(57)【要約】【課題】顕微鏡の検鏡法、標本の種類、観察倍率などにかかわらず、常に良好な画像を取得することができる顕微鏡用撮像装置を提供する。【解決手段】顕微鏡１より得られる標本像を撮像する撮像素子２１、撮像素子２１で撮像された標本像の画像データを色補正処理する色補正処理部２７および階調補正処理する階調補正処理部２８を有する信号処理部２５、画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析部２６を有し、空間周波数解析部２６による解析結果に基づいて階調特性設定部３０により階調補正処理部２８の階調特性を設定する。【選択図】　　図１
2004056587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段および階調補正処理する階調補正手段を有する信号処理手段と、
前記画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記階調補正手段の階調特性を設定する階調特性設定手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
【請求項２】
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記色補正手段の色補正パラメータを設定する色補正パラメータ設定手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求め、この輝度画像のフーリエ変換の結果の直流成分で表わされる撮影画像の第１の特徴量を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の第２の特徴量を求め、
前記撮影画像の第１及び第２の特徴量と前記第１及び第２の特徴量に対して各々予め設定された閾値とをそれぞれ比較した結果に基づいて、前記階調特性設定手段による前記階調補正手段の階調の設定および前記色補正パラメータ設定手段による前記色補正手段の色補正パラメータの設定の少なくとも一方を可能にしたことを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項４】
顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段、階調補正処理する階調補正手段および輪郭強調処理する輪郭強調処理手段を有する信号処理手段と、
前記画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記輪郭強調処理手段の処理パラメータを設定する輪郭強調処理パラメータ設定手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
【請求項５】
前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、
前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記輪郭強調処理パラメータ設定手段による前記輪郭強調処理手段の処理パラメータの設定を可能にしたことを特徴とする請求項４記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項６】
顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、
前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させる画素ずらし手段と、
前記画素ずらし手段により前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させた際の複数の位置で前記撮像手段により撮像された画像データを合成する合成処理手段を有する画像処理手段と、
前記撮像手段で撮像された画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記画素ずらし手段による画素ずらしの有無および前記合成処理手段による合成処理の有無を設定する画素ずらし設定手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
【請求項７】
前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、この輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、
前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記画素ずらし設定手段による前記画素ずらし手段の画素ずらしの有無および前記合成処理手段の合成処理の有無の設定を可能にしたことを特徴とする請求項６記載の顕微鏡用撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡による標本観察像をＣＣＤなどの撮像素子により撮像し、記録する顕微鏡用撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、顕微鏡用撮像装置の一例として、図１３に示すように、顕微鏡１００のポート１０１に顕微鏡用デジタルカメラなどの撮像装置本体２００が接続され、ポート１０１から出力される標本像を撮像装置本体２００により撮像するようにしたものがある。
【０００３】
この場合、顕微鏡１００は、光源１０２より発せられた光は、コレクタレンズ１０３を通して平行光に変換され、ミラー１０４で反射し、窓レンズ１０５、ＦＳ（視野絞り）１０６、ＡＳ（開口絞り）１０７、コンデンサレンズ１０８を介して標本１０９に照射され、標本１０９からの透過光は、対物レンズ１１０、結像レンズ１１１を介して標本像としてポート１０１より出力される。一方、撮像装置本体２００には、顕微鏡１００のポート１０１から出力される標本像を撮像するＣＣＤなどの撮像素子２０１が設けられている。この撮像素子２０１は、撮像素子駆動部２０２からの駆動信号に基づいた露出時間で駆動され、出力信号を前置処理部２０３に入力する。前置処理部２０３は、撮像素子駆動部２０２から与えられる制御パルスにより撮像素子２０１の出力信号を映像信号化しＡ／Ｄ変換部２０４に入力する。Ａ／Ｄ変換部２０４は、撮像素子駆動部２０２からのクロック信号に基づいて前置処理部２０３からの映像信号をデジタル画像データとして出力する。Ａ／Ｄ変換部２０４から出力された画像データは、信号処理部２０５に入力される。信号処理部２０５は、画像データに対して色補正、階調補正などの信号処理を行う。信号処理部２０５からの出力は、Ｄ／Ａ変換部２０６によりアナログ信号に変換され、動画像として表示部２０７に表示される。また、操作部２０８からの指示を待って制御部２０９により、信号処理部２０５からの画像データがバス２１０を介して記録部２１１に送出され、静止画像として記録される。
