(57)【要約】【課題】  動画モード時はノイズリダクション処理を動作させ、静止画モード時はノイズリダクション処理動作をさせないで、撮像した画像を記憶する撮像装置を提供する。【解決手段】  ＣＣＤにより撮像した画像信号を出力する撮像装置は、画像信号に含まれるノイズを軽減させる信号処理部（４７，４９，６３，６４，６５，６６）と、この画像信号を、信号処理部（４７，４９，６３，６４，６５，６６）へ通過させるか否かを切り換えるＳＷ（５１）と、ＳＷ（５１）で切り換えられて得られた画像信号を記憶する画像メモリ（４６）と、を備えることにより、上記課題の解決を図る。【選択図】      図３
2005184641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子により撮像した画像信号を出力する撮像装置において、
前記画像信号に含まれるノイズを軽減させるノイズ軽減手段と、
前記画像信号と前記ノイズを軽減させた画像信号とのうちのいずれかを記憶させる制御を行う記憶制御手段と、を備え、
前記ノイズ軽減手段は、
前記画像信号の低域の周波数成分を抽出する低域成分抽出手段と、
前記画像信号の高域の周波数成分を抽出する高域成分抽出手段と、
前記高域成分抽出手段により抽出された高域の周波数成分のうち、所定値以上の振幅を抽出する振幅抽出手段と、
前記低域の周波数成分と前記所定値以上の振幅である高域の周波数成分とを合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記記憶制御手段は、
前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を記憶させ、
前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を記憶させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
動画像を取得する場合には、前記画像信号を増幅して当該画像信号のレベルを大きくし、かつ前記撮像素子の露光時間を短くし、
静止画像を取得する場合には、前記画像信号のレベルを小さくし、かつ前記撮像素子の露光時間を長くする
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、さらに第１の記憶手段と第２の記憶手段とを備え、
前記記憶制御手段は、
前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を前記第１の記憶手段に記憶させ、
前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を前記第２の記憶手段に記憶させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記記憶制御手段は、
前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を記憶させ、
前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号と前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号とを記憶させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記振幅抽出手段は、前記画像信号に応じて、前記所定値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、前記撮像した画像信号を該撮像素子内部で加算する素子内信号加算手段を備え、
前記振幅抽出手段は、前記加算の結果に応じて、前記所定値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記低域成分抽出手段により抽出される前記周波数成分の範囲を制御する低域成分抽出範囲制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記高域成分抽出手段により抽出される前記周波数成分の範囲を制御する高域成分抽出範囲制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置を備えた顕微鏡システム。
【請求項１３】
撮像素子により撮像した画像信号を出力する撮像装置の制御方法であって、
前記画像信号とノイズを軽減させた前記画像信号とのうちのいずれかを記憶させる制御を行い、
前記ノイズの軽減は、
前記画像信号の低域の周波数成分を抽出し、
前記画像信号の高域の周波数成分を抽出し、
前記高域の周波数成分のうち、所定値以上の振幅を抽出し、
前記低域の周波数成分と前記所定値以上の振幅である高域の周波数成分とを合成する
ことにより、行うことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記画像信号の前記ノイズを軽減して記憶し、
前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を記憶する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１５】
動画像を取得する場合には、前記画像信号を増幅して当該画像信号のレベルを大きくし、かつ前記撮像素子の露光時間を短くし、
静止画像を取得する場合には、前記画像信号のレベルを小さくし、かつ前記撮像素子の露光時間を長くする
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１６】
前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズを軽減した前記画像信号を記憶し、
前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号と前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号とを記憶する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１７】
前記所定値以上の振幅の抽出において、
前記画像信号に応じて、当該所定値を設定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１８】
前記撮像素子は、前記撮像した画像信号を該撮像素子内部で加算する素子内信号加算手段を備え、
前記所定値以上の振幅の抽出は、前記加算の結果に応じて、当該所定値を設定することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
前記画像信号の低域の周波数成分の抽出において、
当該周波数成分の範囲を制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２１】
前記画像信号の高域の周波数成分の抽出において、
当該周波数成分の範囲を制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２２】
前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項２１に記載の撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置に関し、特に顕微鏡用カメラなどに好適な固体撮像装置のノイズリダクション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影レンズ等の撮影光学系によって光学的に撮影された被写体像を撮像素子等の撮像手段によって光電変換し、この光電変換された電気信号としての画像信号を電子的に記録するようにした電子カメラ等の電子的撮像装置（以下、電子カメラという）が広く普及している。このような電子カメラにおいては、撮像手段としてＣＣＤなどが一般的に利用されている。
【０００３】
通常の場合、ＣＣＤにより光電変換して得られる電気信号としての画像信号には、同ＣＣＤの製造過程中における種々の要因により発生する白点キズ等の欠陥による固定パターンノイズの他、ショットノイズ等のランダムノイズが混在する。
