顕微鏡システム
【課題】検鏡法に応じた画像の方向性をより一層活かした画像を生成することができる顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、観察像を電子的に撮像して画像信号を出力する撮像素子４２と、画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を顕微鏡から取得する顕微鏡コントロール部と、上記画像に対し、方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部２０１とを備える。
【解決手段】試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、観察像を電子的に撮像して画像信号を出力する撮像素子４２と、画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を顕微鏡から取得する顕微鏡コントロール部と、上記画像に対し、方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部２０１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の観察像を電子的に撮像する撮像部を備える顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡その他光学的な手段を用いた観察装置や測定器においては、一般的な明視野観察、透過観察のほか、位相差（ＰＨ）観察、微分干渉（ＤＩＣ）観察、暗視野（ＤＦ）観察、偏光観察等の様々な検鏡法が用いられている。これらの検鏡法によれば、観察物体の形状分布、不純物、異物といった明視野観察や透過観察では検出し難い特徴がより検出され易くなる。
【０００３】
例えば、微分干渉観察は、観察物体の一部を通過した光とその近傍を通過した光との位相差を、色又は明暗のコントラストとして表すことにより、観察物体の形状分布や位相差分布を得る。このような微分干渉観察は、生物系標本及び工業系標本の両方の観察に用いられる。また、微分干渉観察は、ほぼ透明な生体標本の形状の観察にも用いられ、微小な構造を検出することができる。さらに、微分干渉観察は、落斜照明と組み合わせて、ＩＣパターン等に生じた傷や不純物、微小突起等の検査や、金属や鉱物の表面形状の観察にも利用される。
【０００４】
暗視野観察は、主にドーナツ型のリング照明光を用いて観察物体を斜め方向から照明し、観察物体からの散乱光を観察する検鏡法であり、生物系標本及び工業系標本の両方の観察に用いられる。暗視野観察の場合、生物系標本においては微小な段差や輪郭などを観察することができる。また、微分干渉観察と同様に、ＩＣパターン等における傷や不純物、微小突起等の検査にも利用される。なお、暗視野観察に用いる照明は暗視野照明と呼ばれており、中でも、観察物体に対して一方向から斜めに光を照射する照明は、偏射照明と呼ばれる。
【０００５】
これらの検鏡法は、光学的な原理がそれぞれ異なるので、得られる像の特徴やメリット／デメリットが異なる。このため、使用目的や観察したい部位等に応じた検鏡法が使い分けられる。また、検鏡法を使い分けた上で、なお、観察環境や観察部位の特徴等に起因して、所望の観察像が得られないことがある。そのような場合には、光学系の交換や調整といったハードウェアの操作を行ったり、画像処理により取得した画像の補正を行うこともある。
【０００６】
例えば、画像の補正方法として、特許文献１には、観察倍率や検鏡方式に応じた補正用画像を用いて、照度むらや歪曲収差を補正する手法が開示されている。また、特許文献２には、対物レンズの交換によって階調特性を切り換え、階調特性に基づいて輪郭強調度を切り換えることにより、最適な輪郭強調を確保する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８１５５４号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微分干渉観察や偏射照明観察のように、撮像した画像にエッジの方向性が表れる検鏡法において、ユーザ所望の画像情報は、この方向性と関連して現れる。このため、撮像した画像に対して画像処理を施す場合にも、画像の方向性を活かした処理を行うことが必要となる。しかしながら、従来、このような画像の方向性を考慮した処理は行われていなかった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検鏡法に応じた画像の方向性をより一層活かした画像を生成することができる顕微鏡システム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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡システムは、試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、前記観察像を電子的に撮像して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を前記顕微鏡から取得する制御部と、前記画像に対し、前記方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、複数の検鏡法を切り換えて実行可能な光学系を有し、前記制御部は、前記検鏡法に応じた前記設定情報を取得することを特徴とする。
【００１２】
上記顕微鏡システムにおいて、前記信号処理部は、前記画像から水平方向における第１の高周波成分と、垂直方向における第２の高周波成分とを抽出し、前記方向性情報に応じた重みを前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とにそれぞれ与えて加算することを特徴とする。
【００１３】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、偏射照明を有し、前記方向性情報は、前記偏射照明観察において、前記試料を照射する照明光の照射方向に対応する情報であることを特徴とする。
【００１４】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする。
【００１５】
上記顕微鏡システムにおいて、前記信号処理部は、前記方向性情報を用いてバイラテラルフィルタ処理における加重係数を算出し、該加重係数を用いて前記画像に対して前記バイラテラルフィルタ処理を施すことを特徴とする。
【００１６】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする。
【００１７】
上記顕微鏡システムにおいて、前記設定情報は、前記画像の周波数特性を表す周波数特性情報を含み、前記信号処理部は、前記周波数特性情報を用いて前記加重係数のパラメータを設定することを特徴とする。
【００１８】
上記顕微鏡システムにおいて、前記周波数特性情報は、前記光学系における前記偏光の分離量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、顕微鏡の観察像を撮像した画像に対し、顕微鏡から取得した方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行するので、検鏡法に応じた画像の方向性をより一層活かした画像を生成することができる。従って、ユーザは、選択した検鏡法において、所望の画像情報を容易に観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの概略構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す顕微鏡システムの構成を詳細に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、偏射照明における照明光の照射方向を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、偏射照明における照明光の照射方向を説明する図である。
【図４】図４は、図１に示す電子カメラの構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４に示すハイパスフィルタ処理部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、方向性情報に応じた重み係数を説明する図である。
【図７】図７は、図１に示す顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、顕微鏡によって撮像された画像の一例を示す写真である。
【図９】図９は、微分干渉観察における光学系の構成例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、微分干渉観察の原理を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、微分干渉観察における偏光の分離方向を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、微分干渉観察における偏光の分離方向及び分離量を説明する図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３における電子カメラが備える信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、バイラテラル処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、バイラテラル処理における加重係数の算出方法を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、微分干渉プリズム毎の分離量の違いを説明する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、微分干渉プリズム毎の分離量の違いを説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、偏光の分離量に応じた画像のコントラスト及びぼけの違いを説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、偏光の分離量に応じた画像のコントラスト及びぼけの違いを説明する図である。
【図１７】図１７は、偏光の分離量に応じた画像の周波数特性の違いを説明する図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態４における電子カメラが備える信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、明視野観察画像及び暗視野観察画像における輝度とエッジ頻度との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、重み生成パラメータを明視野観察画像又は暗視野観察画像の輝度に応じて決定するための調整係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る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、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの概略構成例を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る顕微鏡システム１は、試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡２と、該顕微鏡２に取り付けられ、顕微鏡２が生成した観察像を撮像する電子カメラ３６と、顕微鏡２及び顕微鏡２の動作を制御する顕微鏡コントロール部４１とを備える。この内、顕微鏡２は、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察等の各種の検鏡法を適宜選択して実行可能な構成を有する。
【００２２】
顕微鏡２は、略Ｃ字形状のアーム３に取り付けられ、試料ＳＰが載置される試料ステージ２６と、該試料ステージ２６と対向して配置された対物レンズ２７と、三眼鏡筒ユニット５と、該三眼鏡筒ユニット５を介して設けられた接眼レンズユニット６と、三眼鏡筒ユニット５に連結された結像レンズユニット１００とを有する。結像レンズユニット１００の端部には電子カメラ３６が設けられている。
【００２３】
図２は、図１に示す顕微鏡システム１の構成を詳細に示す図である。図２に示すように、顕微鏡システム１は、照明系として、透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２を備える。
【００２４】
透過照明光学系１１は透過照明用光源１３を備え、この透過照明用光源１３から出射する透過照明光の光路上に、透過照明光を集光するコレクタレンズ１４と、透過用フィルタユニット１５と、透過視野絞り１６と、透過シャッタ１６１と、折曲げミラー１７と、透過開口絞り１８と、コンデンサ光学素子ユニット１９と、トップレンズユニット２０とが配置されている。コンデンサ光学素子ユニット１９は、コンデンサレンズを含む複数種類の光学素子を組み合わせた光学系を切換可能に構成されている。また、トップレンズユニット２０は、複数種類のレンズを交換可能に構成されている。
【００２５】
一方、落射照明光学系１２は落射照明用光源２１を備え、この落射照明用光源２１から出射する落射照明光の光路上に、落射用フィルタユニット２２と、落射シャッタ２３と、落射視野絞り２４と、落射開口絞り２５とが配置されている。
【００２６】
これらの透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２は、観察光の光軸Ｌ0とは異なる方向から試料ＳＰに対して照明光を照射する偏射照明が可能に構成されている。偏射照明における照明光の照射方向は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、照明光ＬＳの光軸Ｌ1と観察光の光軸Ｌ0との成す照射角度ψと、観察光の光軸Ｌ0を法線とする試料面ＰＬ内において、基準軸Ｘ（例えば観察画像の右手側）から照明光ＬＳの光軸Ｌ1を試料面ＰＬに投影した軸Ｌ1’に向けて反時計回りに測った回転角φとによって規定される。照明光ＬＳの照射角度ψは、ユーザの操作により任意に設定される。偏射照明観察を行う際には、この照射角度ψが０以外の値に設定される。
【００２７】
