(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物をカラー観察することが可能な拡大観察装置であって、
前記対象物が載置されるステージと、
前記対象物の色を再現するために互いに異なる複数の波長領域にそれぞれ対応する感度特性を有する複数種類の画素が予め定められたパターンで規則的に二次元配列された撮像素子を含み、前記ステージに載置された前記対象物を撮像するための撮像部と、
前記ステージと前記撮像部とを一体的に支持する支持機構と、
前記撮像素子を画素の配列方向に沿って前記対象物と相対的に移動させる移動部と、
前記撮像素子の前記複数種類の画素から出力される信号を取得するとともに、前記撮像部および前記移動部を制御する処理部とを備え、
前記処理部は、前記撮像部により前記対象物を撮像し、複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて第１の画像データを生成し、前記複数の一種類の画素が当該複数の一種類の画素の間の補完位置にそれぞれ移動するように前記対象物と相対的に前記撮像素子を移動させるとともに前記撮像部により前記対象物を撮像し、前記補完位置にある複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて前記補完位置に対応する第２の画像データを生成し、前記第２の画像データを生成するための前記対象物の撮像時に前記撮像素子の位置ずれが生じた場合に前記第１の画像データおよび前記第２の画像データに基づいて前記撮像素子の位置ずれの量を算出し、算出された位置ずれの量に基づいて前記生成された第２の画像データを補正し、補正された第２の画像データおよび前記第１の画像データを合成することにより前記対象物の画像を表示するための合成画像データを生成するように動作する、拡大観察装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記第１の画像データに基づく画像と前記第２の画像データに基づく画像とのパターンマッチングにより前記撮像素子の位置ずれが生じたか否かを判定するとともに前記撮像素子の位置ずれの量を算出する、請求項１記載の拡大観察装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記撮像素子の前記複数の一種類の画素から出力される信号を複数の画素データとして取得し、取得された複数の画素データに基づいて前記第１または第２の画像データを生成し、前記第２の画像データを生成するための前記対象物の撮像時に前記撮像素子の位置ずれが生じた場合に、前記算出された位置ずれの量および前記生成された第２の画像データに基づいて、前記撮像素子の位置ずれが生じない状態で取得されるべき画素データを補間により生成し、生成された各画素データと前記撮像素子の位置との対応関係を修正することにより、前記補正された第２の画像データを生成し、前記補正された第２の画像データおよび前記第１の画像データを合成することにより前記合成画像データとして単波長領域画像を表示するための単波長領域画像データを生成するように動作する、請求項１または２記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記対象物のカラー画像を得るために対象物を撮像するように前記撮像部を制御し、前記複数種類の画素から取得される信号に基づいて前記カラー画像を表示するためのカラー画像データをさらに生成し、生成された前記カラー画像データと前記合成画像データとを合成するように動作する、請求項１〜３のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記合成画像データを生成するための撮像時に前記撮像部の撮像視野内で焦点を合わせる位置と前記カラー画像データを生成するための撮像時に前記撮像視野内で焦点を合わせる位置とが等しくなるように前記撮像部を制御する、請求項４記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記合成画像データを生成するための撮像時に前記撮像視野内の予め定められた位置で前記対象物に焦点を合わせるように前記撮像部を制御し、前記カラー画像データを生成するための撮像時に前記撮像視野内の前記予め定められた位置で前記対象物に焦点を合わせるように前記撮像部を制御する、請求項５記載の拡大観察装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記合成画像データおよび前記カラー画像データのうち一方に基づいて前記撮像視野内で焦点が合った位置を検出し、前記合成画像データおよび前記カラー画像データのうち他方の生成のための撮像時に前記撮像視野内において前記検出された位置で前記対象物に焦点を合わせるように前記撮像部を制御する、請求項５記載の拡大観察装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記合成画像データおよび前記カラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように、前記合成画像データを生成するための撮像時および前記カラー画像データを生成するための撮像時の撮像条件を調整する、請求項４〜７のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記合成画像データを生成するための撮像時における前記複数の位置のうち最初の位置での前記対象物の撮像時に、前記合成画像データおよび前記カラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように撮像条件を調整し、前記複数の位置のうち他の位置で前記調整された撮像条件で前記対象物を撮像するように前記撮像部を制御する、請求項８記載の拡大観察装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記合成画像データおよび前記カラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように、前記合成画像データおよび前記カラー画像データの少なくとも一方に画像処理を行う、請求項４〜９のいずれかに記載の拡大観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を観察する拡大観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には画素ずらし機能を有する拡大観察装置が記載されている。この拡大観察装置においては、試料に照射する光を、青色光、赤色光、緑色光、および白色光のいずれかに切り替えることが可能である。例えば、照明光として白色光以外の照明光が選択された場合に画素ずらし機能が実行される。以下、青色光、赤色光、緑色光、および白色光のうち、白色光以外の照明光を単波長光と呼ぶ。
【０００３】
撮像部においては、青色用画素、赤色用画素および緑色用画素がベイヤー配列される。青色用画素、赤色用画素および緑色用画素は、それぞれ青色光、赤色光および緑色光を受光する。ベイヤー配列では、２行２列で互いに隣接して配列される４つの画素により１つの画素群（主画素）が構成される。１つの主画素を構成する４つの画素において青色用画素、赤色用画素および緑色用画素の画素数の比は１：１：２である。複数の主画素がマトリクス状に配列される。
【０００４】
画素ずらし機能が実行されると、単波長光が試料に照射された状態で、撮像部の各画素が一画素分ずつ移動されつつ２行２列の４つの位置で試料が撮像される。例えば単波長光として青色光が試料に照射された場合には、１つの青色用画素が２行２列の４つの位置を移動する。それにより、１つの主画素を構成する１つの青色用画素当り４画素分の受光信号を得ることができる。その結果、複数の受光信号に基づいて、高解像度の青色の観察像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の画素ずらし機能によれば、撮像部の画素数に制限がある場合でも高倍率領域で解像度の高い観察像を得ることが可能になる。そのため、画素ずらし機能の実行時には、複数の画素をそれらの画素の小さいピッチで正確に移動させることが求められる。
【０００７】
試料の観察時には、騒音および風等の外乱によって撮像部に振動が生じることがある。画素ずらし機能の実行中に撮像部に振動が生じると、複数の画素を画素ピッチで正確に移動させることが困難になる。複数の画素の移動中に位置ずれが生じると、観察像にノイズが発生し、観察像の画質が劣化する。
【０００８】
本発明の目的は、撮像素子の位置ずれが生じた場合でも、画質の劣化を防止しつつ対象物の高解像度の画像を表示することが可能な拡大観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る拡大観察装置は、対象物をカラー観察することが可能な拡大観察装置であって、対象物が載置されるステージと、対象物の色を再現するために互いに異なる複数の波長領域にそれぞれ対応する感度特性を有する複数種類の画素が予め定められたパターンで規則的に二次元配列された撮像素子を含み、ステージに載置された対象物を撮像するための撮像部と、ステージと撮像部とを一体的に支持する支持機構と、撮像素子を画素の配列方向に沿って対象物と相対的に移動させる移動部と、撮像素子の複数種類の画素から出力される信号を取得するとともに、撮像部および移動部を制御する処理部とを備え、処理部は、撮像部により対象物を撮像し、複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて第１の画像データを生成し、複数の一種類の画素が当該複数の一種類の画素の間の補完位置にそれぞれ移動するように対象物と相対的に撮像素子を移動させるとともに撮像部により対象物を撮像し、補完位置にある複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて補完位置に対応する第２の画像データを生成し、第２の画像データを生成するための対象物の撮像時に撮像素子の位置ずれが生じた場合に第１の画像データおよび第２の画像データに基づいて撮像素子の位置ずれの量を算出し、算出された位置ずれの量に基づいて生成された第２の画像データを補正し、補正された第２の画像データおよび第１の画像データを合成することにより対象物の画像を表示するための合成画像データを生成するように動作するものである。
【００１０】
この拡大観察装置においては、撮像部により対象物が撮像され、複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて第１の画像データが生成される。また、複数の一種類の画素が当該複数の一種類の画素の間の補完位置にそれぞれ移動するように撮像素子が移動部により対象物と相対的に移動されるとともに撮像部により対象物が撮像され、補完位置にある複数の一種類の画素から取得される信号に基づいて第２の画像データが生成される。
【００１１】
第２の画像データを生成するための対象物の撮像時に撮像素子の位置ずれが生じた場合に、第１の画像データおよび第２の画像データに基づいて撮像素子の位置ずれの量が算出され、算出された位置ずれの量に基づいて第２の画像データが補正される。補正された第２の画像データおよび第１の画像データを合成することにより、第１の画像データと第２の画像データとが互いに補完され、高解像度の合成画像データが生成される。合成画像データにより対象物の画像が高解像度で表示される。
【００１２】
