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JP2014085600A - Microscope - Google Patents

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JP2014085600A
JP2014085600A JP2012236065A JP2012236065A JP2014085600A JP 2014085600 A JP2014085600 A JP 2014085600A JP 2012236065 A JP2012236065 A JP 2012236065A JP 2012236065 A JP2012236065 A JP 2012236065A JP 2014085600 A JP2014085600 A JP 2014085600A
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Abstract

【課題】階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる顕微鏡を提供すること。
【解決手段】サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、サンプルの像を撮像して画像データを取得する撮像素子と、少なくとも画像データ中の輝度値の階調範囲における所定値より小さい輝度値を有する部分に対してトーンカーブを用いたγ補正を施して、表示用画像データおよび合焦用画像データを生成する画像処理部と、表示用画像データを表示する表示部と、画像処理部でγ補正された合焦用画像データに基づき、サンプルの像を自動的に合焦する制御を行う制御部と、を備え、画像処理部は、表示部に表示する表示用画像データに対して施されたγ補正のγ値よりも小さいγ値を用いて合焦用画像データを生成する。
【選択図】図1
Even when a correction process such as gradation conversion and a plurality of captured images captured by changing exposure conditions are combined to generate an observation image, a quick and accurate autofocus process can be executed. Providing a microscope.
An image sensor that has a plurality of pixels that receive light from a sample, captures an image of the sample, and acquires image data; and at least smaller than a predetermined value in a gradation range of luminance values in the image data An image processing unit for generating display image data and focusing image data by performing γ correction using a tone curve on a portion having a luminance value, a display unit for displaying display image data, and image processing And a control unit that performs control for automatically focusing the sample image based on the focus image data that has been γ-corrected by the image processing unit, and the image processing unit is configured to display the display image data displayed on the display unit. The image data for focusing is generated using a γ value smaller than the γ value of the γ correction performed in the above.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、観察対象のサンプルの像を結像し、この像を撮像する機能を有する顕微鏡に関する。   The present invention relates to a microscope having a function of forming an image of a sample to be observed and capturing the image.

近年、顕微鏡の分野では、オートフォーカス(AF)機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置を搭載し、撮像装置が撮像した画像(観察画像)を表示部で表示する構成を有するものが知られている。撮像装置のAF処理では、CCD等の撮像素子における隣接画素を比較してコントラスト演算を行い、そのコントラスト演算値が最大となる位置を合焦位置とする方法(コントラストAF)が実用化されている。   2. Description of the Related Art In recent years, in the field of a microscope, an image pickup apparatus such as a digital camera having an autofocus (AF) function is mounted and an image (observation image) captured by the image pickup apparatus is displayed on a display unit. . In AF processing of an image pickup apparatus, a method (contrast AF) in which adjacent pixels in an image pickup device such as a CCD are compared and contrast calculation is performed, and a position where the contrast calculation value is maximized is used as a focus position (contrast AF) has been put into practical use .

顕微鏡観察におけるコントラストAFでは、電気制御によって上下方向(Z方向)に移動するステージなどの焦準部の位置(以下、Z位置と呼ぶ)を変えながら撮像を行った後、CPUなどの制御部からZ位置情報を取得し、そのZ位置情報を画像の位置情報として登録し、コントラスト演算の結果からコントラスト値が最大となる合焦位置を探す山登り法が広く実用化されている。この山登り法におけるコントラスト演算では、隣接画素の差分または隣接画素の差分の自乗を画素全体または指定した範囲で平均化することによって算出するのが一般的である。   In contrast AF in microscopic observation, imaging is performed while changing the position of a focusing unit such as a stage that moves in the vertical direction (Z direction) by electric control (hereinafter referred to as the Z position), and then from a control unit such as a CPU. A hill-climbing method for acquiring Z position information, registering the Z position information as image position information, and searching for an in-focus position with the maximum contrast value from the result of contrast calculation has been widely put into practical use. In contrast calculation in this hill-climbing method, calculation is generally performed by averaging the difference between adjacent pixels or the square of the difference between adjacent pixels over the entire pixel or a specified range.

