JPH05227460A - 大きな焦点深度を得るための撮像方法及び大きな焦点深度が得られる撮像システム - Google Patents
大きな焦点深度を得るための撮像方法及び大きな焦点深度が得られる撮像システムInfo
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- JPH05227460A JPH05227460A JP4059178A JP5917892A JPH05227460A JP H05227460 A JPH05227460 A JP H05227460A JP 4059178 A JP4059178 A JP 4059178A JP 5917892 A JP5917892 A JP 5917892A JP H05227460 A JPH05227460 A JP H05227460A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光学的な手段を用いずに大きな焦点深度を得る
ことのできる撮像方法及びそのための撮像システムの提
供。 【構成】撮像対象物に対する焦点合わせ状態が異なった
複数の画像を撮像し、この複数の画像について各画像内
で各画素ごとに当該画素の周辺の複数の画素との輝度値
の差分を取ると共に、この差分を各画像の対応画素につ
いて比較し、この比較結果に基づいて最大の差分を持つ
画素を選択的に取り出し、この選択された画素により出
力画像を形成するようにしている。
ことのできる撮像方法及びそのための撮像システムの提
供。 【構成】撮像対象物に対する焦点合わせ状態が異なった
複数の画像を撮像し、この複数の画像について各画像内
で各画素ごとに当該画素の周辺の複数の画素との輝度値
の差分を取ると共に、この差分を各画像の対応画素につ
いて比較し、この比較結果に基づいて最大の差分を持つ
画素を選択的に取り出し、この選択された画素により出
力画像を形成するようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、大きな焦点深度を得
るための撮像方法及び撮像システムに関する。
るための撮像方法及び撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平２−２０７４０１号ある
いは特願平２−２２４３３３号等に示されるビデオシス
テム方式の拡大観察装置は、観察したい物を例えば２０
〜１０００倍と言った倍率で手軽に拡大観察できるとい
う従来の顕微鏡にはない特徴を持っている。
いは特願平２−２２４３３３号等に示されるビデオシス
テム方式の拡大観察装置は、観察したい物を例えば２０
〜１０００倍と言った倍率で手軽に拡大観察できるとい
う従来の顕微鏡にはない特徴を持っている。
【０００３】これは固体撮像素子を用いたビデオシステ
ムに拡大用の光学レンズ系を組み合わせ、さらに強力な
照明光を得るための特殊な集光ガイドの採用により可能
になったシステムで、何らの加工を施すことなくそのま
まの状態で観察物を拡大観察できるようになっている。
ムに拡大用の光学レンズ系を組み合わせ、さらに強力な
照明光を得るための特殊な集光ガイドの採用により可能
になったシステムで、何らの加工を施すことなくそのま
まの状態で観察物を拡大観察できるようになっている。
【０００４】このような拡大観察装置にとって重要なこ
との一つに焦点深度の問題がある。すなわち、観察物を
そのままの状態で撮像するものであるから、より大きな
焦点深度がないと観察物表面の凹凸乃至高低変化をその
広い変化範囲について鮮明に捉えることができず、観察
の質を十分に確保できないということである。
との一つに焦点深度の問題がある。すなわち、観察物を
そのままの状態で撮像するものであるから、より大きな
焦点深度がないと観察物表面の凹凸乃至高低変化をその
広い変化範囲について鮮明に捉えることができず、観察
の質を十分に確保できないということである。
【０００５】ところで、光学的な焦点深度は、主にレン
ズの焦点距離及び絞りの程度により決まる。しかるに、
レンズの焦点距離は種々の要求から自由度が制限される
ので、結局、絞りを強くすることによりより大きな焦点
深度を得ることになる。しかし、絞りを強くするとそれ
だけ入射光量が減少するとう問題があり、また絞りで調
整できる範囲には自ずから限界がある。
ズの焦点距離及び絞りの程度により決まる。しかるに、
レンズの焦点距離は種々の要求から自由度が制限される
ので、結局、絞りを強くすることによりより大きな焦点
深度を得ることになる。しかし、絞りを強くするとそれ
だけ入射光量が減少するとう問題があり、また絞りで調
整できる範囲には自ずから限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
は、光学的な手段を用いずに大きな焦点深度を得ること
のできる撮像方法及びそのための撮像システムの提供を
目的とする。