そこで、より良好な画像を表示手段等に表示するために、上記画像信号からノイズ等を抑圧又は除去するための様々な信号処理が施されている。また、被写体像を画像として忠実に表示するために、上記画像信号に対して各種の補正等を施す様々な信号処理が行われている。
【０００４】
上記画像信号のノイズ軽減をリアルタイムに行うノイズリダクションの方式として図２６のようなノイズコアリング方式による雑音圧縮装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３。）。この方式は、映像信号の高域成分中の小振幅成分ノイズを除去する方式である。
【０００５】
図２６において、入力信号の所定周波数以下の低域信号成分を抽出するローパスフィルタ（以後、「ＬＰＦ」と記す）４７と、入力信号の所定周波数以上の高域信号成分を抽出するハイパスフィルタ（以後、「ＨＰＦ」と記す）６４と、ＨＰＦ６４を通した信号を所定のコアリングレベルでリミッタをかけるコアリング回路６５と、コアリング回路６５の出力信号とＬＰＦ４７との出力信号を加算する加算器５２と、が順次接続されている。
【０００６】
図２７は、一般的な電子的撮像装置におけるコアリング部によるコアリング処理の入出力特性を示す。同図に示されるように、通常のコアリング処理は、画像信号のＡ２信号から上記ＨＰＦ部６４によって抽出されたエッジ信号の入力Ａ２に対する出力にコアリングレベルＫ（不感帯域）を設け、これによりエッジ信号の出力のノイズ成分を抑圧するというものである。すなわち、コアリング回路６５の入力Ｐ１点とコアリング回路の出力Ｐ２点は、図２７に示すようにコアリングレベルＫの分リミッタをかけるようになっている。
【０００７】
このようなコアリング処理においては、上記コアリングレベルＫを拡げて、抑圧すべきノイズレベルを上げる程、即ちコアリングレベルを上げる程、図２８に示すようにＳ／Ｎ比は向上し、またコアリングレベルを低く設定すればＳ／Ｎ比も劣化するという傾向がある。
【０００８】
図２９は、図２６のノイズコアリング方式による雑音圧縮装置の動作を説明する図である。この雑音圧縮装置に、例えば入力信号として、図２９（Ａ）のようなノイズを含む撮像画像信号が入力される。ＬＰＦ４７では、この信号から図２９（Ｂ）に示すような低域の成分のみの低域信号成分が抽出される。ＨＰＦ６４では、この信号から図２９（Ｃ）に示すような撮像画像信号中の高域信号成分が得られる。この高域信号成分中の小振幅成分がノイズ成分である。
【０００９】
そこでコアリング回路６５では、コアリングレベルＫによりリミッタレベルが設定され、このリミッタレベルより小さい振幅のノイズ成分が除去され、図２９（Ｄ）に示すようなノイズ成分を除去した高域信号成分が得られる。最後にＬＰＦ４７で抽出された低域信号成分とコアリング回路６５でノイズを除去された高域信号成分とが加算器５２で混合され、図２９（Ｅ）に示すような、ノイズが除去された主力信号が出力される。
【００１０】
上記従来の電子カメラにおいては、被写体像の撮影を行う際に必要となる露出調節や焦点調節等の動作を自動的に行わしめるためのＡＥ（オートエクスポージャー）、ＡＦ（オートフォーカス）などの制御回路を設け、カメラの操作を容易にするようにしているものが普通である。また、ＡＥ、ＡＦや画角を合わせるためのフレーミング等を行う時の動画モードと、静止画を記録媒体等に記録する静止画モードとに分別できる。
【００１１】
一方、顕微鏡の観察法のひとつである蛍光観察法等、微弱な光を扱っている分野においては、数値解析が必要となるため画像処理をしない生データが必要になる。
図３０は、この微弱な光を静止画に取り込むときのタイミングチャートであり、上段から順に１フレーム単位の同期信号ＶＤ、ＣＣＤ撮像素子の動作モード、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスＴＧ、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板（サブストレート＝縦形オーバーフロードレインＶＯＦＤ）に強制排出するための基板印加高電圧パルスＶＳＵＢ、回路ゲイン状態、信号出力ＳＩＧの各信号と、メモリ記録動作、液晶やモニタ出力をする画像出力が示されている。
【００１２】
被写体が微弱な光なため、フォーカスや画角を合わせるための動画モード時は、フレームレートを早くしたいためゲインアップ（静止画モード時の４倍）をし、静止画撮影時は長時間露光をして撮影をしている。そうすると、画像出力には、動画時のゲインアップのためにノイズが重畳されている。
【特許文献１】特開平７−１６２８８号公報
【特許文献２】特開平１１−１１２８３７号公報
【特許文献３】特開平１１−１１３０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、顕微鏡等の測定・計測した画像データは、画像処理がされていない未加工のままのデータ（生データ）が必要な場合も試験・研究等の用途によってはあり得るので、このようなデータを別途格納する必要がある。
しかし、そのようなデータは静止画像のみでよく、動画像までも生データである必要はないので、静止画モード時には画像データを生データとして記憶し、動画モード時はノイズ除去等の画像処理をすることが考えられる。しかしながら、動画モード時においてはフレームレートが速くなるので、その分露光時間が短くなり、出力される画像信号のレベルが小さくなる。そのためゲインをアップさせて画像信号レベルを大きくするが、それに伴い、ノイズもゲインアップされてしまう。よって、このようにゲインアップをするため、Ｓ／Ｎが悪く、静止画を撮影してみないと、画像信号を確認できない場合が生じていた（ノイズが重畳しているため、画像信号がそのノイズに埋もれてしまうため）。
【００１４】
上記の課題に鑑み、本発明は、動画モード時はノイズリダクション処理を動作させ、静止画モード時はノイズリダクション処理動作をさせないで、撮像した画像を記憶する撮像装置を提供する。また、動画モード（レックビュー）時は露光時間を短くしてゲインを上げながらノイズリダクション処理を動作させ、静止画取り込み時は露光時間を長くしてゲインを下げ、ノイズリダクション処理動作をしないで記録することにより、高フレームレート高Ｓ／Ｎでかつ画像処理をしない静止画像を得ることができる撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、撮像素子により撮像した画像信号を出力する撮像装置において、前記画像信号に含まれるノイズを軽減させるノイズ軽減手段と、前記画像信号と前記ノイズを軽減させた画像信号とのうちのいずれかを記憶させる制御を行う記憶制御手段と、を備え、前記ノイズ軽減手段は、前記画像信号の低域の周波数成分を抽出する低域成分抽出手段と、前記画像信号の高域の周波数成分を抽出する高域成分抽出手段と、前記高域成分抽出手段により抽出された高域の周波数成分のうち、所定値以上の振幅を抽出する振幅抽出手段と、前記低域の周波数成分と前記所定値以上の振幅である高域の周波数成分とを合成する合成手段と、を備えることを特徴とする撮像装置を提供することによって達成できる。
【００１６】
このように構成することによって、撮影した画像をノイズ軽減未処理の画像信号（生データ）、またはノイズ軽減処理した画像信号として記憶することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、前記記憶制御手段は、前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を記憶させ、前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を記憶させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００１７】
