JPH1032743A - 画像加算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、複数画像の加算処理をぶれの影響を
受けることなく正確に行うことができ、良質な加算画像
が得られる画像加算装置を提供する。 【解決手段】複数合焦点における各画像を加算処理する
際に、テレビカメラ４より取り込まれる画像データに、
ステージ２の移動に原因するぶれを生じるような場合で
も、ステージ２のぶれ量を光学式エンコーダからなるぶ
れ検出部１２で検出し、このぶれ検出部１２により検出
されたぶれ量と対物レンズ情報読み取り部１３の対物レ
ンズ情報により像ぶれ補正量計算部１４により像ぶれ補
正量を計算し、この結果に応じてメモリコントローラ１
５により加算用メモリ７の読み出しアドレスを制御し、
このアドレス制御により加算用メモリ７より読み出され
た画像データにテレビカメラ４より取り込まれる画像デ
ータを加算するとともに、さらにこの加算された画像デ
ータを加算用メモリ７に書き込むようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡による観察
像の複数合焦点における画像を加算処理する画像加算装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学顕微鏡に用いられる結像光学
系では、光学的に解像度にすぐれ、かつ明るさの大きな
画像を取り込もうとしたら、開口の大きな光学素子を採
用したものを用いればよいことが知られている。また、
このような結像光学系に用いられるレンズに代表される
結像用光学素子は、その開口が大きくなると、焦点深度
が浅くなることも知られている。

【０００３】ところが、このような結像光学系を用いた
顕微鏡、カメラ、内視鏡などの画像機器の分野では、得
られた画像が解像度や明るさに優れていることが望まし
いのは無論であるが、同時に焦点深度が深い画像である
ことが強く要求される。

【０００４】このことは、例えば光学顕微鏡による標本
検査観察において、段差のある標本、例えば半導体ウエ
ハーのパターン、凹凸のある生物標本、ＬＣＤパネル検
査などを取り扱うと、従来の焦点深度の浅いままの画像
では観察画像にぼけ画像が混在し、検査過程に支障をき
たす可能性がある。

【０００５】特に、顕微鏡により段差のある試料を観察
するような場合、試料の位置によってピントのあう合焦
位置が異なるため、観察画像には、ステージと対物レン
ズの距離によって、ピントが合ってはっきりと見える部
分と、ピントが外れてぼやけて見える部分が生じてしま
う。

【０００６】そこで、このような段差のある試料を観察
のに、焦点深度を深くして表示する方法が知られてい
る。この方法では、まず、試料を載置したステージをＺ
方向、つまり対物レンズの光軸方向に移動しながら複数
の画像を取り込み、これら画像の加算を行うようにす
る。こうすると、段差のある試料面の全ての位置にピン
トが合った画像の情報と、ピントの合っていない画像情
報が得られるので、このうちのぼけ画像を取り除くべ
く、加算画像に対して画像処理による回復処理を行い、
最終的にどの面にもピントの合った画像を得るようにし
ている。

【０００７】一方、観察画像において、ぼけた画像とし
て見にくくなる現象は、像ぶれを起こした画像の場合も
ある。このような像ぶれ画像は、顕微鏡により試料を拡
大して観察することから、わずかなステージのぶれも対
物レンズを通したＣＣＤ面上では拡大され、ＴＶカメラ
観察画像に大きなぶれを生じるからである。

【０００８】このような観察像の揺れにより見にくくな
る現象は、顕微鏡観察に限らず、一般のＴＶカメラを通
した観察するときにも生じている。そこで、従来、この
ような像ぶれを防止するため、次のような方法でぶれ量
を検出することで対処している。

【０００９】（ａ）角速度センサにより、Ｘ方向及びＹ
方向のぶれ量を検出するもの。 （ｂ）画像処理（パターンマッチング）により、動きベ
クトルを求め、像ぶれ量の検出を行うもの。 このように、従来から、顕微鏡による観察像のぼけ画像
を取り除く方法として、焦点深度を深くする方法や像ぶ
れを防止する方法などが採用されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方法を採用しても、さらに以下のような問題があった。
つまり、顕微鏡による試料検査では、ステージをＺ方向
に移動させると、この時の移動に伴ってステージがＸＹ
方向に横ゆれを生じたり、複数位置の検査を行うのに、
現在の検査位置から次の検査位置に移動する際にステー
ジに振動を生ずる現象がある。また、顕微鏡は、試料を
拡大して観察するため、わずかなステージのぶれも対物
レンズを通してＣＣＤ面上では拡大され、ＴＶカメラ観
察画像に大きく像ぶれを生じる。

