(57)【要約】【課題】表示された観察画像を拡大表示したときでも高画質な画像を表示可能な拡大観察装置等を提供する。【解決手段】拡大観察装置は、観察画像を撮像するための撮像手段と、撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、第一の解像度よりも低い解像度であって、表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段とを備えており、観察画像の少なくとも一部を、表示手段において拡大して表示する際に、画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、第二の解像度から第一の解像度までの間で、表示手段において表示可能な解像度に変更して表示可能に構成してなる。【選択図】  図２
2004177782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察画像を撮像するための撮像手段と、
前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、
前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段と、
を備えており、
観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示する際に、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度から第一の解像度までの間で、前記表示手段において表示可能な解像度に変更して表示可能に構成してなる拡大観察装置。
【請求項２】
観察画像を撮像するための撮像手段と、
前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、
前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段と、
前記表示手段によって表示された観察画像において少なくとも一部の領域を指定するための領域指定手段とを備えており、
前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる観察画像を、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示可能に構成してなる拡大観察装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の拡大観察装置であって、
観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示する際に、前記表示手段において表示可能な最大の解像度が前記第一の解像度よりも高い場合は、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データを電気的に拡大して表示可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか２記載の拡大観察装置であって、更に
前記撮像手段に備えられた撮像素子に対する入射光の位置を、少なくとも一の方向に、その方向における撮像素子の間隔よりも小さく光学的に変位させる画素ずらし手段を備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項５】
観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を用いる拡大画像観察方法であって、
前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するステップと、
記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換するステップと、
観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示するために、記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度から第一の解像度までの間で、前記表示手段において表示可能な解像度に変更して表示するステップと、
を備える拡大画像観察方法。
【請求項６】
観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を用いる拡大画像観察方法であって、
前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するステップと、
記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換するステップと、
前記表示手段にて第二の解像度で表示された観察画像において、少なくとも一部の領域を指定するステップと、
指定された領域に含まれる観察画像を、記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示するステップと、
を備える拡大画像観察方法。
【請求項７】
観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を操作するための拡大観察装置操作プログラムであって、コンピュータを
