(57)【要約】【課題】複数の原画像を継ぎ合わせて合成する技術において、撮像系の光学特性に起因する画像品質の劣化の影響を抑えた合成画像を作成することのできる技術を提供する。【解決手段】撮像手段の光学特性に応じて、撮像される画像の各画素に与える重みが予め設定される。一定の閾値以上の重みを有する領域を抽出したマスクＭを用いて、ウェルＷ内部の撮像対象領域の全体がマスクされるような配置を決定する。このマスク配置に対応する割り付けで複数の原画像が撮像され、各原画像の画素が重み付けされた上で合成される。【選択図】図８
2017068302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元の撮像視野を有し、前記撮像視野よりも広範囲の撮像対象領域に対する前記撮像視野の位置を互いに異ならせて、かつ位置の隣り合う前記撮像視野を互いに一部重複させて複数回撮像を行い、前記撮像対象領域を複数の原画像に分割して撮像する撮像手段と、
前記複数の原画像を合成して、前記撮像対象領域を表す単一の合成画像を作成する画像合成手段と
を備え、
前記画像合成手段は、前記原画像内における位置と当該位置の画素に与える重みとが前記撮像手段の光学特性に応じて関連付けられた重み付けルールに基づき、個々の前記原画像内の各画素に対し重み付けを行い、重み付けされた複数の前記原画像を、前記撮像対象領域の同一位置に対応する画素が互いに重なるように合成し、
前記原画像内の画素のうち前記重み付けルールによって所定の閾値以上の重みを与えられる画素を有効画素と定義したとき、
前記撮像手段は、前記撮像対象領域内の全ての位置が前記原画像の少なくとも１つにおいて前記有効画素として表されるように、前記撮像対象領域において前記撮像視野を重複させて撮像を行う画像作成装置。
【請求項２】
前記重み付けルールにより与えられる重みは、前記原画像の中央部の画素において前記周縁部の画素よりも大きい請求項１に記載の画像作成装置。
【請求項３】
前記重み付けルールにより与えられる重みは、前記原画像のうち前記撮像手段の光学中心に対応する位置から所定距離以内にある画素については前記閾値以上の一定値である一方、前記所定距離よりも遠い画素については前記光学中心から離れるほど小さくなる請求項１または２に記載の画像作成装置。
【請求項４】
前記重み付けルールにより与えられる重みの大きさは、前記光学中心に対して回転対称性を有する請求項３に記載の画像作成装置。
【請求項５】
前記画像合成手段は、前記撮像対象領域の同一位置に対応する画素を含む前記原画像が複数あるとき、それらの前記原画像各々における当該位置に対応する画素の画素値に前記重み付けルールに基づく重み付けの大きさに応じた係数を乗じて合計した値を、前記合成画像において当該位置に対応する画素の画素値とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像作成装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記撮像視野内の光学像を電気信号に変換するエリアイメージセンサを有する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像作成装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、前記撮像視野内の前記撮像対象領域から出射される光を前記エリアイメージセンサに導くハイパーセントリック光学系を有する請求項６に記載の画像作成装置。
【請求項８】
前記撮像手段は、前記撮像視野内を撮像する撮像部と、前記撮像部を前記撮像対象領域に対して相対移動させる移動部とを有する請求項１ないし７のいずれかに記載の画像作成装置。
【請求項９】
前記撮像手段は、前記移動部による前記撮像部の前記撮像対象領域に対する相対移動に同期して間欠点灯し前記撮像対象領域を照明する照明部を有する請求項８に記載の画像作成装置。
【請求項１０】
二次元の撮像視野を有する撮像手段により、前記撮像視野よりも広範囲の撮像対象領域に対する前記撮像視野の位置を互いに異ならせて、かつ位置の隣り合う前記撮像視野を互いに一部重複させて複数回撮像を行い、前記撮像対象領域を複数の原画像に分割して撮像する撮像工程と、
前記複数の原画像を合成して、前記撮像対象領域を表す単一の合成画像を作成する合成工程と
を備え、
前記合成工程では、前記原画像内における位置と当該位置の画素に与える重みとが前記撮像手段の光学特性に応じて関連付けられた重み付けルールに基づき、個々の前記原画像内の各画素に対し重み付けを行い、重み付けされた複数の前記原画像を、前記撮像対象領域の同一位置に対応する画素が互いに重なるように合成し、
前記原画像内の画素のうち前記重み付けルールによって所定の閾値以上の重みを与えられる画素を有効画素と定義したとき、
前記撮像工程では、前記撮像対象領域内の全ての位置が前記原画像の少なくとも１つにおいて前記有効画素として表されるように、前記撮像対象領域において前記撮像視野を重複させて撮像を行う画像作成方法。
【請求項１１】
前記撮像工程では、
前記撮像手段を、前記撮像対象領域に対し相対的に第１走査方向に一定速度で走査移動させながら間欠的に撮像を行うことで、前記第１走査方向に沿って並ぶ複数の前記原画像を取得する主走査処理と、
前記撮像手段を、前記撮像対象領域に対し相対的に、前記第１走査方向に直交する第２走査方向に移動させる副走査処理と
を交互に実行することで、前記第１走査方向および前記第２走査方向のそれぞれにおいて複数の前記原画像を取得し、
前記第２走査方向において隣り合う前記原画像の間では、前記第１走査方向における位置が互いに異なる請求項１０に記載の画像作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の原画像を合成して、撮像手段の撮像視野よりも大きい撮像対象領域の画像を作成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像手段の撮像視野よりも広範囲の画像が必要なとき、撮像対象領域を複数に分割して撮像した原画像から合成画像を作成することがある。この場合、複数の原画像をどのように合成するかが合成画像の画像品質に大きく影響する。一般的には、隣り合う原画像の一部を互いに重複させて撮像し、重なり合う部分に適宜の画像処理を施して原画像同士を継ぎ合わせることで、画像の継ぎ目を目立ちにくくする工夫がなされている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の技術では、重複部分を設けた２つの画像を合成する際に、それぞれの画像において重複部分に対応する画素の画素データに重み付けをして加算し、画像の端部ほど重みを小さくすることで、継ぎ目が目立たないようにしている。また、特許文献２に記載の技術では、微小な時間間隔を空けて撮像された複数の画像を位置合わせして合成する際に、一の画像を基準画像、他の複数の画像を参照画像として、基準画像との間で位置合わせを行う領域を参照画像ごとに異ならせることで、合成後の画像の不自然さの解消が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１４０１７４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では特に考慮されていないが、広い撮像対象領域を複数の原画像に分割して合成する場合、原画像が特殊な撮像条件、例えば広角の撮像視野での撮像やハイパーセントリック特性を有する撮像光学系を用いた撮像により得られたものであるとき、撮像光学系の光学特性に起因する画像品質の不均一さが個々の原画像に含まれ得る。