コントラストAFの一例として、ステージをAF開始位置から細かいピッチで移動させながら、コントラストAFを行う技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。この技術では、コントラストAFを高速化するために、ステージの駆動ピッチが大きい粗フォーカス動作(以下、Roughスキャンと呼ぶ)と、ステージの駆動ピッチが小さい密フォーカス動作(以下、Fineスキャンと呼ぶ)との2種類のAF処理を行う。より具体的に、この技術では、Roughスキャンで大まかな合焦位置を見つけた後に、Fineスキャンで正確な合焦位置を見つけている。   As an example of contrast AF, a technique for performing contrast AF while moving the stage from the AF start position at a fine pitch is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this technique, in order to speed up contrast AF, a coarse focus operation with a large stage drive pitch (hereinafter referred to as “Rough scan”) and a fine focus operation with a small stage drive pitch (hereinafter referred to as “Fine scan”). The following two types of AF processing are performed. More specifically, in this technique, after finding a rough focus position by the Rough scan, an accurate focus position is found by the Fine scan.

例えば、焦準部をZ方向に駆動し、Roughスキャンによってコントラストのピーク(閾値を超える位置)を検出し、この検出したピーク位置からFineスキャンによってサンプルSpにおける合焦位置を見つける。図13は、従来のコントラストAFを説明するための図であって、コントラスト曲線の一例を示す図である。   For example, the focusing portion is driven in the Z direction, a contrast peak (position exceeding the threshold) is detected by the rough scan, and the in-focus position in the sample Sp is found from the detected peak position by the fine scan. FIG. 13 is a diagram for explaining the conventional contrast AF, and is a diagram illustrating an example of a contrast curve.

ところで、撮像するサンプルが凹凸形状を有する場合、照明光を照射した際の反射面と非反射面との光の反射率の差が大きいため、反射面に合わせて露光条件を設定すると、画像の非反射面に応じた部分が暗くなり、非反射面に合わせて露光条件を設定すると、画像の反射面に応じた部分が明るくなる。この結果、観察画像において凹凸形状を鮮明に表現できないという問題があった。   By the way, when the sample to be imaged has a concavo-convex shape, the difference in light reflectance between the reflecting surface and the non-reflecting surface when irradiated with illumination light is large. The part corresponding to the non-reflective surface becomes dark, and when the exposure condition is set according to the non-reflective surface, the part corresponding to the reflective surface of the image becomes bright. As a result, there is a problem that the uneven shape cannot be clearly expressed in the observation image.

これに対し、撮像された画像に対して階調変換などの補正処理、例えば、階調変換補正(トーンカーブ補正)により、画像における濃淡の補正を行うことで、凹凸形状を鮮明な画像として生成するようにしていた。なお、階調変換補正(トーンカーブ補正)では、階調の応答特性を示すγ値に応じたカーブ(トーンカーブ)に基づいて、入力画像を階調変換して、画像における濃淡の補正を行うもので、一般的には、γ値をγ>1としてトーンカーブ補正を施すことによって、画像中の暗部を明るくするような補正を行っている。   On the other hand, by performing correction processing such as gradation conversion on the captured image, for example, gradation conversion correction (tone curve correction), the uneven shape is generated as a clear image. I was trying to do it. In tone conversion correction (tone curve correction), tone conversion of an input image is performed based on a curve (tone curve) corresponding to a γ value indicating tone response characteristics, and shading correction is performed in the image. In general, correction is performed to brighten dark portions in an image by performing tone curve correction with a γ value of γ> 1.

また、凹凸形状を鮮明な画像として生成する別の方法として、露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する技術が知られている(例えば、特許文献2を参照)。   As another method for generating a concavo-convex shape as a clear image, a technique for generating an observation image by synthesizing a plurality of captured images captured by changing exposure conditions is known (see, for example, Patent Document 2). ).