この場合、撮像素子の位置ずれが生じた状態で生成される第２の画像データが、撮像素子の位置ずれが生じていない状態で生成される第２の画像データに等しくなるようにまたは近づくように補正されることにより、撮像素子の位置ずれに起因するノイズが合成画像データに基づく画像に発生することが抑制される。それにより、撮像素子の位置ずれが生じた場合でも、画質の劣化を防止しつつ対象物の高解像度の画像を表示することが可能となる。
【００１３】
（２）処理部は、第１の画像データに基づく画像と第２の画像データに基づく画像とのパターンマッチングにより撮像素子の位置ずれが生じたか否かを判定するとともに撮像素子の位置ずれの量を算出してもよい。
【００１４】
この場合、撮像素子の位置ずれが生じたか否かがパターンマッチングにより簡単かつ正確に判定される。また、パターンマッチングにより撮像素子の位置ずれの量が簡単かつ正確に算出される。
【００１５】
（３）処理部は、撮像素子の複数の一種類の画素から出力される信号を複数の画素データとして取得し、取得された複数の画素データに基づいて第１または第２の画像データを生成し、第２の画像データを生成するための対象物の撮像時に撮像素子の位置ずれが生じた場合に、算出された位置ずれの量および生成された第２の画像データに基づいて、撮像素子の位置ずれが生じない状態で取得されるべき画素データを補間により生成し、生成された各画素データと撮像素子の位置との対応関係を修正することにより、補正された第２の画像データを生成し、補正された第２の画像データおよび第１の画像データを合成することにより合成画像データとして単波長領域画像を表示するための単波長領域画像データを生成するように動作してもよい。
【００１６】
この場合、複数の位置の各々で複数の画素群の一種類の画素に対応する画素データに基づいて第１または第２の画像データが生成される。第２の画像データを生成するための対象物の撮像時に撮像素子の位置ずれが生じた場合に、算出された位置ずれの量および生成された第２の画像データに基づいて、撮像素子の位置ずれが生じない状態で取得されるべき画素データが補間により生成される。また、生成された各画素データと撮像素子の位置との対応関係が修正される。このようにして補正された第２の画像データおよび第１の画像データを合成することにより高解像度の単波長領域画像データが生成される。単波長領域画像データにより対象物の単波長領域画像が高解像度で表示される。
【００１７】
これにより、撮像素子の位置ずれが生じた場合に、撮像素子の位置ずれが生じない状態で取得されるべき画素データが存在しなくても、その取得されるべき画素データが補間により生成される。また、生成された各画素データと撮像素子の位置との対応関係が修正されることにより、補正後の第２の画像データが撮像素子の位置ずれが生じない状態で取得されるべき第２の画像データと等しくなるかまたはその第２の画像データに近づく。それにより、撮像素子の位置ずれが生じた場合でも、一種類の画素に対応する波長領域の光に基づいて高解像度の単波長領域画像データが生成される。その結果、画質の劣化を防止しつつ対象物の高解像度の単波長領域画像を表示することが可能となる。
【００１８】
（４）処理部は、対象物のカラー画像を得るために対象物を撮像するように撮像部を制御し、複数種類の画素から取得される信号に基づいてカラー画像を表示するためのカラー画像データをさらに生成し、生成されたカラー画像データと合成画像データとを合成するように動作してもよい。
【００１９】
この場合、合成画像データに基づく高解像度の画像の成分を含む対象物のカラー画像を表示することが可能となる。したがって、対象物のカラー画像の解像度を向上させることが可能となる。
【００２０】
（５）処理部は、合成画像データを生成するための撮像時に撮像部の撮像視野内で焦点を合わせる位置とカラー画像データを生成するための撮像時に撮像視野内で焦点を合わせる位置とが等しくなるように撮像部を制御してもよい。
【００２１】
これにより、使用者が操作を行うことなく、合成画像データに基づく画像において焦点が合う位置とカラー画像データに基づくカラー画像において焦点が合う位置とが等しくなる。それにより、カラー画像データと高解像度の合成画像データとの合成により得られる対象物のカラー画像において焦点が合う位置およびその周辺の領域の解像度が向上する。
【００２２】
（６）処理部は、合成画像データを生成するための撮像時に撮像視野内の予め定められた位置で対象物に焦点を合わせるように撮像部を制御し、カラー画像データを生成するための撮像時に撮像視野内の予め定められた位置で対象物に焦点を合わせるように撮像部を制御してもよい。
【００２３】
この場合、合成画像データに基づく高解像度の画像において焦点が合った位置とカラー画像データに基づくカラー画像において焦点が合った位置とを正確に一致させることができる。
【００２４】
（７）処理部は、合成画像データおよびカラー画像データのうち一方に基づいて撮像視野内で焦点が合った位置を検出し、合成画像データおよびカラー画像データのうち他方の生成のための撮像時に撮像視野内において検出された位置で対象物に焦点を合わせるように撮像部を制御してもよい。
【００２５】
この場合、１回の焦点を合わせる動作により、合成画像データに基づく高解像度の画像において焦点が合った位置とカラー画像データに基づくカラー画像において焦点が合った位置とを短時間で一致させることができる。
【００２６】
（８）処理部は、合成画像データおよびカラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように、合成画像データを生成するための撮像時およびカラー画像データを生成するための撮像時の撮像条件を調整してもよい。
【００２７】
この場合、等しい輝度またはコントラストを有する合成画像データおよびカラー画像データが合成される。これにより、高品質かつ高解像度のカラー画像を表示することが可能となる。
【００２８】
（９）処理部は、合成画像データを生成するための撮像時における複数の位置のうち最初の位置での対象物の撮像時に、合成画像データおよびカラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように撮像条件を調整し、複数の位置のうち他の位置で調整された撮像条件で対象物を撮像するように撮像部を制御してもよい。
【００２９】
この場合、合成画像データを生成するための撮像時に撮像素子を一画素分移動させる毎に撮像条件を調整することなく、合成画像データおよびカラー画像データの輝度またはコントラストを等しくすることが可能となる。それにより、合成画像データを生成するための撮像時間が短縮される。
【００３０】
（１０）処理部は、合成画像データおよびカラー画像データの輝度またはコントラストが等しくなるように、合成画像データおよびカラー画像データの少なくとも一方に画像処理を行ってもよい。
【００３１】
これにより、撮像時間を増加させることなく合成画像データおよびカラー画像データの輝度またはコントラストを等しくすることが可能となる。それにより、合成画像データおよびカラー画像データを生成するための撮像時間が短縮される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、撮像素子の位置ずれが生じた場合でも、画質の劣化を防止しつつ対象物の高解像度の画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の顕微鏡を示す斜視図である。
【図３】顕微鏡の撮像装置がＺ方向と平行に固定されている状態を示す模式図である。
【図４】顕微鏡の撮像装置がＺ方向から所望の角度まで傾斜された状態を示す模式図である。
【図５】図１の撮像装置により観察対象物が撮像されたときの表示部の一表示例を示す図である。
【図６】図１のカラーＣＣＤにおける複数の画素の配列状態を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理を説明するための図である。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理により得られる単波長領域画像の一例であり、（ｂ）は従来の画素ずらし処理により得られる単波長領域画像の一例である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る合成カラー画像生成処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る合成カラー画像生成処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る合成カラー画像生成処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（１）拡大観察装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
以下において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
【００３７】
図１に示すように、拡大観察装置３００は、顕微鏡１００および画像処理装置２００を備える。
【００３８】
顕微鏡１００は、撮像装置１０、ステージ装置２０、回転角度センサ３０およびアクチュエータ４０を含む。撮像装置１０は、カラーＣＣＤ（電荷結合素子）１１、ハーフミラー１２、対物レンズ１３、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）１５、照明装置１６およびレンズ駆動部１７を含む。ステージ装置２０は、ステージ２１、ステージ駆動部２２およびステージ支持部２３を含む。ステージ２１上には、観察対象物Ｓが載置される。
【００３９】
照明装置１６は、光源１６ａ、フィルタターレット１６ｂおよびターレット駆動部１６ｃを含む。光源１６ａは、例えば白色光を発生するハロゲンランプまたは白色ＬＥＤ（発光ダイオード）である。フィルタターレット１６ｂは、主として円盤形状の遮光部材および複数のフィルタから構成される。遮光部材には、その中心に対して一定の角度間隔で複数の開口が形成されている。本例では、遮光部材に４つの開口が形成されている。遮光部材の４つの開口のうち３つの開口に、それぞれ青色フィルタ、赤色フィルタおよび緑色フィルタが設けられる。青色フィルタは青色波長の光（以下、青色光と呼ぶ。）を透過し、赤色フィルタは赤色波長の光（以下、赤色光と呼ぶ。）を透過し、緑色フィルタは緑色波長の光（以下、緑色光と呼ぶ。）を透過する。遮光部材の４つの開口のうち残りの１つの開口には、フィルタは設けられない。
【００４０】
フィルタターレット１６ｂは、光源１６ａとハーフミラー１２との間で回転可能に設けられる。ターレット駆動部１６ｃは、画像処理装置２００の制御によりフィルタターレット１６ｂをその中心を通る軸の周りで回転させる。フィルタターレット１６ｂが回転することにより、遮光部材の４つの開口のうちのいずれか１つの開口が光源１６ａに対向する。この状態で、光源１６ａにより発生された白色光が遮光部材の４つの開口のうちのいずれか１つの開口に入射する。
【００４１】
白色光が入射する開口に青色フィルタが設けられている場合には、白色光のうち青色波長の成分（青色光）が青色フィルタを透過し、ハーフミラー１２に導かれる。白色光が入射する開口に赤色フィルタが設けられている場合には、白色光のうち赤色波長の成分（赤色光）が赤色フィルタを透過し、ハーフミラー１２に導かれる。白色光が入射する開口に緑色フィルタが設けられている場合には、白色光のうち緑色波長の成分（緑色光）が緑色フィルタを透過し、ハーフミラー１２に導かれる。白色光が入射する開口にフィルタが設けられていない場合には、青色光、赤色光および緑色光の全ての波長領域を含む白色光が、ハーフミラー１２に導かれる。