このように構成することによって、静止画像をノイズ軽減未処理の画像信号（生データ）として、動画像をノイズ軽減処理した画像信号として記憶することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、動画像を取得する場合には、前記画像信号を増幅して当該画像信号のレベルを大きくし、かつ前記撮像素子の露光時間を短くし、静止画像を取得する場合には、前記画像信号のレベルを小さくし、かつ前記撮像素子の露光時間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００１８】
このように構成することによって、動画モード（ＲＥＣビュー）時は露光時間を短くしてゲインを上げながらノイズリダクション処理を動作させ、静止画取り込み時は露光時間を長くしてゲインを下げ、ノイズリダクション処理動作をしないで記録することにより、高フレームレート高Ｓ／Ｎでかつ画像処理をしない静止画像を得ることができる。
【００１９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、前記撮像装置は、さらに第１の記憶手段と第２の記憶手段とを備え、前記記憶制御手段は、前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を前記第１の記憶手段に記憶させ、前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を前記第２の記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２０】
このように構成することによって、動画像と静止画像を記憶する記憶装置を別々にすることができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、前記記憶制御手段は、前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号を記憶させ、前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号と前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号とを記憶させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２１】
このように構成することによって、ノイズリダクション有り無しの静止画像を瞬時に記憶媒体に記録できる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、前記振幅抽出手段は、前記画像信号に応じて、前記所定値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２２】
このように構成することによって、信号レベルに応じてコアリングレベルを可変できるため、レベル補正に応じたノイズリダクションが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、前記撮像素子は、前記撮像した画像信号を該撮像素子内部で加算する素子内信号加算手段を備え、前記振幅抽出手段は、前記加算の結果に応じて、前記所定値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２３】
このように構成することによって、ビニング数に応じてコアリングレベルを可変できるため、最適なノイズリダクションが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、前記低域成分抽出手段により抽出される前記周波数成分の範囲を制御する低域成分抽出範囲制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２４】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２５】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、前記高域成分抽出手段により抽出される前記周波数成分の範囲を制御する高域成分抽出範囲制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２６】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置を提供することによって達成できる。
【００２７】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１２に記載の発明によれば、請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置を備えた顕微鏡システムを提供することによって達成できる。
【００２８】
このように構成することによって、対物レンズの交換するなどして、解像度が変化した場合に適したＬＰＦやコアリングレベルを設定することにより、Ｓ／Ｎのよい電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムを提供することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１３に記載の発明によれば、撮像素子により撮像した画像信号を出力する撮像装置の制御方法であって、前記画像信号とノイズを軽減させた前記画像信号とのうちのいずれかを記憶させる制御を行い、前記ノイズの軽減は、前記画像信号の低域の周波数成分を抽出し、前記画像信号の高域の周波数成分を抽出し、前記高域の周波数成分のうち、所定値以上の振幅を抽出し、前記低域の周波数成分と前記所定値以上の振幅である高域の周波数成分とを合成することにより、行うことを特徴とする撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００２９】
このように構成することによって、撮影した画像をノイズ軽減未処理の画像信号（生データ）、またはノイズ軽減処理した画像信号として記憶することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１４に記載の発明によれば、前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記画像信号の前記ノイズを軽減して記憶し、前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号を記憶することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３０】
このように構成することによって、静止画像をノイズ軽減未処理の画像信号（生データ）として、動画像をノイズ軽減処理した画像信号として記憶することができる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１５に記載の発明によれば、動画像を取得する場合には、前記画像信号を増幅して当該画像信号のレベルを大きくし、かつ前記撮像素子の露光時間を短くし、静止画像を取得する場合には、前記画像信号のレベルを小さくし、かつ前記撮像素子の露光時間を長くすることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３１】
このように構成することによって、動画モード（ＲＥＣビュー）時は露光時間を短くしてゲインを上げながらノイズリダクション処理を動作させ、静止画取り込み時は露光時間を長くしてゲインを下げ、ノイズリダクション処理動作をしないで記録することにより、高フレームレート高Ｓ／Ｎでかつ画像処理をしない静止画像を得ることができる。
【００３２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１６に記載の発明によれば、前記撮像装置で動画像の撮影を行う場合には、前記ノイズを軽減した前記画像信号を記憶し、前記撮像装置で静止画像の撮影を行う場合には、前記撮像素子により撮像されたままの前記画像信号と前記ノイズ軽減手段によりノイズを軽減した前記画像信号とを記憶することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３３】