は、光学的な手段を用いずに大きな焦点深度を得ること
のできる撮像方法及びそのための撮像システムの提供を
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的のために
この発明では、撮像対象物に対する焦点合わせ状態が異
なった複数の画像を撮像し、この複数の画像について各
画像内で各画素ごとに当該画素の周辺の複数の画素との
輝度値の差分を取ると共に、この差分を各画像の対応画
素について比較し、この比較結果に基づいて最大の差分
を持つ画素を選択的に取り出し、この選択された画素に
より出力画像を形成するようにしている。
この発明では、撮像対象物に対する焦点合わせ状態が異
なった複数の画像を撮像し、この複数の画像について各
画像内で各画素ごとに当該画素の周辺の複数の画素との
輝度値の差分を取ると共に、この差分を各画像の対応画
素について比較し、この比較結果に基づいて最大の差分
を持つ画素を選択的に取り出し、この選択された画素に
より出力画像を形成するようにしている。
【０００８】このように処理することにより、結果的に
大きな焦点深度の画像が得られるのは以下のような原理
によるものである。すなわち、撮像対象物表面の特定の
部分に対し焦点合わせを異ならせた状態の各画像は、撮
像対象物表面に高低変化があれば、それぞれの焦点合わ
せ状態に応じて、この高低中の特定の高さの部位に選択
的に焦点がもっとも合った画像となる。
大きな焦点深度の画像が得られるのは以下のような原理
によるものである。すなわち、撮像対象物表面の特定の
部分に対し焦点合わせを異ならせた状態の各画像は、撮
像対象物表面に高低変化があれば、それぞれの焦点合わ
せ状態に応じて、この高低中の特定の高さの部位に選択
的に焦点がもっとも合った画像となる。
【０００９】一方、焦点の合った画像ほど当該画像にお
ける隣接画素間の輝度諧調が明確に現れる。そして、こ
の輝度諧調の明確性は周辺画素との輝度値の差分の大小
として捉えることができる。つまり、差分が最も大きい
状態の画像における当該画素が撮像対象物の対応部位に
ついて最も焦点が合った状態の画素ということである。
ける隣接画素間の輝度諧調が明確に現れる。そして、こ
の輝度諧調の明確性は周辺画素との輝度値の差分の大小
として捉えることができる。つまり、差分が最も大きい
状態の画像における当該画素が撮像対象物の対応部位に
ついて最も焦点が合った状態の画素ということである。
【００１０】したがって、各画像から最大の差分を持つ
画素を選択的に取り出し、この選択された画素により出
力画像を形成するようにすれば、結局、撮像対象物表面
の部分的な高低変化について、各高さ部分に応じて最適
に焦点を合わせた画像を言わば切り張りした状態が得ら
れ、結果的に大きな焦点深度の画像が得られるものであ
る。
画素を選択的に取り出し、この選択された画素により出
力画像を形成するようにすれば、結局、撮像対象物表面
の部分的な高低変化について、各高さ部分に応じて最適
に焦点を合わせた画像を言わば切り張りした状態が得ら
れ、結果的に大きな焦点深度の画像が得られるものであ
る。
【００１１】このような撮像方法を実行するための撮像
システムは、撮像手段、撮像対象物に対する撮像手段の
焦点合わせ状態を選択的に異ならせるための焦点合わせ
状態選択手段、焦点合わせ状態が異なった画像ごとに設
けられる複数の画素情報蓄積手段、各画素情報蓄積手段
に蓄積された各画素について当該画素の周辺の複数の画
素との輝度値の差分を取るための差分演算手段、各画像
間で対応画素について差分を比較する差分比較手段、及
び差分の比較結果に基づいて各画像から画素を選択する
ための画素選択手段を備えてなる。
システムは、撮像手段、撮像対象物に対する撮像手段の
焦点合わせ状態を選択的に異ならせるための焦点合わせ
状態選択手段、焦点合わせ状態が異なった画像ごとに設
けられる複数の画素情報蓄積手段、各画素情報蓄積手段
に蓄積された各画素について当該画素の周辺の複数の画
素との輝度値の差分を取るための差分演算手段、各画像
間で対応画素について差分を比較する差分比較手段、及
び差分の比較結果に基づいて各画像から画素を選択する
ための画素選択手段を備えてなる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。撮像シ
ステムは、図１に示すように、ＣＣＤ素子のような固体
撮像素子及び固体撮像素子から出力する信号を画像信号
にして出力する処理部等（図示せず）を内蔵したカメラ
１を撮像手段として備え、またこのカメラ１からの画像
信号を処理し、あるいはカメラ１に対し撮像の際の条
件、具体的には撮像対象物に対する焦点合わせ状態を異
ならせるための指示等の処理を行なう処理装置を備え、
さらに処理装置から出力される信号による画像の再生が
なされる図示せぬ再生手段を備えてなっている。
ステムは、図１に示すように、ＣＣＤ素子のような固体
撮像素子及び固体撮像素子から出力する信号を画像信号
