(57)【要約】【課題】  解析対象抽出の精度を向上させることができる拡大観察装置を提供する。【解決手段】  ステージ上の観察対象物に照明光を照射する照明手段と、照明光の反射光又は透過光を受光して撮影画像を生成するカメラと、ステージ及びカメラをＸＹ平面に沿って相対的に移動させるＸＹ駆動手段と、撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、撮影条件を設定するための位置にステージ及びカメラを相対的に移動させ、当該位置において生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、決定された撮影範囲と撮影画像の視野範囲とに基づいて、撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、一又は複数の撮像位置において、撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段により構成される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物を載置するためのステージと、
前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、
前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、
前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するＸＹ平面に沿って相対的に移動させるＸＹ駆動手段と、
前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、
解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、
前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、
前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段とを備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】
前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、
前記撮影条件制御手段は、前記ＸＹ駆動手段を制御し、前記カメラの撮像視野が前記撮影範囲に内包される撮像位置まで、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の拡大観察装置。
【請求項３】
前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、
前記撮影範囲が決定された後、ユーザ操作に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を指定する撮像位置指定手段を更に備え、
前記撮影条件制御手段は、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記撮影画像内での明るさのむらを除去する明るさむら除去手段と、
前記明るさのむら除去後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、
共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、
調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを備え、
前記解析対象抽出画像生成手段は、仮の抽出パラメータを用いて前記撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新することを特徴とする請求項４に記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記解析対象抽出画像表示手段は、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示することを特徴とする請求項５に記載の拡大観察装置。
【請求項７】
観察対象物を載置するためのステージと、
前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、
前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、
前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するＸＹ平面に沿って相対的に移動させるＸＹ駆動手段と、
前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、
解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、
前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、
前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段と、
前記撮影画像内での明るさのむらを低減する明るさむら低減手段と、
前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とから、前記撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、前記明るさのむら低減後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、
共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項８】
前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、
調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを更に備え、
前記解析対象抽出画像生成手段は、共通の抽出パラメータに基づいて、前記一又は複数の撮像位置において生成された撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する際に、仮の抽出パラメータを用いて前記一又は複数の撮像位置における撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新し、
前記解析対象抽出画像表示手段は、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示することを特徴とする請求項１又は７に記載の拡大観察装置。
【請求項９】
前記解析対象抽出画像表示手段は、更新後の前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、ユーザにより選択された撮影画像を前記モニタ画面に表示し、
前記解析対象抽出画像生成手段は、前記撮影画像の表示中に、前記操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について２値化処理を個別にやり直すことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項１０】
前記照明手段を制御することによって照明条件が異なる複数の撮影画像を取得して合成し、元の撮影画像よりも白飛びが少ない照明合成画像を生成する照明合成画像生成手段を更に備え、
前記解析対象抽出画像生成手段は、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる前記広域画像と前記照明合成画像から得られる前記広域画像とのいずれか一方の広域画像を２値化して前記解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用い、他方の広域画像から前記マスク領域内の画素を抽出して輝度値を前記一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行うことを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の拡大観察装置。
【請求項１１】
