(57)【要約】【課題】レンズ部の光軸方向の異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することが可能な拡大観察装置を提供する。【解決手段】レンズユニット１３１と撮像部１３２とが共通の光軸Ａ１を有するように、レンズユニット１３１が撮像部１３２に光学的に結合される。操作部４４０が使用者に操作されることにより、回転方向および回転量が受け付けられる。受け付けられた回転方向が上方および下方のいずれに対応するかが判定される。受け付けられた回転量がステージ１２１に対するレンズユニット１３１の移動量に換算される。換算された移動量だけ判定された方向にレンズユニット１３１がステージ１２１に対して光学的にかつ相対的に移動される。撮像部１３２によりステージ１２１に載置された観察対象物Ｓが撮像される。【選択図】図１
2018066966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物を載置するための載置部と、
前記載置部に載置された観察対象物を撮像することにより観察対象物の画像を示す画像データを生成するための撮像部と、
前記撮像部と共通の光軸を有し、前記撮像部に光学的に結合されたレンズ部と、
前記光軸方向において、前記撮像部を前記載置部に対して光学的にかつ相対的に移動させるための駆動部と、
操作方向および操作量を受け付け可能に構成され、使用者により操作されるための操作部と、
前記操作部により受け付けられた前記操作方向が前記光軸方向において互いに逆の第１および第２の方向のいずれに対応するかを判定する方向判定部と、
前記操作部により受け付けられた前記操作量を前記載置部に対する前記撮像部の移動量に換算する換算部と、
前記換算部により換算された移動量だけ前記方向判定部により判定された方向に前記撮像部が前記載置部に対して移動するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、
前記換算部は、前記撮像部が第１の位置から前記第１の位置とは前記光軸方向に異なる第２の位置に向かって移動するときには前記操作部により受け付けられた前記操作量を第１の換算比で移動量に換算し、前記撮像部が前記第２の位置から前記第１の位置に向かって移動するときには前記操作部により受け付けられた前記操作量を前記第１の換算比よりも大きい第２の換算比で移動量に換算する、拡大観察装置。
【請求項２】
前記換算部は、前記載置部に対する前記撮像部が前記第２の位置から前記第１の位置に戻されたときには、前記操作部により受け付けられた前記操作量に対する移動量の換算比を前記第１の換算比に戻す、請求項１記載の拡大観察装置。
【請求項３】
前記換算部は、前記載置部に対する前記撮像部が前記第１の位置から前記第２の位置に移動した後に前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動するときには、前記操作部により受け付けられた前記操作量を前記第２の換算比で移動量に換算する、請求項１または２記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記換算部は、前記撮像部が前記第２の位置から前記光軸方向において前記第２の位置を挟んで前記第１の位置と反対の第３の位置に向かって移動するときには前記操作部により受け付けられた前記操作量を第１の換算比で移動量に換算する、請求項３記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記撮像部による撮像の開始の指示を受け付けるために使用者により操作される開始受付部と、
前記載置部に対して前記撮像部が前記光軸方向に所定量移動するごとに観察対象物を撮像するように前記撮像部を制御する撮像制御部とをさらに備え、
前記第１の位置は、前記開始受付部により撮像の開始の指示が受け付けられた時点の前記載置部に対する前記撮像部の光学的でかつ相対的な位置である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記撮像制御部は、前記載置部に対する前記撮像部の位置が以前に前記撮像部による撮像が行われた位置であるときには、当該位置における撮像を省略す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】
前記撮像部により生成された画像データと前記載置部に対する前記撮像部の前記光軸方向における相対的な位置とを関連付けて記憶し、前記撮像部により複数の画像データがそれぞれ生成されたときの前記載置部に対する前記撮像部の複数の位置に基づいて、前記複数の画像データを合成する合成部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項８】
前記合成部は、前記複数の位置における各々の画像データよりも高い解像度を有する画像データ、または前記複数の位置における各々の画像データを処理した画像データを用いて前記複数の画像データを合成する、請求項７記載の拡大観察装置。
【請求項９】
前記合成部は、使用者による操作方向および操作量の操作を前記操作部が受け付けた後に、前記載置部に対する前記撮像部の前記光軸方向における相対的な位置、移動方向および移動経過ならびに前記撮像部の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の位置における画像データを合成するか否かを判定し、合成する対象と判定した画像データを用いて前記複数の画像データを合成する、請求項７または８記載の拡大観察装置。
【請求項１０】
前記撮像部により生成される複数の画像データの部分ごとの合焦度を判定する合焦判定部をさらに備える、請求項７〜９のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項１１】
前記合成部は、前記合焦判定部による合焦度の判定に基づいて複数の画像データの部分を選択的に合成することにより観察対象物の各部分に焦点が合った画像を示す画像データを生成する、請求項１０記載の拡大観察装置。
【請求項１２】
前記合成部は、前記合焦判定部による合焦度の判定および複数の画像データがそれぞれ生成されたときの前記載置部と前記撮像部との位置関係に基づいて観察対象物の立体形状を示す画像データを生成する、請求項１０または１１記載の拡大観察装置。
【請求項１３】
前記換算部は、前記載置部に対して前記撮像部が遠ざかるように移動するときに前記操作部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量を、前記載置部に対して前記撮像部が近づくように移動するときに前記操作部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量よりも大きく換算する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項１４】
前記操作部は、粗調部と微調部とを含み、
前記換算部は、前記粗調部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量を前記微調部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量よりも大きく換算する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項１５】
前記操作部は、ダイヤル状を有し、前記操作方向を回転方向として受け付け、前記操作量を回転量として受け付ける、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の拡大観察装置。
【請求項１６】
前記換算部は、前記載置部に対する前記撮像部の前記光軸方向の相対的な位置、移動方向および移動経過ならびに前記撮像部の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて前記第１の換算比および前記第２の換算比を変更する求項１〜１５のいずれか一項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、観察対象物を拡大して観察する拡大観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察対象物を拡大して観察するために、拡大観察装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された拡大観察装置は、共通の光軸を有するカメラ部とレンズ部とを含む。光軸方向における予め設定された高さ範囲内で、観察対象物の観察面とレンズ部との相対高さが自動的に変化されつつ、観察対象物の画像がカメラ部により生成される。異なる相対高さで生成された複数の画像が合成されることにより、複数の画素に焦点が合った合成画像が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
