JPS6139018A - 光学顕微鏡による物体の三次元情報取り込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光学顕微鏡による物体の三次元情報取り込み
装置に関する。即ち、通常は光学顕微鏡は一平面上の二
次元情報しか得られないのに対し、本発明の装置は、光
学顕微鏡により物体の三次元情報を得ることができるも
のである。

〔従来の技術〕

従来の光学顕微鏡は、ピントが合った極く小さな上下幅
の距離の間でしか鮮明な画像が得られず、事実上一平面
上の二次元情報しか得られなかった。

従って、光学顕微鏡を用いて物体の三次元情報を得るこ
とはできないとされ、そのための研究もなされていなか
ったのが現状である。

〔発明の目的〕一 本発明は、光学顕微鏡のピントの合う範囲が極く小さく
、その間でしか鮮明な画像が得られないという問題を克
服して、速やかに、かつ鮮明な画像で、光学顕微鏡によ
り物体の三次元情報を得ることができる装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成・作用〕

この目的を達成するため、本発明の装置は、被観測物体
に対し光学系の位置を相対的に変化させてその物体を観
測する光学顕微鏡と、この光学顕微鏡により得られたそ
の物体の二次元情報を取り込む二次元情報取り込み装置
と、この二次元情報取り込み装置に取り込まれた画像の
内最も鮮明な画像を抽出する画像処理装置とを備えるこ
とにより、被測定物体の各位置の鮮明な画像を得てその
物体の三次元情報を得る構成をとる。

本発明の構成及び作用について、この構成を模式的に示
す第１図の略示図を参照して説明する。

第１図において、被観測物体■は凹凸を持っており、図
ではこれを極端に示した。光学顕微鏡■は、物体Ｉに対
して光学系の位置を相対的に変化させて、物体Ｉの像を
観測するものである０通常、物体Ｉを固定し、顕微鏡■
を動かしてピントを合わせるので、第１図もそのように
顕微鏡■の上下の変位方向として、矢印４９口を付して
おいた。

この場合、凹凸のある物体■に関しては、その内のある
一平面、例えば物体■上の点Ｐを含む平面Ｓにのみ顕微
鏡■のピントが合い、その平面Ｓに含まれる部分のみが
鮮明な画像として得られる。

従来技術ではこのような一平面上の画像しか得られなか
ったのであるが、本発明の装置では、次のようにして物
体■の三次元情報を得ることができる。即ち、光学顕微
鏡■により得られた物体■の二次元情報を取り込む装置
Ｉｆ（例えばテレビカメラなど）を設けるとともに、更
にこの二次元情報取り込み装置■に取り込まれた画像の
内最も鮮明な画像を抽出する画像処理装置■を設ける。

このようにすると、二次元情報取り込み装置■は、光学
顕微鏡■が観測した物体■の像すべてを一応取り込むが
、最も鮮明なのは顕微鏡■のピントがあっている部分、
つまり第１図の平面Ｓ上のＰ点等であるから、画像処理
装置■ではこの平面Ｓ上の情報のみが最も鮮明な画像と
して抽出される。次いで、光学顕微鏡■を物体■に対し
て変位させると、他の平面上の像にピントが合うことに
なるから、その像が鮮明なものとして画像処理装置■に
より抽出される。よって、このようにして凹凸ある物体
■の上下方向（つまり顕微鏡■の相対的な変位方向）に
ついて、最低点から最高点まで、各レベルにおいてこの
操作を行わせれば、すべてのレベルでの鮮明な画像が取
り込まれることになる。

取り込まれたこの画像情報は、例えば適宜の再生袋Ｗ（
ディスプレイＶなど）により再生して画像としたり、あ
るいは適宜の記憶手段■に記憶させ、必要な時に画像と
して取り出すようにして、用いることができる。このよ
うに、物体■のすべての部分にわたる鮮明な画像が得ら
れ、これによって物体■の三次元情報が得られることに
なる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、従来の光学顕微鏡はピン
トの合った極く小さな範囲の画像、よって事実上一平面
上の画像しか鮮明な像として得られず、結局物体の二次
元情報しか得られなかったのに対し、二次元情報を取り
込んでその鮮明な画像を抽出して記憶することにより、
物体の三次元情報を鮮明な画像として得ることができる
ものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例につき、第２図及び第３　　　　
　図を参照して説明する。

本例装置は、第２図のような構成になっている。

光学顕微鏡２には、ＣＯＤテレビ等の高解像度二次元画
像取り込み装置３が付随して、この取り込み装置３は顕
微鏡２とともに被測定物体１に対して相対的に変位する
ようになっている。即ち、顕微鏡２は顕微鏡上下位置コ
ントロール装置２１により上下方向に変位させられるが
、二次元画像取り込み装置３もこのコントロール装置２
１によって動くものとする０図中２２は支持台であり、
以上のような構成要素を支持している。今、顕微鏡２が
、このｌＪｉ微鏡２の下方に位置する凹凸のある被測定
物体１を観察するものとし、このとき、物体ｌの最も低
い点ＰＬに焦点を合わせたところから観察を始めるもの
とする。順次顕微鏡１が上方つまり第２図のイ方向に移
動するに従って、ピントは点Ｐｔから、物体１のそれよ
り高いある高さ位置の所に、次々とピントが合った状態
となる。通常の場合、つまり厳密に言えば被測定物体１
の観測面が光の波長に比べてはるかに大きい上下方向の
変動を含んでいるときには、このピントは、同一高さを
もった極くわずかの物体表面にしか合わない。

