(57)【要約】【課題】撮影される画像内に設定される観察領域に対するフォーカスを比較的容易に得ることのできる拡大観察装置を提供する。【解決手段】制御部は、ユーザからの操作に従う撮像部の移動処理と並行的にフォーカス値を算出する。そして、制御部は、算出されるフォーカス値のうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値を抽出し、抽出した最大フォーカス値に対応するＺ軸位置を格納する。さらに、制御部は、所定の目盛り間隔が刻まれたグラフ上に、現在のＺ軸位置を示す現在位置表示６２と、最大フォーカス位置を示す最大フォーカス位置表示６６とを表示する。制御部は、最大フォーカス位置表示６６の表示領域をユーザが選択（クリック）すると、フォーカス指示の入力と判断し、撮像部を最大フォーカス位置まで移動させる。【選択図】図５
2007316432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影するための撮像部と、
前記撮像部によって撮影される画像を表示するための表示部と、
前記撮像部によってフォーカスされる前記対象物の断面高さを変更可能なフォーカス高さ変更手段と、
前記フォーカス高さ変更手段によって変更される前記断面高さに対応する状態値を取得する状態値取得手段と、
前記撮像部によって撮影される画像内に設定される観察領域について、前記撮像部によるフォーカスの度合いを示すフォーカス値を算出するフォーカス値算出手段と、
前記フォーカス値算出手段によって算出される前記フォーカス値のうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値を抽出し、当該最大フォーカス値に対応する前記状態値を格納するフォーカス値評価手段と、
外部からのフォーカス指示に応答して、前記フォーカス値評価手段によって格納された前記状態値となるように、前記フォーカス高さ変更手段を制御するフォーカス制御手段とを備える、拡大観察装置。
【請求項２】
前記フォーカス高さ変更手段は、外部からの操作指示に従って作動するように制御される、請求項１に記載の拡大観察装置。
【請求項３】
前記フォーカス値評価手段は、前記操作指示に従って前記フォーカス高さ変更手段が実際に作動した範囲内において、前記最大フォーカス値を抽出する、請求項２に記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記フォーカス値評価手段は、前記フォーカス高さ変更手段の作動に伴って変化する前記フォーカス値の極値を前記最大フォーカス値に決定する、請求項２または３に記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記フォーカス値評価手段は、複数の前記極値のうち絶対値が最大の極値を前記最大フォーカス値に決定する、請求項４に記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記フォーカス値評価手段は、前記フォーカス高さ変更手段の作動に伴う前記フォーカス値の変化特性を前記フォーカス高さ変更手段における前記状態値に対応付けて、前記表示部に表示させる、請求項２〜５のいずれか１項に記載の拡大観察装置。
【請求項７】
前記フォーカス値評価手段は、対応の前記最大フォーカス値とともに、前記フォーカス値の変化特性を前記表示部に表示させる、請求項６に記載の拡大観察装置。
【請求項８】
前記フォーカス値評価手段は、前記フォーカス高さ変更手段における現在の前記状態値と、前記最大フォーカス値に対応する状態値とを前記表示部に表示させる、請求項２〜７のいずれか１項に記載の拡大観察装置。
【請求項９】
前記フォーカス高さ変更手段は、前記表示部に表示される操作指示画面を介して前記操作指示を与えられるように構成され、
前記操作指示画面は、前記フォーカス値評価手段によって表示される前記現在の状態値と前記最大フォーカス値に対応する状態値との相対関係に対応させて、前記操作指示を入力可能に構成される、請求項８に記載の拡大観察装置。
【請求項１０】
前記操作指示画面は、前記最大フォーカス値に対応する状態値の表示領域と対応付けて、前記フォーカス指示を入力可能に構成される、請求項９に記載の拡大観察装置。
【請求項１１】
前記観察領域は、外部からの領域設定指示に応じて変更可能に構成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の拡大観察装置。
【請求項１２】
前記フォーカス値算出手段は、複数の前記観察領域の各々について、前記フォーカス値を算出し、
前記フォーカス値評価手段は、前記フォーカス値算出手段によって算出される前記フォーカス値の各々に基づいて、対応の前記観察領域における前記最大フォーカス値を抽出する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の拡大観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は撮影した対象物の画像を拡大表示する拡大観察装置に関し、特に画像中の観察領域に対するフォーカス操作を支援するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造現場や研究施設などにおいて、従来の顕微鏡に代えて、拡大観察装置の普及が進んでいる。拡大観察装置は、対象物を拡大して画像を撮影し、その撮影された画像を表示する装置である。このような拡大観察装置は、従来の顕微鏡に比較して、被写体距離を長くできること、拡大された画像を多くのユーザが同時に観察できること、デジタル情報として記録できることなどの長所を備えている。
【０００３】
このような拡大観察装置の一形態として、水平面に配置された試料台と、試料台の垂直方向に移動可能に配置された撮像部とからなる構成がよく採用されている。この構成に係る拡大観察装置によれば、撮像部の移動に伴い、試料台上に配置された対象物までの被写体距離を変化させることができる。