合成画像を生成するために最適な高さ範囲は観察対象物ごとに異なる。そのため、特許文献１記載の拡大観察装置においては、使用者は、観察面とレンズ部との相対高さを変化させながら観察対象物の画像を視認することにより最適な高さ範囲を決定し、決定された高さ範囲を設定することとなる。しかしながら、使用者がこのような操作を行った後に、ようやく上記の拡大観察装置の動作が開始されるため、観察対象物の観察面とレンズ部との距離が異なる複数の画像を高い効率で取得することができない。
【０００５】
本発明の目的は、レンズ部の光軸方向の異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得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】
【０００６】
（１）本発明に係る拡大観察装置は、観察対象物を載置するための載置部と、載置部に載置された観察対象物を撮像することにより観察対象物の画像を示す画像データを生成するための撮像部と、撮像部と共通の光軸を有し、撮像部に光学的に結合されたレンズ部と、光軸方向において、撮像部を載置部に対して光学的にかつ相対的に移動させるための駆動部と、操作方向および操作量を受け付け可能に構成され、使用者により操作されるための操作部と、操作部により受け付けられた操作方向が光軸方向において互いに逆の第１および第２の方向のいずれに対応するかを判定する方向判定部と、操作部により受け付けられた操作量を載置部に対する撮像部の移動量に換算する換算部と、換算部により換算された移動量だけ方向判定部により判定された方向に撮像部が載置部に対して移動するように駆動部を制御する駆動制御部と、換算部は、撮像部が第１の位置から第１の位置とは光軸方向に異なる第２の位置に向かって移動するときには操作部により受け付けられた操作量を第１の換算比で移動量に換算し、撮像部が第２の位置から第１の位置に向かって移動するときには操作部により受け付けられた操作量を第１の換算比よりも大きい第２の換算比で移動量に換算する。
【０００７】
この拡大観察装置においては、レンズ部と撮像部とが共通の光軸を有するように、レンズ部が撮像部に光学的に結合される。操作部が使用者に操作されることにより、操作方向および操作量が受け付けられる。操作部により受け付けられた操作方向が光軸方向において互いに逆の第１および第２の方向のいずれに対応するかが方向判定部により判定される。操作部により受け付けられた操作量が換算部により載置部に対する撮像部の移動量に換算される。
【０００８】
ここで、撮像部が第１の位置から第１の位置とは光軸方向に異なる第２の位置に向かって移動するときには、操作部により受け付けられた操作量が第１の換算比で移動量に換算される。撮像部が第２の位置から第１の位置に向かって移動するときには、操作部により受け付けられた操作量が第１の換算比よりも大きい第２の換算比で移動量に換算される。したがって、撮像部が第１の位置から第２の位置に向かって移動するときには、操作部の単位操作量当たりの移動量が小さい。一方、撮像部が第２の位置から第１の位置に向かって移動するときには、操作部の単位操作量当たりの撮像部の移動量が大きい。
【０００９】
この構成によれば、撮像部を第１の位置から第２の位置に向かって移動させる際に、撮像フレームレートを増加させることなく、所望の複数の位置から撮像載置部に載置された観察対象物を撮像することができる。この場合、使用者は撮像部を移動させる範囲を指定する必要がない。これにより、レンズ部の光軸方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。また、撮像部が第２の位置に移動された後には、撮像部を第２の位置から第１の位置に移動させる際に、観察対象物を撮像する必要がない。そのため、撮像部を第２の位置から第１の位置に短時間で移動させることができる。
【００１０】
（２）換算部は、載置部に対する撮像部が第２の位置から第１の位置に戻されたときには、操作部により受け付けられた操作量に対する移動量の換算比を第１の換算比に戻してもよい。この場合、使用者は、第２の位置から第１の位置に戻された撮像部を第１の位置で一度停止させることが容易になる。これにより、撮像部が載置部に載置された観察対象物と衝突することを防止することができる。
【００１１】
（３）換算部は、載置部に対する撮像部が第１の位置から第２の位置に移動した後に第１の位置と第２の位置との間で移動するときには、操作部により受け付けられた操作量を第２の換算比で移動量に換算してもよい。
【００１２】
撮像部が第１の位置から第２の位置に移動した後には、第１の位置と第２の位置との間の位置から観察対象物を撮像する必要がない可能性が高く、また、撮像部が載置部に載置された観察対象物と衝突することがない。そのため、上記の構成により、撮像部を第１の位置から第２の位置に短時間で移動させることが可能になる。
【００１３】
（４）換算部は、撮像部が第２の位置から光軸方向において第２の位置を挟んで第１の位置と反対の第３の位置に向かって移動するときには操作部により受け付けられた操作量を第１の換算比で移動量に換算してもよい。この場合、撮像部を第２の位置から第３の位置に向かって移動させる際に、撮像フレームレートを増加させることなく、所望の複数の位置から撮像載置部に載置された観察対象物を撮像することができる。これにより、レンズ部の光軸方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。
【００１４】
（５）拡大観察装置は、撮像部による撮像の開始の指示を受け付けるために使用者により操作される開始受付部と、載置部に対して撮像部が光軸方向に所定量移動するごとに観察対象物を撮像するように撮像部を制御する撮像制御部とをさらに備え、第１の位置は、開始受付部により撮像の開始の指示が受け付けられた時点の載置部に対する撮像部の光学的でかつ相対的な位置であってもよい。
【００１５】
この場合、撮像部が第１の位置から第２の位置に移動することにより、光軸方向において異なる位置で観察対象物の複数の画像が自動的に取得される。これにより、レンズ部の光軸方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。また、使用者は、開始受付部を操作することにより撮像部による撮像の開始を指示することができる。これにより、撮像部の任意の位置を第１の位置として観察対象物の複数の画像を取得することができる。
【００１６】
（６）撮像制御部は、載置部に対する撮像部の位置が以前に撮像部による撮像が行われた位置であるときには、当該位置における撮像を省略するように撮像部を制御してもよい。この場合、重複する不要な画像データが生成されることがない。これにより、レンズ部の光軸方向において異なる位置で生成された複数の画像をさらに高い効率で取得することができる。
【００１７】
（７）拡大観察装置は、撮像部により生成された画像データと載置部に対する撮像部の光軸方向における相対的な位置とを関連付けて記憶し、撮像部により複数の画像データがそれぞれ生成されたときの載置部に対する撮像部の複数の位置に基づいて、複数の画像データを合成する合成部をさらに備えてもよい。この場合、生成された複数の画像データに基づく合成データが自動的に生成されるので、使用者は複数の画像データを合成する操作を行う必要がない。そのため、合成データを高い効率でかつ容易に取得することができる。
【００１８】
（８）合成部は、複数の位置における各々の画像データよりも高い解像度を有する画像データ、または複数の位置における各々の画像データを処理した画像データを用いて複数の画像データを合成してもよい。この場合、より解像度が高い合成データを取得することができる。
【００１９】
（９）合成部は、使用者による操作方向および操作量の操作を操作部が受け付けた後に、載置部に対する撮像部の光軸方向における相対的な位置、移動方向および移動経過ならびに撮像部の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて、複数の位置における画像データを合成するか否かを判定し、合成する対象と判定した画像データを用いて複数の画像データを合成してもよい。この場合、不要な画像データの合成が省略される。これにより、合成画像データを効率よく取得することができる。
【００２０】
（１０）拡大観察装置は、撮像部により生成される複数の画像データの部分ごとの合焦度を判定する合焦判定部をさらに備えてもよい。この場合、使用者は、複数の画像データの合焦度を認識することができる。
【００２１】