特開平10−197784号公報JP-A-10-197784 特開2008−301331号公報JP 2008-301331 A

しかしながら、画像に対して階調変換などの補正処理を行った撮像画像は、合焦位置から大きく外れた位置で得られるものは暗く、合焦位置に近づくにつれて徐々に明るくなっていく。この際、合焦位置から大きく外れた位置における画像のコントラストが、合焦位置に近い位置における画像のコントラストと比して大きくなる場合がある(図14参照)。この場合、コントラストAF時に合焦位置から大きく外れた位置における画像のコントラストをピークとして誤検出し、その結果、合焦位置の誤検出(偽合焦)を招いてしまう。   However, a captured image obtained by performing correction processing such as gradation conversion on an image is dark when obtained at a position greatly deviating from the in-focus position, and gradually becomes brighter as it approaches the in-focus position. At this time, the contrast of the image at a position greatly deviating from the in-focus position may be larger than the contrast of the image at a position close to the in-focus position (see FIG. 14). In this case, the contrast of the image at a position greatly deviating from the focus position at the time of contrast AF is erroneously detected as a peak, and as a result, erroneous detection (false focus) of the focus position is caused.

また、露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する方法において、コントラストAFを実行する場合、画像の取得タイミングを、撮像装置の焦点深度に応じた間隔としなければ、コントラストのピークを検出することができない。スキャン時のピッチは撮像装置の焦点深度に依存し、このピッチが一定の場合、コントラストAFに要する時間は映像信号の取り込み時間(フレームレート)に依存する。   In addition, in a method of generating an observation image by combining a plurality of captured images captured by changing exposure conditions, when performing contrast AF, the image acquisition timing must be an interval according to the depth of focus of the imaging device. The peak of contrast cannot be detected. The pitch at the time of scanning depends on the depth of focus of the imaging device. When this pitch is constant, the time required for contrast AF depends on the video signal capture time (frame rate).

また、複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合、複数枚の画像を処理するため、処理に時間を要してしまうという問題があった。このため、処理時間を短縮することを目的として、AF処理に要する時間の短縮が求められていた。   Further, when an observation image is generated by combining a plurality of captured images, there is a problem that processing takes time because a plurality of images are processed. For this reason, reduction of the time required for AF processing has been demanded for the purpose of shortening the processing time.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる顕微鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is quick even when a plurality of captured images captured by changing a correction process such as gradation conversion and exposure conditions are combined to generate an observation image. An object of the present invention is to provide a microscope capable of executing accurate autofocus processing.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像して画像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子が取得した前記サンプルの像に対し、少なくとも画像データ中の輝度値の階調範囲における所定値より小さい輝度値を有する部分に対してトーンカーブを用いたγ補正を施して、表示用画像データおよび合焦用画像データを生成する画像処理部と、前記画像処理部でγ補正された前記表示用画像データを表示する表示部と、前記画像処理部でγ補正された前記合焦用画像データに基づき、前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行う制御部と、を備え、前記画像処理部は、前記表示部に表示する前記表示用画像データに対して施されたγ補正のγ値よりも小さいγ値を用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microscope according to the present invention condenses light from a sample placed on a stage by an objective lens, and the above-described light is collected based on the collected light. A microscope that generates image data for observation by capturing an image of a sample, the microscope having a plurality of pixels that receive light from the sample, and capturing the image of the sample to acquire image data Γ correction using a tone curve is applied to a portion having a luminance value smaller than a predetermined value in at least the luminance value gradation range in the image data for the element and the sample image acquired by the imaging device. An image processing unit that generates display image data and focusing image data, a display unit that displays the display image data that has been γ-corrected by the image processing unit, and γ correction that is performed by the image processing unit. A control unit that performs control for automatically focusing the image of the sample based on the focused image data, and the image processing unit applies the display image data displayed on the display unit to the display image data. The in-focus image data is generated using a γ value smaller than the γ value of the γ correction applied thereto.