このように構成することによって、ノイズリダクション有り無しの静止画像を瞬時に記憶媒体に記録できる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１７に記載の発明によれば、前記所定値以上の振幅の抽出において、前記画像信号に応じて、当該所定値を設定することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３４】
このように構成することによって、信号レベルに応じてコアリングレベルを可変できるため、レベル補正に応じたノイズリダクションが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１８に記載の発明によれば、前記撮像素子は、前記撮像した画像信号を該撮像素子内部で加算する素子内信号加算手段を備え、前記所定値以上の振幅の抽出は、前記加算の結果に応じて、当該所定値を設定することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３５】
このように構成することによって、ビニング数に応じてコアリングレベルを可変できるため、最適なノイズリダクションが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１９に記載の発明によれば、前記画像信号の低域の周波数成分の抽出において、当該周波数成分の範囲を制御することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３６】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２０に記載の発明によれば、前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３７】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２１に記載の発明によれば、前記画像信号の高域の周波数成分の抽出において、当該周波数成分の範囲を制御することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３８】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２２に記載の発明によれば、前記周波数成分の範囲は、フィルタ行列の大きさ及び該行列の要素の重み付けにより制御されることを特徴とする請求項２１に記載の撮像装置の制御方法を提供することによって達成できる。
【００３９】
このように構成することによって、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明を用いることにより、動画モード時はノイズリダクション処理を動作させ、静止画モード時はノイズリダクション処理動作をさせないで、撮像した画像を記憶することができる。また、動画モード（レックビュー）時は露光時間を短くしてゲインを上げながらノイズリダクション処理を動作させ、静止画取り込み時は露光時間を長くしてゲインを下げ、ノイズリダクション処理動作をしないで記録することにより、高フレームレート高Ｓ／Ｎでかつ画像処理をしない静止画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。同図において、顕微鏡本体１には、ステージ２６上の試料３に対向する対物レンズ２７が配置されている。また、この対物レンズ２７を介した観察光軸上には、三眼鏡筒ユニット５を介して接眼レンズユニット６が配置されているとともに、結像レンズユニット１００を介して電子カメラ３６が配置されている。
【００４２】
図２は、上記の顕微鏡システムの詳細な構成を示す図である。同図では、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察などの各種の検鏡法を適宜選択可能な構成を示している。図２に示す顕微鏡システムには、照明系として、透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２が備えられている。
【００４３】
透過照明光学系１１には透過照明用光源１３が備えられ、この透過照明用光源１３から照射される透過照明光の光路上に、この透過照明光を集光するレクタレンズ１４、透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、折曲げミラー１７、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０が配置されている。
【００４４】
また、落射照明光学系１２には、落射照明用光源２１が備えられ、この落射照明用光源２１から照射される落射照明光の光路上に、落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５が配置されている。
透過照明光学系１１と落射照明光学系１２との各光軸が重なる観察光路Ｓ上には、観察の対象となる標本を載せる試料ステージ２６、対物レンズ２７が複数装着され、一つの対物レンズ２７を回転動作で選択し観察光路Ｓ上に位置させるためのレボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、例えば透過明視野観察または蛍光観察などの各種検鏡法に応じて観察光路Ｓ上のダイクロイックミラーを切り替えるためのキューブユニット３０、観察光路Ｓを観察光路Ｓａと観察光路Ｓｂとに分岐するビームスプリッタ３１が配置されている。
【００４５】
このビームスプリッタ３１は、三眼鏡筒ユニット５内に配置されている。ビームスプリッタ３１で手前に折り曲げられた観察光路Ｓａ上には、接眼レンズ６ａが配置されている。また、ビームスプリッタ３１を透過した観察光路Ｓｂ上には、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３、オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１と写真接眼レンズユニット３５からなる結像レンズユニット１００、及び電子カメラ3 6が配置されている。
【００４６】
中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、電子カメラ３６で撮像される像を変倍するための変倍ズームレンズ３３ａを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３を取り外すことができる。電子カメラ３６内には撮像素子４２が配置されている。
【００４７】
対物レンズ２７からの光像は、写真接眼レンズユニット３５内の写真接眼レンズ３５ａによって撮像素子４２の撮像面に結像する。オートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１内には、ビームスプリッタ３４が配置され、ここで観察光路Ｓｂから分岐された光路上には、ＡＦ用受光素子３４ａが配置されている。
【００４８】
オートフォーカスユニット３７１は、この受光素子３４ａからの出力信号をもとに合焦検出を行うもので、ＡＦ機能が不要な場合にはユニットごと取り外すことができる。透過照明光学系１１における透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ
１６１、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０、落射照明光学系１２における落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５、レボルバ２８、対物レンズ側光学素子ユニット２９、キューブユニット３０、ビームスプリッタ３１、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３は、それぞれモータライズされており、駆動回路部３７からの各駆動信号によって図示しない各モータにより駆動される。
【００４９】