（１１）合成部は、合焦判定部による合焦度の判定に基づいて複数の画像データの部分を選択的に合成することにより観察対象物の各部分に焦点が合った画像を示す画像データを生成してもよい。この場合、観察対象物の各部分に焦点が合った画像を容易に取得することができる。
【００２２】
（１２）合成部は、合焦判定部による合焦度の判定および複数の画像データがそれぞれ生成されたときの載置部と撮像部との位置関係に基づいて観察対象物の立体形状を示す画像データを生成してもよい。この場合、観察対象物の立体形状を容易に取得することができる。
【００２３】
（１３）換算部は、載置部に対して撮像部が遠ざかるように移動するときに操作部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量を、載置部に対して撮像部が近づくように移動するときに操作部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量よりも大きく換算してもよい。
【００２４】
撮像部が載置部に対して遠ざかるときには、載置部に載置された観察対象物と衝突することがないので、操作部の単位操作量当たりの移動量が大きくされる。これにより、載置部から遠ざかる方向に撮像部を高速に移動させることができる。一方で、撮像部が載置部に対して近づくときには、操作部の単位操作量当たりの移動量が大きくされる。これにより、撮像部が載置部に対して近づくときに、載置部に載置された観察対象物と衝突することが防止される。
【００２５】
（１４）操作部は、粗調部と微調部とを含み、換算部は、粗調部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量を微調部により受け付けられた単位操作量当たりの移動量よりも大きく換算してもよい。この場合、使用者は、粗調部を操作することにより、撮像部を高速に移動させることができる。また、使用者は、微調部を操作することにより、撮像部を所望の位置に正確に移動させることができる。
【００２６】
（１５）操作部は、ダイヤル状を有し、操作方向を回転方向として受け付け、操作量を回転量として受け付けてもよい。この場合、操作部は、簡単な構成で操作量および操作方向を受け付けることができる。
【００２７】
（１６）換算部は、載置部に対する撮像部の光軸方向の相対的な位置、移動方向および移動経過ならびに撮像部の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて第１の換算比および第２の換算比を変更してもよい。この場合、使用者は、撮像部を載置部に対して効率よく移動させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、レンズ部の光軸方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の拡大観察装置の測定ヘッドの斜視図である。
【図３】図２の測定ヘッドの正面図である。
【図４】図２の測定ヘッドの平面図である。
【図５】図２の測定ヘッドの側面図である。
【図６】図１の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】制御装置の専用のコンソールを示す平面図である。
【図８】図６の演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】操作部の単位回転量とレンズユニットの移動量との関係を示す図である。
【図１０】表示部に表示される焦点提示画像の一例を示す図である。
【図１１】合成処理の概念図である。
【図１２】図６の制御部による合成処理を示すフローチャートである。
【図１３】図６の制御部による合成処理を示すフローチャートである。
【図１４】合成処理における表示部の表示画面を示す図である。
【図１５】合成処理における表示部の表示画面を示す図である。
【図１６】合成処理における表示部の観察画面を示す図である。
【図１７】生成された合成画像データに基づく合成画像を示す図である。
【図１８】第２の実施の形態における操作部の単位回転量とレンズユニットの移動量との関係を示す図である。
【図１９】第２の実施の形態における操作部の単位回転量とレンズユニットの移動量との関係を示す図である。
【図２０】第２の実施の形態における合成処理を示すフローチャートである。
【図２１】第２の実施の形態における合成処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［１］第１の実施の形態
（１）拡大観察装置の全体構成
以下、本発明の第１の実施の形態に係る拡大観察装置について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示す模式図である。図２は、図１の拡大観察装置１の測定ヘッド１００の斜視図である。図３は、図２の測定ヘッド１００の正面図である。図４は、図２の測定ヘッド１００の平面図である。図５は、図２の測定ヘッド１００の側面図である。
【００３１】
図１に示すように、拡大観察装置１は、測定ヘッド１００および処理装置２００を備える。測定ヘッド１００は、例えば顕微鏡であり、スタンド部１１０、ステージ装置１２０、鏡筒部１３０、投光部１４０および制御基板１５０を含む。図３〜図５においては、鏡筒部１３０および投光部１４０の図示が省略される。
【００３２】
図２および図５に示すように、スタンド部１１０は、縦断面がＬ字形状を有し、設置部１１１、保持部１１２および焦点駆動部１１３を含む。設置部１１１および保持部１１２は、例えば樹脂により形成される。設置部１１１は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。保持部１１２は、設置部１１１の一端部から上方に延びるように設けられる。
【００３３】
図１のステージ装置１２０は、ステージ１２１およびステージ駆動部１２２を含む。図２〜図５に示すように、ステージ１２１は、設置部１１１の上面に設けられる。ステージ１２１上には、観察対象物Ｓが載置される。観察対象物Ｓが載置されるステージ１２１上の平面（以下、載置面と呼ぶ。）内で互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、それぞれ矢印Ｘ，Ｙで示す。ステージ１２１の載置面に対して直交する法線の方向をＺ方向と定義し、矢印Ｚで示す。Ｚ方向に平行な軸を中心に回転する方向をθ方向と定義し、矢印θで示す。
【００３４】
図１のステージ駆動部１２２は、ステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含む。ステージ駆動部１２２は、制御基板１５０により与えられる駆動パルスに基づいて、ステージ１２１をＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、またはθ方向に回転させる。また、使用者は、手動によりステージ１２１をＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、またはθ方向に回転させることも可能である。
【００３５】
図１に示すように、鏡筒部１３０は、レンズユニット１３１および撮像部１３２を含み、ステージ１２１の上方に配置される。レンズユニット１３１は、観察対象物Ｓの種類に応じて他のレンズユニットと交換可能である。レンズユニット１３１は、対物レンズ１３１ａおよび図示しない複数のレンズにより構成される。対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１は、Ｚ方向に平行である。撮像部１３２は、例えばＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）カメラを含む。撮像部１３２は、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ等の他のカメラを含んでもよい。
【００３６】
鏡筒部１３０は、スタンド部１１０の焦点駆動部１１３により保持部１１２に取り付けられる。焦点駆動部１１３は、ステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含む。焦点駆動部１１３は、制御基板１５０により与えられる駆動パルスに基づいて、レンズユニット１３１を対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１の方向（Ｚ方向）に移動させる。これにより、レンズユニット１３１を通過した光の焦点位置がＺ方向に変化する。
【００３７】