観察画像を撮像するための撮像手段と、
前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、
前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段と、
前記表示手段によって表示された観察画像において少なくとも一部の領域を指定するための領域指定手段と
して機能させ、
前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる観察画像を、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示可能にしてなる拡大観察装置操作プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載される拡大観察装置操作プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡大した画像を撮像して表示するマイクロスコープのような拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、微小物体等を拡大して表示する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等が利用されている。マイクロスコープは、光学系を介して入射する観察対象固定部に固定された観察対象からの反射光または透過光を、２次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るＣＣＤ等の受光素子を備える。ＣＣＤを用いて電気的に読み取られた画像をディスプレイ等の表示部に表示する（例えば特許文献１）。
【０００３】
画像の画素数は大きいほど詳細な表示が可能であり、特に近年は高画質化の要求が高く、画素数の多い精細な画像を扱う機会が多くなっている。顕微鏡等に用いられるＣＣＤとしては、例えば２００万画素クラスあるいは８００万画素クラスのＣＣＤが利用されている。また一方では、高解像度の画像を得る手法として、ＣＣＤを微小移動させて複数の画像を撮像し合成することによって、ＣＣＤが本来有している解像度以上の解像度で画像を取得可能な、いわゆる画素ずらしの方法等も知られている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１４７９０号公報
【特許文献２】
特開平１−１２３５８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら一方で、ディスプレイ等の表示部に一画面で表示できる画像サイズには限界がある。一般的なディスプレイにおける表示可能な最大画像サイズは、１６００×１２００画素である。このようなディスプレイで表示可能な最大画像サイズよりもさらに高解像度の画像を読み取っても、そのままでは一画面に表示することができない。例えば８００万画素クラスのＣＣＤを有する撮像装置で一画像当たり３２００×２４００画素の高解像度画像を読み取ったとしても、ディスプレイに画像のすべての領域を表示することはできないので、画像を確認するには上下左右へのスクロールが必要となる。そこでスクロールせずとも一画面で画像全体を表示できるように、画像を間引くなどして画素数や解像度を一画面表示が可能な大きさにまで落として表示することが行われている。
【０００６】
しかしながら、画面表示のために低解像度に解像度を落とした画像に対し、拡大表示等の処理を行うと、低解像度に変換されたために画質が低下するという問題があった。特にマイクロスコープ等で拡大表示を行う場合は、極めて高い倍率に拡大されることがある。拡大倍率が高いほど、画質の低下は顕著となる。このように、折角高画質の画像を取得しても、画面表示のために低画質に変換して表示される以上、画面上では品質の悪い画像に従って操作を行わなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、高画質の画像を一画面で表示可能とすると共に、拡大画像は画質を低下させることなく表示可能な拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の拡大観察装置は、観察画像を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段とを備えており、観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示する際に、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度から第一の解像度までの間で、前記表示手段において表示可能な解像度に変更して表示可能に構成してなる。この構成によって、画像拡大時においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できるので、高画質の画像を表示させることができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載される拡大観察装置は、観察画像を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段と、前記表示手段によって表示された観察画像において少なくとも一部の領域を指定するための領域指定手段とを備えており、前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる観察画像を、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示可能に構成してなる。