【００４２】
なお、照明装置１６は、図示しないターレットセンサを含む。ターレットセンサは、フィルタターレット１６ｂの回転角度を検出し、検出結果を画像処理装置２００に与える。ターレットセンサの検出結果に基づいてターレット駆動部１６ｃが制御される。
【００４３】
照明装置１６からハーフミラー１２に導かれる光（本例では、青色光、赤色光、緑色光または白色光である。）は、ハーフミラー１２により反射された後、対物レンズ１３によりステージ２１上の観察対象物Ｓに集光される。
【００４４】
観察対象物Ｓにより反射された光は、対物レンズ１３およびハーフミラー１２を透過してカラーＣＣＤ１１に入射する。カラーＣＣＤ１１は、互いに異なる複数の波長領域にそれぞれ対応する感度特性を有する複数種類の画素として、青色光を受光する複数の青色用画素、赤色光を受光する複数の赤色用画素、および緑色光を受光する複数の緑色用画素を有する。感度特性とは、各種の画素に入射する光の量とその入射光量に基づいて発生する電気信号との関係をいう。感度特性は、入射光の波長に応じて異なる。本例において、複数の青色用画素は青色光の波長領域に対応して高い感度特性を有する。複数の赤色用画素は赤色光の波長領域に対応して高い感度特性を有する。複数の緑色用画素は緑色光の波長領域に対応して高い感度特性を有する。
【００４５】
本実施の形態において、フィルタターレット１６ｂに設けられる青色フィルタが透過する青色光の波長領域の大きさは、青色用画素が受光可能な青色光の波長領域の大きさに比べて小さくなるように設定される。フィルタターレット１６ｂに設けられる赤色フィルタが透過する赤色光の波長領域の大きさは、赤色用画素が受光可能な赤色光の波長領域の大きさに比べて小さくなるように設定される。フィルタターレット１６ｂに設けられる緑色フィルタが透過する緑色光の波長領域の大きさは、緑色用画素が受光可能な緑色光の波長領域の大きさに比べて小さくなるように設定される。これにより、後述する単波長領域画像データの生成時に色収差の発生が抑制される。
【００４６】
複数の赤色用画素、複数の緑色用画素および複数の青色用画素は一定の画素ピッチ（隣り合う各２つの画素の中心間の距離）で二次元的に配列される。カラーＣＣＤ１１における複数の画素の配列状態についての詳細は後述する。カラーＣＣＤ１１の各画素からは、受光量に対応する電気信号が出力される。カラーＣＣＤ１１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１５によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるデジタル信号は、画素データとして画像処理装置２００に順次与えられる。カラーＣＣＤ１１に代えてＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の撮像素子が用いられてもよい。
【００４７】
カラーＣＣＤ１１は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能となっている。本例では、アクチュエータ４０は、ピエゾ素子の圧電効果を利用したアクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）である。アクチュエータ４０は、画像処理装置２００から与えられる移動指令信号（駆動パルス）に基づいてカラーＣＣＤ１１をステージ２１上に載置される観察対象物Ｓに対して相対的にＸ方向およびＹ方向に移動させる。ピエゾアクチュエータによれば、カラーＣＣＤ１１を一画素分ずつ（画素ピッチごとに）Ｘ方向およびＹ方向に移動させることができる。ピエゾアクチュエータに代えて静電引力を利用したアクチュエータまたは温度による変形等を利用したアクチュエータがアクチュエータ４０として用いられてもよい。
【００４８】
対物レンズ１３は、例えばズームレンズであり、手動または自動で倍率を変更可能に構成される。対物レンズ１３の倍率は、図示しない倍率検出部により検出される。また、対物レンズ１３は、Ｚ方向に移動可能に設けられる。レンズ駆動部１７は、画像処理装置２００の制御により対物レンズ１３をＺ方向に移動させる。それにより、撮像装置１０の焦点の位置がＺ方向において移動する。
【００４９】
ステージ２１は、Ｚ方向の軸の周りで回転可能にステージ支持部２３上に設けられる。ステージ駆動部２２は、画像処理装置２００から与えられる移動指令信号（駆動パルス）に基づいてステージ２１をステージ支持部２３に対して相対的に後述するｘ方向およびｙ方向に移動させる。ステージ駆動部２２には、ステッピングモータが用いられる。回転角度センサ３０は、ステージ２１の回転角度を検出し、検出した角度を示す角度検出信号を画像処理装置２００に与える。画像処理装置２００においては、移動指令信号に対するステージ駆動部２２からの応答信号および回転角度センサ３０からの角度検出信号に基づいて、Ｘ方向およびＹ方向におけるステージ２１の位置および回転角度が取得される。
【００５０】
画像処理装置２００は、インタフェース２１０、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２２０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２３０、記憶装置２４０、入力装置２５０、表示部２６０および作業用メモリ２７０を含む。
【００５１】
ＲＯＭ２３０には、システムプログラムが記憶される。記憶装置２４０は、ハードディスク等からなる。記憶装置２４０には、種々の制御プログラムが記憶されるとともに、顕微鏡１００からインタフェース２１０を通して与えられる画素データ等の種々のデータを記憶する。入力装置２５０は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。
【００５２】
表示部２６０は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。
【００５３】
作業用メモリ２７０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からなり、種々のデータの処理のために用いられる。ＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶された種々の制御プログラムを実行することにより作業用メモリ２７０を用いて種々の処理を行うとともに、複数の画素データから画像データを生成し、生成された画像データに基づく画像を表示部２６０に表示させる。また、ＣＰＵ２２０は、インタフェース２１０を通して顕微鏡１００のカラーＣＣＤ１１、ズーム調整部１３ａ、照明装置１６、レンズ駆動部１７およびステージ駆動部２２を制御する。
【００５４】
図２は、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置３００の顕微鏡１００を示す斜視図である。図２においては、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が矢印で示される。
【００５５】
図２に示すように、顕微鏡１００はベース１を有する。ベース１上には、第１の支持台２が取り付けられるとともに、この第１の支持台２の前面に嵌め込まれるように第２の支持台３が取り付けられる。
【００５６】
第１の支持台２の上端部には、連結部４がＹ方向に延びる回動軸Ｒ１の周りに回動可能に取り付けられる。連結部４には回動支柱５が取り付けられる。それにより、回動支柱５は連結部４の回動に伴って回動軸Ｒ１を支点としてＺ方向に平行な垂直面内で傾斜可能である。使用者は、固定つまみ９により連結部４を第１の支持台２に対して固定することができる。
【００５７】
連結部６の前面には環状の支持部７が取り付けられる。支持部７には、略円筒状の撮像装置１０が取り付けられる。図２の状態では、撮像装置１０の光軸Ｒ２はＺ方向に平行である。支持部７は、撮像装置１０を水平面内で移動させるための複数の調整ネジ４１を有する。複数の調整ネジ４１を用いて撮像装置１０の光軸Ｒ２が回動軸Ｒ１に垂直に交差するように撮像装置１０の位置を調整することができる。
【００５８】
ベース１上の第２の支持台３の前面には、Ｚ方向に摺動可能にスライダ８が取り付けられる。第２の支持台３の側面には、調整つまみ４２が設けられる。スライダ８のＺ方向（高さ方向）の位置は、調整つまみ４２により調整可能である。
【００５９】
ステージ装置２０のステージ支持部２３は、スライダ８上に取り付けられる。ステージ２１は、ステージ支持部２３に対してＺ方向の回転軸Ｒ３の周りに回転可能に設けられる。また、ステージ２１には、水平面内で互いに直交するｘ方向およびｙ方向が設定される。ステージ２１は、図１のステージ駆動部２２によりｘ方向およびｙ方向に移動可能に設けられる。ステージ２１が回転軸Ｒ３の周りに回転すると、ステージ２１のｘ方向およびｙ方向も回転する。それにより、ステージ２１のｘ方向およびｙ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に対して水平面内で傾斜する。
【００６０】
撮像装置１０の撮像範囲（視野範囲）は、撮像装置１０の倍率により異なる。ステージ２１をｘ方向およびｙ方向に移動させることにより複数の撮像範囲の画像データを生成することができる。複数の撮像範囲の画像データを連結することにより複数の撮像範囲の画像を図１の表示部２６０に表示することができる。
【００６１】
図３は顕微鏡１００の撮像装置１０がＺ方向と平行に固定されている状態を示す模式図である。また、図４は顕微鏡１００の撮像装置１０がＺ方向から所望の角度まで傾斜された状態を示す模式図である。
【００６２】
図３に示すように、回動支柱５がＺ方向に平行な状態で固定つまみ９を締めることにより連結部４が第２の支持台３に固定される。それにより、撮像装置１０の光軸Ｒ２がＺ方向に平行な状態で回動軸Ｒ１に垂直に交差する。この場合、撮像装置１０の光軸Ｒ２はステージ２１の表面に垂直となる。
【００６３】
固定つまみ９を緩めることにより連結部４が回動軸Ｒ１の周りに回動可能となり、回動支柱５が回動軸Ｒ１を支点として傾斜可能となる。それにより、図４に示すように、撮像装置１０の光軸Ｒ２をＺ方向に対して任意の角度θ傾斜させることができる。この場合、撮像装置１０の光軸Ｒ２は回動軸Ｒ１に垂直に交差する。同様にして、撮像装置１０の光軸Ｒ２をＺ方向に対して図４と逆側に任意の角度傾斜させることができる。
【００６４】
したがって、ステージ２１上の観察対象物の表面の高さを回動軸Ｒ１の高さに一致させることにより、観察対象物の同じ部分を垂直な方向および斜め方向から観察することができる。
【００６５】
（２）観察時における表示部の一表示例
図５は図１の撮像装置１０により観察対象物Ｓが撮像されたときの表示部２６０の一表示例を示す図である。本例では、図１のターレット駆動部１６ｃが制御されることにより観察対象物Ｓに白色光が照射される。図５に示すように、表示部２６０の画面上には、画像表示領域４１０および条件設定領域４２０が表示される。撮像装置１０による観察対象物Ｓの撮像時には、画像表示領域４１０に画像データに基づく画像が表示される。
【００６６】
条件設定領域４２０に青画像ボタン４２１、赤画像ボタン４２２、緑画像ボタン４２３、青カラー画像ボタン４２４、赤カラー画像ボタン４２５、緑カラー画像ボタン４２６、およびオートフォーカスチェックボックス４２７が表示される。
【００６７】
この状態で、使用者が図２のステージ２１をｘ方向またはｙ方向に移動させることにより、画像表示領域４１０に表示される観察対象物Ｓの画像の範囲を変更することができる。
