(57)【要約】【課題】３次元データを容易に管理、扱うことのできる拡大観察装置等を提供する。【解決手段】拡大観察装置は、観察対象を撮像して２次元観察画像データを取得するための撮像部と、撮像部で取得した複数の２次元観察画像データと、撮像時の高さ情報に基づいて、３次元の観察画像データを生成するための制御部と、制御部で生成された３次元の観察画像データを表示するための表示部と、表示部で表示される３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力するための出力部と、出力部で出力された画像データファイルを保存するための画像データ記憶部とを備える。【選択図】図９
2005077253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を撮像して２次元観察画像データを取得するための撮像部と、
前記撮像部で取得した複数の２次元観察画像データと、撮像時の高さ情報に基づいて、３次元の観察画像データを生成するための制御部と、
前記制御部で生成された３次元の観察画像データを表示するための表示部と、
前記表示部で表示される３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力するための出力部と、
前記出力部で出力された画像データファイルを保存するための画像データ記憶部と
を備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の拡大観察装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする拡大観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の拡大観察装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録す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のいずれかに記載の拡大観察装置であって、
前記出力部で３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、前記表示部で表示される３次元画像を所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の拡大観察装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする拡大観察装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の拡大観察装置であって、
前記出力部で出力される２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項７】
２次元画像データと、該２次元画像データ撮像時の高さ情報とを取得するための入力部と、
前記入力部で取得した複数の２次元観察画像データと相対高さ情報に基づいて、３次元の画像データを生成するための制御部と、
前記制御部で生成された３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力するための出力部と、
前記出力部で出力された画像データファイルを保存するための画像データ記憶部と、
を備えることを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像ファイル生成装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像ファイル生成装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、
前記出力部で３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、３次元画像データを所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、
前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、
前記出力部で出力される２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする画像ファイル生成装置。
【請求項１３】
２次元画像データと、該２次元画像データ撮像時の相対高さ情報とを取得する機能と、
取得した複数の２次元観察画像データと相対高さ情報に基づいて、３次元の画像データを生成する機能と、
生成された３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力する機能と、
出力された画像データファイルを保存する機能と
をコンピュータに実現させることを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像ファイル生成プログラムであって、
２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像ファイル生成プログラムであって、
前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、
前記３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、３次元画像データを所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、
２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１８】
請求項１１から１４のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、
前記２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする画像ファイル生成プログラム。
【請求項１９】
請求項１３から１８のいずれかに記載される画像ファイル生成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】
【技術分野】
【０００１】
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や顕微鏡のような拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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。
【背景技術】
【０００２】
