(57)【要約】【課題】  光軸中心のズレが微小である光学系を使用する場合において、観察対象を取り外すことなく、必要な時にいつでも光学中心の検出を自動で行うこと。【解決手段】  同一視野にて撮像された、観察倍率の異なる第１の観察画像と第２の観察画像を用い、２つ画像の拡大率または縮小率を求め、当該拡大率にて拡大または縮小した第３の画像を生成し、画像上で撮像された物の大きさ一致する２の画像の相関をとり、観察画像が合致する位置を求め、２つの画像の外周境界の位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する。【選択図】図２
2009175338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を搭載するステージと、
観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、
前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像する第１撮像手段と、
前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像する第２撮像手段と、
前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成する拡大手段と、
前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算出段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
観察対象を搭載するステージと、
観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、
前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像する第１撮像手段と、
前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像する第２撮像手段と、
前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、第１の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成する縮小手段と、
前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の観察画像上の前記第４の画像の位置を求め、前記第２の観察画像の外周境界と前記第４の画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記光軸位置計算手段により特定された光軸中心位置を表示する位置表示手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
コンピュータに、
撮像手段を用いて、観察対象の第１の観察画像を取得する第1の撮像機能と、
観察倍率変更手段を用いて、観察倍率を低倍率に変更する観察倍率変更機能と、
当該第１の観察画像と同一視野にて、観察倍率を低倍率に変更した後、撮像手段を用いて、観察対象の第２の観察画像を取得する第２の撮像機能と、
前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成する拡大機能と、
前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算機能と、
を実現させるための撮像装置のプログラム。
【請求項５】
コンピュータに、
撮像手段を用いて、観察対象の第１の観察画像を取得する第1の撮像機能と、
観察倍率変更手段を用いて、観察倍率を低倍率に変更する観察倍率変更機能と、
当該第１の観察画像と同一視野にて、観察倍率を低倍率に変更した後、撮像手段を用いて、観察対象の第２の観察画像を取得する第２の撮像機能と、
前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、前記第２の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成する縮小機能と、
前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の画像上の前記第４の観察画像の位置を求め、前記第２の画像の外周境界と前記第４の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算機能と、
を実現させるための撮像装置のプログラム。
【請求項６】
観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、撮像素子と、を備える撮像装置の画像処理方法であって、
前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像し、
前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像し、
前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成し、
前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する、
ことを特徴とする撮像装置の画像処理方法。
【請求項７】
観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、撮像素子と、を備える撮像装置の画像処理方法であって、