例えば、明るさのムラ、ボケ、歪みなどの画質劣化が特に画像の周縁部に現れやすい。このため、原画像を撮像する際の撮像視野の重ね合わせ方を適切に設定しなければ、劣化した画像同士を継ぎ合わせることとなってしまい、必ずしも所期の画像品質の合成画像を得ることができないという問題がある。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の原画像を継ぎ合わせて合成する技術において、撮像系の光学特性に起因する画像品質の劣化の影響を抑えた合成画像を作成することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる画像作成装置の一の態様は、上記目的を達成するため、二次元の撮像視野を有し、前記撮像視野よりも広範囲の撮像対象領域に対する前記撮像視野の位置を互いに異ならせて、かつ位置の隣り合う前記撮像視野を互いに一部重複させて複数回撮像を行い、前記撮像対象領域を複数の原画像に分割して撮像する撮像手段と、前記複数の原画像を合成して、前記撮像対象領域を表す単一の合成画像を作成する画像合成手段とを備え、前記画像合成手段は、前記原画像内における位置と当該位置の画素に与える重みとが前記撮像手段の光学特性に応じて関連付けられた重み付けルールに基づき、個々の前記原画像内の各画素に対し重み付けを行い、重み付けされた複数の前記原画像を、前記撮像対象領域の同一位置に対応する画素が互いに重なるように合成し、前記原画像内の画素のうち前記重み付けルールによって所定の閾値以上の重みを与えられる画素を有効画素と定義したとき、前記撮像手段は、前記撮像対象領域内の全ての位置が前記原画像の少なくとも１つにおいて前記有効画素として表されるように、前記撮像対象領域において前記撮像視野を重複させて撮像を行う。
【０００８】
また、この発明にかかる画像作成方法の一の態様は、上記目的を達成するため、二次元の撮像視野を有する撮像手段により、前記撮像視野よりも広範囲の撮像対象領域に対する前記撮像視野の位置を互いに異ならせて、かつ位置の隣り合う前記撮像視野を互いに一部重複させて複数回撮像を行い、前記撮像対象領域を複数の原画像に分割して撮像する撮像工程と、前記複数の原画像を合成して、前記撮像対象領域を表す単一の合成画像を作成する合成工程とを備え、前記合成工程では、前記原画像内における位置と当該位置の画素に与える重みとが前記撮像手段の光学特性に応じて関連付けられた重み付けルールに基づき、個々の前記原画像内の各画素に対し重み付けを行い、重み付けされた複数の前記原画像を、前記撮像対象領域の同一位置に対応する画素が互いに重なるように合成し、前記原画像内の画素のうち前記重み付けルールによって所定の閾値以上の重みを与えられる画素を有効画素と定義したとき、前記撮像工程では、前記撮像対象領域内の全ての位置が前記原画像の少なくとも１つにおいて前記有効画素として表されるように、前記撮像対象領域において前記撮像視野を重複させて撮像を行う。
【０００９】
このように構成された発明では、部分的に重なるように撮像された複数の原画像の各画素に対し、撮像手段の光学特性に応じた重み付けルールに基づく重みが与えられる。これにより、原画像内の各画素が持つ重みを異ならせることができる。そのため、撮像手段の光学特性に起因して画像情報の劣化または欠損を生じる部分の画素の重みが他の部分より小さくなるようにすれば、当該部分は合成画像に反映されにくくなる。
【００１０】
一方、複数の原画像に適用される重み付けルールが単一であっても、撮像位置が異なる複数の原画像間では、撮像対象領域内の同一位置に対応する画素にそれぞれ与えられる重みは必ずしも同じでない。このため、原画像の撮像段階において相互の重なり部分が適切でなければ、合成画像において部分的に画像情報の欠落が生じることがあり得る。すなわち、小さな重みしか与えられていない画素同士を重ね合わせたとしても、有効な画像情報は合成画像に反映されない。そこで、本発明では、撮像段階において合成時の重み付けルールが考慮されている。すなわち、撮像対象領域の全体が、少なくとも１つの原画像において所定の閾値以上の重みを有する画素によってカバーされる。より厳密には、そのような関係となるように、重み付けルールに応じて個々の撮像における撮像視野が設定される。
【００１１】
したがって、１つの原画像において閾値未満の重みが与えられている画素に対しては、別の原画像のいずれかにおいて閾値以上の重みが与えられることになる。このため、原画像の合成に際しては、全ての画素において、大きな重みが与えられた画素の画像情報が合成画像により強く反映されることとなり、画像情報の欠落が回避される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、複数の原画像を継ぎ合わせて合成する技術において、複数の原画像を構成する各画素に対して撮像手段の光学特性に応じた重み付けがなされ、しかも、撮像対象領域の全体が少なくとも１つの原画像において閾値以上の重みを有する画素によって表されるように、原画像の撮像時における撮像視野の重ね合わせ方が定められている。そのため、撮像系の光学特性に起因する画像品質の劣化の影響を抑えた合成画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる画像作成方法を適用可能な撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】この撮像装置によるウェル撮像を示す図である。
【図３】撮像視野よりも撮像対象領域が大きい場合の撮像を示す図である。
【図４】画像の周縁部での画質低下の実例を示す図である。
【図５】画素への重みの与え方を示す図である。
【図６】重み付けマップの表現例を示す図である。
【図７】重み付けマップから作成されるマスクを例示する図である。
【図８】原画像の割り付け例を示す図である。
【図９】この実施形態における撮像処理を示すフローチャートである。
【図１０】画像の合成処理を示すフローチャートである。
【図１１】ウェル領域の切り出しを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明にかかる画像作成方法を適用可能な撮像装置の概略構成を示す図である。この撮像装置１は、ウェルプレートＷＰの上面に形成されたウェルＷと称される窪部に注入された液体中で培養される細胞、細胞コロニー、細菌等（以下、「細胞等」と称する）の生試料を撮像する装置である。
【００１５】
ウェルプレートＷＰは、創薬や生物科学の分野において一般的に使用されているものであり、平板状のプレートの上面に、断面が略円形の筒状に形成され底面が透明で平坦なウェルＷが複数設けられている。１つのウェルプレートＷＰにおけるウェルＷの数は任意であるが、例えば９６個（１２×８のマトリクス配列）のものを用いることができる。各ウェルＷの直径および深さは代表的には数ｍｍ程度である。なお、この撮像装置１が対象とするウェルプレートのサイズやウェルの数はこれらに限定されるものではなく任意であり、例えば６ないし３８４穴のものが一般的に使用されている。また、複数ウェルを有するウェルプレートに限らず、例えばディッシュと呼ばれる平型の容器で培養された細胞等の撮像にも、この撮像装置１を使用することが可能である。