前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、特徴量が０より大きいものの中から選択されることを特徴とする請求項６又は８に記載の拡大観察装置。
【請求項１２】
前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、前記複数の撮影画像のうち、前記撮影画像に占める前記観察対象物の面積が所定の値以上のものの中から選択されることを特徴とする請求項６，８又は１１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、拡大観察装置に係り、さらに詳しくは、ステージ上に載置された観察対象物に照明光を照射して観察対象物を撮像する拡大観察装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡大観察装置は、ステージ上に載置された観察対象物に照明光を照射し、その反射光又は透過光を受光して観察対象物を撮像するデジタル方式のマイクロスコープであり、撮影画像をモニタ画面に表示し、観察対象物の寸法測定、撮影画像の記録等を行う。また、拡大観察装置は、被写界深度を大きくする深度合成機能、複数の撮影画像を連結して視野を広げる画像連結機能、ダイナミックレンジの広い画像を取得するＨＤＲＩ（High Dynamic Range Imaging：ハイダイナミックレンジ合成）機能等を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液体又は気体をろ過するメンブレンフィルタ上に残留するごみ等の微粒子を解析対象とする場合、微粒子を被写体として撮像される撮影画像に比べ、撮影範囲が広いことから、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する必要がある。この種の粒子解析において、共通のパラメータにより粒子抽出を一括して行うには、複数の撮影画像について、露光時間や照明方法等の撮影条件を一致させなければならない。ところが、従来の拡大観察装置では、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要があり、ユーザの指示がなければ、撮影画像ごとに撮影条件が個別に自動指定されることから、粒子抽出の精度が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、解析対象抽出の精度を向上させることができる拡大観察装置を提供することを目的とする。特に、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、解析対象抽出の精度を向上させることができる拡大観察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】
【０００５】
本発明の第１の態様による拡大観察装置は、観察対象物を載置するためのステージと、前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するＸＹ平面に沿って相対的に移動させるＸＹ駆動手段と、前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段とを備える。
【０００６】
この拡大観察装置では、解析対象とする撮影範囲が決定されれば、その撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、ステージ及びカメラを相対的に移動させ、生成された撮影画像から撮影条件が決定され、一又は複数の撮像位置における撮影画像が解析対象として取得される。このため、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要がなく、解析対象抽出の精度を向上させることができる。
【０００７】
本発明の第２の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、前記撮影条件制御手段が、前記ＸＹ駆動手段を制御し、前記カメラの撮像視野が前記撮影範囲に内包される撮像位置まで、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定するように構成される。
【０００８】
この様な構成によれば、撮像位置を撮影範囲内に移動させて撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、前記撮影範囲が決定された後、ユーザ操作に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を指定する撮像位置指定手段を更に備え、前記撮影条件制御手段が、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定するように構成される。この様な構成によれば、ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。
【００１０】
本発明の第４の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記撮影画像内での明るさのむらを除去する明るさむら除去手段と、前記明るさのむら除去後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを更に備える。
【００１１】
この様な構成によれば、明るさのむらを除去することによる輝度値のばらつきがスケーリングによって抑えられるため、レンズの収差や外乱光の影響を抑制しつつ、共通の抽出パラメータによって解析対象領域が適切に抽出された解析対象抽出画像を得ることができる。
【００１２】
本発明の第５の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、仮の抽出パラメータを用いて前記撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新するように構成される。
【００１３】
この様な構成によれば、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像がモニタ画面に並べて表示され、或いは、切替可能に表示されるため、ユーザは、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像表示手段が、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示するように構成される。
【００１５】
この様な構成によれば、解析対象領域の特徴量が最も大きく異なる撮影画像を見比べることにより、抽出される解析対象領域のバランスをとりながら抽出パラメータを調整することができる。
【００１６】
本発明の第７の態様による拡大観察装置は、観察対象物を載置するためのステージと、前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するＸＹ平面に沿って相対的に移動させるＸＹ駆動手段と、前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記ＸＹ駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段と、前記撮影画像内での明るさのむらを低減する明るさむら低減手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とから、前記撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、前記明るさのむら低減後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを備える。
【００１７】
本発明の第８の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを更に備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、共通の抽出パラメータに基づいて、前記一又は複数の撮像位置において生成された撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する際に、仮の抽出パラメータを用いて前記一又は複数の撮像位置における撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新し、前記解析対象抽出画像表示手段が、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示するように構成される。