前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像し、
前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像し、
前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、前記第１の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成し、
前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の画像上の前記第４の観察画像の位置を求め、前記第２の画像の外周境界と前記第４の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する、
ことを特徴とする撮像装置の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に顕微鏡光学系により光学像の倍率を制御し、画像処理技術を応用して撮像する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、顕微鏡等の光学系によって微細欠陥を撮影画像により検査する欠陥検査装置が実用化されている。
撮像倍率を変更できる欠陥検査装置では、撮像対象を低倍率にて撮像して検査した後に、さらに詳細な検査を必要とする部分を高倍率で撮像して検査を行う。
欠陥検査部分の撮像に際し、光軸中心と撮影画像の中心がずれている場合には、低倍率にて詳細に検査する部分を撮像中心に移動した後に倍率を変更しても、詳細に検査する部分が撮影領域から外れてしまうことがある。一方、光軸中心が撮影画像のどこに位置するかを把握していれば、検査する部分を光軸中心と一致させることにより、倍率を変更しても検査する部分が撮影画像から外れることはない。
従来、光軸中心を探索するのに、作業者が画像を見ながら手動操作で倍率を変更し、試行錯誤を繰り返しながら目的の座標を探索していた。このような方法は、作業者にかかる負担が非常に大きく時間もかかる。さらに、作業者の主観が入るため、光学中心の座標の精度が習熟度などによって、ばらつく可能性がある。
そして、このような問題に解決する方法として、観察対象がない状態で画像を撮像し、その画像の各画素の輝度値を基に画像処理を行い、撮影素子の中心と光軸中心との位置を検出する方法が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−１７１４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された技術は、倍率の異なる対物レンズをレボルバに搭載した顕微鏡であって、倍率を変更すると光学系の光軸中心が変化することを前提とした技術である。また、光軸中心を把握するためには観察対象を顕微鏡から外す必要がある。
よって、本発明は、光軸中心のズレが微小である光学系を使用する場合において、観察対象を取り外すことなく、必要な時にいつでも光学中心の検出を自動で行うことにより、作業者の負担を軽減し、光学中心の検出精度を安定させ、観察に要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る撮像装置は、観察対象を搭載するステージと、観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像する第１撮像手段と、前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像する第２撮像手段と、前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成する拡大手段と、前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算出段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明に係る撮像装置は、観察対象を搭載するステージと、観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像する第１撮像手段と、前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像する第２撮像手段と、前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、第１の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成する縮小手段と、前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の観察画像上の前記第４の画像の位置を求め、前記第２の観察画像の外周境界と前記第４の画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算手段と、を備えることを特徴とする。