【００１１】この結果として、Ｚ方向にステージ移動し
た時の複数合焦面の画像を取り込み、これら画像を加算
するような場合、各画像の取り込み時に、それぞれステ
ージＸ，Ｙ方向の振動が存在すると、画像がＸ，Ｙ方向
に位置ぶれしたものが取り込まれ、これら取込み画像を
加算すると、像ぶれした画像が何枚も重ねられ、いわゆ
る手ぶれ写真のような画像となる。この像ぶれは加算枚
数が多くなるほど手ぶれした写真のようになる傾向が強
くなり、画質劣化が著しく、これを回復処理しようとし
ても良好な画像は得られない。このため、わずかなステ
ージの位置ぶれによる像ぶれも画素単位で除去する必要
がある。

【００１２】図８は、像ぶれの状態を具体的に示すもの
で、いま、顕微鏡に１００倍の対物レンズ１０１を用
い、観察像の撮像手段として２／３インチのＣＣＤカメ
ラ１０２を使用した場合、一般的に、このサイズのＣＣ
Ｄカメラ１０２は、ＣＣＤ面上で１４μｍ×１４μｍ程
度が１画素として認識される。ここで、ステージ１０３
が振動して試料１０４の観察点が１μｍぶれたとする
と、ＣＣＤ面上では１μｍ×１００倍で、１００μｍぶ
れることになり、これを画素数に直すと、１００μｍ／
１４μｍより、ほぼ７画素となる。

【００１３】このことは、複数の合焦面の画像を加算す
ると、Ｘ，Ｙ方向に大きくぶれた画像を加算することに
なるため、実際の画像とまったく違うものになってしま
う。例えば、図９（ａ）に示すようにステージ１０３の
Ｚ方向の移動により３点の合焦位置から３枚の画像取り
込むような場合、ステージ１０３にぶれがない場合は、
Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃの各位置で画像が取り込まれ、これら
の加算画像は、同図（ｂ）に示すようになる。

【００１４】ところが、ステージ１０３にＸ，Ｙ方向の
振動が存在すると、各画像は、図１０（ａ）〜（ｃ）の
状態で取り込まれる。つまり、図１０（ａ）は、１枚目
の画像の取り込み状態を示すもので、この場合は、直接
メモリに取り込まれるので、ステージ３のぶれは関係な
くできる。しかし、２枚目以降は、ステージ１０３が
Ｘ，Ｙ方向にぶれながら画像を取り込みむようになるた
め、これらの加算画像は、同図（ｂ），（ｃ）に示すよ
うになり、この時、上述したようにステージ３が１μｍ
ぶれると、画像のぶれは７画素にもなることから、図９
（ｂ）に示す本来の加算画像とまったく違うものになっ
てしまう。

【００１５】このことから、ステージ１０３のぶれ量を
極力抑えてＣＣＤカメラ１０２のＣＣＤ面上での像ぶれ
を、いかなる場合でも１画素以下にすることが考えられ
るが、これには、ステージ１０３のぶれ量を１４μｍ／
１００倍＝０．１４μｍの精度で検出する必要があり、
このような精度を満足する像ぶれ検出には、角速度セン
サーは不向きで、顕微鏡画像として、かような高精度の
検出には対応できない。

【００１６】また、画像処理によるぶれ検出について
は、ステージをＺ方向に移動しながら、複数の合焦面の
画像を加算し、加算画像に対して回復処理を行って焦点
深度の深い最終画像を得るため、図１１（ａ）に示すよ
うに像取り込みの開始位置Ｚｓにてパターンマッチング
用に設定した図形ｐ１の画像パターンは、ステージのＺ
方向への移動にともない合焦点のぶれによりコントラス
トが低下し、同図（ｂ）では、検出できた画像パターン
も、同図（ｃ）では、画像パターンのうち図形ｐ１がぼ
けて検出できなくなり、さらにステージ移動が焦点深度
以上に進むと、同図（ｄ）に示すように図形ｐ１がまっ
たく検出できなくなる。なお、図形ｐ２は、像取り込み
の開始位置Ｚｓでは見えなかったものが、ステージ移動
とともに、画像パターンの図形ｐ１に代わって見えるよ
うになる様子を示している。

【００１７】このようにして、パターンマッチングを用
いて像ぶれの検出ができる範囲は、ステージが焦点深度
の範囲内で移動する場合に限られてしまい、それ以上移
動する場合には像ぶれの検出ができなかった。

