【発明の詳細な説明】
物体を記録、撮影するための方法および装置
本発明は、物体を記録または写真撮影するための装置および方法に関する。
被写界深度ないし焦点深度を増加させるために、光学共焦点走査顕微鏡によっ
て物体を観察させることが知られている。これは、次にいくつかのレーザによっ
て動作させる必要があるため、もし色識別が求められるならば特に、これは複雑
な装置を必要とする。光学共焦点走査顕微鏡はまた、高さプロフィール測定のた
めにも用いられる。平面上に焦点合わせされたレーザビームがポイントからポイ
ントへ、そして平面から平面へと物体表面を走査する。物体表面がレーザビーム
焦点と合致する場所だけが、特別な光学機器および空間フィルタによってセンサ
上でイメージされる光線のスポットである。センサは相当する電気信号を送出す
る。前記信号から高さプロフィールおよび表面の全体形状イメージが発生される
。レーザビームの単色特性を基にして、この方法は色識別を可能とすることはな
い。
本発明の課題は、さらに別の電子的処理、そして特に観察、のために適切な形
態で、簡単な、そして物体の色観察および物体のイメージの焦点深度を可能とす
る、物体の顕微鏡観察のための方法および装置を提供することである。
本発明によれば、前記課題は、１つの構造が物体上に投射され、観察方向に垂
直ないくつかの平面（焦点面）においてこの物体が記録、撮影され、または写真
撮影され、各平面に関して隣接するイメージ領域のコントラストが求められ、異
なる平面の相当するイメージ領域のコントラストが比較され、異なる平面からの
最大コントラストイメージ領域が選択され、そして少なくともそれらがさらに別
の処理のためのコントラスト最大イメージとして利用されるような、前に説明し
た型式の方法の場合に解決される。物体の深い焦点深度のイメージ、画像の直接
観察のために、本発明は特に、物体が構造上の投射がある場合とない場合とで平
面の各々において記録、撮影され、構造の投射による物体の撮像画像から求めら
れた最大コントラストのイメージ領域に相当して、それらイメージ領域が構造上
に投射のない相当する平面の関連した撮像画像から選択され、そして前記選択さ
れたイメージ領域（深い焦点深度のイメージ、画像）から合成されたイメージが
観察およびさらに別の処理のために利用される。
課題を解決するための本発明の装置は、物体上の構造をイメージするための装
置と、特に記録、撮影方向において物体の相対位置を変化させることにより、構
造またはイメージングのデフォーカシングする、ない
し焦点をぼかすための装置と、異なる平面（シャープな平面）において物体のイ
メージを記録、撮影するための記録、撮影装置と、そして各平面の隣接イメージ
領域のコントラストを決め、異なる平面の相当するイメージ領域のコントラスト
を比較し、そして最大コントラストイメージ領域を選択し、そしてさらに別の処
理または観察のために前記最大コントラストイメージから合成されたイメージを
利用できるようにする装置とによって特徴づけられる。
本発明の場合には、重要性のある事項は、異なる層からのコントラスト値の比
較、およびこうして決められた最大コントラストを持つイメージ領域のさらなる
使用である。
本発明の方法は、肌合い、テキスチャの投影を含むものであり、これが横方向
コントラスト決定および軸方向コントラスト値比較によってスムースな表面のシ
ャープネスの決定および地形測定を可能とする。
本発明による方法および装置は、肉眼で見える物体と同様、顕微鏡下の物体の
（反射光方向）の非平坦の表面を記録、撮影するのに特に用いられる。しかし、
それらはまた、透明物体のいくつかの平面を記録、撮影するための透過光におい
ても使用することができる。本発明の基本的な利点は、特に不透明な物体の高さ
プロフィール決定の能力である。
物体またはその表面上に投射された構造は、表面と
コントラストを生じさせる。加えて、その上に投射されるべき構造は、物体の表
面の構造よりも高い空間的周波数を持っているがしかし、記録、撮影用センサの
周期性によって与えられるそれよりも低い。たとえば、周波数パターン、スペッ
クルパターン、ストライプパターン、ラスタ、特に統計的ラスタ（ディザ）のよ
うな種々の投射が、妨害を回避するために構造上に投射されるよう考慮すること
ができる。構造の投射を伴う、または伴わない記録、撮影に先だって、蛍光性ま
たは燐光性物体の場合には（光学的に相当して準備された）照明が実行され、そ
の結果物体の蛍光または燐光が記録、撮影される。一般的に記録、撮影は標準的
なビデオカメラによって行われる。この装置は、物体表面の記録、撮影されたイ
メージをディジタル化するための装置を持つことができる。
本発明のさらに別の発展によれば、撮像が少なくとも２０の異なる焦点面にお
いて行われ、そして互いに比較されるかまたは少なくとも２０の異なる平面にお
いて観察方向に試験されるべき物体を調節するための装置が設けられる。このこ
とはデフォーカシングする、ないし焦点をぼかすための、または異なる焦点平面
をセッティングするための望ましい方法である。しかし、デフォーカシング、な
いし焦点ぼかしはまた物体またはレンズ、および場合により完全なイメージ記録
、撮影装置を調節することにより行うこともできる。
もし、半反射ミラーの上流で、物体が照明ビームパス内に置かれ、そして対物レ
ンズに続く全てのミラーが記録、撮影ビームパスに置かれているならば、これら
の、または照明用、または記録、撮影用ユニットが焦点合わせ目的のために独立
的に調節されることができる。もし物体が直接的に照明され、そして半反射ミラ
ーの挿入がない状態で記録、撮影されるならば、同様なことが適用される。加え
て、照明用光学装置および／または記録、撮影用光学装置の焦点面が変更される
ことができる。本発明の望ましい展開によれば、記録、撮影されたイメージはデ
ィジタル化され、そして初期的に記録、撮影された平面のイメージ領域のコント
ラストが引き続いて記録、撮影された平面の相当するイメージ領域のコントラス
トと比較され、そしてより大きなコントラストが選択され、そして結果的にこう
して得られたコントラストが引き続く記録、撮影された平面の相当するイメージ
領域のコントラストと比較される。加えて、相当する領域の選択されたコントラ
ストが特定の記録、撮影された平面に関する特性高さ値と結びつけられる。本発
明のさらに別の展開によれば、メディアンフィルタリングが実施、実行される。
ステレオイメージを発生させるため、左手ステレオイメージに関するシャープ
なコンポーネントがベース平面の左上に設けられ、そして右手ステレオイメージ
がベース平面の右上に設けられ、そしてより高いシャ
ープ領域が左または右にさらに設けられる。
本発明による方法および装置は、光学顕微鏡において用いられる。それらは焦
点記録、撮影のより低い深度の場合において高い焦点深度をを以て行われる物体
の顕微鏡イメージングのための、および拡散反射物体の場合におけるだけではな
く、光沢ある表面を持つ透明な物体においても高さプロフィール測定のための、
両方に適切である。この方法および装置はまた、透明な物体の内部構造の高い焦
点深度の透過光−記録、撮影のためにも適切である。
チューブ上のビデオカメラを持つ市販されている光学顕微鏡が利用できる。従
来技術と比較すれば、本発明による装置および方法は重要な利点を提供する。こ
うして、簡単に言えば、顕微鏡的材料試験の場合における粗いそして不均等な表
面の全体的にシャープな表現、または生物学、医学、または材料学顕微鏡試験の
場合において透過光標本の全体的にシャープな表現が得られる。本発明の結果と
して、コンポーネント上の粗さまたは製造許容値が測定できる。加えて、表面上
の腐食影響の量子的評価が実行される。本発明は、黒白露光だけでなく、カラー
露光処理もまた、深い焦点深度のイメージ、画像の色差異をもって実行すること
が可能である。このことは特に、偏光を持つ評価用マイクログラフ、または明確
に色づけされた生産物または標本エリアを差別化するときに重要である。
本発明は特に顕微鏡下の物体の記録、撮影のために用いられ、続いて焦点深度
が低下するために、軸分解能の観点において用いられる絞りと著しく比例した方
法で効率を上昇させる。
本発明は、透明物体および、拡散スキャッタリング方法で入射光を反射させる
表面で用いられるだけでなく、光沢ある、すなわち滑らかな表面においても用い
ることができる。