【０００５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置であって、前記光軸位置計算手段により特定された光軸中心位置を表示する位置表示手段と、を更に備えることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明に係る撮像装置のプログラムは、コンピュータに、撮像手段を用いて、観察対象の第１の観察画像を取得する第1の撮像機能と、観察倍率変更手段を用いて、観察倍率を低倍率に変更する観察倍率変更機能と、当該第１の観察画像と同一視野にて、観察倍率を低倍率に変更した後、撮像手段を用いて、観察対象の第２の観察画像を取得する第２の撮像機能と、前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成する拡大機能と、前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算機能と、を実現させることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明に係る撮像装置のプログラムは、コンピュータに、撮像手段を用いて、観察対象の第１の観察画像を取得する第1の撮像機能と、観察倍率変更手段を用いて、観察倍率を低倍率に変更する観察倍率変更機能と、当該第１の観察画像と同一視野にて、観察倍率を低倍率に変更した後、撮像手段を用いて、観察対象の第２の観察画像を取得する第２の撮像機能と、前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、前記第２の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成する縮小機能と、前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の画像上の前記第４の観察画像の位置を求め、前記第２の画像の外周境界と前記第４の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する光軸中心位置計算機能と、を実現させることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項６に記載の発明に係る撮像装置の画像処理方法は、観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、撮像素子と、を備える撮像装置の画像処理方法であって、前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像し、前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像し、前記第２の観察画像を基準とした前記第１の観察画像の拡大率を求め、前記第２の観察画像を当該拡大率にて拡大した第３の画像を生成し、前記第１の観察画像と前記第３の画像との相関をとることにより、前記第３の画像上の前記第１の観察画像の位置を求め、前記第３の画像の外周境界と前記第１の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する、ことを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明に係る撮像装置の画像処理方法は、観察倍率を変更したときに光軸のズレが微小である観察倍率変更手段を有する光学系と、撮像素子と、を備える撮像装置の画像処理方法であって、前記光学系を用いて前記観察対象の第１の観察画像を撮像し、前記光学系を用い、当該第１の撮像画像と同一視野にて、前記観察倍率変更手段により観察倍率を低倍率に変更し、前記観察対象の第２の観察画像を撮像し、前記第１の観察画像を基準とした前記第２の観察画像の縮小率を求め、前記第１の観察画像を当該縮小率にて縮小した第４の画像を生成し、前記第２の観察画像と前記第４の画像との相関をとることにより、前記第２の画像上の前記第４の観察画像の位置を求め、前記第２の画像の外周境界と前記第４の観察画像の外周境界との位置関係より、前記光学系の光軸中心位置を特定する、ことを特徴とするの画像処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、観察対象を取り外すことなく必要な時にいつでも光学中心の検出を自動で行うことができるため、作業者の負担を軽減し、光学中心の検出精度を安定させ、観察に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の第１の実施形態に係る撮像装置について説明する。
始めに図１を用いて、本実施形態に係る撮像装置の全体構成について説明する。
図１において、本実施形態に係る撮像装置は、撮像部１０、光学系２０、ステージ３０、パソコン４０、及びモニタ５０を備えて構成されている。
撮像部１０は、撮像素子１１等を備え、光学系２０を介してステージ３０に置かれた観察対象を撮像する装置である。
光学系２０は、電動式ズームレンズ２１、焦点調整装置２２を備える。電動式ズームレンズ２１は、パソコン４０の指令により、観察画像を所定範囲における所望の倍率に変更する機能を有するズームレンズである。焦点調節装置２２は、パソコン４０の指令により、撮影画像が合焦状態になるよう合焦動作を行う装置である。光学系にズームレンズを用いると、同一のワークディスタンスで倍率を連続的に変更することができ、検査時の視野サイズの選択幅が広がる。さらにズームレンズは倍率を一定範囲において任意に変更でき、かつ、倍率を変更しても光軸中心のずれが微小である。
ステージ３０は、ＸＹステージ３１、θステージ３２、観察対象搭載台３３をから構成され、観察対象１を光学系２０で観察するための観察対象の固定および移動装置である。ステージ３０は、パソコン４０からの指令により、ＸＹステージ３１またはθステージ３２が動作し、観察対象を観察画像の所望の位置に移動させることができる。
【０００９】