【００１８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、複数画像の加算処理をぶれの影響を受けることなく
正確に行うことができ、良質な加算画像が得られる画像
加算装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数合焦点における各画像を加算処理する画像加算装置
において、合焦点の画像データを取り込む画像データ取
り込み手段と、この画像データ取り込み手段より取り込
まれた画像データを記憶する記憶手段と、合焦点への移
動による前記画像データ取り込み手段により取り込まれ
る画像データのぶれ量を検出するぶれ量検出手段と、こ
のぶれ量検出手段により検出されたぶれ量により前記記
憶手段の書き込み、読み出しアドレスを制御するアドレ
ス制御手段と、このアドレス制御手段のアドレス制御に
より前記記憶手段より読み出された画像データに前記画
像データ取り込み手段より取り込まれる画像データを加
算するとともに、該加算された画像データを前記記憶手
段に書き込む制御手段とにより構成している。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、前記画像データ取り込み手段は、対物レンズを介
してステージ上の試料の観察画像の画像データを取り込
み、前記ぶれ量検出手段は、前記ステージの前記対物レ
ンズの光軸方向の移動によるステージのぶれ量を検出
し、前記アドレス制御手段は、前記ぶれ量検出手段によ
り検出されたぶれ量とさらに前記対物レンズに関する情
報により前記記憶手段の書き込み、読み出しアドレスを
制御するようにしている。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項２記載にお
いて、ぶれ量検出手段は、前記ステージに設けられる光
学式エンコーダからなっている。この結果、請求項１記
載の発明によれば、複数合焦点における画像を加算処理
する際、画像データ取り込み手段により取り込まれる画
像データにぶれを生じるような場合でも、この時のぶれ
量に応じて読み出しアドレスが制御された記憶手段から
の画像データに取り込み画像データが加算されるように
なるので、取り込み画像のぶれの影響を受けない、正確
な画像加算を行うことができ、良質な加算画像を得るこ
とができる。

【００２２】また、請求項２記載の発明によれば、記憶
手段のアドレスを制御に、ステージのぶれ量と、対物レ
ンズに関する情報を加味しているので、対物レンズ倍率
に合わせた精度の高いぶれ量制御が可能になる。さら
に、請求項３記載の発明によれば、ぶれ量検出に光学式
エンコーダを用いているので、さらに精度の高いぶれ量
検出を実現できる。

【００２３】

【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。 （第１の実施の形態）図１は本発明が適用される顕微鏡
の画像加算装置の概略構成を示している。

【００２４】図において、１は光学顕微鏡本体で、この
光学顕微鏡本体１は、図示しない試料を載置するステー
ジ２、対物レンズ３、顕微鏡観察用テレビカメラ４を有
していて、対物レンズ３を通して得られるステージ２上
の試料の観察像をテレビカメラ４により撮像するように
している。

【００２５】また、２０は画像加算装置本体で、この装
置本体２０では、テレビカメラ４にＡ／Ｄ変換器５を接
続している。このＡ／Ｄ変換器５は、テレビカメラ４か
らのビデオ信号をデジタル信号に変換するものである。

【００２６】そして、このＡ／Ｄ変換器５には、加算器
６、画像メモリ７、除算器８、空間フィルタ９、画像メ
モリ１０、Ｄ／Ａ変換器１１を順に接続し、このＤ／Ａ
変換器１１に表示部１９を接続している。

【００２７】ここで、加算器６は、テレビカメラ４から
の入力画像とメモリ画像７に記憶された画像を加算する
ものである。画像メモリ７は、加算器６で加算された結
果を格納するものである。さらに、除算器８は、画像メ
モリ７に蓄えられた加算画像を加算枚数で除算を行い１
枚分の画像に戻すためのものである。空間フィルタ９
は、回復処理を行うためのものである。画像メモリ１０
は、回復処理された表示画像データを記憶するものであ
る。そして、Ｄ／Ａ変換器１１は、画像メモリ１０より
読み出される表示用画像データをアナログデータ変換
し、これを表示部１９に表示するためのものである。

【００２８】一方、装置本体２０のステージ２に光学式
エンコーダからなるぶれ検出部１２を設け、対物レンズ
３に対応させて対物レンズ情報読み取り部１３を設けて
いる。ここで、ぶれ検出部１２は、顕微鏡本体１のステ
ージ２に固定して設けられ、ステージ２のＸ，Ｙ方向へ
のぶれ量を検出するものである。対物レンズ情報読み取
り部１３は、現在使用している対物レンズ３の倍率を読
み取るものである。

