(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタが受光面上に形成されているカラー撮像素子と、
カラーフィルタが受光面上に形成されていないモノクロ撮像素子と、
被写体光を前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子へ導く導光手段と、
前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子の出力に基づく信号から画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、
前記カラー撮像素子の出力に基づく信号から色差信号と第１の輝度信号とを算出する算出手段と、
前記モノクロ撮像素子の出力に基づく信号を第２の輝度信号として、前記算出手段により算出された前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致しない場合に、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致するような前記カラー撮像素子の撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出手段と、
を含み、
前記第２の輝度信号と、前記撮像パラメータが前記カラー撮像素子に対して設定された後の前記カラー撮像素子の出力に基づく信号から前記算出手段により算出された色差信号とを用いてカラー画像を形成する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像形成手段は、前記比較手段による比較の結果、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致する場合には、前記算出手段により算出された色差信号と前記第２の輝度信号とを用いてカラー画像を形成する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記導光手段は、前記被写体光の光路を２つに分割する光学素子であって、前記被写体光を前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子へ導く、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記導光手段は、光路を二つに分割する光学素子、前記被写体光を前記カラー撮像素子へ導く光学素子、及び、前記被写体光を前記モノクロ撮像素子へ導く光学素子の何れかを、前記被写体光の光路内に挿入させる機構であって、前記被写体光を前記カラー撮像素子及び又は前記モノクロ撮像素子へ導く、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の撮像素子を備えた多板式の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子（撮像管や固体撮像素子）は、撮像装置に広範に使用されている。特に、単管式あるいは単板式（Single Sensor）のカラー撮像装置に搭載されるカラー撮像素子は、１つの撮像素子を用いてカラー撮像部を構成できるため、色分離プリズムが不要でレンズの小型化が可能である。また、この種のカラー撮像素子は、多板式の撮像素子を用いる場合のような各撮像素子の位置ずれ調整等が不要であり、更に撮像素子が一つで済むので消費電力が少ない等といった多くの特徴を有し、カラー撮像装置の小型化・省電力化に多くの貢献を果たしている。特に、カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子を用いた単板式のカラーカメラは、撮像装置の主流となっている。
【０００３】
このようなカラー撮像素子は、いずれも１つの受光面で色情報を得るため、ストライプフィルタ又はモザイクフィルタ等と称されるカラーフィルタ（色フィルタ）を用いて、受光面内で色変調を行っている。すなわち、カラー撮像素子において、例えばＲＧＢの各色のカラーフィルタを所定の規則的配列で各光電変換素子（各画素）上に張り付ける構造とすることで、画素毎に異なる分光感度を持たせている。
【０００４】
カラー撮像素子による被写体の撮像によって得られた画像信号には、カラーフィルタの配列に従った点順次の色情報が含まれている。そこで、得られた画像信号を、カラーフィルタの配列に従って各色のカラーフィルタに対応した信号毎に分離し、その分離した信号を取り出すことによって、色情報を取り出すことができ、１つの撮像素子でカラー撮像を行うことができるようになっている。
【０００５】
なお、多板式のカラー撮像装置に関しては、例えば次のような装置が提案されている。
特許文献１には、高感度で高い解像度が得られるようにした多板式の撮像装置が提案されている。また、特許文献２には、色モアレが少なく高い解像度が得られるようにした２板式の撮像装置が提案されている。また、特許文献３には、被写体像の撮像と入射光の状態の検出とを同時に行うことができるようにした多板式の撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１０４２９４号公報
【特許文献２】特開平５−７６０１５号公報
【特許文献３】特開平８−７９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の、ＲＧＢの各色のカラーフィルタが所定の規則的配列で各光電変換素子上に張り付けられた構造を有するカラー撮像素子においては、輝度信号（Ｙ信号）を得るために色情報としてＲＧＢの情報が全て必要であることから、１画素の輝度信号を得るためには最低３画素（ＲＧＢ各１画素ずつ）が必要である。従って、この種のカラー撮像素子では、輝度解像度が犠牲になってしまっていた。