【０００４】
また、このような顕微鏡用撮像装置の他の例として、図１４に示すように構成されたものもある。図１４は、図１３と同一部分には、同符号を付して示すもので、この場合、撮像装置本体２００は、Ｄ／Ａ変換部２０６、表示部２０７および記録部２１１が削除され、これに代わって制御部２０９にＩ／Ｆ部２１２が接続されている。このＩ／Ｆ部２１２には、パーソナルコンピュータ（パソコン）３００が接続され、このパソコン３００により操作、画像データの表示、記録が行われる。このタイプのものは、画像処理の一部もパソコン３００で行う場合もある。
【０００５】
さらに、このような顕微鏡用撮像装置の他の例として、図１５に示すように構成されたものもある。図１５は、図１３と同一部分には、同符号を付して示すもので、この場合、撮像装置本体２００は、撮像素子２０１に画像ずらし手段２１３が設けられている。この画像ずらし手段２１３は、顕微鏡１００のポート１０１から出力される標本像と撮像素子２０１の相対位置をずらして複数の画像を撮像するもので、これらの画像を合成してより高解像の画像を得られるようにした、いわゆる画素ずらし方式を採用したものもある。
【０００６】
そして、これらの撮像装置本体２００は、顕微鏡１００のポート１０１に接続され、ポート１０１から出力される、例えば染色標本などの像の撮像、記録などに用いられる。
【０００７】
ところが、これら顕微鏡用撮像装置は、顕微鏡１００側の標本の種類、検鏡方法、観察倍率に対して信号処理部２０５での色補正、階調補正などの信号処理による画像の調整が最適に行われない。このため、これら標本の種類、検鏡方法、観察倍率などに変更が生じると、ユーザが満足する表現の画像が得られないという問題があった。
【０００８】
このような場合、ユーザは、パソコンの画像処理ソフトを使用し、顕微鏡用デジタルカメラで取得した画像データを取り込み、画像の階調特性、明るさ、色相、彩度の調整さらにはエッジ強調処理などを施し、満足する表現の画像へ近づけるなどの努力をしており、このために面倒な作業を強いられるという問題があった。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する方法として、特開２００１−７５０１３号公報に開示されるように、顕微鏡における検鏡法の状態を検出し、この検出した検鏡法に基づいて観察画像の色度の判定を行うとともに、色バランスを行う領域を判定し、この判定された領域に対して設定された色バランス調整量に従って色バランス調整を行うようにしたものが考えられている。
【００１０】
このような方法によれば、透過明視野観察や蛍光観察など各種検鏡法を切替え可能にした顕微鏡を用いる場合も、操作者に余計な労力をかけることなく、任意の検鏡方法に応じた最適な階調調整を行うことができる。
【００１１】
一方、図１１で述べた画素ずらし方式を採用した顕微鏡用デジタルカメラでは、一般のデジタルカメラと異なり観察倍率の変動範囲が非常に広く、これに伴って観察像の解像度が大きく変化する。従って、画素ずらし法により得られる解像度が、顕微鏡光学系（対物レンズ）の光学解像度より大きくなることがあり、このような場合は、画素ずらしを行っても顕微鏡光学系の光学解像度以上の画像が得られることがなく、かえって、大きな画像データを記録するためにメモリ容量を浪費してしまう。
【００１２】
この問題を解決するために、特開２００１−８６３８４号公報に開示されるように、顕微鏡光学系の光学解像度とカメラ側の撮像素子の解像度を比較し、この比較結果に基づいて、通常撮影モードと高解像度撮影モードの切換えを行うようにしたものが考えられている。
【００１３】
このような方法によれば、顕微鏡光学系の光学解像度に合った撮像素子の光学解像度で撮像ができるので、画像データを記録するためのメモリ容量の不要な浪費を防止することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−７５０１３号公報に開示される方法では、検鏡法に基づいてのみ観察画像の調整を行うものであるため、例えば、同じ検鏡法であっても標本の種類が異なるような場合についても、観察画像の調整を最適化するのは困難である。また、特開２００１−８６３８４号公報に開示される方法では、顕微鏡光学系の光学解像度に合致した撮影モードで撮影できるようにはなるが、例えば、顕微鏡光学系の光学解像度が高い場合であっても、標本の構造自体の空間周波数が低いような場合には、撮影画像が高解像度撮影モードの解像度以下になるにもかかわらず、高解像度撮影が行われてしまうことがあり、この場合には、やはりメモリ容量の浪費を招いてしまうという問題がある。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、顕微鏡の検鏡法、標本の種類、観察倍率などにかかわらず、常に良好な画像を取得することができる顕微鏡用撮像装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段および階調補正処理する階調補正手段を有する信号処理手段と、前記画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記階調補正手段の階調特性を設定する階調特性設定手段とを具備したことを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記色補正手段の色補正パラメータを設定する色補正パラメータ設定手段を具備したことを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求め、この輝度画像のフーリエ変換の結果の直流成分で表わされる撮影画像