【００２９】ぶれ検出部１２には、像ぶれ補正量計算部
１４を接続し、この像ぶれ補正量計算部１４にメモリコ
ントローラ１５を接続している。像ぶれ補正量計算部１
４は、ぶれ検出部１２の光学式エンコーダにより検出さ
れたぶれ量と対物レンズ情報読み取り部１３の対物レン
ズ情報により補正画素数を計算するものである。メモリ
コントローラ１５は、像ぶれ補正量計算部１４で計算さ
れた像ぶれ補正量に基づいて、画像加算用メモリ７、画
像表示用メモリ１０への書き込み、読み出しアドレスを
制御するものである。

【００３０】そして、これら加算器６、除算器８、空間
フィルタ９、ぶれ検出部１２、対物レンズ情報読み取り
部１３、像ぶれ補正量計算部１４には、ＣＰＵ１６を接
続し、このＣＰＵ１６により画像処理、像ぶれ補正およ
び駆動制御の全体をコントロールするようにしている。
また、ＣＰＵ１６には、ステージ２をＺ方向、つまり対
物レンズ３の光軸方向に駆動するステージ駆動部１７と
ダイナミックフォーカスなどを指示する操作部１８を接
続している。

【００３１】図２は、ぶれ検出部１２の光学式エンコー
ダの概略構成を示している。この場合、顕微鏡本体１の
ステージ２は、ステージ台２１上にＸ方向のみに移動可
能に第１のステージ２２を設け、さらに第１のステージ
２２上にＹ方向のみに移動可能に第２のステージ２３を
設けたもので、Ｘ方向ぶれ検出用光学式エンコーダ１２
１は、ステージ台２１にフォトディテクタ１２１１、第
１のステージ２２にリニアスケール１２１２を設け、一
方、Ｙ方向ぶれ検出用光学式エンコーダ１２２は、第１
のステージ２２にフォトディテクタ１２２１、第２のス
テージ２３にリニアスケール１２２２を設けるようにし
ている。

【００３２】このようにすることで、ステージ２のＺ方
向への移動では、第１および第２のステージ２２、２３
ともステージ台２１とともに移動するので、Ｘ方向ぶれ
検出用光学式エンコーダ１２１のフォトディテクタ１２
１１とリニアスケール１２１２の間およびＹ方向ぶれ検
出用光学式エンコーダ１２２のフォトディテクタ１２２
１とリニアスケール１２２２の間とも相対位置に変化を
生じないが、Ｘ方向の移動には、ステージ台２１に対し
て第１のステージ２２が移動し、Ｘ方向ぶれ検出用光学
式エンコーダ１２１のフォトディテクタ１２１１とリニ
アスケール１２１２の間の相対位置に変化が生じ、ま
た、Ｙ方向の移動には、第１のステージ２２に対して第
２のステージ２３が移動し、Ｙ方向ぶれ検出用光学式エ
ンコーダ１２２のフォトディテクタ１２２１とリニアス
ケール１２２２の間の相対位置に変化が生じることか
ら、ステージ２のＸ，Ｙ方向へのそれぞれのぶれ量を検
出することができるようになる。

【００３３】この場合、これら光学式エンコーダ１２
１、１２２は、図３（ａ）に示すように各フォトディテ
クタ１２１１、１２２１からＡ相、Ｂ相の２系統の出力
が得られる。これら２系統の出力は、それぞれ９０度位
相のずれた正弦波となっているので、この２つの出力を
用いると、図３（ｂ）のようにぶれ量を角度として検出
できることになる。

【００３４】ここで、光学式エンコーダ１２１、１２２
の分解能としては、リニアスケールの１ピッチが８μ
ｍ、フォトディテクタからの出力から１周期を８０分割
できるものがあり、８μｍ÷８０＝０．１μｍとなっ
て、０．１μｍの精度での検出が可能である。このこと
から、顕微鏡ステージのぶれ補正の必要精度である０．
１４μｍ以下のぶれ検出精度を実現できる。

【００３５】次に、このように構成した実施の形態の動
作を図４に示すフローチャートにより説明する。まず、
ステップ４０１で、スタート位置へ測定画像位置を移動
し、この位置を基準位置とする。次に、ステップ４０２
で、操作部１８で画像加算処理スタートのボタンが押さ
れるまで待機する。そして、ボタンが押されたら、ステ
ップ４０３で、モータ駆動部１７によりパルスモータに
必要信号数のパルスと移動方向の信号を入力し、画像取
込開始位置までＺ方向に移動し、移動後は、ステップ４
０４で、所定距離だけＺ方向にステージを移動しなが
ら、目的の位置にきたらステージ２上の試料の画像をテ
レビカメラ４により撮像する。