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、カラー撮像素子を用いてカラー画像を得る場合に輝度解像度を損ねることの無い撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る撮像装置は、カラーフィルタが受光面上に形成されているカラー撮像素子と、カラーフィルタが受光面上に形成されていないモノクロ撮像素子と、被写体光を前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子へ導く導光手段と、前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子の出力に基づく信号から画像を形成する画像形成手段と、を有し、前記画像形成手段は、前記カラー撮像素子の出力に基づく信号から色差信号と第１の輝度信号とを算出する算出手段と、前記モノクロ撮像素子の出力に基づく信号を第２の輝度信号として、前記算出手段により算出された前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致しない場合に、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致するような前記カラー撮像素子の撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出手段と、を含み、前記第２の輝度信号と、前記撮像パラメータが前記カラー撮像素子に対して設定された後の前記カラー撮像素子の出力に基づく信号から前記算出手段により算出された色差信号とを用いてカラー画像を形成する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る撮像装置は、上記第１の態様において、前記画像形成手段は、前記比較手段による比較の結果、前記第１の輝度信号に係る輝度値と前記第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致する場合には、前記算出手段により算出された色差信号と前記第２の輝度信号とを用いてカラー画像を形成する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る撮像装置は、上記第１または２の態様において、前記導光手段は、前記被写体光の光路を２つに分割する光学素子であって、前記被写体光を前記カラー撮像素子及び前記モノクロ撮像素子へ導く、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る撮像装置は、上記第１〜３のいずれかの態様において、前記導光手段は、光路を二つに分割する光学素子、前記被写体光を前記カラー撮像素子へ導く光学素子、及び、前記被写体光を前記モノクロ撮像素子へ導く光学素子の何れかを、前記被写体光の光路内に挿入させる機構であって、前記被写体光を前記カラー撮像素子及び又は前記モノクロ撮像素子へ導く、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、カラー撮像素子を用いてカラー画像を得る場合に輝度解像度を損ねることの無い撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】実施例１に係る画像処理部の構成例を、より詳細に示す図である。
【図３】実施例２に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図４】実施例２に係る画像処理部の構成例を、より詳細に示す図である。
【図５】実施例３に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図６】実施例３に係る画像処理部の構成例を、より詳細に示す図である。
【図７】実施例２に係る撮像装置の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る撮像装置の構成例を示す図である。
同図に示したように、本実施例に係る撮像装置１００は、顕微鏡２００で観察された図示しない標本の観察像を撮像してカラー画像を形成することができる装置である。
【００２２】
顕微鏡２００は、標本の観察像を目視観察可能にすると共に、その観察像を観察光路ａに沿って外部に導出可能に構成されている。
撮像装置１００は、主要な構成として、プリズム１０１と、２つの撮像素子１０２、１０３と、２つの前置処理部１０４、１０５と、２つの増幅部１０６、１０７と、２つのＡ／Ｄ変換部１０８、１０９と、画像処理部１１０と、タイミングジェネレータ（以下「ＴＧ」という）１１１と、制御部１１２を含む。
【００２３】
プリズム１０１は、観察光路ａを２つに分割する光学素子であって、顕微鏡２００から観察光路ａに沿って導出された観察像を、撮像素子１０２と撮像素子１０３へ分割する。なお、プリズム１０１は、被写体光の光路を２つに分割する光学素子であって、被写体光を撮像素子１０２及び撮像素子１０３へ導く導光手段の一例である。
【００２４】
撮像素子１０２、１０３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子であって、撮像素子１０２はカラーフィルタが受光面上に形成されているカラー撮像素子であり、撮像素子１０３はカラーフィルタが受光面上に形成されていないモノクロ撮像素子である。本実施例では、カラー撮像素子１０２の受光面上に形成されているカラーフィルタを、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各原色フィルタが画素毎に規則的に配列されたカラーフィルタであるとする。この場合、そのカラーフィルタとしては、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを採用することができる。また、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３は、被写体（本例では図示しない標本）の同一部分を撮像するように配置されている。
【００２５】
前置処理部１０４は、カラー撮像素子１０２の出力信号を画像信号化する。前置処理部１０５は、モノクロ撮像素子１０３の出力信号を画像信号化する。
増幅部１０６は、前置処理部１０４により画像信号化された信号（画像信号）を増幅する。増幅部１０７は、前置処理部１０５により画像信号化された信号（画像信号）を増幅する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換部１０８は、増幅部１０６により増幅された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、増幅部１０７により増幅された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。
【００２７】
画像処理部１１０は、詳しくは後述するが、カラーフィルタ処理を行う機能を有すると共に、輝度・色差変換（ＹＣ変換）及び色情報の算出を行う画像形成部１１３を含む。なお、この画像形成部１１３は、カラー撮像素子１０２及びモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号から画像を形成する画像形成手段の一例である。