【００１８】
本発明の第９の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像表示手段が、更新後の前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、ユーザにより選択された撮影画像を前記モニタ画面に表示し、前記解析対象抽出画像生成手段が、前記撮影画像の表示中に、前記操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について２値化処理を個別にやり直すように構成される。
【００１９】
この様な構成によれば、共通の抽出パラメータによって解析対象抽出画像が更新された後であっても、解析対象抽出画像を構成する撮影画像の抽出パラメータを個別に調整することができる。
【００２０】
本発明の第１０の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記照明手段を制御することによって照明条件が異なる複数の撮影画像を取得して合成し、元の撮影画像よりも白飛びが少ない照明合成画像を生成する照明合成画像生成手段を更に備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる前記広域画像と前記照明合成画像から得られる前記広域画像とのいずれか一方の広域画像を２値化して前記解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用い、他方の広域画像から前記マスク領域内の画素を抽出して輝度値を前記一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行うように構成される。
【００２１】
この様な構成によれば、通常の照明条件で撮影された撮影画像の解析対象領域内における輝度値によって金属判定を行う場合に比べ、金属判定の精度を向上させることができる。また、偏光フィルタを介して撮像された撮影画像と偏光フィルタを介さずに撮像された撮影画像との比較によって金属判定を行う場合に比べ、受光光学系の構成を簡素化することができる。
【００２２】
本発明の第１１の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像が、特徴量が０より大きいものの中から選択されるように構成される。
【００２３】
本発明の第１２の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像が、前記複数の撮影画像のうち、前記撮影画像に占める前記観察対象物の面積が所定の値以上のものの中から選択されるように構成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、解析対象とする撮影範囲が決定されれば、撮影条件が決定され、一又は複数の撮像位置における撮影画像が解析対象として取得されるため、解析対象抽出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による拡大観察装置１の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１のヘッドユニット２が装着された支持台６の構成例を示した斜視図である。
【図３】図２の支持台６の構成例を示した図である。
【図４】ヘッドユニット２の他の構成例を示した斜視図である。
【図５】ステージ６５上に載置された観察対象物Ｓの一例を示した図である。
【図６】図１のコントローラ４内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図７】図６の粒子解析部１２０の構成例を示したブロック図である。
【図８】図６のコントローラ４における粒子解析時の動作の一例を示した図である。
【図９】図６のコントローラ４における撮影条件の設定時の動作の一例を示した図である。
【図１０】図６のコントローラ４における撮像位置の設定時の動作の一例を示した図である。
【図１１】図６のコントローラ４における粒子領域の一括抽出時の動作の一例を示した図である。
【図１２】図６のコントローラ４における粒子領域の一括抽出時の動作の他の一例を示した図である。
【図１３】図６のコントローラ４における抽出パラメータの個別設定時の動作の一例を示した図である。
【図１４】金属の微粒子が被写体として撮像された撮影画像９３の一例を示した図である。
【図１５】図２のヘッドユニット２のレンズ部２２の一例を示した斜視図である。
【図１６】図６のコントローラ４における金属判定時の動作の一例を示した図である。
【図１７】図６のコントローラ４における金属判定時の動作の一例を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、本発明による拡大観察装置の概略構成について、図１〜図４を用いて以下に説明する。
【００２７】
＜拡大観察装置１＞
図１は、本発明の実施の形態による拡大観察装置１の一構成例を示したシステム図である。拡大観察装置１は、観察対象物Ｓを拡大して観察することができるデジタル方式のマイクロスコープであり、ヘッドユニット２、伝送ケーブル３、コントローラ４、操作部５及び支持台６により構成される。
【００２８】
＜ヘッドユニット２＞
ヘッドユニット２は、観察対象物Ｓに可視光からなる照明光を照射し、観察対象物Ｓにより反射された反射光、又は、観察対象物Ｓを透過した透過光を受光して観察対象物Ｓを撮像する投受光部であり、カメラ２１及びレンズ部２２により構成される。このヘッドユニット２は、伝送ケーブル３を介してコントローラ４に接続され、支持台６に対し、カメラ２１を下方に向けた状態で装着されている。
【００２９】
カメラ２１は、観察対象物Ｓを撮像する撮像装置であり、照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して撮影画像を生成する撮像素子２１１により構成される。撮像素子２１１には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）などのイメージセンサが用いられる。
【００３０】
レンズ部２２は、カメラ２１の撮像素子２１１と光学的に結合される複数のレンズからなり、カメラ２１に着脱可能に装着される。レンズ部２２は、例えば、観察対象物Ｓと対向する対物レンズ２２１等を備え、鏡筒部を回転させることにより、撮影倍率を調整することができる。このレンズ部２２には、同軸落射照明部７１及びリング照明部７２が設けられている。
【００３１】
カメラ２１は、受光軸をレンズ部２２の光軸と一致させた状態で、レンズ部２２の光軸を中心として回転可能に配置される。このため、ステージ６５を回転させなくても、観察対象物Ｓを撮像する際の撮像アングルを調整することができる。
【００３２】
同軸落射照明部７１は、観察対象物Ｓに照明光を照射する投光装置であり、伝送ケーブル３を介してコントローラ４から伝送される照明光をカメラ２１の受光軸と同軸にレンズ部２２から出射する。
【００３３】
リング照明部７２は、観察対象物Ｓに照明光を照射する投光装置であり、対物レンズ２２１を取り囲む円環状の投光領域から照明光を出射する。このリング照明部７２は、投光領域の全体を点灯させる全射照明と、観察対象物Ｓの表面の凹凸を強調するために、投光領域の一部のみを点灯させる片射照明とを切り替えることができる。片射照明では、投光領域が４分割〜１６分割され、点灯部位を選択することができる。
【００３４】
＜支持台６＞
支持台６は、観察対象物Ｓを所望の撮像アングルで観察するためにヘッドユニット２を支持するスタンドであり、ベース部６０、支柱部６１、ヘッド取付アーム部６２、Ｚ駆動部６３、レンズ検出部６４、ステージ６５、ＸＹ駆動部６６及びステージ調整部６７により構成される。ここでは、上下方向、すなわち、鉛直方向をＺ軸方向とし、水平面内にＸ軸及びＹ軸が定められるものとする。
【００３５】
ベース部６０には、支柱部６１、ＸＹ駆動部６６及びステージ調整部６７が配置される。支柱部６１は、上下方向に延び、ヘッド取付アーム部６２を介してヘッドユニット２を支持する。
【００３６】