【００６８】
青画像ボタン４２１が操作されることにより、後述する画素ずらし処理が実行される。これにより、観察対象物Ｓに青色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの青色の画像が得られる。
【００６９】
赤画像ボタン４２２が操作されることにより、後述する画素ずらし処理が実行される。これにより、観察対象物Ｓに赤色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの赤色の画像が得られる。
【００７０】
緑画像ボタン４２３が操作されることにより、後述する画素ずらし処理が実行される。これにより、観察対象物Ｓに緑色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの緑色の画像が得られる。
【００７１】
青カラー画像ボタン４２４が操作されることにより、観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓのカラー画像が得られる。また、後述する画素ずらし処理が実行され、観察対象物Ｓに青色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの青色の画像が得られる。その後、得られたカラー画像と青色の画像とが合成される。具体的には、画素ごとにカラー画像から取得される色成分と青色の画像（単色画像）から取得される輝度成分（画素データの値）とが合成される（合成カラー画像生成処理）。
【００７２】
赤カラー画像ボタン４２５が操作されることにより、観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓのカラー画像が得られる。また、後述する画素ずらし処理が実行され、観察対象物Ｓに赤色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの赤色の画像が得られる。その後、得られたカラー画像と赤色の画像とが合成される。具体的には、画素ごとにカラー画像から取得される色成分と赤色の画像（単色画像）から取得される輝度成分（画素データの値）とが合成される（合成カラー画像生成処理）。
【００７３】
緑カラー画像ボタン４２６が操作されることにより、観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓのカラー画像が得られる。また、後述する画素ずらし処理が実行され、観察対象物Ｓに緑色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓの緑色の画像が得られる。その後、得られたカラー画像と緑色の画像とが合成される。具体的には、画素ごとにカラー画像から取得される色成分と緑色の画像（単色画像）から取得される輝度成分（画素データの値）とが合成される（合成カラー画像生成処理）。
【００７４】
オートフォーカスチェックボックス４２７がチェックされると、白色光による観察対象物Ｓの撮像時および後述する画素ずらし処理における観察対象物Ｓの撮像時に、それぞれ撮像装置１０の焦点を観察対象物Ｓの表面に合わせるオートフォーカスが行われる。
【００７５】
（３）カラーＣＣＤにおける複数の画素の配列状態
図６は、図１のカラーＣＣＤ１１における複数の画素の配列状態を示す平面図である。図６に示すように、本実施の形態に係るカラーＣＣＤ１１においては、１つの青色用画素Ｂ、１つの赤色用画素Ｒおよび２つの緑色用画素Ｇにより１つの主画素Ｐが構成される。複数の主画素Ｐがマトリクス状に並ぶように二次元的に配列される。
【００７６】
各主画素Ｐにおいては、１つの青色用画素Ｂ、１つの赤色用画素Ｒおよび２つの緑色用画素Ｇが互いに隣接するように２行２列で配列される。１つの青色用画素Ｂと１つの赤色用画素Ｒとが対角に位置し、２つの緑色用画素Ｇが対角に位置する。
【００７７】
観察対象物Ｓに青色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像される場合には、観察対象物Ｓの表面から青色光が反射されることにより各主画素Ｐの青色用画素Ｂが対応する領域から反射される青色光を受光する。これにより、各主画素Ｐの青色用画素ＢからＡ／Ｄ変換器１５を通して青色光に基づく画素データが出力される。このとき各主画素Ｐの赤色用画素Ｒおよび緑色用画素Ｇは青色光を受光しないので、各主画素Ｐからは赤色光および緑色光に基づく画素データは出力されない。
【００７８】
上記の青色光の例と同様に、観察対象物Ｓに赤色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像される場合には、各主画素Ｐの赤色用画素ＲからＡ／Ｄ変換器１５を通して赤色光に基づく画素データが出力される。このとき各主画素Ｐからは青色光および緑色光に基づく画素データは出力されない。
【００７９】
上記の青色光の例と同様に、観察対象物Ｓに緑色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像される場合には、各主画素Ｐの緑色用画素ＧからＡ／Ｄ変換器１５を通して緑色光に基づく画素データが出力される。このとき各主画素Ｐからは青色光および赤色光に基づく画素データは出力されない。
【００８０】
一方、観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像される場合には、観察対象物Ｓの表面から白色光が反射されることにより各主画素Ｐの青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒおよび緑色用画素Ｇがそれぞれに対応する波長の光（青色光、赤色光および緑色光）を受光する。これにより、各主画素Ｐの青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒおよび緑色用画素ＧからＡ／Ｄ変換器１５を通して、青色光、赤色光および緑色光に基づく複数の画素データが出力される。この場合、各主画素Ｐから出力される複数の画素データを合成することにより、各主画素Ｐに対応する画素データが生成される。以下の説明では、複数主画素Ｐにそれぞれ対応する複数のカラー画素データからなる画像データをカラー画像データと呼ぶ。カラー画像データに基づいて観察対象物Ｓのカラー画像が表示される。
【００８１】
（４）画素ずらし処理
図７〜図９は、本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理を説明するための図である。本例では、図６の複数の青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒおよび緑色用画素Ｇにそれぞれ対応する領域（以下、画素対応領域と呼ぶ。）が設定された観察対象物Ｓを用いて画素ずらし処理を説明する。図７（ａ）に画素対応領域が設定された観察対象物Ｓが平面図で示される。
【００８２】
図７（ａ）に示すように、この観察対象物Ｓの表面上には、図６の複数の青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒおよび緑色用画素Ｇに対応するように複数の画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９が設定されている。
【００８３】
本例では、画素対応領域ａｎ，ｂｎ，ｃｎ，ｄｎ（ｎは１〜９のいずれかの整数）が、１つの主画素Ｐを構成する図６の緑色用画素Ｇ、青色用画素Ｂ、緑色用画素Ｇおよび赤色用画素Ｒにそれぞれ対応する。
【００８４】
図７（ａ）の観察対象物Ｓが図１のステージ２１に載置された状態で、図５のいずれかのボタン４２１〜４２６が操作されることにより、画素ずらし処理が実行される。画素ずらし処理が開始されると、操作されたボタンの種類に応じて図１のターレット駆動部１６ｃが制御され、青色光、赤色光および緑色光のいずれかの光が観察対象物Ｓに照射される。例えば、図５の青画像ボタン４２１または青カラー画像ボタン４２４が操作された場合には青色光が観察対象物Ｓに照射される。赤画像ボタン４２２または赤カラー画像ボタン４２５が操作された場合には赤色光が観察対象物Ｓに照射される。緑画像ボタン４２３または緑カラー画像ボタン４２６が操作された場合には緑色光が観察対象物Ｓに照射される。
【００８５】
以下、図５の青画像ボタン４２１が操作された場合を説明する。この場合、青色光が観察対象物Ｓに照射された状態で、図７（ｂ）に示すように観察対象物Ｓが撮像される。図７（ｂ）および後述する図７（ｄ）、図８（ａ）および図８（ｃ）では、カラーＣＣＤ１１における青色用画素Ｂの位置がハッチングで示されるとともに、カラーＣＣＤ１１と観察対象物Ｓとの相対的な位置関係が模式的に平面図で示される。
【００８６】
この場合、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９から反射される青色光が、複数の青色用画素Ｂにより受光される。一方、観察対象物Ｓの画素対応領域ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９から反射される青色光は、複数の赤色用画素Ｒおよび複数の緑色用画素Ｇでは受光されない。このとき、図７（ｃ）に示すように、複数の青色用画素Ｂから画素対応領域ａ１〜ａ９にそれぞれ対応する画素データＡ１〜Ａ９が得られ、画素データＡ１〜Ａ９を含む画像データＩＤ１が生成される。この画像データＩＤ１において、観察対象物Ｓの画素対応領域ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９に対応する画素データは基準値（例えば０）を示す。
【００８７】
本実施の形態に係るカラーＣＣＤ１１において、複数の青色用画素Ｂは行方向、列方向および斜め方向にそれぞれ一画素おきに並ぶ（図６参照）。したがって、本例では、行方向、列方向および斜め方向に隣り合う各２つの青色用画素Ｂ間の位置が補完位置に相当する。
【００８８】
次に、図１のアクチュエータ４０が制御されることにより、図７（ｄ）に示すように、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分移動される。図７（ｄ）の例では、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分右側に移動する。このように、カラーＣＣＤ１１の複数の青色用画素Ｂが行方向に隣り合う各２つの青色用画素Ｂ間の補完位置にそれぞれ移動する。
【００８９】
この場合、観察対象物Ｓの画素対応領域ｂ１〜ｂ９から反射される青色光が、複数の青色用画素Ｂにより受光される。一方、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９から反射される青色光は、複数の赤色用画素Ｒおよび複数の緑色用画素Ｇでは受光されない。このとき、図７（ｅ）に示すように、複数の青色用画素Ｂから画素対応領域ｂ１〜ｂ９にそれぞれ対応する画素データＢ１〜Ｂ９が得られ、画素データＢ１〜Ｂ９を含む画像データＩＤ２が生成される。この画像データＩＤ２において、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９に対応する画素データは基準値（例えば０）を示す。
【００９０】
続いて、上記の例と同様に、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分移動される。図８（ａ）の例では、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分上側に移動する。このように、カラーＣＣＤ１１の複数の青色用画素Ｂが斜め方向に隣り合う各２つの青色用画素Ｂ間の補完位置にそれぞれ移動する。