【００２８】
ＴＧ１１１は、後述する制御部１１２により制御され、カラー撮像素子１０２、モノクロ撮像素子１０３、及びＡ／Ｄ変換部１０８、１０９の制御に必要なパルスを発生させる。
【００２９】
制御部１１２は、露光時間や増幅率に応じて、ＴＧ１１１や、増幅部１０６、１０７を制御する機能を有する。
図２は、画像処理部１１０の構成例を、より詳細に示す図である。
【００３０】
同図に示したように、画像処理部１１０は、主要な構成として、カラーフィルタ処理部１１４と画像形成部１１３を含む。また、画像形成部１１３は、更に、ＹＣ変換部１１５及び色情報算出部１１６を含む。
【００３１】
カラーフィルタ処理部１１４は、Ａ／Ｄ変換部１０８の出力信号から、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を取得する処理（カラーフィルタ処理）を行う。
ＹＣ変換部１１５は、カラーフィルタ処理部１１４により取得されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報に基づいて輝度・色差画像変換を行う。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を、例えば次式（１）を用いて、輝度信号Ｙcolorと色差信号Ｃｒ、Ｃｂへ変換する。
【数１】
0005624808.tif 000002
【００３２】
ここで、輝度信号Ｙcolorは、カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から得られた輝度信号を表している。なお、ＹＣ変換部１１５は、カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から色差信号を算出する算出手段の一例である。
【００３３】
色情報算出部１１６は、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を輝度信号Ｙmonoとし、その輝度信号ＹmonoとＹＣ変換部１１５により変換された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、例えば次式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換する。
【数２】
0005624808.tif 000003
【００３４】
すなわち、ＹＣ変換部１１５により変換された輝度信号Ｙcolorと色差信号Ｃｒ、Ｃｂにおいて、その輝度信号Ｙcolorを輝度信号Ｙmonoに置き換えた上で、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報への変換が行われる。ここで、輝度信号Ｙmonoは、モノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号から得られた輝度信号を表している。
【００３５】
このように、画像形成部１１３では、モノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号を輝度信号Ｙmonoとし、その輝度信号Ｙmonoとカラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から取得した色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を取得することにより、カラー画像の形成が行われる。
【００３６】
なお、色情報算出部１１６により変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報は、その後、例えば、図示しない記録媒体に記録することも可能であるし、或いは、図示しない表示装置に出力し、その表示装置に、そのＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報に応じたカラー画像を表示させるようにすることも可能である。
【００３７】
このような構成を有する撮像装置１００によって行われる一連の処理の流れは、概ね、次のようになる。
まず、顕微鏡２００から観察光路ａに沿って導出された標本の観察像は、プリズム１０１によって光路が２つに分割され、一方はカラー撮像素子１０２に結像され、他方はモノクロ撮像素子１０３に結像される。
【００３８】
続いて、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３の各々が、結像されている観察像を撮像する。すなわち、結像されている観察像を電気信号に変換し、後段へ出力する。なお、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３による撮像は同時に行われる。また、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３の各々の露光時間は、制御部１１２により制御される。
【００３９】
続いて、前置処理部１０４、１０５の各々が、前段から出力された電気信号を画像信号化し、後段へ出力する。なお、前置処理部１０４、１０５の各々による画像信号化は、ＴＧ１１１から出力される制御パルスに応じて行われる。
【００４０】
続いて、増幅部１０６、１０７の各々が、前段から出力された画像信号化された信号（画像信号）を増幅し、後段へ出力する。なお、増幅部１０６、１０７の各々による画像信号の増幅は、制御部１１２により設定された増幅率に応じて行われる。
【００４１】
続いて、Ａ／Ｄ変換部１０８、１０９の各々が、前段で増幅された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、画像処理部１１０へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１０８、１０９の各々による変換は、制御部１１２の制御の下に行われる。
【００４２】
続いて、画像処理部１１０において、カラーフィルタ処理部１１４が、Ａ／Ｄ変換部１０８の出力信号からＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を取得し、画像形成部１１３へ出力する。