また、保持部１１２には、回転方向および回転量を受け付け可能なダイヤル状の操作部１１４（図３）が設けられる。操作部１１４が回転操作されると、焦点駆動部１１３は、その回転量に対応する距離だけ、その回転方向に対応するＺ方向におけるいずれかの方向、すなわち上方または下方にレンズユニット１３１を移動させる。使用者は、操作部１１４を操作することにより、手動のような操作性でレンズユニット１３１を対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１の方向に移動させることが可能である。
【００３８】
操作部１１４は、レンズユニット１３１を大きい幅で移動させるための粗調部１１４Ａと、レンズユニット１３１を小さい幅で移動させるための微調部１１４Ｂとを含む。使用者は、粗調部１１４Ａを操作することにより、レンズユニット１３１を高速に移動させることができる。また、使用者は、微調部１１４Ｂを操作することにより、レンズユニット１３１を所望の位置に正確に移動させることができる。
【００３９】
投光部１４０は、対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１を取り囲むようにレンズユニット１３１に一体的に取り付けられる。投光部１４０の光軸は、対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１と略同一である。投光部１４０からステージ１２１上の観察対象物Ｓに光が照射される。観察対象物Ｓによりステージ１２１の上方に反射された光は、レンズユニット１３１により集光および結像された後、撮像部１３２により受光される。撮像部１３２は、各画素の受光量に対応する画素データに基づいて複数の画像データを生成する。撮像部１３２は、生成した複数の画像データを処理装置２００に与える。
【００４０】
制御基板１５０は、例えばスタンド部１１０の保持部１１２内に設けられ、焦点駆動部１１３、ステージ駆動部１２２および撮像部１３２に接続される。制御基板１５０は、処理装置２００による制御に基づいて焦点駆動部１１３およびステージ駆動部１２２の動作を制御する。撮像部１３２には、処理装置２００から制御信号が入力される。また、撮像部１３２により生成された複数の画像データは、ケーブル２０３を介して順次処理装置２００に与えられる。
【００４１】
（２）処理装置
図１に示すように、処理装置２００は、筐体２１０、光生成部３００および制御装置４００を含む。筐体２１０は、光生成部３００および制御装置４００を収容する。光生成部３００は、ファイバユニット２０１により測定ヘッド１００の投光部１４０に光学的に接続される。ファイバユニット２０１は、図示しない複数の光ファイバを含む。
【００４２】
光生成部３００は、光源３１０を含む。光源３１０は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。光源３１０は、ハロゲンランプ等の他の光源であってもよい。光源３１０により出射された光は、ファイバユニット２０１へ入射する。これにより、ファイバユニット２０１を通して測定ヘッド１００の投光部１４０から光が出射される。
【００４３】
図６は、図１の制御装置４００の構成を示すブロック図である。図６に示すように、制御装置４００は、制御部４１０、記憶部４２０、表示部４３０および操作部４４０を含む。制御部４１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。記憶部４２０は、例えばＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を含む。本実施の形態においては、制御部４１０および記憶部４２０は、パーソナルコンピュータにより実現される。
【００４４】
制御部４１０は、駆動制御部５００および演算処理部６００を含む。記憶部４２０には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部４２０は、種々のデータの処理および制御部４１０から与えられる種々のデータの保存のために用いられる。駆動制御部５００および演算処理部６００の機能は、制御部４１０が記憶部４２０に記憶されるシステムプログラムを実行することにより実現される。
【００４５】
駆動制御部５００は、投光制御部５１０、撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０を含む。投光制御部５１０は、ケーブル２０２を通して図１の光生成部３００に接続され、光生成部３００の動作を制御する。撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０は、ケーブル２０３を通して図１の測定ヘッド１００の制御基板１５０に接続される。
【００４６】
撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０は、制御基板１５０を通して撮像部１３２、焦点駆動部１１３およびステージ駆動部１２２の動作をそれぞれ制御する。また、撮像制御部５２０は、撮像部１３２により生成された複数の画像データを順次演算処理部６００に与える。
【００４７】
演算処理部６００は、取得した複数の画像データを処理することにより、後述する深度合成画像データまたは立体形状データ等の画像データを生成する。演算処理部６００の詳細については後述する。演算処理部６００により取得された複数の画像データおよび処理された画像データは、記憶部４２０に記憶される。
【００４８】
表示部４３０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルにより構成される。表示部４３０は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネル等の他の表示部により構成されてもよい。表示部４３０は、記憶部４２０に記憶された画像データまたは演算処理部６００により生成された画像データに基づく画像等を表示する。操作部４４０は、マウス、タッチパネル、トラックボールまたはジョイスティック等のポインティングデバイスおよびキーボードを含み、制御装置４００に指示等を与えるために使用者により操作される。
【００４９】
（３）焦点駆動部
図６の焦点制御部５３０は、レンズユニット１３１を通過した観察対象物Ｓからの光の焦点位置が観察対象物Ｓに対して相対的にＺ方向（上下方向）に変化するように図１の焦点駆動部１１３を制御する。これにより、図１の撮像部１３２は、上下方向に異なる複数の位置から観察対象物Ｓを撮像し、複数の画像データを生成することができる。
【００５０】
この処理において、使用者は、図３の操作部１１４または図１の操作部４４０を操作することにより、光の焦点位置の移動方向および移動量を指定することができる。操作部１１４，４４０が操作された場合、焦点制御部５３０は、指定された方向に指定された移動量だけ光の焦点位置が変化するように焦点駆動部１１３を制御する。
【００５１】
また、演算処理部６００は、上下方向に異なる複数の位置で生成された複数の画像データの各々について、画素ごとの合焦度を判定することができる。焦点制御部５３０は、演算処理部６００による合焦度の判定結果に基づいて、撮像部１３２の焦点が観察対象物Ｓの特定の部分に合うように焦点駆動部１１３を調整することができる（オートフォーカス処理）。
【００５２】
さらに、演算処理部６００は、合焦度の判定結果に基づいて複数の画像データを画素ごとに選択的に合成することにより、観察対象物Ｓの全部分に合焦した深度合成画像データを生成することができる（深度合成処理）。また、演算処理部６００は、合焦度の判定結果および複数の画像データがそれぞれ生成されたときのステージ１２１とレンズユニット１３１との位置関係に基づいて観察対象物Ｓの各部分の立体形状を示す立体形状データを生成する（立体合成処理）。以下、深度合成処理および立体合成処理を総称して合成処理と呼ぶ。
【００５３】
（４）操作部
操作部４４０は、汎用のポインティングデバイスおよびキーボードを含むとともに、図６の制御装置４００の専用のコンソールを含む。図７は、制御装置４００の専用のコンソールを示す平面図である。図７に示すように、コンソール４４０Ａは、ジョイスティック４４１、ダイヤル４４２、複数のボタン４４３および回転操作部４４４を含む。
【００５４】
使用者は、ジョイスティック４４１、ダイヤル４４２または複数のボタン４４３を操作することにより、制御装置４００に種々の指示を与えることができる。ジョイスティック４４１は、図１のステージ１２１をＸ方向またはＹ方向に移動させる指示を図６のステージ制御部５４０に与えるために用いられる。ダイヤル４４２は、撮像部１３２により取得される画像の明るさを調整するために使用される。
【００５５】
複数のボタン４４３の一部は、図１の投光部１４０からの光の出射のオンおよびオフの切り替えの指示を図６の投光制御部５１０に与えるために用いられる。複数のボタン４４３の他の一部は、上記のオートフォーカス処理または合成処理等の種々の処理の開始および終了の指示を演算処理部６００に与えるために使用される。