【００９１】
この場合、観察対象物Ｓの画素対応領域ｃ１〜ｃ９から反射される青色光が、複数の青色用画素Ｂにより受光される。一方、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｄ１〜ｄ９から反射される青色光は、複数の赤色用画素Ｒおよび複数の緑色用画素Ｇでは受光されない。このとき、図８（ｂ）に示すように、複数の青色用画素Ｂから画素対応領域ｃ１〜ｃ９にそれぞれ対応する画素データＣ１〜Ｃ９が得られ、画素データＣ１〜Ｃ９を含む画像データＩＤ３が生成される。この画像データＩＤ３において、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｄ１〜ｄ９に対応する画素データは基準値（例えば０）を示す。
【００９２】
さらに、上記の例と同様に、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分移動される。図８（ｃ）の例では、カラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分左側に移動する。このように、カラーＣＣＤ１１の複数の青色用画素Ｂが列方向に隣り合う各２つの青色用画素Ｂ間の補完位置にそれぞれ移動する。
【００９３】
この場合、観察対象物Ｓの画素対応領域ｄ１〜ｄ９から反射される青色光が、複数の青色用画素Ｂにより受光される。一方、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９から反射される青色光は、複数の赤色用画素Ｒおよび複数の緑色用画素Ｇでは受光されない。このとき、図８（ｄ）に示すように、複数の青色用画素Ｂから画素対応領域ｄ１〜ｄ９にそれぞれ対応する画素データＤ１〜Ｄ９が得られ、画素データＤ１〜Ｄ９を含む画像データＩＤ４が生成される。この画像データＩＤ４において、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９に対応する画素データは基準値（例えば０）を示す。
【００９４】
このようにして、カラーＣＣＤ１１を一画素分ずつ複数の画素の配列方向に移動させつつ複数（本例では４つ）の画像データＩＤ１〜ＩＤ４を生成した後、生成された複数の画像データＩＤ１〜ＩＤ４を合成する。これにより、図８（ｅ）に示すように、複数の画像データＩＤ１〜ＩＤ４が互いに補完され、観察対象物Ｓの全ての画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９にそれぞれ対応する複数の画素データＡ１〜Ａ９，Ｂ１〜Ｂ９，Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１〜Ｄ９を含む画像データＩＤが得られる。これにより、画像データＩＤに基づいて観察対象物Ｓの青色の画像が高解像度で表示部２６０に表示される。
【００９５】
上記の例に限らず、赤画像ボタン４２２または緑画像ボタン４２３が操作される場合には、赤色光または緑色光が観察対象物Ｓに照射された状態で、観察対象物Ｓの全ての画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９に対応する画素データＡ１〜Ａ９，Ｂ１〜Ｂ９，Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１〜Ｄ９を含む画像データＩＤが得られる。これにより、画像データＩＤに基づいて観察対象物Ｓの赤色または緑色の画像が高解像度で表示部２６０に表示される。
【００９６】
なお、複数の赤色用画素Ｒは行方向、列方向および斜め方向にそれぞれ一画素おきに並ぶ（図６参照）。したがって、赤画像ボタン４２２が操作される場合には、行方向、列方向および斜め方向に隣り合う各２つの赤色用画素Ｒ間の位置が補完位置に相当する。また、複数の緑色用画素Ｇは行方向および列方向にそれぞれ一画素おきに並ぶ（図６参照）。したがって、緑画像ボタン４２３が操作される場合には、行方向および列方向に隣り合う各２つの赤色用画素Ｒ間の位置が補完位置に相当する。
【００９７】
以下の説明では、画素ずらし処理により生成される画像データＩＤを単波長領域画像データと呼ぶ。また、単波長領域画像データに基づいて表示される画像（上記の青色、赤色または緑色の画像）を単波長領域画像と呼ぶ。
【００９８】
画素ずらし処理の処理中に騒音および風等の外乱によりカラーＣＣＤ１１に振動が生じると、本来一画素分ずつ移動すべきカラーＣＣＤ１１の位置が振動によりずれる場合がある。
【００９９】
ここで、観察対象物Ｓの画素対応領域ｄ１〜ｄ９に対応する画素データＤ１〜Ｄ９に基づいて画像データＩＤ４を生成するときに（図８（ｃ），（ｄ）参照）、カラーＣＣＤ１１が本来あるべき位置からずれた場合を説明する。
【０１００】
図９（ａ）に、本来あるべきカラーＣＣＤ１１の位置が一点鎖線で示されるとともに、実際のカラーＣＣＤ１１と観察対象物Ｓとの相対的な位置関係が模式的に平面図で示される。また、カラーＣＣＤ１１における青色用画素Ｂの位置がハッチングで示される。
【０１０１】
本例では、実際のカラーＣＣＤ１１が、本来あるべきカラーＣＣＤ１１の位置から右方向に１画素分ずれるとともに下方向に２画素分ずれている。この場合、観察対象物Ｓの画素対応領域ｃ１〜ｃ９から反射される青色光が複数の青色用画素Ｂにより受光され、本来受光されるべき画素対応領域ｄ１〜ｄ９から反射される青色光は複数の青色用画素Ｂにより受光されない。
【０１０２】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、複数の青色用画素Ｂから画素対応領域ｃ１〜ｃ９にそれぞれ対応する画素データＣ１〜Ｃ９が得られ、画素データＣ１〜Ｃ９を含む画像データＩＤ４が生成される。この画像データＩＤ４において、観察対象物Ｓの画素対応領域ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｄ１〜ｄ９に対応する画素データは基準値（例えば０）を示す。
【０１０３】
この場合、図９（ｂ）の画像データＩＤ４を、図７（ｃ）の画像データＩＤ１、図７（ｅ）の画像データＩＤ２および図８（ｂ）の画像データＩＤ３と合成しても、図８（ｅ）の単波長領域画像データＩＤを得ることはできない。
【０１０４】
そこで、本実施の形態に係る画素ずらし処理においては、例えば複数回（本例では４回）の撮像により得られる複数の画像データＩＤ１〜ＩＤ４のうちの１つの画像データが基準画像データとして図１の記憶装置２４０に記憶される。本例では、１番目に生成された画像データＩＤ１が基準画像データとして図１の記憶装置２４０に記憶される。
【０１０５】
続いて、基準画像データＩＤ１と他の画像データＩＤ２とのパターンマッチングにより、２番目の画像データＩＤ２を生成するための撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じたか否かが判定される。同様に、基準画像データＩＤ１と他の画像データＩＤ３とのパターンマッチングにより、３番目の画像データＩＤ３を生成するための撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じたか否かが判定される。さらに、基準画像データＩＤ１と他の画像データＩＤ４とのパターンマッチングにより、４番目の画像データＩＤ４を生成するための撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じたか否かが判定される。
【０１０６】
カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じたか否かは、例えばパターンマッチングによりカラーＣＣＤ１１の位置ずれの量が算出され、算出結果が予め定められたしきい値よりも大きいか否かに基づいて判定される。
【０１０７】
ＣＰＵ２２０による画像データの生成時において、複数の画素データの各々には画像内の位置を示す座標情報が対応付けられる。そこで、画像データＩＤ４を生成するための撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合には、図９（ｃ）に示すようにパターンマッチングによる位置ずれ量の算出結果に基づいて画像データＩＤ４を構成する複数の画素データＣ１〜Ｃ９の座標情報が、位置ずれが生じなかったときの座標情報に等しくなるように修正（座標変換処理）される。
【０１０８】
また、座標変換処理後の４番目の画像データＩＤ４に本来含まれるべき画素対応領域ｄ１〜ｄ９の画素データＤ１〜Ｄ９が存在するか否かが判定される。本来含まれるべき画素データ（図８（ｄ）の画素データＤ１〜Ｄ９）が存在しない場合、図８（ｄ）の画素データＤ１〜Ｄ９に対応する画素データが、当該撮像時に取得された複数の画素データＣ１〜Ｃ９に基づくデータ補間処理により生成される。図９（ｃ）の例では、ハッチングで示される複数の画素データＤ１１〜Ｄ１９がデータ補間処理により生成された画素データを示す。したがって、図９（ｃ）の複数の画素データＤ１１〜Ｄ１９は、それぞれ図８（ｄ）の画素データＤ１〜Ｄ９に対応する。
【０１０９】
このようにして、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合には、その撮像時に取得された画像データＩＤ４が補正（座標変換処理およびデータ補間処理）され、複数の画素データＤ１１〜Ｄ１９を含む画像データＩＤＸが生成される。
【０１１０】
上記の例に対して、本来含まれるべき画素対応領域ｄ１〜ｄ９の画素データＤ１〜Ｄ９が存在する場合には、画像データＩＤ４についてデータ補間処理を行う必要はない。この場合、座標変換処理後の画像データＩＤ４が画像データＩＤＸとして生成される。
【０１１１】
その後、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じない状態で生成された複数の画像データＩＤ１〜ＩＤ３と上記の補正後の画像データＩＤ４Ｘとが合成されることにより、図９（ｄ）に示す単波長領域画像データＩＤＸが生成される。
【０１１２】
上記のように、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた状態で生成される図９（ｂ）の画像データＩＤ４が、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じていない状態で生成される図８（ｄ）の画像データＩＤ４に近づくように補正される。これにより、補正後の画像データＩＤ４と他の画像データＩＤ１〜ＩＤ３とを合成するときに、カラーＣＣＤ１１の位置ずれに起因するノイズが単波長領域画像に発生することが抑制される。それにより、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合でも、画質の劣化を防止しつつ観察対象物Ｓの高解像度の単波長領域画像を表示することが可能となる。
【０１１３】
図１０（ａ）は本発明の一実施の形態に係る画素ずらし処理により得られる単波長領域画像の一例であり、図１０（ｂ）は従来の画素ずらし処理により得られる単波長領域画像の一例である。
【０１１４】
図１０（ａ）に示すように、顕微鏡１００に振動を与えつつ本実施の形態に係る画素ずらし処理を行った場合には、振動の影響を受けることなくノイズが低減された高解像度の単波長領域画像が得られる。一方、図１０（ｂ）に示すように、顕微鏡１００に振動を与えつつ従来の画素ずらし処理を行った場合には、振動に起因するノイズにより著しく画質が劣化した単波長領域画像が得られる。