続いて、画像形成部１１３において、ＹＣ変換部１１５が、カラーフィルタ処理部１１４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を、例えば上述の式（１）を用いて、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorへ変換し、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのみを色情報算出部１１６へ出力する。
【００４３】
続いて、色情報算出部１１６が、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を輝度信号Ｙmonoとし、その輝度信号ＹmonoとＹＣ変換部１１５から出力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、出力する。
【００４４】
このような一連の処理により、顕微鏡（顕微鏡本体）２００から導出された標本の観察像のカラー画像が形成される。
以上、本実施例に係る撮像装置１００によれば、カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から得られた輝度値Ｙcolorの代わりにモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号を輝度信号Ｙmonoとして用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を生成するようにしたので、輝度解像度を低下させることなくカラー画像を得ることができる。
【実施例２】
【００４５】
本発明の実施例２に係る撮像装置は、顕微鏡で観察された図示しない標本の観察像を撮像してカラー画像又はモノクロ画像を形成することができる装置である。
図３は、本実施例に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【００４６】
同図に示したように、本実施例に係る撮像装置３００は、図１に示した実施例１に係る撮像装置１００に対して、次の点が異なっている。
まず、プリズム１０１の代わりに可変ミラー１２１が設けられている点である。また、画像形成部１１３が更に選択部１２２を含む等、画像形成部１１３の構成が一部で異なっている点である。また、これらに伴い、制御部１１２が、更に可変ミラー１２１と選択部１２２の制御を行う点である。
【００４７】
その他の構成については、実施例１に係る撮像装置１００と同じである。よって、実施例１に係る撮像装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
本実施例に係る撮像装置３００において、可変ミラー１２１は、それが切換わることにより、観察光路ａをカラー撮像素子１０２又はモノクロ撮像素子１０３へ切換える。可変ミラー１２１の切換えは、操作者の指示に応じて、制御部１１２の制御の下に図示しない切換機構によって行われる。この場合、操作者の指示は、例えば、撮像装置３００の図示しない操作部を介して行われる。なお、可変ミラー１２１は、操作者の指示に応じて、被写体光をカラー撮像素子１０２又はモノクロ撮像素子１０３へ導く導光手段の一例である。
【００４８】
選択部１２２は、制御部１１２の制御の下、操作者が指示した可変ミラー１２１の切換えに応じて、後述の、信号を選択する処理を行う。
図４は、本実施例に係る画像処理部１１０の構成例を、より詳細に示す図である。
【００４９】
同図に示したように、本実施例に係る画像処理部１１０が主要な構成としてカラーフィルタ処理部１１４と画像形成部１１３を含む点は、実施例１に係る画像処理部１１０と同じであるが、画像形成部１１３の構成が一部で異なっている。
【００５０】
すなわち、本実施例に係る画像形成部１１３は、更に選択部１２２を含む。また、これに伴って、処理の流れが、実施例１に係る画像形成部１１３と異なっている。なお、本実施例に係る画像形成部１１３は、操作者の指示に応じて、カラー撮像素子１０２又はモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号から画像を形成する画像形成手段の一例である。
【００５１】
本実施例に係る画像形成部１１３において、ＹＣ変換部１１５は、カラーフィルタ処理部１１４により取得されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を、例えば上述の式（１）を用いて、輝度信号Ｙcolorと色差信号Ｃｒ、Ｃｂへ変換することは、実施例１に係るＹＣ変換部１１５と同じである。但し、本実施例に係るＹＣ変換部１１５は、変換された色差信号Ｃｒ、Ｃｂのみに限らず、変換された輝度信号Ｙcolorをも後段へ出力する。
【００５２】
選択部１２２は、制御部１１２の制御の下、可変ミラー１２１の切換えに応じて、ＹＣ変換部１１５の出力信号（カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号）、又は、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号（モノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号）を選択し、後段へ出力する。すなわち、選択部１２２は、可変ミラー１２１により観察光路ａがカラー撮像素子１０２へ切換えられている場合には、ＹＣ変換部１１５の出力信号（色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolor）を選択し、後段へ出力する。一方、可変ミラー１２１により観察光路ａがモノクロ撮像素子１０３へ切換えられている場合には、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を、輝度信号Ｙmonoとして、選択し、後段へ出力する。
【００５３】
本実施例に係る色情報算出部１１６は、選択部１２２の出力信号に応じて、次のような処理を行う。すなわち、選択部１２２の出力信号が色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorである場合には、その色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、後段へ出力する。一方、選択部１２２の出力信号が輝度信号Ｙmonoである場合には、その輝度信号Ｙmonoをそのまま後段へ出力する。
【００５４】
このように、本実施例に係る画像形成部１１３では、操作者の指示に応じて、カラー撮像素子１０２又はモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号からカラー画像又はモノクロ画像の形成が行われる。