他の高さ位置のところの像は焦点がぼやけてしまい、鮮
明な画像として得られるのは事実上、一平面上に含まれ
る部分のみである。

そこで、二次元画像取り込み装置３により得られた画像
の内、最も鮮明なものを抽出して記憶しておき、この操
作を物体１の最低点ＰＬから最高点Ｐ）Ｉまで行なえば
、すべての高さについて物体１の鮮明な画像が得られ、
よって物体１に関する三次元情報を得ることができるの
で、この抽出を画像処理装置に行わせ、抽出した画像情
報（信号）は適宜の記憶手段により記憶させておいたり
、再生装置により再生させるように構成するのである。

今、顕微鏡２の変位方向、つまり図の上下方向をＺ座標
にとり、これと直交する面（水平面）上にＸＹ座標をと
る。本実施例においては、ある高さ位ｆ＆Ｚｔ　　のと
ころで、最もピントの合っている部分の画像を９ｇ＞　
　（Ｘ、　Ｙ）として画像処理装置に抽出させ、これを
記憶させる。このように物体１の最も低い位置ＰＬから
最も高い位置ＰＭまでの各２！すべてについて同様のこ
とを行い、これによって物体１の表面の最低位置座標Ｚ
Ｌから最高位置座標ＺＭまでの高さ方向に関し、すべて
焦点の合った画像を得る。

本実施例では、具体的には次のように装置を構成してい
る。即ち、ある２！の位置で得られた二次元画像は、テ
レビカメラインターフェース４１を通じて画像処理袋Ｗ
４に取り込まれる。この画像処理装置４で、最も鮮明な
画像部分のみが抽出される。抽出方法は、例えば、画像
のＸ方向あるいはＹ方向の濃淡情報の微分が最もシャー
プになった部分を抽出することなどにより、行うことが
できる。第３図を参照して言えば、１０００　、ｕの高
さ範囲で凹凸を有する物体１を、２μの段階で各高さ位
置につき画像を得て行くようにして、ある位置Ｚ１にお
ける画像が符号７の如くであるとすれば、鮮明な画像部
分７１についての濃淡の微分曲線７２゜７３（図ではＸ
方向について示した）は符号７４．７５の如くシャープ
になるので、この部分を抽出すればよいのである。画像
の他の画素は消去する。得られた鮮明部分の画像の情報
は、上下位置コントロール装置２１から得られたＺ軸方
向の情報とともに記憶装置、本例の場合大容量画像用メ
モリ６に取り込まれる。なおＺ軸方向の情報は、Ｚ軸方
向コントローラインターフェース４２を介している。

このＺＩの位置の処理が終わったらＺ４．、の位置（第
２図参照）に顕微鏡２を移し、同様なことを行う。これ
を２軸方向の各位置にて行うのである。

上記構成要素が十分に機能するよう、本実施例において
はシステムコントロール用のＣＰＵを設けて、システム
コントローラ８とする。このシステムコントローラ８に
より、画像取り込み用のインターフェース４１や高連画
像処理装Ｗ４、画像用メモリ６、Ｚ軸位置用のコントロ
ール装置２１や、その他の装置部分をすべてを集中して
コントロールする構成にできる。なお図中４３はその他
害装置部分のためのインターフェースである。

上記の如（操作することによって、ＺｔからｚＨまでの
被観測物体１の三次元情報が得られる。この情報は、例
えばハードディスク６１等に蓄積したり、ＣＲＴターミ
ナル６２を介してＣＲＴにより視覚化したり、プリンタ
６３（高解像度のものが良い）により画像化したりする
ことができる。

二次元情報取り込み装置３としてのテレビカメラは、グ
レースケール濃淡画像用のものでも、カラー用のもので
も、目的に応じて使い分ればよい。

どのようなテレビカメラを用いるかにより、画像処理装
置４や、ＣＲＴ、プリンタ６３等も、それに対応したも
のを採用することになる。

なお当然のことではあるが、本発明は上述した実施例に
のみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成の概要を示す略示図である。第２
図は本発明の一実施例の構成図、第３図はこの例におけ
る鮮明画像取り込みの仕方を示す説明図である。 ■、１−・・被観測物体、ＩＩ、２−光学顕微鏡、■、
３−二次元情報取り込み装置、ＩＶ、　　４−画像処理
装置、■・−ディスプレイ等の再生手段、ＶＩ　−記憶
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被観測物体に対し光学系の位置を相対的に変化させ
   てその物体を観測する光学顕微鏡と、この光学顕微鏡に
   より得られたその物体の二次元情報を取り込む二次元情
   報取り込み装置と、この二次元情報取り込み装置に取り
   込まれた画像の内最も鮮明な画像を抽出する画像処理装
   置とを備えることにより、被測定物体の各位置の鮮明な
   画像を得てその物体の三次元情報を得ることを特徴とす
   る光学的顕微鏡による物体の三次元情報取り込み装置。 ２、二次元情報取り込み装置は、光学顕微鏡とともに被
   観測物体に対して相対的に変位するものである、特許請
   求の範囲第１項に記載の光学顕微鏡による物体の三次元
   情報取り込み装置。 ３、画像処理装置により抽出された画像は、記憶手段に
   記憶されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の光学顕微鏡による物体の三次元情報取り込み装置。