ヘッド取付アーム部６２は、支柱部６１から水平方向に延び、ヘッドユニット２を保持する。ヘッドユニット２は、ヘッド取付アーム部６２に着脱可能に装着される。ヘッドユニット２又はヘッド取付アーム部６２には、ヘッドユニット２がヘッド取付アーム部６２に装着されたことを検出するための図示しないセンサが設けられる。
【００３７】
Ｚ駆動部６３は、ヘッド取付アーム部６２を支柱部６１に沿って上下方向に移動させることにより、カメラ２１を受光軸方向に移動させるカメラ駆動手段である。レンズ検出部６４は、レンズ部２２がカメラ２１に装着されたことを検出し、レンズ部２２から各種のレンズ情報を取得する。取得されるレンズ情報には、例えば、撮影倍率、焦点距離等がある。
【００３８】
ステージ６５は、観察対象物Ｓを載置するための載置面６５ａを有する作業台である。このステージ６５は、水平に配置され、透過照明部７３が設けられている。透過照明部７３は、観察対象物Ｓに照明光を照射する投光装置である。
【００３９】
ＸＹ駆動部６６は、載置面６５ａに平行な方向にステージ６５を移動させるステージ駆動手段である。ステージ調整部６７は、ステージ６５を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ、或いは、上下方向の回転軸を中心としてステージ６５及びＸＹ駆動部６６を回転させる。ステージ６５の昇降及び回転は、例えば、調整つまみ等の操作子を操作することによって行われ、観察対象物Ｓの高さや撮像アングルを調整することができる。
【００４０】
ステージ調整部６７には、ステージ６５のＺ軸方向の位置を検出するための図示しない位置センサと、ステージ６５の回転角度を検出するための図示しない回転角センサとが設けられる。
【００４１】
＜伝送ケーブル３＞
伝送ケーブル３は、制御信号や撮影画像を伝送するための制御用ケーブル３１と、照明光を伝送するための照明光伝送ケーブル３２とからなる。照明光伝送ケーブル３２は、光ファイバからなる。
【００４２】
＜コントローラ４＞
コントローラ４は、カメラ２１、リング照明部７２、透過照明部７３、Ｚ駆動部６３及びＸＹ駆動部６６を制御し、カメラ２１から取得した撮影画像を表示部４１に表示する情報処理端末であり、操作部５が接続されている。このコントローラ４は、電源ボタン４２を操作することにより、主電源がオン状態に切り替えられる。また、コントローラ４には、同軸落射照明用の照明光を生成する光源装置が設けられる。表示部４１は、撮影画像をモニタ画面に表示する表示装置である。
【００４３】
＜操作部５＞
操作部５は、ユーザ操作を受け付ける入力装置であり、キーボード５１、マウス５２及びコンソール５３により構成される。コンソール５３は、ボタンや調整つまみを操作することにより、撮影画像の取り込み、照明の明るさ、カメラ２１のピント合わせを指示することができる。
【００４４】
図２は、図１のヘッドユニット２が装着された支持台６の構成例を示した斜視図である。図３は、図２の支持台６の構成例を示した図である。図中の（ａ）には、支持台６の左側面が示され、（ｂ）には、支持台６を上方から見た場合が示され、（ｃ）には、支持台６の前面が示されている。
【００４５】
支柱部６１は、チルト部６８を介してベース部６０に取り付けられており、左右方向に傾斜させることができる。チルト部６８は、ベース部６０の一部であり、前後方向の水平な回転軸を中心として支柱部６１を回転可能に支持する。チルト部６８の回転軸は、ヘッドユニット２の受光軸と直交し、かつ、ステージ６５の載置面６５ａと平行に延びる。つまり、ヘッド取付アーム部６２に装着されたヘッドユニット２は、この回転軸を中心として回転可能に支持され、受光軸をステージ６５の載置面６５ａに対して傾斜させることができる。
【００４６】
支柱部６１は、例えば、上下方向から右側に９０°程度傾斜させ、或いは、上下方向から左側に６０°程度傾斜させることができる。このため、ステージ６５上の観察対象物Ｓを上方向だけでなく、斜め方向や横方向から観察することができる。ステージ６５は、右方向及び左方向にそれぞれ９０°程度回転させることができる。
【００４７】
支柱部６１又はチルト部６８には、支柱部６１の傾斜角度を検出するための図示しないセンサが設けられる。また、支柱部６１は、チルト部６８には、傾斜角度が０°の位置、すなわち、ヘッドユニット２の受光軸がステージ６５の載置面６５ａと直交する位置で固定するためのロック機構が設けられる。
【００４８】
図４は、ヘッドユニット２の他の構成例を示した斜視図であり、撮影倍率が異なる２つの対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂを備えたレンズ部２２が示されている。このレンズ部２２は、撮影倍率が異なる２つの対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂを備え、対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂを切り替えることにより、撮影倍率を大きく変更することができる。対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂは、互いに異なる対物レンズであり、カメラ２１の受光軸上に切替可能に配置される。
【００４９】
対物レンズ２２１ａは、撮影倍率が高い高倍率レンズである。一方、対物レンズ２２１ｂは、対物レンズ２２１ａよりも撮影倍率が低い低倍率レンズである。対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂは、左右方向の水平な回転軸２２２を中心として回転させることによって切り替えられ、対物レンズ２２１ａ又は２２１ｂのいずれかがカメラ２１の受光軸上に配置される。回転軸２２２は、カメラ２１の受光軸に垂直である。
【００５０】
レンズ部２２は、対物レンズ２２１ａ及び２２１ｂの切替に伴って、撮像視野の中心と視野中心の合焦位置とがいずれも変化しないように設計される。また、レンズ部２２は、ズーム機構を有するズームレンズであり、鏡筒部を回転させることによって撮影倍率を連続的に調整することができる。なお、レンズ部２２は、カメラ２１の受光軸に略平行な回転軸を中心として回転させることにより、複数の対物レンズを切り替えるレボルバ式のものであってもよい。例えば、レンズ部２２は、倍率が異なる３以上の対物レンズをレボルバ式に切り替えるものであってもよい。
【００５１】
次に、本発明による拡大観察装置１のさらに詳細な構成について、図５〜図１７を用いて以下に説明する。
【００５２】
＜観察対象物Ｓ＞
図５は、ステージ６５上に載置された観察対象物Ｓを示した図であり、ステージ６５を上方から見た場合が示されている。このステージ６５は、正方形状であり、中央に透過照明の照明光を透過させるための円形の透光エリア６５１が設けられている。ステージ６５は、載置面６５ａに平行なＸＹ平面に沿って任意に移動させることができる。ＸＹ平面は、カメラ２１の受光軸と交差する平面である。
【００５３】
観察対象物Ｓは、円形のシート状のろ材、例えば、メンブレンフィルタである。メンブレンフィルタは、液体又は気体をろ過するための部材であり、孔径の揃った多孔質の膜からなり、フッ素樹脂等を用いて形成され、白色などの明るい色を有している。観察対象物Ｓの直径は、５０ｍｍ程度であり、透光エリア６５１内に載置されている。ステージ６５は、黒色などの暗い色であり、フィルタとの輝度差が大きい場合がある。
【００５４】
拡大観察装置１では、観察対象物Ｓ上に残留するごみ等の微粒子を解析対象とし、撮影画像から微粒子を抽出して数やサイズを計測し、或いは、微粒子が金属であるか否かの判定を行うことができる。また、拡大観察装置１は、例えば、コンタミネーションの解析に使用することができる。
【００５５】
＜コントローラ４＞
図６は、図１のコントローラ４内の機能構成の一例を示したブロック図である。ＸＹ駆動部６６は、ステージ６５をカメラ２１の受光軸と交差するＸＹ平面に沿って移動させるステージ駆動手段である。
【００５６】
このコントローラ４は、撮影条件制御部１０１、撮影パラメータ記憶部１０２、観察制御部１０３、撮影画像記憶部１０４、撮影画像表示部１０５、撮影範囲決定部１０６、解析対象画像取得部１０７、広域画像記憶部１０８、撮像位置指定部１０９、照明合成画像生成部１１０、合成画像記憶部１１１、広域画像生成部１１２及び粒子解析部１２０により構成される。
【００５７】