今日、微小物体など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などが利用されている。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など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】
拡大観察装置においては、一般に拡大倍率が高くなると焦点深度が浅くなり、ピントの合う領域が狭くなるため、観察対象の試料（ワーク）に凹凸や高低差があると全体を観察することが困難となる。このため、画像全体にピントの合った画像を深度合成によって作成する手法が利用されている。深度合成は、高さ方向にレンズまたは試料を移動させ、光軸方向における相対距離を変化させて複数の画像を撮影し、ピントの合った部分を抽出して合成することで、焦点深度の深い画像を撮像する。また、複数の画像を撮影する際に、レンズまたは観察対象の移動量を同時に記録しておけば、合成画像を作成する際に観察対象の高さ情報も得ることができるので、取得した画像を３次元データとして構築することも可能である。３次元データに基づいて３Ｄ画像を拡大観察装置の表示部に再現することで、様々な視点や角度から立体的に画像を観察、評価したり、高さなど表面形状の測定を行うことができる。
【０００４】
このようにして構築された３次元画像データを再利用のため保存する場合、一般には２次元画像と別個のファイルとして保存される。この結果、同じ観察対象に対して目的に応じて複数のファイルを管理する必要が生じる。特に、これらの３次元画像データファイルは通常２次元画像データファイルとの間で特別な関連付けがなされていないため、ユーザ側で同じファイル名を付けるなどの工夫が必要となり、管理が面倒となる。またファイル数が多くなるとファイルの対応関係の把握が複雑になり、必要なファイルが直ぐに探せ出せなかったり、ファイルが散逸するおそれもある。またファイルの保存、オープンも２次元画像データ、３次元画像データそれぞれで必要となり、操作が煩雑となる。
【０００５】
また、２次元画像データのフォーマットは規格化された汎用的なデータ形式が普及しており、例えばｊｐｅｇやｔｉｆｆといった２次元画像データを表示可能なアプリケーションソフトが広く普及しているため、多くの環境で容易に扱える。これに対して、３次元データを利用できるアプリケーションソフトは一般的でなく、ファイル形式も独自のフォーマットが多く併存する。このため、多くの環境では３次元データを利用できず、３次元データを扱える専用のアプリケーションソフトを使用していないユーザはこれを扱えないという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２１４７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。本発明の主な目的は、３次元データを容易に管理できる拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１の拡大観察装置は、観察対象を撮像して２次元観察画像データを取得するための撮像部と、前記撮像部で取得した複数の２次元観察画像データと、撮像時の高さ情報に基づいて、３次元の観察画像データを生成するための制御部と、前記制御部で生成された３次元の観察画像データを表示するための表示部と、前記表示部で表示される３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力するための出力部と、前記出力部で出力された画像データファイルを保存するための画像データ記憶部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の拡大観察装置は、請求項１に記載の拡大観察装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３の拡大観察装置は、請求項２に記載の拡大観察装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、請求項４の拡大観察装置は、請求項１から３のいずれかに記載の拡大観察装置であって、前記出力部で３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、前記表示部で表示される３次元画像を所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、請求項５の拡大観察装置は、請求項１から４のいずれかに記載の拡大観察装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、請求項６の拡大観察装置は、請求項１から５のいずれかに記載の拡大観察装置であって、前記出力部で出力される２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の画像ファイル生成装置は、２次元画像データと、該２次元画像データ撮像時の高さ情報とを取得するための入力部と、前記入力部で取得した複数の２次元観察画像データと相対高さ情報に基づいて、３次元の画像データを生成するための制御部と、前記制御部で生成された３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力するための出力部と、前記出力部で出力された画像データファイルを保存するための画像データ記憶部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項８の画像ファイル生成装置は、請求項７に記載の画像ファイル生成装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、請求項９の画像ファイル生成装置は、請求項８に記載の画像ファイル生成装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、請求項１０の画像ファイル生成装置は、請求項７から９のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、前記出力部で３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、３次元画像データを所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、請求項１１の画像ファイル生成装置は、請求項７から１０のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、前記出力部で２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、請求項１２の画像ファイル生成装置は、請求項７から１１のいずれかに記載の画像ファイル生成装置であって、前記出力部で出力される２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３の画像ファイル生成プログラムは、２次元画像データと、該２次元画像データ撮像時の相対高さ情報とを取得する機能と、取得した複数の２次元観察画像データと相対高さ情報に基づいて、３次元の画像データを生成する機能と、生成された３次元画像データを任意の２次元画像データに埋め込んで、一の画像データファイルとして出力する機能と、出力された画像データファイルを保存する機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項１４の画像ファイル生成プログラムは、請求項１３に記載の画像ファイル生成プログラムであって、２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データに関する情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、請求項１５の画像ファイル生成プログラムは、請求項１４に記載の画像ファイル生成プログラムであって、前記３次元画像データに関する情報として、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズの少なくともいずれかを含む情報を、２次元画像データフォーマット中のユーザが利用可能な領域に記録することを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、請求項１６の画像ファイル生成プログラムは、請求項１３から１５のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、前記３次元画像データを埋め込む先の２次元画像データが、３次元画像データを所望の表示状態として取得された２次元画像データであることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、請求項１７の画像ファイル生成プログラムは、請求項１３から１６のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、２次元画像データ中に埋め込まれる３次元画像データのデータ領域を圧縮することを特徴とする。
【００２４】
さらにまた、請求項１８の画像ファイル生成プログラムは、請求項１１から１４のいずれかに記載の画像ファイル生成プログラムであって、前記２次元画像データのフォーマットが、ｊｐｅｇまたはｔｉｆｆのいずれかであることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１９のコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、請求項１３から１８のいずれかに記載される画像ファイル生成プログラムを格納したものである。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＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ｂｌｕ−ｌａｙディスク等の磁気ディスク、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。また上記のプログラムは、ネットワークを介してダウンロード可能な形態も含まれる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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よれば、一般に利用が容易な２次元画像データ中に、３次元画像データを埋め込んで利用できる。これによってユーザは一のファイルのみを保存すればよく、３次元画像データと２次元画像データを個別に保存し管理する必要が無くなり、ファイルの扱いが容易となる。また一のファイル内に２次元画像データと３次元画像データが格納されているため、ユーザが３次元画像データを扱えるアプリケーションソフトを有していなくとも、２次元画像データの閲覧は汎用的な表示ソフトを利用すれば可能となる。また３次元画像データを利用できる専用のアプリケーションソフトがあれば、埋め込まれた３次元画像データを利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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。
【００２８】
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。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２９】
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、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線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。なお本明細書において拡大観察装置とは、拡大観察装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた撮像システムも含む意味で使用する。
【００３０】
また、本明細書において拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成プログラムは、３次元画像データを含む画像ファイル生成を行うシステムそのもの、ならびに画像ファイル生成に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで画像生成そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成プログラムに該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末、携帯型電子機器、ＰＤＣやＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＦＯＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ、ＩＭＴ２０００や第４世代等の携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ページャ、スマートフォンその他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、ＯＳ等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。