物体の拡大された、結像、イメージングを可能にする顕微鏡光学装置を用いて
、瞳孔が物体上のイメージされるエリアよりも大きくできる。直接ないし反射光
顕微鏡の場合には、物体は顕微鏡対物レンズによって照明される。光学軸上には
ないがしかし、かわりにイメージされる領域のエッジを照明する光ビームは対物
瞳孔内に戻り通過することができる（反射顕微鏡）。反射特性は直接ないし反射
光顕微鏡における重要な部分を果たしている。「光沢ある」表面は事実上滑らか
な表面であり、これは１００％（金属類）または入射光の一部（出射角度と同じ
入射角度）のいずれかのスペクトル的な方法で光線を戻す。その法線角度が絞り
角度よりも大きな光沢ある、または明るい物体平面の場合には、対物レンズには
何の光線も戻らず、そして前記ポイントは暗く、または黒くイメージされる。も
し、表面が粗ければ、光線の拡散反射が存在し、すなわち入射光ビームは分解さ
れ、そして空間にいくつか
の方向で反射される。これらの極端間で混合された形態が発生する。拡散反射表
面は、著しいスロープが存在するときに、対物瞳孔に向けて光線を反射し続ける
ことができる。
コントラストを発生させるパターンの投射は、光沢ある表面および拡散反射表
面の場合のいずれにも機能する。もし物体が、たとえばシリコン基板および透明
絶縁層を持つ半導体構造であるならば、光センサを用いる場合には、空気および
絶縁層の間のインターフェイスが明るいならば、絶縁層の厚さを求めることがで
きる。次に、光線の一部のみが前記インターフェイスによって反射され、そして
残りが妨げられることのないインターフェイス上の絶縁層を通過してシリコンに
達し、ここで、亦、それは、反射される。こうして本発明による方法を用いると
、投射されるパターンが上方および下方インターフェイス上の両方にイメージさ
れるため、焦点面におけるローカルコントラスト最大値が検出される。上方イン
ターフェイス（空気−絶縁体）が拡散反射するならば、光線はイメージングのた
めに必要な透明層を通過するパスを通ることができない。ここでは単に、その位
置が上方インターフェイスに相当する１つのコントラスト最大値が存在するのみ
である。
直接ないし反射光顕微鏡の顕微鏡構造が用いられるならば、ステージを通る軸
的対物移動は容易に得られ
る。これはパラレル投射（無限円における消尽点）に関する座標の変換を必要と
しないため、地形の計算を簡単にさせる。
対物レンズの拡大の機能としての不変の照明は、同じ対物レンズを用いて行わ
れる投射およびイメージングを通して得られる。測定の精度は基本的に、焦点合
わせ装置（たとえばステージ）の制度に依存している。望ましい方法においては
、コントラスト最大値の「新しく」挿入された位置が、検出されたコントラスト
最大値および放物線補間による前置および後置層のコントラスト値から計算され
る。測定された表面地形は記録、撮影されている焦点層のスペーシングによって
量子化されることはないがしかし、代わりに中間値となることはできる。このこ
とは、層の数を減少させ、そして軸分解能の増加を可能とする。層スペーシング
は用いられる投射ラスタ、カメラセンサおよび顕微鏡対物レンズに整合する。
本発明の処理においては、コントラスト決定のための結果値のディジタルフイ
ルタリングは、２進的特性、キャラクタを持っていない。たとえば、その表面ポ
イントが全て同じ高さ（顕微鏡対物レンズの焦点面に関して）であり、そして「
人工」テキスチャ、肌合いを得るために統計的ラスタによって照明されているよ
うな光沢ある平坦な物体は、正確な焦点あわせの場合には横方向的に異なるコン
トラストを有している。デ
フォーカシングないしデフォーカシング、ないし焦点ぼかしの場合には、コント
ラスト値が横方向的に異なるが、しかし焦点合わせされた平面から得られる相当
するコントラスト値よりは低くなる。正確なシャープな検出は、コントラスト値
の軸的比較から得られる結果だけである。偏光を用いることにより、反射の程度
における差異が補償され、または光線値のより分解されたディジタル化（＞８ビ
ット）によって、よりよい信号対雑音比が達成される。
統計的ラスタを用いるとき、カメラチップの周期的に配置されたセンサにラス
タの整列を登録する必要はない。統計的ラスタは、低空間周波数に相当する、高
周波数コンポーネントを持つカメラセンサの空間周波数スペクトルに関連する「
著しく大きなスポット」を持つべきではない。「小さすぎるスポット」を持つラ
スタは、カメラにとってもはや可視できないか、または光学スレッショールド周
波数を越えたものである。こうして、統計的ラスタに関する最適空間周波数スペ
クトルはカメラセンサスペクトルを含んでいる。
たとえばセンサ素子の同じ周期性を持つチェスボードパターンのような、通常
のラスタがカメラセンサに精密に整合することができる。次に精密なセッティン
グが必要であり、カメラは単に一様な灰色表面を見ているだけなので、チェスボ
ードコーナーのエッジがセンサ素子の中央に精密には存在していない。非周期性
の粗さは投射された統計的パターン上に重ね合わせられ、これはシャープな検出
に関する不都合とはならない。粗さの結果としての傾斜した表面の場合には、光
線は顕微鏡対物レンズに入ることができるが、法線角度は絞り角度を超えている
。粗さの雑さの程度の関数として、これだけはシャープ検出のために用いること
ができる。この観点においては、粗さは本発明による処理におけるコントラスト
決定上にポジティブな影響を持っている。
本発明のさらに別の利点および特色は、請求の範囲および添付された図面を参
照しながら本発明の実施例の以下の説明から知ることができ、それら図面は、
第１図は本発明による装置の概略図であり、
第２図は本発明による方法に関する流れ図であり、
第３ａ図−第３ｄ図はプラスチック表面に関する本発明の方法によって記録、
撮影された平面図であり、
第４図は第３ａ図−第３ｄ図のそれらを含む、いくつかのイメージ平面から得
られた、本発明の方法によって構成された深い焦点深度のイメージ、画像を示す
図であり、
第５ａ図−第５ｃ図は異なる焦点面によるガラス玉の３つの撮像画像を示す図
であり、
第６図は第５ａ図−第５ｃ図による撮像画像から構成された球の深い焦点深度
のイメージ、画像を表す図である。
本発明による装置は、第１図の実施例に示されており、光源１は普通、白色光
源である。しかし、場合により単色光を用いて動作させることも可能である。光
源１の後には集光器２および絞りダイアフラム３があり、さらにこの後にはレン
ズ４と構造素子５が続き、この素子はたとえば生物学標本、ミクロ組織、半導体
等の試験されるべき物体６上に構造を投射するためのラスタを持つように備えら
れているスライドの形態である。レンズ７はたとえば、素子５に引き続くチュー
ブレンズである。
上の複数の素子は、軸Ａ上におかれている。軸Ａに４５°の角度の下で、部分
的に透明なミラーの形態の平坦なガラス８がセットされており、これは光源１の
光線を９０°だけ偏向させて、対物レンズ９上に至らせ、これは物体６の表面の
近くの焦点面１１上に素子４をイメージする。物体６は垂直に調節可能なステー
ジ１２上におかれ、これは制御装置１４によって制御される駆動装置１３により
矢印Ｚの方向に位置決めされることができる。
物体６の表面によって反射された光線は再び対物レンズ９を通過し、そして平
坦なガラス８の背後でカメラ１６によって、すなわち軸Ｂに沿ってチューブレン
ズ１７によって、受け取られ、軸Ｂは移動方向Ｚに平行であり、そして焦点面１
１に垂直である。カメラ１６は特にビデオカメラである。個別の焦点面１１の記
録、撮影されたイメージはディジタイザ１８（フレームグラッバ）内でディジタ
ル形式となる。ディジタイザ１８には、処理装置１９が接続されており、これは
各組および記録、撮影された焦点面１１（たとえば第３ａ図−第３ｄ図）に関し
てそれら平面の各々の隣接イメージ領域のグレー値差異を決め、そして異なる記
録、撮影された焦点面の相当するイメージ領域のグレー値差異を比較し、一方、
最大グレー値差異イメージ領域を選択することも行うが、これはすなわち、記録
、撮影された焦点面の相当するイメージ領域と比較された特定の記録、撮影され
た焦点面１１のイメージ領域が、最大グレー値差異をもっており、そして前記最
大グレー値差異イメージ領域から物体６の表面の深い焦点深度のイメージ、画像
（第４図）を生成、合成することである。