【００５５】
このような構成を有する撮像装置３００によって行われる一連の処理の流れは、概ね、次のようになる。
まず、操作者の指示に応じて可変ミラー１２１により観察光路ａがカラー撮像素子１０２へ切換えられた場合には、次のような処理が行われる。
【００５６】
この場合は、顕微鏡２００から観察光路ａに沿って導出された標本の観察像がカラー撮像素子１０２に結像され、これをカラー撮像素子１０２が撮像する。なお、カラー撮像素子１０２の露光時間は制御部１１２により制御される。続いて、前置処理部１０４が、前段から出力された電気信号を画像信号化し、後段へ出力する。なお、前置処理部１０４による画像信号化はＴＧ１１１から出力される制御パルスに応じて行われる。続いて、増幅部１０６が、前段から出力された画像信号化された信号（画像信号）を増幅し、後段へ出力する。なお、増幅部１０６による画像信号の増幅は制御部１１２により設定された増幅率に応じて行われる。続いて、Ａ／Ｄ変換部１０８が、前段で増幅された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、画像処理部１１０へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１０８による変換は制御部１１２の制御の下に行われる。続いて、画像処理部１１０において、カラーフィルタ処理部１１４が、Ａ／Ｄ変換部１０８の出力信号からＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を取得し、画像形成部１１３へ出力する。続いて、画像形成部１１３において、ＹＣ変換部１１５が、カラーフィルタ処理部１１４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を、例えば上述の式（１）を用いて、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorとへ変換し、選択部１２２へ出力する。続いて、選択部１２２が、制御部１１２の制御の下、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorを選択し、色情報算出部１１６へ出力する。続いて、色情報算出部１１６が、選択部１２２から出力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙcolorを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、後段へ出力する。このような一連の処理により、顕微鏡（顕微鏡本体）２００から導出された標本の観察像のカラー画像が形成される。
【００５７】
一方、操作者の指示に応じて可変ミラー１２１により観察光路ａがモノクロ撮像素子１０３へ切換えられた場合には、次のような処理が行われる。
この場合は、顕微鏡２００から観察光路ａに沿って導出された標本の観察像がモノクロ撮像素子１０３に結像され、これをモノクロ撮像素子１０３が撮像する。なお、モノクロ撮像素子１０３の露光時間は制御部１１２により制御される。続いて、前置処理部１０５が、前段から出力された電気信号を画像信号化し、後段へ出力する。なお、前置処理部１０５による画像信号化はＴＧ１１１から出力される制御パルスに応じて行われる。続いて、増幅部１０７が、前段から出力された画像信号化された信号（画像信号）を増幅し、後段へ出力する。なお、増幅部１０７による画像信号の増幅は制御部１１２により設定された増幅率に応じて行われる。続いて、Ａ／Ｄ変換部１０９が、前段で増幅された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、画像処理部１１０の画像形成部１１３へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１０９による変換は制御部１１２の制御の下に行われる。続いて、画像形成部１１３において、選択部１２２が、制御部１１２の制御の下、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を、輝度信号Ｙmonoとして、選択し、色情報算出部１１６へ出力する。続いて、色情報算出部１１６が、選択部１２２から出力された輝度信号Ｙmonoを、そのまま後段へ出力する。このような一連の処理により、顕微鏡（顕微鏡本体）２００から導出された標本の観察像のモノクロ画像が形成される。
【００５８】
以上、本実施例に係る撮像装置３００によれば、カラーカメラ、モノクロ（白黒）カメラとして観察対象に合わせて使用することができるだけでなく、標本からの観察像を効率的に撮像に使用することもできる。
【実施例３】
【００５９】
本発明の実施例３に係る撮像装置は、顕微鏡で観察された図示しない標本の観察像を撮像してカラー画像を形成することができる装置である。
図５は、本実施例に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【００６０】
同図に示したように、本実施例に係る撮像装置４００は、図１に示した実施例１に係る撮像装置１００に対して、次の点が異なっている。
まず、画像形成部１１３が更に輝度値処理部１３１を含む等、画像形成部１１３の構成が一部で異なっている点である。また、これに伴い、制御部１１２が、更に輝度値処理部１３１の制御を行う点である。
【００６１】
その他の構成については、実施例１に係る撮像装置１００と同じである。よって、実施例１に係る撮像装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
本実施例に係る撮像装置４００において、輝度値処理部１３１は、制御部１１２の制御の下、カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から得られた輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号から得られた輝度信号Ｙmonoに係る輝度値とを比較し、その比較結果に応じた処理を行う。なお、この輝度値処理部１３１の処理の詳細は後述する。
【００６２】
図６は、本実施例に係る画像処理部１１０の構成例を、より詳細に示す図である。
同図に示したように、本実施例に係る画像処理部１１０が主要な構成としてカラーフィルタ処理部１１４と画像形成部１１３を含む点は、実施例１に係る画像処理部１１０と同じであるが、画像形成部１１３の構成が一部で異なっている。