この構成によって、指定された領域で画像を拡大表示する際においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できるので、高画質の画像を表示させることができる。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３に記載される拡大観察装置は、請求項１または２記載の拡大観察装置であって、観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示する際に、前記表示手段において表示可能な最大の解像度が前記第一の解像度よりも高い場合は、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データを電気的に拡大して表示可能に構成してなることを特徴とする。この構成によって、画像拡大時においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できることに加えて、元の画像をさらに電気的に拡大させることで更なる高倍率での拡大表示が可能となる。
【００１１】
さらにまた、本発明の請求項４に記載される拡大観察装置は、請求項１から３のいずれか記載の拡大観察装置であって、更に、前記撮像手段に備えられた撮像素子に対する入射光の位置を、少なくとも一の方向に、その方向における撮像素子の間隔よりも小さく光学的に変位させる画素ずらし手段を備えることを特徴とする。この構成によって、低コストで受光感度を高め、高画質の観察像を得ることが可能となるので、表示手段に表示された画像の一部を拡大したときでも高画質な画像を表示することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載される拡大画像観察方法は、観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を用いる拡大画像観察方法であって、前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するステップと、記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換するステップと、観察画像の少なくとも一部を、前記表示手段において拡大して表示するために、記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度から第一の解像度までの間で、前記表示手段において表示可能な解像度に変更して表示するステップとを備える。これによって、画像拡大時においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できるので、高画質の画像を表示させることができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項６に記載される拡大画像観察方法は、観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を用いる拡大画像観察方法であって、前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するステップと、記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換するステップと、前記表示手段にて第二の解像度で表示された観察画像において、少なくとも一部の領域を指定するステップと、指定された領域に含まれる観察画像を、記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示するステップとを備える。これによって、指定された領域で画像を拡大表示する際においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できるので、高画質の画像を表示させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載される拡大観察装置操作プログラムは、観察画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示する表示手段とを備えた拡大観察装置を操作するための拡大観察装置操作プログラムであって、コンピュータを観察画像を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段で取得された信号に基づいて観察画像を表示するための表示手段と、前記撮像手段によって第一の解像度で撮像された観察画像の画像データを記憶するための画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された観察画像を、前記第一の解像度よりも低い解像度であって、前記表示手段で表示可能な第二の解像度に変換する制御手段と、前記表示手段によって表示された観察画像において少なくとも一部の領域を指定するための領域指定手段として機能させ、前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる観察画像を、前記画像データ記憶手段に記憶された第一の解像度の画像データに基づいて、前記第二の解像度よりも高くかつ前記表示手段において表示可能な第三の解像度に変更して表示可能にしてなる。