パソコン４０は、撮像部１０の駆動や、撮像素子１１で撮像された画像に対する画像処理や、モニタ５０への画像表示、ステージ３０の移動、ズームレンズ２１の倍率変更、焦点調整動作等といった、各種の制御処理を行う。
尚、パソコン４０は、不図示のＣＰＵ、制御プログラムが記憶されたハードディスク等の記憶装置、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ、及び撮像された画像等を記憶するハードディスク等を内部に備え、パソコン４０が行う各種の制御処理は、当該ＣＰＵが当該記憶装置に記憶されている制御プログラムを読出し実行することによって行われる。また、パソコン４０には、例えばキーボードやマウス等の不図示の入力手段が接続されており、観察者はこれを用いて各種の入力を行うことが可能になっている。
次に、図２に示すフローチャートと図３を用いて、光軸中心位置を求める、本実施形態に係る動作について説明する。
尚、本動作は、パソコン４０において当該ＣＰＵが当該記憶装置に記憶されている制御プログラムを読み出し実行することによって行われるものである。
まず、観察者は観察対象を観察対象搭載台３３に載せる。そして、観察者がパソコン４０に開始指令を与えると、電動式ズームレンズ２１が動作して設定された第１の倍率となり、焦点調節装置２２が動作して撮影画像を合焦状態とする。ここで、この時のズームレンズの倍率をｍ１とする。
【００１０】
撮像部１０は観察対象を撮像し、その画像はパソコン４０に取り込まれ、モニタ４０に表示すると共に、その画像を第１の画像 として記憶する（ステップＳ１１、図３の第１の画像）。
次に、再び電動式ズームレンズ２１が動作して設定された第２の倍率となる。ここで、この時のズームレンズの倍率をｍ２とする。なお、ズームレンズの倍率は、ｍ１＞ｍ２の関係となっている。光学系２０が高倍率にて合焦状態となっていれば、低倍率に変更しても合焦状態を維持しており、改めて焦点調整動作をする必要はないからである。
ここで、第１の画像を取得した視野と第２の画像を取得した視野が同一であること、つまり、ステージ３０が移動されていないことが必須の条件となる。当該条件を満たす場合には、ズームレンズのように倍率を変更しても光学中心のズレが微小であれば、第１の画像と第２の画像において、画像外周端部と光軸中心の距離の比が同一となるのは周知の事実であり、この性質を用いて、光軸中心位置を求めるからである。
撮像部１０は観察対象を撮像し、その画像はパソコン４０に取り込まれ、モニタ４０に表示すると共に、その画像を第２の画像 として記憶する（ステップＳ１２、図３の第２の画像）。
【００１１】
続いてパソコン４０ は、画素数等を用いて周知の方法により、ステップＳ１２で撮像してＲＡＭに記憶した第２の画像を拡大し第３の画像を生成し、ＲＡＭに記憶する（ステップ１３、図３の第３の画像）。ここで、拡大率はｍ１／ｍ２で表現される。
上記画像処理により、第１の画像と第２の画像に撮影された物の大きさが、画像上において一致することとなる。
なお、パソコン４０に第１の倍率ｍ１および第２の倍率ｍ２が設定記憶されていない場合であっても、次のようにして拡大率を求めることができる。具体的には、撮像した画像の縦方向または横方向のいずれか一方において撮像対象全体が写るように第１の画像と第２の画像を撮像する。例えば、図４のように横方向に撮像対象全体が写るように第１の画像と第２の画像が撮像されればよい。第１の画像と第２の画像における撮像対象の大きさの比率より拡大率＝（第１の画像での対象物の大きさ）／（第２の画像での対象物の大きさ）として求めることができる。画像から対象物の大きさを求める方法としては、背景色と大きく異なる撮像対象部分について２値化処理（例として大津の閾値決定法などを利用）を行い、背景と分離した部分の大きさを画素数などから把握することができる。図４の場合においては、第１の画像と第２の画像における黒塗り部分の横方向の画素数が把握できれば、拡大率を計算できる。
【００１２】
そして、パソコン４０は、第１の画像と第３の画像との相関をとるために、画素を利用した周知の方法によるマッチング処理を行う（ステップ１４、図３のマッチング画像）。たとえば、パソコン４０は、第３の画像上にて第１の画像を微小にＸＹ方向にずらす毎に第３の画像と第１の画像の相関を判断し、第１の画像の全ての領域において相関がとれた場合にその位置を記憶するマッチング処理としても良い。また、第１の画像は必ずしも１ 画素ずつ移動する必要は無いし、画像の相関を判断するのも移動毎に行わなくとも良い場合がある。
続いてパソコン４０はマッチング処理が完了した画像より、図３に示すマッチング画像のように、第３の画像の外周端部から第１の画像の外周端部までの各距離であるＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を求めて記憶し、光軸中心位置を求める（ステップＳ１５）。
以下、具体的例にて説明する。
第１の画像および第２の画像はＸ軸方向の画素数をＧｘ、Ｘ軸方向の画素数をＧｙとし、撮像全体の画素数はＧｘ×Ｇｙであるとする。さらに、光軸中心から画像左外周端部までの画素数をＧｘｌ、光軸中心から画像右外周端部までの画素数をＧｘｒ、光軸中心から画像上外周端部までの画素数をＧｘｕ、光軸中心から画像下外周端部までの画素数をＧｘｂ、とする。ここで、当然のことながら、観察者はＧｘｌ、Ｇｘｒ、Ｇｘｕ、Ｇｘｂは認識していない。
【００１３】
前記の通り、光軸中心のズレが微小である場合には、第１の画像と第２の画像において画像外周端部と光軸中心の距離の比が同一であるため、各Ｇｘｌ、Ｇｘｒ、Ｇｘｕ、Ｇｘｂは同じとなる。