一方、レボルバ２８には、観察光路Ｓ上に位置される対物レンズ２７の種類を検出する対物レンズ検出部３８が配置され、対物レンズ側光学素子ユニット２９には、リタデーション調整動作を検出するリタデーション調整動作検出部３９が配置され、写真接眼レンズユニット３５には、写真接眼レンズの種類を検出する写真接眼レンズ検出部４０が配置されている。
【００５０】
顕微鏡コントロール部４１は、顕微鏡全体の動作を制御するもので、透過照明用光源１３、落射照明用光源２１、駆動回路部３７、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０、及び電子カメラ３６が接続されている。顕微鏡コントロール部４１は、電子カメラ３６での撮像条件等を決めるＣＰＵ６０に従って、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１の調光を行うとともに、駆動回路部３７に対して制御指示を行う。
【００５１】
さらに顕微鏡コントロール部４１は、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１に対する制御状態、駆動回路部３７に対する制御状態を始め、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、写真接眼レンズ検出部４０からの検出情報を電子カメラ３６へフィードバックする。
【００５２】
＜第１の実施形態＞
図３は、本実施形態におけるシステム構成図である。同図は、上記顕微鏡システムに用いられる電子カメラの概念的な構成を示すブロック図である。同図において、電子カメラ３６は、撮像素子（ＣＣＤ）４２、ＣＤＳ回路４３、増幅器（ＡＭＰ）４４と、Ａ／Ｄ変換器４５、画像メモリ４６、メモリコントローラ５５、低周波信号処理部２００、高周波信号処理部２０１、加算器５２、スイッチ（ＳＷ）５１、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５９、ＤＲＡＭ５６と、圧縮伸長回路５７と、記録媒体５８、操作部６１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５３、及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）５４から構成されている。さらに、顕微鏡コントロール部４１を制御するＣＰＵ６０も含まれる。
【００５３】
低周波信号処理部２００は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７と低周波用γ補正回路４９からなる。また、高周波信号処理部２０１は、エッジ用γ補正回路６３、ＨＰＦ６４、コアリング部６５、及びエッジ強調回路６６からなる。
撮像素子（ＣＣＤ）４２は、カラーあるいは白黒画像を撮像するものであり、上述した顕微鏡の写真接眼レンズユニット３５とともに観察光路Ｓｂ上に配置されている。ＣＣＤなどの固体撮像素子（以下、単にＣＣＤという）４２は、顕微鏡により拡大される標本の観察像を撮像し光電変換する。
【００５４】
ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）４３は、ＣＣＤ４２の出力信号から画像信号成分を抽出する。増幅器（ＡＭＰ）４４は、ＣＤＳ回路４３の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するためのＡＧＣ回路等を含むゲイン制御手段である。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器４５は、ＡＭＰ４４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。画像メモリ４６は、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されるデジタル信号を記憶する。メモリコントローラ５５は、画像メモリ４６を制御する。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７は、画像メモリ４６から読み出された画像信号を低周波入力信号の所定周波数以下の低域信号成分を抽出する。
【００５６】
低周波用γ補正回路４９は、主信号のガンマ（γ）補正を行う。高周波用γ補正回路６３は、画像メモリ４６から読み出された信号のガンマ（γ）補正を行う。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部６４は、高周波用γ補正回路６３から出力される信号の低周波成分を除去して輪郭信号（以下、エッジ信号という）を抽出する。
【００５７】
コアリング部６５は、ＨＰＦ６4により生成されたエッジ信号のノイズ成分を抑圧して、Ｓ／Ｎ比を改善させるコアリング処理を行う。エッジ強調回路６６は、このコアリング部６５によってコアリング処理が施された高周波信号に所定の係数を掛け合わせる積算器を含み、エッジ強調処理を行う。
【００５８】
加算器５２は、エッジ強調回路６６から出力されるエッジ強調処理済みの高周波信号から低周波用γ補正回路４９から出力される信号に加算する。スイッチ（ＳＷ）５１は、加算器５２から出力される信号と画像メモリ４６から読み出された信号を切り替える。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５９は、画像信号を表示可能な形態に処理する信号処理回路を含む表示手段である。
【００５９】
ＤＲＡＭ５６は、画像信号を一時的に記憶するメモリ等からなるカメラ内蔵記憶手段である。圧縮伸長回路５７は、画像信号に圧縮処理及び伸長処理を施す。記録媒体５８は、画像信号を保存するメモリカード等の記憶媒体である。
操作部６１は、撮影時にＡＦ動作を開始させると共に、露光動作を開始させるトリガー信号を発生させ得るトリガースイッチ，対物レンズ動作スイッチ，開口絞り制御スイッチ等の複数のスイッチからなる。タイミングジェネレータ（ＴＧ）５３は、ＣＣＤ４２の駆動パルス等の同期信号を発生させる。シグナルジェネレータ（ＳＧ）５４は、ＴＧ５３に同期信号を供給する。
【００６０】
そして、上記各構成部材は、制御手段であるＣＰＵ６０に電気的に接続されており、本実施形態の電子的撮像装置全体は、同ＣＰＵ６０によって統括的に制御されている。なお、上記ＣＣＤ４２は、ＳＵＢ電圧変換回路等により電子シャッタ機能（手段）を有しており、これにより露光時間の制御を行うことができるようになっている。
【００６１】
次に、以上のように構成された上記顕微鏡システムの作用を説明する。なお、ここでは撮影時に行われる作用のうち、本発明にかかわる部分のみを説明している。
蛍光観察検鏡法では、落射照明光学系１２より出た光がキューブユニット３０内の落射開口絞り２５を通り、キューブユニット３０内の蛍光キューブにより分光され、対物レンズ２７を通って縮小されて標本３を照射する。標本３は前記照射された光より微弱な励起光が発光され、発光された光が対物レンズ２７を通って拡大され、キューブユニット３０内の蛍光キューブによって前記分光とは異なる波長で分光されてＣＣＤ４２に照射する。
【００６２】
上記ＣＣＤ４２によって得られた画像信号は、ＣＤＳ回路４３において画像信号成分が抽出され、ＡＭＰ４４において出力信号レベルが所定のゲイン値に調整され、Ａ／Ｄ変換器４５においてデジタル信号に変換される。このデジタル信号に変換された画像信号は、画像メモリ４６に一時的に記憶される。
【００６３】
画像メモリ４６に記憶された信号は、ＬＰＦ４７により高域を除去した低域信号ができる。また、ＨＰＦ６４により低域を除去した高域信号ができ、コアリング回路６５により高域のノイズ成分を除去した信号ができ、エッジ強調回路６６によりノイズを除去した高域信号のゲインをかけ、エッジを強調している。この信号と前記低域信号を加算することにより、高域のノイズ成分を除去した信号ができる。
【００６４】
このノイズを除去した信号ｂと画像メモリ４６に記憶された生信号ａは、ＳＷ５１により切り替えることができる。
ここで、低周波用γ補正回路４９と高周波用γ補正回路６３は、図４に示すようにγカーブ＝１としており、画像メモリ４６に記憶された生信号と同じリニアリティーとしている。通常は、（表示モニタのγ値を補正するために）γ＝０．４５で画像信号をγ補正しているが、本実施形態ではγ＝１でγ補正をし、生信号と同じリニアリティーとしている。通常、顕微鏡等の計測的用途で用いる場合には、生信号はリニア（γ＝１）で作成されることが多い。