これによって、指定された領域で画像を拡大表示する際においても、拡大倍率に応じた高解像度に変更できるので、高画質の画像を表示させることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項８に記載されるコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、請求項７に記載される拡大観察装置操作プログラムを格納したものである。
【００１６】
記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。
【００１８】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００１９】
本発明の実施例において使用される拡大観察装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
【００２０】
以下、図１から図４を用いて、本発明の実施の形態に係る拡大観察装置を説明する。拡大観察装置は、図１に示すように観察対象を照明するための照明部６０と、照明部６０により照明された観察対象を撮像する撮像手段である撮像部１０と、撮像部１０で撮像された拡大画像を表示する表示手段である表示部５２を備える。
【００２１】
より詳細には、撮像部１０は図２に示すように、観察対象Ｓを載置する観察対象固定部の一形態であるステージ３０と、ステージ３０を移動させるステージ昇降器２０と、ステージ３０に固定された観察対象に光学系を介して入射される光の反射光または透過光を、２次元状に配置された画素毎に電気的に読み取る撮像素子の一形態としてＣＣＤ１２と、ＣＣＤ１２を駆動制御するＣＣＤ制御回路１３とを備える。さらに撮像部１０には、拡大観察装置本体である情報処理装置５０が接続される。情報処理装置５０は、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データを記憶する画像データ記憶部の一形態としてメモリ５３と、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データに基づいて画像を表示するディスプレイやモニタ等の表示部５２と、表示部５２上に表示される画面に基づいて入力その他の操作を行う入力部５５と、入力部５５によって入力された情報に基づいて画像処理その他各種の処理を行う制御部５１とを備える。
【００２２】
表示部５２を構成するディスプレイは、高解像度表示が可能なモニタであり、ＣＲＴや液晶パネル等が利用される。このディスプレイは、例えば６４０×４８０画素（ＶＧＡ）、８００×６００画素（ＳＶＧＡ）、１０２４×７６８画素（ＸＧＡ）、１６００×１２００画素（ＵＸＧＡ）等での表示が可能で、いずれか一の解像度に固定して表示する他、解像度を切り替えて表示するものでもよい。
【００２３】
入力部５５はコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータに固定されている。一般的な入力部５５としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入力部５５は、拡大観察装置操作プログラムの操作の他、拡大観察装置自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図１の例では、入力部５５はマウス５５ａで構成される。入力部５５は、後述する拡大対象領域や拡大表示領域を指定するための領域指定手段として機能する。
【００２４】
図１に本発明の実施の形態に係る拡大観察装置の外観図を示す。光学系および撮像素子を有するカメラ１０ａは、スタンド台４１から鉛直方向に延びる支柱４２に固定されたカメラ取り付け部４３に取り付けられる。スタンド台４１には、観察対象Ｓを載置するステージ３０が上部に取り付けられたステージ昇降器２０が配置される。カメラ１０ａおよびステージ昇降器２０は情報処理装置５０に接続されて制御される。情報処理装置５０は、表示部５２、およびマウス５５ａ等の入力部５５を備える。表示部５２には、観察画像表示部５２Ａ、観察画像５２ａ等が表示される。
【００２５】
また、情報処理装置５０である拡大観察装置にはコンピュータ７０を接続可能であり、コンピュータ７０に別途拡大観察装置操作プログラムをインストールして、コンピュータ７０側からも拡大観察装置を操作することもできる。本明細書において、コンピュータを使って拡大観察装置を操作する拡大観察装置操作プログラムとは、拡大観察装置に外部接続された汎用もしくは専用コンピュータにインストールされる操作プログラムの他、上述した拡大観察装置の制御部である情報処理装置５０に内蔵された操作プログラムも含む。拡大観察装置には、予め拡大観察装置を操作する操作機能あるいは操作プログラムが内蔵されている。この操作プログラムは、書き換え可能なソフトウェア、ファームウェアなどの形態で拡大観察装置に対してインストール、あるいはアップデートすることも可能である。従って、本明細書において拡大観察装置操作プログラムを実行させるコンピュータには、拡大観察装置自体も含まれる。