【００５６】
回転操作部４４４はダイヤル状を有する。回転操作部４４４は、図３の操作部１１４と同様の構成を有し、粗調部４４４Ａおよび微調部４４４Ｂを含む。使用者は、図３の操作部１１４の粗調部１１４Ａまたは微調部１１４Ｂに代えて、回転操作部４４４の粗調部４４４Ａまたは微調部４４４Ｂを回転させることにより、レンズユニット１３１を上下方向に移動させることができる。
【００５７】
（５）演算処理部
図８は、図６の演算処理部６００の構成を示すブロック図である。図８に示すように、演算処理部６００は、データ生成部６１０、合焦判定部６２０、方向判定部６３０、換算部６４０、合焦計数部６５０および焦点提示部６６０を含む。データ生成部６１０は、撮像部１３２により生成された画像データとステージ１２１に対するレンズユニット１３１の上下方向における相対的な位置とを関連付けて記憶し、使用者の指示に従って画像データに合成処理を行う。
【００５８】
後述するように、上下方向において異なる位置で生成された複数の画像の各々には、合焦度を判定すべき共通の領域が対象領域として設定される。合焦判定部６２０は、図６の焦点制御部５３０がオートフォーカス処理を行う際に、取得された複数の画像データの各々について対象領域内の画素ごとの合焦度を判定する。合焦度の判定は、対象領域における輝度値に関する情報に基づいて行われる。輝度値に関する情報は、対象領域の明るさの平均であってもよいし、予め定められたしきい値以上の画素値を有する画素の数であってもよい。また、合焦判定部６２０は、データ生成部６１０が合成処理を行う際に、複数の画像データについて画素ごとの合焦度を判定する。
【００５９】
図３の操作部１１４または図７の回転操作部４４４が回転操作された場合、その回転方向および回転量が図示しないエンコーダにより検出される。方向判定部６３０は、エンコーダにより検出された回転方向が上方および下方のいずれに対応するかを判定し、判定結果を図６の焦点制御部５３０に与える。
【００６０】
換算部６４０は、エンコーダにより検出された回転量をレンズユニット１３１の移動量に換算する。具体的には、換算部６４０は、粗調部１１４Ａ，４４４Ａに対応する単位回転量当たりのレンズユニット１３１の移動量を微調部１１４Ｂ，４４４Ｂに対応する単位回転量当たりのレンズユニット１３１の移動量よりも大きく換算する。換算部６４０は、換算結果を焦点制御部５３０に与える。焦点制御部５３０は、方向判定部６３０により判定された方向に、換算部６４０により換算された移動量だけレンズユニット１３１が移動するように焦点駆動部１１３を制御する。
【００６１】
本実施の形態においては、粗調部１１４Ａ，４４４Ａの単位回転量当たりのレンズユニット１３１の移動量は一定であり、微調部１１４Ｂ，４４４Ｂの単位回転量当たりのレンズユニット１３１の移動量は一定である。以下、操作部１１４の単位回転量の例として粗調部１１４Ａの単位回転量について説明するが、微調部１１４Ｂ、粗調部４４４Ａまたは微調部４４４Ｂの単位回転量の挙動も粗調部１１４Ａの単位回転量の挙動と同様である。
【００６２】
図９は、操作部１１４の単位回転量Ｒとレンズユニット１３１の移動量との関係を示す図である。図９の横軸は時間を示し、縦軸は図１のステージ１２１に対するレンズユニット１３１の相対的な上下方向の位置を示す。図９の例では、初期時点ｔ１にレンズユニット１３１が初期位置Ｐ１に配置される。初期位置Ｐ１は、例えば後述する合成処理開始時のレンズユニット１３１の位置である。
【００６３】
ここで、初期時点ｔ１から所定時間後の時点ｔ２まで操作部１１４が一方向に回転操作される。この場合、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌだけ上方に移動し、時点ｔ１に初期位置Ｐ１より上方の位置Ｐ２に到達する。
【００６４】
その後、時点ｔ２から所定時間経過後の時点ｔ３まで操作部１１４が他方向に回転操作される。この場合、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌだけ下方に移動し、時点ｔ３に初期位置Ｐ１に戻る。図６の撮像制御部５２０は、レンズユニット１３１が一定量移動するごとに観察対象物Ｓが撮像されるように、図１の撮像部１３２の撮像フレームレートを制御する。これにより、上下方向において異なる位置で生成された複数の画像を取得することができる。
【００６５】
上記の説明においては、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌは一定であるが、本発明はこれに限定されない。レンズユニット１３１が上方に移動するときには、レンズユニット１３１が観察対象物Ｓに衝突することがない。そのため、換算部６４０は、レンズユニット１３１が上方に移動するときの単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌをレンズユニット１３１が下方に移動するときの単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌよりも大きく換算してもよい。
【００６６】
このように、換算部６４０は、ステージ１２１に対する撮像部１３２の光軸方向の相対的な位置、移動方向および移動経過（例えば後述する移動履歴）ならびに撮像部１３２の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌを適宜変更してもよい。これにより、使用者は、レンズユニット１３１をステージ１２１に対して効率よく移動させることができる。
【００６７】
また、時点ｔ３のようにステージ１２１が初期位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２から初期位置Ｐ１に戻ったときには、焦点制御部５３０は、操作部１１４の回転によらずにステージ１２１の移動が一時停止するように焦点駆動部１１３を制御してもよい。これにより、ステージ１２１と観察対象物Ｓとの衝突を防止することができる。
【００６８】
図８の合焦計数部６５０は、合焦判定部６２０が判定結果を取得し、撮像された画像の対象領域内の合焦している画素の数をレンズユニット１３１が通過した上下方向の位置ごとに計数する。焦点提示部６６０は、合焦計数部６５０の計数結果に基づいて、レンズユニット１３１の焦点の方向を視覚的に提示する焦点提示画像を表示するための焦点提示画像データを生成する。焦点提示画像は、焦点提示画像データに基づいて図６の表示部４３０に表示される。
【００６９】
図１０は、表示部４３０に表示される焦点提示画像の一例を示す図である。焦点提示画像１０は、操作部１１４または回転操作部４４４が操作されているとき、およびその後の一定時間のみ表示部４３０に表示される。操作部１１４または回転操作部４４４が一定時間操作されないときは、焦点提示画像１０は徐々に非表示（フェードアウト）となる。また、ステージ１２１がＸ方向またはＹ方向に移動されているときには焦点提示画像１０は非表示となる。
【００７０】
図１０に示すように、焦点提示画像１０は、対象領域選択プルダウンメニュー１１、対応表示グラフ１２、合焦度インジケータ１３、リセットボタン１４および合焦ボタン１５を含む。使用者は、対象領域選択プルダウンメニュー１１から画像における対象領域の位置を選択することができる。なお、初期状態においては、正方形状の対象領域が各画像の中央部に設定されている。使用者は、図６の操作部４４０を用いて対象領域を操作することにより、対象領域の位置、大きさおよび形状を変更することも可能である。
【００７１】
対応表示グラフ１２は、レンズユニット１３１が通過した上下方向の位置と対象領域内の合焦している画素の数との関係を示すヒストグラムである。対応表示グラフ１２の縦方向は上下方向に対応し、横方向は合焦している画素の数に対応する。レンズユニット１３１の特定の部分が通過した上下方向の位置の上限および下限がそれぞれ対応表示グラフ１２の縦方向の上端および下端に一致するように、レンズユニット１３１が移動するごとに対応表示グラフ１２が更新される。また、合焦している画素の数は、その最大値が対応表示グラフ１２の右端に位置するように正規化された状態で示される。
【００７２】
対応表示グラフ１２には、現時点のレンズユニット１３１の上下方向の位置を示す位置表示線１２ａが左右方向に延びるように表示される。また、対応表示グラフ１２の右方には、位置表示線１２ａと左右方向に並ぶようにレンズユニット１３１の指標１２ｂが表示される。レンズユニット１３１が上下方向に移動されると、その位置に追従して位置表示線１２ａおよび指標１２ｂが上下方向に移動する。同様に、位置表示線１２ａが上下方向に移動されると、その位置に追従してレンズユニット１３１および指標１２ｂが上下方向に移動する。
【００７３】