にして出力する処理部等（図示せず）を内蔵したカメラ
１を撮像手段として備え、またこのカメラ１からの画像
信号を処理し、あるいはカメラ１に対し撮像の際の条
件、具体的には撮像対象物に対する焦点合わせ状態を異
ならせるための指示等の処理を行なう処理装置を備え、
さらに処理装置から出力される信号による画像の再生が
なされる図示せぬ再生手段を備えてなっている。
【００１２】処理装置は、切り換え操作部、輝度信号処
理部、及び色信号処理部を備えている。切り換え操作部
は、焦点合わせ状態選択手段であるフォーカス切り換え
信号発生器２を備えており、輝度信号から分離された同
期信号に基づいてフォーカス切り換え信号発生器２で発
生させた信号によりカメラ１にフォーカスＩ及びフォー
カスIIとして異なる焦点合わせ状態を取らせるものであ
る。
理部、及び色信号処理部を備えている。切り換え操作部
は、焦点合わせ状態選択手段であるフォーカス切り換え
信号発生器２を備えており、輝度信号から分離された同
期信号に基づいてフォーカス切り換え信号発生器２で発
生させた信号によりカメラ１にフォーカスＩ及びフォー
カスIIとして異なる焦点合わせ状態を取らせるものであ
る。
【００１３】焦点合わせ状態を異ならせる手法として
は、例えば、カメラ１を撮像対象物に対し前後動させる
手法、あるいはそれぞれ異なる物体距離を有する撮像系
を同一の光軸を共用できるようにしてカメラ１内に複数
設けこれを選択的に用いる手法等が可能である。
は、例えば、カメラ１を撮像対象物に対し前後動させる
手法、あるいはそれぞれ異なる物体距離を有する撮像系
を同一の光軸を共用できるようにしてカメラ１内に複数
設けこれを選択的に用いる手法等が可能である。
【００１４】輝度信号処理部は、画素情報蓄積手段であ
るフォーカスＩ用フレームメモリ３ａ及びフォーカスII
用フレームメモリ３ｂを備え、また差分演算手段である
差分演算回路４ａ、４ｂを各メモリ３ａ、３ｂに対応し
て備え、さらに差分比較手段として差分比較器５を備え
ると共に、輝度信号用の画素選択手段として輝度信号選
択器６を備えている。
るフォーカスＩ用フレームメモリ３ａ及びフォーカスII
用フレームメモリ３ｂを備え、また差分演算手段である
差分演算回路４ａ、４ｂを各メモリ３ａ、３ｂに対応し
て備え、さらに差分比較手段として差分比較器５を備え
ると共に、輝度信号用の画素選択手段として輝度信号選
択器６を備えている。
【００１５】そして、フォーカス切り換え信号発生器２
からの信号に同期して格納の切り換えを行なわせるメモ
リ切り換え器７により、フォーカスＩで撮られた画像の
各画素がフォーカスＩ用フレームメモリ３ａに、またフ
ォーカスIIで撮られた画像の各画素がフォーカスII用フ
レームメモリ３ｂにそれぞれ選択的に一旦格納され、ま
た各メモリに格納された各画素について、差分演算回路
４ａ、４ｂにより、周辺画素との輝度値の差分が演算さ
れる。
からの信号に同期して格納の切り換えを行なわせるメモ
リ切り換え器７により、フォーカスＩで撮られた画像の
各画素がフォーカスＩ用フレームメモリ３ａに、またフ
ォーカスIIで撮られた画像の各画素がフォーカスII用フ
レームメモリ３ｂにそれぞれ選択的に一旦格納され、ま
た各メモリに格納された各画素について、差分演算回路
４ａ、４ｂにより、周辺画素との輝度値の差分が演算さ
れる。
【００１６】この差分演算は、図２に示すような画素ｅ
とその周辺の隣接画素ａ、ｂ、……の関係を例にとる
と、例えば、画素ｅと画素ｂの差分素（ｂ−ｅ）及び、
画素ｅと画素ｄの差分素（ｄ−ｅ）を取り、この両差分
素の絶対値を加算して算出される。
とその周辺の隣接画素ａ、ｂ、……の関係を例にとる
と、例えば、画素ｅと画素ｂの差分素（ｂ−ｅ）及び、
画素ｅと画素ｄの差分素（ｄ−ｅ）を取り、この両差分
素の絶対値を加算して算出される。
【００１７】各差分演算回路４ａ、４ｂでの演算結果
は、差分比較器５においてフォーカスＩ画像とフォーカ
スII画像との対応画素間について比較され、この比較結
果に基づき差分の大きい方の画素が輝度信号選択器６に
より選択されて出力される。
は、差分比較器５においてフォーカスＩ画像とフォーカ
スII画像との対応画素間について比較され、この比較結
果に基づき差分の大きい方の画素が輝度信号選択器６に
より選択されて出力される。
【００１８】色信号処理部は、輝度信号処理部と同様
に、フォーカスの異なる画像の各画素を別々に格納する
ために、メモリ切り換え器８を備えると共に、フォーカ
スＩ用フレームメモリ９ａ及びフォーカスII用フレーム
メモリ９ｂを備えており、さらに輝度信号処理部からの
信号を利用して画素選択を行なう色信号選択器１０を画
素選択手段として備えている。
に、フォーカスの異なる画像の各画素を別々に格納する
ために、メモリ切り換え器８を備えると共に、フォーカ
スＩ用フレームメモリ９ａ及びフォーカスII用フレーム
メモリ９ｂを備えており、さらに輝度信号処理部からの