【００２６】
図２に本発明の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図を示す。情報処理装置５０は、表示手段を構成する表示部５２と、制御プログラム・焦点距離情報・受光データ・２次元情報等を記憶するメモリ５３と、情報処理装置５０がカメラ１０ａおよびステージ昇降器２０とデータを通信するためのインターフェイス５４と、操作者が拡大観察装置に関する操作を行う入力部５５とから構成される。ステージ昇降器２０は、例えばステッピングモータ２１と、ステッピングモータ２１の昇降を制御するモータ制御部２２とから構成される。撮像部１０は、撮像素子として例えばＣＣＤ１２等の受光素子と、ＣＣＤ１２を駆動制御するＣＣＤ制御回路１３と、照明部６０からステージ３０上に載置された観察対象Ｓに対して照射された光の透過光や反射光をＣＣＤ１２上に結像させる光学系１１とを備える。
【００２７】
［画素ずらし手段］
さらに撮像部１０は、画素ずらしによってＣＣＤ１２の持つ解像度以上の高解像度を得るための画素ずらし手段を備えることができる。画素ずらしとは、例えば画素ピッチの半分だけ被写体をずらして撮影した画像と、ずらす前の画像とを合成することにより高解像度化を図るものである。代表的な画像ずらしの機構としては、撮像素子を移動させるＣＣＤ駆動方式、ＬＰＦを傾斜させるＬＰＦ傾斜方式、レンズを移動させるレンズ移動方式等がある。図２においては、ステージ３０に固定された観察対象Ｓから光学系１１を介してＣＣＤ１２に入射される反射光または透過光の入射光路を、少なくとも一の方向に、その方向におけるＣＣＤ１２の一画素の間隔よりも小さい距離で光学的にシフトさせる光路シフト部１４を備える。本発明の一実施形態において画素ずらしを実現するための機構や手法は、上記の構成に限られず、既知の方法や将来開発される方法が適宜利用できる。
【００２８】
情報処理装置５０は、モータ制御回路２２に対してステッピングモータ２１の制御に関する制御データを入力することによって、観察対象固定部であるステージ３０と、光学系１１および受光素子であるＣＣＤ１２を有するカメラ１０ａとの光軸方向における相対距離、ここではｚ方向における高さを変化させる。具体的には、情報処理装置５０は、ステージ昇降器２０の制御に必要な制御データをモータ制御回路２２に入力することによってステッピングモータ２１の回転を制御し、ステージ３０の高さｚ（ｚ方向の位置）を昇降させる。ステッピングモータ２１は、回転に応じた回転信号を生成する。情報処理装置５０は、モータ制御回路２２を介して入力される回転信号に基づいて、観察対象固定部３０と光学系１１の光軸方向における相対距離に関する情報としてのステージ３０の高さｚを記憶する。なお本実施の形態においては、ステージ３０の高さを変化させることによって観察対象固定部と光学系の光軸方向における相対距離を変化させる例を示したが、ステージ３０を固定して光学系１１の高さ、例えばカメラ１０ａの高さを変化させてもよい。
【００２９】
ＣＣＤ１２は、ｘ方向およびｙ方向に２次元状に配置された画素毎に受光量を電気的に読み取ることができる。ＣＣＤ１２上に結像された観察対象Ｓの像は、ＣＣＤ１２の各画素において受光量に応じて電気信号に変換され、ＣＣＤ制御回路１３においてさらにデジタルデータに変換される。情報処理装置５０は、ＣＣＤ制御回路１３において変換されたデジタルデータを受光データＤとして、光軸方向（図２中のｚ方向）とほぼ垂直な面内（図２中のｘ、ｙ方向）における観察対象の２次元位置情報としての画素の配置情報（ｘ、ｙ）とともにメモリ５３に記憶する。ここで、光軸方向とほぼ垂直な面内とは、厳密に光軸に対して９０°をなす面である必要はなく、その光学系および受光素子における解像度において観察対象の形状を認識できる程度の傾きの範囲内にある観察面であればよい。
【００３０】
また、以上の説明では観察対象固定部の一例として、観察対象がステージに載置される例を示したが、例えばステージの代わりにアームを取り付け、その先端に観察対象を固定する構成とすることもできる。さらにカメラ１０ａは、カメラ取り付け部４３に装着して使用する他、脱着可能として手持ち等の方法により所望の位置、角度に配置することもできる。
【００３１】
図１に示す照明部６０は、観察対象に落射光を照射するための落射照明６０Ａと、透過光を照射するための透過照明６０Ｂを備える。これらの照明は、光ファイバー６１を介して情報処理装置５０と接続される。情報処理装置５０は光ファイバー６１を接続するコネクタ６２を備えると共に、コネクタ６２を介して光ファイバー６１に光を送出するための光源（図示せず）を内蔵する。光源にはハロゲンランプ等が用いられる。
【００３２】
［制御部５１］
制御手段である制御部５１は、撮像した観察画像を、表示部で表示可能な解像度に変換して表示するよう制御する。図１の拡大観察装置においては、撮像部１０がＣＣＤ１２によって観察対象Ｓを撮像した観察画像を表示部５２に表示する。一般にＣＣＤ等の受光素子の性能は、表示部での表示能力を上回ることが多いので、撮像した観察画像を一画面に表示するためには画像を間引く等して解像度を一画面で表示可能なサイズまで落とし、縮小表示している。撮像部１０で読み取ったときの読取解像度を第一の解像度とすると、表示部５２においては第一の解像度よりも低い第二の解像度で表示されることとなる。