【００１６】
ウェルプレートＷＰの各ウェルＷには、培地Ｍとしての液体が所定量注入され、この液体中において所定の培養条件で培養された細胞等が、この撮像装置１の撮像対象物となる。培地は適宜の試薬が添加されたものでもよく、また液状でウェルＷに投入された後ゲル化するものであってもよい。後述するように、この撮像装置１では、例えばウェルＷの内底面で培養された細胞等を撮像対象とすることができる。常用される一般的な液量は、５０ないし２００マイクロリットル程度である。
【００１７】
撮像装置１は、ウェルプレートＷＰを保持するホルダ１１と、ホルダ１１の上方に配置される照明部１２と、ホルダ１１の下方に配置される撮像部１３と、これら各部の動作を制御するＣＰＵ１４１を有する制御部１４とを備えている。ホルダ１１は、試料を培地Ｍとともに各ウェルＷに担持するウェルプレートＷＰの下面周縁部に当接してウェルプレートＷＰを略水平姿勢に保持する。
【００１８】
照明部１２は、ホルダ１１により保持されたウェルプレートＷＰに向けて照明光を出射する。照明光の光源としては、例えば白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。光源と適宜の照明光学系とを組み合わせたものが、照明部１２として用いられる。照明部１２により、ウェルプレートＷＰに設けられたウェルＷ内の細胞等が上方から照明される。
【００１９】
ホルダ１１により保持されたウェルプレートＷＰの下方に、撮像部１３が設けられる。撮像部１３には、ウェルプレートＷＰの直下位置に図示を省略する撮像光学系が配置されており、撮像光学系の光軸は鉛直方向に向けられている。図１は側面図であり、図の上下方向が鉛直方向を表す。
【００２０】
撮像部１３により、ウェルＷ内の細胞等が撮像される。具体的には、照明部１２から出射されウェルＷの上方から液体に入射した光が撮像対象物を照明し、ウェルＷ底面から下方へ透過した光が、撮像部１３の対物レンズ１３１を含む撮像光学系を介して撮像素子１３２の受光面に入射する。撮像光学系により撮像素子１３２の受光面に結像する撮像対象物の像が、撮像素子１３２により撮像される。撮像素子１３２は二次元の受光面を有するエリアイメージセンサであり、例えばＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサを用いることができる。
【００２１】
撮像部１３は、制御部１４に設けられたメカ制御部１４６により水平方向および鉛直方向に移動可能となっている。具体的には、メカ制御部１４６がＣＰＵ１４１からの制御指令に基づき駆動機構１５を作動させ、撮像部１３を水平方向に移動させることにより、撮像部１３がウェルＷに対し水平方向に移動する。また鉛直方向への移動によりフォーカス調整がなされる。撮像視野内に１つのウェルＷの全体が収められた状態で撮像されるときには、メカ制御部１４６は、光軸が当該ウェルＷの中心と一致するように、撮像部１３を水平方向に位置決めする。
【００２２】
また、駆動機構１５は、撮像部１３を水平方向に移動させる際、図において点線矢印で示すように照明部１２を撮像部１３と一体的に移動させる。すなわち、照明部１２は、その光中心が撮像部１３の光軸と略一致するように配置されており、撮像部１３が水平方向に移動するとき、これと連動して移動する。これにより、どのウェルＷが撮像される場合でも、当該ウェルＷの中心および照明部１２の光中心が常に撮像部１３の光軸上に位置することとなり、各ウェルＷに対する照明条件を一定にして、撮像条件を良好に維持することができる。
【００２３】
撮像部１３の撮像素子１３２から出力される画像信号は、制御部１４に送られる。すなわち、画像信号は制御部１４に設けられたＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）１４３に入力されてデジタル画像データに変換される。ＣＰＵ１４１は、受信した画像データに基づき適宜画像処理を実行する。制御部１４はさらに、画像データを記憶保存するための画像メモリ１４４と、ＣＰＵ１４１が実行すべきプログラムやＣＰＵ１４１により生成されるデータを記憶保存するためのメモリ１４５とを有しているが、これらは一体のものであってもよい。ＣＰＵ１４１は、メモリ１４５に記憶された制御プログラムを実行することにより、後述する各種の演算処理を行う。
【００２４】
その他に、制御部１４には、インターフェース（ＩＦ）部１４２が設けられている。インターフェース部１４２は、ユーザからの操作入力の受け付けや、ユーザへの処理結果等の情報提示を行うユーザインターフェース機能のほか、通信回線を介して接続された外部装置との間でのデータ交換を行う機能を有する。ユーザインターフェース機能を実現するために、インターフェース部１４２には、ユーザからの操作入力を受け付ける入力受付部１４７と、ユーザへのメッセージや処理結果などを表示出力する表示部１４８とが接続されている。
【００２５】
なお、制御部１４は、上記したハードウェアを備えた専用装置であってもよく、またパーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用処理装置に、後述する処理機能を実現するための制御プログラムを組み込んだものであってもよい。すなわち、この撮像装置１の制御部１４として、汎用のコンピュータ装置を利用することが可能である。汎用処理装置を用いる場合、撮像装置１には、撮像部１３等の各部を動作させるために必要最小限の制御機能が備わっていれば足りる。
【００２６】
図２はこの撮像装置によるウェル撮像を示す図である。より具体的には、図２（ａ）はウェル撮像時の光の進路を示す図であり、図２（ｂ）はウェルと撮像視野との関係を示す図である。撮像対象物たる細胞等を担持するウェルＷには、液状で注入された培地Ｍが入っている。したがって、ウェルＷの上方から入射する照明光Ｌは培地Ｍの液面を介して撮像対象物に入射する。液面は一般に下に凸のメニスカスを形成しており、これにより照明光Ｌは屈折しウェルＷの中心から外向きに曲げられる。照明光Ｌがこの種の撮像装置において広く用いられるテレセントリック照明であるとき、その光中心以外では、照明光の主光線が光中心から離れる外向きの方向に曲げられることになる。ウェルＷの中心付近では屈折は小さく、ウェルＷの周縁部に近いほど屈折も大きくなる。
【００２７】