合焦度インジケータ１３は、現時点のレンズユニット１３１の上下方向の位置において合焦している画素の数を左右方向に延びるバーの長さにより表示する。レンズユニット１３１の上下方向の各位置において合焦している画素の数は、計数された合焦している画素の数の最大値により正規化された状態で示される。したがって、レンズユニット１３１または位置表示線１２ａが上下方向に移動されると、合焦度インジケータ１３のバーの長さが更新され、合焦時にはバーの長さが最大となる。
【００７４】
このように、レンズユニット１３１が上下方向に移動されると、対応表示グラフ１２のヒストグラム上で位置表示線１２ａが上下方向に連続的に移動し、合焦度インジケータ１３のバーの左右方向の長さが連続的に変化する。そのため、使用者は、対応表示グラフ１２または合焦度インジケータ１３を視認することにより、合焦のためのレンズユニット１３１の移動方向を直感的に理解することができる。あるいは、使用者は、合焦のための操作部１１４または回転操作部４４４の操作方向を直感的に理解することができる。この場合、使用者は、レンズユニット１３１の実際の移動方向を理解する必要がない。
【００７５】
レンズユニット１３１が通過した上下方向の位置の範囲と、各位置に対応する対象領域内の合焦している画素の数とが対応付けられた状態で移動履歴として図６の記憶部４２０に一時的に記憶される。リセットボタン１４が操作されると、移動履歴が記憶部４２０から削除される。また、ステージ１２１がＸ方向もしくはＹ方向に移動された場合、ステージ１２１がθ方向に回転された場合、観察対象物Ｓの姿勢が変更された場合等にも移動履歴が記憶部４２０から削除される。移動履歴が削除された場合には、対応表示グラフ１２および合焦度インジケータ１３の表示が初期化される。
【００７６】
合焦ボタン１５が操作されると、レンズユニット１３１が合焦位置、すなわち対象領域内の合焦している画素の数の最大となる位置に移動される。これにより、使用者はレンズユニット１３１を観察対象物Ｓに容易に合焦させることができる。
【００７７】
（６）合成処理
使用者は、図１の操作部４４０を操作することにより、図１の制御部４１０に合成処理の指示を与えることができる。図１１は、合成処理の概念図である。図１１（ａ）に、レンズユニット１３１および投光部１４０とステージ１２１との位置関係が示される。本例では、図３の操作部１１４または図７の回転操作部４４４が回転操作されると、ステージ１２１が静止した状態で、レンズユニット１３１が投光部１４０と一体的に上下方向に移動される。
【００７８】
合成処理では、レンズユニット１３１が所定距離移動するごとに観察対象物Ｓが撮像される。図１１の例では、対物レンズ１３１ａが上下方向における撮像位置Ｈ１〜Ｈｊ（ｊは自然数）に移動するごとに観察対象物Ｓが撮像される。それにより、撮像位置Ｈ１〜Ｈｊにそれぞれ対応する複数（ｊ個）の画像データが生成される。図１１（ｂ）に、撮像位置Ｈ１〜Ｈｊにそれぞれ対応する観察対象物Ｓの複数の画像ＳＩが示される。隣り合う撮像位置Ｈ１〜Ｈｊ間の間隔は、対物レンズ１３１ａの倍率等に応じて設定される。
【００７９】
複数の画像データの各々について、画素ごとの合焦度が判定される。合焦度の判定結果に基づいて、複数の画像データが選択的に合成される。それにより、観察対象物Ｓの全部分に合焦した深度合成画像を示す深度合成画像データが生成される。あるいは、合焦度の判定結果に基づいて、撮像位置Ｈ１〜Ｈｊの値を示す位置データが選択的に合成される。それにより、観察対象物Ｓの立体形状を示す立体形状データが生成される。以下、深度合成画像データおよび立体形状データを総称して合成画像データと呼ぶ。合成画像データに基づく画像を合成画像と呼ぶ。図１１（ｂ）に、観察対象物Ｓの合成画像ＳＦが示される。
【００８０】
図６の記憶部４２０に記憶されるシステムプログラムは、合成処理を実行するための合成プログラムを含む。図７の操作部４４０が操作されることにより、合成プログラムを実行され、合成処理が開始される。図１２および図１３は、図６の制御部４１０による合成処理を示すフローチャートである。図１２および図１３は、深度合成処理のフローチャートを示すが、画像データに代えて位置データが用いられる点を除き、立体合成処理のフローチャートも図１２および図１３と同様である。
【００８１】
使用者は、図３の操作部１１４を操作することにより図１のレンズユニット１３１を上下方向における初期位置に移動させる。使用者は、図７の回転操作部４４４を操作することによりレンズユニット１３１を移動させてもよい。以下の説明においても同様である。使用者は、レンズユニット１３１の任意の位置を初期位置とすることができる。その後、使用者は、操作部４４０を操作する。これにより、制御部４１０は、図１の撮像部１３２により観察対象物Ｓを撮像する（ステップＳ１０１）。
【００８２】
また、制御部４１０は、生成された画像データに基づく画像を更新して図６の表示部４３０に表示させる。この時点では、最初の撮像時の画像データに基づく画像が表示部４３０に表示される。
【００８３】
次に、制御部４１０は、合成処理の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。使用者は、操作部４４０を操作することにより合成処理の終了を指示することができる。合成処理の終了が指示されていない場合、制御部４１０は、操作部１１４が操作されたか否かを判定する。操作部１１４が操作されていない場合、制御部４１０はステップＳ１０３の処理に戻る。合成処理の終了が指示されるか、または操作部１１４が操作されるまでステップＳ１０３，Ｓ１０４の処理が繰り返される。
【００８４】
ステップＳ１０４において操作部１１４が操作された場合、制御部４１０は、操作部１１４の操作方向および操作量に基づいてレンズユニット１３１の移動方向および移動量を決定する（ステップＳ１０５）。続いて、制御部４１０は、決定された移動方向に決定された移動量レンズユニット１３１を移動させる（ステップＳ１０６）。続いて、制御部４１０は、レンズユニット１３１の対物レンズ１３１ａの上下方向の位置を取得する（ステップＳ１０７）。対物レンズ１３１ａの位置は、例えば図示しないエンコーダの出力値に基づいて取得される。
【００８５】
次に、制御部４１０は、取得された対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置である場合、制御部４１０は撮像部１３２により観察対象物Ｓを撮像する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９においては、撮像位置で観察対象物Ｓが撮像されるように撮像部１３２の撮像フレームレートが制御される。
【００８６】
次に、制御部４１０は、当該撮像位置において以前に観察対象物Ｓが撮像されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。当該撮像位置において以前に観察対象物Ｓが撮像されていない場合は、制御部４１０は、当該撮像位置において生成された画像データを用いて合成画像データを生成し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０２の処理に戻る。
【００８７】
これにより、ステップＳ１０２において、表示部４３０に表示される画像が合成された画像データに基づく画像に更新される。ステップＳ１０２においては、更新後の画像が表示されるように表示部４３０の表示フレームレートが制御される。また、ステップＳ１１１〜Ｓ１０２の処理は、ステップＳ１０３〜Ｓ１１０の処理と並列的に実行されてもよい。この場合、合成処理を高速化することができる。
【００８８】
ステップＳ１０８において対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置でない場合、またはステップＳ１１０において以前に観察対象物Ｓが撮像された場合には、制御部４１０はステップＳ１０３の処理に戻る。合成処理の終了が指示されるか、または新たな撮像位置において観察対象物Ｓが撮像されるまでステップＳ１０３〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。ステップＳ１０３において合成処理の終了が指示された場合には、制御部４１０は合成処理を終了する。
【００８９】
図１４〜図１６は、合成処理における表示部４３０の表示画面を示す図である。操作部４４０が操作されることにより、合成処理が開始され、図１４に示すように、観察対象物Ｓの画像ＳＩが表示部４３０に表示される。次に使用者は、図３の操作部１１４を一方向に回転操作することにより、図１のレンズユニット１３１を上方に移動させる。これにより、図１５に示すように、表示部４３０に合成画像ＳＦが更新されつつ表示される。また、表示部４３０に対象領域を示す略矩形状の指標ＴＲおよび焦点提示画像１０が表示される。