の第１の特徴量を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の第２の特徴量を求め、前記撮影画像の第１及び第２の特徴量と前記第１及び第２の特徴量に対して各々予め設定された閾値とをそれぞれ比較した結果に基づいて、前記階調特性設定手段による前記階調補正手段の階調の設定および前記色補正パラメータ設定手段による前記色補正手段の色補正パラメータの設定の少なくとも一方を可能にしたことを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段、階調補正処理する階調補正手段および輪郭強調処理する輪郭強調処理手段を有する信号処理手段と、前記画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記輪郭強調処理手段の処理パラメータを設定する輪郭強調処理パラメータ設定手段とを具備したことを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記輪郭強調処理パラメータ設定手段による前記輪郭強調処理手段の処理パラメータの設定を可能にしたことを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させる画素ずらし手段と、前記画素ずらし手段により前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させた際の複数の位置で前記撮像手段により撮像された画像データを合成する合成処理手段を有する画像処理手段と、前記撮像手段で撮像された画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記画素ずらし手段による画素ずらしの有無および前記合成処理手段による合成処理の有無を設定する画素ずらし設定手段とを具備したことを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、この輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記画素ずらし設定手段による前記画素ずらし手段の画素ずらしの有無および前記合成処理手段の合成処理の有無の設定を可能にしたことを特徴としている。
【００２３】
この結果、本発明によれば、画像の空間周波数解析の結果に基づいて種々の補正、画像処理、撮影モードの設定を行うことで、標本や検鏡法によらずに撮影した画像に最適な各種の処理を行うことができる。
【００２４】
具体的には、
撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、顕微鏡での検鏡法を判断できるとともに、画像データのコントラストに応じた階調補正処理手段での階調特性および色補正処理手段での色補正パラメータの設定により、画像の状態に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができるので、各種の検鏡法を切替え可能にした顕微鏡に適用される場合も、操作者が特別な操作をすることなく、常に観察標本に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができる。
【００２５】
また、撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データのコントラストに応じた輪郭強調処理パラメータ設定手段による輪郭強調処理手段の処理パラメータの設定により、画像の状態に最適な輪郭強調処理を行うことができるので、操作者が特別な操作をすることなく、常に観察標本に最適な輪郭強調処理を行うことができる。
【００２６】
さらに、撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データに含まれる高周波成分に応じた画素ずらし手段の画素ずらしの有無および合成処理手段の合成処理の有無の設定の設定により、画像の状態に最適な動作を選択することができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察倍率によらず大きな画像データを記録するためにメモリ容量の不必要な浪費を防止できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される顕微鏡用撮像装置の概略構成を示すものである。この顕微鏡用撮像装置は、明視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏光観察、暗視野観察、蛍光観察などの各種検鏡法が切換え可能な顕微鏡１と、この顕微鏡１より取得される標本像の撮像を行う撮像装置本体２とからなっている。
【００２９】
顕微鏡１には、透過照明用光源３および落射照明用光源４が設けられている。
【００３０】
そして、透過照明用光源３より発せられた光は、コレクタレンズ５を通して平行光に変換され、ミラー６で反射し、窓レンズ７、ＦＳ（視野絞り）８、ＡＳ（開口絞り）９、コンデンサレンズ１０を介して標本１１に照射され、標本１１からの透過光は、対物レンズ１２、結像レンズ１３を介して標本像としてポート１４より出力される。一方、落射照明用光源４より発せられた光は、対物レンズ１２を介して標本１１上に照射され、標本１１からの反射光は、対物レンズ１２、結像レンズ１３を介してポート１４より出力される。
【００３１】
透過照明用光源３からの透過照明光の光路３ａ、落射照明用光源４からの落射照明光の光路４ａおよびこれらの光路が重なる観察光路Ｓには、キューブユニット１５を始め、図示しない各種フィルタ、偏光素子などの光学素子が挿脱可能に設けられている。この場合、顕微鏡１での明視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏光観察、暗視野観察、蛍光観察などの各種検鏡法の切換え指示に応じて、キューブユニット１５の切換え、各種光学素子の挿脱動作を可能にし、さらに観察倍率の変更の指示により観察光路Ｓ上の対物レンズ１２の切換えを可能にしている。
【００３２】