撮影条件制御部１０１は、カメラ２１から撮影画像を取得して撮影条件の制御を行う。撮影条件には、露光時間、ゲイン、ホワイトバランス、照明方法等がある。撮影条件制御部１０１は、例えば、撮影画像の輝度値に基づいて、適切な撮影条件を決定する。撮影パラメータ記憶部１０２には、撮影条件を規定する撮影パラメータが格納される。
【００５８】
観察制御部１０３は、撮影パラメータ記憶部１０２から撮影パラメータを読み出し、撮影条件に従って撮像された撮影画像をカメラ２１から取得し、撮影画像記憶部１０４内に格納する。また、観察制御部１０３は、操作部５からの操作信号に基づいて、ＸＹ駆動部６６を制御し、ステージ６５をＸＹ平面に沿って移動させることにより、撮像位置の調整を行う。撮影画像表示部１０５は、表示部４１を制御し、撮影画像記憶部１０４から撮影画像を読み出してモニタ画面に表示する。
【００５９】
撮影範囲決定部１０６は、粒子解析のための解析対象とする撮影範囲を決定する。撮影範囲は、例えば、カメラ２１の撮像視野よりも広く、メンブレンフィルタを観察対象物Ｓとする場合、円形の領域が撮影範囲として指定される。また、大気中の微粒子を付着させるフィルム状の接着部材を観察対象物Ｓとする場合には、矩形の領域が撮影範囲として指定される。この様な撮影範囲は、ステージ６５をＸＹ平面に沿って移動させ、視野中心が観察対象物Ｓの外縁に位置するような複数の撮像位置を指定することによって決定される。
【００６０】
撮影条件制御部１０１は、撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、ＸＹ駆動部６６を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、ステージ６５及びカメラ２１を相対的に移動させ、当該位置においてカメラ２１により生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する。
【００６１】
解析対象画像取得部１０７は、撮影範囲決定部１０６により決定された撮影範囲と撮影画像の視野範囲とに基づいて、撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、一又は複数の撮像位置において、カメラ２１により撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する。
【００６２】
広域画像生成部１１２は、解析対象画像取得部１０７により取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、広域画像を生成して広域画像記憶部１０８内に格納する。広域画像は、元の撮影画像よりも視野が広く、撮影範囲決定部１０６により決定された撮影範囲を内包する広視野画像であり、撮像位置に応じて配置された撮影画像からなる。広域画像には、連結画像、撮影画像をタイル状に並べた画像等がある。連結画像は、複数の撮影画像を連結して作成される合成画像である。
【００６３】
撮影条件制御部１０１は、撮影範囲に内包される撮影画像を取得して撮影条件を決定する。例えば、解析対象画像取得部１０７は、広域画像の作成指示をトリガとしてＸＹ駆動部６６を制御し、カメラ２１の撮像視野が撮影範囲に内包される撮像位置まで、ステージ６５を移動させる。撮影条件制御部１０１は、この撮像位置において取得した撮影画像から広域画像の撮影条件を決定する。この時の撮像位置は、例えば、視野中心が観察対象物Ｓの中央又は中心と一致する位置である。
【００６４】
撮影条件制御部１０１は、粒子抽出の精度を低下させないために、広域画像の撮影期間中、撮影条件を固定する。この撮影期間とは、広域画像を構成する複数の撮影画像を取得するのに要する期間である。ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行わなくても撮影条件が自動的に固定されるため、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、粒子抽出の精度を向上させることができる。
【００６５】
撮像位置指定部１０９は、撮影範囲決定部１０６により撮影範囲が決定された後、操作部５におけるユーザ操作に基づいて、ＸＹ駆動部６６を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を１つ以上指定する。撮影条件制御部１０１は、撮像位置指定部１０９により指定された撮像位置において取得した１つ以上の撮影画像から広域画像の撮影条件を決定する。撮影条件を決定する際は、ユーザによって指定された１つ以上の撮影画像を元に、その平均値、最大値又は最小値を使って求めることができる。ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。
【００６６】
照明合成画像生成部１１０は、金属判定用の撮影画像を得るために、リング照明部７２を制御することによって照明条件が異なる複数の撮影画像をカメラ２１から取得して合成し、照明合成画像を生成して合成画像記憶部１１１内に格納する。照明合成画像は、元の撮影画像よりも白飛びが少ない合成画像であり、例えば、リング照明部７２の点灯部位が異なる複数の撮影画像を取得し、白飛びしていない画素を合成することによって作成される。
【００６７】
広域画像生成部１１２は、通常の照明条件で撮影された複数の撮影画像から広域画像を作成するとともに、撮像位置が異なる複数の照明合成画像から広域画像を作成する。通常の照明条件は、例えば、リング照明部７２の全ての点灯部位を点灯させる全射照明である。
【００６８】
粒子解析部１２０は、広域画像記憶部１０８から広域画像を読み出して表示部４１のモニタ画面に表示し、広域画像に対する各種の画像処理により、粒子解析を行う画像処理部である。
【００６９】
＜粒子解析部１２０＞
図７は、図６の粒子解析部１２０の構成例を示したブロック図である。この粒子解析部１２０は、明るさむら除去部１２１、輝度値補正部１２２、解析対象抽出画像生成部１２３、抽出パラメータ記憶部１２４、抽出画像記憶部１２５、解析対象抽出画像表示部１２６及びパラメータ調整部１２７により構成される。
【００７０】
明るさむら除去部１２１は、レンズ部２２の収差や外乱光の影響を抑えるため、広域画像を構成する複数の撮影画像から明るさのむらを除去する。明るさのむらは、所定のフィルタ処理、例えば、シェーディング補正等のフィルタ処理によって除去することができる。
【００７１】
輝度値補正部１２２は、明るさのむら除去後の複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う。輝度値のスケーリングは、撮影画像間で輝度値がばらつくのを抑えるための画像処理であり、例えば、各撮影画像の平均輝度を求め、平均輝度が一致するように行われる。或いは、最大輝度及び最小輝度が撮影画像間で一致するように、輝度値のスケーリングが行われる。
【００７２】
解析対象抽出画像生成部１２３は、共通の抽出パラメータに基づいて、輝度値のスケーリング後の撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成して抽出画像記憶部１２５内に格納する。抽出パラメータは、例えば、画素の輝度値と比較するための閾値であり、抽出パラメータ記憶部１２４内に保持される。解析対象抽出画像は、２値画像であり、例えば、背景には、論理値＝０が割り当てられ、解析対象領域には、０以外の論理値が割り当てられる。解析対象領域は、例えば、粒子領域である。
【００７３】
解析対象抽出画像表示部１２６は、抽出画像記憶部１２５から解析対象抽出画像を読み出し、解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を表示部４１のモニタ画面に並べて表示する。また、解析対象抽出画像表示部１２６は、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像をモニタ画面に切替可能に表示する。抽出領域の特徴量（面積、数、サイズ等）が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを切り替えて表示することとしても良い。
【００７４】
解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、特徴量が０より大きいものの中から選択される。また、解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、複数の撮影画像のうち、撮影画像に占める観察対象物Ｓの面積が所定の値以上のものの中から選択される。このため、広域画像の外周部に位置する撮影画像は、特徴量が最小の画像として表示する候補から除外される。