【００９０】
図１５の合成画像ＳＦにおいては、レンズユニット１３１が観察対象物Ｓの上部（表示画面の手前の部分）に合焦しているが、観察対象物Ｓの下部（表示画面の奥の部分）には合焦していない。レンズユニット１３１が移動されるにつれて、焦点提示画像１０の対応表示グラフ１２が更新される。使用者は、指標１２ｂを視認することにより、レンズユニット１３１が上方に移動されていることを認識することができる。
【００９１】
次に、使用者は、操作部１１４を他方向に回転操作することにより、レンズユニット１３１を下方に移動させる。これにより、表示部４３０に表示された合成画像ＳＦが更新され、図１６に示すように、レンズユニット１３１が観察対象物Ｓの下部にも合焦した合成画像ＳＦが取得される。また、レンズユニット１３１が移動された範囲で焦点提示画像１０の対応表示グラフ１２が更新される。使用者は、指標１２ｂを視認することにより、レンズユニット１３１が下方に移動されていることを認識することができる。
【００９２】
その後、操作部４４０が操作されることにより、合成処理が終了し、生成された合成画像データが図６の記憶部４２０に保存される。図１７は、生成された合成画像データに基づく合成画像ＳＦを示す図である。図１７に示すように、完成された合成画像ＳＦにおいては、レンズユニット１３１が観察対象物Ｓの全ての部分に合焦している。
【００９３】
制御部４１０（データ生成部６１０）は、複数の位置における各々の画像データよりも高い解像度を有する画像データを再取得し、再取得された画像データを用いて複数の画像データを合成してもよい。あるいは、制御部４１０は、複数の位置における各々の画像データを処理した画像データを用いて複数の画像データを合成してもよい。これらの場合、より解像度が高い合成データを取得することができる。
【００９４】
また、制御部４１０（データ生成部６１０）は、操作部１１４または回転操作部４４４が回転方向および回転量の操作を受け付けた後に、ステージ１２１に対する撮像部１３２の光軸方向における相対的な位置、移動方向および移動経過ならびに撮像部１３２の撮影条件の少なくともいずれかに基づいて、複数の位置における画像データを合成するか否かを判定してもよい。また、制御部４１０は、合成する対象と判定した画像データを用いて複数の画像データを合成してもよい。この場合、不要な画像データの合成が省略される。これにより、合成画像データを効率よく取得することができる。
【００９５】
（７）効果
本実施の形態に係る拡大観察装置１においては、使用者が操作部１１４または回転操作部４４４を操作することにより、レンズユニット１３１がステージ１２１に対して上下方向に光学的にかつ相対的に移動し、上下方向において異なる位置で観察対象物Ｓの複数の画像が自動的に取得される。したがって、使用者はレンズユニット１３１を移動させる範囲を指定する必要がない。
【００９６】
これにより、レンズユニット１３１の上下方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。また、生成された複数の画像データに基づく合成画像データが自動的に生成されるので、使用者は複数の画像データを合成する操作を行う必要がない。そのため、合成画像データを高い効率でかつ容易に取得することができる。
【００９７】
［２］第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態に係る拡大観察装置１について、第１の実施の形態に係る拡大観察装置１と異なる点を説明する。操作部１１４の単位回転量当たりのレンズユニット１３１の移動量Ｌを大きくすることにより、レンズユニット１３１を短時間で所望の位置まで移動させることができる。しかしながら、第１の実施の形態においては、対物レンズ１３１ａが所定の撮像位置に到達するごとに観察対象物Ｓが撮像されるので、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌが撮像部１３２の撮像フレームレートにより制限される。
【００９８】
一方で、以前に観察対象物Ｓが撮像された撮像位置では、観察対象物Ｓを再度撮像する必要はない。また、レンズユニット１３１が既に通過した上下方向の範囲においては、レンズユニット１３１がステージ１２１に載置された観察対象物Ｓと衝突することがない。そこで、本実施の形態においては、以前に観察対象物Ｓが撮像された撮像位置では、再度の観察対象物Ｓの撮像が行われない。これにより、レンズユニット１３１が既に通過した上下方向の範囲においては、以後、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌを第１の実施の形態における移動量Ｌよりも大きくすることができる。
【００９９】
図１８および図１９は、第２の実施の形態における操作部１１４の単位回転量とレンズユニット１３１の移動量との関係を示す図である。図１８および図１９の横軸は時間を示し、縦軸は図１のステージ１２１に対するレンズユニット１３１の相対的な位置を示す。
【０１００】
図１８の例では、初期時点ｔ１にレンズユニット１３１が初期位置Ｐ１に配置される。ここで、初期時点ｔ１から所定時間経過後の時点ｔ２まで操作部１１４が一方向に回転操作される。この場合、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ１だけ上方に移動し、時点ｔ１に初期位置Ｐ１より上方の位置Ｐ２に到達する。移動量Ｌ１は、第１の実施の形態における移動量Ｌと等しい。
【０１０１】
その後、時点ｔ２から所定時間経過後の時点ｔ３まで操作部１１４が他方向に回転操作される。この場合、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ２だけ下方に移動し、時点ｔ３に初期位置Ｐ１に戻る。移動量Ｌ２は移動量Ｌ１より大きい。そのため、レンズユニット１３１を位置Ｐ２から位置Ｐ１に短時間で戻すことができる。
【０１０２】
時点ｔ３のようにステージ１２１が初期位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２から初期位置Ｐ１に戻ったときには、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌは移動量Ｌ１に戻される。この場合、使用者は、位置Ｐ２から位置Ｐ１に戻されたレンズユニット１３１を第１で一度停止させることが容易になる。これにより、レンズユニット１３１がステージ１２１に載置された観察対象物Ｓと衝突することを防止することができる。図１８の例では、時点ｔ３よりも後にレンズユニット１３１が下方に移動される。この場合、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ１だけ下方に移動することとなる。
【０１０３】
一方で、レンズユニット１３１が既に通過した上下方向の範囲においては、以後、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ２だけ移動する。図１９の例では、時点ｔ３よりも後にレンズユニット１３１が初期位置Ｐ１から位置Ｐ２よりも上方の位置Ｐ３に移動される。この場合、レンズユニット１３１が初期位置Ｐ１から位置Ｐ２に到達するまでは、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ２だけ上方に移動する。
【０１０４】
その後、レンズユニット１３１が位置Ｐ２から位置Ｐ３に到達するまでは、操作部１１４が単位回転量Ｒ回転するごとにレンズユニット１３１が移動量Ｌ１だけ上方に移動する。これにより、位置Ｐ１から位置Ｐ３までにおける各撮像位置での観察対象物Ｓの撮像を１回ずつ行いつつ、レンズユニット１３１を位置Ｐ３に短時間で移動させることができる。
【０１０５】
図２０および図２１は、第２の実施の形態における合成処理を示すフローチャートである。図２０および図２１は、第１の実施の形態と同様に、深度合成処理のフローチャートを示すが、画像データに代えて位置データが用いられる点を除き、立体合成処理のフローチャートも図２０および図２１と同様である。また、図２０のステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、図１２のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理とそれぞれ同様である。ステップＳ２０５においては、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌ１を用いてレンズユニット１３１の移動量が決定される。
【０１０６】