【００３３】
一方、表示部５２において観察画像の特定の部位を拡大表示する際は、第二の解像度に解像度を落とした観察画像のデータを用いて拡大表示すると、画像が粗くなりジャギー等の目立つ低品質な画質となる。そこで、拡大時においても高画質で表示するために、拡大表示の際には第一の解像度で撮像された元の観察画像データを使用する。撮像された元の画像データは、高画質の第一の解像度のままでメモリ５３に保存しておき、このデータを使って拡大表示したい部位を表示する。また拡大表示の際には、拡大表示した部位を表示する表示部５２上の拡大表示領域のサイズに応じて、最適な解像度に変更する。拡大表示領域で表示する拡大画像の解像度を第三の解像度とすると、通常、第三の解像度は第二の解像度よりも高く第一の解像度よりも低い解像度となる。言い換えると、第一の解像度で取得された観察画像を、表示部５２において第二の解像度で表示している状態から拡大表示して第三の解像度で表示する際は、第二の解像度に落とした画像データでなく第一の解像度の画像データを使って第三の画像データを生成する。これによって、拡大表示しても画像にジャギー等が生じない高解像度を維持して表示させることができ、高画質で観察可能な高品質の拡大観察装置が実現される。
【００３４】
また、拡大倍率が大きくなり、第一の解像度よりも高い解像度で表示させる必要が生じた場合は、ＣＣＤ１２で撮像されたオリジナルの、最も高品質のデータとして保存されている第一の解像度の観察画像データに基づいて、電気的に拡大表示あるいはデジタルズームすることができ、従来と同様に装置の光学的な倍率に制限されることなく拡大表示を行うことができる。
【００３５】
［拡大対象領域Ｌ２および拡大表示領域Ｌ２’］
次に、観察画像において拡大表示したい対象部分を指定するための拡大対象領域Ｌ２と、指定された拡大対象領域Ｌ２に含まれる画像を拡大して表示するための拡大表示領域Ｌ２’とを指定する手順を説明する。表示部５２は、図３および図４に示すように、拡大対象領域Ｌ２と拡大表示領域Ｌ２’とを表示可能である。図３の例においては、図３（ａ）ではユーザがマウスで拡大対象領域Ｌ２を指定する。すると図３（ｂ）に示すように、拡大対象領域Ｌ２で指定された領域が、所定の倍率に拡大されて拡大表示領域Ｌ２’にて表示される。拡大表示領域Ｌ２’は、拡大対象領域Ｌ２の画像を所定の倍率に拡大して表示できるように、拡大対象領域Ｌ２および拡大倍率に基づいて自動的に演算される。図３（ｂ）の例では、拡大表示領域Ｌ２を４倍に拡大して拡大表示領域Ｌ２’としている。
【００３６】
拡大倍率の指定は、予めユーザが設定しておく。例えば、２倍、４倍、８倍等、予め設定された選択肢から選択する他、任意の倍率をユーザが指定する。あるいは、縮小倍率を指定可能としてもよい。以上の例では観察画像を拡大表示する例を示したが、縮小表示も可能とすることで、例えば拡大表示しすぎて元の倍率に戻したい場合等に利用できる。また元の倍率に限られず、任意の倍率を指定して拡大、縮小表示可能としてもよい。
【００３７】
拡大対象領域Ｌ２と拡大表示領域Ｌ２’とは同一としてもよい。例えば、拡大対象領域Ｌ２として指定された領域内で拡大した画像を表示させる。この場合、拡大された画像を拡大表示領域Ｌ２’内ですべて表示することはできず、一部が切れて表示される。例えば中央部分のみを表示させる、あるいは矩形領域の左上のポイント等所定の位置を基準に拡大して表示させる。
【００３８】
あるいはまた、拡大表示領域Ｌ２’のサイズを可変として、ユーザがマウス等で任意に指定することもできる。例えば拡大表示領域Ｌ２’を矩形状とし、ユーザはマウスで左上と右下のポイントを指定することで矩形状の拡大表示領域Ｌ２’を指定する。指定された拡大表示領域Ｌ２’のサイズは、変更することもできる。例えば矩形状領域の右下のポイントに表示されるハンドルや、矩形領域の任意の辺に設けられたハンドルをドラッグして矩形領域の大きさを変更する。また、図４（ｂ）に示すように、表示部５２の表示欄すべてを使用して拡大画像を表示する全画面表示Ｌ２”も可能である。さらに拡大表示領域Ｌ２’は、観察画像を表示する画面と別画面や別ウィンドウで設けてもよい。
【００３９】
［画素ずらし］
次に、本発明の実施の形態において、いわゆる「画素ずらし」により高精細な観察像を得る手法について説明する。図２に示す拡大観察装置において、撮像部１０に設けられた光学系１１は、レンズ群およびレンズ群とＣＣＤ１２との光学上の中継空間における光路内に配置された光透過ガラスを備えており、ステージ３０上に載置された観察対象の試料Ｓに対して照射された光源（図示せず）からの光の反射光を入射し、ＣＣＤ１２上に結像させる。そして光路シフト部１４は、光学系１１の平行平板状の光透過ガラスを駆動することによって、光学系１１を介して入射する試料Ｓからの反射光のＣＣＤ１２への入射光路をシフトさせる。
【００４０】
光路シフト部１４は、情報処理装置５０からの制御命令に基づいて、例えばｘ−ｙ平面に平行な平板状の光透過ガラスの面に対して垂直な軸を（ここではｚ方向）二つの方向、ｘ、ｙ方向に傾斜させるように駆動し、光学系１１を介して入射する試料固定部に固定された試料からの反射光のＣＣＤ１２への入射光路を、例えば、ｘおよびｙ方向に１／２画素分ずつシフトさせる。このようにして、ＣＣＤ１２の画素数を２×２、すなわち４倍に増加させることと同等の高解像度の画像を、画素ずらしによって実現することができる。