【００７５】
解析対象抽出画像表示部１２６は、解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とをモニタ画面に並べて表示する。具体的には、撮影画像全体の粒子領域の特徴量が最大の撮影画像と最小の撮影画像とが表示される。撮影画像全体の粒子領域の特徴量とは、粒子領域個別の特徴量の和、平均又は分散である。粒子領域個別の特徴量には、粒子領域の面積、数、サイズ、径比、平均輝度、積算輝度、色成分の平均値、積算値等がある。色成分には、ＲＧＢやＨＳＶ等がある。
【００７６】
パラメータ調整部１２７は、調整範囲を表す図形に対応づけて抽出パラメータを指定するための操作子を表示部４１のモニタ画面上に表示する。このパラメータ調整部１２７は、操作部５におけるユーザ操作に基づいて、調整範囲を表す図形、例えば、線分に沿って操作子を移動させる。
【００７７】
解析対象抽出画像生成部１２３は、仮の抽出パラメータを用いて撮影画像から解析対象領域を抽出した後、パラメータ調整部１２７により指定された抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して抽出画像記憶部１２５内の解析対象抽出画像を更新する。
【００７８】
解析対象抽出画像表示部１２６は、更新後の解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、ユーザにより選択された撮影画像をモニタ画面に表示する。解析対象抽出画像生成部１２３は、撮影画像の表示中に、操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について２値化処理を個別にやり直す。
【００７９】
解析対象抽出画像生成部１２３は、解析対象領域の金属判定を行う場合、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる広域画像と照明合成画像から得られる広域画像とのいずれか一方の広域画像を２値化して解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用いる。そして、解析対象抽出画像生成部１２３は、他方の広域画像からマスク領域内の画素を抽出して輝度値を一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行う。
【００８０】
例えば、通常の照明条件で撮影された広域画像を２値化して解析対象抽出画像を作成し、その粒子領域がマスク領域とされる。この場合の粒子領域は、輝度レベルが高い領域である。そして、照明合成画像から得られる広域画像について、マスク領域内の画素を抽出し、その輝度値を解析対象抽出画像における輝度値と比較して、輝度値が予め定められる判定閾値以上変化した画素の割合が求められる。解析対象抽出画像における各粒子領域が金属を表す領域であるか否かは、この画素の割合に基づいて判定される。画素の変化の割合を求める際、通常照明の広域画像において、輝度値が一定レベル以上の領域に制限してもよい。
【００８１】
なお、画像処理の順序を逆転させて、照明合成画像から得られる広域画像を２値化して解析対象抽出画像を作成し、その粒子領域を通常照明の広域画像上でマスク領域として用いるような構成であってもよい。この場合の粒子領域は、輝度レベルが低い領域である。また、金属判定には、輝度値の差分や平均輝度を利用してもよい。
【００８２】
また、撮影画像内での明るさのむらを低減する明るさむら低減手段を備え、輝度値補正部１２２は、撮影範囲決定部１０６により決定された撮影範囲と撮影画像の視野範囲とから、撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、明るさのむら低減後の複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行うような構成であってもよい。このとき、解析対象抽出画像生成部１２３は、共通の抽出パラメータに基づいて、輝度値のスケーリング後の撮影画像を２値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する。
【００８３】
＜モニタ画面３００＞
図８は、図６のコントローラ４における粒子解析時の動作の一例を示した図であり、表示部４１に表示されるモニタ画面３００が示されている。モニタ画面３００は、撮影画像を表示し、観察対象物Ｓの寸法測定、撮影画像の記録等を行うための観察設定画面である。
【００８４】
モニタ画面３００には、カメラ２１による撮影画像を表示するための表示領域３０１と、各種操作を行うための操作領域３０２とが設けられている。操作領域３０２には、各種機能を選択させるための複数のメニュータブが配置されたメニュー欄３０３が設けられている。
【００８５】
メニュータブには、簡単モード、照明・明るさ、撮影設定、計測・スケール、深度向上、画質向上、マルチライティング及び画像連結の各機能が割り当てられている。例えば、簡単モードでは、観察、記録及び計測に関する各種設定を簡単に行うことができる。照明・明るさでは、照明の種類や光源の明るさを調整することができる。
【００８６】
また、操作領域３０２には、終了ボタン、停止ボタン、撮影ボタン、倍率表示欄などが設けられている。終了ボタンは、主電源をオフ状態に切り替えるための操作アイコンである。停止ボタンは、画像処理等を一時停止させるための操作アイコンである。撮影ボタンは、撮影画像をメモリ内に取り込むための操作アイコンである。倍率表示欄には、現在の撮影倍率が表示される。
【００８７】
このモニタ画面３００では、計測・スケール機能が選択され、粒子解析のための最初のステップ「対象の指定」において、撮影範囲を指定するためのナビゲーション画面３１０が表示されている。
【００８８】
粒子解析は、３つのステップからなる。１つ目のステップは、広域画像を構成する複数の撮影画像を撮影し、或いは、保存されている記憶領域から撮影画像を読み出すことにより、抽出対象を指定する。２つ目のステップは、一括抽出のステップであり、広域画像を共通の抽出パラメータによって２値化することにより、広域画像を構成する複数の撮影画像から一括して粒子領域が抽出される。３つ目のステップは、結果表示のステップであり、粒子領域の様々な特徴量の計測結果が表示される。
【００８９】
ナビゲーション画面３１０は、撮影範囲をマウス操作等によって指定するための入力画面であり、操作領域３０２内に表示されている。このナビゲーション画面３１０には、形状タブ３１１、円周セットボタン３１２、リセットボタン３１３、撮影ボタン３１４及び種別入力欄３１５が設けられている。
【００９０】
形状タブ３１１は、観察対象物Ｓの形状を選択するための操作オブジェクトであり、円形又は矩形を選択することができる。円周セットボタン３１２は、３以上の撮像位置を円周上の位置として登録するための操作アイコンである。リセットボタン３１３は、登録した撮像位置をリセットするための操作アイコンである。撮影ボタン３１４は、広域画像の撮影を開始させるための操作アイコンである。種別入力欄３１５は、画像の種別を指定するための入力欄であり、通常画像、ＨＤＲ画像又は照明合成画像を指定することができる。ＨＤＲ画像は、露光時間等の撮像条件が異なる複数の撮影画像を合成した合成画像であり、元の撮影画像よりもダイナミックレンジが広い。
【００９１】
ユーザは、操作部５を操作してステージ６５を移動させれば、撮像位置をＸＹ平面内で移動させることができる。観察対象物Ｓ全体を観察対象とする場合、観察対象物Ｓをカバーするように撮影範囲を指定する必要がある。ユーザは、表示領域３０１に表示される撮影画像を確認し、視野中心が観察対象物Ｓの外縁上に位置する状態で、円周セットボタン３１２を操作すれば、撮像位置を登録することができる。撮影範囲は、３以上の撮像位置が登録されれば、これらの撮像位置に図形をフィッティングさせることによって決定される。
【００９２】
落射照明による撮影画像の場合、観察対象物Ｓは明るい領域として撮像されるのに対し、背景、すなわち、観察対象物Ｓの外側は暗い領域として撮像されるため、撮影範囲を指定した直後の状態で撮影条件を指定すると、露出過多となり、観察対象物Ｓの内部が白飛びしてしまう。
