(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像信号から被写体の分光特性を推定するカラー画像処理装置に用いられるカラー画像入力装置において、
照明光より照明される被写体を撮影する撮像手段と、
この撮像手段と照明光源の間の光路に挿脱可能に設けられ、且つ複数の異なる分光透過率の色フィルタを有するフィルタ手段と、を具備し、
前記撮像手段により、前記フィルタ手段の各色フィルタを透過される前記被写体を含まない照明光を撮影するとともに、前記照明光より照明される前記フィルタ手段を含まない被写体を撮影し、それぞれの撮影信号を前記被写体の分光特性推定のための情報として出力することを特徴とするカラー画像入力装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、前記撮像手段の撮像面の前面に挿脱可能に配置されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像入力装置。
【請求項３】
前記フィルタ手段は、
前記撮像手段の撮像面と共役な位置に挿脱可能に配置されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像入力装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段は、前記複数の異なる分光透過率の色フィルタを順次挿脱させることを特徴とする請求項１または２記載のカラー画像入力装置。
【請求項５】
前記フィルタ手段は、前記複数の異なる分光透過率の色フィルタを同時に挿脱させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカラー画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像信号から被写体の分光特性を推定するカラー画像入力装置、特に顕微鏡システムに有効なカラー画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー画像機器の普及に伴い、デジタルカメラやカラースキャナなどのカラー画像入力装置により取得されたカラー画像信号から、元の被写体の色をモニタなどの画像表示装置やプリンタなどの印刷装置により正確に再現することが重要になっている。
このような正確な色再現を実現する技術として、例えば特開平１１−９６３３３号公報に開示されたものが知られている。図１２は、このような技術の概略構成を示すもので、分光反射率が既知の複数の色票を有する指定チャート５２と被写体５３をカラー画像入力装置５１により順次または同時に撮影し、このカラー画像入力装置５１の撮影により得られる指定チャート５２の撮影信号Ｇおよび被写体５３の撮影信号Ｑを画像処理装置５５に取り込む。画像処理装置５５では、別に用意された被写体の分光反射率情報、各色票の分光反射率、撮影信号ＧおよびＱから、被写体５３の分光反射率を推定し、さらに照明光スペクトルデータ保存部５４の照明光スペクトルデータと推定された分光反射率から、色情報の再現処理を行う。そして、この再現処理された信号をＣＲＴモニタ５６に表示する。この場合、撮影信号Ｇ，Ｑは、指定チャート５２および被写体５３が照明される状態によって変化するため、それぞれの撮影は、同一条件で行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような技術を顕微鏡システムに適用しようとすると、以下のような不都合が生じる。
【０００４】
通常、顕微鏡観察では、複数の倍率で標本観察することが行われるが、このような場合も、高精度に色情報の再現を行おうとすると、カラー画像入力装置５１により、それぞれの倍率で指定チャート５２と被写体５３の撮影を行わなければならない。この時、指定チャート５２は、カラー画像入力装置５１の視野内に収まる大きさでなければならず、例えば、カラー画像入力装置５１の撮像部が１／２インチのＣＣＤ（６．４ｍｍ×４．８ｍｍ）で、顕微鏡の結像倍率が１００倍の場合、指定チャート５２のサイズは、カラー画像入力装置５１の撮像面の１／１００すなわち６４μｍ×４８μｍ以下で、その中に複数の色票を作成しなければならなず、指定チャート５２の作成が難しいという問題があり、また、このような指定チャート５２を顕微鏡の倍率に合わせて複数用意する必要もあり、コスト的にも高価になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の結像倍率を有する場合であっても、高精度の色情報の再現を実現できるとともに、価格的にも安価にできるカラー画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、カラー画像信号から被写体の分光特性を推定するカラー画像処理装置に用いられるカラー画像入力装置において、照明光より照明される被写体を撮影する撮像手段と、この撮像手段と照明光源の間の光路に挿脱可能に