(57)【要約】【課題】撮像素子振動用の駆動機構を必要とせず、装置の小型化、低コスト化および信頼性の向上を図ることができる顕微鏡装置の提供。【解決手段】輝度が一様な基準板１４をステージ１３に載置し、その基準板１４を対物光学系４，５，７を介して撮像素子８で撮像する。演算部１８は、基準板１４の撮像画像に基づいて撮像素子８の欠陥画素を検出し、その検出結果に基づいて画素欠陥情報を生成し、メモリ１２に記憶する。そして、演算部１８は、メモリ１２に記憶された画素欠陥情報に基づいて撮像素子８の撮像画像を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに載置された被検体を対物光学系を介して撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の欠陥画素の位置に関する画素欠陥情報が記憶された記憶部と、
前記画素欠陥情報に基づいて、前記撮像素子の撮像画像を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡装置において、
前記ステージに載置される輝度が一様な基準板と、
前記撮像素子による前記基準板の撮像画像に基づいて前記撮像素子の欠陥画素を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記画素欠陥情報を生成する生成手段とを備え、
前記生成手段により生成された画素欠陥情報を前記記憶部に記憶することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡装置において、
前記検出手段は、前記撮像素子に含まれる画素の出力信号の値が所定範囲である場合に、その画素を欠陥画素として検出することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の顕微鏡装置において、
前記補正手段は、前記検出手段により検出された欠陥画素の周囲に配置された複数の画素の出力信号に基づいて、前記欠陥画素に関する補正出力信号を生成することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項４に記載の顕微鏡装置において、
前記補正手段は、前記欠陥画素の周囲に配置された複数の画素の出力信号の平均値または中心値を、前記補正出力信号として生成することを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用いて被検体の画像を撮像する顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物光学系で拡大された被検体の拡大像を、撮像素子で撮像して観察する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そこでは、撮像素子の画素欠陥による影響を低減するために、撮像時に撮像素子を振動させ、振動時に撮像された複数の画像を用いて補正処理を行っている
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４８６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の装置では、撮像素子を振動させるための駆動機構が必要なため装置が複雑となり、信頼性の点で問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による顕微鏡装置は、ステージに載置された被検体を対物光学系を介して撮像する撮像素子と、撮像素子の欠陥画素の位置に関する画素欠陥情報が記憶された記憶部と、画素欠陥情報に基づいて、撮像素子の撮像画像を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の顕微鏡装置において、ステージに載置される輝度が一様な基準板と、撮像素子による基準板の撮像画像に基づいて撮像素子の欠陥画素を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて画素欠陥情報を生成する生成手段とを備え、生成手段により生成された画素欠陥情報を記憶部に記憶するようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の顕微鏡装置において、撮像素子に含まれる画素の出力信号の値が所定範囲である場合に、その画素を欠陥画素として検出するようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の顕微鏡装置において、検出手段により検出された欠陥画素の周囲に配置された複数の画素の出力信号に基づいて、欠陥画素に関する補正出力信号を生成するようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項４に記載の顕微鏡装置において、欠陥画素の周囲に配置された複数の画素の出力信号の平均値または中心値を、補正出力信号として生成するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、記憶部に記憶された画素欠陥情報に基づいて撮像素子の撮像画像を補正するようにしたので、従来のように撮像素子を振動させる駆動機構を必要とせず、装置の小型化、低コスト化および信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による顕微鏡装置の一実施の形態を説明するブロック図である。図１に示す顕微鏡は、被検体６の顕微鏡像を撮像素子８で撮像し、その撮像画像を表示装置１１に表示して観察する構成となっている。被検体６を照明するための光源１には、ハロゲンランプ、水銀ランプ、ＬＥＤ（発光ダイオ−ド）などが使用される。ここでは、落射照明が用いられているが、本発明は透過照明の顕微鏡装置にも適用可能である。