【００３６】この画像撮像では、同時にステージ２のぶ
れ量も検出し、像ぶれ補正を行う。具体的には、最初に
画像の１フレーム目の垂直同期信号の立ち下がりをトリ
ガにしてステージ２のぶれ量をぶれ検出部１２の光学式
エンコーダにより検出する。

【００３７】次いで、ステップ４０５で、対物レンズ情
報取得部１３により、対物レンズ３の倍率を読み込み、
像ぶれ補正量計算部１４に与え、この像ぶれ補正量計算
部１４により、対物レンズ３の倍率を加味したぶれ検出
部１２からのステージ２のぶれ量に基づいて像ぶれが画
像に対して何ライン、何画素ぶれているかを計算する。

【００３８】そして、この計算結果を、メモリコントロ
ーラ１５に送り、ステップ４０６で、このメモリコント
ローラ１５により、加算用メモリ７のリード、ライトの
アドレスを制御する。つまり、メモリコントローラ１５
では、加算用メモリ７からの加算用画像データによりテ
レビカメラ４の撮像画像の像ぶれをキャンセルするよう
に、その読み出し、書き込みタイミングを制御する。

【００３９】次いで、このタイミングで読み出した加算
用データを（ステップ４０７）、ステップ４０８で、加
算器６によりカメラ４で撮像されたデータと加算し、さ
らに、この加算結果を、メモリコントローラ１５により
書き込みアドレスを制御された加算用メモリ７に再格納
する（ステップ４０９）。この場合、テレビカメラ４か
らのデータは、Ａ／Ｄ変換器５で所定のクロックの周期
でデジタルデータに変換されたものである。

【００４０】このような動作は、加算枚数分だけ繰り返
えすことになるが、ステップ４１０で、加算終了を判断
するまで、ステップ４１１で、ステージ２を次の画像取
り込み位置まで移動して、ステップ４０４に戻り、上述
したと同様な動作を繰り返す。そして、ステップ４１０
で、画像加算を終了すると、空間フィルタ９を用いた回
復処理を行う。

【００４１】この場合、ステップ４１２で、メモリコン
トローラ１５により、像ぶれ補正量計算部１４で得られ
た像ぶれ量を補正して表示用メモリ１０の書き込み、読
み出しを制御しながら以下の回復処理を実行する。

【００４２】この場合、まず、加算用メモリ７から読み
出した加算画像データを除算器８に与える。除算器８で
は、加算画像データを加算した枚数で除算し１枚分の画
像データに戻し、これを空間フィルタ９での回復処理に
より周波数成分の高いエッジ部を強調し、加算後のぼけ
部分を除いて合焦画像のみを復元し、この復元画像を、
ステップ４１４で、表示用メモリ１０に書き込む。そし
て、ステップ４１５で、表示用メモリ１０中の表示画像
データのうち有効データ領域のみを読み出し、これをＤ
／Ａ変換器１１１によりアナログ変換した後、ステップ
４１６で、表示部１９に回復処理された試料観察像とし
て表示する。

【００４３】図５は、メモリコントローラ１５による画
像加算タイミングを説明するものである。いま、同図
（ａ）が加算用メモリ７に記憶されている加算画像デー
タ、同図（ｂ）がテレビカメラ４から入力された像ぶれ
を伴った入力画像データであるとすると、テレビカメラ
４からの入力画像データによる同図（ｂ）の破線で示す
（ｘts，ｙts），（ｘte，ｙte）の領域に対し、像ぶれ
補正量計算部１４で得られた像ぶれ補正量に基づいて、
加算用メモリ７からは同図（ａ）の破線で示す（ｘms，
ｙms），（ｘme，ｙme）の領域が指定され、加算用メモ
リ７からの加算画像データの読み出し領域は同図
（ｃ）、入力画像データの加算領域は、同図（ｄ）に示
すようになって、これら領域が加算器６で加算されるこ
とにより、同図（ｅ）に示す加算結果が生成され、これ
を再び加算用メモリ７に格納されることで像ぶれが補正
されることになる。

【００４４】この場合、このような像ぶれ補正により、
有効画素期間が少なくなっていく。このことは、カメラ
入力画像の有効画素期間は決まっているため、ぶれ補正
により、最終的に得られる表示画像が小さくなってしま
うことである。