一方、顕微鏡１のポート１４には、撮像装置本体２が接続されている。撮像装置本体２には、顕微鏡１からの観察光路Ｓ上で、標本像が投影される位置に、撮像手段としてＣＣＤなどの撮像素子２１が配置されている。撮像素子２１は、撮像素子駆動部２２からの駆動信号に基づいた露出時間で駆動され、顕微鏡１のポート１４から入力される標本像を撮像し光電変換する。
【００３３】
撮像素子２１には、前置処理部２３が接続されている。前置処理部２３は、撮像素子駆動部２２から与えられる制御パルスにより撮像素子２１からの電気信号を映像信号化してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色信号に分離する。
【００３４】
前置処理部２３には、Ａ／Ｄ変換部２４が接続されている。Ａ／Ｄ変換部２４は、撮像素子駆動部２２からのクロック信号に基づいて前置処理部２３からの映像信号をデジタル画像データに変換して出力する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部２４には、信号処理手段としての信号処理部２５および空間周波数解析手段としての空間周波数解析部２６が接続されている。信号処理部２５は、色変換マトリックスによる色補正処理を行う色補正処理手段としての色補正処理部２７と階調補正処理を行う階調補正処理手段としての階調補正処理部２８を有し、Ａ／Ｄ変換部２４から入力された画像データに対して色補正、階調補正などの信号処理を行う。また、空間周波数解析部２６は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力された画像データに対して空間周波数解析を行う。この空間周波数解析部２６での空間周波数解析については、後述する図３で詳細に説明する。
【００３６】
空間周波数解析部２６には、色補正パラメータ設定手段としての色補正パラメータ設定部２９および階調特性設定手段としての階調特性設定部３０が接続されている。階調特性設定部３０は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような３つの階調特性パラメータ（階調特性Ａ、階調特性Ｂ、階調特性Ｃ）を記憶しており、空間周波数解析部２６での解析結果に基づいて、対応する階調特性パラメータを、信号処理部２５の階調補正処理部２８に設定する。また、色補正パラメータ設定部２９には、上述した階調特性Ａ、階調特性Ｂ、階調特性Ｃにそれぞれ対応した色補正パラメータとして、３つの色変換マトリックス（色変換マトリックスＡ、色変換マトリックスＢ、色変換マトリックスＣ）を記憶しており、階調特性設定部３０の場合と同様に、空間周波数解析部２６での解析結果に基づいて、対応する色変換マトリックスを信号処理部２５の色補正処理部２７に設定する。
【００３７】
信号処理部２５には、Ｄ／Ａ変換器３１を介して表示部３２が接続されている。Ｄ／Ａ変換器３１は、信号処理部２５からの出力をアナログ信号に変換するもので、動画像を表示部３２に表示させる。
【００３８】
信号処理部２５には、バス３３を介して制御部３４および記録部３５が接続されている。制御部３４は、操作部３６からの指示により信号処理部２５から画像データをバス３３を介して記録部３５に静止画像として記録する。
【００３９】
このような構成において、いま、透過照明用光源３より透過照明光が発せられると、この光は、コレクタレンズ５を通して平行光に変換され、ミラー６で反射され、窓レンズ７、ＦＳ（視野絞り）８、ＡＳ（開口絞り）９、コンデンサレンズ１０を介して標本１１に照射される。この標本１１からの透過光は、対物レンズ１２、結像レンズ１３を介して標本像としてポート１４より出力され、顕微鏡１により撮像される。
【００４０】
撮像素子２１は、撮像した標本像を光電変換し、その電気信号を前置処理部２３に出力する。前置処理部２３は、撮像素子２１からの電気信号を映像信号化してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色信号に分離する。
【００４１】
前置処理部２３からの各色信号に分離された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部２４でデジタル画像データに変換され、信号処理部２５および空間周波数解析部２６に入力される。
【００４２】
ここで、信号処理部２５、空間周波数解析部２６、色補正パラメータ設定部２９および階調特性設定部３０により図３に示すフローチャートが実行される。
【００４３】
まず、ステップ３０１で、Ａ／Ｄ変換部２４より入力された画像データから輝度画像ｉ（ｘ，ｙ）を計算する。次に、ステップ３０２で、輝度画像のフーリエ変換を行う。
【００４４】
ここで、輝度画像のフーリエ変換の結果の絶対値をＩ（ｕ，ｖ）とすると、
【数１】
2004056587.tif 000003
が得られる。ここでｘは画像の水平方向の位置、ｙは画像の垂直方向の位置、Ｎｘは画像の水平方向の画素数、Ｎｙは画像の垂直方向の画素数、ｕは水平方向の空間周波数、ｖは垂直方向の空間周波数、ｊは虚数である。
【００４５】
次に、ステップ３０３で、（１）式よりＩ（０，０）、つまり直流成分から画像の明るさを求め、予め設定した閾値Ｌ１と比較する。
【００４６】
この場合、具体例を上げて説明すると、例えば、明視野観察（または位相差観察）のような明るい標本の撮影画像と、蛍光観察（または暗視野観察）のような暗い標本の撮影画像のそれぞれについて輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図４中の（ａ）、（ｂ）のように表わすことができる。ここで、（ａ）は、明視野観察（または位相差観察）の場合、（ｂ）は、蛍光観察（または暗視野観察）の場合を示している。また、同図の横軸は、周波数で、サンプリング周波数が１、ナイキスト周波数が０．５の場合を示している。なお、図５は、図４の一部分のみを拡大して示すものである。
【００４７】
そして、このような図４（図５）の（ａ）（ｂ）に示す結果からＩ（０，０）、つまり直流成分から画像の明るさとしてＬａ、Ｌｂを求め、これらＬａ、Ｌｂについて、閾値Ｌ１と比較する。
【００４８】
この場合、閾値Ｌ１は、明るい標本の撮影画像と暗い標本の撮影画像の判定基準となるもので、Ｌａ、Ｌｂとの間に設定される。これにより、閾値Ｌ１に対してＬａ、Ｌｂが大きいか小さいかを判断することで、明視野観察（または位相差観察）の撮影画像であるか、蛍光観察（または暗視野観察）の撮影画像であるかを判断することが可能になる。