【０００４】
たとえば、特開２０００−３９５６６号公報（特許文献１）には、光学拡大像を撮像する撮像手段と、光学拡大手段を観察対象物に対して任意の相対位置に移動させ位置決めする移動位置決め制御手段とを備える拡大観察装置が開示されている。この拡大観察装置によれば、顕微鏡鏡筒は、コラム内に内容されたＺ軸送り機構によって、Ｚ軸方向の任意の位置に移動可能となる。このようなＺ軸送り機構としては、電動モータと送りネジとで構成されることが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３９５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような拡大観察装置の主たる用途は、任意の対象物を撮影して、その画像を拡大表示することである。そのため、上述の特開２０００−３９５６６号公報（特許文献１）に開示されるようなＺ軸送り機構は、ユーザの操作によって任意に作動するように構成されることも多い。たとえば、撮像部は、ユーザによる入力装置（マウスなど）の操作に応答して、任意に移動可能に構成される。
【０００６】
ところで、多くの拡大観察装置では、対象物を高倍率で拡大して撮影するので、撮像部が焦点（ピント）を合わす（以下、「フォーカスする」とも称す）ことのできるＺ軸方向の範囲、すなわち被写界深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）は非常に浅くなる。そのため、ユーザが所望する領域についてフォーカスするためには、撮像部を精緻に移動させる必要があるが、マウスなどの操作ではそのような精緻な移動を行なわせることが困難な場合も多い。
【０００７】
そのため、ユーザは、フォーカスの度合いが最も高い位置を試行錯誤的に見つけなければならなかった。この結果、観察作業の効率が低下するという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、撮影される画像内に設定される観察領域に対するフォーカスを比較的容易に得ることのできる拡大観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、対象物を撮影するための撮像部と、撮像部によって撮影される画像を表示するための表示部と、撮像部によってフォーカスされる対象物の断面高さを変更可能なフォーカス高さ変更手段と、フォーカス高さ変更手段によって変更される断面高さに対応する状態値を取得する状態値取得手段と、撮像部によって撮影される画像内に設定される観察領域について、撮像部によるフォーカスの度合いを示すフォーカス値を算出するフォーカス値算出手段と、フォーカス値算出手段によって算出されるフォーカス値のうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値を抽出し、当該最大フォーカス値に対応する状態値を格納するフォーカス値評価手段と、外部からのフォーカス指示に応答して、フォーカス値評価手段によって格納された状態値となるように、フォーカス高さ変更手段を制御するフォーカス制御手段とを備える拡大観察装置である。
【００１０】
この発明によれば、フォーカス高さ変更手段によって、撮像部によってフォーカスされる対象物の断面高さが変更されるとともに、観察領域についてのフォーカス値が算出される。そして、この算出されるフォーカス値のうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値が抽出されるとともに、抽出された最大フォーカス値に対応する状態値が格納される。さらに、フォーカス指示が与えられると、最大フォーカス値に対応する状態値となるように、フォーカス高さ変更手段が制御される。このため、フォーカス指示を与えるだけで、観察領域についてフォーカスの度合いを最大にすることができる。
【００１１】
好ましくは、フォーカス高さ変更手段は、外部からの操作指示に従って作動するように制御される。
【００１２】
さらに好ましくは、フォーカス値評価手段は、操作指示に従ってフォーカス高さ変更手段が実際に作動した範囲内において、最大フォーカス値を抽出する。
【００１３】
また、さらに好ましくは、フォーカス値評価手段は、フォーカス高さ変更手段の作動に伴って変化するフォーカス値の極値を最大フォーカス値に決定する。
【００１４】
さらに好ましくは、フォーカス値評価手段は、複数の極値のうち絶対値が最大の極値を最大フォーカス値に決定する。
【００１５】
また好ましくは、フォーカス値評価手段は、フォーカス高さ変更手段の作動に伴うフォーカス値の変化特性をフォーカス高さ変更手段における状態値に対応付けて、表示部に表示させる。
【００１６】
さらに好ましくは、フォーカス値評価手段は、対応の最大フォーカス値とともに、フォーカス値の変化特性を表示部に表示させる。
【００１７】
また好ましくは、フォーカス値評価手段は、フォーカス高さ変更手段における現在の状態値と、最大フォーカス値に対応する状態値とを表示部に表示させる。
【００１８】
さらに好ましくは、フォーカス高さ変更手段は、表示部に表示される操作指示画面を介して操作指示を与えられるように構成され、操作指示画面は、フォーカス値評価手段によって表示される現在の状態値と最大フォーカス値に対応する状態値との相対関係に対応させて、操作指示を入力可能に構成される。
【００１９】
さらに好ましくは、操作指示画面は、最大フォーカス値に対応する状態値の表示領域と対応付けて、フォーカス指示を入力可能に構成される。
【００２０】
また好ましくは、観察領域は、外部からの領域設定指示に応じて変更可能に構成される。
【００２１】