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記画像処理部は、γ値がγ<1である前記トーンカーブを用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention as set forth in the invention described above, the image processing unit generates the focusing image data using the tone curve having a γ value of γ <1.

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記画像処理部は、前記画像データ中の輝度値の階調範囲における所定値以上の輝度値を有する部分のγ値がγ>1であるS字状のトーンカーブを用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention, in the above invention, the image processing unit has a γ value of a portion having a luminance value greater than or equal to a predetermined value in a gradation range of the luminance value in the image data being γ> 1. The focus image data is generated using an S-shaped tone curve.

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、合焦処理終了後、γ値を再設定することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit resets the γ value after the focusing process is completed.

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、合焦処理終了後、γ値を、合焦処理前のγ値に再設定することを特徴とする。   The microscope according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control unit resets the γ value to the γ value before the focusing process after the focusing process is completed.

また、本発明にかかる顕微鏡は、ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像して画像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子が取得した前記サンプルの像に対し、ヒストグラム補正を施す画像処理部と、前記画像処理部によってヒストグラム補正された画像データに基づき、前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。   The microscope according to the present invention condenses the light from the sample placed on the stage by the objective lens, and takes an image of the sample based on the collected light. A microscope for generating data, which includes a plurality of pixels that receive light from the sample, captures an image of the sample, acquires image data, and the sample acquired by the image sensor An image processing unit that performs histogram correction on the image, and a control unit that performs control to automatically focus the image of the sample based on image data that has been histogram corrected by the image processing unit. Features.

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記制御部は、露光条件が互いに異なる複数の前記画像信号を合成することを特徴とする。   In the microscope according to the present invention as set forth in the invention described above, the control unit synthesizes a plurality of the image signals having different exposure conditions.

本発明によれば、AF処理において、表示時(観察時)に施されたγ補正のγ値よりも小さい値で補正、またはヒストグラム補正を施した画像を用いてコントラストを演算するようにしたので、階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができるという効果を奏する。   According to the present invention, in the AF process, the contrast is calculated using an image that has been corrected by a value smaller than the γ value of the γ correction performed at the time of display (observation) or that has been subjected to histogram correction. The effect that it is possible to execute a quick and accurate autofocus process even when an observation image is generated by combining a plurality of captured images captured by changing correction processing such as gradation conversion and exposure conditions. Play.

図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の全体構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a microscope according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡が行うAF処理を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing AF processing performed by the microscope according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a focusing process performed by the microscope according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a focusing process performed by the microscope according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施の形態1において補正処理が施される前の画像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an image before the correction process is performed in the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態1において補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of an image after the correction process is performed in the first embodiment of the present invention. 図7は、従来の補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an image after a conventional correction process is performed. 図8は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の全体構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a microscope according to the second embodiment of the present invention. 図9は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡が行うAF処理を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing AF processing performed by the microscope according to the second embodiment of the present invention. 図10は、本発明の実施の形態2において補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an image after the correction process is performed in the second embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施の形態3において補正処理が施される前の画像の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of an image before the correction process is performed in the third embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態3において補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of an image after the correction process is performed in the third embodiment of the present invention. 図13は、従来のコントラストAFを説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining conventional contrast AF. 図14は、従来のコントラストAFを説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining conventional contrast AF.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. The drawings referred to in the following description only schematically show the shape, size, and positional relationship so that the contents of the present invention can be understood. That is, the present invention is not limited only to the shape, size, and positional relationship illustrated in each drawing.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の全体構成を示す模式図である。同図に示す顕微鏡1は、オートフォーカス(AF)機能を有しており、顕微鏡架台2、ステージ3、投光管4、撮像装置5、制御装置6、表示装置7を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a microscope according to the first embodiment of the present invention. The microscope 1 shown in FIG. 1 has an autofocus (AF) function, and includes a microscope mount 2, a stage 3, a light projection tube 4, an imaging device 5, a control device 6, and a display device 7.