【００４９】
ここで、Ｉ（０，０）がＬ１より小さい場合、例えば、図４（図５）に示すＬｂの場合は、蛍光観察（または暗視野観察）による暗い撮影画像と判断され、ステップ３０４に進む。ステップ３０４では、階調特性設定部３０により、階調特性パラメータとして図２（ｂ）に示すような階調特性Ｂが階調補正処理部２８に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部２９により階調特性Ｂに最適な色変換マトリックスＢが色補正処理部２７に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００５０】
この場合、蛍光観察（または暗視野観察）による撮影画像は、輝度分布が暗い部分から明るい部分まで分布しており、ここに図２（ｂ）に示すような階調特性Ｂを用いることにより、輝度分布を平均的に表現できるようになる。
【００５１】
一方、ステップ３０３で、Ｉ（０，０）がＬ１より大きい場合、例えば、図４（図５）に示すＬａの場合は、明視野観察（または位相差観察）による明るい撮影画像と判断され、ステップ３０５に進む。
【００５２】
ステップ３０５では、（１）式よりＩ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の
０．０５＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．２の和
【数２】
2004056587.tif 000004
を求める。
【００５３】
この結果は、実際に求められる傾向からして画像のコントラストとして評価することができる。そして、この結果を、ステップ３０６、３０７で予め設定した閾値Ｌ２、Ｌ３と比較する。
【００５４】
この場合も具体例を上げて説明すると、例えば、高コントラスト標本の撮像画像と低コントラスト標本の撮像画像について、それぞれの輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図６中の（ａ）、（ｂ）のように表わすことができる。ここで、（ａ）は、高コントラスト標本の場合、（ｂ）は、低コントラスト標本の場合を示している。そして、これら図６（ａ）、（ｂ）に示す結果から、Ｉ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の
０．０５＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．２の和、つまり（２）式から、それぞれＬｃ、Ｌｄを求め、これらＬｃ、Ｌｄについて、閾値Ｌ２、Ｌ３と比較する。
【００５５】
閾値Ｌ２は、これ以下を低コントラスト画像と判断するための値、閾値Ｌ３は、これ以上を高コントラスト画像と判断するための値で、これら閾値Ｌ２、Ｌ３に対してＬｃ、Ｌｄが大きいか小さいかを判断することで、低コントラスト画像、高コントラスト画像およびこれらの中間画像を３段階で判断できるようにしている。ここでは、閾値Ｌ２は、Ｌｃ＞Ｌ２＞Ｌｄ、閾値Ｌ３は、Ｌｃ＞Ｌ３に設定されているものとする。
【００５６】
これにより、いま、図６（ｂ）に示す低コントラスト標本の撮影画像に対応するＬｄの場合、ステップ３０６で、閾値Ｌ２より小さく低コントラスト画像と判断され、ステップ３０８に進む。ステップ３０８では、階調特性設定部３０により、階調特性パラメータとして図２（ｃ）に示すような階調特性Ｃが階調補正処理部２８に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部２９により階調特性Ｃに最適な色変換マトリックスＡが色補正処理部２７に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００５７】
この場合、コントラストが低い画像は、画像の輝度分布が明るいところに集中していると考えられるので、図２（ｃ）に示すような階調特性Ｃと、この階調特性Ｃに対応した色変換マトリックスＣを選択することにより、コントラストを大きくして画像を表現できるようになる。
【００５８】
また、図６（ａ）に示す高コントラスト標本の撮影画像に対応するＬｃの場合、ステップ３０６で、閾値Ｌ２より大きいと判断され、ステップ３０７に進む。そして、ステップ３０７で、閾値Ｌ３よりさらに大きく高コントラスト画像と判断され、ステップ３０９に進む。ステップ３０９では、階調特性設定部３０により、階調特性パラメータとして図２（ａ）に示すような階調特性Ａが階調補正処理部２８に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部２９により階調特性Ａに最適な色変換マトリックスＡが色補正処理部２７に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００５９】
この場合、コントラストが高い画像は、明視野観察では標本のない照明光のみが透過してくる明るい部分と、標本のある暗い部分が分布していると考えられるので、図２（ａ）に示すような階調特性Ａと、この階調特性Ａに対応した色変換マトリックスＡを選択することにより、画像上の注目部分である比較的暗い標本部分のコントラストを広げ、かつ明るい照明部分まで表現できるようになる。
【００６０】
さらに、具体例として挙げていないが、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示す撮影画像の中間に位置するコントラストの撮影画像の場合は、ステップ３０６で、閾値Ｌ２より大きいと判断されるが、ステップ３０７で、閾値Ｌ３より小さいく中間コントラスト画像と判断され、ステップ３１０に進む。ステップ３１０では、階調特性設定部３０により、階調特性パラメータとして図２（ｂ）に示すような階調特性Ｂが階調補正処理部２８に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部２９により階調特性Ｂに最適な色変換マトリックスＢが色補正処理部２７に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００６１】