こうして得られた深い焦点深度のイメージ、画像は、ディジタル化された形式
であり、そして第４図に示すようにモニタ２１によって再現させることができ、
そして適切なさらに別の処理をすることも可能である。処理装置１９には、駆動
制御装置１４が接続されており、処理装置１９は駆動制御装置１４を制御するか
、または処理装置１９の駆動装置１４が、焦点面１１が正しくセットされ、そし
てこの焦点面１１から処理装置に供給される単独のフレームが取り出されるよう
な、信号を供給するかのいずれかである。
深い焦点深度のイメージ、画像、又は、シャープなイメージ、画像の個別の領
域には、相当するイメージ領域の高さ値が割り当てられ（対応付けられ）得、す
なわち、そこに当該の画像領域が由来する平面の情報表示、ないし、移動方向Ｚ
における開始ないし出発平面を越える高さの情報表示が割り当てられる（対応付
けられる）。
高さプロフィールを持つ、このような方法で設けられたシャープなイメージは
次に、２つのステレオイメージを発生するために用いることができ、発生される
べき左手ステレオイメージに関するシャープなコンポーネントが左に移動され、
そして発生されるべき右手ステレオイメージのためのコンポーネントは右に移動
され、より高いシャープな平面から取り出された、または開始ないし出発平面か
らより大きな距離を持つ断片またはイメージ領域は、比較的低い平面よりも更に
より一層左または右に、さらに前もって決められた量だけずらし、動かされる。
たとえばそれらイメージは、モニタ２１によって交互的な方法で再現させるこ
ともでき、そして観察者に空間的なシャープなイメージを与えるモニタ上に出現
する相当する右または左ステレオイメージ上に右または左目の視界を固定させる
前記再現周波数を用いて眼鏡を通して観察することもできる。この観察処理は特
にカラーイメージに適している。
イメージまたはハードコピーの両方の撮像画像を生成させることも可能であり
、このイメージは異なる補色（赤／緑、青／赤、青／緑）を用いて色づけされ、
そして画像を形成するために引き続いて重ねあわせられ、そのレンズが補色イメ
ージを通過させるような眼鏡を用いて観察することにより、観察者にとっては左
および右イメージが再び分離され、その結果各々の目が相当するシャープなイメ
ージを見ることになる。これはまた、観察者に空間的にシャープなイメージの印
象を与えるものである。
最後に、モニタ上に表示された、または用紙に印刷された形状のいずれのイメ
ージも、観察者のそれぞれの目が部分的イメージの１つに対してのみ自由な注視
を行うことができるように位置決めすることもでき、たとえばこれは観察者の前
額部の上に垂直に位置決めされたしきりを通して行うことができ、その結果、再
び空間的なイメージ印象が与えられる。
第２図は本発明による方法の望ましい展開の順序を示している。部分１から３
ａ（３ａは集光レンズ）によって形成される発光装置を通して、構造４が物体６
の表面上に投射される。シャープな、または焦点面１１における物体６の表面の
エリアが、そしてその結果そのエリア上に入射した構造４の投射されたイメージ
が、カメラ１６によってシャープに見られる。
最初の段階３１において、望ましい焦点面がセット
される。続いて次の段間３２において、物体６の記録、撮影が構造５上の投射を
用いて、そして投射なしで第１のシャープな平面内で行われる。記録、撮影され
たイメージは、ディジタイザ１８によって場合によりディジタル化される。これ
はラスタイメージｒ−ｂｉｌｄおよび相当する平面ｋのオリジナルイメージを利
用させる。場合により、全ての平面に関するこれらイメージはディジタル形式で
処理装置１９内に蓄積されることができる。第２図に示されるシーケンスは、各
平面の記録、撮影されたイメージの直接的なオンライン処理を基にしている。
続いて、処理段階３３において、記録、撮影されたラスタイメージの「隣接す
る」イメージ領域のグレー値差異が求められる。数学的に形成されたコントラス
トイメージはラスタイメージのコントラスト演算子に相当している。各イメージ
領域（ｉ、ｊ）のコントラスト値ｋｏｎｔｒijは（流れ図には示されていない０
番目の平面の）開始コントラスト値と、または以前の平面測定およびコントラス
ト値決定（段階３４）の各々の場合から得られた最大コントラスト値ｎ＿ｋｏｎ
ｔｒijと比較される。イメージ領域（ｉ、ｊ）の現在のコントラスト値が提出さ
れた最大値よりも大きくないならば、次のイメージポイント（単純化の目的から
、ｉ、ｊに関するループは分離的には示されていない）に通過する。提出された
コントラスト値がより高け
れば、これは今までの最大値ｎ＿ｋｏｎｔｒijを置換する。加えて、その平面番
号ｋまたは開始ないし出発平面を越えるその高さが特定のイメージ領域（ｉ、ｊ
）に相当する高さイメージのポイントｚn,ijと結びつけられる。こうして、これ
は全てのイメージ領域（ｉ、ｊ）に関して、最大コントラストｎ−ｋｏｎｔｒij
が確立されている平面ｋの表示を含んでいる。最終的に、シャープなイメージｓ
−ｂｉｌｄijにおいては、イメージ領域がラスタイメージから決められた（段階
３５）最大コントラストに関する構造的投射のないイメージから取り出される。
最後に、段階３５の後に迅速に、すなわち数秒間に、記録、撮影またはシャー
プな平面の調節またはリセットが行われる。もし３６によって、記録、撮影また
は撮像画像の望ましい数、すなわちセットされるべき最終焦点面、に達していな
ければ、段階３２を繰り返すことにより、物体６の表面の記録、撮影が、ループ
３７を通して３１によってシャープな平面セットをもって実行される。そしてま
た再びディジタル化および付随的なバッファ蓄積が行われる。
これらの段階は、最終の望ましい焦点面がセットされるまで繰り返され、そし
てこのときに３２による記録、撮影または撮像が実行される（第２図における３
６による判断）。
このことは、最終の焦点面が評価されるまで（ルー
プ３６）継続される。それらのイメージ領域が最大コントラストを持つ、そして
その関連する平面または高さ情報が説明された方法によって決められた最大コン
トラストと結びついているような焦点面から取り出された、シャープなイメージ
に構成される、異なるシャープな平面の３３によって蓄積されたイメージから、
シャープなイメージｓ＿ｂｉｌｄが得られる。こうして、シャープなイメージｓ
＿ｂｉｌｄのみが異なる平面からの焦点イメージ領域の深度を含み、そしてその
結果焦点平面のシャープな帯域を構成する。こうして、マトリクスの形態の、物
体のデイジタルのシャープなイメージが段階３８におけるさらに別の処理のため
に利用でき、そしてモニタ２１（第４図）により場合により再現される。高さイ
メージｚn（平面または高さ関連マトリクス）から、高さプロフィールが決定さ
れ、そして場合により表示されることも可能である。加えて、コントラスト最大
イメージｍ＿ｋｏｎｔｒは、各ピクセルと関連して得られ、最大のコントラスト
フィルタ値は焦点面番号としての高さイメージｚnにおいて得られる。場合によ
り、コントラスト前置および後置イメージもまた、各イメージ領域と結びついて
発生されることができ、前置平面のコントラストフィルタ値は（第２図には示さ
れていない）コントラスト最大値に関連する。それらはコントラスト決定によっ
て結びつけられた高さが明確ではないイメージ領域の
ために高さプロフィールを補間する決定のために用いることができる。
段階３４によって選択された平面に関する段階３１による、プラスチック表面
の異なる撮像画像が第３ａ図−第３ｄ図に示されている。段階３４から３６で生
じた全体的なイメージの焦点の深度が第４図に示されている。
第５ａ図−第５ｃ図は、０、１００および１７０μｍの高さに関して暗い視野
における約６００μｍの直径を持つガラス玉の相当する撮像画像を示している。
第６図は、発生された深い焦点深度のイメージ、画像を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method and apparatus for recording and photographing objects
The present invention relates to an apparatus and a method for recording or photographing an object.