【０１１５】
上記の例では、カラーＣＣＤ１１が１画素単位でずれる例を説明したが、カラーＣＣＤ１１は１画素単位でずれるとは限らない。そこで、例えば図１のＣＰＵ２２０は、基準画像データと他の画像データとのパターンマッチングにより小数点以下の画素単位でカラーＣＣＤ１１の位置ずれの量を検出してもよい。この場合、小数点以下の画素単位で上記の補正（座標変換処理およびデータ補間処理）を行ってもよい。
【０１１６】
また、上記の例では、画素ずらし処理が行われることにより、青色光、赤色光および緑色光のいずれかの光が観察対象物Ｓに照射され、この状態で観察対象物Ｓが撮像される。これに限らず、画素ずらし処理は白色光が観察対象物Ｓに照射された状態で実行されてもよい。この場合にも、画質の劣化が防止された高解像度のカラー画像を得ることができる。
【０１１７】
（５）合成カラー画像生成処理
上記のように、図５の青カラー画像ボタン４２４、赤カラー画像ボタン４２５および緑カラー画像ボタン４２６のいずれかのボタンが操作されることにより、合成カラー画像生成処理が実行される。合成カラー画像生成処理により、まず観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で観察対象物Ｓが撮像され、観察対象物Ｓのカラー画像データが生成される。続いて、画素ずらし処理により単波長領域画像データが生成される。その後、カラー画像データと単波長領域画像データとが合成される。具体的には、カラー画像データから取得される各画素の色成分と単波長領域画像データから取得される各画素の輝度成分（画素データの値）とが合成される。これにより、合成カラー画像データが生成される。この場合、合成カラー画像データに基づいて、単波長領域画像の輝度成分を含むカラー画像（以下、合成カラー画像と呼ぶ。）を得ることができる。それにより、観察対象物Ｓの合成カラー画像の解像度が向上する。
【０１１８】
青色波長および紫色波長は赤色波長および緑色波長よりも短い。したがって、青色光で撮像されることにより得られる単波長領域画像は、可視光のうち紫色を除く他の色の光で撮像される場合の画像に比べて解像度が高い。これにより、カラー画像データと青色光に基づいて生成される単波長領域画像データとが合成される場合には、観察対象物Ｓの合成カラー画像の解像度がさらに向上する。
【０１１９】
赤色光または緑色光で撮像されることにより得られる単波長領域画像においては、反射率の低い観察対象物Ｓを観察する場合にその観察対象物Ｓのエッジを容易に検出することができる。これにより、カラー画像データと赤色光または緑色光に基づいて生成される単波長領域画像データとが合成される場合には、合成カラー画像において観察対象物Ｓのエッジを容易に検出することが可能となり、寸法計測等を容易に行うことができる。
【０１２０】
本実施の形態において、カラー画像と単波長領域画像との合成時には、カラー画像と単波長領域画像とのパターンマッチングを行うことにより、カラー画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置と単波長領域画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置との間のずれを判定してもよい。この場合、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合に位置ずれの量を算出し、算出結果に基づいてカラー画像データおよび単波長領域画像データの少なくとも一方の画像データに上記と同様の補正（座標変換処理およびデータ補間処理）を行う。これにより、補正後のカラー画像データと単波長領域画像データとを合成することにより、互いにずれた複数の画像が合成されることによる合成カラー画像の解像度の低下および画質の劣化が防止される。
【０１２１】
（６）合成カラー画像生成処理フロー
（６−１）フローチャートの説明
図１１〜図１３は、本発明の一実施の形態に係る合成カラー画像生成処理のフローチャートである。図１のＣＰＵ２２０は、記憶装置２４０に記憶される制御プログラムを実行することにより合成カラー画像生成処理を行う。
【０１２２】
ＣＰＵ２２０は、使用者による図５の青カラー画像ボタン４２４、赤カラー画像ボタン４２５および緑カラー画像ボタン４２６のいずれかのボタンの操作に応答して合成カラー画像生成処理を開始する。
【０１２３】
初期状態では、使用者の操作により拡大観察装置３００に予め一定の撮像条件（カラーＣＣＤ１１のゲイン、露光時間、光源１６ａの光量および対物レンズ１３の焦点の位置等）が設定されている。
【０１２４】
合成カラー画像生成処理が開始されると、ＣＰＵ２２０は、図１の照明装置１６を制御することにより白色光を観察対象物Ｓに照射し（ステップＳ１１）、オートフォーカスを行うか否かを判定する（ステップＳ１２）。例えば、ＣＰＵ２２０は、図５のオートフォーカスチェックボックス４２７がチェックされている状態で合成カラー画像生成処理が開始された場合にオートフォーカスを行うと判定する。一方、オートフォーカスチェックボックス４２７がチェックされていない状態で合成カラー画像生成処理が開始された場合に、オートフォーカスを行わないと判定する。
【０１２５】
オートフォーカスを行わない場合、ＣＰＵ２２０は、初期状態で予め設定された対物レンズ１３の焦点の位置、または使用者の操作により設定される対物レンズ１３の位置で後続の処理に進む。一方、オートフォーカスを行う場合、ＣＰＵ２２０は、図１のレンズ駆動部１７を制御して図１の対物レンズ１３をＺ方向に移動させることにより、撮像装置１０の撮像範囲（視野範囲）内の予め定められた位置で、観察対象物Ｓの表面に撮像装置１０の焦点を合わせる（ステップＳ１３）。ここで、予め定められた位置は、撮像装置１０の撮像範囲内の一部に対応する矩形領域の位置であってもよい。
【０１２６】
上記のステップＳ１２またはステップＳ１３の処理後、ＣＰＵ２２０は、撮像装置１０を制御することにより観察対象物Ｓを撮像し、カラー画像データを生成する（ステップＳ１４）。このとき、ＣＰＵ２２０は、生成されたカラー画像データを図１の記憶装置２４０に記憶する。
【０１２７】
続いて、ＣＰＵ２２０は、図１の照明装置１６を制御することにより青色光、赤色光および緑色光のうちいずれかの光を単波長光として観察対象物Ｓに照射する（ステップＳ１５）。単波長光の種類は、青カラー画像ボタン４２４、赤カラー画像ボタン４２５および緑カラー画像ボタン４２６のうちいずれのボタンが操作されたかに基づいて定められる。例えば、青カラー画像ボタン４２４が操作されることにより合成カラー画像生成処理が開始された場合には、青色光が単波長光として観察対象物Ｓに照射される。同様に、赤カラー画像ボタン４２５または緑カラー画像ボタン４２６が操作されることにより合成カラー画像生成処理が開始された場合には、赤色光または緑色光が単波長光として観察対象物Ｓに照射される。
【０１２８】
次に、ＣＰＵ２２０は撮像条件の調整を行う（ステップＳ１６）。具体的には、ＣＰＵ２２０は、観察対象物Ｓを撮像しつつ撮像により得られる画像の平均輝度を算出し、その算出結果がステップＳ１４で生成されたカラー画像データに基づくカラー画像の平均輝度に近づくように撮像条件を調整する。撮像条件としてカラーＣＣＤ１１のゲイン、露光時間、光源１６ａの光量のいずれかが調整されることにより、画像の輝度が調整される。撮像条件の調整の詳細については後述する。
【０１２９】
その後、ＣＰＵ２２０は、上記ステップＳ１２の処理と同様に、オートフォーカスを行うか否かを判定する（ステップＳ１７）。オートフォーカスを行わない場合、ＣＰＵ２２０は、初期状態で予め設定された対物レンズ１３の焦点の位置、または使用者の操作により設定される対物レンズ１３の位置で後続の処理に進む。一方、オートフォーカスを行う場合、ＣＰＵ２２０は、ステップＳ１３の処理と同様に、図１の対物レンズ１３をＺ方向に移動させることにより、撮像装置１０の撮像範囲（視野範囲）内の予め定められた位置で、観察対象物Ｓの表面に撮像装置１０の焦点を合わせる（ステップＳ１８）。
【０１３０】
続いて、ＣＰＵ２２０は、観察対象物Ｓを撮像し、図１のアクチュエータ４０を制御することによりカラーＣＣＤ１１を観察対象物Ｓに対して相対的に一画素分ずつＸ方向またはＹ方向に移動させることにより観察対象物Ｓに照射される単波長光に対応する複数の画素（青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒまたは緑色用画素Ｇ）を複数の位置（複数の補完位置）に移動させつつ観察対象物Ｓを撮像し、複数の画像データを生成する（ステップＳ１９）。本実施の形態では、ＣＰＵ２２０は、互いに隣接する４つの位置を移動するようにカラーＣＣＤ１１を一画素分ずつ移動させるとともに、各位置で観察対象物Ｓを撮像することにより４つの画像データを生成する。このとき、ＣＰＵ２２０は、生成された４つの画像データを図１の記憶装置２４０に記憶する。
【０１３１】
次に、ＣＰＵ２２０は、ステップＳ１９の観察対象物Ｓの撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生したか否かを判定する（ステップＳ２０）。例えば、ＣＰＵ２２０は、ステップＳ１９の処理により得られる複数の画像データのうちの１つの画像データを基準画像データとし、基準画像データと他の画像データとの間のパターンマッチングを行う。ＣＰＵ２２０は、パターンマッチングの結果に基づいて、基準画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置に対する他の画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置のずれ量を算出する。ＣＰＵ２２０は、算出結果が予め定められたしきい値よりも大きいか否かに基づいてカラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生したか否かを判定する。このようにして、ＣＰＵ２２０は画像データごとにカラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生したか否かを判定する。
【０１３２】
カラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生していない場合、ＣＰＵ２２０は、後続の処理に進む。一方、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生している場合、ＣＰＵ２２０は、算出されたカラーＣＣＤ１１のずれ量に基づいて対応する画像データを補正する（ステップＳ２１）。この補正には、座標変換処理およびデータ補間処理のうちの少なくとも一方が含まれる。これにより、ステップＳ１９で生成された複数の画像データのうちカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた状態で生成された画像データが補正される。
【０１３３】
上記のステップＳ２０またはステップＳ２１の処理後、ＣＰＵ２２０は、ステップＳ１９で生成された複数の画像データ、またはステップＳ２１で補正された画像データを含む複数の画像データを合成することにより単波長領域画像データを生成する（ステップＳ２２）。この生成時には、合成される複数の画像データが互いに補完される。
【０１３４】
