 and the lens body 27 is rotatable so that the camera unit 3 can be moved with respect to the mounting unit. While allowing rotation around the optical axis, the camera unit 3 can be held in a predetermined posture, and the degree of freedom of magnification observation can be increased.
以上のマウント部26によって、カメラ部3を載置部に対して、カメラ部3の光軸回りにおいて任意の回転角度で保持することができる。この結果、レンズ部20の光軸回りの姿勢すなわち回転角度によらず、カメラ部3を任意の回転角度に調整して撮像することができる。 制御手段19は、カメラ部3が任意の角度で撮像した複数枚の画像を合成して深度合成画像61を作成し表示手段4に表示させることができる。高さ情報抽出手段24は制御手段19が作成した深度合成画像61に基づいて、任意の回転角度における観察対象物Sの高さ情報を算出することができる。制御手段19は、高さ情報抽出手段24が算出した観察対象物Sの高さ情報に基づいて、任意の回転角度の高さグラフである投影図62、ヒストグラム63、3D画像64等を作成することができる。 With the mount unit 26 described above, the camera unit 3 can be held with respect to the mounting unit at an arbitrary rotation angle around the optical axis of the camera unit 3. As a result, the camera unit 3 can be adjusted to an arbitrary rotation angle and imaged regardless of the attitude of the lens unit 20 around the optical axis, that is, the rotation angle. The control means 19 can create a depth composite image 61 by combining a plurality of images captured by the camera unit 3 at an arbitrary angle and display them on the display means 4. The height information extraction unit 24 can calculate the height information of the observation object S at an arbitrary rotation angle based on the depth composite image 61 created by the control unit 19. Based on the height information of the observation object S calculated by the height information extraction unit 24, the control unit 19 creates a projection diagram 62, a histogram 63, a 3D image 64, and the like, which are height graphs of arbitrary rotation angles. be able to.
本発明の顕微鏡装置は、反射、透過型等のデジタルマイクロスコープ、デジタルカメラに好適に利用できる。また、本技術を蛍光顕微鏡に適用する場合、照明光に対する観察対象物からの反射光若しくは透過光は、励起光として読み替えることができる。 The microscope apparatus of the present invention can be suitably used for a digital microscope such as a reflection type and a transmission type, and a digital camera. In addition, when the present technology is applied to a fluorescence microscope, reflected light or transmitted light from an observation target with respect to illumination light can be read as excitation light.
100…拡大観察装置
101…撮像系
102…制御系
2…照明手段
2A…落射照明
2B…透過照明
S…観察対象物
3…カメラ部
4…表示手段
5…本体部
6…ヘッド部
7…ケーブル部
8…ステージ
9…光学系
10…光軸
12…撮像素子
13…下ステージ昇降部
14…メモリ部
15…インターフェイス
16…操作部
17…撮像素子制御回路
19…制御手段
20…レンズ部
21…光ファイバ
22…コネクタ
24…高さ情報抽出手段
25…取付部材
26…マウント部
27…レンズ本体
28、32…モータ制御回路
29、33…ステッピングモータ
31…上ステージ昇降部
34a…マウント側カメラ接続面
34b…マウント側レンズ接続面
35…θステージ
37…揺動軸
38…中間連結部
40…支持台
42…ベース部
44…ステージ固定機構
45…ヘッド傾斜機構
61…深度合成画像
62…投影図
63…ヒストグラム
64…3D画像
65…上限バー
66…下限バー
67…3D表示像
68…平面
69…直線
71…カメラ側接続面
72…カメラ側接続端子
73…レンズ側接続面
74…レンズ側接続端子
112…操作領域
172…高さ範囲手動指定欄
173…高さグラフ表示欄
174…全体スライダ
175…拡大スライダ
176…上限操作ツマミ
177…下限操作ツマミ
178…上限バー
179…下限バー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Magnification observation apparatus 101 ... Imaging system 102 ... Control system 2 ... Illumination means 2A ... Epi-illumination illumination 2B ... Transmission illumination S ... Observation object 3 ... Camera part 4 ... Display means 5 ... Main-body part 6 ... Head part 7 ... Cable part DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Stage 9 ... Optical system 10 ... Optical axis 12 ... Imaging element 13 ... Lower stage raising / lowering part 14 ... Memory part 15 ... Interface 16 ... Operation part 17 ... Imaging element control circuit 19 ... Control means 20 ... Lens part 21 ... Optical fiber DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Connector 24 ... Height information extraction means 25 ... Mounting member 26 ... Mount part 27 ... Lens main body 28, 32 ... Motor control circuit 29, 33 ... Stepping motor 31 ... Upper stage raising / lowering part 34a ... Mount side camera connection surface 34b ... Mount-side lens connection surface 35... Θ stage 37... Oscillating shaft 38. Intermediate connecting portion 40. Support base 42. Tilt mechanism 61 ... Depth composite image 62 ... Projection diagram 63 ... Histogram 64 ... 3D image 65 ... Upper limit bar 66 ... Lower limit bar 67 ... 3D display image 68 ... Plane 69 ... Straight line 71 ... Camera side connection surface 72 ... Camera side connection terminal 73 ... lens side connection surface 74 ... lens side connection terminal 112 ... operation area 172 ... height range manual designation field 173 ... height graph display field 174 ... overall slider 175 ... enlargement slider 176 ... upper limit operation knob 177 ... lower limit operation knob 178 ... Upper limit bar 179 ... Lower limit bar