【０００８】
光源１から出射された照明光は、集光レンズ２により開口絞り位置にいったん集光される。集光レンズ２により集光された照明光は、照明用レンズ３を通った後にハーフミラー４により反射されて観察光路に導かれる。ハーフミラー４で反射された照明光は第一対物レンズ５を介してステージ１３上の被検体６に導かれ、被検体６を照明する。
【０００９】
被検体６からの観察光は、第一対物レンズ５を通って平行光となった後にハーフミラー４に入射する。ハーフミラー４を透過した観察光は、第二対物レンズ７により撮像素子８の撮像面上に結像される。撮像素子８には、例えば、ＣＣＤエリアセンサー、ＭＯＳエリアセンサーなどの固体増幅型撮像素子が使用される。撮像素子８から出力された撮像信号は、ＡＤ変換部９によりデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部９から出力されたデジタル信号は画像処理部１０によって画像処理され、画像信号が生成される。
【００１０】
メモリ１２には、撮像素子８の欠陥画素の位置に関する画素欠陥情報が予め記憶されている。欠陥画素からは適切な撮像信号が出力されないので、画像処理部１０で生成された画像には欠陥画素からの異常信号による画像欠陥が含まれている。演算部１８は、画像処理部１０からの画像信号とメモリ１２に記憶されている画素欠陥情報とに基づいて、欠陥画素からの異常信号に代わる補正出力信号を演算する。そして、その補正出力信号と他の正常画素からの出力信号に基づいて、画像処理部１０で生成された画像に対する補正画像を生成する。表示部１１には、演算部１８で生成された補正画像を表示する。また、演算部１８では、基準板１４を撮像したときに画像信号に基づいて、欠陥画素の位置検出も行われる。
【００１１】
被検体６が載置されるステージ１３上には、撮像素子８の画素欠陥情報を取得するために用いられる基準板１４が設けられている。基準板１４は一様な反射率を有する物体であり、一様な照明光で照明することにより一様な輝度の観察対象として用いることができる。駆動部１６は、ステージ１３を水平方向に移動する。入力操作部１５を操作することにより、画素欠陥検出動作を指示することができる。制御部１７は、装置全体の制御を行う。
【００１２】
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施の形態の顕微鏡装置による観察動作の一例を説明する。顕微鏡装置の電源がオンされると、図２に示すフローチャートの処理が開始される。ステップＳ１０では、入力操作部１５の操作による画素欠陥検出動作の指示があったか否かを判定する。入力操作部１５がオペレータにより操作され、画素欠陥検出動作の指示があったと判定されるとステップＳ１１へ進み、入力操作がないと判定されるとステップＳ１６へ進む。
【００１３】
ステップＳ１１からステップＳ１５までの処理は、画素欠陥情報を取得するための一連の処理である。ステップＳ１１では、駆動部１６によりステージ１３を水平移動して、基準板１４を第一対物レンズ５の観察領域内へと移動する。ステップＳ１２では、撮像素子８の各画素より出力される輝度信号の平均が飽和時の４５〜５５％程度となるように、照明光の強度を調整する。
【００１４】
ステップＳ１３では、各画素の輝度信号を取り込んで、欠陥画素の検出を行う。図３は欠陥検出方法の一例を説明する図であり、縦軸は各画素から出力される輝度信号を表し、横軸は画素配列方向の画素位置を表している。輝度信号の値は、飽和時の信号強度を１００とする相対値で表した。画素欠陥が全くなければ、どの画素位置の輝度信号も５０％程度となるはずであるが、位置ｘ２にある画素の輝度信号は飽和値の９０％以上となっており、反対に、位置ｘ１にある画素の輝度信号は飽和値の１０％以下となっている。
【００１５】
位置ｘ１における輝度信号を有する画素の場合、被検体の輝度にかかわらず黒く見える欠陥画素（黒欠陥）であると判定し、一方、位置ｘ２における輝度信号を有する画素の場合、被検体の輝度にかかわらず白く見える欠陥画素（白欠陥）であると判定する。ステップＳ１４では、ステップＳ１３で欠陥画素（黒欠陥および白欠陥）と判定された全ての画素位置を画素欠陥情報としてメモリ１２に記憶する。なお、メモリ１２内に画素欠陥情報が既に記憶されている場合には、今回得られた画素欠陥情報と置き換える。
【００１６】
ここでは、輝度信号が飽和値の９０％以上である場合、および、１０％以下である場合を欠陥と判定しているが、これは一例であって、必ずしもこの数値ではなくても良い。また、ステップＳ１２における照明調整時の輝度値（飽和値の４５〜５５％程度）についても同様である。なお、本実施の形態では、撮像素子８がモノクロの撮像素子であるとして説明しているが、カラーの撮像素子についても同色の画素同士に関して同様に考えれば、モノクロの場合と全く同じ取り扱いができる。
【００１７】
ステップＳ１５では、ステージ１３を元の位置に移動して、被検体６を第一対物レンズ５の観察領域内に位置決めする。その結果、撮像素子８上には被検体に関する観察像が結像される。ステップＳ１６では、撮像素子８の各画素からの撮像信号を取り込む。ステップＳ１７では、取り込んだ撮像信号と、メモリ１２に記憶された画素欠陥情報（欠陥画素の位置情報）とに基づいて画像補正を行う。上述したように、欠陥画素から出力される輝度信号は補正画像生成には使用せず、欠陥画素の周囲の輝度信号に基づいて欠陥画素の輝度信号を算出し、その算出された輝度信号と正常な画素の輝度信号とに基づいて補正画像を生成する。