信号を利用して画素選択を行なう色信号選択器１０を画
素選択手段として備えている。
【００１９】尚、この撮像システムには、以上説明した
要素の他にも種々の要素が含まれているが、それらは何
れも従来より公知のビデオシステムに汎用されているも
のであるからその説明は省略した。また、この実施例の
撮像システムでは、焦点合わせ状態をフォーカスＩ及び
フォーカスIIの２種としているが、これを必要に応じて
３種以上にすることは特に説明するまでもなく容易に可
能である。
要素の他にも種々の要素が含まれているが、それらは何
れも従来より公知のビデオシステムに汎用されているも
のであるからその説明は省略した。また、この実施例の
撮像システムでは、焦点合わせ状態をフォーカスＩ及び
フォーカスIIの２種としているが、これを必要に応じて
３種以上にすることは特に説明するまでもなく容易に可
能である。
【００２０】
【発明の効果】この発明による撮像方法及び撮像システ
ムは、以上説明したように、撮像対象物に対し焦点合わ
せを異ならせた状態の複数の画像を撮り、この複数の画
像から、画素間の輝度値差分の大小をいう基準を用いる
ことにより、より焦点の合った画素を選択して出力画像
を形成するようにしているものであり、これにより画像
合成的に大きな焦点深度を得ることができるので、光学
的な手法による場合の種々の不利益を避けらることがで
き、また光学的な手法では実現できないような大きな焦
点深度を可能にすることができる。したがって、例えば
ビデオシステム方式の拡大観察システムにこれを用いる
ことにより、拡大観察の質をより一層向上させることが
できる。
ムは、以上説明したように、撮像対象物に対し焦点合わ
せを異ならせた状態の複数の画像を撮り、この複数の画
像から、画素間の輝度値差分の大小をいう基準を用いる
ことにより、より焦点の合った画素を選択して出力画像
を形成するようにしているものであり、これにより画像
合成的に大きな焦点深度を得ることができるので、光学
的な手法による場合の種々の不利益を避けらることがで
き、また光学的な手法では実現できないような大きな焦
点深度を可能にすることができる。したがって、例えば
ビデオシステム方式の拡大観察システムにこれを用いる
ことにより、拡大観察の質をより一層向上させることが
できる。
【図１】この発明による撮像システムの構成図。
【図２】画素の隣接関係を示す説明図。
１ カメラ（撮像手段） ２ フォーカス切り換え信号発生器（焦点合わせ状態選
択手段） ３ａ フォーカスＩ用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ３ｂ フォーカスII用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ４ａ 差分演算回路（差分演算手段） ４ｂ 差分演算回路（差分演算手段） ５ 差分比較器（差分比較手段） ６ 輝度信号選択器（画素選択手段） １０ 色信号選択器（画素選択手段） ９ａ フォーカスＩ用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ９ｂ フォーカスII用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段）
択手段） ３ａ フォーカスＩ用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ３ｂ フォーカスII用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ４ａ 差分演算回路（差分演算手段） ４ｂ 差分演算回路（差分演算手段） ５ 差分比較器（差分比較手段） ６ 輝度信号選択器（画素選択手段） １０ 色信号選択器（画素選択手段） ９ａ フォーカスＩ用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段） ９ｂ フォーカスII用フレームメモリ（画素情報蓄積手
段）
Claims (2)
- 【請求項１】 撮像対象物に対する焦点合わせ状態が異
なった複数の画像を撮像し、この複数の画像について各
画像内で各画素ごとに当該画素の周辺の複数の画素との
輝度値の差分を取ると共に、この差分を各画像の対応画
素について比較し、この比較結果に基づいて最大の差分
を持つ画素を選択的に取り出し、この選択された画素に
より出力画像を形成するようにしてなる撮像方法。 - 【請求項２】 撮像手段、撮像対象物に対する撮像手段
の焦点合わせ状態を選択的に異ならせるための焦点合わ
せ状態選択手段、焦点合わせ状態が異なった画像ごとに
設けられる複数の画素情報蓄積手段、各画素情報蓄積手
段に蓄積された各画素について当該画素の周辺の複数の
画素との輝度値の差分を取るための差分演算手段、各画
像間で対応画素について差分を比較する差分比較手段、
及び差分の比較結果に基づいて各画像から画素を選択す