Claims (10)
前記載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するためのカメラ部と、
前記カメラ部と光軸を一致させて光学的に結合されたレンズ部と、
前記カメラ部で画像を撮像する際の撮像条件を設定するための撮像条件設定部と、
前記載置部に載置された観察対象物の観察面と前記レンズ部との相対高さを自動で調整可能なZ軸移動手段と、
前記載置部とレンズ部との相対位置を変化可能なXY軸移動機構と、
前記載置部に載置された対象物と前記レンズ部との相対高さを、前記Z軸移動手段で変化させる高さ範囲を設定する高さ範囲設定手段と、
前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲内で、前記Z軸移動手段によって変化された異なる相対距離で撮像された複数枚の画像を合成した合成画像を生成するための画像合成手段と、
前記画像合成手段が生成した合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出する高さ情報抽出手段と、
前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布を示す高さグラフを表示するための高さグラフ表示領域を含む表示手段と、
前記高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記高さ情報抽出手段で抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する高さグラフ生成手段と、を備え、
前記表示手段は、前記高さグラフ表示領域に、前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示し、前記高さグラフに重ねて、前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲の上限を表示する拡大観察装置。 A placement unit for placing an object to be observed;
A camera unit for capturing an image of the observation object placed on the placement unit;
A lens unit optically coupled with the camera unit aligned with the optical axis;
An imaging condition setting unit for setting imaging conditions when an image is captured by the camera unit;
Z-axis moving means capable of automatically adjusting the relative height between the observation surface of the observation object placed on the placement portion and the lens portion;
An XY axis moving mechanism capable of changing a relative position between the mounting portion and the lens portion;
A height range setting means for setting a height range in which the relative height between the object placed on the placing portion and the lens portion is changed by the Z-axis moving means;
Image synthesizing means for generating a synthesized image obtained by synthesizing a plurality of images taken at different relative distances changed by the Z-axis moving means within the height range set by the height range setting means; ,
Height information extraction means for extracting height information contained in each pixel of the composite image generated by the image composition means;
Display means including a height graph display area for displaying a height graph indicating a distribution of height information extracted by the height information extraction means ;
As the height graph, a projection diagram showing the distribution of the highest height information when the distribution of height information extracted by the height information extraction means is projected in the side surface direction orthogonal to the height direction, or the height A height graph generating means for generating a histogram of height information extracted by the height information extracting means ,
The display means displays the projection or histogram as the height graph in the height graph display area, and overlaps the height graph to set an upper limit of the height range set by the height range setting means. Magnifying observation device that displays .
前記高さグラフ表示領域は、前記高さ範囲設定手段で設定された高さ範囲の上限を超える範囲まで前記高さグラフを表示可能としてなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation device according to claim 1 ,
The magnified observation apparatus, wherein the height graph display area can display the height graph up to a range exceeding an upper limit of a height range set by the height range setting means.
前記高さ範囲設定手段が、高さ範囲を、前記レンズ部に含まれる光学レンズ系の情報に基づいて、該光学レンズ系の焦点深度に基づいて予め設定された規定の範囲として自動で設定可能としてなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to claim 1 or 2 ,
The height range setting means can automatically set the height range as a predetermined range preset based on the depth of focus of the optical lens system based on the information of the optical lens system included in the lens unit. A magnifying observation apparatus characterized by comprising:
前記高さ範囲設定手段が、高さ範囲を任意に調整可能としてなることを特徴とする拡大観察装置。 A magnifying observation apparatus according to claim 1 to 3,
The magnification observation apparatus characterized in that the height range setting means can arbitrarily adjust the height range.
前記Z軸移動手段が、前記レンズ部側を移動させて前記載置部とレンズ部との相対距離を調整可能としてなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation device according to any one of claims 1 to 4 ,
The magnifying observation apparatus characterized in that the Z-axis moving means can adjust the relative distance between the mounting portion and the lens portion by moving the lens portion side.