To increase the depth of field or depth of focus, use an optical confocal scanning microscope.
It is known to observe an object by using it. This is then caused by some lasers.
This is complicated, especially if color identification is required.
Requires a simple device. Optical confocal scanning microscopes also provide height profile measurements.
It is also used for A laser beam focused on a plane
Scans the surface of the object to the object and from plane to plane. Laser beam on object surface
Only the place where the focal point coincides is detected by special optics and spatial filters.
Here is the spot of the ray imaged above. The sensor emits a corresponding electrical signal
You. A height profile and an overall shape image of the surface are generated from the signal.
. Based on the monochromatic properties of the laser beam, this method does not enable color discrimination.
No.
The object of the present invention is to provide a form suitable for further electronic processing, and especially for observation.
Enables easy and simple color observation of the object and depth of focus of the image of the object
To provide a method and apparatus for microscopic observation of an object.
According to the invention, the problem is that one structure is projected on the object and is suspended in the viewing direction.
This object is recorded, photographed, or photographed in several straight planes (focal planes)
The contrast of adjacent image areas is determined for each plane and
The contrast of the corresponding image areas of the different planes is compared and the
The maximum contrast image area is selected, and at least they are further
Described earlier, such as being used as a contrast maximal image for processing
It is solved in the case of the method of the type. Deep depth of focus image of object, direct image
For observation, the invention is particularly applicable when the object has or has no structural projection.
Recorded and photographed on each of the surfaces and determined from the image of the object by projecting the structure
Corresponding to the highest contrast image areas
Selected from the associated captured image of the corresponding plane without projection at
Image from the image area (image with deep depth of focus, image)
Used for observation and further processing.
An apparatus for solving the problems according to the present invention includes a device for imaging a structure on an object.
By changing the relative position of the object, especially in the recording and shooting directions,
Defocusing of fabrication or imaging, no
Device for focusing and defocusing, and an image of the object in different planes (sharp planes).
Recording and photographing equipment for recording and photographing images, and adjacent images on each plane
Determine the contrast of the area, the contrast of the corresponding image area on different planes
And select the maximum contrast image area, and further processing
An image synthesized from the maximum contrast image for processing or observation.
And the device that makes it available.
In the case of the present invention, what matters is the ratio of contrast values from different layers.
Comparison, and further determination of the image area with the maximum contrast thus determined.
Use.
The method of the present invention involves the projection of texture, texture,
By determining the contrast and comparing the axial contrast values, the smooth surface
Enables chirp determination and terrain measurement.
The method and apparatus according to the present invention can be used to analyze objects under a microscope as well as objects visible to the naked eye.
It is particularly used for recording and photographing a non-flat surface (in the direction of reflected light). But,
They also smell transmitted light to record and photograph several planes of transparent objects.
Can also be used. The basic advantage of the present invention is the height of especially opaque objects
The ability to determine a profile.
An object or a structure projected onto its surface
Produces contrast. In addition, the structure to be projected on
Although it has a higher spatial frequency than the surface structure,
Lower than that given by periodicity. For example, frequency patterns, specs
Circular patterns, stripe patterns, rasters, especially statistical rasters (dither)
Consider that various projections are projected onto the structure to avoid interference
Can be. Prior to recording and shooting with or without projection of the structure,
Or in the case of phosphorescent objects, illumination (optically prepared) is performed and
As a result, the fluorescence or phosphorescence of the object is recorded and photographed. Generally, recording and shooting are standard
Done by a simple video camera. This device records and captures images of object surfaces.
You can have a device for digitizing the image.
According to a further development of the invention, the imaging is performed on at least 20 different focal planes.
And compared to each other or in at least 20 different planes
A device is provided for adjusting the object to be tested in the viewing direction. this child
Is for defocusing or defocusing, or a different focal plane
This is the preferred method for setting But defocusing
Chair defocus is also an object or lens, and possibly complete image recording
It can also be performed by adjusting the photographing device.
If an object is placed in the illumination beam path upstream of the semi-reflective mirror,
If all mirrors following the lens are in the recording and imaging beam path, these
Independent, or lighting, or recording, shooting unit for focusing purposes
Can be adjusted dynamically. If the object is illuminated directly, and a semi-reflective mirror
The same applies if recording and photographing are performed without insertion of a key. In addition
The focal plane of the illumination optical device and / or the recording and photographing optical device is changed.
be able to. According to a preferred development of the invention, the recorded and photographed images are
Control of the image area of a plane that has been digitized and initially recorded and photographed
Contrast of the corresponding image area of the plane on which the last was subsequently recorded and photographed
And a higher contrast is selected, and consequently
The corresponding image of the plane that was recorded, followed by the contrast obtained
Compared to the contrast of the area. In addition, the selected contra of the corresponding area
The strike is associated with a characteristic height value for the particular recorded, photographed plane. Departure
According to yet another development of the Ming, median filtering is performed and performed.
Sharp left-hand stereo image to generate stereo image
Components are located on the upper left of the base plane, and the right-hand stereo image
Is located in the upper right corner of the base plane, and
A loop region is further provided on the left or right.
The method and the device according to the invention are used in an optical microscope. They are
Object recording with high depth of focus in case of lower depth of point recording, shooting
Not just for microscopic imaging of objects and in the case of diffuse reflective objects
For height profile measurement even on transparent objects with glossy surfaces,
Suitable for both. The method and apparatus also provide high focus on the internal structure of the transparent object.
Transmitted light at point depth-also suitable for recording and photography.
A commercially available light microscope with a video camera on the tube is available. Obedience
Compared with the prior art, the device and the method according to the invention offer important advantages. This
Thus, to put it simply, rough and uneven tables in the case of microscopic material testing
Overall sharp representation of the surface, or for biology, medicine, or materials science microscopy
In some cases, an overall sharp representation of the transmitted light specimen is obtained. With the results of the present invention
The roughness or manufacturing tolerance on the component can then be measured. In addition, on the surface
Quantitative evaluation of the corrosion effect of the steel is performed. The present invention is not only for black and white exposure, but also for color
Exposure processing should also be performed with images with deep focal depth and color differences
Is possible. This is especially true for evaluation micrographs with polarized light or
It is important when differentiating a colored product or specimen area.
The invention is used in particular for recording and photographing objects under a microscope, followed by a depth of focus
Is significantly proportional to the aperture used in terms of axial resolution because
Increase efficiency by law.