【００４５】例えば、ＮＴＳＣ方式で水平方向の有効画
素６４０画素、有効ライン４８０ラインの場合、表示サ
イズが６４０×４００のディスプレイでは、水平方向へ
のぶれは直接に有効画像領域に影響して表示領域が減っ
てしまう。しかし、垂直方向へのぶれは、４８０−４０
０＝８０ラインだけ余るため、この範囲であれば、ぶれ
補正による有効ライン数の減少を吸収し、４００ライン
表示することができる。また、さらに像ぶれが大きくな
るような場合は、有効画素期間が十分長いテレビ方式を
用いて、有効画素、有効ラインの減少を吸収できるよう
にする必要がある。このような方式を用いても補正でき
ないような像ぶれ、たとえば処理後の画面全体の半分位
になってしまうような像ぶれに対しては、もう一度画像
の取り込みをやり直すといった制御を行えば、十分必要
な有効画像エリアを確保することができる。

【００４６】従って、このようにすれば、複数合焦点に
おける各画像を加算処理する際に、テレビカメラ４より
取り込まれる画像データに、ステージ２の移動に原因す
るぶれを生じるような場合でも、ステージ２のぶれ量を
光学式エンコーダからなるぶれ検出部１２で検出し、こ
のぶれ検出部１２により検出されたぶれ量と対物レンズ
情報読み取り部１３の対物レンズ情報により像ぶれ補正
量計算部１４により像ぶれ補正量を計算し、この結果に
応じてメモリコントローラ１５により加算用メモリ７の
読み出しアドレスが制御され、このアドレス制御により
加算用メモリ７より読み出された画像データにテレビカ
メラ４より取り込まれる画像データを加算するととも
に、さらにこの加算された画像データを加算用メモリ７
に書き込むようになるので、テレビカメラ４より取り込
まれる画像のぶれの影響を受けない、正確な画像加算を
行うことができ、良質な加算画像を得ることができる。

【００４７】なお、第１の実施の形態では、像ぶれの補
正をするのに、加算用メモリ７、表示用メモリ１０への
書き込み、読み込みアドレスを制御する方法をとった
が、制御を簡単にするには、ステージ２の振動が収まる
のを待って画像加算を行うような方法をとってもよい。

【００４８】また、試料観察に用いるテレビカメラ４
は、ＮＴＳＣ方式の他に、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ，ハイビ
ジョン等の方式でもよいが、図５に示すように撮影画像
の有効画素期間を制御してメモリへの書き込み、読み出
しを調整するようになっているので、有効画素数が多い
方式ほど像ぶれ補正に伴う有効画素の減少は少なくな
り、画面サイズが大きくできる。また、ぶれ量を読み取
る精度を上げれば、ＣＣＤのピクセルサイズは特に制限
はない。 （第２の実施の形態）図６は、本発明が適用される走査
型共焦点顕微鏡の概略構成を示している。

【００４９】図において、３１は走査型共焦点顕微鏡本
体で、この顕微鏡本体３１は、レーザー光源３２、光検
出器３３、レンズ３４、ピンホール板３５、ミラー３
６、ハーフミラー３７、ＸＹ方向走査機構３８、対物レ
ンズ３９、観察試料４０、試料４０を載置するステージ
４９、Ｚ方向走査機構４８を有している。

【００５０】また、顕微鏡本体３１に画像処理部４１を
接続している。この画像処理部４１は、第１のメモリ４
２、第２のメモリ４３、演算メモリ４４およびこれらメ
モリの書き込み、読み出しアドレスを制御するメモリコ
ントローラ４５を有している。

【００５１】さらに、これら顕微鏡本体３１および画像
処理部４１の他に、ＣＰＵ４６、走査駆動制御回路４
７、Ｚ方向走査機構４８、ぶれ検出部５０、像ぶれ補正
量計算部５１、対物レンズ情報読み取り部５２、画像表
示部５３を有している。

【００５２】ここで、レーザー光源３２は、試料４０表
面を走査するスポット光としてのレーザー光を発生する
ためのレーザー光源、ミラー３６は、レーザー光源３２
からのレーザー光を対物レンズ３９に導くための反射鏡
である。ハーフミラー４７は、対物レンズ３９からの反
射光を検出系に導くための鏡である。レンズ３４は、こ
のハーフミラー３７を介して得られた試料４０からの反
射光を集光するレンズ、ピンホール板３５は、所要の径
のピンホールを開けたもので、光検出器３３の受光面の
前面におけるレンズ３４の焦点位置にそのピンホールを
位置させて配される。光検出器３３は、ピンホールを介
して得られる光をその光量対応のの電気信号に変換する
光検出素子である。