透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２の各光軸が重なる観察光路Ｓ上には、観察の対象となる試料ＳＰを載置する試料ステージ２６と、対物レンズ２７が複数装着されたレボルバ２８と、対物レンズ側光学素子ユニット２９と、複数の光学キューブを切換可能に保持するキューブユニット３０と、観察光路Ｓを観察光路Ｓ’と観察光路Ｓ”とに分岐するビームスプリッタ３１とが配置されている。このビームスプリッタ３１は、三眼鏡筒ユニット５内に配置されている。
【００２８】
レボルバ２８は、複数装着された対物レンズ２７の内の一つを回転動作により観察光路Ｓ上に配置する。このレボルバ２８には、観察光路Ｓ上に配置された対物レンズ２７の種類を検出する対物レンズ検出部３８が設けられている。
【００２９】
対物レンズ側光学素子ユニット２９には、リタデーション調整動作を検出するリタデーション調整動作検出部３９が設けられている。
キューブユニット３０は、例えば透過明視野観察や蛍光観察といった各種検鏡法に応じて、観察光路Ｓ上のダイクロイックミラー等を切り換える。
【００３０】
ビームスプリッタ３１により分岐された一方の観察光路Ｓ’上には、接眼レンズ６ａが配置されている。また、ビームスプリッタ３１により分岐された他方の観察光路Ｓ”上には、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３、ビームスプリッタ３４、及び写真接眼レンズユニット３５からなる結像レンズユニット１００と、撮像素子４２を内蔵する電子カメラ３６とが配置されている。
【００３１】
中間変倍光学系３３は、電子カメラ３６で撮像する像を変倍するための変倍ズームレンズ３３ａを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３を取り外しても良い。
【００３２】
写真接眼レンズユニット３５の内部には、写真接眼レンズ３５ａが設けられている。この写真接眼レンズ３５ａにより、対物レンズ２７からの観察光が撮像素子４２の撮像面に結像する。また、写真接眼レンズユニット３５には、写真接眼レンズの種類を検出する写真接眼レンズ検出部４０が設けられている。
【００３３】
結像レンズユニット１００には、ビームスプリッタ３４によって観察光路Ｓ”から分岐された光が入射するオートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１が接続されている。ビームスプリッタ３４からオートフォーカスユニット３７１に向かう光路上には、ＡＦ用受光素子３４ａが配置されている。オートフォーカスユニット３７１は、このＡＦ用受光素子３４ａからの出力信号をもとに合焦検出を行う。なお、顕微鏡２において、ＡＦ機能が不要な場合には、オートフォーカスユニット３７１を取り外しても良い。
【００３４】
透過照明光学系１１における透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０と、落射照明光学系１２における落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５と、レボルバ２８と、対物レンズ側光学素子ユニット２９と、キューブユニット３０と、ビームスプリッタ３１と、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３とは、それぞれ、駆動制御部３７から出力された各駆動信号によって図示しない各モータにより駆動される。
【００３５】
顕微鏡コントロール部４１は、例えば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コンピュータによって実現される。顕微鏡コントロール部４１には、ユーザによる各種情報や命令の入力を受け付け、対応する情報や操作信号を顕微鏡コントロール部４１に入力するキーボードやマウス等の入力部４１ａと、電子カメラ３６が撮像した画像や各種情報を表示するＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示部４１ｂとが設けられている。また、顕微鏡コントロール部４１には、透過照明用光源１３と、落射照明用光源２１と、駆動制御部３７と、対物レンズ検出部３８と、リタデーション調整動作検出部３９と、写真接眼レンズ検出部４０と、電子カメラ３６とが接続されている。
【００３６】
顕微鏡コントロール部４１は、入力部４１ａから入力される各種操作信号に従って、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１の調光を行うとともに、駆動制御部３７に対して制御指示を行う。また、顕微鏡コントロール部４１は、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１に対する制御状態や、駆動制御部３７に対する制御状態を始め、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、及び写真接眼レンズ検出部４０からの検出情報を取得すると共に、これらの検出情報を電子カメラ３６に出力し、電子カメラ３６における撮像条件を自動設定する。
【００３７】
図４は、電子カメラ３６の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、電子カメラ３６は、撮像素子４２を有する。撮像素子４２は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、単にＣＣＤという）によって実現され、顕微鏡２の結像レンズユニット１００から入射した観察光を光電変換することにより、試料ＳＰを拡大した観察像に対応する電気信号を出力する。この撮像素子４２は電子シャッタ機能を有しており、これにより露光時間の制御が行なわれる。
【００３８】
また、電子カメラ３６は、撮像素子４２の出力信号から画像信号成分を抽出するＣＤＳ（相関二重サンプリング：correlated double sampling）回路（ＣＤＳ）４３と、ＣＤＳ回路４３の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するゲイン制御手段であり、ＡＧＣ回路等を含む増幅器（ＡＭＰ）４４と、増幅器４４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４５と、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されるデジタル信号を記憶する第１のフレームメモリ４６と、第１のフレームメモリ４６に記憶されたデジタル信号（画像信号）に対して色補正等の主信号処理を施す主信号処理部２００と、同画像信号に対してエッジ強調処理を施すエッジ信号処理部２０１とを有する。
【００３９】
この内、主信号処理部２００は、画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの三原色の各色信号に分離する色分離処理部４７と、画像信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部（ＷＢ）４８と、色再現性を改善するための色補正を行う色補正部４９と、色信号に対してガンマ（γ）補正を施す色信号γ補正部５０と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号を輝度信号ＹＬと２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）とに変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリックス処理部５１とを含む。
【００４０】
一方、エッジ信号処理部２０１は、画像信号に対してγ補正を施すγ補正部６２と、γ補正済みの画像信号から輝度信号（Ｙ信号）を抽出するＹ信号生成部６３と、Ｙ信号から低周波成分を除去して輪郭信号（以下、エッジ信号という）を抽出するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部６４と、ハイパスフィルタ処理部６４により抽出されたエッジ信号のノイズ成分を抑圧してＳ／Ｎ比を改善させるコアリング処理を行うコアリング部６５と、コアリング処理が施されたエッジ信号に所定の係数を掛け合わせる積算部を含み、エッジ強調処理を行うエッジ強調処理部６６とを含む。
【００４１】
また、電子カメラ３６は、エッジ信号処理部２０１から出力されたエッジ信号を主信号処理部２００から出力された色差信号用の輝度信号ＹＬに加算して輝度信号ＹＨを出力する加算部５２と、輝度信号ＹＨ及び主信号処理部２００から出力された色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）からなる画像信号を表示用の信号に変換する信号処理回路を含む液晶ディスプレイからなる表示部５９と、画像信号を一時的に記憶するＤＲＡＭ等からなる内蔵メモリ５６と、画像信号の圧縮処理及び伸長処理を行う圧縮伸長処理部５７と、画像信号を保存するメモリカード等の記録媒体５８と、ＡＦ動作及び露光動作を開始させて撮像を行うトリガ信号を発生させ得るトリガスイッチ、シェーディング補正再撮り込みのトリガスイッチ、対物レンズ回転動作スイッチ、開口絞り開閉スイッチ等の複数のスイッチからなる操作部６１とを有する。操作部６１は、各種スイッチ等への操作に応じた操作信号を後述する制御部６０に入力する。
【００４２】
さらに、電子カメラ３６は、上記撮像素子４２の駆動パルス等の同期信号を発生させるタイミングジェネレータ（ＴＧ）５３及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）５４と、フレームメモリ４６の動作を制御するメモリコントローラ５５とを有する。
これらの各部は、データメモリ６７に記録されたプログラムを読み込むことによって動作するＣＰＵによって実現される制御部６０によって統括的に制御される。
【００４３】
次に、エッジ信号処理部２０１の内、ハイパスフィルタ処理部６４の動作について詳しく説明する。
図５は、図４に示すハイパスフィルタ処理部６４の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、ハイパスフィルタ処理部６４は、輝度信号（Ｙ信号）の水平方向における高周波成分を抽出する水平ハイパスフィルタ６４ａと、Ｙ信号の垂直方向における高周波成分を抽出する垂直ハイパスフィルタ６４ｂと、方向性情報Ｄｉｒに基づいて、水平方向及び垂直方向の高周波成分にそれぞれ与えられる重み係数を算出する重み係数生成部６４ｃと、積算部６４ｄ、６４ｅと、加算部６４ｆとを有する。ここで、方向性情報とは、電子カメラ３６が撮像した画像に対してコントラストを強調すべき方向を表す情報である。方向性情報Ｄｉｒは、例えば偏射照明観察においては、照明光の照射方向を示す回転角φ（図３Ｂ参照）に対応する。
【００４４】
より詳細には、重み係数生成部６４ｃは、図６に示すように、方向性情報Ｄｉｒに応じて、水平方向の高周波成分に与えられる重み係数Ｗｈと、垂直方向の高周波成分に与えられる重み係数Ｗｖとを算出する。重み係数Ｗｈ及びＷｖは、方向性情報Ｄｉｒが０°近傍において重み係数Ｗｈが大きくなり、方向性情報Ｄｉｒが９０°近傍において重み係数Ｗｖが大きくなり、且つ、両者の和が１となるように設定される。
【００４５】
加算部６４ｆは、積算部６４ｄにおいて重み係数Ｗｈが積算された水平方向の高周波成分と、積算部６４ｅにおいて重み係数Ｗｖが積算された垂直方向の高周波成分とを加算して、輝度高周波成分Ｙｈを出力する。
【００４６】
このように水平方向及び垂直方向におけるエッジ強調の重み係数を設定して輝度高周波成分Ｙｈを生成することにより、表示部５９に表示される画像において、照明光の方向に応じてエッジを強調することができる。例えば、方向性情報Ｄｉｒが０°近傍であるとき（即ち、ほぼＸ軸に沿って試料ＳＰを照明しているとき）、水平方向の高周波成分（即ち、垂直エッジ）が強調される。一方、方向性情報Ｄｉｒが９０°近傍であるとき（即ち、ほぼＹ軸に沿って試料ＳＰを照射しているとき）、垂直方向の高周波成分（即ち、水平エッジ）が強調される。さらに、方向性情報Ｄｉｒが中間的であるとき（例えば、Ｘ軸に対して４５°近傍又は１３５°近傍から試料ＳＰを照射しているとき）、水平方向の高周成分と垂直方向の高周波成分とが角度に応じて合成されて強調される。
【００４７】
次に、実施の形態１に係る顕微鏡システム１の動作について説明する。図７は、顕微鏡システム１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態１においては、照明光の照射角度ψ（図３Ａ参照）が０以外に設定された偏射照明により観察を行う。
【００４８】
まず、ステップＳ１０において、電子カメラ３６は、電源がＯＮされると、顕微鏡コントロール部４１から顕微鏡２における撮影条件を含む種々の設定情報（使用している照明光学系、照明光の照射方向、コンデンサ光学素子ユニットの種類等）を取得する。
【００４９】
続くステップＳ１１において、電子カメラ３６は、操作部６１に設けられた静止画取り込みトリガスイッチの押下により入力されたトリガ信号に従って撮像を行い、試料ＳＰを写した静止画の画像データをフレームメモリ４６に記憶させる。
【００５０】
ステップＳ１２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして照明光の照射方向の回転角φを抽出する。この回転角φは、試料ステージ２６に設けられた図示しないエンコーダにより検出することができる。なお、この際、電子カメラ３６は、回転角φを、対応する画像の画像データと関連付けてフレームメモリ４６に記憶させても良い。
【００５１】
ステップＳ１３において、電子カメラ３６は、方向性情報Ｄｉｒに応じて、ステップＳ１１において取得した画像に対してエッジ強調処理を施す。より詳細には、電子カメラ３６は、フレームメモリ４６に記憶された画像データに対し、主信号処理部２００において所定の処理を施すことにより、輝度信号ＹＬと２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）を含む画像信号を生成する。一方、電子カメラ３６は、フレームメモリ４６に記憶された画像データに対し、エッジ信号処理部２０１において所定の処理を施すことにより、エッジ信号を生成する。この際、ハイパスフィルタ処理部６４は、方向性情報Ｄｉｒ（回転角φ）に基づく重み係数Ｗｈ、Ｗｖを算出し、この重み係数Ｗｈ、Ｗｖを用いて、水平方向及び垂直方向各々の輝度信号に対してハイパスフィルタ処理を施す。そして、電子カメラ３６は、主信号処理部２００において生成された画像信号に対して、エッジ信号処理部２０１において生成されたエッジ信号を加算することにより、エッジ強調された画像信号を生成する。