次に、第３の画像において、X軸方向の画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘ、Ｙ軸方向の画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｙとなる。さらに、光軸中心から画像左外周端部までの画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘｌ、光軸中心から画像右外周端部までの画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘｒ、光軸中心から画像左上周端部までの画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘｕ、光軸中心から画像下外周端部までの画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘｂとなる。
よって、マッチング処理後におけるＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、
Ｘ１＝Ｇｘｌ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ２
Ｘ２＝Ｇｘｒ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ２
Ｙ１＝Ｇｘｂ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ２
Ｙ２＝Ｇｘｕ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ２
と表現される。
ここで、Ｘ１／（Ｘ１＋Ｘ２）に上記式を代入して整理するとＧｘｌ／（Ｇｘｌ＋Ｇｘｒ）となり、第１の画像および第２の画像におけるＸ軸の画素数に対する光軸中心位置までの画素数比となることがわかる。同様に、Ｙ１／（Ｙ１＋Ｙ２）に上記式を代入して整理するとＧｘｂ／（Ｇｘｕ＋Ｇｘｂ）となる。
【００１４】
よって、画像の左下端を原点とすれば上記関係から、光軸中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を数式化すると下記のようになり、光軸中心を求めることができる。
【００１５】
【数１】
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上記は、非常に一般的な幾何学的性質を利用しているために、何ら特殊な装置や処理を必要とせず、従来に比べて容易に光軸中心を求めることができる。さらに、観察対象を搭載したままでも光軸中心を計算できるため、観察者がいつでも必要に応じて光軸中心を求めることができる。
なお、パソコン４０は光軸中心位置を記憶し、モニタ上に表示される観察画像に光軸中心点を表示しても良い。たとえば、図７に示すような十字点で表示して良い。こうすることで、観測時に視点が定まって便利となる。
また、光軸中心位置を基にステージ３０の移動動作を行うことで、倍率に依存しないで観察位置の制御が可能のなる。
次に、この発明の第２の実施形態に係る撮像装置について説明する。
第２の実施形態に係る撮像装置は、前記第１の実施形態に係る撮像装置と全体構成について差異はないので説明は省略する。
以下、図５に示すフローチャートと図６を用いて、光軸中心位置を求める、本実施形態に係る動作について説明する。
【００１６】
尚、本動作は、パソコン４０において当該ＣＰＵが当該記憶装置に記憶されている制御プログラムを読み出し実行することによって行われるものである。
まず、観察者は観察対象を観察対象搭載台３３に載せる。そして、観察者がパソコン４０に開始指令を与えると、電動式ズームレンズ２１が動作して設定された第１の倍率となり、焦点調節装置２２が動作して撮影画像を合焦状態とする。ここで、この時のズームレンズの倍率をｍ１とする。
撮像部１０は観察対象を撮像し、その画像はパソコン４０に取り込まれ、モニタ４０に表示すると共に、その画像を第１の画像 として記憶する（ステップＳ１１、図６の第１の画像）。
次に、再び電動式ズームレンズ２１が動作して設定された第２の倍率となる。ここで、この時のズームレンズの倍率をｍ２とする。なお、ズームレンズの倍率は、ｍ１＞ｍ２の関係となっている。光学系２０が高倍率にて合焦状態となっていれば、低倍率に変更しても合焦状態を維持しており、改めて焦点調整動作をする必要はないからである。
ここで、第１の画像を取得した視野と第２の画像を取得した視野が同一であること、つまり、ステージ３０が移動されていないことが必須の条件となる。当該条件を満たす場合には、ズームレンズのように倍率を変更しても光学中心のズレが微小であれば、第１の画像と第２の画像において、画像外周端部と光軸中心の距離の比が同一となるのは周知の事実であり、この性質を用いて、光軸中心位置を求めるからである。
【００１７】
撮像部１０は観察対象を撮像し、その画像はパソコン４０に取り込まれ、モニタ４０に表示すると共に、その画像を第２の画像 として記憶する（ステップＳ１２、図６の第２の画像）。
続いてパソコン４０ は、画素数等を用いて周知の方法により、ステップＳ１１で撮像してＲＡＭに記憶した第１の画像を拡大し第４の画像を生成し、ＲＡＭに記憶する（ステップ２３、図６の第３の画像）。ここで、縮小率はｍ２／ｍ１で表現される。
上記画像処理により、第４の画像と第２の画像に撮影された物の大きさが、画像上において一致することとなる。