顕微鏡架台2は、ステージ3を固定して支持するステージ支持部21と、投光管4を上下動可能に支持する投光管支持部22と、投光管4の上下動を制御する駆動モータ制御部23とを有する。   The microscope mount 2 includes a stage support portion 21 that fixes and supports the stage 3, a light projection tube support portion 22 that supports the light projection tube 4 so as to move up and down, and a drive motor that controls the vertical movement of the light projection tube 4. And a control unit 23.

駆動モータ制御部23は、制御装置6から送られてくるモータ駆動量に基づいて、投光管4が有する駆動モータ45を駆動させることにより、投光管4および撮像装置5を上下動させる。   The drive motor control unit 23 moves the light projecting tube 4 and the imaging device 5 up and down by driving a drive motor 45 included in the light projecting tube 4 based on the motor drive amount sent from the control device 6.

投光管4は、結像光学系41と、光源42と、光源制御部43と、ハーフミラー44と、駆動モータ45と、を有する。投光管4は、対物レンズ8を保持する。   The light projecting tube 4 includes an imaging optical system 41, a light source 42, a light source control unit 43, a half mirror 44, and a drive motor 45. The light projecting tube 4 holds the objective lens 8.

光源42から出射した光は、ハーフミラー44で反射して対物レンズ8を経由してステージ3に載置されたサンプルSpへ照射される。これに対し、サンプルSpによって反射された光は、対物レンズ8からハーフミラー44を経由し、結像光学系41を通過して撮像素子51で集光されて電気信号へ光電変換される。   The light emitted from the light source 42 is reflected by the half mirror 44 and applied to the sample Sp placed on the stage 3 via the objective lens 8. On the other hand, the light reflected by the sample Sp passes from the objective lens 8 via the half mirror 44, passes through the imaging optical system 41, is condensed by the image sensor 51, and is photoelectrically converted into an electric signal.

駆動モータ45は、投光管4および撮像装置5を駆動する駆動手段の機能を有する。以下、投光管4および撮像装置5をまとめて「ヘッド部」という。   The drive motor 45 has a function of a drive unit that drives the light projecting tube 4 and the imaging device 5. Hereinafter, the light projecting tube 4 and the imaging device 5 are collectively referred to as a “head portion”.

撮像装置5は、CCDまたはCMOS等の撮像素子51と、撮像素子51が取得した信号に対してA/D変換等の信号処理を施す信号処理部52と、撮像装置5(撮像素子51および信号処理部52)の動作を制御する撮像制御部53とを有する。   The imaging device 5 includes an imaging device 51 such as a CCD or a CMOS, a signal processing unit 52 that performs signal processing such as A / D conversion on a signal acquired by the imaging device 51, and the imaging device 5 (the imaging device 51 and the signal). And an imaging control unit 53 that controls the operation of the processing unit 52).

制御装置6は、入力部61と、コントラスト演算部62と、画像処理部63と、記憶部64と、制御部65とを有する。コントラスト演算部62は、撮像装置5から画像データを受信し、該画像データのコントラスト値を算出するコントラスト演算を行う。   The control device 6 includes an input unit 61, a contrast calculation unit 62, an image processing unit 63, a storage unit 64, and a control unit 65. The contrast calculation unit 62 receives image data from the imaging device 5 and performs contrast calculation for calculating a contrast value of the image data.

画像処理部63は、例えば、ホワイトバランス(WB)調整処理、ゲイン調整処理、γ補正処理、D/A変換処理、フォーマット変更処理などを行う。また、画像処理部63は、画像の生成にかかるモードが、複数枚合成モードに設定されている場合、対象の画像(露光条件が互いに異なる画像信号)を合成して、一枚の観察画像を生成する。以下、画像中の輝度値の階調範囲における所定値(例えば中央値)を境界として、この中央値より小さい輝度値を有する部分を暗部、中央値以上の輝度値を有する部分を明部という。   The image processing unit 63 performs, for example, white balance (WB) adjustment processing, gain adjustment processing, γ correction processing, D / A conversion processing, format change processing, and the like. The image processing unit 63 combines the target images (image signals having different exposure conditions) when the image generation mode is set to the multiple image combining mode, and generates one observation image. Generate. Hereinafter, with a predetermined value (for example, the median value) in the gradation range of the luminance value in the image as a boundary, a portion having a luminance value smaller than the median value is referred to as a dark portion, and a portion having a luminance value greater than the median value is referred to as a bright portion.