【００５３】一方、走査駆動制御回路４７は、ステージ
４９をＸ，Ｙ方向に駆動する制御部、ＸＹ方向走査機構
３８は、走査駆動制御回路４７によりＸ軸方向及びＹ軸
方向走査用ガルバノミラーをＸ軸方向、Ｙ軸方向に振る
ことで対物レンズ３９に対するスポット光の光路をＸＹ
方向に振らせるようにしている。Ｚ方向走査機構４８
は、対物レンズ３９をＺ方向、つまり同対物レンズ３９
の光軸方向に駆動する機構である。対物レンズ情報読み
取り部５２は、対物レンズ３９の倍率を読み取り、像ぶ
れ補正量を算出する係数を求めるものである。ぶれ検出
部５０は、対物レンズ３９のぶれ量を検出するものであ
り、像ぶれ補正量計算部５１は対物レンズ情報読み取り
部５２で得られた対物レンズ情報と、ぶれ検出部で得ら
れたぶれ量から対物レンズ３９のぶれが、何画素、何ラ
イン分に相当するか計算するものである。メモリコント
ローラ４５は、像ぶれ補正量計算部５１の出力を用い、
像ぶれをキャンセルするように第１のメモリ４２、第２
のメモリ４３、演算メモリ４４への書き込み、読み出し
アドレスを制御する。画像表示部５３は画像処理回路４
１での処理結果を表示するものである。

【００５４】しかして、かかる第２の実施の形態でも、
ステージ４９をＺ方向に移動しながら試料４０からの入
力画像を取り込むが、この画像取り込みの際に、画像サ
ンプリングパルスを発生する前に、ぶれ検出部５０によ
りステージ４９のぶれ量検出を行い、対物レンズ情報読
み取り部５２で得られた対物レンズ情報も用いて像ぶれ
補正量計算部５１で像ぶれ補正量を計算し、この補正量
に基づいてメモリコントローラ４５により第１のメモリ
４２、第２のメモリ４３、演算メモリ４４に対する書き
込み、読込みを行うアドレスを制御する。

【００５５】これにより、入力画像は、そのＸ，Ｙ方向
へのぶれを補正して取り込むことができる。また、この
入力画像の取り込みを、ステージ４９をＺ方向に移動し
ながら繰り返すことで、Ｘ，Ｙ方向への像ぶれのない３
次元像が得られる。

【００５６】ところで、このような第２の実施の形態で
は、走査型共焦点顕微鏡を用いるため、あるＺ位置での
画像は、レーザー光をＸ，Ｙ方向に走査することにより
取り込むため、画像の取り込み時にステージ４９のぶれ
の影響で、予定した位置を走査せず、異なったＸ，Ｙ座
標のデータを取り込むおそれがある。

【００５７】つまり、図７に示すレーザ光のＸ，Ｙ方向
の走査において、走査開始位置から出発したレーザー光
は予定では図示実線の走査線に沿って移動し、その反射
光を検出するようになるが、この走査の間にステージぶ
れがあったような場合は、予定の走査線上を通らないこ
とがあり、こうして得られた画像は本来求める画像とは
違ったものになってしまう。

【００５８】そして、このようなぶれの中でも、各ライ
ン走査のぶれが無視できるような周波数帯のもの、つま
り、各１ライン毎は、ほぼぶれなく走査できるが、複数
ライン走査すると、ぶれのため、ライン走査方向（Ｘ方
向）に数画素分、走査移動方向（Ｙ方向）に数ライン分
ぶれてしまうようなもの（例えば、走査の開始位置から
２００ライン目の走査が、ぶれのため１ライン分ずれて
１９９ライン目を走査した場合や、２００ライン目のス
タート位置が１画素ライン走査方向にずれて走査スター
トした場合）は、以下のようなぶれ補正が可能である。