【００５２】
さらに、ステップＳ１４において、電子カメラ３６は、生成した画像信号に基づく画像を表示部５９に表示させる。或いは、電子カメラ３６は、画像信号を顕微鏡コントロール部４１に出力して、表示部４１ｂに画像を表示させても良い。
【００５３】
図８は、電子カメラ３６によって撮像された画像の一例を示す写真である。図８に示すように、例えば、Ｘ軸に対して約４５°をなす右下方向から照明光を照射した場合（即ち、回転角φ≒３１５°）、この照明光と平行な方向がコントラストの付く方向となり、照明光とほぼ直交する方向に延びるエッジが観察される。このため、ユーザは、通常、エッジを観察したい方向に応じて、照明光の照射角度を設定する。
【００５４】
このような画像に対して、上述したエッジ強調処理を施すと、照明光の方向に対して直交する方向に延びるエッジ（例えば、エッジＡ）が強調される。一方、照明光の方向と平行な方向に延びるエッジ（例えば、エッジＢ）は強調されない。即ち、ユーザ所望の方向における画像情報をより一層強調することができる。
【００５５】
以上説明したように、実施の形態１によれば、偏射照明観察において、画像の方向性をより一層活かした画像処理が施された画像を生成することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態１においては、ハイパスフィルタ処理部６４において、互いに直交する高周波成分を抽出する２つのフィルタの出力に対して、方向性情報Ｄｉｒに応じた重み付けをなすこととしたが、方向性情報Ｄｉｒに対応した高周波成分を抽出するフィルタの構成としてはこれに限定されない。
【００５７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態２においては、図１及び図２に示す顕微鏡システム１において、微分干渉観察を行うことを特徴とする。
【００５８】
図９は、微分干渉観察における光学系の構成例を示す模式図である。微分干渉観察においては、照明光学系の一部をなすポラライザ（偏光板）１０１、微分干渉（ＤＩＣ）プリズム１０２、及びコンデンサレンズ１０３と、観察光学系の一部をなす対物レンズ１０４、微分干渉プリズム１０５、及びアナライザ（偏光板）１０６からなる光学系が用いられる。図２に示す顕微鏡システム１において微分干渉観察を行う場合には、トップレンズユニット２０において、使用する光学系が、ポラライザ１０１と微分干渉プリズム１０２とコンデンサレンズ１０３とを含む光学系に切り換えられる。キューブユニット３０において、使用する光学キューブが、微分干渉プリズム１０５とアナライザ１０６とを含む光学キューブに切り換えられる。
【００５９】
ここで、微分干渉観察の原理について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９に示す光学系に、ポラライザ１０１側から照明光Ｌ2を照射すると、照明光Ｌ2はまず、ポラライザ１０１によって１方向に振動する偏光に変換される。この偏光は、微分干渉プリズム１０２によって２方向に振動する２本の偏光Ｌａ及びＬｂに分けられ、ほぼ平行に試料ＳＰに入射する。これらの偏光Ｌａ及びＬｂの進路はわずかにずれているため、偏光Ｌａ及びＬｂが試料ＳＰの厚さの異なる部分（領域Ｒ１）を通過する際、試料ＳＰ内を通過する距離の差により、光路差が生じる。その後、これらの偏光Ｌａ及びＬｂは、対物レンズ１０４を介して微分干渉プリズム１０５に入射し、ここで同じ進路に合成され、アナライザ１０６を通過する。この際、偏光Ｌａ及びＬｂの間に光路差Δが生じていると、光の干渉により明暗のコントラストが生じる。このコントラストを画像化することにより、試料ＳＰの厚さ方向における情報を得ることができる。
【００６０】
このような原理から、微分干渉観察によって得られた画像においては、偏光Ｌａ及びＬｂが互いに分離する方向にコントラストが観察される。言い換えると、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向と直交する方向に延びるエッジが観察される。このため、ユーザは、微分干渉プリズム１０５の向きを調節することにより、所望の方向におけるエッジを観察することができる。
【００６１】
以下においては、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、観察光の光軸Ｌ0を法線とする試料面ＰＬ内において、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を基準軸Ｘから測った回転角φ’により偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を規定する。また、試料面ＰＬにおける偏光Ｌａ、Ｌｂの間隔を、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δとする。
【００６２】
次に、実施の形態２に係る顕微鏡システム１の動作について説明する。実施の形態２に係る顕微鏡システム１の動作は全体として図７に示すものと同様であり、ステップＳ１２において抽出する方向性情報Ｄｉｒの内容が実施の形態１とは異なっている。
【００６３】
ステップＳ１２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を表す回転角φ’を抽出する。この回転角φ’は、顕微鏡コントローラ４１が取得したトップレンズユニット２０に設けられたエンコーダーパルス、及び、キューブユニット３０に設けられたエンコーダーパルスから抽出することができる。
【００６４】
続くステップＳ１３において、電子カメラ３５は、方向性情報Ｄｉｒに応じて、ステップＳ１１において取得した画像に対してエッジ強調処理を施す。詳細には、ハイパスフィルタ処理部６４が、方向性情報Ｄｉｒである回転角φ’に基づいて重み係数Ｗｈ、Ｗｖを算出し、この重み係数Ｗｈ、Ｗｖを用いて水平方向及び垂直方向における高周波成分を画像信号から抽出する（図５及び図６参照）。ステップＳ１３におけるその他の処理については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００６５】
以上説明したように、実施の形態２によれば、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向と平行な高周波成分を強調（即ち、分離方向と直交する方向のエッジを強調）するので、画像の方向性をより一層活かした画像処理が施された画像を生成することが可能となる。
【００６６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
実施の形態３に係る顕微鏡システムの構成は、電子カメラ３６の内部構成の一部を除いて図１及び図２に示すものと同様である。また、本実施の形態３は、実施の形態２と同様に、図９に示す光学系を図２に示す顕微鏡２にセットして微分干渉観察を行う場合に適用される。
【００６７】
図１２は、実施の形態３に係る顕微鏡システムが備える電子カメラの内部構成の一部を示すブロック図である。図１２に示すように、実施の形態３における電子カメラは、図４に示す主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１の代わりに、ベイヤ（Ｂａｙｅｒ）パターンで配列された生データに対して信号処理を施す信号処理部３００を有する。以下、ベイヤ（Ｂａｙｅｒ）パターンで配列された生データのことを、ベイヤ画像と呼ぶ。なお、信号処理部３００以外の電子カメラ３６の構成については、図４に示すものと同様である。
【００６８】
図１２に示すように、信号処理部３００は、入力されたベイヤ画像に対して色分離処理を施して、各画素にＲ、Ｇ、Ｂ成分を持つ信号を生成する色分離処理部３０１と、ホワイトバランス調整部（ＷＢ）３０２と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号を輝度信号Ｙと２つの色差信号（Ｃｒ信号及びＣｂ信号）とに変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリックス処理部３０３とを有する。この内、Ｃｒ信号及びＣｂ信号は、そのまま信号処理部３００から出力される。
【００６９】
また、信号処理部３００は、色差マトリックス処理部３０３から出力された輝度信号Ｙに対し、方向性情報Ｄｉｒに基づくバイラテラルフィルタ処理を施して、所定の方向についてエッジ強調された輝度信号Ｙｌを生成するバイラテラルフィルタ処理部３０４と、輝度信号Ｙｌに対して輝度γ補正処理を施す輝度γ補正部３０５と、元の輝度信号Ｙから輝度信号Ｙｌを減算することによりテクスチャ成分を抽出する減算部３０６と、テクスチャ成分に対してテクスチャ強調処理を施すテクスチャ強調処理部３０７と、γ補正された輝度信号と、テクスチャ強調処理が施されたテクスチャ成分とを合成して変換輝度信号Ｙ’を生成する加算部３０８とを有する。
【００７０】
ここで、バイラテラルフィルタ処理とは、図１３に示すように、処理対象画素Ｐ0（ｘ0，ｙ0）及びその周囲画素Ｐi（ｘi，ｙj）に対し、次式（１）によって表される加重加算を行う処理である。
【数１】
式（１）において、ｖfilterdは処理対象画素Ｐ0（ｘ0，ｙ0）のフィルタ処理後の画素値であり、ｖiは周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）の画素値であり、Ｗiは周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に与えられる加重係数である。
【００７１】
式（１）に示すように、バイラテラルフィルタ処理においては、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの位置関係、及び、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差とに応じて加重係数を動的に生成することができる。そこで、実施の形態３においては、この加重係数を算出する際に、方向性情報Ｄｉｒに基づいて、画像内でコントラストが付く方向における加重係数を小さく設定する。それにより、コントラストが付く方向における輝度差を強調すると共に、それと直交する方向における輝度差を平滑化する。
【００７２】
具体的には、加重係数Ｗiは、次のようにして算出される。
まず、図１４に示すように、画像内でコントラストが付く方向の軸（Ｔ軸）を検出し、コントラストが付く方向と直交する方向の軸（Ｓ軸）の基準軸Ｘからの回転角θを取得する。
【００７３】
これより、Ｓ軸及びＴ軸からなる座標系において、周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に対応する座標（ｓ，ｔ）は次式（２）及び（３）によって与えられる。
ｓ＝ｘi×ｃｏｓθ＋ｙi×ｓｉｎθ …（２）
ｔ＝ｇ×（−ｘi×ｓｉｎθ＋ｙi×ｃｏｓθ） …（３）
ここで、ｇはＴ軸方向への平滑化の強さを調整する値であり、ｇ＞１である。ｇ＞１とすることにより、Ｔ軸方向への画素間の距離を大きく見積もることになるため、対応する加重係数が小さくなる。
【００７４】
上記座標（ｓ，ｔ）を用いて、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの距離に応じた重みＷｐiは、次式（４）によって与えられる。
【数２】
式（４）において、係数ｋpは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの位置関係（距離）に応じた重みを決めるパラメータ（重み生成パラメータ）であり、詳細は後述する。また、係数Ａｐは所定の定数である。これにより、図１４に示すように、画素間の距離に応じた加重係数Ｗｐiの分布が得られる。
【００７５】
一方、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みＷｖiは、次式（５）によって与えられる。
【数３】
式（５）において、係数ｋvは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みを決めるパラメータ（重み生成パラメータ）であり、詳細は後述する。また、係数Ａｖは所定の定数である。
【００７６】
これより、バイラテラルフィルタ処理における加重係数Ｗiは、次式（６）によって与えられる。
Ｗi＝Ｗｐi×Ｗｖi …（６）
【００７７】
次に、パラメータｋp及びｋvの決定方法について説明する。
微分干渉観察においては、微分干渉プリズム１０２によって分離される偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δ（図１１Ｂ参照）に応じて、取得される画像における周波数特性が異なる。例えば、図１５Ａに示す分離量δが小さい微分干渉プリズム１０２Ａと、図１５Ｂに示す分離量δが大きい微分干渉プリズム１０２Ｂとを比較すると、微分干渉プリズム１０２Ａを用いた場合、図１６Ａに示すように、コントラストは低いが、ぼけの小さい画像が得られる。反対に、微分干渉プリズム１０２Ｂを用いた場合、図１６Ｂに示すように、コントラストは高いが、ぼけの大きい画像が得られる。
【００７８】
また、図１７に示すように、分離量δが大きい場合、高周波成分の減衰の大きい画像が得られる。この場合、高周波成分をあまり抽出する必要がないので、処理対象画素Ｐ0と近い周囲画素の加重係数Ｗnも、処理対象画素Ｐ0から遠い周囲画素の加重係数Ｗfも共に大きな値として良い。反対に、分離量δが小さい場合、高周波成分の減衰の少ない画像が得られる。この場合、高周波成分を抽出する必要があるため、処理対象画素Ｐ0から離れた画素における加重係数Ｗfを小さくする必要がある。
【００７９】
そこで、画像における周波数特性を推定することにより、コントラストを強調すべき周波数をより正確に定めることができる。具体的には、パラメータｋp及びｋvを、分離量δに応じて次のように規定する。
【００８０】
（１）分離量δが小さい場合
パラメータｋp：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｐiが急激に小さくなるようにするため、パラメータｋpを小さくする。
パラメータｋv：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｖiが急激に小さくなるようにするため、パラメータｋvを小さくする。
【００８１】
（２）分離量δが大きい場合
パラメータｋp：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｐiが緩やかに小さくなるようにするため、パラメータｋpを大きくする。