ホワイトバランス調整処理では、RGB画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。具体的には、ホワイトバランス調整処理は、RGB画像信号に含まれる色温度に基づいて、RGB画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。   In the white balance adjustment process, the white balance of the RGB image signal is automatically adjusted. Specifically, the white balance adjustment process automatically adjusts the white balance of the RGB image signal based on the color temperature included in the RGB image signal.

ゲイン調整処理では、RGB画像信号のゲイン調整を行う。γ補正処理では、RGB画像信号の階調補正(γ補正)を行う。このとき、画像処理部63は、表示装置7に表示させる画像データ(表示用画像データ)と、制御部65による合焦処理時に用いる画像データ(合焦用画像データ)とについて、それぞれ異なるγ値を用いてγ補正を行う。本実施の形態1では、合焦用画像データに対するγ値において、階調の応答特性を示すγ値は全入力に対してγ値がγ<1となるように設定されている。一方、表示用画像データに対するγ値は、例えばγ>1に設定されている。そして、このγ値に応じたトーンカーブに基づいて、撮像装置5で取得された画像の階調補正を行う。なお、合焦用画像データに対するγ補正において、階調の応答特性を示すγ値は、γ<1となるように設定するとしたが、γ<1の領域を含む任意の値でも設定できる。   In the gain adjustment process, the gain of the RGB image signal is adjusted. In the γ correction process, gradation correction (γ correction) of the RGB image signal is performed. At this time, the image processing unit 63 uses different γ values for the image data (display image data) to be displayed on the display device 7 and the image data (focusing image data) used during the focusing process by the control unit 65. Is used to perform γ correction. In the first embodiment, in the γ value for the focusing image data, the γ value indicating the tone response characteristic is set so that the γ value is γ <1 for all inputs. On the other hand, the γ value for the display image data is set to γ> 1, for example. Then, based on the tone curve corresponding to the γ value, tone correction of the image acquired by the imaging device 5 is performed. In the γ correction for the focusing image data, the γ value indicating the tone response characteristic is set so as to satisfy γ <1, but any value including a region where γ <1 can be set.

D/A変換処理では、階調補正後のRGB画像信号をアナログ信号に変換する。フォーマット変更処理では、アナログ信号に変換された画像信号を所定のファイルフォーマットに変更して表示装置7に出力する。   In the D / A conversion process, the RGB image signal after gradation correction is converted into an analog signal. In the format change process, the image signal converted into the analog signal is changed to a predetermined file format and output to the display device 7.

記憶部64は、顕微鏡1の動作を制御するプログラム(アプリケーションソフトウェア)を記憶する。また、記憶部64は、撮像処理にかかる情報(フレームレート、露光時間(シャッタ速度)、光源42の明るさ(ゲイン)など)を記憶する。記憶部64は、例えばフラッシュメモリ、RAM、ROM等の半導体メモリや、HDD、MO、CD−R、DVD−R等の記録媒体および該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。   The storage unit 64 stores a program (application software) that controls the operation of the microscope 1. The storage unit 64 also stores information related to the imaging process (frame rate, exposure time (shutter speed), brightness of the light source 42 (gain), etc.). The storage unit 64 is realized by, for example, a semiconductor memory such as a flash memory, a RAM, and a ROM, a recording medium such as an HDD, MO, CD-R, and DVD-R, and a drive device that drives the recording medium.