このように外向きに曲げられた光を効率よく集光し撮像素子１３２に導くために、この実施形態における対物レンズ１３１を含む撮像光学系の光学特性は、その主光線が、一般的なメニスカスにより曲げられる照明光の主光線の傾きと同程度の傾きを有するものとされている。このような光学特性は、物体側ハイパーセントリック特性とも呼ばれる。この撮像光学系では、対物レンズ１３１の光軸から離れた位置において主光線が斜め外向きとなるような光についても、効率よく集光して撮像素子１３２に結像させることができる。このため、この撮像光学系は、図２（ｂ）に示すように１つのウェルＷ全体を撮像視野Ｖに収めて撮像する場合に好適なものである。この点については、例えば本願出願人が先に開示した特開２０１５−１１８０３６号公報にも記載されている。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように１つのウェルＷ全体を撮像視野Ｖに含めることができるのは、比較的口径の小さなウェルＷを低倍率で撮像する場合である。一方、より口径の大きなウェル（例えば６ウェルプレートにおけるウェル）に担持された撮像対象物を撮像する場合や、高倍率での撮像を行う場合などには、撮像対象とする領域のサイズが撮像視野のサイズに対して相対的に大きくなり、撮像対象領域であるウェルＷ全体を撮像視野Ｖに含めることができない場合もあり得る。
【００２９】
図３は撮像視野のサイズよりも撮像対象領域のサイズが大きい場合の撮像を示す図である。ここでは、これまで説明してきたよりも口径の大きなウェルＷ全体を撮像対象領域として、その内部の撮像対象物を撮像する場合について説明する。ディッシュと呼ばれる大口径の浅型容器に担持された撮像対象物を撮像する場合や、小口径のウェルであってもより高倍率で撮像する場合のように、撮像対象領域のサイズが相対的に撮像視野Ｖのサイズよりも大きくなる場合については同様の考え方を適用することができる。
【００３０】
撮像対象領域が撮像視野Ｖよりも広いとき、当該領域を複数の画像に分割して撮像し、それらの画像を画像処理によって合成することで、撮像すべき領域の全体を表す画像を作成することが考えられる。この場合、作成された画像において所期の画像品質を確保するためには、合成前の個々の画像の品質をより良好なものとしておく必要がある。このために留意すべき事項について、次に説明する。
【００３１】
図３に示すように、撮像領域ＶがウェルＷの周縁部Ｗｐから離れた中央部の領域のみを含む場合、培地Ｍ表面のメニスカスが光路に及ぼす影響は十分小さい。このため、テレセントリック照明では、対物レンズ１３１の光軸付近に入射する光は集光されて撮像素子１３２に入射するのに対し、光軸から離れた位置では入射光と光学系との主光線の傾きの違いに起因するミスマッチが生じる。
【００３２】
すなわち、光軸から離れた位置では、対物レンズ１３１側では液面での屈折を前提として、図に点線で示すように主光線が外向きに傾いた光を受光する構成となっているのに対し、ウェルＷを通過した光はメニスカスによる屈折を受けず直進するため、入射光における主光線の傾きと、受光側での主光線の傾きとが一致していない。このことに起因して、特に撮像視野Ｖの周縁部で画質の劣化、具体的には画像が暗くなったり明るさのムラが生じたりすることがある。
【００３３】
撮像部１３の物理的な撮像視野Ｖのうち必要な画像品質を確保することのできる領域を実効的な撮像視野と考えると、上記のように、物理的な撮像視野Ｖのうち、実効的な撮像視野として使用できるのは主として中央部分であり、これに比べて周縁部では画質の低下が問題となり得る。つまり、このような状態で撮像された画像では、画像の中央領域、より厳密には画像内で対物レンズ１３１の光軸中心Ｃに対応する位置を中心としてその周囲に広がる領域で画質が良好となる一方、それより外側の領域では画質が低下している可能性がある。
【００３４】
図４は画像の周縁部での画質低下の実例を示す図である。図４（ａ）は、ウェルプレートＷＰに代えて、ガラス板上に小さなドットが規則的に配列されてなる画質評価用のグリッドパターンを撮像対象物として撮像し得られた画像の例と、その部分拡大図である。画像の中央部分では各ドットが明瞭に、かつ一定の配列ピッチで現れているが、画像の周縁部、特に矩形の画像領域の隅部においては、画像が暗く、ドットの輪郭が不明瞭で、その形状や配列ピッチも乱れている。
【００３５】
図４（ｂ）はこのような画像を単純に継ぎ合わせた場合の問題点を示している。図４（ａ）に示すように周縁部、特に隅部に画質の低下した領域を含む画像を例えば４枚継ぎ合わせたとすると、図４（ｂ）に円で囲んだ領域のように、画質の低下した領域同士が隣接し、これらを合成した画像において所期の画像品質を得られないことがある。前述の従来技術のように、複数の画像を一部が重複するように撮像し重なり部分を適宜の画像処理により合成することで継ぎ目を目立たなくすることも行われるが、元の画像における画質低下を補償するものではない。
【００３６】
合成後の画像品質という点では、複数の画像から画質低下のない中央部分のみを抽出して組み合わせればよいが、１つの画像から抽出される有効な領域は狭くなり、より多くの画像が必要となるので、撮像や合成処理に要する時間が長くなって現実的ではない。また、撮像の際に画像同士の重なりをどの程度取ればよいかという点についても定量的な指標は特にない。
【００３７】
このように、複数の画像を継ぎ合わせて撮像対象領域全体をカバーする画像を作成することを前提にしたとき、撮像すべき画像の数と画像品質との間にはトレードオフがあり、画像間の重なりをどの程度確保すればよいか、また得られた画像をどのように合成するかについて、これまで明確な基準を有する手法は確立されていなかった。
【００３８】
この実施形態の撮像装置１では、撮像対象領域が撮像部１３の撮像視野Ｖよりも大きな場合には、撮像対象領域の互いに異なる位置で複数回撮像を行うことで複数の原画像を取得し、それらの原画像を合成することで撮像対象領域全体の画像を作成する。このとき、複数の原画像を部分的に重なるようにして撮像するが、その重なりの程度は、後の合成段階での処理内容が反映されたものとなっている。以下、本実施形態における画像合成の原理および実際の処理内容について説明する。
【００３９】
上記したように、撮像された原画像においては、撮像光学系の光軸中心Ｃに近い中心部で一定の画像品質が得られ、周縁部では画質の低下が見られる。言い換えれば、原画像のうち光軸中心Ｃに近い領域の画像情報は信頼性が高く、光軸中心Ｃから離れた周縁部では画像情報の信頼性が低い。このことから、画像を合成する際、複数の画像の重なり部分では、信頼性の高い画像情報を有する画素に大きな重みを与える一方、信頼性の低い画像情報を有する画素にはより小さな重みを与えて合成するようにすれば、合成後の画素では信頼性の高い画素の画像情報がより強く反映されるようになり、合成画像の画像品質を向上させることが可能となる。
【００４０】
図５は画素への重みの与え方を示す図である。なお、以降の図において画像の方向を表す場合、二次元画像における一般的な座標設定に倣い、画像の左上を原点（０，０）として横方向をＸ座標、縦方向をＹ座標とする。
【００４１】
図５（ａ）は画像品質の変化を模式的に示す図である。同図に示すように、画像の明るさや歪み、ボケなど画像品質を表す指標は、光軸中心Ｃからある程度の距離までは概ね一定であるが、それより遠くなると次第に低下してゆく。よって、このような特性を反映させた重み付けを行えばよい。すなわち、図５（ｂ）に示すように、原画像中の各画素のうち光軸中心Ｃから一定の距離Ｄ以内にある画素には一定の重み（例えば１）を与え、これより遠くでは光軸中心Ｃから離れるにつれて次第に重みが小さくなり、最終的には重みが０となるような重み係数Ｗｔを設定する。
【００４２】