The present invention reflects a transparent object and incident light in a diffuse scattering method
Not only used on surfaces, but also on glossy, ie smooth surfaces
Can be
Using microscope optics to enable enlarged, imaging and imaging of objects
The pupil can be larger than the imaged area on the object. Direct or reflected light
In the case of a microscope, the object is illuminated by a microscope objective. On the optical axis
However, the light beam illuminating the edge of the imaged area instead
It can pass back into the pupil (reflection microscope). Reflective properties are direct or reflective
Plays an important part in light microscopy. "Glossy" surface is virtually smooth
Surface, which is 100% (metals) or part of the incident light (same as the exit angle)
The light rays in any spectral way (incident angle). The normal angle is
For glossy or bright object planes larger than the angle, the objective lens
No rays return, and the point is imaged dark or black. Also
If the surface is rough, then there is a diffuse reflection of the light beam, i.e. the incident light beam is
And some in the space
Reflected in the direction of Mixed forms occur between these extremes. Diffuse reflection table
The surface continues to reflect light rays towards the objective pupil when a significant slope is present
be able to.
The projection of the pattern that creates the contrast is achieved with a glossy surface and a diffuse reflection table.
Works in any of the plane cases. If the object is, for example, silicon substrate and transparent
If the semiconductor structure has an insulating layer, air and air
If the interface between the insulation layers is bright, you can determine the thickness of the insulation layer.
Wear. Next, only a portion of the light beam is reflected by the interface, and
The rest passes through the insulating layer on the unimpeded interface to the silicon
Reaches, where also it is reflected. Thus, using the method according to the invention,
The projected pattern is imaged on both the upper and lower interfaces.
Therefore, the local contrast maximum value at the focal plane is detected. Upper Inn
If the interface (air-insulator) is diffusely reflected, the light beam
Can not pass through the transparent layer required for operation. Here, simply,
There is only one contrast maximum where the position corresponds to the upper interface
It is.
If a direct or reflected light microscope configuration is used, the axis through the stage
Objective movement is easily obtained
You. This requires a transformation of the coordinates for parallel projection (exhaustion point at infinite circle)
Not to make the terrain calculation easier.
Constant illumination as a function of objective lens magnification is performed using the same objective lens.
Obtained through projection and imaging. The accuracy of the measurement is basically
It depends on the system of the adjusting device (for example, stage). In the preferred way
, The position of the "new" insertion of the contrast maximum is the detected contrast
Calculated from the maximum value and the contrast values of the front and back layers by parabolic interpolation
You. Measured surface topography is recorded and photographed by spacing the focal layer
It is not quantized, but can instead be an intermediate value. this child
Reduces the number of layers and allows for an increase in axial resolution. Layer spacing
Matches the projection raster, camera sensor and microscope objective used.
In the processing of the present invention, a digital file of the result value for determining the contrast is used.
Lutaring has no binary character, no character. For example, its surface
The points are all the same height (with respect to the focal plane of the microscope objective) and "
Artificial "texture, illuminated by statistical raster to get a texture
Such glossy flat objects may have laterally different con- trols for accurate focusing.
Have a trust. De
For focusing or defocusing or defocusing,
Last values differ laterally, but considerable from the focused plane
Lower than the contrast value. Accurate sharp detection, contrast value
Only the results from the axial comparison of By using polarized light, the degree of reflection
Are compensated for, or a more resolved digitization of the ray values (> 8
A better signal-to-noise ratio is achieved.
When using statistical rasters, rasters are applied to periodically located sensors on the camera chip.
There is no need to register the data alignment. Statistical rasters correspond to low spatial frequencies, high
Related to the spatial frequency spectrum of a camera sensor with a frequency component
Should not have a "significantly large spot". La with "too small spots"
The star is no longer visible to the camera or has an optical threshold
It is beyond the wave number. Thus, the optimal spatial frequency spectrum for the statistical raster
The vector contains the camera sensor spectrum.
For example, a chessboard pattern with the same periodicity of sensor elements
Rasters can be precisely aligned with the camera sensor. Next, precise setting
Chessboard, because the camera needs to look at a uniform gray surface.
The edge of the hard corner is not precisely located at the center of the sensor element. Aperiodicity
Roughness is superimposed on the projected statistical pattern, which is a sharp detection
This is not a disadvantage. In the case of a sloping surface as a result of roughness, light
Line can enter microscope objective, but normal angle exceeds aperture angle
. This alone should be used for sharp detection as a function of the degree of roughness roughness
Can be. In this respect, the roughness is the contrast in the process according to the invention.
Has a positive influence on decisions.
Still other advantages and features of the present invention are set forth in the appended claims and accompanying drawings.
It can be seen from the following description of embodiments of the present invention, while referring to the drawings,
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus according to the present invention;
FIG. 2 is a flow chart for the method according to the invention;
FIGS. 3a to 3d show the recording according to the method of the invention on plastic surfaces,
It is a plan view taken,
FIG. 4 is obtained from several image planes, including those of FIGS. 3a-3d.
Shows an image, image with a deep depth of focus constructed according to the method of the present invention.
FIG.
5a to 5c show three captured images of a glass ball with different focal planes.
And
FIG. 6 shows a deep depth of focus of a sphere composed of the captured images according to FIGS. 5a to 5c.
It is a figure showing the image and image of FIG.
The device according to the invention is shown in the embodiment of FIG.
Source. However, in some cases, it is also possible to operate using monochromatic light. light
After the source 1 there is a condenser 2 and an aperture diaphragm 3 and after this a lens
Followed by a structure 4 and a structural element 5 which may be, for example, a biological specimen, a microstructure, a semiconductor.
Equipped to have a raster for projecting the structure onto the object 6 to be tested, such as
In the form of slides. The lens 7 is, for example, a tube following the element 5.
This is Blends.
The top elements are on axis A. Under an angle of 45 ° to axis A, the part
A flat glass 8 in the form of a transparent mirror is set, which is
The light beam is deflected by 90 ° to reach the objective lens 9, which
Image the element 4 on a nearby focal plane 11. Object 6 is a vertically adjustable stay
Placed on the edge 12, which is driven by a drive 13 controlled by a controller 14.
It can be positioned in the direction of arrow Z.
The light rays reflected by the surface of the object 6 pass through the objective lens 9 again and
Behind the flat glass 8, by a camera 16,
The axis B is parallel to the direction of movement Z and the focal plane 1
Perpendicular to 1. Camera 16 is in particular a video camera. Notes on individual focal plane 11
The recorded and photographed image is digitized in the digitizer 18 (frame grabber).
File format. A processing device 19 is connected to the digitizer 18,
Regarding each set and recorded and photographed focal plane 11 (for example, FIGS. 3a to 3d)
Determine the gray value difference of each adjacent image area in
Compare the gray value difference of the corresponding image area of the recorded and captured focal plane,
It is also possible to select the maximum gray value difference image area, but this means that
A particular recording, captured, compared to the corresponding image area of the captured focal plane
The image area of the focal plane 11 has the largest gray value difference and
Images and images of the surface of the object 6 with a large depth of focus from the large gray value difference image area
(FIG. 4).
The resulting images and images with a deep depth of focus are converted to digital form
And can be reproduced by the monitor 21 as shown in FIG.
Further, it is also possible to perform another appropriate processing. The processing device 19 has a drive
The control device 14 is connected, and the processing device 19 controls the drive control device 14.
Or the driving device 14 of the processing device 19 is adjusted so that the focal plane 11 is correctly set, and
A single frame supplied to the processing device is taken out from the focal plane 11 of the lever.
Or a signal is supplied.
Images with deep depth of focus, images or sharp images, individual areas of the image
A region may be assigned a height value of the corresponding image region.
That is, the information display of the plane from which the image area is derived or the movement direction Z
Is assigned an information display at a height above the start or departure plane at
).
A sharp image provided in this way with a height profile
It can then be used to generate two stereo images, and the generated
The sharp component of the left-hand stereo image to be moved has been moved to the left,
And the component for the right hand stereo image to be generated moves right
Or from a higher, sharper plane, or a starting or starting plane
Fragments or image areas with greater distances from
It is shifted and moved further left or right by a predetermined amount.
For example, these images can be reproduced by the monitor 21 in an alternating manner.
And appear on a monitor that gives the viewer a spatially sharp image
Fix the view of the right or left eye on the corresponding right or left stereo image
It is also possible to observe through glasses using the reproduction frequency. This observation process is
Suitable for color images.