【００４１】
ここでは、光路シフト部１４が、ｘおよびｙ方向のそれぞれに１／２画素分ずつシフトさせる例を示したが、ｘまたはｙ方向のいずれか一方のみをシフトさせてもよく、またシフトさせる距離は１／２画素に限定されずシフトさせる方向における画素の間隔よりも小さい距離であればよい。その場合、画素間隔の整数分の１であることが演算上好ましい。さらに、光路シフト部によるＣＣＤ１２への入射光路のシフトは、光学系１１を介して入射する試料Ｓからの入射光路とＣＣＤ１２との位置関係が相対的にシフトしていればよく、光学系１１を介して入射する試料Ｓからの入射光路を固定して、ＣＣＤ１２をシフトさせてもよい。
【００４２】
情報処理装置５０は、制御部５１において、入射光路をシフトさせていない状態でＣＣＤ１２によって読み取った画像データと、入射光路をシフトさせた状態でＣＣＤ１２によって読み取った画像データとを合成し、４倍の解像度の画像データをメモリ５３に記憶する。例えばＣＣＤ１２の読取性能が一画像につき１６００×１２００画素である場合、３２００×２４００画素の観察画像データを得ることができる。このように本発明の実施の形態においては、画素ずらしによって高解像度の観察画像を取得することができる。そして、取得された高画質の画像を低下させることなく、表示部において拡大表示することができるのである。
【００４３】
次に、表示部５２によって表示された画像の所望の領域を拡大表示する過程を、図３および図４に基づいて説明する。ここでは、表示部５２は１６００×１２００画素を表示でき、ＣＣＤ１２は１６００×１２００画素の観察画像を一度に撮像できるものとし、さらに画素ずらしによって３２００×２４００画素の観察画像データを得るものとする。
【００４４】
図３では、表示部５２の画像領域Ｌ１で表示された観察画像において、図３（ａ）に示すようにユーザが領域指定手段であるマウス５５ａによって拡大対象領域Ｌ２を指定し、指定された領域内を制御部５１が所定の拡大倍率に拡大して、図３（ｂ）に示すように拡大表示領域Ｌ２’において拡大表示する様子を示している。まず、焦点を調整しステージの高さｚを決定した後、カメラ１０によって３２００×２４００画素（第一の解像度）の観察画像を撮像する。撮像した観察画像データは、その解像度を維持したまま画像データ記憶部としてのメモリ５３に記憶される。さらに、このデータを１６００×１２００画素の表示部５２で表示可能なように、解像度を落として画像領域Ｌ１に表示する。ここでは撮像時の解像度の１／４の解像度（第二の解像度）に落とすことで、撮像された画像全体を表示できる。
【００４５】
この状態で、図３（ａ）において破線で示すように、ユーザがポインティングデバイスマウスによって拡大対象領域Ｌ２を矩形状の枠Ｗにて指定する。枠Ｗの設定は、例えばマウス５５ａによって表示部５２の画像上の２点を対角線として指定する。次に、図３（ｂ）においては、設定された拡大対象領域Ｌ２に対応する部分の画像データを、表示中の１６００×１２００画素の解像度（第二の解像度）よりも高解像度（第三の解像度）に変更して、拡大表示領域Ｌ２’に表示する。このとき、表示中の１６００×１２００画素（第二の解像度）の画像データでなく、メモリ５３に記憶された３２００×２４００画素（第一の解像度）の観察画像データに基づいて、拡大表示領域Ｌ２’に表示する画像データを生成する。図３（ｂ）の例では、解像度を４倍の３２００×２４００画素に拡大して、本来の高品質な画像にて表示される。
【００４６】
以上の動作の詳細を以下に説明する。まず、情報処理装置５０は、ステージ昇降器２０の制御に必要な制御データをモータ制御回路２２に入力することによって、ステッピングモータ２１の回転を制御し、ステージ３０の高さｚ（ｚ方向の位置）を昇降させ、焦点を調整する。そして、情報処理装置５０は、焦点を調整しステージの高さｚを決定し、入射光路をシフトさせていない状態で光学系１１を介して入射するステージ３０に載置された試料Ｓからの反射光を、ＣＣＤ１２によって１６００×１２００画素の画像サイズで電気的に読み取り、デジタル値に変換して受光データＤ１として、２次元情報（ｘ１、ｙ１）と共にメモリ５３に記憶する。次に、情報処理装置５０は、光路シフト部１４によって入射光路をシフトさせた状態で光学系１１を介して入射するステージ３０に載置された試料Ｓからの反射光を、ＣＣＤ１２によって１６００×１２００画素の画像サイズで電気的に読み取り、デジタル値に変換して受光データＤ２として２次元情報（ｘ２、ｙ２）と共にメモリ５３に記憶する。情報処理装置５０は、制御部５１によって、メモリ５３に記憶された入射光路をシフトさせていない状態で読み取った受光データＤ１および２次元情報（ｘ１、ｙ１）と、メモリ５３に記憶された入射光路をシフトさせた状態で読み取った受光データＤ２および２次元情報（ｘ２、ｙ２）を、制御部５１によって合成し、一画像当たり３２００×２４００画素相当の解像度の画像データが得る。このとき、入射光路をシフトさせていない状態で読み取った画像の画像領域と、入射光路をシフトさせた状態で読み取った画像の画像領域とは共に画像領域Ｌ１の画像であり、試料Ｓの単位面積当たりで読み取られた画素数は、４倍に増加している。つまり、４倍の解像度の観察画像が得られたことになる。この観察画像は、元画像データとしてメモリ５３に記憶される。