前記レンズ部とカメラ部は一体となってヘッド部を構成しており、
前記Z軸移動手段が、前記ヘッド部を移動させて前記載置部とレンズ部との相対距離を調整可能としてなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The lens part and the camera part together constitute a head part,
The magnifying observation apparatus characterized in that the Z-axis moving means can adjust the relative distance between the mounting portion and the lens portion by moving the head portion.
観察対象に照明光を照射するための照明手段を備えることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 6 , further comprising:
A magnification observation apparatus comprising illumination means for irradiating an observation target with illumination light.
載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するためのカメラ部と光軸を一致させたレンズ部を、該観察対象物の観察面との距離を調整して高さ方向に移動させる高さ範囲を設定する工程と、
前記高さ範囲内で前記レンズ部を、一方の限界位置から他方の限界位置に向かって移動させながら、異なる高さの画像を前記撮像手段で複数枚撮像する工程と、
撮像された複数の画像から、焦点の合った位置を合成して合成画像を生成する工程と、
画像合成処理により得られた合成画像を表示手段に表示すると共に、該合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出し、高さ情報の分布を示す高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する工程と、
前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示して、前記設定された高さ範囲の上限を前記高さグラフと重ねて高さグラフ表示領域に表示する工程と、
前記表示手段に表示された深度合成画像と高さグラフとを対比しながら、必要に応じて高さ範囲の再設定を促す工程と、
を含むことを特徴とする拡大画像観察方法。 An enlarged image observation method for displaying an image obtained by imaging an observation object,
Move the camera unit for taking an image of the observation object placed on the placement part and the lens part with the same optical axis in the height direction by adjusting the distance from the observation surface of the observation object A step of setting a height range to be performed;
Capturing a plurality of images of different heights with the imaging means while moving the lens unit from one limit position toward the other limit position within the height range; and
Synthesizing in-focus positions from a plurality of captured images to generate a composite image; and
The composite image obtained by the image composition processing is displayed on the display means, and height information contained in each pixel of the composite image is extracted, and a height graph showing the distribution of the height information is orthogonal to the height direction. Generating a projection diagram showing a distribution of the highest height information when the distribution of the extracted height information is projected in a lateral direction, or a histogram of the extracted height information;
Displaying the projection or histogram as the height graph, and displaying the upper limit of the set height range in a height graph display area overlapping the height graph;
A step of prompting resetting of the height range as necessary while comparing the depth composite image displayed on the display means and the height graph;
An enlarged image observation method comprising:
載置部に載置された観察対象物の画像を撮像するための撮像手段と光軸を一致させたレンズ部を、該観察対象物の観察面との距離を調整して高さ方向に移動させる高さ範囲を設定する機能と、
前記高さ範囲内で前記レンズ部を、一方の限界位置から他方の限界位置に向かって移動させながら、異なる高さの画像を前記撮像手段で複数枚撮像する機能と、
撮像された複数の画像から、焦点の合った位置を合成して合成画像を生成する機能と、
画像合成処理により得られた合成画像を表示手段に表示する機能と、
該合成画像の各画素に含まれる高さ情報を抽出し、高さ情報の分布を示す高さグラフとして、高さ方向と直交する側面方向に前記抽出された高さ情報の分布を投影したときの最も高い高さ情報の分布を示す投影図、又は前記抽出された高さ情報のヒストグラムを生成する機能と、
前記投影図又はヒストグラムを前記高さグラフとして表示して、前記設定された高さ範囲の上限を前記高さグラフと重ねて高さグラフ表示領域に表示する機能と
をコンピュータに実現させることを特徴とする拡大画像観察プログラム。 An enlarged image observation program for displaying an image obtained by imaging an observation object,
Move the imaging unit for capturing the image of the observation object placed on the placement part and the lens part whose optical axis is aligned with the distance from the observation surface of the observation object in the height direction. A function to set the height range to be
A function of capturing a plurality of images of different heights with the imaging means while moving the lens unit from one limit position toward the other limit position within the height range;
A function of generating a composite image by combining in-focus positions from a plurality of captured images;
A function of displaying the composite image obtained by the image composition processing on the display means;
When the height information included in each pixel of the composite image is extracted and the distribution of the extracted height information is projected in a side surface direction orthogonal to the height direction as a height graph indicating the distribution of height information A projection view showing the distribution of the highest height information, or a function of generating a histogram of the extracted height information;
A function of displaying the projection map or histogram as the height graph and displaying the upper limit of the set height range on the height graph display area so as to overlap the height graph is realized by a computer. Enlarged image observation program.
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