るための画素選択手段を備えてなる撮像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059178A JPH05227460A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 大きな焦点深度を得るための撮像方法及び大きな焦点深度が得られる撮像システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059178A JPH05227460A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 大きな焦点深度を得るための撮像方法及び大きな焦点深度が得られる撮像システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05227460A true JPH05227460A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=13105888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4059178A Pending JPH05227460A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 大きな焦点深度を得るための撮像方法及び大きな焦点深度が得られる撮像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05227460A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001516108A (ja) * | 1997-09-11 | 2001-09-25 | ミュラー・マルクス・エル | 光学的に検出可能なデータを収集して記憶する方法 |
| US6344930B1 (en) | 1999-03-03 | 2002-02-05 | Denso Corporation | Total-focus imaging apparatus using a variable-focus lens |
| US6538249B1 (en) | 1999-07-09 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Image-formation apparatus using charged particle beams under various focus conditions |
| JP2006267261A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Victor Co Of Japan Ltd | オートフォーカス装置 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP4059178A patent/JPH05227460A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001516108A (ja) * | 1997-09-11 | 2001-09-25 | ミュラー・マルクス・エル | 光学的に検出可能なデータを収集して記憶する方法 |
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| US6653633B2 (en) | 1999-07-09 | 2003-11-25 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| US6936818B2 (en) | 1999-07-09 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| US7109485B2 (en) | 1999-07-09 | 2006-09-19 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| US7329868B2 (en) | 1999-07-09 | 2008-02-12 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| US7642514B2 (en) | 1999-07-09 | 2010-01-05 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| JP2006267261A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Victor Co Of Japan Ltd | オートフォーカス装置 |
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