設けられ、且つ複数の異なる分光透過率の色フィルタを有するフィルタ手段とを具備し、前記撮像手段により、前記フィルタ手段の各色フィルタを透過される前記被写体を含まない照明光を撮影するとともに、前記照明光より照明される前記フィルタ手段を含まない被写体を撮影し、それぞれの撮影信号を前記被写体の分光特性推定のための情報として出力することを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記フィルタ手段は、前記撮像手段の撮像面の前面に挿脱可能に配置されることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記フィルタ手段は、前記撮像手段の撮像面と共役な位置に挿脱可能に配置されることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記フィルタ手段は、前記複数の異なる分光透過率の色フィルタを順次挿脱させることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記フィルタ手段は、前記複数の異なる分光透過率の色フィルタを同時に挿脱させることを特徴としている。
【００１１】
この結果、本発明によれば、複数の結像倍率を有する場合であっても、従来のように結像倍率に合わせた指定チャートを用意する必要がなく、また、顕微鏡システムのような標本の小さな場合でも、製作が困難な指定チャートを作成する必要がなくなり、指定チャートを撮影したのと同様に高精度の色情報の再現を実現できる。また、指定チャートを結像倍率に合わせて複数用意する必要もないので、コスト的にも安価にできる。
【００１２】
【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。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるカラー画像入力装置の概略構成を示している。
【００１４】
この場合、カラー画像入力装置は、顕微鏡本体１、この顕微鏡本体１により取得される観察画像を撮像する撮像手段として電子カメラ２および電子カメラ２を制御する制御手段としてコントローラ３を有している。
【００１５】
顕微鏡本体１は、光源５、レンズ６、視野絞り７、開口絞り８、コンデンサレンズ９、対物レンズ１０、チューブレンズ１１、プリズム１２、接眼レンズ１３を有している。この場合、光源５から発せられる光は、レンズ６により集められ、視野絞り７、開口絞り８を通り、コンデンサレンズ９により試料ステージ２０上の標本面に集光される。また、標本面を透過した光は、対物レンズ１０、チューブレンズ１１を通ってプリズム１２に入射し、２光路に分離され、一方は、接眼レンズ１３に入射し、目視による標本像の観察が行われ、他方は、電子カメラ２に入射される。
【００１６】
電子カメラ２は、顕微鏡本体１に取り付けられるもので、ＣＣＤカメラ１４およびフィルタ手段として色フィルタ部１５を有している。ＣＣＤカメラ１４は、プリズム１２により分離された他方の光路より取り込まれる標本像を撮像するもので、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色フィルタを持った単板式カラーＣＣＤカメラからなり、撮像結果をＲ、Ｇ、Ｂデータとして出力する。なお、ＣＣＤカメラ１４は、単板カラーＣＣＤカメラに限ったものでなく、三板式カラーＣＣＤカメラや、４つ以上の色フィルタを有するマルチスペクトルカメラなどをカラー情報を得られる撮像手段に置き代えることができる。また、色フィルタ部１５は、ＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に配置されるフィルタターレット１５１と、このフィルタターレット１５１を回転させるモータ１５２を有している。フィルタターレット１５１は、図２に示すように円周方向に沿って一つの空穴部Ａとそれぞれ異なる分光透過率特性を有する１０種類の色フィルタＢ〜Ｋを有し、これら空穴部Ａまたは色フィルタＢ〜Ｋを選択的にＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に位置させることができるようになっている。なお、色フィルタＢ〜Ｋは、さまざまな分光透過率を得られるものならば、特に限定されることはなく、色ガラス、吸収フィルタ、干渉フィルタ、ゼラチンフィルタ、写真用カラーフィルムを現像したものなどで構成することができる。また、ここでは、フィルタの種類を１０種類としたが、これに限ったものでない。
【００１７】
コントローラ３には、電子カメラ２のＣＣＤカメラ１４および色フィルタ部１５のモータ１５２が接続されている。モータ１５２は、コントローラ３により回転制御され、フィルタターレット１５１の空穴部Ａおよび色フィルタＢ〜Ｋを選択的にＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に位置させるようにしている、また、ＣＣＤカメラ１４は、コントローラ３により撮影動作などが制御されるとともに、撮影信号をコントローラ３に出力するようにしている。