パラメータｋv：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｖiが緩やかに小さくなるようにするため、パラメータｋvを大きくする。
【００８２】
次に、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作について説明する。図１８は、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。なお、図１８に示すステップＳ３０、Ｓ３１、及びＳ３５は、図７に示すステップＳ１０、Ｓ１１、及びＳ１４とそれぞれ対応している。また、実施の形態３においては、実施の形態２と同様に、図９に示す光学系を図２に示す顕微鏡２にセットして微分干渉観察を行う。
【００８３】
ステップＳ３１に続くステップＳ３２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして、微分干渉プリズム１０２によって分離された偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向の回転角φ’を抽出する（図１１Ｂ参照）。この回転角φ’は、顕微鏡コントローラ４１が取得したトップレンズユニット２０に設けられたエンコーダーパルス、及び、キューブユニット３０に設けられたエンコーダーパルスから抽出することができる。
【００８４】
ステップＳ３３において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、周波数情報として偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δを抽出する。この分離量δは、顕微鏡２にセットされた微分干渉プリズム１０２毎に決まるため、電子カメラ３６は、顕微鏡コントロール部４１が読み取った微分干渉プリズム１０２の識別信号から分離量δを取得することができる。
【００８５】
ステップＳ３４において、信号処理部３００は、方向情報と周波数情報とに応じて、ステップＳ３１において取得した画像に対してエッジ強調処理を行う。詳細には、信号処理部３００は、まず、ベイヤ画像に対して色分離処理を施した画像信号に対してホワイトバランス調整を行う。そして、色差マトリックス処理により、画像信号を輝度信号Ｙと色差信号（Ｃｒ信号及びＣｂ信号）とに分離する。そして、輝度信号Ｙに対して、方向性情報Ｄｉｒを用いたバイラテラルフィルタ処理を施す。この際、バイラテラルフィルタ処理部３０４は、方向性情報Ｄｉｒとして取得した回転角φ’から回転角θ（θ＝φ’−９０°）を算出し、この回転角θと周波数特性情報として取得した分離量δとを用いて式（２）〜（６）により加重係数Ｗiを算出する。バイラテラルフィルタ処理部３０４は、この加重係数Ｗiを用いて、式（１）によって与えられるフィルタ処理を画像信号に施すことにより、画像内のコントラストが付く方向におけるエッジが強調され、該方向と直交するコントラストが付かない方向が平滑化された輝度信号Ｙｌを生成する。
【００８６】
さらに、信号処理部３００は、輝度信号Ｙｌに対して輝度γ補正を施すと共に、バイラテラルフィルタ処理前の輝度信号Ｙからバイラテラルフィルタ処理後の（即ち、平滑化された）輝度信号Ｙｌを減算することによりテクスチャ成分を抽出して、テクスチャ強調処理を行う。そして、γ補正された輝度信号と強調されたテクスチャ成分とを合成し、変換輝度信号Ｙ’を出力する。
その後の処理については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００８７】
以上説明したように、実施の形態３によれば、方向性情報としての回転角φ’及び周波数特性情報としての分離量δに基づき、画素間の距離や画素間の画素値の差といった画素同士の相互の関係に基づく加重係数を用いたフィルタ処理を行うので、微分干渉観察により取得された画像における方向性をより一層活かした画像を生成することが可能となる。
【００８８】
以上説明した実施の形態１〜３においては、検鏡法に応じて画像に表れる方向性に着目し、この方向性を決定付ける光学系の設定情報に基づいて画像処理を行うので、検鏡法の特性に応じて、画像内の方向性をより一層活かした画像を生成することができる。従って、ユーザは、選択した検鏡法において、所望の画像情報を容易に観察することが可能となる。
【００８９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
実施の形態４に係る顕微鏡システムは、電子カメラ３６の内部構成の一部を除いて図１及び図２に示すものと同様である。また、本実施の形態４は、明視野観察と暗視野観察とを切り換えて観察を行う場合に適用される。
【００９０】
図１９は、実施の形態４に係る顕微鏡システムが備える電子カメラの内部構成の一部を示すブロック図である。図１９に示すように、実施の形態４における電子カメラは、実施の形態３と同様、ベイヤ画像に対して信号処理を施す信号処理部４００を備える。信号処理部４００は、図１２に示すバイラテラルフィルタ処理部３０４の代わりに、検鏡法情報Ｏｂに基づいて演算を行うバイラテラルフィルタ処理部４０１を有する。検鏡法情報Ｏｂとは、処理対象である画像が明視野観察と暗視野観察との内のいずれで撮像されたかを表す情報であり、顕微鏡２の設定情報から抽出することができる。なお、図１９に示すバイラテラルフィルタ処理部４０１以外の各部の動作については、実施の形態３と同様である。また、信号処理部４００以外の電子カメラ３６の構成については、図４に示すものと同様である。
【００９１】
バイラテラルフィルタ処理４０１は、実施の形態３と同様、上式（１）によって表される加重加算を行う。この際、周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に与えられる加重係数Ｗiは、次式（７）によって与えられる。
Ｗi＝Ｗｐi×Ｗｖi …（７）
【００９２】
実施の形態４において、式（７）の内、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの距離に応じた重みＷｐiは、次式（８）によって与えられる。
【数４】
【００９３】
また、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みＷｖiは、次式（９）によって与えられる。
【数５】
【００９４】
ここで、図２０に示すように、明視野観察により取得された画像（明視野観察画像）においては、輝度の高い領域にエッジが多く見られる。一方、暗視野観察により取得された画像（暗視野観察画像）においては、輝度の低い領域にエッジが多く見られる。このため、互いに異なる検鏡法により取得された画像に対して一律の画像処理を施すと、検鏡法に応じて画像に現れる本来のエッジ特性を活かすことができなくなる。
【００９５】
そこで、実施の形態４においては、上式（８）、（９）における重み生成パラメータｋp’、ｋv’を、検鏡法及び処理対象の画像の輝度に基づいて適応的に決定する。具体的には、明視野観察においては、輝度が低い領域における平滑化を強くして、輝度が高い領域おけるエッジが強調されるように重み生成パラメータｋp’、ｋv’を決定する。一方、明視野観察においては、輝度が高い領域における平滑化を強くして、輝度が低い領域におけるエッジが強調されるように重み生成パラメータｋp’、ｋv’を決定する。
【００９６】
そのために、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、まず、設定情報から抽出された検鏡法情報Ｏｂに基づき、図２１に示す検鏡法ごとに設定された関数ｋc＝ｆl（ｙ）とｋc＝ｆd（ｙ）との内のいずれか選択する。図２１において、関数ｆl（ｙ）は、明視野観察における調整係数ｋcを与える関数であり、輝度ｙが高くなるほど小さくなる調整係数ｋcを与える。また、関数ｆd（ｙ）は、暗視野観察における調整係数ｋcを与える関数であり、輝度ｙが高くなるほど大きくなる調整係数ｋcを与える。
【００９７】
続いて、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、処理対象の画像内の各画素の画素値に基づき輝度ｙを算出し、選択した関数（ｆl（ｙ）又はｆd（ｙ））により与えられる調整係数ｋcを用いて、次式（１０）、（１１）により、重み生成パラメータｋp’、ｋv’を算出する。
ｋp’＝ｋc×ｋp …（１０）
ｋv’＝ｋc×ｋv …（１１）
式（１０）、（１１）において、パラメータｋpは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離に基づく重みＷｐに関するパラメータであり、パラメータｋvは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差に基づく重みＷｖに関するパラメータであり、いずれも予め定められた値である。
【００９８】
さらに、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、重み生成パラメータｋp’、ｋv’を用いて加重係数Ｗiを算出し、この加重係数Ｗiを用いて画像にバイラテラルフィルタ処理を施す。その後の処理については、実施の形態３と同様である。
【００９９】
以上説明したように、実施の形態４によれば、明視野観察又は暗視野観察により取得された画像に対し、検鏡法及び輝度に応じて決定される重み生成パラメータに基づく加重係数を用いたバイラテラルフィルタ処理を施すので、検鏡法に応じて現れる本来のエッジ特性を活かした画像を生成することが可能となる。
【０１００】
以上説明した実施の形態１〜４において、主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１、並びに、信号処理部３００、４００は、アナログ回路又はデジタル回路によって実現しても良いし、ＣＰＵ等のハードウェアにプログラムを読み込むことにより実現しても良い。後者の場合、ユーザが設定した検鏡法に応じて顕微鏡コントロール部４１が各部に制御信号を出力した際に、電子カメラ３６のＣＰＵが主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１、又は信号処理部３００、４００に対応する動作プログラムを読み込むようにしても良い。
【０１０１】
本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。或いは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ アーム
５ 三眼鏡筒ユニット
６ 接眼レンズユニット
６ａ 接眼レンズ
１１ 透過照明光学系
１２ 落射照明光学系
１３ 透過照明用光源
１４ コレクタレンズ
１５ 透過用フィルタユニット
１７ 折曲げミラー
１９ コンデンサ光学素子ユニット
２０ トップレンズユニット
２１ 落射照明用光源
２２ 落射用フィルタユニット
２３ 落射シャッタ
２６ 試料ステージ
２７ 対物レンズ
２８ レボルバ
２９ 対物レンズ側光学素子ユニット
３０ キューブユニット
３１、３４ ビームスプリッタ
３３ 中間変倍光学系
３３ａ 変倍ズームレンズ
３４ａ ＡＦ用受光素子
３５ 写真接眼レンズユニット
３５ａ 写真接眼レンズ
３６ 電子カメラ
３７ 駆動制御部
３８ 対物レンズ検出部
３９ リタデーション調整動作検出部
４０ 写真接眼レンズ検出部
４１ 顕微鏡コントロール部
４１ａ 入力部
４１ｂ 表示部
４２ 撮像素子
４３ ＣＤＳ回路
４４ 増幅器（ＡＭＰ）
４５ Ａ／Ｄ変換器
４６ フレームメモリ
４７ 色分離処理部
４９ 色補正部
５０ 色信号γ補正部
５１ 色差マトリックス処理部
５２ 加算部
５３ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
５４ シグナルジェネレータ（ＳＧ）
５５ メモリコントローラ
５６ 内蔵メモリ
５７ 圧縮伸長処理部
５８ 記録媒体
５９ 表示部
６０ 制御部
６１ 操作部
６２ γ補正部
６３ Ｙ信号生成部
６４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理部
６４ａ 水平ハイパスフィルタ
６４ｂ 垂直ハイパスフィルタ
６４ｃ 重み係数生成部
６４ｄ、６４ｅ 積算部
６４ｆ 加算部
６５ コアリング部
６６ エッジ強調処理部
６７ データメモリ
１００ 結像レンズユニット
１０１ ポラライザ
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０５ 微分干渉（ＤＩＣ）プリズム
１０３ コンデンサレンズ
１０４ 対物レンズ
１０６ アナライザ
１６１ 透過シャッタ
２００ 主信号処理部
２０１ エッジ信号処理部
３００、４００ 信号処理部
３０１ 色分離処理部
３０３ 色差マトリックス処理部
３０４、４０１ バイラテラルフィルタ処理部
３０５ 輝度γ補正部
３０６ 減算部
３０７ テクスチャ強調処理部
３０８ 加算部
３７１ オートフォーカス（ＡＦ）ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の観察像を電子的に撮像する撮像部を備える顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡その他光学的な手段を用いた観察装置や測定器においては、一般的な明視野観察、透過観察のほか、位相差（ＰＨ）観察、微分干渉（ＤＩＣ）観察、暗視野（ＤＦ）観察、偏光観察等の様々な検鏡法が用いられている。これらの検鏡法によれば、観察物体の形状分布、不純物、異物といった明視野観察や透過観察では検出し難い特徴がより検出され易くなる。
【０００３】
例えば、微分干渉観察は、観察物体の一部を通過した光とその近傍を通過した光との位相差を、色又は明暗のコントラストとして表すことにより、観察物体の形状分布や位相差分布を得る。このような微分干渉観察は、生物系標本及び工業系標本の両方の観察に用いられる。また、微分干渉観察は、ほぼ透明な生体標本の形状の観察にも用いられ、微小な構造を検出することができる。さらに、微分干渉観察は、落斜照明と組み合わせて、ＩＣパターン等に生じた傷や不純物、微小突起等の検査や、金属や鉱物の表面形状の観察にも利用される。
【０００４】
暗視野観察は、主にドーナツ型のリング照明光を用いて観察物体を斜め方向から照明し、観察物体からの散乱光を観察する検鏡法であり、生物系標本及び工業系標本の両方の観察に用いられる。暗視野観察の場合、生物系標本においては微小な段差や輪郭などを観察することができる。また、微分干渉観察と同様に、ＩＣパターン等における傷や不純物、微小突起等の検査にも利用される。なお、暗視野観察に用いる照明は暗視野照明と呼ばれており、中でも、観察物体に対して一方向から斜めに光を照射する照明は、偏射照明と呼ばれる。