続いて、ＣＰＵ２２０は、単波長領域画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置とステップＳ１４でカラー画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置との間でずれが発生したか否かを判定する（ステップＳ２３）。例えば、ＣＰＵ２２０は、上記のステップＳ２０で用いた基準画像データとステップＳ１４で生成されたカラー画像データとの間のパターンマッチングを行う。ＣＰＵ２２０は、パターンマッチングの結果に基づいて、基準画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置に対するカラー画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１の位置のずれ量を算出する。ＣＰＵ２２０は、算出結果が予め定められたしきい値よりも大きいか否かに基づいてカラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生したか否かを判定する。
【０１３５】
カラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生していない場合、ＣＰＵ２２０は、後続の処理に進む。一方、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが発生している場合、ＣＰＵ２２０は、算出されたカラーＣＣＤ１１のずれ量に基づいて、ステップＳ２２で生成された単波長領域画像データおよびステップＳ１４で生成されたカラー画像データのうちの少なくとも一方を補正する（ステップＳ２４）。この補正には、座標変換処理およびデータ補間処理のうちの少なくとも一方が含まれる。本例では、ＣＰＵ２２０は、カラー画像データを生成するための撮像時のカラーＣＣＤ１１のずれ量に基づいてカラー画像データを補正する。
【０１３６】
上記のステップＳ２３またはステップＳ２４の処理後、ＣＰＵ２２０は、単波長領域画像データに基づく単波長領域画像のコントラスト値とカラー画像データに基づくカラー画像のコントラスト値とが、等しくなるようにまたは近づくように単波長領域画像データおよびカラー画像データのうちの少なくとも一方の画像データを補正し、コントラスト値の調整を行う（ステップＳ２５）。なお、本実施の形態において、コントラスト値は、例えば画像データを構成する複数の画素データの輝度を示す値のうち最も高い値と最も低い値との比を算出することにより求められる。コントラスト値の調整の詳細については後述する。
【０１３７】
最後に、ＣＰＵ２２０は、単波長領域画像データおよびカラー画像データを合成することにより合成カラー画像データを生成し、生成された合成カラー画像データに基づく観察対象物Ｓの合成カラー画像を表示部２６０に表示させる（ステップＳ２６）。上記のように、合成カラー画像データは、カラー画像データから取得される各画素の色成分と単波長領域画像データから取得される各画素の輝度成分（画素データの値）とが合成されることにより生成される。これにより、合成カラー画像生成処理が終了する。
【０１３８】
図１１および図１２に一点鎖線で示すように、本例の合成カラー画像生成処理のうちステップＳ１５からステップＳ２２までの一連の処理（ステップＳ１００）が本実施の形態に係る画素ずらし処理に相当する。
【０１３９】
（６−２）オートフォーカスについて
上記のように、白色光には、青色光、赤色光および緑色光の全ての波長領域の光が含まれる。そのため、対物レンズ１３の倍率が高いと、白色光による撮像時に撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置と、単波長光による撮像時に撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置とが互いに異なる場合がある。また、対物レンズ１３の倍率が高いと、白色光による撮像時に撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置は、観察対象物Ｓの表面の色によっても変化する。
【０１４０】
本実施の形態に係る合成カラー画像生成処理において、上記のオートフォーカスは、必ずしも行われる必要はないが、対物レンズ１３の倍率が高い場合にはカラー画像データを生成するための撮像時および単波長領域画像データを生成するための撮像時にそれぞれ行われることが好ましい。
【０１４１】
上記の合成カラー画像生成処理では、図５のオートフォーカスチェックボックス４２７がチェックされることにより、ステップＳ１３の処理でカラー画像データを生成するための撮像時に、撮像装置１０の撮像範囲内の予め定められた位置でオートフォーカスが行われる。また、ステップＳ１８の処理で単波長領域画像データを生成するための撮像時に、撮像装置１０の撮像範囲内の予め定められた位置でオートフォーカスが行われる。
【０１４２】
これにより、カラー画像データに基づくカラー画像において焦点が合う位置と単波長領域画像データに基づく単波長領域画像において焦点が合う位置とが正確に一致する。それにより、カラー画像と単波長領域画像とが合成された合成カラー画像において、焦点が合う位置およびその周辺の領域の解像度が向上する。
【０１４３】
オートフォーカスは以下のようにして行われてもよい。例えば、上記の合成カラー画像生成処理の開始前に、観察対象物Ｓに白色光が照射された状態で、予め使用者が図５の画像表示領域４１０に表示される画像を視認しつつ撮像装置１０のＺ方向の位置を設定する。
【０１４４】
この状態で、合成カラー画像生成処理が開始されることにより、ステップＳ１３のオートフォーカスを行うことなく観察対象物Ｓを撮像することによりカラー画像データを生成する。その後、ＣＰＵ２２０は、生成されたカラー画像データに基づくカラー画像から最も焦点が合った位置を検出する。この位置は、カラー画像内の一部に対応する矩形領域の位置であってもよい。
【０１４５】
続いて、ＣＰＵ２２０は、単波長領域画像データを生成するためのステップＳ１８のオートフォーカス時に、カラー画像から検出された位置で撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合うようにオートフォーカスを行う。
【０１４６】
この場合においても、カラー画像において焦点が合う位置と単波長領域画像において焦点が合う位置とが一致するので、合成カラー画像において、焦点が合う位置およびその周辺の領域の解像度が向上する。
【０１４７】
合成カラー画像生成処理においてオートフォーカスを行わない場合には、カラー画像において焦点が合う位置と単波長領域画像において焦点が合う位置とを一致させるために、以下の処理を行ってもよい。
【０１４８】
例えば、対物レンズ１３の設計寸法および対物レンズ１３の校正結果に基づいて、予め対物レンズ１３がＺ方向に固定されている場合の白色光による撮像時の焦点の位置と、青色光、赤色光および緑色光による撮像時の焦点の位置との間の距離（Ｚ距離差分値）を算出しておく。この場合、算出されたＺ距離差分値に基づいて、白色光による撮像時の対物レンズ１３の位置および単波長光による撮像時の対物レンズ１３の位置の少なくとも一方を調整する。このようにして、カラー画像において焦点が合う位置と単波長領域画像において焦点が合う位置とを一致させてもよい。
【０１４９】
なお、上記のＺ距離差分値が予め算出されている場合には、ステップＳ１８のオートフォーカス時に、カラー画像データを生成するための撮像時の撮像装置１０のＺ方向の位置とＺ距離差分値とに基づいてオートフォーカスを行うことができる。この場合、撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置を探索するために撮像装置１０をＺ方向に沿って移動させる範囲を小さくすることができるので、オートフォーカスの時間を短縮することができる。
【０１５０】
対物レンズ１３の倍率が低いと、その対物レンズ１３の焦点深度は大きくなる。そのため、白色光による撮像時に撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置と、単波長光による撮像時に撮像装置１０の焦点が観察対象物Ｓの表面に合う位置とが一致しやすくなる。この場合、単波長領域画像データを生成するための撮像時にそれぞれオートフォーカスを行う必要がない。したがって、本実施の形態に係る合成カラー画像生成処理においては、対物レンズ１３の倍率に応じてステップＳ１８のオートフォーカスを行うか否かが判定されてもよい。この場合、対物レンズ１３の倍率が低い場合にステップＳ１８のオートフォーカス処理を省略することにより、合成カラー画像生成処理の時間を短縮することができる。
【０１５１】
（６−３）撮像条件の調整について
上記の画素ずらし処理（ステップＳ１００）では、観察対象物Ｓに単波長光が照射される。単波長光は、白色光のうち一部の波長領域の光が図１のフィルタターレット１６ｂの複数のフィルタのうちのいずれかを通過することにより得られる。そのため、単波長光による撮像時にカラーＣＣＤ１１で検出される単位時間当たりの受光量は、白色光による撮像時にカラーＣＣＤ１１で検出される単位時間当たりの受光量よりも小さくなる。
【０１５２】
そこで、本例の合成カラー画像生成処理においては、単波長領域画像データに基づく単波長領域画像の平均輝度がカラー画像データに基づくカラー画像の平均輝度に近づくように上記のステップＳ１６で撮像条件が調整される。これにより、単波長領域画像の平均輝度がカラー画像の平均輝度に合うように調整されるので、高品質かつ高解像度の合成カラー画像を得ることが可能となる。
【０１５３】
画素ずらし処理（ステップＳ１００）時に生成される複数の画像データは、それぞれ撮像装置１０が一画素分ずつ移動されつつ撮像されることにより生成される。したがって、画素ずらし処理（ステップＳ１００）時に生成される複数の画像データに基づく複数の画像の間で、平均輝度はほとんど変らない。そこで、本例では、画素ずらし処理（ステップＳ１００）において最初の画像データを生成するための撮像位置で、撮像条件が調整される。これにより、後続の画像データの生成時に、撮像装置１０を一画素分移動させるごとに撮像条件を調整することなく各画像データの平均輝度をカラー画像データの平均輝度に近づけることができる。それにより、合成カラー画像生成処理の時間を短縮することができる。
【０１５４】
（６−４）コントラスト値の調整について
画素ずらし処理（ステップＳ１００）時に観察対象物Ｓに単波長光が照射される場合、単波長領域画像データに基づく単波長領域画像のコントラスト値は単波長光の種類に応じて異なる。例えば、長い波長領域を有する赤色光による撮像時には、観察対象物Ｓから反射される光の量の微小な変化が検出される。これにより、得られる単波長領域画像のコントラスト値が高くなる。一方、短い波長領域を有する青色光による撮像時には、観察対象物Ｓから反射される光の量の微小な変化を検出することができない。これにより、得られる単波長領域画像のコントラスト値が低くなる。
【０１５５】
そこで、本例の合成カラー画像生成処理においては、ステップＳ２５の処理で、単波長領域画像データに基づく単波長領域画像のコントラスト値とカラー画像データに基づくカラー画像のコントラスト値とが等しくなるようにまたは近づくように単波長領域画像データおよびカラー画像データのうちの少なくとも一方の画像データが補正される。その結果、高品質かつ高解像度の合成カラー画像を得ることが可能となる。
【０１５６】