【００１８】
コントローラ３には、画像処理装置１７が接続されている。また、画像処理装置１７には、観察照明光スペクトルデータ保存部１８およびＣＲＴモニタ１９が接続されている。画像処理装置１７は、コントローラ３を介して与えられる撮影信号と観察照明光スペクトルデータ保存部１８に保存された観察照明光スペクトルデータに基づいて撮影信号の色再現処理を行い、この処理結果をＣＲＴモニタ１９に表示するようにしている。
【００１９】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００２０】
まず、試料ステージ２０上に標本を載置しないで、光源５、対物レンズ１０およびコンデンサレンズ９を標本観察するのと同じ状態にする。つまり、光源５による照明光のみが顕微鏡光学系を通してＣＣＤカメラ１４に入射するようにする。
【００２１】
次に、コントローラ３によりモータ１５２を制御し、フィルタターレット１５１の色フィルタＢをＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に位置させ、ＣＣＤカメラ１４により撮影を行う。この場合の撮影結果は、照明光が色フィルタＢを透過したことによる一様な色のついた画像となる。コントローラ３は、この画像の中心付近のＲ、Ｇ、Ｂデータの平均値を求め、撮影信号Ｇとして記憶する。
【００２２】
同様にして、他の色フィルタＣ〜Ｋについても、順次ＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に位置させてＣＣＤカメラ１４により撮影を行い、これら撮影結果に対する撮影信号Ｇをコントローラ３に送り、合計１０種類の色フィルタＢ〜Ｋに対する撮影信号Ｇを記憶する。その後、これらの撮影信号Ｇは、画像処理装置１７に送られる。
【００２３】
次に、試料ステージ２０上に標本を載置し、コントローラ３によりモータ１５２を制御し、フィルタターレット１５１の空穴部ＡをＣＣＤカメラ１４の撮像面の前面に位置させ、コントローラ３の指示でＣＣＤカメラ１４により標本の撮影を行う。そして、この撮影結果による標本像のＲ、Ｇ、Ｂデータは、撮影信号Ｑとしてコントローラ３を介して画像処理装置１７に送られる。
【００２４】
画像処理装置１７では、画像処理装置１７内に記憶されている標本の分光透過率情報と既知の色フィルタＢ〜Ｋの分光透過率および上述の撮影信号Ｇ、Ｑから標本の分光透過率を推定し、この推定した分光透過率と観察照明光スペクトルデータ保存部１８に保存された観察照明光スペクトルデータから標本の色情報の再現処理を行う。なお、この画像処理装置１７での色情報の再現処理は、特開平１１−９６３３３号公報に開示された公知の技術なので、ここでの説明は、省略する。そして、画像処理装置１７での色再生処理の結果は、ＣＲＴモニタ１９に表示される。
【００２５】
従って、このようにすれば、複数の結像倍率の光学系を有し、これら結像倍率について、それぞれ色情報の再生を行うような場合であっても、従来のように結像倍率に合わせた指定チャートを用意する必要がなく、また、顕微鏡システムのような標本の小さな場合でも、製作が困難な指定チャートを作成する必要がなくなり、指定チャートを撮影したのと同様に高精度の色情報の再現を実現できる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、色フィルタ部１５を電子カメラ２に組み込む構成としたが、図１と同一部分には、同符号を付した図３に示すように、色フィルタ部１５のみを顕微鏡本体１の視野絞り７と開口絞り８との間に配置することも可能である。その他、色フィルタ部１５の配置位置については、光源５からＣＣＤカメラ１４の間の光路が通過する場所ならば、どの位置に配置しても、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００２７】
また、上述した実施の形態では、ＣＣＤカメラ１４として、単板式カラーＣＣＤカメラについて説明したが、マルチスペクトルカメラを用いても、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。この場合、マルチスペクトルカメラは、図４に示すようにモノクロＣＣＤカメラ２１の撮像面の前面に２つの色フィルタ部１５、１５’を配置している。これら色フィルタ部１５、１５’は、上述した実施の形態での説明と同じものである。このようなマルチスペクトルカメラでは、色フィルタ部１５の空穴部ＡをモノクロＣＣＤカメラ２１の撮像面の前面に位置させた状態で、色フィルタ部１５’のフィルタターレット１５１’を回転させて空穴部Ａおよび色フィルタＢ〜Ｋを、順次モノクロＣＣＤカメラ２１の撮像面の前面に位置させ、それぞれのフィルタについての１１種類の画像を得て、撮影信号を求めるようにしている。
【００２８】