また好ましくは、フォーカス値算出手段は、複数の観察領域の各々について、フォーカス値を算出し、フォーカス値評価手段は、フォーカス値算出手段によって算出されるフォーカス値の各々に基づいて、対応の観察領域における最大フォーカス値を抽出する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、撮影される画像内に設定される観察領域に対するフォーカスを比較的容易に得ることのできる拡大観察装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態に従う拡大観察装置１００の概略構成図である。
図１を参照して、拡大観察装置１００は、撮影した対象物の画像を拡大表示する装置であって、撮像機構２と、本体部４と、表示部６と、入力部８とからなる。
【００２５】
撮像機構２は、対象物を撮影するための撮像部１２と、撮像部１２から対象物までの被写体距離を変更するための撮像駆動部１４とを含む。
【００２６】
撮像部１２は、レンズなどの光学系およびＣＣＤ（Charge Coupled Devices）などの撮像素子を含み、対象物から受ける光に応じた映像信号を本体部４へ出力する。
【００２７】
撮像駆動部１４は、撮像部１２によってフォーカスされる対象物の断面高さを変更可能なフォーカス高さ変更手段に相当し、本体部４から受けた駆動指令に応じて、撮像部１２を所定の方向に沿って移動させる。また、撮像駆動部１４は、撮像部１２の位置に応じた位置情報を本体部４へ出力する。
【００２８】
本体部４は、Ｉ／Ｆ部１６と、制御部１８と、メモリ２０と、Ｉ／Ｏ制御部２２とからなる。
【００２９】
Ｉ／Ｆ部１６は、撮像機構２を構成する撮像部１２および撮像駆動部１４と電気的に接続され、撮像部１２から出力される映像信号を制御部１８へ伝達するとともに、制御部１８から出力される駆動指令を撮像駆動部１４へ伝達する。また、Ｉ／Ｆ部１６は、撮像駆動部１４から出力される位置情報を制御部１８へ伝達する。
【００３０】
制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置により構成される。そして、制御部１８は、撮像部１２によって撮影される対象物の画像をＩ／Ｏ制御部２２を介して表示部６へ出力するとともに、入力部８を介して与えられるユーザからの操作指示に従って撮像駆動部１４を制御する。また、制御部１８は、撮像駆動部１４から出力される位置情報に基づいて、撮像部１２の位置を取得する。
【００３１】
メモリ２０は、制御部１８で実行されるプログラム、制御部１８により格納される画像のデータ、制御部１８のプログラム実行に伴うワークデータ、およびユーザなどから与えられる各種設定データなどを格納する。
【００３２】
Ｉ／Ｏ制御部２２は、表示部６および入力部８などと電気的に接続され、撮像部１２により撮影される拡大画像、および制御部１８により生成されるＭＭＩ（Man Machine Interface）画面などを表示部６へ出力する。また、Ｉ／Ｏ制御部２２は、入力部８からユーザの操作に応じた操作指示を受けて、当該操作指示を制御部１８へ伝達する。
【００３３】
表示部６は、一例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどからなり、Ｉ／Ｏ制御部２２を介して出力される画像をその表示面に表示する。なお、本実施の形態においては、表示部６は、本体部４と一体的に構成される。
【００３４】
図２は、本実施の形態に従う本体部４および表示部６の外観の一例を示す図である。
図２を参照して、本体部４は箱型形状に形成される一方、表示部６は本体部４の上面でスライド可能に構成される。すなわち、表示部６は、拡大観察装置１００の使用時において、本体部４の上面に対して任意の角度をもつように固定されるとともに、拡大観察装置１００の不使用時において、本体部４の上面と平行になり、一体的に格納されるように固定される。このような構成により、本実施の形態に従う拡大観察装置１００は、持ち運びの容易性および省スペース化を実現することができる。
【００３５】
再度、図１を参照して、入力部８は、キーボードおよびマウスなどを含み、ユーザからの操作指示を受付けて本体部４へ出力する。さらに、入力部８の一例として、表示部６の表示面に形成されるタッチパネルなどを用いてもよい。
【００３６】
（撮像機構）
図３は、本実施の形態に従う撮像機構２の側面図の一例である。
【００３７】
図３を参照して、撮像機構２は、試料台３２と、スタンド３４と、スタンド係着部材３６と、撮像部固定部材３８とをさらに含む。試料台３２上には対象物が配置され、対象物の垂直方向に移動可能に配置される撮像部１２により対象物の撮影が行なわれる。以下の説明では、撮像部１２の移動方向を「Ｚ軸方向」とも称し、撮像部１２のＺ軸方向の位置を「Ｚ軸位置」とも称す。
【００３８】
撮像部１２によるフォーカスは、撮像部１２からの距離が焦点距離に一致する断面高さに対して可能であるが、この焦点距離には、撮像部１２の光学系に依存する幅が存在する。このような焦点距離の幅が被写界深度であり、撮像部１２がフォーカスできる範囲の大きさを意味する。特に、対象物を拡大表示する拡大観察装置１００においては、撮像部１２は、対象物を非常に高い倍率まで拡大するので、その被写界深度は必然的に浅くなる。
【００３９】
したがって、対象物のＺ軸方向の大きさ（高さ）が、撮像部１２の被写界深度に比較して大きい場合には、表示部６には、対象物の一部の領域のみがフォーカスされた画像が表示されることになる。そのため、撮像部１２を被写界深度に相応しい微小距離ずつＺ軸方向に移動させることで、撮像部１２によってフォーカスされる対象物の断面高さを変更できる。
【００４０】
スタンド３４は、試料台３２の垂直方向に延在するように配置され、撮像部１２がＺ軸方向に移動するための経路を形成する。
【００４１】
スタンド係着部材３６は、スタンド３４に沿って移動可能に構成され、かつユーザの所望する位置（高さ）で固定可能に構成される。具体的には、スタンド係着部材３６を構成するダイヤルやレバーによって移動および固定が可能である。
【００４２】
撮像部固定部材３８は、その一方面において撮像部１２と連結され、撮像部１２を固定する。さらに、スタンド係着部材３６および撮像部固定部材３８は、たとえば送りネジを介して機械的に噛合され、当該送りネジは、撮像駆動部１４と連結される。そして、撮像駆動部１４が出力する回転駆動力により、スタンド係着部材３６と撮像部固定部材３８との相対位置がスタンド３４に沿って変化する。