【００５９】このようなぶれ補正を行うには、ぶれ検出
を、テレビの走査でいうブランキング期間に相当する部
分で行うようにすればよい。この場合、ステージがぶれ
によりライン走査方向（Ｘ方向）にぶれた場合は画像の
書き込み、読み出しアドレスを制御することで補正可能
である。一方、ライン走査方向（Ｘ方向）と垂直方向に
ぶれた場合は、ぶれの方向がわかるため、また、走査の
移動方向と逆方向の場合は、既にその位置の画像は取り
込んであるため、これらの場合は、メモリに対する書き
込みを行わず、さらに、走査の移動方向と同方向の場合
は、途中が抜けてしまうため、そのラインを再度取込み
直すか、画像取込みを中止することで対処するようにな
る。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、複数
合焦点における画像を加算処理する際、画像データ取り
込み手段により取り込まれる画像データにぶれを生じる
ような場合でも、この時のぶれ量に応じて読み出しアド
レスが制御された記憶手段からの画像データに取り込み
画像データが加算されるようになるので、取り込み画像
のぶれの影響を受けない、正確な画像加算を行うことが
でき、良質な加算画像を得ることができる。また、記憶
手段のアドレスを制御に、ステージのぶれ量に、さらに
対物レンズに関する情報を加味しているので、対物レン
ズ倍率に合わせた精度の高いぶれ量制御が可能になる。
さらに、ぶれ量検出に光学式エンコーダを用いているの
で、さらに精度の高いぶれ量検出を実現できる。

【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光学式エンコー
ダの概略構成を示す図。

【図３】第１の実施の形態に用いられる光学式エンコー
ダの出力波形を示す図。

【図４】第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図５】第１の実施の形態に用いられるメモリコントロ
ーラによる画像加算タイミング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の実施の形態を説明するレーザ光の走査方
向を示す図。

【図８】像ぶれの状態を説明するための図。

【図９】複数の合焦画像の加算状態を説明するための
図。

【図１０】複数の合焦画像の加算状態を説明するための
図。

【図１１】パターンマッチングによる像ぶれ検出を説明
するための図。

【符号の説明】

１…光学顕微鏡本体、 ２…ステージ、 ２１…ステージ台、 ２２…第１のステージ、 ２３…第２のステージ、 ３…対物レンズ、 ４…テレビカメラ、 ５…Ａ／Ｄ変換器、 ６…加算器、 ７…画像メモリ、 ８…除算器、 ９…空間フィルタ、 １０…画像メモリ、 １１…Ｄ／Ａ変換器、 １２…ぶれ検出部、 １２１、１２２…光学式エンコーダ、 １３…対物レンズ情報読み取り部、 １４…像ぶれ補正量計算部、 １５…メモリコントローラ、 １６…ＣＰＵ、 １７…ステージ駆動部、 １８…操作部、 １９…表示部、 ２０…画像加算装置本体、 ３１…走査型共焦点顕微鏡本体、 ３２…レーザー光源、 ３３…光検出器、 ３４…レンズ、 ３５…ピンホール板、 ３６…ミラー、 ３７…ハーフミラー、 ３８…ＸＹ方向走査機構、 ３９…対物レンズ、 ４０…試料、 ４１…画像処理部、 ４２…第１のメモリ、 ４３…第２のメモリ、 ４４…演算メモリ、 ４５…メモリコントローラ、 ４６…ＣＰＵ、 ４７…走査駆動制御回路、 ４８…Ｚ方向走査機構、 ４９…ステージ、 ５０…ぶれ検出部、 ５１…像ぶれ補正量計算部、 ５２…対物レンズ情報読み取り部、 ５３…画像表示部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数合焦点における各画像を加算処理す
   る画像加算装置において、 合焦点の画像データを取り込む画像データ取り込み手段
   と、 この画像データ取り込み手段より取り込まれた画像デー
   タを記憶する記憶手段と、 合焦点への移動による前記画像データ取り込み手段によ
   り取り込まれる画像データのぶれ量を検出するぶれ量検
   出手段と、 このぶれ量検出手段により検出されたぶれ量により前記
   記憶手段の書き込み、読み出しアドレスを制御するアド
   レス制御手段と、 このアドレス制御手段のアドレス制御により前記記憶手
   段より読み出された画像データに前記画像データ取り込
   み手段より取り込まれる画像データを加算するととも
   に、該加算された画像データを前記記憶手段に書き込む
   制御手段とを具備したことを特徴とする画像加算装置。
2. 【請求項２】 前記画像データ取り込み手段は、対物レ
   ンズを介してステージ上の試料の観察画像の画像データ
   を取り込み、 前記ぶれ量検出手段は、前記ステージの前記対物レンズ
   の光軸方向の移動によるステージのぶれ量を検出し、 前記アドレス制御手段は、前記ぶれ量検出手段により検
   出されたぶれ量とさらに前記対物レンズに関する情報に
   より前記記憶手段の書き込み、読み出しアドレスを制御
   することを特徴とする請求項１記載の画像加算装置。
3. 【請求項３】 ぶれ量検出手段は、前記ステージに設け
   られる光学式エンコーダからなることを特徴とする請求
   項２記載の画像加算装置。