さらに、上述した実施の形態では、回転式のフィルタターレット１５１による例を述べたが、例えば、図５に示すような分光透過率特性の異なる複数の色フィルタＷ、Ｘ、Ｙ、…、Ｚを用意し、これら色フィルタＷ、Ｘ、Ｙ、…、Ｚを順次、光源５からＣＣＤカメラ１４の間の光学系の一部、例えば標本位置に配置して、各色フィルタに対する撮影信号をＣＣＤカメラ１４により得るようにしても、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００２９】
さらにまた、色フィルタ部１５は、液晶可変フィルタによって置き換えてもよい。この液晶可変フィルタは、液晶フィルタに印加する電圧によって透過する光の波長を変えることができるもので、このような液晶可変フィルタを用いても、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。勿論、その他同様の透過波長可変フィルタに置き換えることも可能である。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図６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。
【００３１】
この場合、電子カメラ２は、単板式カラーＣＣＤカメラからなるＣＣＤカメラ３１、色フィルタ部３２およびモータ３３を有している。色フィルタ部３２は、図７に示すように異なる分光透過率特性を有する複数（図示例では、３０種類）の色フィルタを並設したもので、モータ３３により図示矢印方向に回動され、複数の色フィルタを、ＣＣＤカメラ３１の撮像面の前面に同時に挿脱できるようにしている。なお、これらＣＣＤカメラ３１およびモータ３３は、コントローラ３に接続され、制御される。
【００３２】
このような構成においても、まず、試料ステージ２０上に標本を載置しないで、光源５、対物レンズ１０およびコンデンサレンズ９を標本観察するのと同じ状態にする。つまり、光源５による照明光のみが顕微鏡光学系を通してＣＣＤカメラ３１に入射するようにする。
【００３３】
次に、コントローラ３によりモータ３３を制御し、色フィルタ部３２を回動させて、全ての色フィルタをＣＣＤカメラ３１の撮像面の前面に同時に位置させる。この状態で、ＣＣＤカメラ３１により撮影を行うと、ＣＣＤカメラ３１の撮像面には、色フィルタ部３２の全ての色フィルタ部分が照明光によって投影されるため、図８に示すような画像が得られる。コントローラ３は、図８に示す画像の各色フィルタに対応する部分のそれぞれの中央付近のＲ、Ｇ、Ｂデータの平均値を撮影信号Ｇとして求める。これらの撮像信号Ｇは、画像処理装置１７に送られる。
【００３４】
次に、試料ステージ２０上に標本を載置し、コントローラ３によりモータ３３を制御し、色フィルタ部３２を上述と反対方向に回動させ、全ての色フィルタをＣＣＤカメラ３１の撮像面の前面から同時に除去する。そして、コントローラ３の指示でＣＣＤカメラ３１により標本の撮影を行う。この撮影結果による標本像のＲ、Ｇ、Ｂデータは、撮影信号Ｑとしてコントローラ３を介して画像処理装置１７に送られる。
【００３５】
以下、第１の実施の形態で述べたと同様に、画像処理装置１７で標本画像に対する色再生処理が行われ、この結果は、ＣＲＴモニタ１９に表示される。
【００３６】
従って、このようにしても、第１の実施の形態で述べたのと同様な効果を期待でき、加えて、１回の画像撮影のみで、複数の色フィルタの撮影信号が得られるので、各色フィルタに対する撮影信号Ｑを簡単に得ることができ、色情報の再生処理を能率よく行うことができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図９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１と同一部分には、同符号を付している。
【００３８】
この場合、電子カメラ２は、単板式カラーＣＣＤカメラからなるＣＣＤカメラ４０から構成されている。また、顕微鏡本体１の視野絞り７の前面に色フィルタ部４１が配置されている。この色フィルタ部４１は、図１０に示すように異なる分光透過率特性を有する複数（図示例では、３０種類）の色フィルタを並設したもので、手操作により軸４２を中心に図示矢印方向に回動され、複数の色フィルタを、視野絞り７の前面に対し同時に挿脱できるようにしている。
【００３９】
コントローラ３には、ＣＣＤカメラ１４が接続されるとともに、ＲＧＢデータ抽出装置４３および画像処理装置１７が接続され、ＲＧＢデータ抽出装置４３には、画像処理装置１７が接続されている。
【００４０】
このような構成においても、まず、試料ステージ２０上に標本を載置しないで、光源５、対物レンズ１０およびコンデンサレンズ９を標本観察するのと同じ状態にする。つまり、光源５による照明光のみが顕微鏡光学系を通してＣＣＤカメラ４０に入射するようにする。
【００４１】