【００３１】
［第１の実施の形態］
以下、図１から図２を用いて、本発明の第１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の試料を照明するための照明部６０と、照明部６０により照明された試料を撮像する撮像部１０と、撮像部１０で撮像された拡大画像を表示する表示部５２を有する情報処理装置５０を備える。さらに図１の拡大観察装置は、試料を固定する試料固定部（試料Ｓを載置するステージ３０）と、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Ｓからの反射光または透過光を電気的に読み取る撮像素子（ＣＣＤ１２）と、試料固定部と光学系１１の光軸方向における相対距離を変化させ焦点を調整する焦点調整部（ステージ昇降器２０）とを備える。さらにまた情報処理装置５０は、図２に示すように、焦点調整部によって焦点を調整したときの試料固定部と光学系１１の光軸方向における相対距離に関する焦点距離情報を、光軸方向とほぼ垂直な面内における試料の２次元位置情報と共に記憶する焦点距離情報記憶部（メモリ５３）と、撮像素子によって読み取られた画像を表示する表示部５２と、表示部５２によって表示された画像の一部の領域を少なくとも一つ設定可能な領域設定部（操作部５５、ポインティングデバイス５５Ａ）と、領域設定部によって設定された領域に対応する試料Ｓの一部または全部に関する焦点距離情報記憶部に記憶された焦点距離情報に基づいて、領域設定部によって設定された領域に対応する試料Ｓの光軸方向における平均高さを演算する演算部（制御部５１）とを備える。この拡大観察装置は、光学系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または透過光を電気的に読み取る撮像素子を用いて、指定された領域に対応する試料の光軸方向における平均高さ（深さ）を演算できる。
【００３２】
撮像部１０は、図２に示すように、試料Ｓを載置する試料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に固定された試料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操作部５５と、操作部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。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。
【００３３】
操作部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。一般的な操作部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。またこれらの操作部５５は、拡大観察用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、操作部５５はマウス５５ａ等のポインティングデバイス５５Ａで構成される。操作部５５は、後述する観察視点や拡大・縮小率等を変更するための変更部として機能する。
【００３４】
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、試料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等の操作部５５を備える。表示部５２には、観察画像が表示される。
【００３５】
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に別途拡大観察用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用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用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。
【００３６】
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操作部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上に載置された試料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。
【００３７】
［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に固定された試料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。
【００３８】
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、試料固定部であるステージ３０と、光学系１１および撮像素子である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、試料固定部と光学系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試料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。
【００３９】
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上に結像された試料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）における試料の２次元位置情報としての画素の配置情報（ｘ、ｙ）と共にメモリ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、その光学系および撮像素子における解像度において試料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。
【００４０】
また、以上の説明では試料固定部の一例として、試料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、その先端に試料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。
【００４１】
図１に示す照明部６０は、試料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。
【００４２】