撮像光学系の性質上、一般的には重み係数Ｗｔの値が撮像光学系の光軸中心Ｃに対して回転対称となるように、各画素位置の重み係数Ｗｔを設定すればよいと考えられる。このようにして画素位置ごとの重み係数Ｗｔをマッピングした重み付けマップを予め作成しておく。重み付けマップは事前に撮像光学系の評価を行うことによって得られる。例えば図４（ａ）に示したグリッドパターンのようなテストチャートを用いてテスト撮像を行い、画素ごとの画質の劣化度合いを定量的に評価して、その結果を画素位置に対応させてマッピングしたものを重み付けマップとすることができる。なお、光学系の構成によっては重み係数Ｗｔが回転対称性を有していない場合もあり得る。
【００４３】
例えばウェルＷに入射する照明光の光量分布が一様でないなど、照明光学系側に光学特性の不均一さがあるような場合でも、上記のような事前評価により照明光学系の特性も含んだ重み付けマップとすることができる。この場合、重み付けマップは照明光学系、撮像光学系双方の光学特性を反映したものとなる。
【００４４】
そして、図５（ｃ）に示すように、原画像Ｉｍの各画素の画素値Ｐ（ｘ，ｙ）に対し、その画素位置に応じて重み付けマップＭｗから求めた重み係数Ｗｔ（ｘ，ｙ）を乗じることで、重み付けされた画像Ｉｗにおける各画素の画素値Ｐｗ（ｘ，ｙ）が決定される。これにより、原画像Ｉｍに撮像光学系の光学特性に基づく重み付けを与えた画像Ｉｗが得られる。このようにして重み付けされた画像Ｉｗでは、光軸中心Ｃに近い中央部では原画像Ｉｍの画素値Ｐ（ｘ，ｙ）がそのまま維持される。一方、周縁部では原画像Ｉｍの持つ画素値の重みが減じられて小さな値となる。重み付けされた各画素の画素値Ｐｗ（ｘ，ｙ）は、次の（式１）により表すことができる。
【数１】
2017068302.tif 000003
【００４５】
図６は重み付けマップの表現例を示す図である。図６（ａ）はＸＹ平面に対する重み係数Ｗｔの値を三次元マップとして表したものである。一般的には、このような三次元マップを用いて任意の分布形状を有する重み係数Ｗｔをマップ空間内の曲面として表現することが可能である。撮像光学系の光学特性が回転対称性を有していない場合でも、非対称な曲面として表現することが可能である。マップをメモリ１４５に格納し利用するには、Ｘ座標値およびＹ座標値に対するルックアップテーブルとして記憶させておけばよい。
【００４６】
図６（ｂ）は重み係数Ｗｔを多段階に量子化して二次元マップとして表現した例を示す。光軸中心Ｃを中心とする所定距離内の領域には重み係数Ｗｔに対し値１が設定される。その外側の領域には０．７、さらに外側の領域には０．５というように、光軸中心Ｃから離れた領域ほど小さな値が重み係数Ｗｔとして設定される。この場合、原画像Ｉｍにおける各画素に対応する重み係数Ｗｔは、当該画素位置の光軸中心Ｃからの距離に応じて段階的に設定される。また、距離の関数として表現されてもよい。このような態様では、メモリ１４５に記憶させるべき情報の量を大きく低減することが可能である。
【００４７】
その他、画像における座標位置から当該位置の画素に与える重みが導き出せる態様であれば、任意の形式でマップを表現しメモリ１４５に格納しておくことができる。なお、複数の原画像が同一の撮像条件で撮像される場合、それらに対して重み付けマップＭｗは１セットであってよいが、例えば、複数の原画像が異なる照明条件または撮像条件で撮像される場合には、条件ごとに重み付けマップＭｗが用意されることが望ましい。
【００４８】
このような重み付けの考え方に基づき、原画像撮像時の画像の重なりの程度および画像合成時の計算方法が定められる。まず撮像時の原画像の重ね方について説明する。画像情報の信頼性の高い画素ほど大きな重みが与えられる。したがって、撮像対象領域の全体が一定値以上の重みを与えられた画素のみで占められるようになれば、それらの画素を抽出して画像を再構成することで、撮像対象領域の全体を所定の画像品質で表した画像を作成することができる。
【００４９】
すなわち、重み付けマップＭｗにおいて重み係数Ｗｔが所定の閾値以上である領域を抽出した仮想的なマスクを設定し、該マスクにより撮像対象領域の全体を覆うことができるようなマスクの配置を考えればよい。このときのマスクの数および配置が、撮像対象領域全体を表すために必要な原画像の数および配置を表すことになる。このようなマスクは、重み付けマップＭｗを上記の閾値を用いて２値化することによって得られる。
【００５０】
図７は重み付けマップから作成されるマスクを例示する図である。図７（ａ）に例示するマスクＭ１は、重み係数Ｗｔに対して比較的大きな閾値Ｔｈ１（例えば０．９）が設定された例である。一方、図７（ｂ）はより小さな閾値Ｔｈ２（例えば０．７）が設定されたマスクＭ２の例を示す。これらの図において斜線を付した部分が閾値以上の重みを有する部分を示しており、この部分が撮像対象領域をマスクする。
【００５１】
閾値の設定値が大きい場合、マスクされる領域内で画像品質は高いレベルが保証されるが、マスクされる面積は小さい。このことは、撮像領域全体をカバーするのに多くの画像を必要とすることを意味する。例えば閾値を１に設定すれば画質低下が無視できるレベルとなるが、その分必要となる画像の枚数が多くなり処理時間が長くなる。
【００５２】
これに対し、閾値の設定値が小さい場合、マスクされる面積が大きくなるので必要な画像の数は少なくて済む。ただし、画質が若干低下した部分も合成画像に用いられることとなり、これが合成後の画像の品質にも反映されることになる。求められる画像の品質に応じて閾値が定められればよい。以下の説明では、マスクＭとして図７（ｂ）に示すマスクＭ２が用いられるものとする。
【００５３】
図８は原画像の割り付け例を示す図である。重み付けマップＭｗから作成されるマスクＭで撮像対象領域であるウェルＷ全体をカバーするためのマスクの配置は無数にあり得るが、マスク同士の重なり部分の面積ができるだけ小さいことが望ましい。また、ウェルＷに対する撮像部１３の位置を変えながら順次原画像を撮像することを考えると、撮像部１３の移動経路ができるだけ簡潔で、かつその長さが短いことが望ましい。
【００５４】
撮像装置１が撮像部１３をマスクＭ（または原画像）の辺方向であるＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動させるものであるとすると、マスクＭの配置もこれらの方向に沿ったものであることが好ましい。このような観点から、例えば図８に示すような配置が考えられる。
【００５５】
図８において、黒丸印で示される点Ｐ１〜Ｐ１０はマスクＭ（または原画像）の重心位置を示している。一般的な撮像方法では、原画像の重心位置は当該原画像が撮像されるときの光軸中心Ｃの位置と一致している。また実線矢印は撮像部１３の走査移動の軌跡、より正確にはウェルＷの撮像対象領域上における撮像部１３の光軸中心Ｃの軌跡を示している。また白丸印Ｐｓ，Ｐｅは撮像部１３の走査移動の始点および終点を示している。
【００５６】
図８に示す例では、１０枚のマスクＭにより撮像対象領域であるウェルＷの内部領域の全体がカバーされる。１０枚のマスクＭはＸ方向に３列に並んでおり、左側すなわち最も（−Ｘ）側の列は３枚、中央の列は４枚、右側すなわち最も（＋Ｘ）側の列は３枚のマスクによりそれぞれ構成される。各列において、隣り合うマスクＭ同士は一部が重複している。マスク形状はＸ方向およびＹ方向において等方的であり、マスクＭの配列ピッチはＸ方向、Ｙ方向で同じである。
【００５７】