制御部65は、CPU等を用いて構成され、顕微鏡1全体の動作を統括的に制御する。制御部65は、サンプルSpの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う。制御部65は、コントラスト演算部62による演算結果の最大値および該最大値をとるときのZ座標等を記憶部64に書き込んで記憶させる。制御部65は、光源制御部43に対して光源42の明るさを調整するための指示信号を送信する。   The control unit 65 is configured using a CPU or the like, and comprehensively controls the operation of the microscope 1 as a whole. The control unit 65 performs autofocus for automatically focusing the image of the sample Sp. The control unit 65 writes and stores the maximum value of the calculation result by the contrast calculation unit 62 and the Z coordinate when the maximum value is obtained in the storage unit 64. The control unit 65 transmits an instruction signal for adjusting the brightness of the light source 42 to the light source control unit 43.

表示装置7は、表示用画像データに応じた顕微鏡画像等を表示するモニタ画面と、顕微鏡操作用GUIタッチパネルとを有する。タッチパネルは、モニタ画面上に積層され、外部からの接触位置に応じた入力信号を受け付ける。   The display device 7 includes a monitor screen for displaying a microscope image or the like corresponding to the display image data, and a microscope operation GUI touch panel. A touch panel is laminated | stacked on a monitor screen, and receives the input signal according to the contact position from the outside.

以上の構成を有する顕微鏡1では、タッチパネルを介してオートフォーカス(AF)処理を行う旨の指示が入力部61に入力された場合、制御部65の制御のもと、AF処理を実行する。図2は、本実施の形態1にかかる顕微鏡1が行うAF処理を示すフローチャートである。   In the microscope 1 having the above configuration, when an instruction to perform autofocus (AF) processing is input to the input unit 61 via the touch panel, AF processing is executed under the control of the control unit 65. FIG. 2 is a flowchart illustrating AF processing performed by the microscope 1 according to the first embodiment.

まず、制御部65は、オートフォーカス(AF)処理を行う旨の指示が入力されると、現在設定されているモードが、複数枚合成モードであるか否かを判断する(ステップS101)。ここで、制御部65は、複数枚合成モードに設定されていると判断した場合(ステップS101:Yes)、複数枚合成モードの設定をオフにする(ステップS102)。その後、制御部65は、ステップS103に移行する。   First, when an instruction to perform autofocus (AF) processing is input, the control unit 65 determines whether or not the currently set mode is the multiple-sheet composition mode (step S101). Here, when the control unit 65 determines that the multiple sheet combining mode is set (step S101: Yes), the control unit 65 turns off the setting of the multiple sheet combining mode (step S102). Thereafter, the control unit 65 proceeds to step S103.

一方、設定モードが、複数枚合成モードではないと判断した場合(ステップS101:No)、制御部65は、ステップS103に移行する。   On the other hand, when it is determined that the setting mode is not the multiple-sheet combining mode (step S101: No), the control unit 65 proceeds to step S103.

制御部65は、複数枚合成モードが未設定の状態において、階調変換関数のγ値をγ<1に設定する(ステップS103)。その後、制御部65は、後述する合焦処理を行う(ステップS104)。合焦処理完了後、制御部65は、γ値をステップS103における設定前の値に再設定する(ステップS105)。   The control unit 65 sets the γ value of the gradation conversion function to γ <1 in a state where the multiple sheet combining mode is not set (step S103). Thereafter, the control unit 65 performs a focusing process described later (step S104). After the focusing process is completed, the control unit 65 resets the γ value to the value before setting in step S103 (step S105).

その後、制御部65は、設定すべきモードが複数枚合成モードであるか否かを判断する(ステップS106)。ここで、制御部65は、設定すべきモードが複数枚合成モードである場合(ステップS106:Yes)、複数枚合成モードをオンにして処理を終了する(ステップS107)。一方で、制御部65は、設定すべきモードが複数枚合成モードでない場合(ステップS106:No)、モードの再設定を行わずに処理を終了する。   Thereafter, the control unit 65 determines whether or not the mode to be set is the multiple-sheet composition mode (step S106). Here, when the mode to be set is the multiple sheet combining mode (step S106: Yes), the control unit 65 turns on the multiple sheet combining mode and ends the process (step S107). On the other hand, when the mode to be set is not the multi-sheet composition mode (step S106: No), the control unit 65 ends the process without resetting the mode.