【０００５】
これらの検鏡法は、光学的な原理がそれぞれ異なるので、得られる像の特徴やメリット／デメリットが異なる。このため、使用目的や観察したい部位等に応じた検鏡法が使い分けられる。また、検鏡法を使い分けた上で、なお、観察環境や観察部位の特徴等に起因して、所望の観察像が得られないことがある。そのような場合には、光学系の交換や調整といったハードウェアの操作を行ったり、画像処理により取得した画像の補正を行うこともある。
【０００６】
例えば、画像の補正方法として、特許文献１には、観察倍率や検鏡方式に応じた補正用画像を用いて、照度むらや歪曲収差を補正する手法が開示されている。また、特許文献２には、対物レンズの交換によって階調特性を切り換え、階調特性に基づいて輪郭強調度を切り換えることにより、最適な輪郭強調を確保する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８１５５４号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微分干渉観察や偏射照明観察のように、撮像した画像にエッジの方向性が表れる検鏡法において、ユーザ所望の画像情報は、この方向性と関連して現れる。このため、撮像した画像に対して画像処理を施す場合にも、画像の方向性を活かした処理を行うことが必要となる。しかしながら、従来、このような画像の方向性を考慮した処理は行われていなかった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検鏡法に応じた画像の方向性をより一層活かした画像を生成することができる顕微鏡システム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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡システムは、試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、前記観察像を電子的に撮像して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を前記顕微鏡から取得する制御部と、前記画像に対し、前記方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、複数の検鏡法を切り換えて実行可能な光学系を有し、前記制御部は、前記検鏡法に応じた前記設定情報を取得することを特徴とする。
【００１２】
上記顕微鏡システムにおいて、前記信号処理部は、前記画像から水平方向における第１の高周波成分と、垂直方向における第２の高周波成分とを抽出し、前記方向性情報に応じた重みを前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とにそれぞれ与えて加算することを特徴とする。
【００１３】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、偏射照明を有し、前記方向性情報は、前記偏射照明観察において、前記試料を照射する照明光の照射方向に対応する情報であることを特徴とする。
【００１４】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする。
【００１５】
上記顕微鏡システムにおいて、前記信号処理部は、前記方向性情報を用いてバイラテラルフィルタ処理における加重係数を算出し、該加重係数を用いて前記画像に対して前記バイラテラルフィルタ処理を施すことを特徴とする。
【００１６】
上記顕微鏡システムにおいて、前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする。
【００１７】
上記顕微鏡システムにおいて、前記設定情報は、前記画像の周波数特性を表す周波数特性情報を含み、前記信号処理部は、前記周波数特性情報を用いて前記加重係数のパラメータを設定することを特徴とする。
【００１８】
上記顕微鏡システムにおいて、前記周波数特性情報は、前記光学系における前記偏光の分離量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、顕微鏡の観察像を撮像した画像に対し、顕微鏡から取得した方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行するので、検鏡法に応じた画像の方向性をより一層活かした画像を生成することができる。従って、ユーザは、選択した検鏡法において、所望の画像情報を容易に観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの概略構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す顕微鏡システムの構成を詳細に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、偏射照明における照明光の照射方向を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、偏射照明における照明光の照射方向を説明する図である。
【図４】図４は、図１に示す電子カメラの構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４に示すハイパスフィルタ処理部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、方向性情報に応じた重み係数を説明する図である。
【図７】図７は、図１に示す顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、顕微鏡によって撮像された画像の一例を示す写真である。
【図９】図９は、微分干渉観察における光学系の構成例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、微分干渉観察の原理を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、微分干渉観察における偏光の分離方向を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、微分干渉観察における偏光の分離方向及び分離量を説明する図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３における電子カメラが備える信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、バイラテラル処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、バイラテラル処理における加重係数の算出方法を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、微分干渉プリズム毎の分離量の違いを説明する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、微分干渉プリズム毎の分離量の違いを説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、偏光の分離量に応じた画像のコントラスト及びぼけの違いを説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、偏光の分離量に応じた画像のコントラスト及びぼけの違いを説明する図である。
【図１７】図１７は、偏光の分離量に応じた画像の周波数特性の違いを説明する図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態４における電子カメラが備える信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、明視野観察画像及び暗視野観察画像における輝度とエッジ頻度との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、重み生成パラメータを明視野観察画像又は暗視野観察画像の輝度に応じて決定するための調整係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る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、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡システムの概略構成例を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る顕微鏡システム１は、試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡２と、該顕微鏡２に取り付けられ、顕微鏡２が生成した観察像を撮像する電子カメラ３６と、顕微鏡２及び顕微鏡２の動作を制御する顕微鏡コントロール部４１とを備える。この内、顕微鏡２は、透過明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、蛍光観察等の各種の検鏡法を適宜選択して実行可能な構成を有する。
【００２２】
顕微鏡２は、略Ｃ字形状のアーム３に取り付けられ、試料ＳＰが載置される試料ステージ２６と、該試料ステージ２６と対向して配置された対物レンズ２７と、三眼鏡筒ユニット５と、該三眼鏡筒ユニット５を介して設けられた接眼レンズユニット６と、三眼鏡筒ユニット５に連結された結像レンズユニット１００とを有する。結像レンズユニット１００の端部には電子カメラ３６が設けられている。
【００２３】
図２は、図１に示す顕微鏡システム１の構成を詳細に示す図である。図２に示すように、顕微鏡システム１は、照明系として、透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２を備える。
【００２４】
透過照明光学系１１は透過照明用光源１３を備え、この透過照明用光源１３から出射する透過照明光の光路上に、透過照明光を集光するコレクタレンズ１４と、透過用フィルタユニット１５と、透過視野絞り１６と、透過シャッタ１６１と、折曲げミラー１７と、透過開口絞り１８と、コンデンサ光学素子ユニット１９と、トップレンズユニット２０とが配置されている。コンデンサ光学素子ユニット１９は、コンデンサレンズを含む複数種類の光学素子を組み合わせた光学系を切換可能に構成されている。また、トップレンズユニット２０は、複数種類のレンズを交換可能に構成されている。
【００２５】
一方、落射照明光学系１２は落射照明用光源２１を備え、この落射照明用光源２１から出射する落射照明光の光路上に、落射用フィルタユニット２２と、落射シャッタ２３と、落射視野絞り２４と、落射開口絞り２５とが配置されている。
【００２６】
これらの透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２は、観察光の光軸Ｌ0とは異なる方向から試料ＳＰに対して照明光を照射する偏射照明が可能に構成されている。偏射照明における照明光の照射方向は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、照明光ＬＳの光軸Ｌ1と観察光の光軸Ｌ0との成す照射角度ψと、観察光の光軸Ｌ0を法線とする試料面ＰＬ内において、基準軸Ｘ（例えば観察画像の右手側）から照明光ＬＳの光軸Ｌ1を試料面ＰＬに投影した軸Ｌ1’に向けて反時計回りに測った回転角φとによって規定される。照明光ＬＳの照射角度ψは、ユーザの操作により任意に設定される。偏射照明観察を行う際には、この照射角度ψが０以外の値に設定される。
【００２７】
透過照明光学系１１及び落射照明光学系１２の各光軸が重なる観察光路Ｓ上には、観察の対象となる試料ＳＰを載置する試料ステージ２６と、対物レンズ２７が複数装着されたレボルバ２８と、対物レンズ側光学素子ユニット２９と、複数の光学キューブを切換可能に保持するキューブユニット３０と、観察光路Ｓを観察光路Ｓ’と観察光路Ｓ”とに分岐するビームスプリッタ３１とが配置されている。このビームスプリッタ３１は、三眼鏡筒ユニット５内に配置されている。
【００２８】
レボルバ２８は、複数装着された対物レンズ２７の内の一つを回転動作により観察光路Ｓ上に配置する。このレボルバ２８には、観察光路Ｓ上に配置された対物レンズ２７の種類を検出する対物レンズ検出部３８が設けられている。
【００２９】
対物レンズ側光学素子ユニット２９には、リタデーション調整動作を検出するリタデーション調整動作検出部３９が設けられている。
キューブユニット３０は、例えば透過明視野観察や蛍光観察といった各種検鏡法に応じて、観察光路Ｓ上のダイクロイックミラー等を切り換える。
【００３０】
ビームスプリッタ３１により分岐された一方の観察光路Ｓ’上には、接眼レンズ６ａが配置されている。また、ビームスプリッタ３１により分岐された他方の観察光路Ｓ”上には、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３、ビームスプリッタ３４、及び写真接眼レンズユニット３５からなる結像レンズユニット１００と、撮像素子４２を内蔵する電子カメラ３６とが配置されている。
【００３１】
中間変倍光学系３３は、電子カメラ３６で撮像する像を変倍するための変倍ズームレンズ３３ａを内蔵している。なお、中間変倍が不要な場合は、この中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３を取り外しても良い。
【００３２】
写真接眼レンズユニット３５の内部には、写真接眼レンズ３５ａが設けられている。この写真接眼レンズ３５ａにより、対物レンズ２７からの観察光が撮像素子４２の撮像面に結像する。また、写真接眼レンズユニット３５には、写真接眼レンズの種類を検出する写真接眼レンズ検出部４０が設けられている。
【００３３】
結像レンズユニット１００には、ビームスプリッタ３４によって観察光路Ｓ”から分岐された光が入射するオートフォーカス（ＡＦ）ユニット３７１が接続されている。ビームスプリッタ３４からオートフォーカスユニット３７１に向かう光路上には、ＡＦ用受光素子３４ａが配置されている。オートフォーカスユニット３７１は、このＡＦ用受光素子３４ａからの出力信号をもとに合焦検出を行う。なお、顕微鏡２において、ＡＦ機能が不要な場合には、オートフォーカスユニット３７１を取り外しても良い。
【００３４】