この場合、コントラストが中間の画像は、画像の輝度分布が一様に広がっていると考えられるため、図２（ｂ）に示すような階調特性Ｂと、この階調特性Ｂに対応した色変換マトリックスＢを選択することで、観察像を良好に表現できるようになる。
【００６２】
従って、このようにすれば、撮像素子２１で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、顕微鏡１での検鏡法を判断できるとともに、画像データのコントラストに応じた階調補正処理部２８での階調特性および色補正処理部２７での色補正パラメータの設定により、画像の状態に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができるので、透過明視野観察や蛍光観察など各種検鏡法を切替え可能にした顕微鏡に適用される場合も、操作者が特別な操作をすることなく、観察標本に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができ、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態で説明した空間周波数解析の結果と選択した階調特性、色変換マトリックスを、撮像した標本画像と共に表示部３２に表示したり、記録部３５に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
図７は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００６６】
この場合、Ａ／Ｄ変換部２４には、信号処理部２５および空間周波数解析部２６が接続されている。信号処理部２５は、色補正処理部２７と階調補正処理部２８の他に、輪郭強調処理手段としての輪郭強調処理部４１を有している。輪郭強調処理部４１は、図８に示すようにエッジ抽出部４１１、ゲイン調整部４１２、輪郭強調部４１３からなっている。この場合、Ａ／Ｄ変換部２４から輪郭強調処理部４１へ入力された画像データは、エッジ抽出部４１１でバンドパスフィルタをかけられエッジが抽出される。また、この抽出されたエッジ成分に、ゲイン調整部４１２でゲインをかけ、輪郭強調部４１３で階調補正処理部２８から入力される画像データに加えられ、バス３３を介して制御部３４に送り出される。
【００６７】
空間周波数解析部２６には、輪郭強調処理パラメータ設定手段としての輪郭強調処理パラメータ設定部４２が接続されている。輪郭強調処理パラメータ設定部４２は、処理パラメータとして、より低い輪郭強調ゲインＡとより高い輪郭強調ゲインＢを記憶しており、空間周波数解析部２６での解析結果に基づいて、輪郭強調処理部４１のゲイン調整部４１２に対して輪郭強調ゲインＡまたは輪郭強調ゲインＢを設定する。
【００６８】
制御部３４には、Ｉ／Ｆ部４３を介してパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略称する。）４４が接続されている。このＰＣ４４は、図１で述べた表示部３２、記録部３５、操作部３６のそれぞれの機能を有している。
【００６９】
このような構成において、Ａ／Ｄ変換部２４から空間周波数解析部２６へデジタル変換された画像データが入力されると、信号処理部２５、空間周波数解析部２６および輪郭強調処理パラメータ設定部４２により図９に示すフローチャートが実行される。
【００７０】
この場合、ステップ９０１で、空間周波数解析部２６は、Ａ／Ｄ変換部２４より入力された画像データから輝度画像ｉ（ｘ，ｙ）を計算する。次に、ステップ９０２で、輝度画像のフーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換の結果の絶対値Ｉ（ｕ，ｖ）は、上述した（１）式により得られる。
【００７１】
次に、ステップ９０３で、（１）式よりＩ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の
０．０５＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．２の和、つまり（２）式を求める。
【００７２】
この結果も、実際に求められる傾向からして画像のコントラストとして評価することができる。そして、この結果を、ステップ９０４で、予め設定した閾値Ｌ４と比較する。
【００７３】
この場合も、具体例を上げて説明すると、図６（ａ）、（ｂ）に示す結果から、Ｉ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の０．０５＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．２の和、つまり（２）式から、それぞれＬｃ、Ｌｄを求め、これらＬｃ、Ｌｄについて、閾値Ｌ４と比較する。
【００７４】
閾値Ｌ４は、画像のコントラストレベルを２つに区分けするためのもので、この閾値Ｌ４に対してＬｃ、Ｌｄが大きいか小さいかを判断することで、低コントラスト画像、高コントラスト画像を判断できるようにしている。ここでは、閾値Ｌ４は、Ｌｃ＞Ｌ４＞Ｌｄに設定されているものとする。
【００７５】
これにより、図６（ｂ）に示す低コントラスト標本の撮影画像に対応するＬｄの場合、ステップ９０４で、閾値Ｌ４より小さく低コントラスト画像と判断され、ステップ９０５に進む。ステップ９０５では、輪郭強調処理パラメータ設定部４２により輪郭強調処理部４１のゲイン調整部４１２に輪郭強調ゲインＢが設定され、この設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００７６】
このようなコントラストが低い画像については、より高い輪郭強調ゲインＢが設定され、コントラストの低さによる画像のシャープ感のなさを補う処理が行われる。
【００７７】
一方、図６（ａ）に示す高コントラスト標本の撮影画像に対応するＬｃの場合、ステップ９０４で、閾値Ｌ４より大きいと判断され、ステップ９０６に進む。ステップ９０６では、輪郭強調処理パラメータ設定部４２により輪郭強調処理部４１のゲイン調整部４１２に輪郭強調ゲインＡが設定され、この設定にしたがって信号処理部２５で画像データの処理が行われる。
【００７８】
このようなコントラストが高い画像については、より低い輪郭強調ゲインＡが設定される。つまり、コントラストの高い画像では、もともと画像の明暗がはっきりしているため、弱めの輪郭強調でも良好な画像が得られる。