【００６３】
すなわち、本実施例に係る画像形成部１１３は、更に、輝度値比較部１３２と輝度値補正部１３３とを備える輝度値処理部１３１を含む。また、これに伴って、処理の流れが、実施例１に係る画像形成部１１３と異なっている。
【００６４】
本実施例に係る画像形成部１１３において、ＹＣ変換部１１５は、カラーフィルタ処理部１１４により取得されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報を、例えば上述の式（１）を用いて、輝度信号Ｙcolorと色差信号Ｃｒ、Ｃｂへ変換し、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを色情報算出部１１６へ出力することは、実施例１に係るＹＣ変換部１１５と同じである。但し、本実施例に係るＹＣ変換部１１５は、更に、変換した輝度信号Ｙcolorを、輝度値処理部１３１の輝度値比較部１３２へ出力する。なお、本実施例に係るＹＣ変換部１１５は、カラー撮像素子１０２の出力に基づく信号から色差信号と第１の輝度信号とを算出する算出手段の一例である。また、ＹＣ変換部１１５により変換された輝度信号Ｙcolorは第１の輝度信号の一例である。
【００６５】
輝度値比較部１３２は、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を輝度信号Ｙmonoとして、制御部１１２の制御に応じて、その輝度信号Ｙmonoに係る輝度値とＹＣ変換部１１５から出力された輝度信号Ｙcolorに係る輝度値との比較を行う処理、又は、その比較を行わない処理を行う。
【００６６】
ここで、輝度値比較部１３２が、制御部１１２の制御に応じて、その比較を行う処理を行った場合、その比較結果に応じて更に次のような処理を行う。すなわち、その比較の結果、輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とが略一致していない場合には、その輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とを表す信号を輝度値補正部１３３へ出力する。一方、輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とが略一致している場合には、輝度信号Ｙmonoを、そのまま色情報算出部１１６へ出力する。なお、輝度値比較部１３２は、モノクロ撮像素子の出力に基づく信号を第２の輝度信号として、算出手段により算出された第１の輝度信号と第２の輝度信号とを比較する比較手段の一例である。
【００６７】
一方、輝度値比較部１３２が、制御部１１２の制御に応じて、上記の比較を行わない処理を行った場合は、輝度信号Ｙmonoを、そのまま色情報算出部１１６へ出力する。
輝度値補正部１３３は、輝度値比較部１３２から出力された信号によって表される輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とから、両者が略一致するようなカラー撮像素子１０２の露光時間を算出し、その露光時間を表す信号を制御部１１２へ出力する。なお、輝度値補正部１３３は、第１の輝度信号に係る輝度値と第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致しない場合に、第１の輝度信号に係る輝度値と第２の輝度信号に係る輝度値とが略一致するようなカラー撮像素子の撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出手段の一例である。また、輝度値補正部１３３により算出された露光時間は、撮像パラメータの一例である。
【００６８】
本実施例に係る色情報算出部１１６は、輝度値比較部１３２から出力された輝度信号Ｙmonoと、ＹＣ変換部１１５から出力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、後段へ出力する。
【００６９】
このような構成を有する撮像装置４００によって行われる一連の処理の流れは、概ね、次のようになる。
まず、顕微鏡２００から観察光路ａに沿って導出された標本の観察像が、プリズム１０１によって光路が２つに分割され、一方がカラー撮像素子１０２に結像され、他方がモノクロ撮像素子１０３に結像され、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３による、結像されている観察像の撮像が同時に行われる点は、実施例１に係る撮像装置１００と同じである。また、その後の、カラー撮像素子１０２から画像処理部１１０における画像形成部１１３のＹＣ変換部１１５までの処理の流れ、及び、モノクロ撮像素子１０３からＡ／Ｄ変換部１０９までの処理の流れも、実施例１に係る撮像装置１００の処理の流れと同じである。
【００７０】
但し、本実施例に係る撮像装置４００では、それ以降の処理の流れが次のように異なる。
すなわち、本実施例に係る画像形成部１１３において、ＹＣ変換部１１５は、変換した輝度信号Ｙcolorを輝度値比較部１３２へ出力すると共に、変換した色差信号Ｃｒ、Ｃｂを色情報算出部１１６へ出力する。
【００７１】
続いて、輝度値比較部１３２が、制御部１１２の制御の下、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号を輝度信号Ｙmonoとして、その輝度信号Ｙmonoに係る輝度値とＹＣ変換部１１５から出力された輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とを比較する。そして、両者が略一致していない場合には、その輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とを表す信号を輝度値補正部１３３へ出力し、両者が略一致している場合には、輝度信号Ｙmonoを色情報算出部１１６へ出力する。
【００７２】
なお、両者が略一致していないか否かについては、例えば次式（３）を用いてαを求め、α≒１でない場合に両者が略一致していないと判定し、α≒１である場合に両者が略一致していると判定することができる。
【００７３】
α＝（輝度信号Ｙcolorに係る輝度値）／（輝度信号Ｙmonoに係る輝度値）    式（３）