【００９３】
この拡大観察装置１では、撮影範囲を指定した後、撮影ボタン３１４を操作して広域画像の作成を指示すれば、撮像位置を撮影範囲内に自動的に移動させてから撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。
【００９４】
＜ナビゲーション画面３２０＞
図９は、図６のコントローラ４における撮影条件の設定時の動作の一例を示した図であり、モニタ画面３００の表示領域３０１と、操作領域３０２に表示されるナビゲーション画面３２０及び３３０とが示されている。表示領域３０１には、カメラ２１の撮像視野が撮影範囲に内包される撮像位置で取得された撮影画像が表示されている。
【００９５】
図中の（ａ）には、露光時間を調整するためのナビゲーション画面３２０が示されている。このナビゲーション画面３２０には、オート露光とマニュアル露光とのいずれかを選択するための入力欄や、露光時間を指定するためのスライダが設けられている。スライダは、調整範囲を表す線分に対応づけて表示される操作子であり、所定のシンボルからなる。
【００９６】
ユーザは、マニュアル露光を選択し、表示領域３０１に表示中の撮影画像を確認しながら、スライダを移動させれば、広域画像を撮影する際の露光時間を任意に指定することができる。スライダの移動によって露光時間が変更されれば、表示領域３０１に表示中の撮影画像に直ちに反映される。
【００９７】
図中の（ｂ）には、ＨＤＲパラメータを調整するためのナビゲーション画面３３０が示されている。ＨＤＲパラメータは、ＨＤＲ画像を表示用画像に変換する際のトーンマッピング処理を規定するパラメータであり、明るさ調整、テクスチャ強調、コントラスト及び色彩調整の各パラメータがある。
【００９８】
ナビゲーション画面３３０には、これらのパラメータを指定するためのスライダが設けられている。表示領域３０１には、ＨＤＲ画像に対応する表示用画像が表示されている。ユーザは、この表示用画像を確認しながら、スライダを移動させれば、広域画像を撮影する際のＨＤＲパラメータを任意に指定することができる。
【００９９】
＜ナビゲーション画面３４０＞
図１０は、図６のコントローラ４における撮像位置の設定時の動作の一例を示した図であり、モニタ画面３００の操作領域３０２に表示されたナビゲーション画面３４０が示されている。
【０１００】
このナビゲーション画面３４０は、撮像位置を指定するための入力画面であり、表示領域３４１、撮像位置を表す図形３４２、登録ボタン３４３及び方向ボタン３４４が設けられている。表示領域３４１には、撮影範囲が表示され、現在の撮像位置が図形３４２によって示されている。図形３４２は、縦方向の線分と横方向の線分とからなり、線分の交差点が、表示領域３０１に表示中の撮影画像の視野中心を示している。
【０１０１】
ユーザは、マウス５２を操作してマウスポインタ８を移動させることにより、表示領域３４１内の位置を指定すれば、ステージ６５がＸＹ平面に沿って移動し、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。方向ボタン３４４は、撮像位置をＸＹ平面内で移動させるための操作アイコンである。登録ボタン３４３は、撮像位置を登録するための操作アイコンである。
【０１０２】
図１１は、図６のコントローラ４における粒子領域の一括抽出時の動作の一例を示した図であり、広域画像３５１から粒子領域を一括して抽出した後のモニタ画面３００が示されている。広域画像３５１は、撮影範囲を覆うように撮像位置を異ならせながら取得される多数の撮影画像から作成される。
【０１０３】
表示領域３０１には、広域画像３５１を２値化することによって作成された解析対象抽出画像を構成する２つの撮影画像９１及び９２が表示されている。粒子領域は、例えば、色付けして表示される。撮影画像９１及び９２は、左右方向（横方向）に並べて表示されている。
【０１０４】
撮影画像９１は、粒子領域の抽出面積が最も小さい撮影画像であり、表示領域３０１の左側に配置されている。抽出面積が最も小さい撮影画像は、抽出面積が０になるものを含まず、抽出面積が０でないものの中で最小となる画像を選択する。抽出面積は、撮影画像から抽出された粒子領域の面積の総和である。一方、撮影画像９２は、粒子領域の抽出面積が最も大きい撮影画像であり、表示領域３０１の右側に配置されている。
【０１０５】
操作領域３０２には、抽出パラメータを指定するためのスライダ３０４と、抽出パラメータを広域画像３５１に一括適用するための適用ボタン３０７と、広域画像３５１上で撮像位置を確認するためのプレビュー画面３５０とが表示されている。
【０１０６】
プレビュー画面３５０は、表示領域３０１に表示する撮影画像をユーザに選択させるためのナビゲーション画面であり、広域画像３５１が表示されるとともに、表示領域３０１に表示中の撮影画像の位置が示されている。撮影画像の位置は、例えば、表示色を異ならせ、或いは、色が異なる枠で囲むことによって識別可能に表示される。
【０１０７】
例えば、撮影画像９１は青色の枠で取り囲まれ、撮影画像９２は赤色の枠で取り囲まれている。また、表示領域３０１内に表示される枠と、プレビュー画面３５０内に表示される枠とは、表示色を一致させている。なお、撮影画像９１又は撮影画像９２のいずれか一方を表示領域３０１に切替可能に表示してもよい。また、撮影画像９１全体を青色で色付けして表示し、撮影画像９２全体を赤色で色付けして表示してもよい。
【０１０８】
スライダ３０４は、調整範囲を表す図形３０５に対応づけて表示される操作子であり、所定のシンボルからなる。図形３０５は、横方向に延びる線分からなる。増減ボタン３０６は、抽出パラメータの値をインクリメントし、或いは、デクリメントするための操作アイコンである。
【０１０９】
ユーザは、マウス操作等によってスライダ３０４を移動させ、或いは、増減ボタン３０６を操作することにより、抽出パラメータの値を任意に調整することができる。また、抽出パラメータの変更後、適用ボタン３０７を操作すれば、変更後の抽出パラメータによって広域画像３５１の２値化処理がやり直され、表示領域３０１の撮影画像が更新される。
【０１１０】
つまり、ユーザは、粒子領域の特徴量が異なる複数の撮影画像をモニタ画面３００上で同時に確認し、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。
【０１１１】
なお、表示領域３０１には、粒子領域の抽出数が最も多い撮影画像と、２番目に多い撮影画像と、粒子領域の抽出数が最も少ない撮影画像と、２番目に少ない撮影画像との４つの撮影画像を並べて表示してもよい。また、粒子領域の特徴量のうち、いずれの特徴量に着目して撮影画像をプレビューさせるのかをユーザが指定可能であってもよい。
【０１１２】
図１２は、図６のコントローラ４における粒子領域の一括抽出時の動作の他の一例を示した図であり、広域画像３５１から粒子領域を一括して抽出した後の表示領域３０１とプレビュー画面３５０上の広域画像３５１とが示されている。図中の（ａ）には、粒子領域が適切に抽出されている撮影画像が示されている。
【０１１３】
図中の（ｂ）には、粒子領域の抽出が不適切である撮影画像が示されている。この撮影画像では、撮像視野における左下側の領域において、粒子領域の抽出がうまくいっていない。この様に特定の撮影画像で抽出パラメータを調整しても粒子領域の抽出に失敗するケースがある。この様なケースでは、広域画像３５１を構成する撮影画像について、抽出パラメータを個別に調整することになる。
【０１１４】
図１３は、図６のコントローラ４における抽出パラメータの個別設定時の動作の一例を示した図であり、解析対象抽出画像を構成する撮影画像が表示された表示領域３０１と、抽出パラメータを個別に指定するためのスライダとが示されている。スライダは、操作領域３０２に表示される。図中の（ａ）には、一括抽出時の抽出パラメータでは粒子領域の抽出に失敗している撮影画像が示されている。共通の抽出パラメータは、例えば、値＝１４０である。
【０１１５】
図中の（ｂ）には、抽出パラメータを個別に調整した後の撮影画像が示されている。抽出パラメータは、例えば、値＝１３５である。抽出パラメータの個別設定は、プレビュー画面３５０上で任意に選択された撮影画像に対し、表示領域３０１に表示される当該撮影画像を確認しながら、スライダを移動させることによって行われる。このスライダは、調整範囲を表す図形に対応づけて表示される操作子であり、図１１に示したスライダ３０４と同一の操作オブジェクトからなる。