［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５２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によって試料Ｓを撮像した観察画像を表示部５２に表示する。一般にＣＣＤ等の撮像素子の性能は、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。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る拡大観察装置を、図３を用いて説明する。第２の実施の形態の拡大観察装置において、撮像部であるカメラは、試料Ｓに対して照射された第一の光源（レーザ１０１）からの光の反射光を第一の光学系１００を介して第一の受光素子（フォトダイオード１１２）によって受光する第一の撮像部と、試料Ｓに対して照射された第二の光源（白色ランプ２０１）からの光の反射光を第二の光学系２００を介して第二の受光素子（ＣＣＤ２１２）によって受光する第二の撮像部とを備える。
【００４４】
まず、第一の撮像部について説明する。第一の光学系１００は、試料Ｓに単色光（例えばレーザ光）を照射するレーザ１０１、第一のコリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、１／４波長板１０４、水平偏向装置１０５、垂直偏向装置１０６、第一のリレーレンズ１０７、第二のリレーレンズ１０８、対物レンズ１０９、結像レンズ１１０、ピンホール板１１１、フォトダイオード１１２を有する。
【００４５】
第一の光源には、例えば赤色レーザ光を発する半導体レーザ１０１が用いられる。レーザ駆動回路１１５によって駆動されるレーザ１０１から出射されたレーザ光は、第一のコリメートレンズ１０２を通り、偏光ビームスプリッタ１０３で光路を変えられ、１／４波長板１０４を通過する。この後、水平偏向装置１０５および垂直偏向装置１０６によって水平（横）方向および垂直（縦）方向に偏向された後、第一のリレーレンズ１０７および第二のリレーレンズ１０８を通過し、対物レンズ１０９によってステージ３０上に置かれた試料Ｓの表面に集光される。
【００４６】
水平偏向装置１０５および垂直偏向装置１０６は、それぞれガルバノミラーで構成され、レーザ光を水平および垂直方向に偏向させることにより、試料Ｓの表面をレーザ光で走査する。ステージ３０は、ステージ昇降器２０によりｚ方向（光軸方向）に駆動される。これにより、対物レンズ１０９の焦点と試料Ｓとの光軸方向での相対距離を変化させることができる。
【００４７】
試料Ｓで反射されたレーザ光は、上記の光路を逆に辿る。すなわち、対物レンズ１０９、第二のリレーレンズ１０８および第一のリレーレンズ１０７を通り、水平偏向装置１０５および垂直偏向装置１０６を介して１／４波長板１０４を再び通る。この結果、レーザ光は偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、結像レンズ１１０によって集光される。集光されたレーザ光は、結像レンズ１１０の焦点位置に配置されたピンホール板１１１のピンホールを通過してフォトダイオード１１２に入射する。フォトダイオード１１２は受光量を電気信号に変換する。受光量に相当する電気信号は、出力アンプおよびゲイン制御回路（図示せず）を介してＡ／Ｄコンバータ１１３に入力され、デジタルデータに変換される。ここでは、第一の受光素子としてフォトダイオードを用いる例を示したが、フォトマルチプライヤ等を用いてもよい。また、レーザ１０１は赤色レーザに限定されず、青色、紫外光レーザを用いてもよい。このような短波長レーザを用いることによって高解像度の高さデータが得られる。
【００４８】
上記のような構成の第一の撮像部により、試料Ｓの高さ（深さ）情報を得ることができる。以下に、その原理を簡単に説明する。上述のように、ステージ３０がステージ昇降器２０のステッピングモータ２１およびモータ制御回路２２によってｚ方向（光軸方向）に駆動されると、対物レンズ１０９の焦点と試料Ｓとの光軸方向における相対距離が変化する。そして、対物レンズ１０９の焦点が試料Ｓの表面（被測定面）に結ばれたときに、試料Ｓの表面で反射されたレーザ光は上記の光路を経て結像レンズ１１０で集光され、ほとんどすべてのレーザ光がピンホール板１１１のピンホールを通過する。したがって、このときにフォトダイオード１１２の受光量が最大になる。逆に、対物レンズ１０９の焦点が試料Ｓの表面（被測定面）からずれている状態では、結像レンズ１０９によって集光されたレーザ光はピンホール板１１１からずれた位置に焦点を結ぶので、一部のレーザ光しかピンホールを通過することができない。その結果、フォトダイオード１１２の受光量は著しく低下する。
【００４９】
したがって、試料Ｓの表面の任意の点について、ステージ３０をｚ方向（光軸方向）に駆動しながらフォトダイオード１１２の受光量を検出すれば、その受光量が最大になるときのステージ３０の高さを求めることができる。
【００５０】
実際には、ステージ３０を１ステップ移動するたびに水平偏向装置１０５および垂直偏向装置１０６によって試料Ｓの表面を走査してフォトダイオード１１２の受光量を取得する。図４は、１つの点（画素）におけるステージ３０の高さｚに対する受光データＤの変化を示す。ステージ３０を測定範囲の下端から上端までｚ方向に移動させたとき、走査範囲内の複数の点（画素）について、図４に示したように高さｚに応じて変化する受光データＤが得られる。この受光データＤに基づいて、最大受光量とそのときの焦点距離Ｚｆが各点（画素）ごとに得られる。この受光データＤの最大値に対応するステージ３０の高さｚが焦点距離Ｚｆとなる。したがって、この焦点距離Ｚｆに基づいて試料Ｓの表面高さのｘ−ｙ平面での分布が得られる。この処理は、インターフェイス５３を介して入力されると共にメモリ５３に記憶されたＣＣＤ１２の受光データＤを画素の配置情報（ｘ、ｙ）および高さ情報ｚに基づいて、制御部５１によって行われる。
【００５１】
得られた表面高さの分布は、いくつかの方法で表示部５２に表示することができる。例えば３次元表示によって試料の高さ分布（表面形状）を立体的に表示することができる。あるいは、高さデータを輝度データに変換することにより、明るさの２次元分布として表示できる。高さデータを色差データに変換することにより、高さの分布を色の分布として表示してもよい。
【００５２】
第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、第一の撮像部によって得られた高さデータに基づき、ポインティングデバイス５５Ａ等によって表示部５２の画像上の２点を指定することによって矩形状に領域の設定を行い、領域内の平均高さや各領域間の相対高さを演算し、表示部５２に表示することができる。
【００５３】