【００４３】
この結果、撮像部固定部材３８に連結された撮像部１２は、Ｚ軸方向に移動し、撮像部１２から対象物までの被写体距離が変化する。
【００４４】
撮像駆動部１４は、一例として、ステッピングモータ、および当該ステッピングモータを駆動するためのドライバ部などから構成され、制御部１８から与えられる駆動指令に応じた回転変位の発生が可能である。すなわち、ステッピングモータは、たとえば、１つの駆動パルスで１２０°（電気角）だけ回転するように構成できるので、所望する被写体距離の変位量に相当する数の駆動パルスをステッピングモータに与えるような制御系を構成すればよく、撮像部１２の位置制御を比較的容易に実現できる。そして、撮像駆動部１４は、撮像部１２の位置に応じた位置情報を制御部１８へ出力する。
【００４５】
（フォーカス操作）
図４は、表示部６における表示の一例を示す図である。なお、図４においては、ＩＣ（Integrated Circuit）のピン部分を撮影した画像を示す。
【００４６】
図４（ａ）は、画像の右部分がフォーカスされた状態を示す図である。
図４（ｂ）は、画像の中央部分がフォーカスされた状態を示す図である。
【００４７】
図４（ｃ）は、画像の左部分がフォーカスされた状態を示す図である。
図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して、撮像部１２の被写界深度が対象物のＺ軸方向の大きさに比較して浅い場合には、対象物の一部の領域のみがフォーカスされるので、ユーザは、撮影される画像内の所望する観察領域についてフォーカスされるように撮像部１２をＺ軸方向に移動させる。具体的には、ユーザは、制御部１８によって表示部６に表示される操作指示画面４０に対して、入力部８（たとえば、マウスなど）を介して所望の操作指示を与える。
【００４８】
なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）のうち、撮像部１２が対象物に最も接近した状態は図４（ａ）であり、撮像部１２が対象物から最も離れた状態は図４（ｃ）である。
【００４９】
図５は、操作指示画面４０を説明するための図である。
図５（ａ）は、ユーザによる操作がなされていない状態を示す。
【００５０】
図５（ｂ）は、最大フォーカス位置表示６６の選択後の状態を示す。
図５（ａ）を参照して、操作指示画面４０には、操作指示入力領域５０および状態値表示領域６０とが配置される。
【００５１】
操作指示入力領域５０には、撮像駆動部１４を移動させるための操作指示を入力可能な操作指示レバー５２が配置される。具体的には、ユーザが操作指示レバー５２にポインタＰＮＴを一致させて、選択（クリック）しながら所望する方向に移動（ドラッグ）すると、制御部１８は、操作指示レバー５２の画面上の変位量に応じた速度で撮像部１２をＺ軸方向に移動させる。なお、ユーザフレンドリの観点から、操作指示入力領域５０には、撮像部１２の移動の向きおよびその速度を示す複数の矢印「△」「▽」が配置される。
【００５２】
さらに、本実施の形態においては、ユーザが操作指示レバー５２の選択を解除すると、操作指示レバー５２が中立の状態（何らの操作指示も与えられない状態）に復帰するように構成される。
【００５３】
操作指示画面４０には、操作指示レバー５２に加えて、操作指示を入力可能な操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄがさらに配置される。操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄは、撮像駆動部１４をＺ軸方向に沿ってそれぞれ上方向および下方向に移動させるための操作ボタンであり、撮像駆動部１４を微小距離だけ移動させるために用いられる。すなわち、操作指示ボタン５４ｕまたは５４ｄが選択（クリック）されると、制御部１８は、選択毎に予め定められた微小距離を移動させるための駆動指令を撮像駆動部１４へ与える。
【００５４】
したがって、ユーザは、操作指示レバー５２を用いて撮像部１２の位置を粗調整するとともに、操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄを用いて撮像部１２の位置を微調整することができる。
【００５５】
しかしながら、撮像部１２の被写界深度が浅い場合や撮像部１２の移動速度が速い場合などには、いずれのＺ軸位置において、所望する観察領域が最もフォーカスされるのかをユーザが一見して判断することは難しい。このような場合には、ユーザは、操作指示レバー５２または操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄの操作を繰返し、フォーカスの度合いが最も高い位置を試行錯誤的に見つけなければならない。制御部１８は、このような観察領域に対するフォーカス合わせについて、ユーザを支援する。
【００５６】
（フォーカス制御）
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、ユーザは、撮像部１２によって撮影される画像内に予め所望の観察領域ＦＡを設定する。なお、観察領域ＦＡは、一例として、ポインタＰＮＴによる選択（クリック）および移動（ドラッグ）などによって設定可能である。そして、制御部１８は、設定される観察領域ＦＡについて、撮像部１２によるフォーカスの度合いを示すフォーカス値を後述する方法により算出する。ここで、制御部１８は、ユーザからの操作に従う撮像部１２の移動処理と並行的にフォーカス値を算出する。そのため、撮像部１２の移動に伴い、すなわち撮像部１２のＺ軸位置に応じて、フォーカス値は連続的に変化する。
【００５７】