【００６５】
図５は、本実施形態における静止画撮影時の露光時間が動画撮影時の露光時間より４倍長いときのタイミングを示した図である。上段から順に１フレーム単位の同期信号ＶＤ、ＣＣＤ撮像素子の動作モード、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスＴＧ、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板（サブストレート＝縦形オーバーフロードレインＶＯＦＤ）に強制排出するための基板印加高電圧パルスＶＳＵＢ、回路ゲイン状態、信号出力ＳＩＧの各信号と、メモリ４６の記録動作、液晶やモニタ出力をする画像出力、及びＳＷ５１の動作（Ｈ／Ｌ）を示している。
【００６６】
このとき、動画モード時は、静止画モード時よりも４倍ゲインアップしているので、Ａ／Ｄ入力信号にノイズが発生している。従来例と異なるところは、動画モード時では、ＳＷ５１をＨ（信号ｂが入力される）とし、高域成分のノイズ成分を除去した信号を出力させ、静止画モード時ではＳＷ５１をＬ（信号ａが入力される）とし、ノイズ成分を除去しない未処理の信号を出力させているところである。
【００６７】
図６は、図５のタイミング図の変形例である。同図において、図５と異なるのは、ＳＷ５１の切り換えのタイミングである。静止画２フレーム分を記録するのに、図５では２フレーム分とも生データを出力しているが、図６では一方のフレームをノイズリダクション出力（ＳＷ５１の信号ｂの出力経由）で記録し、他方のフレームを生データ出力（ＳＷ５１の信号ａの出力経由）で記録している。
【００６８】
以上より、動画時はノイズリダクションによりフレームレートを早くしながらＳ／Ｎのよい画像を出力でき、静止画時は画像処理をしない生データを長時間露光によりＳ／Ｎよい画像を得ることができる。
また、静止画時の画像は、画像メモリ４６に一時的に記憶させるため、記録媒体５８に記憶する画像に関しては、生データ及びノイズリダクションを通したデータの両方を記憶することも可能である（図６参照）。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
ノイズは通常、光のショットノイズＮａとＣＣＤの暗電流や回路ノイズ等の暗ノイズＮｂに分類される。ノイズＮ（総合）は、この２種類のノイズ成分の下式によって表すことができる。
【００７０】
Ｎ＝ＳＱＲＴ（Ｎａ2＋Ｎｂ2）
図７は、入力信号に対するノイズレベルおけるノイズの成分の一例を示すグラフである。横軸は入力信号レベル（８ｂｉｔで表される２５６レベル）、縦軸がノイズレベルである。この場合、コアリングによるノイズ除去は全領域カバーできない。例えば、同図のように、コアリングレベル＝８を選んでも、約８０レベルから高輝度部分（２５６レベル付近）に入力レベルが上昇するに従って、ノイズ除去効果が薄らいでしまう。
【００７１】
一方、微弱蛍光を撮影する電子カメラは、ゲインを変えずに記録してからゲインを上げる、いわゆるレベル補正をすることが多い。これに関して、図８で説明する。
図８は、図７を４倍ゲインしたものを示す。例えば図７でコアリングレベル＝８を選んでいた場合、図８ではコアリングレベル＝３２となるので、明らかにコアリングのかけすぎによりノイズ以外の必要な高周波成分までも除去してしまう。つまり、高周波成分のない画像となってしまう。そこで、入力信号レベルに応じてコアリングレベルを可変すれば、あらゆる信号レベルに対応することができる。これについて図９で説明する。
【００７２】
図９は、本実施形態におけるシステム構成図を示す。図３のシステム構成と異なり、図９では、ＬＰＦ６２と、乗算器及び加算器５０が搭載されている。ここでは、ＬＰＦ６２で高域をカットした信号に応じて、コアリング係数を乗算器５０で変化させている。
図１０は、図９のシステム構成を用いた場合のコアリング係数を示す。図１０では、
信号レベル＜３２の時、コアリング係数＝Ｋ×信号レベル／８＋２
３２≦信号レベル＜１２８の時、コアリング係数＝Ｋ×信号レベル／１６＋４
１２８≦信号レベルの時、コアリング係数＝Ｋ×信号レベル／３２＋８
としている（Ｋ＝１）。これらは、ＬＰＦ６２とコアリング係数を乗算器及び加算器５０とで実現される。同図ではコアリングとノイズ（総合）レベルが、いずれの入力信号においても、ほぼ重なっており、必要以上にコアリングがかかることがない。これより、あらゆる信号において適切なコアリング値をとるようにできる。
【００７３】
図１１は、図１０を４倍ゲインしたものを示す。同図において、レベル補正でゲインを４倍にしても、図１０で決めたコアリング値は適切な値となっている。
なお、本実施形態のノイズ除去は、各画面のうち、部分ごと、すなわちＬＰＦ６２を通過した信号ごとにレベル補正を行うことができる。
【００７４】
以上より、信号レベルに応じてコアリングレベルを可変できるため、レベル補正に応じたノイズリダクションが可能となる。
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、信号によってコアリング量が異なるため、Ｓ／Ｎはよいが、明るいエッジと暗いエッジで強調度合いが異なるため不自然な画像となる恐れがある。
【００７５】
しかし、コアリング量を固定にすると、前述で示したようにレベル補正によってメリハリのない画像となってしまう。そこで、図１２のシステムを用いる。
図１２は、本実施形態におけるシステムの構成を示す図である。図３と異なるのは、ＬＰＦ６２が搭載されていることである。図１２では、画像メモリ４６から出力された信号をＬＰＦ６２に通してＣＰＵへ入力し、そのＬＰＦ６２を通った信号を基に画像を解析し、ヒストグラムやピーク検出をしてからコアリング量を決める。
【００７６】
このようにすることにより、画像ごとのヒストグラムやピーク検出をしてからコアリング量を決めることができる。これより、各画像に適したコアリング量によりノイズを除去することができる。また、レベル補正は、自動で行う場合、通常ピーク検出やヒストグラムをもとにゲイン値を決めている。よって、このゲイン値を予測するようにコアリング量を決めてあげればよい。
【００７７】
以上より、信号レベルに応じてコアリングレベルを可変できるため、レベル補正に応じたノイズリダクションが可能となる。
＜第４の実施形態＞
本実施形態はＣＣＤ素子内で信号加算をしたときのノイズリダクション係数を変化させる場合について説明する。
【００７８】
図１３は、本実施形態におけるシステム構成図を示す。図１３は、操作部６１の操作に応じてビニングモード（コアリング係数１、又はコアリング係数２）を切り換えることができる。ここで、「ビニング」とは、ＣＣＤの素子内で画像信号を足してしまうことをいう。まず、ＣＣＤの動作について簡単に説明をする。
【００７９】
図１４は、インターラインのＣＣＤの素子構造を示したものであり、フォトダイオード２０６に蓄積された信号電荷は垂直転送路（Ｖ転送路）２０２に移送される。この垂直転送路２０２の電荷は順次水平転送路２０３に移送される。この水平転送路２０３に転送された電荷は、電荷検出器２０４とアンプ２０５を介して信号出力される。
【００８０】
図１５は、ビニングがない場合のＣＣＤ撮像素子内のタイミングチャートである。同図において、上からリセットパルスＲＳＴ、水平転送路２０３を駆動させるパルスＨ１及びＨ２（２層で駆動させている）、画像の出力信号、ＴＧ５３から出されたパルスＳＨＰ及びＳＨＤが示されている。
【００８１】
電荷検出器２０４では通常、図１５のように、リセットパルスＲＳＴでリセットされた後、１ピクセル内で黒レベルと信号レベルを出力する。この信号をＴＧ５３から出されたパルスＳＨＰ、ＳＨＤのタイミングでＣＤＳ回路により信号出力をしている。
次にＣＣＤの素子内加算について説明をする。ＣＣＤ素子内加算には垂直方向の加算と水平方向の加算との２種類の方式がある。
【００８２】