輝度値比較部１３２での比較の結果、両者が略一致している場合には、続いて、色情報算出部１１６が、輝度値比較部１３２から出力された輝度信号Ｙmonoと、ＹＣ変換部１１５から出力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、出力する。このように、輝度値比較部１３２での比較の結果、両者が略一致している場合には、処理の流れが、概ね、実施例１に係る撮像装置１００における処理の流れと同じになる。
【００７４】
一方、輝度値比較部１３２での比較の結果、両者が略一致していない場合には、続いて、輝度値補正部１３３が、輝度値比較部１３２から出力された信号によって表される輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とから、両者が略一致するようなカラー撮像素子１０２の露光時間Ｔnewを算出し、その露光時間Ｔnewを表す信号を制御部１１２へ出力する。なお、この露光時間Ｔnewは、例えば次式（４）を用いて、算出することができる。
【数３】
0005624808.tif 000004
【００７５】
ここで、Ｔは、輝度信号Ｙcolorの元となる信号がカラー撮像素子１０２により得られたときの露光時間であり、また、輝度信号Ｙmonoの元となる信号がモノクロ撮像素子１０３により得られたときの露光時間でもある。αは、上述の式（３）により得られたものである。
【００７６】
続いて、制御部１１２が、ＴＧ１１１を制御し、輝度値補正部１３３から出力された信号によって表される露光時間Ｔnewをカラー撮像素子１０２に対して設定する。なお、モノクロ撮像素子１０３に対して設定されている露光時間の変更は行わず、露光時間Ｔのままである。
【００７７】
続いて、再び、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３による観察像の撮像が同時に行われる。但し、カラー撮像素子１０２による撮像は露光時間Ｔnewで行われ、モノクロ撮像素子１０３による撮像は露光時間Ｔで行われる。
【００７８】
これ以降の処理の流れは、基本点に、上述の処理の流れと同じとなるが、制御部１１２の制御の下に輝度値比較部１３２が上述の比較を行わず、輝度信号ＹmonoとするＡ／Ｄ変換部１０９の出力信号をそのまま色情報算出部１１６へ出力する点のみが異なる。従って、この場合には、色情報算出部１１６が、輝度信号Ｙmono（露光時間Ｔで得られたモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号）と色差信号Ｃｒ、Ｃｂ（露光時間Ｔnewで得られたカラー撮像素子１０２の出力に基づく信号）を、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、出力する。このように、輝度値補正部１３３により算出された露光時間Ｔnewがカラー撮像素子１０２に対して設定された後のカラー撮像素子１０２の出力に基づく信号からＹＣ変換部１１５により算出された色差信号Ｃｒ、Ｃｂと、輝度信号Ｙmonoとする、露光時間Ｔnewがカラー撮像素子１０２に対して設定された後のモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号とを用いてカラー画像の形成が行われる。
【００７９】
このような一連の処理により、顕微鏡（顕微鏡本体）２００から導出された標本の観察像のカラー画像が形成される。
以上、本実施例に係る撮像装置４００によれば、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３の感度が異なる場合であっても、輝度値補正部１３３によって算出された露光時間Ｔnewをカラー撮像素子１０２に対して設定することで、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３の感度を合わせることができる。従って、色情報算出部１１６において、再度、輝度・色差画像から色情報へ変換する際に、変換誤差が生じないだけでなく、輝度解像度の低下を抑制することもできる。
【００８０】
以上、実施例１乃至３に係る撮像装置について説明したが、各実施例に係る撮像装置は、各種の変形が可能である。
例えば、各実施例に係る撮像装置において、制御部１１２や画像処理部１１０と同等の機能を、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や装置に組み込まれたＣＰＵに実現させるように構成することも可能である。この場合、その同等の機能を実現させるためのプログラムをメモリに格納しておき、そのプログラムをＰＣのＣＰＵや装置に組み込まれたＣＰＵが読み出し実行することによって、それが可能である。
【００８１】
また、例えば、実施例１及び３に係る撮像装置において、プリズム１０１の代わりに、ハーフミラー等、観察光路ａを２つに分割可能なその他の光学素子を適用することも可能である。
【００８２】
また、例えば、実施例２に係る撮像装置において、可変ミラー１２１の代わりに、観察光路ａ内にカラー撮像素子１０２及びモノクロ撮像素子１０３の何れかを挿入可能にする機構を設けるように構成することも可能である。この場合、その機構は、例えば、図７(a) に示すように、観察光路ａ内にカラー撮像素子１０２及びモノクロ撮像素子１０３の何れかを挿入させる際に、その移動軌跡が直線となるスライド式の機構を設けるように構成することができる。或いは、例えば、同図(b) に示すように、観察光路ａ内にカラー撮像素子１０２及びモノクロ撮像素子１０３の何れかを挿入させる際に、その移動軌跡が円となるロータリー式の機構を設けるように構成することができる。なお、このような機構の制御は、操作者の指示に応じて制御部１１２が行うように構成することも可能である。また、このような機構は、実施例１及び３に係る撮像装置においても、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３との間で生じる撮像タイミングの時間差が問題無いレベルであるならば、同様に適用することが可能である。
【００８３】