ステップＳ２０５の処理の後、制御部４１０は、決定された移動方向に決定された移動量レンズユニット１３１を移動させた場合、対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過するか否かを判定する（ステップＳ２０６）。対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過する場合、制御部４１０は、当該撮像位置において以前に観察対象物Ｓが撮像されたか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
【０１０７】
ステップＳ２０６において対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過しない場合、またはステップＳ２０７において以前に観察対象物Ｓが撮像されていない場合、制御部４１０は、決定された移動方向に決定された移動量レンズユニット１３１を移動させる（ステップＳ２０８）。続いて、制御部４１０は、レンズユニット１３１の対物レンズ１３１ａの上下方向の位置を取得する（ステップＳ２０９）。
【０１０８】
次に、制御部４１０は、取得された対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置でない場合、制御部４１０はステップＳ２０８の処理に戻る。対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置になるまでステップＳ２０８〜Ｓ２１０の処理が繰り返される。
【０１０９】
ステップＳ２１０において対物レンズ１３１ａの位置が撮像位置である場合、制御部４１０は撮像部１３２により観察対象物Ｓを撮像する（ステップＳ２１１）。その後、制御部４１０は、当該撮像位置において生成された画像データを用いて合成画像データを生成し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【０１１０】
これにより、ステップＳ２０２において、表示部４３０に表示される画像が合成された画像データに基づく画像に更新される。ステップＳ２１２〜Ｓ２０２の処理は、ステップＳ２０３〜Ｓ２１１，Ｓ２１３〜Ｓ２１６の処理と並列的に実行されてもよい。この場合、合成処理を高速化することができる。
【０１１１】
ステップＳ２０７において以前に観察対象物Ｓが撮像された場合には、制御部４１０は、単位回転量Ｒ当たりの移動量Ｌ２を用いてレンズユニット１３１の移動量を再決定する（ステップＳ２１３）。続いて、制御部４１０は、決定された移動方向に再決定された移動量レンズユニット１３１を移動させた場合、対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過するか否かを判定する（ステップＳ２１４）。対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過する場合、制御部４１０は、当該撮像位置において以前に観察対象物Ｓが撮像されたか否かを判定する（ステップＳ２１５）。
【０１１２】
ステップＳ２１４において対物レンズ１３１ａが撮像位置を通過しない場合、またはステップＳ２１５において以前に観察対象物Ｓが撮像された場合、制御部４１０は、決定された移動方向に再決定された移動量レンズユニット１３１を移動させ、ステップＳ２０３の処理に戻る（ステップＳ２１６）。ステップＳ２１５において以前に観察対象物Ｓが撮像されていない場合、制御部４１０は、ステップＳ２０８の処理に戻る。これにより、決定された移動方向に再決定前の移動量だけレンズユニット１３１が移動され、ステップＳ２０以降の処理が行われる。ステップＳ２０３において合成処理の終了が指示された場合には、制御部４１０は合成処理を終了する。
【０１１３】
本実施の形態に係る拡大観察装置においては、レンズユニット１３１を位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって移動させる際に、撮像フレームレートを増加させることなく、所望の複数の撮像位置からステージ１２１に載置された観察対象物Ｓを撮像することができる。この場合、使用者はレンズユニット１３１を移動させる範囲を指定する必要がない。これにより、上下方向において異なる位置で生成された複数の画像を高い効率で取得することができる。また、レンズユニット１３１が位置Ｐ２に移動された後には、レンズユニット１３１を位置Ｐ１に戻す際に、観察対象物Ｓを撮像する必要がない。そのため、レンズユニット１３１を位置Ｐ２から位置Ｐ１に短時間で移動させることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、重複する不要な画像データが生成されることがない。これにより、レンズユニット１３１の上下方向において異なる位置で生成された複数の画像をさらに高い効率で取得することができる。
【０１１５】
［３］他の実施の形態
（１）上記実施の形態において、レンズユニット１３１が上下方向に移動されることにより、ステージ１２１と撮像部１３２との間の光学的な距離が相対的に移動されるが、本発明はこれに限定されない。ステージ１２１または撮像部１３２が上下方向に移動されることにより、ステージ１２１と撮像部１３２との間の光学的な距離が相対的に移動されてもよい。
【０１１６】
（２）上記実施の形態において、操作部１１４および回転操作部４４４が回転方向および回転量を受け付け可能なダイヤル状を有するが、本発明はこれに限定されない。操作部１１４および回転操作部４４４は、操作量および操作方向を受け付け可能なボタン状またはレバー状を有してもよい。
【０１１７】
（３）上記実施の形態において、測定ヘッド１００は、観察対象物Ｓからの反射光を用いて観察対象物Ｓを撮像するように構成されるが、本発明はこれに限定されない。測定ヘッド１００は、観察対象物Ｓからの透過光を用いて観察対象物Ｓを撮像するように構成されてもよい。
【０１１８】
［４］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。
【０１１９】
上記実施の形態では、観察対象物Ｓが観察対象物の例であり、ステージ１２１が載置部の例であり、撮像部１３２が撮像部の例であり、光軸Ａ１が光軸の例であり、レンズユニット１３１がレンズ部の例である。焦点駆動部１１３が駆動部の例であり、操作部１１４または回転操作部４４４が操作部の例であり、方向判定部６３０が方向判定部の例であり、換算部６４０が換算部の例であり、焦点制御部５３０が駆動制御部の例である。
【０１２０】
撮像制御部５２０が撮像制御部の例であり、データ生成部６１０が合成部の例であり、拡大観察装置１が拡大観察装置の例であり、操作部４４０が開始受付部の例である。位置Ｐ１〜Ｐ３がそれぞれ第１〜第３の位置の例であり、合焦判定部６２０が合焦判定部の例であり、粗調部１１４Ａ，４４４Ａが粗調部の例であり、微調部１１４Ｂ，４４４Ｂが微調部の例である。
【０１２１】
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】
【０１２２】
本発明は、種々の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】
【０１２３】
１  拡大観察装置
１０  焦点提示画像
１１  対象領域選択プルダウンメニュー
１２  対応表示グラフ
１２ａ  位置表示線
１２ｂ  指標
１３  合焦度インジケータ
１４  リセットボタン
１５  合焦ボタン
１００  測定ヘッド
１１０  スタンド部
１１１  設置部
１１２  保持部
１１３  焦点駆動部
１１４，４４０  操作部
１１４Ａ，４４４Ａ  粗調部
１１４Ｂ，４４４Ｂ  微調部
１２０  ステージ装置
１２１  ステージ
１２２  ステージ駆動部
１３０  鏡筒部
１３１  レンズユニット
１３１ａ  対物レンズ
１３２  撮像部
１４０  投光部
１５０  制御基板
２００  処理装置
２０１  ファイバユニット
２０２，２０３  ケーブル
２１０  筐体
３００  光生成部
３１０  光源
４００  制御装置
４１０  制御部
４２０  記憶部
４３０  表示部
４４１  ジョイスティック
４４２  ダイヤル
４４３  ボタン
４４４  回転操作部
５００  駆動制御部
５１０  投光制御部
５２０  撮像制御部
５３０  焦点制御部
５４０  ステージ制御部
６００  演算処理部
６１０  データ生成部
６２０  合焦判定部
６３０  方向判定部
６４０  換算部
６５０  合焦計数部
６６０  焦点提示部
Ａ１  光軸
Ｈ１〜Ｈｊ  撮像位置
Ｐ１〜Ｐ３  位置
Ｓ  観察対象物
ＳＦ  合成画像
ＳＩ  画像
ｔ１〜ｔ３  時点
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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