図１６は、ビニング時のＣＣＤ撮像素子内のタイミングチャートである。まず、水平方向の素子内加算について説明をする。水平方向の素子内加算をするためには、図１６に示すように、リセットパルスＲＳＴを歯抜けにすればよい。例えば２ピクセルに１回リセットパルスＲＳＴを出すようにすれば、電荷検出器２０４内で電荷が加算されることとなり、図１６に示すように出力信号は２倍の信号を得ることができ、この２倍となった信号を取り出せるようにＳＨＰ、ＳＨＤパルスの周波数および位相を調整すれば、水平に隣あった信号を加算することが可能となる。
【００８３】
次に垂直方向の素子内加算について説明をする。垂直方向を加算するためには、垂直転送路２０２から水平転送路２０３に移送する時に連続に移送して水平転送路２０３内部で電荷を加算すればよい。
図１７は、垂直方向の素子内加算時のタイミング図である。ここで、通常の読み出しと異なるところは、素子内加算時（図ではビニング時）にＶ転送パルスの本数が２倍になったところである。つまり、垂直転送路２０２から水平転送路２０３に移送する回数を２倍にして垂直加算を行っている。
【００８４】
なお、図１７では、水平方向の素子内加算を含めてビニング時とし、信号出力は４倍の信号が図示されている。
このように、ビニング時においては信号レベルが４倍となる。ここで、前述で示したようなレベル補正を用いる場合、ゲイン値は１／４となるためレベル補正によるノイズ量増大が少なくなる。ノイズ量が少なくなった分コアリング量を小さくすることが可能となり、より不自然さのないノイズリダクションとなる。
【００８５】
図１３では、コアリング係数１又はコアリング係数２を設定することができるので、ビニング時において、コアリング量を調整することができる。なお、本実施形態では、選択可能なコアリング係数は２つであるが、これに限定されず、さらに複数存在しても良い。
以上より、ビニング数に応じてコアリングレベルを可変できるため、最適なノイズリダクションが可能となる。
【００８６】
＜第５の実施形態＞
図１８は、本実施形態におけるシステム構成図を示す。本実施形態では、図３と異なり、ＬＰＦ４７、ＨＰＦ６４、及びコアリング回路６５の設定を操作部６１により可変できるようにしている。
【００８７】
本実施形態においては、ＬＰＦ４７は、後述するようにフィルタ行列を３段階（図中のＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＦ３）に切り換えることができ、これにより、ノイズ低減を効果的に行うことができる。また、ＨＰＦ６４についてもフィルタ行列を３段階（図中のＨＰＦ１，ＨＰＦ２，ＨＰＦ３）に切り換えることができる。また、コアリング回路６５についても同様にコアリング係数を３段階（コアリング係数１、コアリング係数２、コアリング係数３）に切り換えることができる。
【００８８】
なお、上述の通り本実施形態では、ＬＰＦ４７、ＨＰＦ６４、コアリング回路６５はそれぞれ、３段階に切り換えることができるが、これに限定されず、さらに複数段階あってもよい。
図１９は、本実施形態のＬＰＦとＨＰＦとノイズの関係を示した図である。図１９の右の列（Ｃ列）は、上から順に、２×２（Ｃ１）、４×４（Ｃ２）、６×６（Ｃ３）のＬＰＦをフィルタ行列として表したものである。それぞれのフィルタ行列の行列要素には重み付けの値が示されている。
【００８９】
図１９の左列（Ａ列）の図は、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と周波数を示した図であり、ＬＰＦの上の斜線部分が高域成分である。ＭＴＦとは、コントラスト伝達関数の略であり、光学系の性能評価方法の一つである。空間周波数の増加に対する正弦波物体の像の変調を示したものであり、正弦波の強度分布を持つ物体を被検レンズによって結像したときに、像側の強度分布は物体側の強度分布と異なってくる。
【００９０】
Ａ１は、生データと２×２ＬＰＦで処理されたデータを示している。２×２ＬＰＦで処理されたデータは、Ａ１の斜線で示される高周波成分がなく、低周波成分のデータである。Ａ２は、生データと４×４ＬＰＦで処理されたデータを示している。４×４ＬＰＦで処理されたデータは、Ａ２の斜線で示される高周波成分がなく、低周波成分のデータである。Ａ３は、生データと６×６ＬＰＦで処理されたデータを示している。６×６ＬＰＦで処理されたデータは、Ａ１の斜線で示される高周波成分がなく、低周波成分のデータである。
【００９１】
図１９の中央の列（Ｂ列）の図は、周波数とノイズ低減比率（ゲイン）を示した図である（コアリングが効いている場合）。ＬＰＦで処理するので、高周波数になるほどノイズが低減している。同図からは、ノイズの低減効果を確認することができる。Ｂ１は、２×２ＬＰＦで処理された場合のノイズの低減効果を示している。Ｂ２は、４×４ＬＰＦで処理された場合のノイズの低減効果を示している。Ｂ３は、６×６ＬＰＦで処理された場合のノイズの低減効果を示している。
【００９２】
これより分かることは、６×６ＬＰＦのほうがノイズ低減比率が小さく、つまりノイズ低減となっている。すなわち、フィルタ行列の大きさが大きくなるほど、高周波成分として除去される周波数の領域が大きくなる。例えば、Ｂ１とＢ３の周波数０．５０付近を比較してみると、Ｂ１でのノイズ低減比率は約０．７０に対して、Ｂ３では約０．２である。ただし、その分、解像感が落ちるため、被写体やレンズにより設定する必要がある。
【００９３】
図２０は、本実施形態におけるタイミングチャートを示す。レンズの倍率、レンズの種類、データを周波数解析させてから判断させ、出力する画像信号に高周波成分がないと判断した場合には静止画を６×６のフィルタを選べば、よりノイズを低減することが可能となる。なぜなら、出力する画像信号に高周波成分がないが、ノイズは高周波のものが存在するからであり、本実施形態によれば、そのノイズを取り除くことができる。
【００９４】
また、ＨＰＦについてもＬＰＦと同様である。つまり、ＨＰＦは、図１９で言えば、Ａ列の低周波成分が取り除かれた高周波成分（斜線部分）が抽出され、それを対象にノイズ除去されるだけであり、フィルタ行列についての考え方もノイズ軽減効果についての考え方もＬＰＦと同様であり、フィルタ行列の大きさが大きくなるほど、低周波成分として除去される周波数の領域が大きくなる。
【００９５】
なお、上述の通り本実施形態では、２×２、４×４、６×６のフィルタ行列を用いたが、これに限定されず、ｎ×ｎ（ｎは正数）のフィルタ行列でもよい。
以上より、ノイズリダクション効果を可変することが可能となる。
＜第６の実施形態＞
図２１は、第５の実施形態を顕微鏡に応用したときのブロック図である。対物レンズの倍率２７を上げたり、落射開口絞り２５を絞ると限界の解像度が低下したり、ＭＴＦが変動したりすることが知られている。このことを図２２、図２３で説明する。
【００９６】
図２２は、対物レンズの倍率と限界解像度との関係を示す図である。同図に示すように、レンズ倍率が上がると、限界解像度は下がる。
図２３は、対物レンズの開口絞りと限界解像度との関係を示す図である。同図に示すように、開口絞りを絞ると（深度は深くなる）、限界解像度は下がる。
【００９７】
そこで、対物レンズの倍率の変化に応じてＬＰＦおよびＨＰＦまたはコアリングレベルを変動させればよい。
例えば、解像が低くなった場合は、ＬＰＦの係数を大きくしたり、コアリングレベルを大きくすればＳ／Ｎがよい画像を得ることができる。この時、解像はもともと低いので影響はほとんどない。図２４、図２５にそのフロー図を示す。
【００９８】
図２４は、本実施形態における開口絞りの切り換えに応じてノイズリダクション処理をＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行うフローを示す。同図において、まず。顕微鏡システムの電源をＯＮにする（ステップＳ１、以下ステップをＳと略する。）。次に、試料ステージ２６に試料３をセットする（Ｓ２）。
【００９９】
次に、電子カメラ３６の電源をＯＮにする（Ｓ３）。次に、顕微鏡１を介して試料を電子カメラで動画モードで撮像する（動画  ＲＥＣビュー）（Ｓ４）。次に、操作部６１のセットをする（Ｓ５）。ここでは、操作部６１を使って開口絞りを切り換える。次に、操作部６１の静止画取り込みトリガをＯＮにする（Ｓ６）と、静止画が画像メモリ４６に記録される（Ｓ７）。