また、中央の列における各マスクＭのＹ方向の配列は、左右の各列における各マスクＭのＹ方向の配列に対して、配列ピッチの半分だけＹ方向にずれている。したがって、１つの列に含まれる１つのマスクの重心位置（例えば点Ｐ３）と、隣の列に含まれる最近傍の２つのマスクの重心位置（例えば点Ｐ４，Ｐ５）とを互いに結ぶと正三角形になる。別の言い方をすると、１つのマスクの重心位置と、当該マスクに部分的に重なる複数のマスクそれぞれの重心位置との距離は、これらの複数のマスクの間で同じになっている。
【００５８】
このような配置とすることで、回転対称な撮像光学系による撮像で原画像の隅部に現れる画質の低下した部分を他の原画像で効果的にカバーすることができる。より一般的には、隣り合う列の間では、原画像の位置を各列内での原画像の並ぶ方向に沿って異ならせることにより、隣り合う列の間で原画像の隅部同士が重なってしまうのを防止することができる。画質評価に基づく重み付けの結果から定量的に求められたマスクに対応した原画像の配置とすることで、重ね合わせにおいて画質の劣化した部分が集中してしまうのを回避して、一定レベル以上の画像品質を確保することが可能となる。
【００５９】
図８のマスク配置は撮像時の原画像の割り付けを示しているから、撮像時には撮像光学系の光軸中心Ｃが各マスクＭの重心に対応する点Ｐ１〜Ｐ１０を順次通過するように、撮像部１３の走査移動レシピを設定すればよい。設定された走査移動レシピにしたがい撮像部１３を走査移動させながら、撮像光学系の光軸中心Ｃが点Ｐ１〜Ｐ１０のいずれかに到達する度に撮像を行うようにすれば、撮像対象領域であるウェルＷ全体をカバーする原画像を取得することができる。この意味において、点Ｐ１〜Ｐ１０のそれぞれに対応する、つまり光軸中心Ｃが点Ｐ１〜Ｐ１０それぞれと一致するときの撮像部１３の位置を、以下では「撮像位置」と称する。
【００６０】
図９はこの実施形態における撮像処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１４１が予め作成された制御プログラムに基づいて装置各部に所定の動作を行わせ、図９に示す撮像処理を実行することにより、複数の原画像が取得される。最初に、メカ制御部１４６からの制御指令に応じて作動する駆動機構１５により、撮像部１３が所定のスタート位置に位置決めされる（ステップＳ１０１）。図８に示す始点Ｐｓは、このときの対物レンズ１３１の光軸位置に対応する。なお、ここでは撮像部１３の走査移動についてのみ説明するが、前記した通り、照明光の光中心と対物レンズ１３の光軸とが常に一致するように、撮像部１３の移動に伴って照明部１２も移動する。
【００６１】
続いて、予め設定された走査移動レシピに基づき、ウェルＷに対する撮像部１３の走査移動が開始される（ステップＳ１０２）。撮像部１３が終点Ｐｅに対応する終了位置に到達すれば、処理は終了する（ステップＳ１０３）。終了位置に到達するまでの間は、撮像部１３が点Ｐ１〜Ｐ１０に対応する撮像位置のいずれかに到達する度に（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０５、Ｓ１０６が実行されて撮像が行われる。撮像部１３がどの位置にあるかについては、例えば撮像部１３に装着されたポジションセンサ（図示せず）からの出力信号に基づき検出することができる。
【００６２】
撮像部１３が撮像位置に到達すると、照明部１２の光源が所定時間点灯されることで撮像対象物がストロボ照明され、これと同期して撮像素子１３２が撮像を行うことで、１枚の画像が取得される（ステップＳ１０５）。撮像素子１３２から出力される画像信号をＡＤコンバータ１４３によりデジタル化して得られた画像データは画像メモリ１４４に記憶される（ステップＳ１０６）。撮像部１３が終了位置に到達するまで上記処理が繰り返されることで、点Ｐ１〜Ｐ１０の各々に対応する撮像位置での撮像が行われ、１０枚の原画像が取得される。
【００６３】
ストロボ照明下で撮像が行われるため、撮像のために撮像部１３の走査移動を一時的に停止させる必要はなく、メカ制御部１４６は走査移動レシピにしたがい一定速度で撮像部１３を走査移動させればよい。各点Ｐ１〜Ｐ１０を結ぶ経路の長さが最小となるように走査移動レシピを最適化することで、撮像に要する時間を短縮することができる。
【００６４】
この実施形態の走査移動レシピでは、撮像部１３が始点Ｐｓに対応するスタート位置から所定距離だけＹ方向に移動して１列（左列）分の原画像を撮像した後、Ｘ方向に一定量だけ移動し、再びＹ方向に移動しながら１列（中央列）分の原画像を撮像する。さらにＸ方向に一定量だけ移動し、Ｙ方向に移動しながら１列（右列）分の原画像を撮像し、最終的に終点Ｐｅに対応する終了位置に到達する。このように、この実施形態では撮像部１３はＹ方向の移動とＸ方向移動とを交互に実行することで必要な枚数の原画像を取得する。
【００６５】
次に、こうして得られた複数の原画像を合成し撮像対象領域全体に対応する画像を作成する処理について説明する。この割り付け例では１０枚の原画像が取得されるが、以下、より一般化する場合には原画像の数をＫ枚（Ｋは２以上の整数）とし、各原画像を符号Ｉｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）により表すこととする。この例ではＫ＝１０である。
【００６６】
図１０は画像の合成処理を示すフローチャートである。最初に、取得されたＫ枚の原画像に対し、単独の原画像ごとに実行可能な各種の補正処理、例えばシェーディング補正、ディストーション補正、デコンボリューション補正などが実施される（ステップＳ２０１）。これらの補正は必要に応じ実施され、省かれてもよい。続いて、補正された原画像Ｉｋが、ウェルＷの同一位置に対応する画素同士の位置が一致するように、仮想的な二次元マップ平面上で重ね合わせられ（ステップＳ２０２）、そのうちウェルＷ全体をカバーするウェル領域が切り出される（ステップＳ２０３）。
【００６７】
図１１はウェル領域の切り出しを説明するための図である。仮想マップ平面上で重ねられた原画像Ｉｋ（この例ではｋ＝１〜１０）が占める領域のうち、ウェルＷ全体および最小限のウェル外の領域を含む矩形領域が、ウェル領域Ｒｗとして切り出される。ウェルＷ全体を表す画像を作成するという目的では、以後の処理はウェル領域Ｒｗ内について行われ、他の領域は不要となる。説明の便宜上、ウェル領域Ｒｗに対して新たに座標系を設定する。ＸＹ座標系と区別するために新たな座標系をＸ’Ｙ’座標系とし、該座標系内の点を座標（ｘ’，ｙ’）により表す。
【００６８】
図１０に戻って合成処理について説明する。続いて画素ごとの合成処理が実行される。まず、ウェル領域Ｒｗ内で処理対象となる画素の座標（ｘ’，ｙ’）の初期値が、ウェル領域Ｒｗ左上隅の原点（０，０）に設定される（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。そして、合成後の画像において当該座標点（ｘ’，ｙ’）に対応する画素の画素値が算出される（ステップＳ２０６）。当該座標点（ｘ’，ｙ’）を占める画素を有する原画像が１つしかないときには、当該原画像における当該画素の（重み付けしない）画素値がそのまま合成後の画素値とされる。一方、当該座標点（ｘ’，ｙ’）を占める画素を有する原画像が複数ある場合には、それらの原画像から抽出される画素の画素値に基づく計算により、合成後の画素値が求められる。