また、ｘ−ｙ走査範囲内の各点（画素）について得られた受光量を輝度データとする輝度信号から、試料ｗの表面画像（白黒画像）が得られる。各画素における最大受光量を輝度データとして輝度信号を生成すれば、表面高さの異なる各点でピントの合った被写界深度の非常に深い共焦点画像が得られる。また、任意の注目画素で最大受光量が得られた高さ（ｚ方向位置）に固定した場合は、注目画素の部分と高低差が大きい部分の画素の受光量は著しく小さくなるので、注目画素と同じ高さの部分のみが明るい画像が得られる。
【００５４】
次に、第二の撮像部について説明する。第二の光学系２００は、試料Ｓに白色光（カラー画像撮影用の照明光）を照射するための第二の光源２０１、第二のコリメートレンズ２０２、第１ハーフミラー２０３、第２ハーフミラー２０４、第２受光素子としてのＣＣＤ２１２を有する。また、第二の光学系２００は第一の光学系１００の対物レンズ１０９を共用し、両光学系１００、２００の光軸は一致している。
【００５５】
第二の光源２０１には例えば白色ランプが用いられるが、特に専用の光源を設けず、自然光または室内光を利用してもよい。第二の光源２０１から出た白色光は、第二のコリメートレンズ２０２を通り、第一のハーフミラー２０３で光路を曲げられ、対物レンズ１０９によってステージ３０上に置かれた試料Ｓの表面に集光される。
【００５６】
試料Ｓで反射された白色光は、対物レンズ１０９、第一のハーフミラー２０３、第二のリレーレンズ１０８を通過し、第二のハーフミラー２０４で反射されてカラーで受光可能なＣＣＤ２１２に入射して結像する。ＣＣＤ２１２は、第一の光学系１００のピンホール板１１１のピンホールと共役または共役に近い位置に設けられている。ＣＣＤ２１２で撮像されたカラー画像は、ＣＣＤ制御回路２１３によって読み出されると共にデジタルデータに変換される。このようにして得られたカラー画像は、試料Ｓの観察用の拡大カラー画像として表示部５２に表示される。
【００５７】
また、第一の撮像部で得られた被写界深度の深い共焦点画像と第二の撮像部で得られた通常のカラー画像とを組み合わせて、すべての画素でピントの合った被写界深度の深いカラー共焦点画像を生成し、表示することもできる。例えば、第二の撮像部で得られたカラー画像を構成する輝度信号を第一の光学系１００で得られた共焦点画像の輝度信号で置き換えることにより、簡易的にカラー共焦点画像を生成することができる。
【００５８】
ここでは、共焦点光学系である第一の光学系１００を有する第一の撮像部と非共焦点光学系である第二の光学系２００を有する第二の撮像部を備える拡大観察装置を示したが、第１の撮像部のみを備える構成とすることもできる。
【００５９】
また、第１の実施の形態に係る拡大観察装置のように、受光素子は２次元状に配置された画素毎に受光量を読み取る２次元撮像素子（例えばＣＣＤ）であり、焦点調整部が領域設定部によって設定された領域に対応する試料の一部または全部に対応する受光量の和に基づいて焦点を調整する構成とした場合、共焦点光学系のような複雑な構成を必要とすることなく、簡単な構成で試料の高さを測定することができる。特に、この拡大観察装置においては、画素単位でなく、操作者によって設定された領域単位、すなわち相当数の画素の相対距離に対する受光データの変化から受光データの最大値を判断すると共に、そのときの平均焦点距離に基づいて平均高さを演算することから、白色光を光源としＣＣＤを受光素子として用いた場合であっても、各画素における受光データの焦点距離に対する変化のばらつきを低減でき、信頼性の高い平均高さの測定を行うことができる。さらに、２次元撮像素子としてカラーＣＣＤを用いる場合は、ＲＧＢの受光データに基づいてその画素の受光データを算出してもよく、またＲＧＢのうちの１または２の色調の受光データに基づいてその画素の受光データとしてもよい。
【００６０】
また、領域設定部によって設定された領域が、試料の大きさよりも大きく試料の全部を含んでいる場合には、試料以外の部分、すなわちステージの上面は平均高さの演算の対象から除外することが好ましい。より正確な試料の高さを演算することができるからである。この場合ステージの上面であるか否かは、その画素とその画素に隣接する画素との高さの差が所定高さ以上あるか否か等によって判別することができる。もちろん、領域設定部によって設定された領域が、試料の一部であっても、ステージの上面が領域に含まれる場合は、平均高さの演算の対象から除外することが好ましい。
【００６１】
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。また、以上の説明では、試料固定部の一例として、試料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試料を固定する構成とすることもできる。
【００６２】
［３次元画像］
また拡大観察装置は、２次元的な画像のみならず、３次元画像を表示させることもできる。３次元データに基づいて３Ｄ画像を拡大観察装置の表示部５２に再現することで、様々な視点や角度から立体的に画像を観察、評価したり、高さなど表面形状やプロファイルの測定を行うことができる。３次元画像を生成して表示するには、例えば光軸方向における相対距離、すなわち観察対象の試料とレンズの距離を変化させて、画像を複数枚撮像し、同時に画像撮像時の移動量を記録しておく。これによって合成画像を作成する際に観察対象の高さ情報も得ることができるので、取得した画像を３次元データとして構築できる。
【００６３】
一般的な３次元データの撮像方法を図５に基づいて説明する。まずステップＳ１で撮像部１０、ステージ昇降器２０および情報処理装置５０等を初期化する。そしてステップＳ２で、レンズの移動量と移動範囲を設定する。レンズの移動範囲はレンズの高さの範囲であり、例えばユーザが大まかな高さを移動開始位置として指定する。またレンズの移動量はレンズの一回当たりの移動距離であり、細かく設定するほど詳細な画像が撮像できる反面、生成に時間がかかるので、観察目的に応じて適切な値に設定する。指定方法としては、ユーザが画像の精細さを指定し、これに応じた移動距離を拡大観察装置側が自動的に設定したり、ユーザが直接移動距離を数値などで指定する、あるいはデフォルトの既定値を利用するなどの方法がある。
【００６４】
次にステップＳ３では、上記で指定された移動開始位置にレンズを設定する。そしてステップＳ４で撮像を開始する。撮像後、ステップＳ５でレンズをステップＳ２で設定された移動量だけ移動させ、ステップＳ６で移動範囲が終了位置に達したか否かを判定を行う。終了位置に達していない場合はステップＳ４に戻って撮像と移動ステップを繰り返す。移動の結果、ステップＳ２で設定された移動範囲を終えた時点でステップＳ７に移行し、２次元の撮像画像を合成する。そしてステップＳ８で、撮像された２次元データに基づいて３次元画像データを構築し、表示部５２に表示させる。３次元データの構築には、レンズの位置とそのときに撮像された画像から、高さ方向に変化するプロファイルが演算できるので、異なる高さ毎に撮像された複数枚の２次元画像データを合成することで、立体的な形状を構築できる。例えば撮像された２次元画像で得られる離散的なプロファイルを補完して、連続的なプロファイルを合成する。この処理はハードウェア的に高速に行うことができる。