【０１００】
次に、開口絞りが切り換えられたか否かを判断する（Ｓ８）。開口絞りが切り換えられていない場合には、Ｓ１４の処理へ進み、開口絞りが切り換えられている場合には、ノイズリダクション処理を行うか否か（ＯＮ／ＯＦＦ）を操作部６１の操作により決定する（Ｓ９）。次に、上述したように操作部６１を用いて、ＬＰＦを決定し（Ｓ１０）、ＨＰＦを決定し（Ｓ１１）、コアリング値を決定する（Ｓ１２）。Ｓ１０−Ｓ１２で決定した情報を信号処理部（低周波信号処理部２００及び高周波信号処理部２０１）へ転送し（Ｓ１３）、撮影された画像がメモリカード等の記憶媒体５８に書き込まれ（記憶され）、Ｓ４の処理へ戻る。
【０１０１】
このようにすることにより、開口絞りが絞られると、限界解像度が下がるので、画像に含まれる高周波成分がなくなるが、高周波のノイズは存在しているので、そのノイズを除去することができる。
図２５は、本実施形態における対物レンズの切り換えに応じてノイズリダクション処理をＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行うフローを示す。同図において、まず。顕微鏡システムの電源をＯＮにする（Ｓ２１）。次に、試料ステージ２６に試料３をセットする（Ｓ２２）。
【０１０２】
次に、電子カメラ３６の電源をＯＮにする（Ｓ２３）。次に、顕微鏡１を介して試料を電子カメラで動画モードで撮像する（動画  ＲＥＣビュー）（Ｓ２４）。次に、操作部６１のセットをする（Ｓ２５）。ここでは、操作部６１を使って対物レンズを切り換える。次に、操作部６１の静止画取り込みトリガをＯＮにする（Ｓ２６）と、静止画が画像メモリ４６に記録される（Ｓ２７）。
【０１０３】
次に、レンズの倍率が切り換えられたか否かを判断する（Ｓ８）。レンズの倍率が切り換えられていない場合には、Ｓ１４の処理へ進み、レンズの倍率が切り換えられている場合には、ノイズリダクション処理を行うか否か（ＯＮ／ＯＦＦ）を操作部６１の操作により決定する（Ｓ９）。次に、上述したように操作部６１を用いて、ＬＰＦを決定し（Ｓ１０）、ＨＰＦを決定し（Ｓ１１）、コアリング値を決定する（Ｓ１２）。Ｓ１０−Ｓ１２で決定した情報を信号処理部（低周波信号処理部２００及び高周波信号処理部２０１）へ転送し（Ｓ１３）、撮影された画像がメモリカード等の記憶媒体５８に書き込まれ（記憶され）、Ｓ４の処理へ戻る。
【０１０４】
このようにすることにより、レンズの倍率が上げられると、限界解像度が下がるので、画像に含まれる高周波成分がなくなるが、高周波のノイズは存在しているので、そのノイズを除去することができる。
以上より、本実施形態によれば、対物レンズの交換するなどして、解像度が変化した場合に適したLPFやコアリングレベルを設定することにより、Ｓ／Ｎのよい電子的撮像装置を使用した顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。
【図２】図１の顕微鏡システムの詳細な構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるγカーブの切り換えのグラフを示す図である。
【図５】第１の実施形態における静止画撮影時の露光時間が動画撮影時の露光時間より４倍長いときのタイミングを示した図である。
【図６】図５のタイミング図の変形例である。
【図７】従来のコアリング係数とノイズレベルの関係を示す図である。
【図８】図７を４倍ゲインしたものを示す図である。
【図９】第２の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
【図１０】第２の実施形態におけるコアリング係数とノイズレベルの関係を示す図である。
【図１１】図１０を４倍ゲインしたものを示す図である。
【図１２】第３の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
【図１３】第４の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
【図１４】第４の実施形態におけるＣＣＤ撮像素子の素子構造を示す図である。
【図１５】第４の実施形態におけるビニングがない場合のタイミングを示す図である。
【図１６】第４の実施形態におけるビニングがある場合のタイミングを示す図である。
【図１７】第４の実施形態における垂直方向の素子内加算時のタイミング図である。
【図１８】第５の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
【図１９】第５の実施形態におけるＬＰＦとＨＰＦとノイズの関係を示した図である。
【図２０】第５の実施形態におけるタイミングチャートを示す図である。
【図２１】第６の実施形態における、第５の実施形態を顕微鏡に応用したときのブロック図である。
【図２２】第６の実施形態における対物レンズの倍率と限界解像度との関係を示す図である。
【図２３】第６の実施形態における対物レンズの開口絞りと限界解像度との関係を示す図である。
【図２４】第６の実施形態における開口絞り切り換えのフローを示す図である。
【図２５】第６の実施形態における対物レンズ切り換えのフローを示す図である。
【図２６】従来におけるノイズコアリング方式による雑音圧縮装置を示す図である。
【図２７】一般的な電子的撮像装置におけるコアリング部によるコアリング処理の入出力特性を示す図である。
【図２８】一般的な電子的撮像装置における撮影時のコアリングレベルと画像信号のＳ／Ｎ比の関係を示す図である。
【図２９】図２６のノイズコアリング方式による雑音圧縮装置の動作を説明する図である。
【図３０】従来における微弱な光を静止画に取り込むときのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
１      顕微鏡本体
３      試料
５      三眼鏡筒ユニット
６      接眼レンズユニット
１１    透過照明光学系
１２    落射照明光学系
１３    透過照明用光源
１４    コレクタレンズ
１５    透過用フィルタユニット
１６    透過視野絞り
１６１  透過シャッタ
１７    折曲げミラー
１８    透過開口絞り
１９    コンデンサ光学素子ユニット
２０    トップレンズユニット
２１    落射照明用光源
２２    落射用フィルタユニット
２３    落射シャッタ
２４    落射視野絞り
２５    落射開口絞り
２６    試料ステージ
２７    対物レンズ
２８    レボルバ
２９    対物レンズ側光学素子ユニット
３０    キューブユニット
３１    ビームスプリッタ
３３    中間変倍光学系（ズーム鏡筒）
３４    ビームスプリッタ
３５    写真接眼レンズユニット
３６    電子カメラ
３７    駆動回路部
３８    対物レンズ検出部
３９    リタデーション調整動作検出部
４０    写真接眼レンズ検出部
４１    顕微鏡コントロール部
４２    撮像素子（ＣＣＤ）
４３    ＣＤＳ回路
４４    増幅器（ＡＭＰ）
４５    Ａ／Ｄ変換器
４６    画像メモリ
５５    メモリコントローラ
５２    加算器
５１    スイッチ（ＳＷ）
５３    タイミングジェネレータ（ＴＧ）
５４    シグナルジェネレータ（ＳＧ）
５６    ＤＲＡＭ５６
５７    圧縮伸長回路
５８    記録媒体
５９    液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
６０    ＣＰＵ
６１    操作部
２００  低周波信号処理部
２０１  高周波信号処理部
２０２  Ｖ転送路
２０２  垂直転送路
２０３  水平転送路２０３
２０４  電荷検出器
２０５  アンプ
２０６  フォトダイオード
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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