【００６９】
原画像Ｉｋの各画素には、当該画素の画像情報の信頼性に応じた重みが与えられている。したがって、複数の原画像が重なる場合、重みの大きい画素の画素値ほど強く合成後の画素値に反映されるようにすればよい。原理的には、重なり合う画素の画素値を重み付けして合計した値により、合成後の画素値Ｐｏ（ｘ’，ｙ’）を表すことができる。具体的には下記の（式２）による。
【数２】
2017068302.tif 000004
【００７０】
（式２）において、符号Ｐｗｋ（ｘ’，ｙ’）は、座標点（ｘ’，ｙ’）にある原画像Ｉｋの画素に対し（式１）で重み付けされた画素値Ｐｗ（ｘ’，ｙ’）を表す。なお、当該座標位置に画素を有していない原画像Ｉｋの画素値Ｐｗｋ（ｘ’，ｙ’）は０とされる。
【００７１】
この場合、例えば比較的大きな重みを与えられた画素同士が重なっている領域では他の領域に比べ画素値が大きくなりすぎることがあるから、下記の（式３）のように、重なる画素の重み係数Ｗｔの合計値により正規化されることがより好ましい。
【数３】
2017068302.tif 000005
【００７２】
（式３）において、符号Ｐｋ（ｘ’，ｙ’）は、座標点（ｘ’，ｙ’）に位置する画素として原画像Ｉｋから抽出される画素の画素値であり、原画像Ｉｋが当該位置に画素を有していない場合には値が０とされる。また、符号Ｗｔｋ（ｘ’，ｙ’）は、画素値Ｐｋ（ｘ’，ｙ’）に対し重み付けマップＭｗに基づいて作用させる重み係数である。重み付けマップＭｗ自体は各原画像に対して共通であるが、各原画像Ｉｋが仮想マップ平面において互いに異なる位置にマッピングされるため、各原画像Ｉｋに作用させる重み付けマップＭｗも仮想マップ平面上で原画像の位置に連動させる必要がある。
【００７３】
ＸＹマップ平面における原画像ＩｋをＸ’Ｙ’マップ平面に写像するために必要な座標変換を重み付けマップＭｗに対しても施すことにより、重み付けマップＭｗをＸ’Ｙ’マップ平面における原画像Ｉｋの位置に合わせることができる。このようにした結果、座標点（ｘ’，ｙ’）における重み係数Ｗｔの値は必ずしも一意とならず、当該座標点を複数の原画像が占める場合には、対応する原画像Ｉｋごとに個別の値が存在することとなる。これらを区別するために、添え字ｋを用いて、原画像Ｉｋのうち座標点（ｘ’，ｙ’）を占める画素の画素値Ｐｋ（ｘ’，ｙ’）に対応する重み係数を、符号Ｗｔｋ（ｘ’，ｙ’）により表している。原画像Ｉｋが座標点（ｘ’，ｙ’）に画素を有していないとき、対応する重み係数Ｗｔｋ（ｘ’，ｙ’）の値は０とされる。
【００７４】
（式３）に基づく正規化を行うと、仮に小さな重みを与えられた画素同士が重なるようなケースでは、（式３）の分母の値が小さくなり却って画素値が強調されてしまうことがあり得る。しかしながら、本実施形態では、互いに重なる原画像のうち少なくとも１つは閾値以上の重みを有するものとなるように原画像の割り付けを決定しているため、このような問題は生じない。
【００７５】
このようにして（式２）または（式３）のいずれかによりウェル領域Ｒｗ内の座標点（ｘ’，ｙ’）の画素値が求められると、座標値ｘ’を１つインクリメントすることで対象画素を右隣に移行させ、座標位置がウェル領域Ｒｗの右端に到達するまで画素値Ｐｏ（ｘ’，ｙ’）の計算を繰り返す（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）。これにより、合成後の画像における横方向の画素列１列分の画素値が求まる。
【００７６】
上記のような１列分の画素値の計算を、座標値ｙ’を１つずつインクリメントしながらウェル領域Ｒｗの下端に達するまで繰り返すことで（ステップＳ２０９、Ｓ２１０）、合成後の画像におけるウェル領域Ｒｗ内の全ての画素の画素値が決定される。こうして算出された画素値に基づきウェル領域Ｒｗに対応する画像を再構成することにより（ステップＳ２１１）、ウェルＷを部分的に撮像した複数の原画像からウェルＷ全体を表す合成画像を作成することができる。
【００７７】
画像の合成に際して、原画像が重なる部分の処理については上記以外の方法も考えられる。例えば、重なり合う画素のうち最も大きな重みを与えられたものの画素値を採用することが考えられる。ただしこの場合には、重複部分の端において画像内容のつながりが不自然となり継ぎ目が目立つことがあり得る。
【００７８】
一方、例えば重複部分に重みが１の画素がある場合には、画素値を加工せず重み１の画素値をそのまま採用することも考えられる。当該画素について見れば画質低下が問題とならないため、画像情報を最大限に保存するという点においてはこの方法が有効である。この場合も周辺の画素とのつながりが問題となり得る。画像情報の保存と合成画像のスムーズさとのいずれを優先するかにより、合成方法については適宜選択することが可能である。
【００７９】
以上のように、この実施形態では、撮像装置１の撮像視野Ｖよりも広範囲の撮像対象領域の画像が必要な場合、撮像対象領域を複数に分割して撮像を行う。このとき、複数の原画像をスムーズに継ぎ合わせるために、隣り合う原画像が部分的に重複するように撮像される。原画像間の重なりは、後の画像合成での処理内容が反映されたものとなっている。
【００８０】
すなわち、この実施形態では、撮像部１３の光学特性に起因して各原画像の周縁部に生じる画質低下を考慮して、原画像の各画素に重みを与える重み係数Ｗｔを表した重み付けマップＭｗが用意される。複数の原画像が重複する部分では、それぞれの原画像から抽出される画素の重みに応じて合成後の画素値が算出される。具体的には、各画素の画素値に重み係数を乗じて合計することで、大きな重みが与えられた画素の画素値ほど合成後の画素値に強く反映されるようにする。
【００８１】
そして、分割して撮像を行う際の原画像の割り付けは、撮像領域の全体が、少なくとも１つの原画像において所定の閾値以上の重みが与えられた画素によって占められるように定められる。こうすることによって、原画像において一定レベル以上の画像品質を有する画素の画像情報を用いて撮像領域全体の画像情報を決定することができる。そのため、重みの小さい、つまり画像情報に対する信頼性の低い画素のみから再構成された画素は存在せず、合成後の画像の品質を良好なものとすることができる。
【００８２】
以上説明したように、上記実施形態では、照明部１２が本発明の「照明部」として、撮像部１３が本発明の「撮像部」として、また駆動機構１５が本発明の「移動部」としてそれぞれ機能しており、これらが一体的に本発明の「撮像手段」として機能している。また、撮像素子１３２が本発明の「エリアイメージセンサ」に、対物レンズ１３１を含む撮像光学系が「ハイパーセントリック光学系」にそれぞれ相当している。また、制御部１４が本発明の「画像合成手段」として機能している。
【００８３】
また、上記実施形態では画像のＹ方向に対応する撮像部１３の移動方向が本発明の「第１走査方向」に相当し、この方向への撮像部１３の移動およびその途中での撮像が本発明の「主走査処理」に相当している。また、Ｘ方向に対応する方向が本発明の「第２走査方向」に相当し、この方向への撮像部１３の移動が本発明の「副走査処理」に相当する。