It is also possible to generate both image and hard copy images.
, This image is colored using different complementary colors (red / green, blue / red, blue / green)
Then, they are superimposed successively to form an image, and the lens becomes a complementary color image.
Observation using spectacles that allow the image to pass through
And the right image are separated again, so that each eye has a corresponding sharp image.
Page. This also gives the observer the impression of a spatially sharp image.
It gives elephants.
Finally, whether the image is displayed on a monitor or printed on paper,
Also, each observer's eyes are free to look at only one of the partial images
Position can be performed, for example, this is in front of the observer.
This can be done through a vertically positioned crest on the forehead, and as a result
And a spatial image impression.
FIG. 2 shows a preferred development sequence of the method according to the invention. Parts 1 to 3
a (where 3a is a condensing lens) through the light emitting device formed by the structure 4
Projected on the surface of Sharp or of the surface of the object 6 at the focal plane 11
A projected image of structure 4 where an area and, consequently, was incident on that area
Is sharply seen by the camera 16.
In a first step 31, the desired focal plane is set
Is done. Subsequently, in the next step 32, recording and photographing of the object 6
With and without projection in the first sharp plane. Recorded, shot
The digitized image is optionally digitized by a digitizer 18. this
Uses the raster image r-build and the corresponding original image of plane k.
Use. In some cases, these images for all planes are in digital form
It can be stored in the processing device 19. The sequence shown in FIG.
Planar recording, based on direct online processing of captured images.
Subsequently, in processing step 33, the “adjacent”
The gray value difference of the image area is determined. Mathematically formed contrast
The image corresponds to the contrast operator of the raster image. Each image
The contrast value kontr of the area (i, j)ij(0 not shown in the flow chart)
The starting contrast value (for the 2nd plane) or the previous plane measurement and contrast
The maximum contrast value n_kon obtained from each case of the G value determination (step 34)
trijIs compared to The current contrast value of the image area (i, j) is submitted
If it is not greater than the given maximum, the next image point (for simplicity purposes
, I, j are not shown separately). It has been submitted
Higher contrast value
If so, this is the maximum value so far n_kontrijReplace In addition, the plane number
The number k or its height beyond the starting or starting plane is a certain image area (i, j
Point z of the height image equivalent ton, ijAssociated with Thus, this
Is the maximum contrast n-kontr for all image areas (i, j)ij
Include the representation of the plane k for which is established. Finally, sharp images
-BuildijIn, the image area was determined from the raster image (step
35) Extracted from images without structural projection for maximum contrast.
Finally, immediately after step 35, i.e. in a few seconds, the recording, taking or sharpening
Adjustment or reset of the plane is performed. If 36, record, shoot or
Has not reached the desired number of captured images, i.e. the final focal plane to be set.
If so, the recording and photographing of the surface of the object 6 is repeated by repeating the step 32.
Implemented with a sharp plane set by 31 through 37. And
Again, digitization and additional buffer storage take place.
These steps are repeated until the final desired focal plane is set, and then
At this time, recording, photographing, or imaging by the lever 32 is executed (3 in FIG. 2).
6).
This is until the final focal plane has been evaluated (routing
Step 36) is continued. Those image areas have maximum contrast, and
The maximum plane determined by the method whose associated plane or height information is described.
Sharp images taken out of the focal plane that are tied to the trust
From the images accumulated by 33 of different sharp planes,
A sharp image s_bild is obtained. Thus, sharp images
_Build only contains the depth of the focused image area from a different plane, and
The result is a sharp band in the focal plane. Thus, an object in the form of a matrix
The digital image of the body is sharpened for further processing in step 38
And is optionally reproduced by the monitor 21 (FIG. 4). Height i
Image zn(Flat or height-related matrix) to determine the height profile
And may be displayed as the case may be. Plus, maximum contrast
The image m_kontr is obtained in association with each pixel and has the maximum contrast
Filter value is height image z as focal plane numbernIs obtained. Depending on the case
Contrast front and back images are also associated with each image area.
The front plane contrast filter values can be generated (shown in FIG. 2).
Not associated). They are determined by the contrast
Of the image area whose height is not clear
Can be used for the decision to interpolate the height profile.
Plastic surface according to step 31 with respect to the plane selected by step 34
3a-3d are shown in FIGS. 3a-3d. Raw in stages 34 to 36
The overall depth of focus of the entire image is shown in FIG.
FIGS. 5a-5c show dark fields for heights of 0, 100 and 170 μm.
5 shows a corresponding captured image of a glass ball having a diameter of about 600 μm in FIG.
FIG. 6 shows the generated images with a deep depth of focus.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９７年１月２２日
【補正内容】
明細書
物体のイメージ、画像の記録、撮豫のための方法及び装置
本発明は、物体のイメージ、画像の記録、撮像のための方法および物体のイメ
ージ、画像の記録、撮像のための装置に関する。