【００１８】
図４は、位置(i，j)にある欠陥画素と、その欠陥画素の周囲にある８つの画素とを示したものである。正常画素の位置は、(i-1，j-1)，(i-1，j)，(i-1，j+1)，(i，j-1)，(i，j+1)，(i+1，j-1)，(i+1，j)，(i+1，j+1)である。位置(i，j)の輝度信号を算出する方法の一つとしては、８つの画素の輝度信号の中心値を位置(i，j)の輝度信号とする方法がある。すなわち、８つの輝度信号を大きい順に並べて、７番目と８番目の値の平均を位置(i，j)の輝度信号とする。他の算出方法としては、８つの画素の輝度信号の平均値を位置(i，j)の輝度信号とする方法がある。
【００１９】
なお、中心値の場合と平均値の場合とを比較した場合、中心値の方がより適切な値が得られやすい。例えば、周囲の８つの画素に欠陥画素が含まれていた場合、その欠陥画素の輝度信号は異常に大きかったり異常に小さかったりするため、算出される輝度信号平均値が異常値側に偏った値となりやすい。ただし、周囲画素に欠陥画素が含まれていた場合であっても、その欠陥画素を除いて中心値や平均値を算出するようにすれば、演算処理が複雑になるが、周囲にある欠陥画素の影響を排除することができ、より適切な補正画像を得ることができる。
【００２０】
図４では、欠陥画素の周囲に画素が８つ配置されている場合を示したが、撮像画面の隅にある欠陥画素の場合、周囲の画素は８つよりも少なくなる。例えば、欠陥画素の位置が(1，1)である場合、周囲の画素は位置(2，1)，(1，2)，(2，2)にある３つの画素となるので、これら３つの画素の輝度信号に基づいて位置(1，1)の輝度信号を算出する。また、欠陥画素の位置が(1，2)であった場合、周囲の画素は位置(1，1)，(2，1)，(2，2)，(2，3)，(1，3)にある５つの画素となる。
【００２１】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７で生成された補正画像を表示部１１に表示する。ステップＳ１９では、顕微鏡装置の電源がオフされたか否かを判定し、オンと判定されるとステップＳ１０へ戻り、オフと判定されると図２に示す一連の処理を終了する。
【００２２】
上述したように、本実施の形態の顕微鏡装置では、メモリ１２に記憶されている画素欠陥情報に基づいて欠陥画素の位置の輝度信号を算出し、その算出した輝度信号と正常画素の輝度信号とを用いて被検体の観察画像を生成するようにしたので、従来のように撮像素子８を振動させるための駆動機構を必要としない。そのため、装置の小型化、低コスト化および信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
また、欠陥画素の位置の信号を周囲の画素の信号から算出するようにしたので、周囲と比較して異常に輝度の異なる画素が画像上に発生するのを防止することができる。そのため、画像のエッジを検出してエッジ間の長さを計測するような寸法測定器に適用した場合にも、黒欠陥や白欠陥がエッジと誤検出されるのを防止できる。
【００２４】
なお、入力操作部１５を操作しての欠陥検出動作は顕微鏡装置をオンする度に行う必要はなく、顕微鏡装置の使用状況等を考慮して必要に応じて行わせるようにすれば良い。例えば、定期的な保守点検時に行うことで、撮像素子８の欠陥画素が経時的に増加するようなことがあっても、検出動作を行う度に画素欠陥情報を更新することができる。また、撮像素子８を交換した場合でも、画素欠陥検出動作を行わせて画素欠陥情報を更新することで、交換後の撮像素子に対しても適切な画像補正を行うことができる。
【００２５】
さらに、一様な輝度が得られる基準板１４を撮像素子８で撮像して欠陥画素を検出するようにしたので、画素欠陥画素検出を精度良く行うことができる。なお、上述した実施の形態では、ステージ１３上に基準板１４が設けられていたが、欠陥検出動作時にオペレータが基準板１４をステージ１３上に載置するような構成であっても良い。また、欠陥画素の領域が所定大きさよりも大きくなった場合には、撮像素子８が不良であることを示す警報を表示部１１に表示するようにしても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】顕微鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】観察動作を説明するフローチャートである。
【図３】欠陥検出方法の一例を説明する図であり、縦軸は各画素から出力される輝度信号を表し、横軸は画素配列方向の画素位置を表す。
【図４】位置(i，j)にある欠陥画素と、欠陥画素の周囲にある８つの画素とを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：光源、２：集光レンズ、３：照明用レンズ、４：ハーフミラー、５：第一対物レンズ、６：被検体、７：第二対物レンズ、８：撮像素子、９：ＡＤ変換部、１０：画像処理部、１１：表示部、１２：メモリ、１３：ステージ、１４：基準板、１５：入力操作部、１６：駆動部、１７：制御部、１８：演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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