【００８４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の撮像部１３はハイパーセントリック光学系を有するものである。この撮像部１３では、メニスカスの影響がない場合に画像の周縁部において画質低下が生じやすいため、本発明の効果が特に効果的である。しかしながら、例えばレンズの収差やケラレ、照明光のムラ等に起因して画像の周縁部に画質低下が起こりやすいという問題は、このような撮像光学系以外の各種の光学系でも生じるものである。本発明は、このような種々の撮像光学系を有する装置に適用可能である。
【００８５】
また、上記実施形態は、ウェルＷに担持される細胞等の生試料を撮像する撮像装置であるが、本発明にかかる撮像装置が撮像対象物とするものはこれらに限定されるものではなく任意である。液面を介した撮像でなくても、例えば広角レンズを使用した撮像した画像では周縁部の歪みが大きくなる傾向があるため、本発明が特に有効に機能する事例であるといえる。
【００８６】
また、上記した原画像の割り付けは単なる一例であり、目的に応じて、また本発明の趣旨に沿って適宜に設定されるべきものである。
【００８７】
また、上記実施形態は１組の撮像部１３を撮像対象領域に対し走査移動しながら複数の原画像を撮像するものであるが、複数の原画像が異なる撮像手段によって撮像されてもよい。この場合、撮像手段ごとに特性の差異があるため、重み付けマップについても撮像手段ごとに用意されることが望ましい。
【００８８】
また、上記実施形態の説明では、本発明にかかる「重み付けルール」を重み付けマップＭｗとして説明しているが、重み付けルールをどのような形式で表現し装置に実装するかは任意であり、前記したようにルックアップテーブル、関数の他、場合分けによる条件分岐で重み係数が導出される構成であってもよい。
【００８９】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、この発明において、重み付けルールにより与えられる重みは、原画像の中央部の画素において周縁部の画素よりも大きくなるように設定されてもよい。一般的な撮像光学系では画像の中央部で最も画質が良好であり、周縁部ではこれより画質が低下する。このような性質を反映した重み付けを行うことで、撮像光学系の特性に起因する画質の低下の影響を効果的に抑制することが可能になる。
【００９０】
また例えば、重み付けルールにより与えられる重みは、原画像のうち撮像手段の光学中心に対応する位置から所定距離以内にある画素については閾値以上の一定値である一方、所定距離よりも遠い画素については光学中心から離れるほど小さくなるように設定されてもよい。画像の中央部分で一定の重みが与えられることにより、無用な画像の加工が抑制されて、原画像の画像品質を維持することができる。
【００９１】
この場合、重み付けルールにより与えられる重みの大きさは、例えば光学中心に対して回転対称性を有するものであってもよい。撮像光学系が光軸に対し回転対称な特性を有するレンズの組み合わせにより構成される場合、その光学特性も光軸に対し回転対称性を有する。これを反映した重み付けを行うことで、重み付けルールをより簡単な表現によって記述することができ、重み付けのための処理を簡単にすることができる。
【００９２】
また例えば、画像合成においては、撮像対象領域の同一位置に対応する画素を含む原画像が複数あるとき、それらの原画像各々における当該位置に対応する画素の画素値に重み付けルールに基づく重み付けの大きさに応じた係数を乗じて合計した値を、合成画像において当該位置に対応する画素の画素値とするようにしてもよい。このような構成によれば、大きな重みが与えられた画素ほどその画素値が強く結果に反映されることになり、重みの小さい、したがって画質劣化を大きい画素の影響を抑えることができる。
【００９３】
また例えば、撮像手段は、撮像視野内の光学像を電気信号に変換するエリアイメージセンサを有するものであってもよい。二次元の撮像視野をエリアイメージセンサで一度に撮像する構成では、撮像光学系においても二次元の光学像を結像させる機能が必要となり、そのような構成では撮像視野の周縁部に画質低下が現れやすい。このような場合に本発明の技術思想を適用することで、画質低下の影響を抑えた合成画像を作成することが可能になる。
【００９４】
この場合、撮像手段は、撮像視野内の撮像対象領域から出射される光をエリアイメージセンサに導くハイパーセントリック光学系を有するものであってもよい。このような撮像光学系では特に画像の周縁部に画質劣化が出やすいので、本発明の効果が顕著なものとなる。
【００９５】
また例えば、撮像手段は、撮像視野内を撮像する撮像部と、撮像部を撮像対象領域に対して相対移動させる移動部とを有するものであってもよい。このような構成によれば、１組の撮像部により複数の原画像を撮像することが可能である。
【００９６】
この場合さらに、撮像手段は、移動部による撮像部の撮像対象領域に対する相対移動に同期して間欠点灯し撮像対象領域を照明する照明部を有するものであってもよい。このような構成では、照明部が点灯する間のみ撮像部に光学像が受光されるため、移動部による撮像部の移動を停止させることなく静止画像を取得することができる。そのため、撮像部を位置的に停止させて撮像を行う構成に比べて撮像に要する時間を短くすることが可能である。
【００９７】
また、この発明にかかる撮像方法において、撮像工程では、撮像手段を、撮像対象領域に対し相対的に第１走査方向に一定速度で走査移動させながら間欠的に撮像を行うことで、第１走査方向に沿って並ぶ複数の原画像を取得する主走査処理と、撮像手段を、撮像対象領域に対し相対的に、第１走査方向に直交する第２走査方向に移動させる副走査処理とを交互に実行することで、第１走査方向および第２走査方向のそれぞれにおいて複数の原画像を取得し、第２走査方向において隣り合う原画像の間では、第１走査方向における位置が互いに異なっていてもよい。このような構成では、第２走査方向に隣り合う原画像の位置を第１走査方向に異ならせることで、画質劣化が大きい原画像の隅部同士が重なり合うことが防止される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明は、撮像手段の撮像視野より広い領域を複数画像に分割して撮像し、それらを合成した画像を作成する技術全般に適用することが可能であり、撮像対象物は特に限定されない。
【符号の説明】
【００９９】
１  撮像装置（画像作成装置）
１２  照明部（撮像手段、照明部）
１３  撮像部（撮像手段、撮像部）
１４  制御部（画像合成手段）
１５  駆動機構（撮像手段、移動部）
１３１  対物レンズ
１３２  撮像素子（エリアイメージセンサ）
Ｍｗ  重み付けマップ
Ｒｗ  ウェル領域
Ｗ  ウェル
ＷＰ  ウェルプレート
Ｗｔ  重み係数
【図１】
2017068302.tif 000006
【図２】
2017068302.tif 000007
【図３】
2017068302.tif 000008
【図５】
2017068302.tif 000009
【図６】
2017068302.tif 000010
【図７】
2017068302.tif 000011
【図８】
2017068302.tif 000012
【図９】
2017068302.tif 000013
【図１０】
2017068302.tif 000014
【図１１】
2017068302.tif 000015
【図４】
2017068302.tif 000016