【００６５】
以上のようにして構築された３次元画像は、自由に視点の変更や画像の回転、反転、変形、拡大・縮小等して表示させることができる。変更操作は、変更部の一形態であるマウス５５ａ等のポインティングデバイス５５Ａで行われる。画像の回転は、マウス５５ａを操作し、画像を選択してドラッグしたままマウスポインタを移動させることで、ドラッグされた方向に回転する。また拡大・縮小は、ホイールマウスのスクロールボタン５５ｄに画面の拡大、縮小機能を割り当てることも可能である。これらの方法に限られず、変更部として操作ボタンやツールをソフトウェア画面上に配置して操作したり、操作機能をキーボードの特定のキーに割り付けたり、操作用の専用ハードウェアを変更部とすることもできる。
【００６６】
このような３次元画像の取得方法や、取得された３次元データの表示を変更する手法は、既知の方法や将来開発される方法が適宜利用できる。例えば、オープンＧＬ（Open Graphics Library）等のＡＰＩが利用できる。
【００６７】
［２次元画像データの保存］
以上のようにして構築された３次元画像データを、表示部に表示すると共に画像データ記憶部の一態様である内部メモリにデータを保存する。３次元画像の保存には、３次元画像データのみを特定の３次元画像ファイルフォーマットで保存する他、任意の２次元画像に埋め込む形で２次元画像ファイルフォーマット形式で保存することもできる。例えば、３次元画像を所望の姿勢や倍率、光源や透過等の条件で表示させ、表示された３次元画像を２次元画像として取得した上で、この２次元画像データに元の３次元画像データを埋め込んで保存することもできる。ユーザは変更部の一形態であるマウス５５ａやツールを使って３次元画像の視点や拡大率を調整し、所望の姿勢で観察対象を表示させる。このとき表示部に表示される画像をキャプチャして、２次元画像として取り込む。
【００６８】
２次元画像のデータフォーマットは、汎用的な形式が望ましい。画像フォーマットとしては、ＪＰＥＧ、ＪＰＥＧ２０００、ＴＩＦＦ、ＢＭＰ、ＰＮＧ、ＧＩＦ、ＷＭＦ、ＥＭＦ等が挙げられる。この内、ユーザが自由に設定可能な領域を持つ形式が望ましく、特にＪＰＥＧ、ＴＩＦＦが好適に利用できる。なおここでいうユーザとは、装置の使用者でなく、装置を設計する者を指す。
【００６９】
ＪＰＥＧやＴＩＦＦ形式のデータファイルには、図６、図７に示すようなユーザが利用可能な領域が存在する。図６はＪＰＥＧ圧縮データの基本構造を示す。圧縮データファイルはＩＳＯ／ＩＥＣ１０９１８−１に規定されるＪＰＥＧ  ＢａｓｅｌｉｎｅＤＣＴフォーマットに準拠して記録し、これにアプリケーションマーカセグメント（ＡＰＰ１）を挿入する。また必要に応じてＡＰＰ１の直後に連続してＡＰＰ２を複数個記録することもできる。ＡＰＰ１の内部は、ＡＰＰ１マーカ、Ｅｘｉｆの識別コード、付属情報本体から構成される。これらをすべて含んだＡＰＰ１のサイズは、ＪＰＥＧの規格により６４ｋバイト以下とする。付属情報はファイルヘッダを含むＴＩＦＦの構造をとり、最大２つのＩＦＤ（０ｔｈ  ＩＦＤ、１ｓｔ  ＩＦＤ）を記録できる。この内、０ｔｈ  ＩＦＤには圧縮されている二次元画像に関する付属情報を記録する。また１ｓｔ  ＩＦＤにはサムネイル画像を記録することができる。一方、ＡＰＰ２の内部は、ＡＰＰ２マーカ、ＦＰＸＲ（FlashPix Ready）の識別コード、およびFlashPix用拡張データ記録のためのコンテンツリスト、またはストリームデータから構成される。ＡＰＰ２もＡＰＰ１と同じく６４ｋバイト以下の制限があり、これ以上のデータを記録する際はＡＰＰ２を複数個連続して記録する。また図７は、Ｅｘｉｆ  ＩＦＤに記録される付属情報（フィールド名、コード）一覧表である。この図に示すように、タグ情報として様々な情報をユーザは付加することができる。
【００７０】
［３次元画像データと２次元画像データの統合］
このようにして３次元画像を所望の状態で表示させて取得した２次元画像データに、元となる３次元画像データを埋め込み、一のファイルに統合することで、同一の観察対象に関する２次元データと３次元データを個別に保存することなく、１ファイルで利用できるようになる。この処理は、拡大観察装置で行う他、専用の画像ファイル生成装置で行うこともできる。画像ファイル生成装置は、撮像部などの画像撮像のためのハードウェアを持たず、取得された画像の処理を行う装置である。以下、拡大観察装置で３次元画像を２次元画像に埋め込む手順を図８に基づき説明する。
【００７１】
まずステップＳ１で装置の初期化を行った後、高さの異なる２次元画像を撮影する（ステップＳ２）。ここでは、撮像部と観察対象の相対高さを変更しながら、撮像部で観察対象のスライス画像を複数枚取得する。そしてステップＳ３で３Ｄ処理と表示を行う。具体的には、複数のスライス画像と相対高さ情報から３次元の立体画像を構築して、作成された３次元画像を表示部に表示させる。次にステップＳ４で、作成された３次元画像を保存するか否かを判定する。保存しない場合は処理を終了し、保存する場合はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ファイラーを表示させる。ファイラーは、拡大観察装置に保存されている２次元画像をサムネイルなどの一覧形式で表示させる。そしてユーザは、ファイラー中から３次元画像データを埋め込む先の２次元画像を選択する（ステップＳ６）。すると拡大観察装置は、選択された２次元画像データと３次元画像データを結合する（ステップＳ７）。ここでは、２次元画像データの画像フォーマットをベースとして、この中に３次元画像データを埋め込んだ形の２次元画像データを生成する。
【００７２】
上述のとおり、ＪＰＥＧやＴＩＦＦ形式のデータにはユーザが利用可能な領域が存在するので、この領域に３次元画像データに関する情報を記録する。ここでは、３次元画像データを結合していることを示すフラグデータ、３次元画像データの結合領域アドレス、３次元画像データのサイズを上記の領域に書き込む。さらに、指定された領域に３次元画像データを結合した２次元画像データを作成する。このようにして生成されるファイルの構成の一例を図９に示す。この図に示すように、２次元画像データファイルのヘッダ情報に３次元画像データに３次元画像データに関する情報を記録し、さらに２次元画像データの後ろに３次元画像データを追加している。
【００７３】