透過照明光学系１１における透過用フィルタユニット１５、透過視野絞り１６、透過シャッタ１６１、透過開口絞り１８、コンデンサ光学素子ユニット１９、及びトップレンズユニット２０と、落射照明光学系１２における落射用フィルタユニット２２、落射シャッタ２３、落射視野絞り２４、及び落射開口絞り２５と、レボルバ２８と、対物レンズ側光学素子ユニット２９と、キューブユニット３０と、ビームスプリッタ３１と、中間変倍光学系（ズーム鏡筒）３３とは、それぞれ、駆動制御部３７から出力された各駆動信号によって図示しない各モータにより駆動される。
【００３５】
顕微鏡コントロール部４１は、例えば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コンピュータによって実現される。顕微鏡コントロール部４１には、ユーザによる各種情報や命令の入力を受け付け、対応する情報や操作信号を顕微鏡コントロール部４１に入力するキーボードやマウス等の入力部４１ａと、電子カメラ３６が撮像した画像や各種情報を表示するＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示部４１ｂとが設けられている。また、顕微鏡コントロール部４１には、透過照明用光源１３と、落射照明用光源２１と、駆動制御部３７と、対物レンズ検出部３８と、リタデーション調整動作検出部３９と、写真接眼レンズ検出部４０と、電子カメラ３６とが接続されている。
【００３６】
顕微鏡コントロール部４１は、入力部４１ａから入力される各種操作信号に従って、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１の調光を行うとともに、駆動制御部３７に対して制御指示を行う。また、顕微鏡コントロール部４１は、透過照明用光源１３及び落射照明用光源２１に対する制御状態や、駆動制御部３７に対する制御状態を始め、対物レンズ検出部３８、リタデーション調整動作検出部３９、及び写真接眼レンズ検出部４０からの検出情報を取得すると共に、これらの検出情報を電子カメラ３６に出力し、電子カメラ３６における撮像条件を自動設定する。
【００３７】
図４は、電子カメラ３６の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、電子カメラ３６は、撮像素子４２を有する。撮像素子４２は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、単にＣＣＤという）によって実現され、顕微鏡２の結像レンズユニット１００から入射した観察光を光電変換することにより、試料ＳＰを拡大した観察像に対応する電気信号を出力する。この撮像素子４２は電子シャッタ機能を有しており、これにより露光時間の制御が行なわれる。
【００３８】
また、電子カメラ３６は、撮像素子４２の出力信号から画像信号成分を抽出するＣＤＳ（相関二重サンプリング：correlated double sampling）回路（ＣＤＳ）４３と、ＣＤＳ回路４３の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するゲイン制御手段であり、ＡＧＣ回路等を含む増幅器（ＡＭＰ）４４と、増幅器４４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４５と、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されるデジタル信号を記憶する第１のフレームメモリ４６と、第１のフレームメモリ４６に記憶されたデジタル信号（画像信号）に対して色補正等の主信号処理を施す主信号処理部２００と、同画像信号に対してエッジ強調処理を施すエッジ信号処理部２０１とを有する。
【００３９】
この内、主信号処理部２００は、画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの三原色の各色信号に分離する色分離処理部４７と、画像信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部（ＷＢ）４８と、色再現性を改善するための色補正を行う色補正部４９と、色信号に対してガンマ（γ）補正を施す色信号γ補正部５０と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号を輝度信号ＹＬと２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）とに変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリックス処理部５１とを含む。
【００４０】
一方、エッジ信号処理部２０１は、画像信号に対してγ補正を施すγ補正部６２と、γ補正済みの画像信号から輝度信号（Ｙ信号）を抽出するＹ信号生成部６３と、Ｙ信号から低周波成分を除去して輪郭信号（以下、エッジ信号という）を抽出するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部６４と、ハイパスフィルタ処理部６４により抽出されたエッジ信号のノイズ成分を抑圧してＳ／Ｎ比を改善させるコアリング処理を行うコアリング部６５と、コアリング処理が施されたエッジ信号に所定の係数を掛け合わせる積算部を含み、エッジ強調処理を行うエッジ強調処理部６６とを含む。
【００４１】
また、電子カメラ３６は、エッジ信号処理部２０１から出力されたエッジ信号を主信号処理部２００から出力された色差信号用の輝度信号ＹＬに加算して輝度信号ＹＨを出力する加算部５２と、輝度信号ＹＨ及び主信号処理部２００から出力された色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）からなる画像信号を表示用の信号に変換する信号処理回路を含む液晶ディスプレイからなる表示部５９と、画像信号を一時的に記憶するＤＲＡＭ等からなる内蔵メモリ５６と、画像信号の圧縮処理及び伸長処理を行う圧縮伸長処理部５７と、画像信号を保存するメモリカード等の記録媒体５８と、ＡＦ動作及び露光動作を開始させて撮像を行うトリガ信号を発生させ得るトリガスイッチ、シェーディング補正再撮り込みのトリガスイッチ、対物レンズ回転動作スイッチ、開口絞り開閉スイッチ等の複数のスイッチからなる操作部６１とを有する。操作部６１は、各種スイッチ等への操作に応じた操作信号を後述する制御部６０に入力する。
【００４２】
さらに、電子カメラ３６は、上記撮像素子４２の駆動パルス等の同期信号を発生させるタイミングジェネレータ（ＴＧ）５３及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）５４と、フレームメモリ４６の動作を制御するメモリコントローラ５５とを有する。
これらの各部は、データメモリ６７に記録されたプログラムを読み込むことによって動作するＣＰＵによって実現される制御部６０によって統括的に制御される。
【００４３】
次に、エッジ信号処理部２０１の内、ハイパスフィルタ処理部６４の動作について詳しく説明する。
図５は、図４に示すハイパスフィルタ処理部６４の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、ハイパスフィルタ処理部６４は、輝度信号（Ｙ信号）の水平方向における高周波成分を抽出する水平ハイパスフィルタ６４ａと、Ｙ信号の垂直方向における高周波成分を抽出する垂直ハイパスフィルタ６４ｂと、方向性情報Ｄｉｒに基づいて、水平方向及び垂直方向の高周波成分にそれぞれ与えられる重み係数を算出する重み係数生成部６４ｃと、積算部６４ｄ、６４ｅと、加算部６４ｆとを有する。ここで、方向性情報とは、電子カメラ３６が撮像した画像に対してコントラストを強調すべき方向を表す情報である。方向性情報Ｄｉｒは、例えば偏射照明観察においては、照明光の照射方向を示す回転角φ（図３Ｂ参照）に対応する。
【００４４】
より詳細には、重み係数生成部６４ｃは、図６に示すように、方向性情報Ｄｉｒに応じて、水平方向の高周波成分に与えられる重み係数Ｗｈと、垂直方向の高周波成分に与えられる重み係数Ｗｖとを算出する。重み係数Ｗｈ及びＷｖは、方向性情報Ｄｉｒが０°近傍において重み係数Ｗｈが大きくなり、方向性情報Ｄｉｒが９０°近傍において重み係数Ｗｖが大きくなり、且つ、両者の和が１となるように設定される。
【００４５】
加算部６４ｆは、積算部６４ｄにおいて重み係数Ｗｈが積算された水平方向の高周波成分と、積算部６４ｅにおいて重み係数Ｗｖが積算された垂直方向の高周波成分とを加算して、輝度高周波成分Ｙｈを出力する。
【００４６】
このように水平方向及び垂直方向におけるエッジ強調の重み係数を設定して輝度高周波成分Ｙｈを生成することにより、表示部５９に表示される画像において、照明光の方向に応じてエッジを強調することができる。例えば、方向性情報Ｄｉｒが０°近傍であるとき（即ち、ほぼＸ軸に沿って試料ＳＰを照明しているとき）、水平方向の高周波成分（即ち、垂直エッジ）が強調される。一方、方向性情報Ｄｉｒが９０°近傍であるとき（即ち、ほぼＹ軸に沿って試料ＳＰを照射しているとき）、垂直方向の高周波成分（即ち、水平エッジ）が強調される。さらに、方向性情報Ｄｉｒが中間的であるとき（例えば、Ｘ軸に対して４５°近傍又は１３５°近傍から試料ＳＰを照射しているとき）、水平方向の高周成分と垂直方向の高周波成分とが角度に応じて合成されて強調される。
【００４７】
次に、実施の形態１に係る顕微鏡システム１の動作について説明する。図７は、顕微鏡システム１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態１においては、照明光の照射角度ψ（図３Ａ参照）が０以外に設定された偏射照明により観察を行う。
【００４８】
まず、ステップＳ１０において、電子カメラ３６は、電源がＯＮされると、顕微鏡コントロール部４１から顕微鏡２における撮影条件を含む種々の設定情報（使用している照明光学系、照明光の照射方向、コンデンサ光学素子ユニットの種類等）を取得する。
【００４９】
続くステップＳ１１において、電子カメラ３６は、操作部６１に設けられた静止画取り込みトリガスイッチの押下により入力されたトリガ信号に従って撮像を行い、試料ＳＰを写した静止画の画像データをフレームメモリ４６に記憶させる。
【００５０】
ステップＳ１２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして照明光の照射方向の回転角φを抽出する。この回転角φは、試料ステージ２６に設けられた図示しないエンコーダにより検出することができる。なお、この際、電子カメラ３６は、回転角φを、対応する画像の画像データと関連付けてフレームメモリ４６に記憶させても良い。
【００５１】
ステップＳ１３において、電子カメラ３６は、方向性情報Ｄｉｒに応じて、ステップＳ１１において取得した画像に対してエッジ強調処理を施す。より詳細には、電子カメラ３６は、フレームメモリ４６に記憶された画像データに対し、主信号処理部２００において所定の処理を施すことにより、輝度信号ＹＬと２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号）を含む画像信号を生成する。一方、電子カメラ３６は、フレームメモリ４６に記憶された画像データに対し、エッジ信号処理部２０１において所定の処理を施すことにより、エッジ信号を生成する。この際、ハイパスフィルタ処理部６４は、方向性情報Ｄｉｒ（回転角φ）に基づく重み係数Ｗｈ、Ｗｖを算出し、この重み係数Ｗｈ、Ｗｖを用いて、水平方向及び垂直方向各々の輝度信号に対してハイパスフィルタ処理を施す。そして、電子カメラ３６は、主信号処理部２００において生成された画像信号に対して、エッジ信号処理部２０１において生成されたエッジ信号を加算することにより、エッジ強調された画像信号を生成する。
【００５２】
さらに、ステップＳ１４において、電子カメラ３６は、生成した画像信号に基づく画像を表示部５９に表示させる。或いは、電子カメラ３６は、画像信号を顕微鏡コントロール部４１に出力して、表示部４１ｂに画像を表示させても良い。
【００５３】
図８は、電子カメラ３６によって撮像された画像の一例を示す写真である。図８に示すように、例えば、Ｘ軸に対して約４５°をなす右下方向から照明光を照射した場合（即ち、回転角φ≒３１５°）、この照明光と平行な方向がコントラストの付く方向となり、照明光とほぼ直交する方向に延びるエッジが観察される。このため、ユーザは、通常、エッジを観察したい方向に応じて、照明光の照射角度を設定する。
【００５４】
このような画像に対して、上述したエッジ強調処理を施すと、照明光の方向に対して直交する方向に延びるエッジ（例えば、エッジＡ）が強調される。一方、照明光の方向と平行な方向に延びるエッジ（例えば、エッジＢ）は強調されない。即ち、ユーザ所望の方向における画像情報をより一層強調することができる。
【００５５】
以上説明したように、実施の形態１によれば、偏射照明観察において、画像の方向性をより一層活かした画像処理が施された画像を生成することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態１においては、ハイパスフィルタ処理部６４において、互いに直交する高周波成分を抽出する２つのフィルタの出力に対して、方向性情報Ｄｉｒに応じた重み付けをなすこととしたが、方向性情報Ｄｉｒに対応した高周波成分を抽出するフィルタの構成としてはこれに限定されない。
【００５７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態２においては、図１及び図２に示す顕微鏡システム１において、微分干渉観察を行うことを特徴とする。
【００５８】
図９は、微分干渉観察における光学系の構成例を示す模式図である。微分干渉観察においては、照明光学系の一部をなすポラライザ（偏光板）１０１、微分干渉（ＤＩＣ）プリズム１０２、及びコンデンサレンズ１０３と、観察光学系の一部をなす対物レンズ１０４、微分干渉プリズム１０５、及びアナライザ（偏光板）１０６からなる光学系が用いられる。図２に示す顕微鏡システム１において微分干渉観察を行う場合には、トップレンズユニット２０において、使用する光学系が、ポラライザ１０１と微分干渉プリズム１０２とコンデンサレンズ１０３とを含む光学系に切り換えられる。キューブユニット３０において、使用する光学キューブが、微分干渉プリズム１０５とアナライザ１０６とを含む光学キューブに切り換えられる。
【００５９】