なお、パソコン４０に第１の倍率ｍ１および第２の倍率ｍ２が設定されていない場合であっても、次のようにして縮小率を求めることができる。具体的には、撮像した画像の縦方向または横方向のいずれか一方において撮像対象全体が写るように第１の画像と第２の画像を撮像する。例えば、図４のように横方向に撮像対象全体が写るように第１の画像と第２の画像が撮像されればよい。第１の画像と第２の画像における撮像対象の大きさの比率より縮小率＝（第２の画像での対象物の大きさ）／（第１の画像での対象物の大きさ）として求めることができる。画像から対象物の大きさを求める方法としては、背景色と大きく異なる撮像対象部分について２値化処理（例として大津の閾値決定法などを利用）を行い、背景と分離した部分の大きさを画素数などから把握することができる。図４の場合においては、第１の画像と第２の画像における黒塗り部分の横方向の画素数が把握できれば、拡大率を計算できる。
【００１８】
そして、パソコン４０は、第２の画像と第４の画像との相関をとるために、画素を利用した周知の方法によるマッチング処理を行う（ステップ２４、図６のマッチング画像）。たとえば、パソコン４０は、第２の画像上にて第１の画像を微小にＸＹ方向にずらす毎に第２の画像と第４の画像の相関を判断し、第４の画像の全ての領域において相関がとれた場合にその位置を記憶するマッチング処理としても良い。また、第４の画像は必ずしも１ 画素ずつ移動する必要は無いし、画像の相関を判断するのも移動毎に行わなくとも良い場合がある。
続いてパソコン４０はマッチング処理が完了した画像より、図６に示すマッチング画像のように、第２の画像の外周端部から第４の画像の外周端部までの各距離であるＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を求めて記憶し、光軸中心位置を求める（ステップＳ２５）。
以下、具体的例にて説明する。
第１の画像および第２の画像はＸ軸方向の画素数をＧｘ、Ｘ軸方向の画素数をＧｙとし、撮像全体の画素数はＧｘ×Ｇｙであるとする。さらに、光軸中心から画像左外周端部までの画素数をＧｘｌ、光軸中心から画像右外周端部までの画素数をＧｘｒ、光軸中心から画像上外周端部までの画素数をＧｘｕ、光軸中心から画像下外周端部までの画素数をＧｘｂ、とする。
【００１９】
前記の通り、光軸中心のズレが微小である場合には、第１の画像と第２の画像において画像外周端部と光軸中心の距離の比が同であるため、各Ｇｘｌ、Ｇｘｒ、Ｇｘｕ、Ｇｘｂは同じとなる。
次に、第４の画像において、X軸方向の画素数はｍ２／ｍ１×Ｇｘ、Ｙ軸方向の画素数はｍ２／ｍ１×Ｇｙとなる。さらに、光軸中心から画像左外周端部までの画素数はｍ２／ｍ１×Ｇｘｌ、光軸中心から画像右外周端部までの画素数はｍ２／ｍ１×Ｇｘｒ、光軸中心から画像左上周端部までの画素数はｍ２／ｍ１×Ｇｘｕ、光軸中心から画像下外周端部までの画素数はｍ１／ｍ２×Ｇｘｂとなる。
よって、マッチング処理後におけるＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、
Ｘ１＝Ｇｘｌ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ１
Ｘ２＝Ｇｘｒ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ１
Ｙ１＝Ｇｘｂ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ１
Ｙ２＝Ｇｘｕ×（ｍ１−ｍ２）／ｍ１
と表現される。
ここで、Ｘ１／（Ｘ１＋Ｘ２）に上記式を代入して整理するとＧｘｌ／（Ｇｘｌ＋Ｇｘｒ）となり、第１の画像および第２の画像におけるＸ軸の画素数に対する光軸中心位置までの画素数比となることがわかる。同様に、Ｙ１／（Ｙ１＋Ｙ２）に上記式を代入して整理するとＧｘｂ／（Ｇｘｕ＋Ｇｘｂ）となる。
【００２０】
よって、画像の左下端を原点とすれば、光軸中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を数式化すると下記のようになり、数式１と同様の結果となる。
【００２１】
【数２】
2009175338.tif 000004
なお、第１の実施形態と同様に、パソコン４０は光軸中心位置を記憶し、モニタ上に表示される観察画像に光軸中心点を表示しても良い。たとえば、図７に示すような十字点で表示して良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る画像処理内容を示す図である。
【図４】拡大率または縮小率を求めるための第１の画像と第２の画像を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る画像処理内容を示す図である。
【図７】モニタに光軸中心を表示したときの図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    観察対象
１０  撮像部
１１  撮像素子
２０  光学系
２１  電動ズームレンズ
２２  焦点調整装置
３０  ステージ
３１  ＸＹステージ
３２  θステージ
３３  観察対象搭載台
４０  パソコン
５０  モニタ
【図１】
2009175338.tif 000005
【図２】
2009175338.tif 000006
【図３】
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【図４】
2009175338.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
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