制御部１８は、算出されるフォーカス値のうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値を抽出し、抽出した最大フォーカス値に対応するＺ軸位置（状態値に相当）をメモリ２０に格納する。
【００５８】
そして、制御部１８は、ユーザからのフォーカス指示に応答して、メモリ２０に格納した状態値を実現するように撮像駆動部１４を制御する。すなわち、制御部１８は、ユーザからのフォーカス指示に応答して、抽出された最大フォーカス値に対応するＺ軸位置（以下では、「最大フォーカス位置」とも称す）まで撮像部１２を移動させる。
【００５９】
再度、図５（ａ）を参照して、制御部１８は、撮像駆動部１４の現在のＺ軸位置と、最大フォーカス位置とを示す状態値表示領域６０を表示する。すなわち、制御部１８は、所定の目盛り間隔が刻まれたグラフ上に、現在のＺ軸位置を示す現在位置表示６２と、最大フォーカス位置を示す最大フォーカス位置表示６６（「Ｆ１」）とを表示する。なお、制御部１８は、現在位置表示６２が常に状態値表示領域６０の中心に配置されるように、状態値表示領域６０を生成する。
【００６０】
最大フォーカス位置表示６６は、フォーカス指示を入力可能に構成される。すなわち、制御部１８は、最大フォーカス位置表示６６の表示領域をユーザが選択（クリック）すると、フォーカス指示の入力と判断し、撮像部１２を最大フォーカス位置まで移動させる。すると、表示部６には、図４（ｃ）に示すような、観察領域ＦＡがフォーカスされた画像が表示される。
【００６１】
さらに、操作指示画面４０では、図５（ｂ）に示すように最大フォーカス位置表示６６が現在位置表示６２と一致する位置に表示され、ユーザに撮像部１２が最大フォーカス位置まで移動したことを知らせる。
【００６２】
このように、ユーザは、制御部１８により自動的に表示される最大フォーカス位置表示６６を選択（クリック）するだけで、所望の観察領域をフォーカスさせることができる。このようにユーザは、一動作で観察領域のフォーカスを得ることができるので、観察作業の効率を飛躍的に高めることができる。
【００６３】
（操作指示画面におけるユーザフレンドリ機能）
再度、図５（ａ）を参照して、制御部１８は、現在位置表示６２および最大フォーカス位置表示６６に加えて、共通のグラフ上にゼロ位置表示６４（「０」）および基準点表示６８（「ＢＬ」）を表示する。ゼロ位置表示６４は、撮像部１２のＺ軸位置を定義する基準となるゼロ点の位置を示す。基準点表示６８は、ユーザが撮像部１２のＺ軸方向の移動量などを監視や測定するための基準点を示す。なお、この基準点は、ユーザフレンドリの観点から設けられるものであり、ユーザの操作により任意の位置に設定可能である。
【００６４】
なお、状態値表示領域６０におけるグラフの表示レンジは、撮像部１２の被写界深度に応じて決定することがよりユーザフレンドリである。そこで、制御部１８は、予め設定される撮像部１２のレンズ構成やレンズ倍率に基づいて被写界深度を取得し、当該取得した被写界深度の所定倍（たとえば、４倍など）に相当するグラフレンジとなるように、状態値表示領域６０を表示する。
【００６５】
また、操作指示画面４０では、撮像部１２の現在のＺ軸位置と、最大フォーカス位置との相対関係に対応させて、操作指示レバー５２および操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄが配置される。すなわち、操作指示画面４０上において、操作指示レバー５２または操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄによる操作の方向は、現在位置表示６２と最大フォーカス位置表示６６との位置関係に対応する。そのため、ユーザは、現在のＺ軸位置からいずれの方向に操作を指示すれば、最大フォーカス位置に近付くことができるかを一見して知ることができる。
【００６６】
図６は、操作指示レバー５２の操作に係る動作を説明するための図である。
図６を参照して、一例として、ユーザが操作指示レバー５２を下方向に移動（ドラッグ）させると、制御部１８は、撮像部１２をＺ軸の下方向に移動させるように制御する。そして、撮像部１２の移動に伴って、制御部１８は、最大フォーカス位置表示６６、ゼロ位置表示６４および基準点表示６８の表示位置を紙面上方向に変更する。なお、図６の例においては、基準点表示６８は、撮像部１２の移動後においても状態値表示領域６０に表示されるグラフのレンジ外にあるので、表示位置を変更されない。
【００６７】
したがって、ユーザは、表示部６上を見ることで、実際の撮像部１２のＺ軸方向についての位置関係を一見して確認することができる。
【００６８】
（フォーカス値の算出）
フォーカスの度合いを示すフォーカス値の算出には、さまざまな方法を採用することができるが、一例として、ＲＧＢ信号の濃淡度に基づいて算出する方法を用いる。
【００６９】
図７は、フォーカス値の算出原理を説明するための図である。
図７を参照して、制御部１８は、撮影される画像内に設定される観察領域ＦＡの各画素を規定するＲＧＢ値のうち１つの値（たとえば、緑濃淡値）に着目する。以下では、観察領域ＦＡ（ｎ画素×ｍ画素）に対応付けて配置される緑濃淡値をＧｉｊ（１≦ｉ≦ｎ，１≦ｊ≦ｍ）と表現する。
【００７０】
そして、制御部１８は、一例として水平方向に隣接する画素間の濃淡差ｄ（絶対値）を逐次算出し、算出した濃淡差を累積加算する。一般的に、観察領域ＦＡのフォーカスの度合いが高ければ、画像全体のコントラスト（濃淡差）が強くなるので、濃淡差は相対的に大きくなる。逆に、観察領域ＦＡのフォーカスの度合いが低ければ、画像全体がぼやけて、コントラストが弱くなるので、濃淡差は相対的に小さくなる。
【００７１】
そこで、制御部１８は、フォーカスの度合いを示すフォーカス値Ｆとして、濃淡差の累積加算値を用いる。具体的には、制御部１８は、下式に従ってフォーカス値Ｆを所定周期毎（たとえば、数１００ｍｓｅｃ）に算出する。
【００７２】
フォーカス値Ｆ＝Σｄｉｊ（２≦ｉ≦ｎ，１≦ｊ≦ｍ）
＝Σ｜Ｇｉｊ−Ｇｋｊ｜（１≦ｉ≦ｎ−１，１≦ｊ≦ｍ，ｋ＝ｉ＋１）