【００４７】
情報処理装置５０は、まず、読み取った一画像当たり３２００×２４００画素の解像度の画像データを、一画像当たり１６００×１２００画素の解像度の画像データに変換して表示部５２に表示する。この画像変換は、入射光路をシフトさせていない状態で読み取った画像データあるいは入射光路をシフトさせた状態で読み取った画像データのいずれか一方のみを用いてもよいし、またそれぞれの画像データに基づいて各画素のデータを演算してもよい。
【００４８】
次に、操作者は、表示部で表示された画像領域Ｌ１の一部の領域を、拡大対象領域Ｌ２としてマウス５５ａによって指定する。このとき、情報処理装置５０はマウス５５ａによって設定された拡大対象領域Ｌ２の２次元情報（ｘ３、ｙ３）を、メモリ５３に記憶する。そして、操作者によるマウス５５ａのダブルクリック等の所定の操作に従って、情報処理装置５０は、メモリ５３に記憶された元画像データから、拡大対象領域Ｌ２の２次元情報（ｘ３、ｙ３）に対応する画像データを読み出す。さらに、拡大表示領域Ｌ２’で表示可能な解像度に変更して表示する。ここでは、一画像当たり３２００×２４００画素に対応する解像度で、表示部５２の拡大表示領域Ｌ２’に表示する。例えば、拡大対象領域Ｌ２の画像サイズが表示部５２上で１５０×１００画素分であれば、拡大表示領域Ｌ２’のサイズはこの４倍の解像度に拡大され、表示部５２上で６００×４００画素分の大きさで表示される。
【００４９】
この構成によって、本発明の実施の形態に係る拡大観察装置は、撮像部１０で撮像された観察画像の全体画像（Ｌ１）を表示部５２の一画面で表示することが可能であり、かつこの画像の一部（Ｌ２）を拡大したときでも、高画質な画像（Ｌ２’）を表示できる。
【００５０】
ここでは、枠Ｗによって拡大する画像の一部（Ｌ２）を設定し、全画像領域（Ｌ１）上に部分的に拡大した画像（Ｌ２’）を表示する例を示したが、図４に示すように、画像の一部を拡大した拡大画像（Ｌ２”）を、表示部５２の画面全体に表示してもよい。この場合、上記と同様に全画面表示したい領域を枠Ｗ等によって設定してもよいし、あるいは表示部に表示された画像（Ｌ１）から一点をマウス５５ａ等で指定し、その点を中心に、表示部５２に表示し得る範囲の画像を自動的に設定して、拡大表示する構成としてもよい。
【００５１】
以上説明した本発明の実施の形態に係る拡大観察装置では、光路シフト部を用いて画素ずらしを行う拡大観察装置の例を示したが、本発明は表示部５２で表示可能な第二の解像度よりも高い解像度を有する受光素子（例えば３２００×２４００画素での撮像が可能なＣＣＤ）を備えた拡大観察装置にも適用できる。ただ、このような高解像度の受光素子はコストが高く、また１画素当たりの受光感度が低いことから、光路シフト部を用いて画素ずらしを行う拡大観察装置を用いることが好ましい。これによって低コストで受光感度が高く、表示部に表示された画像の一部を拡大したときでも高画質な画像を表示できる拡大観察装置が実現できる。
【００５２】
また、以上の実施の形態においては、試料固定部に固定された試料Ｓからの反射光を電気的に読み取る例を示したが、試料の背面から光を照射してその透過光を電気的に読み取るように構成してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、表示部に画像全体等の広域画像を表示可能であると共に、表示部に表示された観察画像の一部を拡大したときでも高画質な画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る拡大観察装置を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る拡大観察装置を示すブロック図である。
【図３】表示部において拡大対象領域を拡大表示領域で拡大表示する表示例を示すイメージ図である。
【図４】表示部において拡大対象領域を全画面表示で拡大表示する表示例を示すイメージ図である。
【符号の説明】
１０  ・・・  撮像部
１０ａ・・・  カメラ
１１  ・・・  光学系
１２  ・・・  ＣＣＤ
１３  ・・・  ＣＣＤ制御回路
１４  ・・・  光路シフト部
２０  ・・・  ステージ昇降器
２１  ・・・  ステッピングモータ
２２  ・・・  モータ制御回路
３０  ・・・  ステージ
４１  ・・・  スタンド台
４２  ・・・  支柱
４３  ・・・  カメラ取り付け部
５０  ・・・  情報処理装置
５１  ・・・  制御部
５２  ・・・  表示部
５２Ａ・・・  観察画像表示部
５２ａ・・・  観察画像
５３  ・・・  メモリ
５４  ・・・  インターフェイス
５５  ・・・  入力部
５５ａ・・・  マウス
６０  ・・・  照明部
６０Ａ・・・  落射照明
６０Ｂ・・・  透過照明
６１  ・・・  光ファイバー
６２  ・・・  コネクタ
Ｓ    ・・・  試料
Ｌ１  ・・・  画像領域
Ｌ２  ・・・  拡大対象領域
Ｌ２’・・・  拡大表示領域
Ｌ２”・・・  全画面表示
Ｗ    ・・・  枠
【図１】
2004177782.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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