【０１１６】
図１４は、金属の微粒子が被写体として撮像された撮影画像９３の一例を示した図である。この微粒子には、微細な凹凸や段差がある。このため、撮影画像９３では、微粒子の部位によって明るさが大きく変化している。この様なケースにおいて、単純に粒子領域の輝度値によって金属であるか否かを判定すると、白飛びしている領域が少ないことから、粒子領域を金属ではないと誤判定してしまう可能性があった。
【０１１７】
拡大観察装置１では、通常の照明条件で撮影された撮影画像と、照明条件が異なる複数の撮影画像を合成して得られる照明合成画像とを用いて金属判定を行うことにより、判定精度を向上させている。
【０１１８】
＜リング照明部７２＞
図１５は、図２のヘッドユニット２のレンズ部２２の一例を示した斜視図である。レンズ部２２のリング照明部７２は、対物レンズ２２１を取り囲む円環状の投光領域が１６個の点灯部位７２１に分割されている。各点灯部位７２１は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなり、個別に点灯させることができるとともに、点灯部位７２１の切替を電子的に行うことができる。
【０１１９】
照明合成画像は、例えば、リング照明部７２の投光領域が４つの領域に均等に分割され、各領域を順次に点灯させながら取得される４つの撮影画像を合成することによって作成される。
【０１２０】
図１６は、図６のコントローラ４における金属判定時の動作の一例を示した図であり、全射照明による撮影画像１１と、片射照明による撮影画像１２〜１５と、照明合成画像１６とが示されている。撮影画像１１〜１６には、金属の微粒子が被写体として撮像されている。
【０１２１】
図中の（ａ）には、全ての点灯部位７２１を点灯させた状態で取得された撮影画像１１が示されている。この様な通常の照明条件で撮影された撮影画像１１では、微粒子の部位によって明るさが大きく変化し、白飛びしている領域が少ない。
【０１２２】
図中の（ｂ）には、一部の点灯部位７２１のみを点灯させた状態で取得された撮影画像１２〜１５が示されている。撮影画像１２〜１５は、リング照明部７２の投光領域における４つの領域を順次に点灯させながら取得され、互いに照明方向が異なっている。
【０１２３】
図中の（ｃ）には、撮影画像１２〜１５を合成した照明合成画像１６が示されている。この照明合成画像１６では、全射照明による撮影画像１１に比べて白飛びしている領域が少なく、微粒子の全体が暗い領域として撮像されている。
【０１２４】
微粒子が金属である場合、全射照明による撮影画像１１と照明合成画像１６とを比較すれば、全射照明時に白飛びしている領域について、輝度値が大きく変化することが判る。拡大観察装置１では、この様な原理を利用して粒子領域の金属判定が行われる。
【０１２５】
図１７は、図６のコントローラ４における金属判定時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、全射照明による撮影画像１７及び照明合成画像１８を用いて粒子領域１７１の金属判定を行う様子が示されている。
【０１２６】
図中の（ａ）には、全ての点灯部位７２１を点灯させた状態で取得された撮影画像１７を２値化することによって粒子領域１７１が抽出される様子が示されている。この粒子領域１７１は、例えば、背景よりも明るい画素からなる。図中の（ｂ）には、一部の点灯部位７２１のみを点灯させた状態でそれぞれ取得される複数の撮影画像を合成して得られた照明合成画像１８が示されている。
【０１２７】
図中の（ｃ）には、撮影画像１７から抽出された粒子領域１７１によって照明合成画像１８をマスクし、このマスク領域内の画素を２値化することによって粒子領域１８１が抽出される様子が示されている。この粒子領域１８１は、背景よりも暗い画素からなる。
【０１２８】
金属判定は、粒子領域１７１に対する粒子領域１８１の割合が一定レベルを超えているか否かを検知することによって行われ、粒子領域１８１の割合が一定レベルを超えていれば、粒子領域１７１又は１８１は金属に対応する領域であると判断される。
【０１２９】
微粒子が金属である場合、光源の方向を変えることによって白飛び部分が大きく変化し、見え方が変わる。これに対し、金属以外の白っぽい微粒子は、照明光を乱反射するため、明るさや見え方が光源の方向によって変化しない。上述した金属判定法によれば、金属以外の白い粒子と金属粒子とを正しく識別することができる。
【０１３０】
本実施の形態による拡大観察装置１では、粒子解析のための撮影範囲を指定した後、広域画像の作成を指示すれば、撮影範囲に内包される撮影画像を取得して撮影条件が決定され、広域画像の撮影期間中、撮影条件が固定される。このため、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要がなく、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、粒子抽出の精度を向上させることができる。
【０１３１】
また、広域画像の作成を指示することにより、撮像位置を撮影範囲内に移動させて撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。また、ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。
【０１３２】
また、明るさのむらを除去することによる輝度値のばらつきがスケーリングによって抑えられるため、レンズ部２２の収差や外乱光の影響を抑制しつつ、共通の抽出パラメータによって粒子領域が適切に抽出された解析対象抽出画像を得ることができる。さらに、粒子領域の特徴量が異なる複数の撮影画像がモニタ画面３００に並べて表示され、或いは、切替可能に表示されるため、ユーザは、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。
【０１３３】
また、本実施の形態により、複数の撮影画像に対して同一パラメータを用いて２値化できるので、ユーザは、簡易な操作で粒子（解析対象）を特定することができる。
【０１３４】
なお、本実施の形態では、ステージ６５をＸＹ平面に沿って移動させることによって撮像位置を調整する場合の例について説明したが、本発明は、ステージ６５とヘッドユニット２とを相対的に移動させる方法をこれに限定するものではない。例えば、ヘッドユニット２をＸＹ平面に沿って移動させることにより、撮像位置を調整するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１  拡大観察装置
２  ヘッドユニット
２１  カメラ
２１１  撮像素子
２２  レンズ部
２２１，２２１ａ，２２１ｂ  対物レンズ
２２２  回転軸
３  伝送ケーブル
３１  制御用ケーブル
３２  照明光伝送ケーブル
４  コントローラ
４１  表示部
４２  電源ボタン
５  操作部
５１  キーボード
５２  マウス
５３  コンソール
６  支持台
６０  ベース部
６１  支柱部
６２  ヘッド取付アーム部
６３  Ｚ駆動部
６４  レンズ検出部
６５  ステージ
６５ａ  載置面
６６  ＸＹ駆動部
６７  ステージ調整部
６８  チルト部
７１  同軸落射照明部
７２  リング照明部
７３  透過照明部
１０１  撮影条件制御部
１０２  撮影パラメータ記憶部
１０３  観察制御部
１０４  撮影画像記憶部
１０５  撮影画像表示部
１０６  撮影範囲決定部
１０７  解析対象画像取得部
１０８  広域画像記憶部
１０９  撮像位置指定部
１１０  照明合成画像生成部
１１１  合成画像記憶部
１１２  広域画像生成部
１２０  粒子解析部
１２１  明るさむら除去部
１２２  輝度値補正部
１２３  解析対象抽出画像生成部
１２４  抽出パラメータ記憶部
１２５  抽出画像記憶部
１２６  解析対象抽出画像表示部
１２７  パラメータ調整部
３００  モニタ画面
３０１  表示領域
３０２  操作領域
３０３  メニュー欄
３０４  スライダ
３０５  調整範囲を表す図形
３１０，３２０，３３０，３４０  ナビゲーション画面
３５０  プレビュー画面
３５１  広域画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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