次に、手操作により色フィルタ部４１を回動させて、全ての色フィルタを視野絞り７の前面に同時に位置させる。この状態で、ＣＣＤカメラ３１により撮影を行うが、この場合、視野絞り７は、ＣＣＤカメラ４０の撮像面と共役な位置関係（結像関係）にあるので、この状態で撮影を行うと、ＣＣＤカメラ３１の撮像面には、色フィルタ部３２の全ての色フィルタ部分が結像され、図１１に示すような画像が得られる。
【００４２】
コントローラ３は、図１１に示す画像をＲＧＢデータ抽出装置４３に送る。ＲＧＢデータ抽出装置４３では、図１１に示す画像から、各色フィルタに対応する部分のそれぞれの中央付近のＲ、Ｇ、Ｂデータの平均値を撮影信号Ｇとして求め、これら撮像信号Ｇが画像処理装置１７に送られる。
【００４３】
次に、試料ステージ２０上に標本を載置し、手操作により色フィルタ部４１を上述と反対方向に回動させ、全ての色フィルタを視野絞り７の前面から同時に除去する。そして、コントローラ３の指示でＣＣＤカメラ４０により標本の撮影を行う。この撮影結果による標本像のＲ、Ｇ、Ｂデータは、撮影信号Ｑとして画像処理装置１７に送られる。
【００４４】
以下、第１の実施の形態で述べたと同様に、画像処理装置１７で標本画像に対する色再生処理が行われ、この結果は、ＣＲＴモニタ１９に表示される。
【００４５】
なお、この実施の形態では、結像倍率を変えると図１１に示す投影画像の中の各フィルタの画像の大きさが変化する。この場合、ＲＧＢデータの算出に差し支えないときは、そのままで撮影を行うが、各フィルタの画像が大き過ぎたり小さ過ぎる場合は、開口絞り８とコンデンサレンズ９を他のものと交換する必要がある。
【００４６】
従って、このようにしても、第１および第２の実施の形態で述べたのと同様な効果を期待でき、加えて、電子カメラは、汎用的なものが用いることができるので、経済的に有利にできる。特に、最近のＣＣＤカメラの技術進歩は目覚しいものがあり、画素数増加によるモデルチェンジを繰り返しているが、このような場合、モデルチェンジごとに専用の電子カメラを開発する必要がなくなり、コストの増加を最小限にでき、経済的に極めて有利にできる。
【００４７】
なお、上述した第１乃至第３実施の形態では、顕微鏡システムと組み合わせたカラー画像入力装置について述べたが、これらは、顕微鏡システムに限定されるものでなく、他の電子カメラなどにも適用することができる。この場合は、色フィルタの撮影信号を得る場合に、標準の白色スクリーンを被写体として撮影する必要がある。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、複数の結像倍率を有する場合であっても、従来のように結像倍率に合わせた指定チャートを用意する必要がなく、また、顕微鏡システムのような標本の小さな場合でも、製作が困難な指定チャートを作成する必要がなくなり、指定チャートを撮影したのと同様に高精度の色情報の再現を実現できる。また、指定チャートを結像倍率に合わせて複数用意する必要もないので、コスト的にも安価にできる。
【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フィルタターレットの概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の変形例を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態の変形例を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態の変形例を説明するための図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】第２の実施の形態に用いられる色フィルタ部の概略構成を示す図。
【図８】第２の実施の形態を説明するための図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１０】第３の実施の形態で用いられる色フィルタ部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図。
【図１２】従来のカラー画像入力装置の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
２…電子カメラ
３…コントローラ
５…光源
６…レンズ
７…視野絞り
８…開口絞り
９…コンデンサレンズ
１０…対物レンズ
１１…チューブレンズ
１２…プリズム
１３…接眼レンズ
１４…ＣＣＤカメラ
１５…色フィルタ部
１５１…フィルタターレット
１５２…モータ
１７…画像処理装置
１８…観察照明光スペクトルデータ保存部
１９…ＣＲＴモニタ
２０…試料ステージ
２１…モノクロＣＣＤカメラ
３１…ＣＣＤカメラ
３２…色フィルタ部
３３…モータ
４０…ＣＣＤカメラ
４１…色フィルタ部
４２…軸
４３…ＲＧＢデータ抽出装置
【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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