カラー画像の輝度は、例えば次のようにして取得される。本例において、図１の画像処理装置２００で生成されるカラー画像データは、例えばＲＧＢフォーマットで生成される。この場合、ＣＰＵ２２０は、ＲＧＢフォーマットで生成されたカラー画像データを、ＹＵＶフォーマットのカラー画像データに変換する。その後、ＣＰＵ２２０は、変換されたカラー画像データからＹ（輝度）成分を抽出し、抽出されたＹ（輝度）成分に基づいてカラー画像の各画素の輝度を算出する。一方、図１の画像処理装置２００で生成される単波長領域画像データは、その単波長領域画像データを構成する複数の画素データの値がそれぞれ輝度を示す。したがって、ＣＰＵ２２０は、複数の画素データの値に基づいて単波長領域画像の各画素の輝度を取得する。
【０１５７】
単波長光として、上記の青色波長、赤色波長および緑色波長以外の波長領域の光が用いられてもよい。この場合、青色波長、赤色波長および緑色波長のうちその単波長光の波長に最も近い波長領域の光（単波長光が紫色光である場合には青色光）で撮像されるときの画素データが、取得された複数の画素データに重み付け処理等が施されることにより生成される。それにより、生成された画素データに基づいて単波長領域画像の各画素の輝度が取得される。
【０１５８】
（７）効果
本実施の形態に係る拡大観察装置３００においては、画素ずらし処理時に、観察対象物Ｓが撮像され、アクチュエータ４０によりカラーＣＣＤ１１が観察対象物Ｓと相対的に一画素分ずつ異なる複数の位置に移動されることにより観察対象物Ｓに照射される単波長光に対応する複数の画素（青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒまたは緑色用画素Ｇ）が複数の位置にある状態で観察対象物Ｓが撮像される。これにより、複数の位置の各々で画像データＩＤ１〜ＩＤ４が生成され、生成された複数の画像データＩＤ１〜ＩＤ４のパターンマッチングにより各撮像時にカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じたか否かが正確に判定される。
【０１５９】
カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合に、カラーＣＣＤ１１の位置ずれの量に基づいて画像データが補正される。補正された画像データおよび他の位置に対応する画像データが合成されることにより高解像度の単波長領域画像データが生成される。この場合、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた状態で生成される画像データが、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じていない状態で生成される画像データに等しくなるようにまたは近づくように補正されることにより、カラーＣＣＤ１１の位置ずれに起因するノイズが単波長領域画像に発生することが抑制される。それにより、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合でも、画質の劣化を防止しつつ観察対象物Ｓの高解像度の単波長領域画像を表示することが可能となる。
【０１６０】
上記のステップＳ２１における画像データの補正時に、補正の対象となる画像データの各画素データとカラーＣＣＤ１１の位置との対応関係が座標変換処理により修正される。また、補正の対象となる画像データに、本来含まれるべき画素対応領域の画素データが存在しない場合、本来含まれるべき画素対応領域の画素データがデータ補間処理により生成される。これにより、補正後の画像データがカラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じない状態で取得されるべき画像データと等しくなるかまたはその画像データに近づく。それにより、カラーＣＣＤ１１の位置ずれが生じた場合でも、高解像度の単波長領域画像データが生成される。その結果、画質の劣化を防止しつつ観察対象物Ｓの高解像度の単波長領域画像を表示することが可能となる。
【０１６１】
（８）他の実施の形態
（８−１）上記実施の形態では、単波長光として青色光、赤色光および緑色光のうちいずれかの光が単波長光として観察対象物Ｓに照射され、観察対象物Ｓが撮像される例を説明した。これに限らず、青色、赤色および緑色以外の色の光（紫色光または黄色光等）が単波長光として観察対象物Ｓの撮像に用いられてもよい。さらに、可視光領域の光に限らず、赤外線領域の光等の可視光領域以外の波長の光が単波長光として観察対象物Ｓの撮像に用いられてもよい。
【０１６２】
（８−２）上記実施の形態では、白色光を青色フィルタ、赤色フィルタまたは緑色フィルタに入射させることにより、観察対象物Ｓに照射する単波長光を得る例を説明した。これに限らず、単波長光は、当該単波長光に対応する波長領域の光を発生する単色ＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤ）により得てもよい。この場合、観察対象物Ｓに照射する白色光は、複数の波長領域にそれぞれ対応する複数のＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ）から発生される光を合成することにより生成してもよい。または、白色光は、単色ＬＥＤとは別に設けられたハロゲンランプまたは白色ＬＥＤ等により得てもよい。また、複数の単色ＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ）を用いる場合に、複数の単色ＬＥＤにそれぞれ対応する波長領域の光を透過する複数のフィルタをさらに用いてもよい。この場合、各フィルタにおいて単波長光の波長領域の大きさが小さく設定されることにより、色収差の発生が抑制される。
【０１６３】
（８−３）上記実施の形態では、図１１のステップＳ１６で撮像条件としてカラーＣＣＤ１１のゲイン、露光時間、光源１６ａの光量のいずれかが調整される例を説明した。これに限らず、撮像条件として図示しない絞りの開度または図示しないフィルタの透過率が調整されてもよい。この場合においても、撮像により得られる画像の平均輝度を調整することができる。
【０１６４】
（８−４）上記実施の形態では、図１１のステップＳ１６で撮像により得られる画像の輝度を調整するために撮像条件を調整する例を説明した。これに限らず、図１１のステップＳ１６においては、撮像により得られる画像のコントラスト値を調整するための撮像条件の調整が行われてもよい。この場合、例えば、ホワイトバランス等の調整により、コントラスト値を調整することが可能となる。
【０１６５】
（８−５）上記実施の形態では、図１３のステップＳ２５でカラー画像および単波長領域画像の輝度を調整するために、単波長領域画像データおよびカラー画像データのうちの少なくとも一方の画像データを補正する例を説明した。これに限らず、図１３のステップＳ２５においては、単波長領域画像データおよびカラー画像データの平均輝度を調整するための補正が行われてもよい。
【０１６６】
（８−６）上記実施の形態では、画素ずらし処理時に、カラーＣＣＤ１１がＸ方向およびＹ方向に移動されることにより観察対象物Ｓに対するカラーＣＣＤ１１の相対的なＸ方向およびＹ方向の位置が変化されるが、これに限定されない。ステージ２１がＸ方向およびＹ方向に移動されることにより観察対象物Ｓに対するカラーＣＣＤ１１の相対的なＸ方向およびＹ方向の位置が変化されてもよい。
【０１６７】
（８−７）上記実施の形態では、対物レンズ１３がＺ方向に移動されることにより対物レンズ１３に対する観察対象物Ｓの相対的なＺ方向の位置が変化されるが、これに限定されない。ステージ２１がＺ方向に移動されることにより対物レンズ１３に対する観察対象物Ｓの相対的なＺ方向の位置が変化されてもよい。
【０１６８】
（９）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１６９】
上記実施の形態においては、観察対象物Ｓが対象物の例であり、拡大観察装置３００が拡大観察装置の例であり、カラーＣＣＤ１１が撮像素子の例であり、撮像装置１０が撮像部の例である。
【０１７０】
また、アクチュエータ４０が移動部の例であり、ＣＰＵ２２０が処理部の例であり、青色用画素Ｂ、赤色用画素Ｒおよび緑色用画素Ｇがそれぞれ複数種類の画素の例であり、単波長領域画像データが合成画像データおよび単波長領域画像データの例であり、単波長領域画像が単波長領域画像の例である。
【０１７１】
また、図７（ｃ）の基準画像データＩＤ１が第１の画像データの例であり、図７（ｅ）の他の画像データＩＤ２、図８（ｂ）の他の画像データＩＤ３および図８（ｄ）の他の画像データＩＤ４がそれぞれ第２の画像データの例であり、図９（ｃ）の補正後の画像データＩＤ４Ｘが補正された第２の画像データの例である。
【０１７２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明は、種々の顕微鏡を用いた拡大観察装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７４】
１  ベース
２  第１の支持台
３  第２の支持台
４，６  連結部
５  回動支柱
７  支持部
８  スライダ
９  固定つまみ
１０  撮像装置
１１  カラーＣＣＤ
１２  ハーフミラー
１３  対物レンズ
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  照明装置
１６ａ  光源
１６ｂ  フィルタターレット
１６ｃ  ターレット駆動部
１７  レンズ駆動部
２０  ステージ装置
２１  ステージ
２２  ステージ駆動部
２３  ステージ支持部
３０  回転角度センサ
４０  アクチュエータ
４１  調整ネジ
４２  調整つまみ
１００  顕微鏡
２００  画像処理装置
２１０  インタフェース
２２０  ＣＰＵ
２３０  ＲＯＭ
２４０  記憶装置
２５０  入力装置
２６０  表示部
２７０  作業用メモリ
３００  拡大観察装置
４１０  画像表示領域
４２０  条件設定領域
４２１  青画像ボタン
４２２  赤画像ボタン
４２３  緑画像ボタン
４２４  青カラー画像ボタン
４２５  赤カラー画像ボタン
４２６  緑カラー画像ボタン
４２７  オートフォーカスチェックボックス
ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９，ｃ１〜ｃ９，ｄ１〜ｄ９  画素対応領域
Ｂ  青色用画素
Ａ１〜Ａ９，Ｂ１〜Ｂ９，Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１〜Ｄ９，Ｄ１１〜Ｄ１９  画素データ
Ｇ  緑色用画素
ＩＤ１〜ＩＤ４，ＩＤ４Ｘ  画像データ
ＩＤＸ  単波長領域画像データ
Ｐ  主画素
Ｒ  赤色用画素
Ｒ１  回動軸
Ｒ２  光軸
Ｒ３  回転軸
Ｓ  観察対象物
【図１】
0005865667.tif 000002
【図２】
0005865667.tif 000003
【図３】
0005865667.tif 000004
【図４】
0005865667.tif 000005
【図５】
0005865667.tif 000006
【図６】
0005865667.tif 000007
【図７】
0005865667.tif 000008
【図８】
0005865667.tif 000009
【図９】
0005865667.tif 000010
【図１０】
0005865667.tif 000011
【図１１】
0005865667.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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