ここで、微分干渉観察の原理について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９に示す光学系に、ポラライザ１０１側から照明光Ｌ2を照射すると、照明光Ｌ2はまず、ポラライザ１０１によって１方向に振動する偏光に変換される。この偏光は、微分干渉プリズム１０２によって２方向に振動する２本の偏光Ｌａ及びＬｂに分けられ、ほぼ平行に試料ＳＰに入射する。これらの偏光Ｌａ及びＬｂの進路はわずかにずれているため、偏光Ｌａ及びＬｂが試料ＳＰの厚さの異なる部分（領域Ｒ１）を通過する際、試料ＳＰ内を通過する距離の差により、光路差が生じる。その後、これらの偏光Ｌａ及びＬｂは、対物レンズ１０４を介して微分干渉プリズム１０５に入射し、ここで同じ進路に合成され、アナライザ１０６を通過する。この際、偏光Ｌａ及びＬｂの間に光路差Δが生じていると、光の干渉により明暗のコントラストが生じる。このコントラストを画像化することにより、試料ＳＰの厚さ方向における情報を得ることができる。
【００６０】
このような原理から、微分干渉観察によって得られた画像においては、偏光Ｌａ及びＬｂが互いに分離する方向にコントラストが観察される。言い換えると、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向と直交する方向に延びるエッジが観察される。このため、ユーザは、微分干渉プリズム１０５の向きを調節することにより、所望の方向におけるエッジを観察することができる。
【００６１】
以下においては、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、観察光の光軸Ｌ0を法線とする試料面ＰＬ内において、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を基準軸Ｘから測った回転角φ’により偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を規定する。また、試料面ＰＬにおける偏光Ｌａ、Ｌｂの間隔を、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δとする。
【００６２】
次に、実施の形態２に係る顕微鏡システム１の動作について説明する。実施の形態２に係る顕微鏡システム１の動作は全体として図７に示すものと同様であり、ステップＳ１２において抽出する方向性情報Ｄｉｒの内容が実施の形態１とは異なっている。
【００６３】
ステップＳ１２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向を表す回転角φ’を抽出する。この回転角φ’は、顕微鏡コントローラ４１が取得したトップレンズユニット２０に設けられたエンコーダーパルス、及び、キューブユニット３０に設けられたエンコーダーパルスから抽出することができる。
【００６４】
続くステップＳ１３において、電子カメラ３５は、方向性情報Ｄｉｒに応じて、ステップＳ１１において取得した画像に対してエッジ強調処理を施す。詳細には、ハイパスフィルタ処理部６４が、方向性情報Ｄｉｒである回転角φ’に基づいて重み係数Ｗｈ、Ｗｖを算出し、この重み係数Ｗｈ、Ｗｖを用いて水平方向及び垂直方向における高周波成分を画像信号から抽出する（図５及び図６参照）。ステップＳ１３におけるその他の処理については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００６５】
以上説明したように、実施の形態２によれば、偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向と平行な高周波成分を強調（即ち、分離方向と直交する方向のエッジを強調）するので、画像の方向性をより一層活かした画像処理が施された画像を生成することが可能となる。
【００６６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
実施の形態３に係る顕微鏡システムの構成は、電子カメラ３６の内部構成の一部を除いて図１及び図２に示すものと同様である。また、本実施の形態３は、実施の形態２と同様に、図９に示す光学系を図２に示す顕微鏡２にセットして微分干渉観察を行う場合に適用される。
【００６７】
図１２は、実施の形態３に係る顕微鏡システムが備える電子カメラの内部構成の一部を示すブロック図である。図１２に示すように、実施の形態３における電子カメラは、図４に示す主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１の代わりに、ベイヤ（Ｂａｙｅｒ）パターンで配列された生データに対して信号処理を施す信号処理部３００を有する。以下、ベイヤ（Ｂａｙｅｒ）パターンで配列された生データのことを、ベイヤ画像と呼ぶ。なお、信号処理部３００以外の電子カメラ３６の構成については、図４に示すものと同様である。
【００６８】
図１２に示すように、信号処理部３００は、入力されたベイヤ画像に対して色分離処理を施して、各画素にＲ、Ｇ、Ｂ成分を持つ信号を生成する色分離処理部３０１と、ホワイトバランス調整部（ＷＢ）３０２と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号を輝度信号Ｙと２つの色差信号（Ｃｒ信号及びＣｂ信号）とに変換して色相や色の飽和度等を調整する色差マトリックス処理部３０３とを有する。この内、Ｃｒ信号及びＣｂ信号は、そのまま信号処理部３００から出力される。
【００６９】
また、信号処理部３００は、色差マトリックス処理部３０３から出力された輝度信号Ｙに対し、方向性情報Ｄｉｒに基づくバイラテラルフィルタ処理を施して、所定の方向についてエッジ強調された輝度信号Ｙｌを生成するバイラテラルフィルタ処理部３０４と、輝度信号Ｙｌに対して輝度γ補正処理を施す輝度γ補正部３０５と、元の輝度信号Ｙから輝度信号Ｙｌを減算することによりテクスチャ成分を抽出する減算部３０６と、テクスチャ成分に対してテクスチャ強調処理を施すテクスチャ強調処理部３０７と、γ補正された輝度信号と、テクスチャ強調処理が施されたテクスチャ成分とを合成して変換輝度信号Ｙ’を生成する加算部３０８とを有する。
【００７０】
ここで、バイラテラルフィルタ処理とは、図１３に示すように、処理対象画素Ｐ0（ｘ0，ｙ0）及びその周囲画素Ｐi（ｘi，ｙj）に対し、次式（１）によって表される加重加算を行う処理である。
【数１】
式（１）において、ｖfilterdは処理対象画素Ｐ0（ｘ0，ｙ0）のフィルタ処理後の画素値であり、ｖiは周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）の画素値であり、Ｗiは周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に与えられる加重係数である。
【００７１】
式（１）に示すように、バイラテラルフィルタ処理においては、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの位置関係、及び、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差とに応じて加重係数を動的に生成することができる。そこで、実施の形態３においては、この加重係数を算出する際に、方向性情報Ｄｉｒに基づいて、画像内でコントラストが付く方向における加重係数を小さく設定する。それにより、コントラストが付く方向における輝度差を強調すると共に、それと直交する方向における輝度差を平滑化する。
【００７２】
具体的には、加重係数Ｗiは、次のようにして算出される。
まず、図１４に示すように、画像内でコントラストが付く方向の軸（Ｔ軸）を検出し、コントラストが付く方向と直交する方向の軸（Ｓ軸）の基準軸Ｘからの回転角θを取得する。
【００７３】
これより、Ｓ軸及びＴ軸からなる座標系において、周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に対応する座標（ｓ，ｔ）は次式（２）及び（３）によって与えられる。
ｓ＝ｘi×ｃｏｓθ＋ｙi×ｓｉｎθ …（２）
ｔ＝ｇ×（−ｘi×ｓｉｎθ＋ｙi×ｃｏｓθ） …（３）
ここで、ｇはＴ軸方向への平滑化の強さを調整する値であり、ｇ＞１である。ｇ＞１とすることにより、Ｔ軸方向への画素間の距離を大きく見積もることになるため、対応する加重係数が小さくなる。
【００７４】
上記座標（ｓ，ｔ）を用いて、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの距離に応じた重みＷｐiは、次式（４）によって与えられる。
【数２】
式（４）において、係数ｋpは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの位置関係（距離）に応じた重みを決めるパラメータ（重み生成パラメータ）であり、詳細は後述する。また、係数Ａｐは所定の定数である。これにより、図１４に示すように、画素間の距離に応じた加重係数Ｗｐiの分布が得られる。
【００７５】
一方、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みＷｖiは、次式（５）によって与えられる。
【数３】
式（５）において、係数ｋvは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みを決めるパラメータ（重み生成パラメータ）であり、詳細は後述する。また、係数Ａｖは所定の定数である。
【００７６】
これより、バイラテラルフィルタ処理における加重係数Ｗiは、次式（６）によって与えられる。
Ｗi＝Ｗｐi×Ｗｖi …（６）
【００７７】
次に、パラメータｋp及びｋvの決定方法について説明する。
微分干渉観察においては、微分干渉プリズム１０２によって分離される偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δ（図１１Ｂ参照）に応じて、取得される画像における周波数特性が異なる。例えば、図１５Ａに示す分離量δが小さい微分干渉プリズム１０２Ａと、図１５Ｂに示す分離量δが大きい微分干渉プリズム１０２Ｂとを比較すると、微分干渉プリズム１０２Ａを用いた場合、図１６Ａに示すように、コントラストは低いが、ぼけの小さい画像が得られる。反対に、微分干渉プリズム１０２Ｂを用いた場合、図１６Ｂに示すように、コントラストは高いが、ぼけの大きい画像が得られる。
【００７８】
また、図１７に示すように、分離量δが大きい場合、高周波成分の減衰の大きい画像が得られる。この場合、高周波成分をあまり抽出する必要がないので、処理対象画素Ｐ0と近い周囲画素の加重係数Ｗnも、処理対象画素Ｐ0から遠い周囲画素の加重係数Ｗfも共に大きな値として良い。反対に、分離量δが小さい場合、高周波成分の減衰の少ない画像が得られる。この場合、高周波成分を抽出する必要があるため、処理対象画素Ｐ0から離れた画素における加重係数Ｗfを小さくする必要がある。
【００７９】
そこで、画像における周波数特性を推定することにより、コントラストを強調すべき周波数をより正確に定めることができる。具体的には、パラメータｋp及びｋvを、分離量δに応じて次のように規定する。
【００８０】
（１）分離量δが小さい場合
パラメータｋp：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｐiが急激に小さくなるようにするため、パラメータｋpを小さくする。
パラメータｋv：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｖiが急激に小さくなるようにするため、パラメータｋvを小さくする。
【００８１】
（２）分離量δが大きい場合
パラメータｋp：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｐiが緩やかに小さくなるようにするため、パラメータｋpを大きくする。
パラメータｋv：処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差が大きくなるにつれて、加重係数Ｗｖiが緩やかに小さくなるようにするため、パラメータｋvを大きくする。
【００８２】
次に、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作について説明する。図１８は、実施の形態３に係る顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。なお、図１８に示すステップＳ３０、Ｓ３１、及びＳ３５は、図７に示すステップＳ１０、Ｓ１１、及びＳ１４とそれぞれ対応している。また、実施の形態３においては、実施の形態２と同様に、図９に示す光学系を図２に示す顕微鏡２にセットして微分干渉観察を行う。
【００８３】
ステップＳ３１に続くステップＳ３２において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、方向性情報Ｄｉｒとして、微分干渉プリズム１０２によって分離された偏光Ｌａ、Ｌｂの分離方向の回転角φ’を抽出する（図１１Ｂ参照）。この回転角φ’は、顕微鏡コントローラ４１が取得したトップレンズユニット２０に設けられたエンコーダーパルス、及び、キューブユニット３０に設けられたエンコーダーパルスから抽出することができる。
【００８４】
ステップＳ３３において、電子カメラ３６は、顕微鏡２の設定情報から、周波数情報として偏光Ｌａ、Ｌｂの分離量δを抽出する。この分離量δは、顕微鏡２にセットされた微分干渉プリズム１０２毎に決まるため、電子カメラ３６は、顕微鏡コントロール部４１が読み取った微分干渉プリズム１０２の識別信号から分離量δを取得することができる。
【００８５】
ステップＳ３４において、信号処理部３００は、方向情報と周波数情報とに応じて、ステップＳ３１において取得した画像に対してエッジ強調処理を行う。詳細には、信号処理部３００は、まず、ベイヤ画像に対して色分離処理を施した画像信号に対してホワイトバランス調整を行う。そして、色差マトリックス処理により、画像信号を輝度信号Ｙと色差信号（Ｃｒ信号及びＣｂ信号）とに分離する。そして、輝度信号Ｙに対して、方向性情報Ｄｉｒを用いたバイラテラルフィルタ処理を施す。この際、バイラテラルフィルタ処理部３０４は、方向性情報Ｄｉｒとして取得した回転角φ’から回転角θ（θ＝φ’−９０°）を算出し、この回転角θと周波数特性情報として取得した分離量δとを用いて式（２）〜（６）により加重係数Ｗiを算出する。バイラテラルフィルタ処理部３０４は、この加重係数Ｗiを用いて、式（１）によって与えられるフィルタ処理を画像信号に施すことにより、画像内のコントラストが付く方向におけるエッジが強調され、該方向と直交するコントラストが付かない方向が平滑化された輝度信号Ｙｌを生成する。
【００８６】
さらに、信号処理部３００は、輝度信号Ｙｌに対して輝度γ補正を施すと共に、バイラテラルフィルタ処理前の輝度信号Ｙからバイラテラルフィルタ処理後の（即ち、平滑化された）輝度信号Ｙｌを減算することによりテクスチャ成分を抽出して、テクスチャ強調処理を行う。そして、γ補正された輝度信号と強調されたテクスチャ成分とを合成し、変換輝度信号Ｙ’を出力する。