本実施の形態においては、上式のように、濃淡差の絶対値を累積加算してフォーカス値を算出するので、フォーカスの度合いが高くなるにつれて、フォーカス値も大きな値を示す。
【００７３】
なお、フォーカス値の算出には、赤濃淡値または青濃淡値を用いてもよく、さらに、隣接する画素値の色差ベクトル（各色の濃淡差で規定されるベクトル）を用いてもよい。
【００７４】
（最大フォーカス値の抽出）
上述したように、制御部１８は、所定周期毎に算出されるフォーカス値Ｆのうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値Ｆｍａｘを抽出する。
【００７５】
特に本実施の形態においては、制御部１８は、ユーザによる操作に従って撮像駆動部１４が実際に作動した範囲内において、最大フォーカス値を抽出する。これは、撮像駆動部１４の作動範囲は、ユーザが観察に必要と考える範囲に相当するので、当該範囲に限って最大フォーカス値を抽出することがより効率的であると考えられるからである。
【００７６】
図８は、撮像部１２のＺ軸方向の移動に伴うフォーカス値Ｆの変化の一例を示す。
図８（ａ）は、移動範囲内でフォーカス値Ｆが単調増加する場合である。
【００７７】
図８（ｂ）は、移動範囲内でフォーカス値Ｆが変極点を有する場合である。
図８（ａ）を参照して、制御部１８は、ユーザからの操作指示に応じて、撮像駆動部１４を作動させる。この撮像駆動部１４の作動に伴って撮像部１２がＺ軸方向へ移動し、算出されるフォーカス値Ｆも変化する。
【００７８】
そこで、制御部１８は、フォーカス値Ｆが算出される毎に、算出されるフォーカス値Ｆと、当該時点までに抽出されている最大フォーカス値Ｆｍａｘとを比較することで、最大フォーカス値Ｆｍａｘを最新の値に更新する。そのため、撮像部１２の移動範囲内において、フォーカス値Ｆが単調増加する場合には、当該移動範囲の最終位置におけるフォーカス値Ｆが最大フォーカス値Ｆｍａｘに相当する。
【００７９】
なお、上述したように、制御部１８は、撮像部１２の移動範囲内に限って最大フォーカス値Ｆｍａｘを抽出するので、当該移動範囲の外により大きなフォーカス値Ｆを生じる位置が存在したとしても抽出しない。
【００８０】
また、フォーカス値Ｆが算出される毎に算出されるフォーカス値Ｆを比較する構成に代えて、撮像部１２の一連の移動に伴って生じるフォーカス値Ｆの変化特性を一旦格納し、当該格納したフォーカス値Ｆの変化特性に基づいて、最大フォーカス値Ｆｍａｘを抽出してもよい。
【００８１】
図８（ｂ）を参照して、撮像部１２の一連の移動に伴って生じるフォーカス値Ｆの変化特性に変極点Ｔが含まれている場合には、制御部１８は、当該移動の完了後、格納したフォーカス値Ｆの変化特性の中から極値を検出し、当該極値を最大フォーカス値Ｆｍａｘに決定する。
【００８２】
さらに、一例の移動に伴って生じるフォーカス値Ｆの変化特性に複数の変極点Ｔが含まれている場合には、その絶対値が最大の極値を最大フォーカス値Ｆｍａｘに決定する。
【００８３】
また、制御部１８は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、フォーカス値Ｆの変化特性をＺ軸位置と対応付けたグラフを表示部６に表示することもできる。このようなグラフを表示する場合には、最大フォーカス値Ｆｍａｘの数値ＶＡＬ（図８（ａ）および図８（ｂ））を同時に表示するようにしてもよい。
【００８４】
（処理フロー）
図９は、本実施の形態に従う処理の概略を示すフローチャートである。
【００８５】
図９を参照して、制御部１８は、撮像駆動部１４からの位置情報に基づいて、撮像部１２の現在のＺ軸位置Ｐｚを取得する（ステップＳ１００）。そして、制御部１８は、撮像部１２の被写界深度を取得し、状態値表示領域６０のグラフ表示レンジを決定する（ステップＳ１０２）。さらに、制御部１８は、最大フォーカス値Ｆｍａｘおよび最大フォーカス位置Ｐｚｍａｘを初期化（Ｆｍａｘ＝０およびＰｚｍａｘ＝０）する（ステップＳ１０４）。その後、制御部１８は、表示部６に操作指示画面４０を表示する（ステップＳ１０６）。
【００８６】
操作指示画面４０が表示された後、制御部１８は、フォーカス指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。すなわち、制御部１８は、操作指示画面４０の最大フォーカス位置表示６６が選択されたか否かを判断する。
【００８７】
フォーカス指示が入力された場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳの場合）には、制御部１８は、撮像部１２を最大フォーカス位置Ｐｚｍａｘまで移動させるように、撮像駆動部１４へ駆動指令を与える（ステップＳ１１０）。撮像部１２が最大フォーカス位置Ｐｚｍａｘまで移動すると、制御部１８は、ステップＳ１０８以下の処理を繰返し実行する。
【００８８】
フォーカス指示が入力されていない場合（ステップＳ１０８においてＮＯの場合）には、制御部１８は、撮像部１２の移動が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。すなわち、制御部１８は、ユーザによって、操作指示レバー５２または操作指示ボタン５４ｕ，５４ｄが操作されたか否かを判断する。
【００８９】
撮像部１２の移動が指示された場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、制御部１８は、入力された指示に応じた駆動指令を撮像駆動部１４へ与える（ステップＳ１１４）。
【００９０】
撮像部１２の移動が指示されていない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部１８は、撮像部１２が移動中か否かを判断する（ステップＳ１１６）。
【００９１】