【００７９】
従って、このようにすれば、撮像素子２１で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データのコントラストに応じた輪郭強調処理パラメータ設定部４２による輪郭強調処理部４１の処理パラメータの設定により、画像の状態に最適な輪郭強調処理を行うことができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察標本に最適な輪郭強調処理を行うことができ、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態では、色補正処理、階調補正処理を信号処理部２５で行っているが、これらの色補正処理、階調補正処理は、ＰＣ４４で行うようにしてもよい。また、上述の実施の形態で説明した空間周波数解析の結果と選択した輪郭強調ゲインを、撮像した標本像と共にＰＣ４４の表示部に表示したり、記録部に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。さらに、上述した実施の形態では、輪郭強調ゲインのみを設定したが、空間周波数解析部２６での空間周波数解析の結果に応じて、エッジ抽出部４１１のバンドパスフィルタの帯域を変更するようにしてもよい。
【００８１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００８２】
図１０は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図７と同一部分には、同符号を付している。
【００８３】
この場合、撮像素子２１には、画素ずらし手段５１が設けられている。この画素ずらし手段５１は、顕微鏡１のポート１４から入力される標本像と撮像素子２１の相対位置を変化させるものである。信号処理部２５は、色補正処理部２７と階調補正処理部２８の他に、合成処理手段としての合成処理部５２を有している。合成処理部５２は、画素ずらし手段５１により標本像と撮像素子２１の相対位置を変化させた際に複数の位置で撮像素子２１により撮像された画像データから高解像度の画像データを合成するものである。また、制御部３４は、Ｉ／Ｆ部４３を介してＰＣ４４が接続されるとともに、バス３３を介して空間周波数解析部２６が接続され、この空間周波数解析部２６での空間周波数解析結果に基づいて、画素ずらしの有無を画素ずらし手段５１および合成処理部５２に設定する画素ずらし設定手段３４１を有している。
【００８４】
このような構成において、Ａ／Ｄ変換部２４から空間周波数解析部２６へデジタル変換された画像データが入力されると、信号処理部２５、空間周波数解析部２６および制御部３４により図１１に示すフローチャートが実行される。
【００８５】
この場合、ステップ１１０１で、Ａ／Ｄ変換部２４より入力された画像データから輝度画像ｉ（ｘ，ｙ）を計算する。次に、ステップ１１０２で、輝度画像のフーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換の結果の絶対値Ｉ（ｕ，ｖ）は、上述した（１）式により得られる。
【００８６】
次に、ステップ１１０３で、（１）式よりＩ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の
０．３＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．５の和
【数３】
2004056587.tif 000005
を求める。
【００８７】
この結果は、実際に求められる傾向からして観察倍率などに応じて撮影画像に含まれる高周波成分として評価することができる。そして、この結果を、ステップ１１０４で、で予め設定した閾値Ｌ５と比較する。
【００８８】
この場合も具体例を上げて説明すると、例えば、高周波帯域標本の撮像画像と低周波帯域標本の撮像画像について、それぞれの輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図１２中の（ａ）、（ｂ）のように表わすことができる。ここで、（ａ）は、高周波帯域標本の場合、（ｂ）は、低周波帯域標本の場合を示している。
【００８９】
そして、これら図１２（ａ）、（ｂ）に示す結果から、Ｉ（ｕ，０）／Ｉ（０，０）の０．３＜（ｕ／Ｎｘ）＜０．５の和、つまり（３）式から、それぞれＬｅ、Ｌｆを求め、これらＬｅ、Ｌｆについて、閾値Ｌ５と比較する。
【００９０】
閾値Ｌ５は、撮影画像に含まれる高周波数成分の量によって周波数帯域を２つに分けるためのもので、この閾値Ｌ５に対してＬｅ、Ｌｆが大きいか小さいかを判断することで、撮影結果の画像に画素ずらしなしでの解像度以下の情報しかふくまれないか、画素ずらしなしでの解像度以上の情報がふくまれるかを判断できるようにしている。ここでは、Ｌｅ＞Ｌ５＜Ｌｆに設定されているものとする。
【００９１】
これにより、図１２（ｂ）に示す低周波帯域標本の撮影画像に対応するＬｆの場合、ステップ１１０４で、閾値Ｌ５より小さく低周波帯域の撮像画像と判断され、ステップ１１０５に進む。ステップ１１０５では、制御部３４の画素ずらし設定手段３４１により、画素ずらし手段５１および合成処理部５２に画素ずらし無しが設定され、この設定に応じて撮像素子２１による標本像の撮影が行われる。
【００９２】
一方、図１２（ａ）に示す高周波帯域標本の撮影画像に対応するＬｅの場合、ステップ１１０４で、閾値Ｌ５より大きく高周波帯域の撮像画像と判断され、ステップ１１０６に進む。ステップ１１０６では、制御部３４の画素ずらし設定手段３４１により、画素ずらし手段５１および合成処理部５２に画素ずらし有りが設定され、この設定にしたがって撮像素子２１による標本像の撮影が行われる。
【００９３】
つまり、ステップ１１０４における判断は、撮影画像に含まれる高周波数成分の量によって異なる判断を下すこととなり、図１２（ｂ）に示す低周波帯域標本の撮影画像のようにＬｆが閾値Ｌ５より小さい場合は、撮影結果の画像に画素ずらし無しでの解像度以下の情報しか含まれないことを判断し、逆に、図１２（ａ）に示す高周波帯域標本の撮影画像のようにＬｅが閾値Ｌ５より大きい場合は、撮影結果の画像に画素ずらし無しで解像度以上の情報が含まれていることを判断する。
【００９４】