本発明は、焦点深度を増加させるための、光学、共焦点走査顕微鏡による物体
の試験を扱う、１９９４年１０月発行の「スペクトル研究」７８ページからの論
文で知られるような、従来技術を基にしたものである。これは特に、もし色識別
が望まれるならば、これはいくつかのレンズで動作する必要があるため、複雑な
装置を必要とする。光学、共焦点走査顕微鏡はまた、高さプロフィール測定のた
めにも用いられる。平面上に焦点合わせされたレーザビームは、物体表面をポイ
ントからポイント、および平面から平面へと走査する。物体表面がレーザビーム
の焦点と合致しているところだけが空間光学によってイメージング、結像された
光線のスポットとなり、そしてセンサ上の空間フィルタが相当する電気信号を発
生する。前記信号から、高さプロフィールが発生され、そして表面の全体形状イ
メージ、画像が発生される。レーザビームの単色特性の結果として、この方法は
色識別を可能とはしない。
米国特許第５，１３３，６０１号は干渉によって物体または物体の表面を記録
、撮影するための非前置形成方法および装置に関するものである。物体は観察方
向に垂直ないくつかの平面によって記録、撮影され、または記録、撮影方向（ｚ
方向）において物体の相対位置を変更するための相当する装置が設けられている
。ここにはまた、公知装置において異なる平面で物体のイメージ、画像を記録、
撮影するための記録、撮影装置もまた存在する。干渉重ね合わせのために、光線
のスポットが物体の上を移動し、そして一方においては表面によって反射された
光線が、そして他方では顕微鏡対物装置の背後のミラーによって反射された光線
がカメラ内に重ね合わせ配置され、これが干渉イメージ、画像を生じさせるもの
となり、すなわちカメラによって検出されたイメージ、画像は光線パターンおよ
び暗い円形の干渉へりを示す。表面およびミラー上での反射によって発生する干
渉の結果として、ｚ方向における物体またはカメラ対物装置のいずれかの移動の
間、カメラによって記録、撮影されたスポットのイメージ、画像は明るさ最大お
よび最小を交互に持つ干渉イメージ、画像を持っており、最も大きな強度を持つ
最大値は主最大値と呼ばれ、一方（ｚ方向における移動に関する）その上流およ
び下流には、減少した強度を持つ２次最大値が存在し、その結果、「主最大値」
から周辺は低下する。こうして、干渉の主最大値は各
ポイントに関して決められる。
本発明の課題は、物体の顕微鏡観察のための方法および装置を提供することで
あり、これらは簡単で、しかも物体の色観察を可能とし、そしてさらに別の電子
処理のための、そして特に観察のための適切な形態で物体の焦点イメージ、画像
の深度を利用できるものである。
本発明によれば、前に説明された型式の方法の場合には、この課題は周波数パ
ターン、スペックルパターンストライプパターン、ラスタ、統計的ラスタ（ディ
ザ）のような、構造が物体上に投射され、各平面に関して投射された構造によっ
て作り出された各平面内の並置されたイメージ、画像領域のコントラストが求め
られ、異なる平面の相当するイメージ、画像領域のコントラストが比較され、異
なる平面からの最大コントラストイメージ、画像領域が選択され、そして少なく
ともそれらがコントラスト最大イメージ、画像としてさらに別の処理のために利
用されることにより解決される。
前に説明した課題を解決するための本発明の装置は、物体上に構造をイメージ
ング、画像するための装置によって、投射された構造によって作り出される相互
に並置するイメージ、画像領域の各平面のコントラストを決めるための、異なる
平面の相当するイメージ、画像領域のコントラストを比較するための、そして最
大コントラストを持つイメージ、画像領域を選択するための、さらに別の処理ま
たは観察の目的によって前記最大コントラストイメージ、画像領域の合成イメー
ジ、画像を利用するための装置によって特徴づけられる。
本発明において重要なことは、いくつかの層のコントラスト値の比較および、
この方法によって決められた最大コントラストを持つイメージ、画像領域のさら
なる利用である。
本発明の方法は、横方向のコントラスト決定および軸コントラスト値比較によ
って滑らかな表面のシャープな定義および地形測定の決定を可能とする構造を投
射するための方法である。
本発明による方法および装置は、肉眼で見える物体（反射光方法）と同様、顕
微鏡の非平坦表面を記録、撮影するために特に用いられる。しかし、これらはま
た透明な物体のいくつかの平面を記録、撮影するために透過光線において用いら
れることも可能である。本発明の基本的な利点は、特に不透明ま物体の、高さプ
ロフィール決定の可能性である。
物体またはその表面上に投射された構造は、表面にコントラストを作り出す。
加えて、投射されるべき構造は、物体の表面の構造よりも高い空間周波数を、し
かし記録、撮影用センサの周期性によってもたらされるよりは低い空間周波数を
有している。たとえば、周
波数パターン、スペックルパターン、ストライプパターン、ラスタ、特に干渉を
回避するために統計的ラスタ（ディザ）のような種々の投射される構造が考慮さ
れる。蛍光性または燐光性物体の場合には、（場合により相応して準備される）
記録、撮影の前の照明が行われ、その結果、物体の蛍光または燐光が記録、撮影
される。一般的に記録、撮影は標準的なビデオカメラによって行われる。この装
置は、物体表面の記録、撮影されたイメージ、画像をディジタル化するための装
置を有している。
物体の深い焦点深度のイメージ、画像の直接観察のために、本発明は構造上へ
の投射を含む、そして含まない平面の各々において物体が記録、撮影され、構造
上に記録、撮影された物体の撮像、画像から決められた最大コントラストイメー
ジ、画像領域に相応して、前記イメージ、画像領域は構造上の投射のない相当す
る平面の関連する画像、画像から選択され、そして前記選択されたイメージ、画
像領域（深い焦点深度のイメージ、画像）のイメージ、画像合成が観察およびさ
らなる処理のために利用できることを実現可能にするものである。
請求の範囲
１．物体（６）の画像を観察方向に垂直な幾つかの平面（焦点面１１）において
記録、撮像するようにして、物体（６）のイメージ、画像の記録、撮像を行うた
めの方法において、
周波数パターン、スペックルパターン、ストライプパターン、ラスタ、統計的
ラスタ（ティザ）のような構造が物体（６）上に投射され、各平面においては投
射された構造によって作り出された各平面内に相互に並置されたイメージ、画像
領域のコントラストが求められ、異なる平面の相当するイメージ、画像域のコン
トラストが比較され、最大コントラストのイメージ、画像領域が異なる平面から
選択され、そして少なくともそれらがコントラスト最大イメージ、画像としてさ
らに別の処理のために利用されることを特徴とする、物体のイメージ、画像の記
録、撮像のための方法。
２．構造が投射された、およびされない平面の各々において物体（６）が記録、
撮像され、投射された構造を持つ物体（６）の撮像、画像から求められた最大コ
ントラストイメージ、画像領域に相当する前記イメージ、画像領域が、構造の投
射のない、相当する平面の関連する撮像、画像から選択され、そして前記選択さ
れたイメージ、画像領域（焦点深度の深
いイメージ、画像の）から構成されたイメージ、画像が観察およびさらなる処理
のために利用されるような、請求の範囲１に記載の方法。
３．撮像が少なくとも２０の異なる平面において行われ、そして互いに比較され
るような、請求の範囲１または２に記載の方法。
４．記録、撮像されたイメージ、画像がディジタル化されるような、請求の範囲
１項から３項までのうち何れか１項記載の方法。
５．初期的に記録、撮像された平面のイメージ、画像領域のコントラストが、引
き続いて記録、撮像された平面の相当するイメージ、画像領域のコントラストと
比較され、そしていずれの場合においてもより高いコントラストが選択され、そ
して引き続いてこうして得られたコントラストが、どの場合でも引き続いて記録
、撮像された平面の相当するイメージ、画像領域のコントラストと比較されるよ
うな、請求の範囲１項から４項までのうち何れか１項記載のの１つに記載の方法
。
６．相当するイメージ、画像領域の選択されたコントラストが、関連する記録、
撮像用平面を特徴づける高さ値に関連するような、請求の範囲１項から５項まで
のうち何れか１項記載の方法。
７．メディアンフィルタリングが実行されるような、請求の範囲１項から６項ま
でのうち何れか１項記載
の方法。
８．ステレオイメージ、画像を発生させるために、ベース平面上のステレオイメ
ージ、画像の左手部分イメージ、画像のためのシャープな断片が左に移され、そ
してベース平面上のステレオイメージ、画像の右手部分イメージ、画像のために
右に移され、そして各場合において、より高いシャープな領域が、さらに左に、
またはさらに右に移されるような、請求の範囲１項から７項までのうち何れか１
項記載の方法。
９．特に、記録、撮像方向（Ｂ）において、異なる平面（焦点面１１）において
物体のイメージ、画像を記録、撮像するための記録、撮像装置（９，１７，１６
）に対する、物体（６）の相対位置を変更することによって、焦点をぼかすため
の装置を持つ、物体のイメージ、画像を記録、撮像するための装置において、物
体（６）上に構造（５）を、結像、イメージングするための装置（１，２，３，
４，７，８，９）によって、投射された構造により作り出される相互に並置され
た、隣接するイメージ、画像領域の各平面のコントラストを求めるための、異な
る平面の相当するイメージ、画像領域のコントラストを比較するための、そして
最大コントラストイメージ、画像領域を選択するための、さらなる処理または観
察のために前記最大コントラストイメージ、画像
領域の合成されたイメージ、画像を利用に供するための装置（１９）によって特
徴づけられる、物体のイメージ、画像を記録、撮影するための装置。
10．イメージ、画像再生装置（２１）を持つような、請求の範囲９に記載の装置
。
11．少なくとも２０の異なる平面上で、観察方向（Ｂ）において物体（６）を調
節するための装置（１３）を持つような、請求の範囲９または１０に記載の装置
。
12．物体（６）の表面の記録、撮影されたイメージ、画像をディジタル化するた
めの装置（１８）を持つような、請求の範囲９から１１項までのうち何れか１項
記載の装置。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] January 22, 1997
[Correction contents]
Specification
Method and apparatus for recording an image of an object, recording an image, and taking an image
The present invention relates to an image of an object, a method for recording and imaging an image, and an image of the object.
The present invention relates to an apparatus for recording images, recording images, and capturing images.
The present invention relates to an optical, confocal scanning microscope object for increasing the depth of focus.
From page 78, "Spectral Study", October 1994
It is based on the prior art, as is known in the text. This is especially true if color identification
If this is desired, this has to work with several lenses,
Requires equipment. Optical and confocal scanning microscopes are also used for height profile measurements.
It is also used for A laser beam focused on a plane points the object surface
Scan from point to point and from plane to plane. Laser beam on object surface
Only the area that coincides with the focal point was imaged and imaged by spatial optics
It becomes a spot of light and a spatial filter on the sensor emits a corresponding electrical signal.