入力された指示に応じた駆動指令を撮像駆動部１４へ与えた後（ステップＳ１１４の後）、もしくは撮像部１２が移動中の場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳの場合）には、制御部１８は、観察領域ＦＡのフォーカス値Ｆを算出する（ステップＳ１１８）とともに、撮像駆動部１４からの位置情報に基づいて、撮像部１２の現在のＺ軸位置Ｐｚを取得する（ステップＳ１２０）。続いて、制御部１８は、算出したフォーカス値Ｆが現在の最大フォーカス値Ｆｍａｘを超過するか否かを判断する（ステップＳ１２２）。
【００９２】
算出したフォーカス値Ｆが現在の最大フォーカス値Ｆｍａｘを超過する場合（ステップＳ１２２においてＹＥＳの場合）には、制御部１８は、最大フォーカス値Ｆｍａｘを現在のフォーカス値Ｆに更新するとともに、最大フォーカス位置Ｐｚｍａｘを現在のＺ軸位置Ｐｚに更新する（ステップＳ１２４）。
【００９３】
最大フォーカス値Ｆｍａｘおよび最大フォーカス位置Ｐｚｍａｘの更新後（ステップＳ１２４の後）、もしくは算出したフォーカス値Ｆが現在の最大フォーカス値Ｆｍａｘを超過しない場合（ステップＳ１２２においてＮＯの場合）には、制御部１８は、再度、撮像部１２の移動が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００９４】
撮像部１２が移動中でない場合（ステップＳ１１６においてＮＯの場合）には、制御部１８は、制御部１８は、操作指示画面４０の終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１２６）。操作指示画面４０の終了が指示された場合（ステップＳ１２６においてＹＥＳの場合）には、制御部１８は、操作指示画面４０の表示を終了して処理を終了する。
【００９５】
操作指示画面４０の終了が指示されていない場合（ステップＳ１２６においてＮＯの場合）には、制御部１８は、ステップＳ１０８以下の処理を繰返し実行する。
【００９６】
なお、上述のステップＳ１２２において、算出したフォーカス値Ｆが所定のしきい値を超過する場合に限って、当該フォーカス値を有効として取扱うようにしてもよい。すなわち、フォーカス値が小さい場合にはノイズの可能性もあるため、信頼性を高めるために、所定のしきい値以下のフォーカス値を無視するようにしてもよい。
【００９７】
（変形例１）
上述の本実施の形態においては、共通のグラフ上に現在のＺ軸位置と最大フォーカス位置との位置関係を表示する態様について説明したが、フォーカスの度合い（フォーカス値）を視覚的に表現することで、よりユーザの視認性を高めることもできる。
【００９８】
図１０は、本実施の形態の変形例１に従う操作指示画面４０＃を説明するための図である。
【００９９】
図１０を参照して、操作指示画面４０＃は、図５（ａ）に示す操作指示画面４０において、状態値表示領域６０に代えて、フォーカス値表示領域７０を配置したものである。
【０１００】
フォーカス値表示領域７０は、視覚化表示領域７２を含む。視覚化表示領域７２では、Ｚ軸位置と対応付けて、フォーカス値に基づくイメージ表示（たとえば、擬似カラー表示や擬似濃淡表示）が行なわれる。
【０１０１】
擬似カラー表示とは、フォーカス値の各々を色相（Hue）マップ上の対応する色に変換して表示するものである。具体的には、制御部１８は、Ｚ軸位置と対応付けて取得するフォーカス値の各々を規格化（たとえば、０〜２５５デジット）した後、色相マップを参照して対応のＺ軸位置に割当てる色を決定する。このような擬似カラー表示においては、一例として、「赤色」が高いフォーカス値を示す一方、「青色」が低いフォーカス値を示す。
【０１０２】
擬似濃淡表示とは、フォーカス値の各々を濃淡（グレースケール）として表示するものである。具体的には、制御部１８は、Ｚ軸位置と対応付けて取得するフォーカス値の各々を規格化（たとえば、０〜２５５デジット）した後、対応のＺ軸位置に割当てる濃淡を決定する。このような擬似濃淡表示においては、「白色」が高いフォーカス値を示す一方、「黒色」が低いフォーカス値を示す。
【０１０３】
上述のように、ユーザは、フォーカス値とＺ軸位置との対応関係を一見して把握することができる。
【０１０４】
本実施の形態の変形例１においても、ユーザによるフォーカス指示の入力が可能である。一例として、制御部１８は、視覚化表示領域７２内のいずれかの位置をユーザが選択（クリック）すると、フォーカス指示の入力と判断し、撮像部１２を最大フォーカス位置まで移動させる。
【０１０５】
また、フォーカス値表示領域７０には、撮像部１２の現在のＺ軸位置を示す現在位置表示７４（「Ｃ」）と、ユーザがＺ軸方向の移動量などを監視や測定するための基準点表示７６（「ＢＬ」）とが配置される。
【０１０６】
その他については、上述して操作指示画面４０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０７】
（変形例２）
上述の本実施の形態においては、撮像部１２によって撮影される画像内に１つの観察領域ＦＡが設定される場合について例示したが、複数の観察領域を設定可能に構成してもよい。
【０１０８】
図１１は、２つの観察領域ＦＡ１，ＦＡ２が設定された場合の一例を示す図である。なお、図１１に示される画像の対象物は、図４に示される画像の対象物と同一である。
【０１０９】
図１１（ａ）は、観察領域ＦＡ２に対するフォーカス指示が与えられた後の状態を示す図である。
【０１１０】
図１１（ｂ）は、ユーザが撮像部１２を任意のＺ軸位置に移動させた状態を示す図である。
【０１１１】
図１１（ｃ）は、観察領域ＦＡ１に対するフォーカス指示が与えられた後の状態を示す図である。
【０１１２】
制御部１８は、２つの観察領域ＦＡ１およびＦＡ２の各々について、フォーカス値を算出し、さらに、算出されるフォーカス値の各々に基づいて、観察領域ＦＡ１，ＦＡ２における最大フォーカス値を抽出する。具体的には、制御部１８は、上述した観察領域ＦＡについての処理と同様の処理を、観察領域ＦＡ１およびＦＡ２のそれぞれについて独立に実行する。
【０１１３】
図１２は、本実施の形態の変形例２に従う操作指示画面４０の表示例を説明するための図である。