そして、撮影画像に画素ずらし無しでの解像度以下の情報しか含まれない場合は、画素ずらしを行って撮影しても画像サイズが大きくなるだけで、空間周波数領域における情報量は変わらないことから、画素ずらし無しが設定され、撮像素子２１での撮像が行われる。また、撮影画像に画素ずらし無しでの解像度以上の情報が含まれる場合は、画素ずらし無しで撮影すると情報が欠落する恐れがあるので、画素ずらし有りが設定され、画素ずらし手段５１により標本像と撮像素子２１の相対位置を変化させた状態で、撮像素子２１による撮像が行われる。
【００９５】
従って、このようにすれば、撮像素子２１で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データに含まれる高周波成分に応じた画素ずらし手段５１の画素ずらしの有無および合成処理部５２の合成処理の有無の設定により、画像の状態に最適な動作を選択することができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察倍率によらず大きな画像データを記録するためにメモリ容量の不必要な浪費を防止できるとともに、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【００９６】
なお、上述した実施の形態では、色補正処理、階調補正処理を信号処理部２５で行っているが、これらの色補正処理、階調補正処理は、ＰＣ４４で行うようにしてもよい。また、上述した実施の形態でで説明した空間周波数解析の結果と選択した画素ずらしの有無を、撮像した標本像と共にＰＣ４４の表示部に表示したり、記録部に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【００９７】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００９８】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態には、以下の発明も含まれる。
【０１００】
（１）請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置であって、前記撮像手段で撮像した画像を表示する表示手段を有し、該表示手段に前記空間周波数解析手段の解析結果と設定結果を表示可能としたことを特徴としている。
【０１０１】
（２）請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置であって、前記撮像手段で撮像した画像を記録する記録手段を有し、該記録手段に前記空間周波数解析手段の解析結果と設定結果を記録可能としたことを特徴としている。
【０１０２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、顕微鏡の検鏡法、標本の種類、観察倍率などにかかわらず、常に良好な画像を取得することができる顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる階調特性設定部に記憶される３つの階調特性を示す図。
【図３】第１の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図４】第１の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図５】第１の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図６】第１の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図８】第２の実施の形態に用いられる輪郭強調処理部の概略構成を示す図。
【図９】第２の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１１】第３の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図１２】第３の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図１３】従来の顕微鏡用撮像装置の一例の概略構成を示す図。
【図１４】従来の顕微鏡用撮像装置の他例の概略構成を示す図。
【図１５】従来の顕微鏡用撮像装置の他例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡
２…撮像装置本体
３…透過照明用光源
３ａ…光路
４…落射照明用光源
４ａ…光路
５…コレクタレンズ
６…ミラー
７…窓レンズ
８…ＦＳ（視野絞り）
９…ＡＳ（開口絞り）
１０…コンデンサレンズ
１１…標本
１２…対物レンズ
１３…結像レンズ
１４…ポート
１５…キューブユニット
２１…撮像素子
２２…撮像素子駆動部
２３…前置処理部
２４…Ａ／Ｄ変換部
２５…信号処理部
２６…空間周波数解析部
２７…色補正処理部
２８…階調補正処理部
２９…色補正パラメータ設定部
３０…階調特性設定部
３１…Ｄ／Ａ変換器
３２…表示部
３３…バス
３４…制御部
３４１…画素ずらし設定手段
３５…記録部
３６…操作部
４１…輪郭強調処理部
４１１…エッジ抽出部
４１２…ゲイン調整部
４１３…輪郭強調部
４２…輪郭強調処理パラメータ設定部
４３…Ｉ／Ｆ部
４４…ＰＣ
５１…画素ずらし手段
５２…合成処理部
【図１】
2004056587.tif 000006
【図２】
2004056587.tif 000007
【図３】
2004056587.tif 000008
【図４】
2004056587.tif 000009
【図５】
2004056587.tif 000010
【図６】
2004056587.tif 000011
【図７】
2004056587.tif 000012
【図８】
2004056587.tif 000013
【図９】
2004056587.tif 000014
【図１０】
2004056587.tif 000015
【図１１】
2004056587.tif 000016
【図１２】
2004056587.tif 000017
【図１３】
2004056587.tif 000018
【図１４】
2004056587.tif 000019
【図１５】
2004056587.tif 000020