その後の処理については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００８７】
以上説明したように、実施の形態３によれば、方向性情報としての回転角φ’及び周波数特性情報としての分離量δに基づき、画素間の距離や画素間の画素値の差といった画素同士の相互の関係に基づく加重係数を用いたフィルタ処理を行うので、微分干渉観察により取得された画像における方向性をより一層活かした画像を生成することが可能となる。
【００８８】
以上説明した実施の形態１〜３においては、検鏡法に応じて画像に表れる方向性に着目し、この方向性を決定付ける光学系の設定情報に基づいて画像処理を行うので、検鏡法の特性に応じて、画像内の方向性をより一層活かした画像を生成することができる。従って、ユーザは、選択した検鏡法において、所望の画像情報を容易に観察することが可能となる。
【００８９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
実施の形態４に係る顕微鏡システムは、電子カメラ３６の内部構成の一部を除いて図１及び図２に示すものと同様である。また、本実施の形態４は、明視野観察と暗視野観察とを切り換えて観察を行う場合に適用される。
【００９０】
図１９は、実施の形態４に係る顕微鏡システムが備える電子カメラの内部構成の一部を示すブロック図である。図１９に示すように、実施の形態４における電子カメラは、実施の形態３と同様、ベイヤ画像に対して信号処理を施す信号処理部４００を備える。信号処理部４００は、図１２に示すバイラテラルフィルタ処理部３０４の代わりに、検鏡法情報Ｏｂに基づいて演算を行うバイラテラルフィルタ処理部４０１を有する。検鏡法情報Ｏｂとは、処理対象である画像が明視野観察と暗視野観察との内のいずれで撮像されたかを表す情報であり、顕微鏡２の設定情報から抽出することができる。なお、図１９に示すバイラテラルフィルタ処理部４０１以外の各部の動作については、実施の形態３と同様である。また、信号処理部４００以外の電子カメラ３６の構成については、図４に示すものと同様である。
【００９１】
バイラテラルフィルタ処理４０１は、実施の形態３と同様、上式（１）によって表される加重加算を行う。この際、周囲画素Ｐi（ｘi，ｙi）に与えられる加重係数Ｗiは、次式（７）によって与えられる。
Ｗi＝Ｗｐi×Ｗｖi …（７）
【００９２】
実施の形態４において、式（７）の内、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの距離に応じた重みＷｐiは、次式（８）によって与えられる。
【数４】
【００９３】
また、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの画素値の差に応じた重みＷｖiは、次式（９）によって与えられる。
【数５】
【００９４】
ここで、図２０に示すように、明視野観察により取得された画像（明視野観察画像）においては、輝度の高い領域にエッジが多く見られる。一方、暗視野観察により取得された画像（暗視野観察画像）においては、輝度の低い領域にエッジが多く見られる。このため、互いに異なる検鏡法により取得された画像に対して一律の画像処理を施すと、検鏡法に応じて画像に現れる本来のエッジ特性を活かすことができなくなる。
【００９５】
そこで、実施の形態４においては、上式（８）、（９）における重み生成パラメータｋp’、ｋv’を、検鏡法及び処理対象の画像の輝度に基づいて適応的に決定する。具体的には、明視野観察においては、輝度が低い領域における平滑化を強くして、輝度が高い領域おけるエッジが強調されるように重み生成パラメータｋp’、ｋv’を決定する。一方、明視野観察においては、輝度が高い領域における平滑化を強くして、輝度が低い領域におけるエッジが強調されるように重み生成パラメータｋp’、ｋv’を決定する。
【００９６】
そのために、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、まず、設定情報から抽出された検鏡法情報Ｏｂに基づき、図２１に示す検鏡法ごとに設定された関数ｋc＝ｆl（ｙ）とｋc＝ｆd（ｙ）との内のいずれか選択する。図２１において、関数ｆl（ｙ）は、明視野観察における調整係数ｋcを与える関数であり、輝度ｙが高くなるほど小さくなる調整係数ｋcを与える。また、関数ｆd（ｙ）は、暗視野観察における調整係数ｋcを与える関数であり、輝度ｙが高くなるほど大きくなる調整係数ｋcを与える。
【００９７】
続いて、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、処理対象の画像内の各画素の画素値に基づき輝度ｙを算出し、選択した関数（ｆl（ｙ）又はｆd（ｙ））により与えられる調整係数ｋcを用いて、次式（１０）、（１１）により、重み生成パラメータｋp’、ｋv’を算出する。
ｋp’＝ｋc×ｋp …（１０）
ｋv’＝ｋc×ｋv …（１１）
式（１０）、（１１）において、パラメータｋpは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の距離に基づく重みＷｐに関するパラメータであり、パラメータｋvは、処理対象画素Ｐ0と周囲画素Ｐiとの間の画素値の差に基づく重みＷｖに関するパラメータであり、いずれも予め定められた値である。
【００９８】
さらに、バイラテラルフィルタ処理部４０１は、重み生成パラメータｋp’、ｋv’を用いて加重係数Ｗiを算出し、この加重係数Ｗiを用いて画像にバイラテラルフィルタ処理を施す。その後の処理については、実施の形態３と同様である。
【００９９】
以上説明したように、実施の形態４によれば、明視野観察又は暗視野観察により取得された画像に対し、検鏡法及び輝度に応じて決定される重み生成パラメータに基づく加重係数を用いたバイラテラルフィルタ処理を施すので、検鏡法に応じて現れる本来のエッジ特性を活かした画像を生成することが可能となる。
【０１００】
以上説明した実施の形態１〜４において、主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１、並びに、信号処理部３００、４００は、アナログ回路又はデジタル回路によって実現しても良いし、ＣＰＵ等のハードウェアにプログラムを読み込むことにより実現しても良い。後者の場合、ユーザが設定した検鏡法に応じて顕微鏡コントロール部４１が各部に制御信号を出力した際に、電子カメラ３６のＣＰＵが主信号処理部２００及びエッジ信号処理部２０１、又は信号処理部３００、４００に対応する動作プログラムを読み込むようにしても良い。
【０１０１】
本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。或いは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ アーム
５ 三眼鏡筒ユニット
６ 接眼レンズユニット
６ａ 接眼レンズ
１１ 透過照明光学系
１２ 落射照明光学系
１３ 透過照明用光源
１４ コレクタレンズ
１５ 透過用フィルタユニット
１７ 折曲げミラー
１９ コンデンサ光学素子ユニット
２０ トップレンズユニット
２１ 落射照明用光源
２２ 落射用フィルタユニット
２３ 落射シャッタ
２６ 試料ステージ
２７ 対物レンズ
２８ レボルバ
２９ 対物レンズ側光学素子ユニット
３０ キューブユニット
３１、３４ ビームスプリッタ
３３ 中間変倍光学系
３３ａ 変倍ズームレンズ
３４ａ ＡＦ用受光素子
３５ 写真接眼レンズユニット
３５ａ 写真接眼レンズ
３６ 電子カメラ
３７ 駆動制御部
３８ 対物レンズ検出部
３９ リタデーション調整動作検出部
４０ 写真接眼レンズ検出部
４１ 顕微鏡コントロール部
４１ａ 入力部
４１ｂ 表示部
４２ 撮像素子
４３ ＣＤＳ回路
４４ 増幅器（ＡＭＰ）
４５ Ａ／Ｄ変換器
４６ フレームメモリ
４７ 色分離処理部
４９ 色補正部
５０ 色信号γ補正部
５１ 色差マトリックス処理部
５２ 加算部
５３ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
５４ シグナルジェネレータ（ＳＧ）
５５ メモリコントローラ
５６ 内蔵メモリ
５７ 圧縮伸長処理部
５８ 記録媒体
５９ 表示部
６０ 制御部
６１ 操作部
６２ γ補正部
６３ Ｙ信号生成部
６４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理部
６４ａ 水平ハイパスフィルタ
６４ｂ 垂直ハイパスフィルタ
６４ｃ 重み係数生成部
６４ｄ、６４ｅ 積算部
６４ｆ 加算部
６５ コアリング部
６６ エッジ強調処理部
６７ データメモリ
１００ 結像レンズユニット
１０１ ポラライザ
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０５ 微分干渉（ＤＩＣ）プリズム
１０３ コンデンサレンズ
１０４ 対物レンズ
１０６ アナライザ
１６１ 透過シャッタ
２００ 主信号処理部
２０１ エッジ信号処理部
３００、４００ 信号処理部
３０１ 色分離処理部
３０３ 色差マトリックス処理部
３０４、４０１ バイラテラルフィルタ処理部
３０５ 輝度γ補正部
３０６ 減算部
３０７ テクスチャ強調処理部
３０８ 加算部
３７１ オートフォーカス（ＡＦ）ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、
前記観察像を電子的に撮像して画像信号を生成する撮像部と、
前記画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を前記顕微鏡から取得する制御部と、
前記画像に対し、前記方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記顕微鏡は、複数の検鏡法を切り換えて実行可能な光学系を有し、
前記制御部は、前記検鏡法に応じた前記設定情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記画像から水平方向における第１の高周波成分と、垂直方向における第２の高周波成分とを抽出し、前記方向性情報に応じた重みを前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とにそれぞれ与えて加算することを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記顕微鏡は、偏射照明を有し、
前記方向性情報は、前記偏射照明における観察において、前記試料を照射する照明光の照射方向に対応する情報であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、
前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記方向性情報を用いてバイラテラルフィルタ処理における加重係数を算出し、該加重係数を用いて前記画像に対して前記バイラテラルフィルタ処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、
前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記設定情報は、前記画像の周波数特性を表す周波数特性情報を含み、
前記信号処理部は、前記周波数特性情報を用いて前記加重係数のパラメータを設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記周波数特性情報は、前記光学系における前記偏光の分離量であることを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡システム。
【請求項１】
試料からの光を集光して該試料の観察像を生成する顕微鏡と、
前記観察像を電子的に撮像して画像信号を生成する撮像部と、
前記画像信号に対応する画像の方向性に関する方向性情報を含む設定情報を前記顕微鏡から取得する制御部と、
前記画像に対し、前記方向性情報に応じて画像のコントラストを強調する処理を実行する信号処理部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記顕微鏡は、複数の検鏡法を切り換えて実行可能な光学系を有し、
前記制御部は、前記検鏡法に応じた前記設定情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記画像から水平方向における第１の高周波成分と、垂直方向における第２の高周波成分とを抽出し、前記方向性情報に応じた重みを前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とにそれぞれ与えて加算することを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記顕微鏡は、偏射照明を有し、
前記方向性情報は、前記偏射照明における観察において、前記試料を照射する照明光の照射方向に対応する情報であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、
前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記方向性情報を用いてバイラテラルフィルタ処理における加重係数を算出し、該加重係数を用いて前記画像に対して前記バイラテラルフィルタ処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記顕微鏡は、微分干渉観察用の光学系を有し、
前記方向性情報は、前記光学系における偏光の分離方向であることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記設定情報は、前記画像の周波数特性を表す周波数特性情報を含み、
前記信号処理部は、前記周波数特性情報を用いて前記加重係数のパラメータを設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記周波数特性情報は、前記光学系における前記偏光の分離量であることを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８８６８０（Ｐ２０１３−８８６８０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０２００（Ｐ２０１１−２３０２００）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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