【０１１４】
図１２を参照して、２つの観察領域ＦＡ１およびＦＡ２が設定された場合には、操作指示画面４０には、各々の最大フォーカス値におけるＺ軸位置を示す最大フォーカス位置表示６６ａ（「Ｆ１」）および６６ｂ（「Ｆ２」）が表示される。そして、最大フォーカス位置表示６６ａ，６６ｂは、対応のフォーカス指示を入力可能に構成される。すなわち、ユーザが最大フォーカス位置表示６６ａの表示領域を選択（クリック）すると、制御部１８は、図１１（ｃ）に示すように、観察領域ＦＡ１における最大フォーカス位置まで撮像部１２を移動させる。また、ユーザが最大フォーカス位置表示６６ｂの表示領域を選択（クリック）すると、制御部１８は、図１１（ｃ）に示すように、観察領域ＦＡ２における最大フォーカス位置まで撮像部１２を移動させる。
【０１１５】
このように、ユーザは、観察領域ＦＡ１，ＦＡ２の各々に対応付けて表示される最大フォーカス位置表示６６ａ，６６ｂを選択（クリック）するだけで、観察領域ＦＡ１，ＦＡ２のいずれについてもフォーカスすることができる。したがって、ユーザは、一動作で複数の観察領域のうち所望の観察領域についてのフォーカスを得ることができるので、観察作業の効率を飛躍的に高めることができる。
【０１１６】
なお、観察領域の設定可能数は２個に限られることはなく、対象物および画像サイズなどに応じて適切な設定可能数を決定すればよい。
【０１１７】
本実施の形態においては、撮像部１２をＺ軸方向に移動させることで、撮像部１２から対象物までの被写体距離を変化させて、撮像部によってフォーカスされる対象物の断面高さ変更可能にする構成について説明したがこの構成に限られことはない。一例として、フォーカスレンズなどの焦点距離を変更可能な撮像部と、当該撮像部の焦点距離を変更するための駆動装置とからなる構成によって実現してもよい。
【０１１８】
本実施の形態においては、撮像駆動部１４が「フォーカス高さ変更手段」を実現し、制御部１８が「フォーカス値算出手段」、「状態値取得手段」、「フォーカス値評価手段」および「フォーカス制御手段」を実現する。
【０１１９】
この発明の実施の形態によれば、撮像駆動部１４によって、撮像部１２によってフォーカスされる対象物の断面高さが変更されるとともに、観察領域ＦＡについてのフォーカス値Ｆが算出される。そして、この算出されるフォーカス値Ｆのうち、フォーカスの度合いが最大となる最大フォーカス値Ｆｍａｘが抽出されるとともに、抽出された最大フォーカス値Ｆｍａｘに対応するＺ軸位置が格納される。さらに、フォーカス指示が与えられると、最大フォーカス値Ｆｍａｘに対応するＺ軸位置となるように、撮像駆動部１４が制御される。このため、フォーカス指示を与えるだけで、観察領域ＦＡについてフォーカスの度合いを最大にすることができる。
【０１２０】
これにより、撮影される画像内に設定される観察領域ＦＡに対するフォーカスを比較的容易に得ることができ、ユーザフレンドリな拡大観察装置を実現できる。
【０１２１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】この発明の実施の形態に従う拡大観察装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態に従う本体部および表示部の外観の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に従う撮像機構の側面図の一例である。
【図４】表示部における表示の一例を示す図である。
【図５】操作指示画面を説明するための図である。
【図６】操作指示レバーの操作に係る動作を説明するための図である。
【図７】フォーカス値の算出原理を説明するための図である。
【図８】撮像部のＺ軸方向の移動に伴うフォーカス値の変化の一例を示す。
【図９】本実施の形態に従う処理の概略を示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態の変形例１に従う操作指示画面を説明するための図である。
【図１１】２つの観察領域が設定された場合の一例を示す図である。
【図１２】本実施の形態の変形例２に従う操作指示画面の表示例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２３】
２  撮像機構、４  本体部、６  表示部、８  入力部、１２  撮像部、１４  撮像駆動部、１６  Ｉ／Ｆ部、１８  制御部、２０  メモリ、２２  Ｉ／Ｏ制御部、３２  試料台、３４  スタンド、３６  スタンド係着部材、３８  撮像部固定部材、４０  操作指示画面、５０  操作指示入力領域、５２  操作指示レバー、５４ｕ，５４ｄ  操作指示ボタン、６０  状態値表示領域、６２  現在位置表示、６４  ゼロ位置表示、６６，６６ａ，６６ｂ  最大フォーカス位置表示、６８  基準点表示、７０  フォーカス値表示領域、７２  視覚化表示領域、７４  現在位置表示、７６  基準点表示、１００  拡大観察装置、Ｆ  フォーカス値、ＦＡ，ＦＡ１，ＦＡ２  観察領域、Ｆｍａｘ  最大フォーカス値、ＰＮＴ  ポインタ、Ｐｚ  Ｚ軸位置、Ｐｚｍａｘ  最大フォーカス位置、Ｔ  変極点、ＶＡＬ  数値。
【図１】
2007316432.tif 000003
【図２】
2007316432.tif 000004
【図３】
2007316432.tif 000005
【図５】
2007316432.tif 000006
【図６】
2007316432.tif 000007
【図７】
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【図８】
2007316432.tif 000009
【図９】
2007316432.tif 000010
【図１２】
2007316432.tif 000011
【図４】
2007316432.tif 000012
【図１０】
2007316432.tif 000013
【図１１】
2007316432.tif 000014