Live. From said signal a height profile is generated and the overall shape of the surface
Images and images are generated. As a result of the monochromatic nature of the laser beam, this method
It does not enable color identification.
U.S. Pat. No. 5,133,601 records an object or the surface of an object by interference
And a non-pre-formation method and apparatus for photographing. How to observe objects
Recorded or photographed by several planes perpendicular to the recording direction,
A corresponding device is provided for changing the relative position of the object in
. It also records images and images of objects in different planes in known devices,
There are also recording and shooting devices for shooting. Rays for interference superposition
Spot moved over the object, and on one hand was reflected by the surface
Rays reflected by the mirror, and on the other hand by mirrors behind the microscope objective
Are superimposed in the camera, which gives rise to interference images, images
I.e. the image detected by the camera, the image is the light pattern and
And dark circular interference edges. Dryness caused by reflections on surfaces and mirrors
As a result of interference, movement of either the object or the camera objective in the z-direction
Images of spots recorded and photographed by the camera during
And interference images with alternating minimum and maximum intensity
The maximum is called the principal maximum, while its upstream (for movement in the z-direction) and
Downstream and downstream there is a secondary maximum with reduced intensity, resulting in a "primary maximum"
And the surroundings drop. Thus, the main maximum of the interference is
Determined for points.
It is an object of the present invention to provide a method and a device for microscopic observation of an object.
Yes, these are simple, yet allow for color observation of objects, and yet another electronic
Focused images, images of objects in suitable form for processing and especially for observation
Can be used at different depths.
According to the invention, for a method of the type described previously, this task is
Turn, speckle pattern Stripe pattern, raster, statistical raster (D
Structures) are projected onto the object, such as
The contrast of the juxtaposed images and image areas in each plane created by
The contrast of the corresponding images and image areas on different planes is compared and
The maximum contrast image from the plane, the image area is selected, and less
And they can be used for further processing as contrast max image, image
It is solved by being used.
The device of the present invention for solving the above-described problem is to image a structure on an object.
Created by the projected structure, by the device for imaging, imaging
Images to be juxtaposed, different to determine the contrast of each plane of the image area
For comparing the contrast of the corresponding image in the plane, the image area and
Images with high contrast, further processing to select image areas
Or the composite image of the maximum contrast image and image area depending on the purpose of observation.
The image is characterized by a device for utilizing the image.
What is important in the present invention is the comparison of contrast values of several layers and
Images with the maximum contrast determined by this method
Use.
The method of the present invention is based on lateral contrast determination and axial contrast value comparison.
A structure that allows sharp definitions of smooth surfaces and determination of terrain measurements.
It is a method for shooting.
The method and the device according to the invention are similar to those of the object visible to the naked eye (the reflected light method)
It is especially used for recording and photographing non-flat surfaces of microscopes. However, these
Used in transmitted light to record and photograph several planes of transparent objects
It is also possible that A fundamental advantage of the present invention is the height
It is a possibility of determining Lofil.
The structure projected onto the object or its surface creates contrast on the surface.
In addition, the structure to be projected has a higher spatial frequency than the structure on the surface of the object.
Scratch recording, lower spatial frequency than provided by the periodicity of the imaging sensor
Have. For example,
Wave number pattern, speckle pattern, stripe pattern, raster, especially interference
Various projected structures such as statistical raster (dither) are considered to avoid
It is. In the case of fluorescent or phosphorescent objects (optionally prepared accordingly)
Lighting is performed before recording and photographing, so that the fluorescence or phosphorescence of the object is recorded and photographed.
Is done. Generally, recording and photographing are performed by a standard video camera. This equipment
The device is a device for recording the surface of the object, the captured image, and digitizing the image.
It has a position.
For deep observation of the object, direct observation of the image, the present invention
Objects are recorded and photographed in each of the planes, with and without the projection of
Image of the object recorded and photographed above, and the maximum contrast image determined from the image
Corresponding to the image area, the image area corresponds to the structurally equivalent
A related image of the plane, selected from the images, and the selected image, image
The image of the image area (image with deep depth of focus, image),
This makes it possible to realize what can be used for further processing.
The scope of the claims
1. The image of the object (6) is taken in several planes (focal plane 11) perpendicular to the viewing direction.
The image and the image of the object (6) are recorded and imaged,
In the method
Frequency pattern, speckle pattern, stripe pattern, raster, statistical
A structure such as a raster (tiza) is projected on the object (6), and projected on each plane.
Images, images juxtaposed to each other in each plane created by the projected structure
The contrast of the area is determined and the corresponding image on different planes,
Trusts are compared, images with maximum contrast, image areas from different planes
Selected, and at least they are contrast max images, images
The image of the object and the description of the image are used for further processing.
Recording and imaging methods.
2. An object (6) is recorded in each of the planes where the structure is projected and not projected,
The image taken and projected of the object (6) having the structure,
The trust image, the image area corresponding to the image area,
An associated image of the corresponding plane without the radiation, selected from the image, and said selected
Image, image area (depth of focus
Images, images composed of images, images can be viewed and further processed
The method of claim 1, as utilized for:
3. Imaging is performed in at least 20 different planes and compared to each other
The method according to claim 1 or 2, wherein
4. Claims in which the recorded, captured images, and images are digitized
4. The method according to any one of items 1 to 3.
5. Initially recorded and imaged plane images and image area contrast
Subsequently, the corresponding image of the plane recorded and imaged, the contrast of the image area and
Compared, and in each case a higher contrast is selected and
The contrast thus obtained is subsequently recorded in any case.
Is compared with the corresponding image of the imaged plane and the contrast of the image area.
A method as claimed in any one of claims 1 to 4.
.
6. The corresponding contrast of the image, the selected contrast of the image area,
6. A method according to claim 1, wherein said height value is characteristic of an imaging plane.
The method according to claim 1.
7. Claims 1 to 6 wherein median filtering is performed.
Any one of the above
the method of.
8. To generate stereo images, images, stereo images on the base plane
Page, the left-hand part of the image, and the sharp fragments for the image are shifted to the left.
For the stereo image on the base plane, the right hand part image of the image, for the image
Shifted to the right, and in each case a higher sharp area, further to the left,
Or any one of claims 1 to 7 which is shifted further to the right
The method described in the section.
9. In particular, in the recording and imaging directions (B), on different planes (focal plane 11)
Recording / imaging apparatus for recording and capturing images and images of objects (9, 17, 16)
To defocus by changing the position of the object (6) relative to)
Device for recording and capturing an image and image of an object having
Device (1,2,3,3) for imaging and imaging the structure (5) on the body (6)
4,7,8,9), mutually juxtaposed created by the projected structure
To determine the contrast of each plane of adjacent images and image areas,
To compare the contrast of the corresponding image in the plane, the image area, and
Further processing or viewing to select the maximum contrast image, image area
For maximum insight, the maximum contrast image, image
The combined image of the region and the device (19) for providing the image
A device for recording and photographing an image or image of an object to be characterized.
Ten. Device according to claim 9, comprising an image and image reproduction device (21).
.
11． Adjust the object (6) in the viewing direction (B) on at least 20 different planes
Apparatus according to claims 9 or 10, comprising an apparatus (13) for articulation.
.
12． Recording of the surface of the object (6), captured images, digitizing the images
12. The device according to claim 9, wherein the device has a device (18).
The described device.
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フロントページの続き
(72)発明者 ペーター エルスナー
ドイツ連邦共和国 Ｄ−73271 ホルツマ
ーデン キルヒハイマー シュトラーセ
22
(72)発明者 アーダム ガイスラー
ドイツ連邦共和国 Ｄ−76689 カールス
ドルフ−ノイトハルト ラッヘンヴェーク
10────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Peter Elsner
Germany D-73271 Holtzma
-Den Kirchheimer Strasse
twenty two
(72) Inventor Adam Geisler
Germany D-76689 Carls
Dorf-Neudhard Lachenweg
Ten