このファイルは、３次元画像データを埋め込んでいるものの、ファイル形式としては汎用的な２次元画像ファイルの形式に従っている。したがって、画像ファイルを表示可能なソフトウェアで読み込み、２次元画像データ部分を表示することが可能である。ソフトウェアとしては、例えばフォトレタッチソフトなどの画像加工編集ソフトやインターネットブラウザ、ビューワソフトなどが利用できる。なお、３次元データに非対応のソフトウェアでこの２次元画像データを加工すると、通常の２次元画像データ形式に書き換えられてしまうため３次元画像データは失われる。ファイルをオープンしても、閲覧のみで書き込みをしない限りは元のファイルのデータ構造は維持されるため３次元データも保持される。
【００７４】
また、３次元データの閲覧に対応した専用ソフトでこのファイルを読み込むと、２次元画像データと共に３次元画像データも表示できる。専用表示ソフトでファイルを読み込む場合は、ヘッダ情報の記録された３次元画像データの結合フラグを確認する。これによって３次元画像データが取り出され、３次元画像の表示が可能となる。また上述のとおり、３次元画像データの表示視点の変更や拡大率を変化させて表示させることも可能である。さらに、ソフトの同一画面上で２次元画像データと３次元画像データを同時に表示可能としたり、それぞれ加工や編集も可能とすることもできる。さらにまた、３次元画像を所望のアングルに設定し、既に記録されている２次元画像データ部分を新たな２次元画像で書き換えることも可能となる。加えて、３次元画像データの結合を解除し、２次元画像データのみとすることもできるし、新たな２次元画像データに３次元画像データを埋め込むこともできる。
【００７５】
以上のような画像データの生成、編集機能を備える装置やプログラムの他、このような機能を省き閲覧のみを可能とした簡易的な閲覧装置や閲覧プログラムとすることもできる。すなわち、３次元データおよび２次元データの表示や視点、拡大率などの変更は可能であるが、３次元データの生成はできない制限付のソフトウェアとする。例えば、閲覧プログラムを３次元データ付２次元画像データと共に送付あるいは配布することで、専用の画像ファイル生成プログラムが無くても３次元画像データを表示することが可能となる。例えば、閲覧プログラムを特定のホームページからダウンロード可能とするなど、無償で配布すれば、作成された３次元画像データを誰でも利用できるようになるので、利用が促進され普及しやすくなる。また３次元画像データの生成は閲覧ソフトではできないため、画像ファイル生成プログラムの需要も高まり、さらに利用の拡大が期待できる。
【００７６】
上記のように２次元画像データに埋め込まれる３次元画像データは、圧縮してデータ容量をコンパクトにすることもできる。３次元画像データのデータ領域を既知の圧縮アルゴリズムで圧縮し、データサイズを小さくする。特に３次元画像データはデータサイズが大きくなる傾向にあるので、圧縮することで記憶領域を圧迫せず、また転送が容易となる。
【００７７】
さらに、３次元画像データを暗号化して記録することもできる。データを暗号化することによってセキュリティを高め、情報漏洩のリスクを低減できる。暗号化のアルゴリズムも既知のアルゴリズムが適宜利用できる。
【００７８】
なお３次元画像データを埋め込む２次元画像データは、３次元画像データに基づいて取得した画像に限られず、任意の画像を利用できることはいうまでもない。例えば、３次元画像データを生成する際の基準となった複数の２次元画像データから任意の一枚を選択して、選択された２次元画像データを３次元画像データの埋め込み先とする。あるいは、３次元画像データと無関係な２次元画像に３次元画像データを埋め込むことも可能である。例えば、機密性の求められる３次元画像データを電子メールなどで送信する際に、意図的に無関係な２次元画像に埋め込むことで、万一第三者に盗み見られた場合でも偽装して隠蔽できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の拡大観察装置、画像ファイル生成装置、画像ファイル生成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、顕微鏡やデジタルマイクロスコープ、デジタルカメラに利用して、３次元画像データを含む２次元画像を生成し閲覧できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態に係る拡大観察装置の外観図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る拡大観察装置のブロック図である。
【図４】高さｚに対する受光データの変化を示すグラフである。
【図５】３次元データの撮像方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】ＪＰＥＧ圧縮データの基本構造を示す概念図である。
【図７】図６のＥｘｉｆ  ＩＦＤに記録される付属情報を示す一覧表である。
【図８】３次元データの保存方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係る画像ファイル生成装置で生成されるファイル構成の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０・・・撮像部
１０ａ・・・カメラ
１１・・・光学系
１２、２１２・・・ＣＣＤ
１３、２１３・・・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
５３・・・メモリ
５４・・・インターフェイス
５５・・・操作部
５５Ａ・・・ポインティングデバイス
５５ａ・・・マウス
５５ｂ・・・左ボタン
５５ｃ・・・右ボタン
５５ｄ・・・スクロールボタン
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
７０・・・コンピュータ
１００・・・第一の光学系
１０１・・・レーザ
１０２・・・第一のコリメートレンズ
１０３・・・偏光ビームスプリッタ
１０４・・・１／４波長板
１０５・・・水平偏向装置
１０６・・・垂直偏向装置
１０７・・・第一のリレーレンズ
１０８・・・第二のリレーレンズ
１０９・・・対物レンズ
１１０・・・結像レンズ
１１１・・・ピンホール板
１１２・・・フォトダイオード
１１３・・・Ａ／Ｄコンバータ
１１５・・・レーザ駆動回路
２００・・・第二の光学系
２０１・・・白色ランプ
２０２・・・第二のコリメートレンズ
２０３・・・第１ハーフミラー
２０４・・・第２ハーフミラー
Ｓ・・・試料
【図１】
2005077253.tif 000003
【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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