また、例えば、実施例２に係る撮像装置において、可変ミラー１２１の代わりに、観察光路ａを２つに分割するプリズム１０１、顕微鏡２００からの観察像をカラー撮像素子１０２へ導く全透過プリズム、及び、顕微鏡２００からの観察像をモノクロ撮像素子１０３へ導く全反射プリズムの何れかを、観察光路ａ内に挿入させる機構を設けるように構成することも可能である。なお、このような機構は、被写体光をカラー撮像素子１０２及び又はモノクロ撮像素子１０３へ導く導光手段の一例である。この場合、このような機構の制御は、操作者の指示に応じて制御部１１２が行うように構成することも可能である。このような構成を有する撮像装置において、例えば、操作者が、輝度解像度低減を抑制したい場合には、観察光路ａ内にプリズム１０１を挿入させるように指示することによって、それが可能となる。この場合の処理の流れは、基本的に、実施例１に係る撮像装置１００の処理の流れと同じとなるが、画像形成部１１３での処理の流れは次のようになる。すなわち、画像形成部１１３において、選択部１２２は、制御部１１２の制御の下、ＹＣ変換部１１５から出力された輝度信号Ｙcolor及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂと、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力信号である輝度信号Ｙmonoの中から、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙmonoを選択し、色情報算出部１１６へ出力する。そして、色情報算出部１１６が、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙmonoを、例えば上述の式（２）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換し、出力する。このような処理の流れにより、輝度解像度低減を抑制することができる。一方、例えば、操作者が、モノクロ撮影を行いたい場合には、観察像をモノクロ撮像素子１０３へ導く全反射プリズムを挿入させるように指示することにより、それが可能となる。この場合の処理の流れは、上述の、可変ミラー１２１により観察光路ａがモノクロ撮像素子１０３へ切換えられたときの処理の流れと同じとなる。或いは、例えば、操作者が、カラー撮影を行いたい場合には、観察像をカラー撮像素子１０２へ導く全透過プリズムを挿入させるように指示することにより、それが可能となる。この場合の処理の流れは、上述の、可変ミラー１２１により観察光路ａがカラー撮像素子１０２へ切換えられたときの処理の流れと同じとなる。なお、このような構成を有する撮像装置における画像形成部１１３は、カラー撮像素子１０２及び又はモノクロ撮像素子１０３の出力に基づく信号から画像を形成する画像形成手段の一例である。また、このような構成を有する撮像装置において、操作者が手動によりプリズム１０１、全透過プリズム、及び全反射プリズムの何れか観察光路ａ内に挿入することができるように構成することも可能である。
【００８４】
また、例えば、実施例３に係る撮像装置４００においては、カラー撮像素子１０２の露光時間を変更することにより、輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とが略一致するようにさせていたが、これを、別の手法により、それらの輝度値が略一致するようにさせることも可能である。この場合、その別の手法としては、例えば、プリズム１０１により分割された光路における光量を変更する手法や、増幅部１０６、１０７の増幅率を調整する手法や、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、ＣｂからＲ、Ｇ、Ｂの各色の色情報へ変換するための変換式（例えば上述の式（２））において、輝度信号Ｙに掛ける係数に１／α（αは上述の式（３）から得られる）を代入する手法等が考えられる。
【００８５】
また、例えば、実施例３に係る撮像装置４００においては、輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とが略一致しない場合に、それが略一致するようなカラー撮像素子１０２の露光時間Ｔnewを算出するようにしていたが、これを、別の手法により、算出するように構成することも可能である。この場合、その別の手法としては、例えば、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３の組み合わせ毎に、カラー撮像素子１０２とモノクロ撮像素子１０３との間の感度の比に関する情報を図示しないメモリに予め格納しておき、対応する組み合わせにおける感度の比に関する情報に基づいてカラー撮像素子１０２の露光時間Ｔnewを算出する手法等が考えられる。
【００８６】
また、例えば、実施例３に係る撮像装置４００においては、輝度信号Ｙmonoに係る輝度値と輝度信号Ｙcolorに係る輝度値とが略一致するようなカラー撮像素子１０２の露光時間Ｔnewを算出するようにしていたが、これを、操作者が好む輝度値に応じて、カラー撮像素子１０２の露光時間Ｔnewを任意に設定するように構成することも可能である。
【００８７】
また、例えば、各実施例に係る撮像装置において、画素数が異なる複数のカラー撮像素子と、画素数が異なる複数のモノクロ撮像素子とを備えるように構成することも可能である。但し、この場合には、複数のカラー撮像素子の何れかを光路に挿入させる機構と、複数のモノクロ撮像素子の何れかを光路に挿入させる機構とが設けられると共に、１つの画像形成に使用されるカラー撮像素子とモノクロ撮像素子の画素数が同じになるように、各々の機構が制御される。
【００８８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上述した各実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１００    撮像装置
１０１    プリズム
１０２    カラー撮像素子
１０３    モノクロ撮像素子
１０４    前置処理部
１０５    前置処理部
１０６    増幅部
１０７    増幅部
１０８    Ａ／Ｄ変換部
１０９    Ａ／Ｄ変換部
１１０    画像処理部
１１１    ＴＧ
１１２    制御部
１１３    画像形成部
１１４    カラーフィルタ処理部
１１５    ＹＣ変換部
１１６    色情報算出部
１２１    可変ミラー
１２２    選択部
１２３    ＹＣ変換部
１２４    色情報算出部
１３１    輝度値処理部
１３２    輝度値比較部
１３３    輝度値補正部
２００、３００、４００  顕微鏡
【図２】
0005624808.tif 000005
【図４】
0005624808.tif 000006
【図６】
0005624808.tif 000007
【図１】
0005624808.tif 000008
【図３】
0005624808.tif 000009
【図５】
0005624808.tif 000010
【図７】
0005624808.tif 000011