ここで、図2のステップS104における合焦処理について図3,4を参照して説明する。図3は、本実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を示すフローチャートである。図4は、本実施の形態1にかかる顕微鏡が行う合焦処理を説明する図である。   Here, the focusing process in step S104 of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart illustrating the focusing process performed by the microscope according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining a focusing process performed by the microscope according to the first embodiment.

制御部65は、駆動モータ制御部23に対して信号を送り、ヘッド部が予め決まっている開始位置に移動するように駆動モータ45を駆動する(ステップS201)。ヘッド部は、例えば、駆動モータ45の駆動によって、AF範囲/2の距離を、Near方向に向かって移動する。   The control unit 65 sends a signal to the drive motor control unit 23 to drive the drive motor 45 so that the head unit moves to a predetermined start position (step S201). For example, the head unit moves a distance of AF range / 2 toward the Near direction by driving the drive motor 45.

次に、制御部65は、駆動モータ制御部23に対して、予め決まっている粗サーチピッチで駆動モータ45を駆動する指示信号を出力する(ステップS202)。ヘッド部は、駆動モータ45の駆動により、粗サーチピッチでFar方向に移動する。   Next, the control unit 65 outputs an instruction signal for driving the drive motor 45 at a predetermined coarse search pitch to the drive motor control unit 23 (step S202). The head unit moves in the Far direction at a rough search pitch by driving of the drive motor 45.

続いて、制御部65は、撮像装置5が撮像した画像データを取得し(ステップS203)、この画像データに対してγ補正処理を施す(ステップS204)。その後、γ補正処理が施された画像データ(合焦用画像データ)に対してコントラスト演算を行う(ステップS205)。ここで、コントラスト演算に用いる画像データは、画像処理部63によって少なくともγ補正が施されている。これにより、粗サーチによるコントラスト曲線CAを得る。   Subsequently, the control unit 65 acquires image data captured by the imaging device 5 (step S203), and performs γ correction processing on the image data (step S204). Thereafter, contrast calculation is performed on the image data (focusing image data) that has been subjected to the γ correction processing (step S205). Here, the image data used for the contrast calculation is at least γ-corrected by the image processing unit 63. Thereby, the contrast curve CA by the rough search is obtained.

その後、制御部65は、サーチ終了条件が成立するか否かを判定する(ステップS206)。サーチ終了条件の条件式は、以下の式(1)で与えられる。
コントラスト演算のピーク値×1/2>現在のコントラスト値 ・・・(1)
なお、左辺の1/2の代わりに1より小さい別の値を適用してもよい。また、サーチ終了条件として式(1)を適用する代わりに、例えばピーク値を超えてから所定回数連続してコントラスト演算の値が小さくなった場合にサーチを終了するようにしてもよい。
Thereafter, the control unit 65 determines whether or not a search end condition is satisfied (step S206). The conditional expression for the search end condition is given by the following expression (1).
Contrast calculation peak value × 1/2> current contrast value (1)
Note that another value smaller than 1 may be applied instead of 1/2 of the left side. Further, instead of applying the expression (1) as the search end condition, for example, the search may be ended when the value of the contrast calculation becomes small a predetermined number of times after the peak value is exceeded.

ステップS206でサーチ条件が成立する場合(ステップS206:Yes)、制御部65はステップS207へ移行する。一方、ステップS206でサーチ条件が成立しない場合(ステップS206:No)、制御部65はステップS202へ戻る。   When the search condition is satisfied in step S206 (step S206: Yes), the control unit 65 proceeds to step S207. On the other hand, when the search condition is not satisfied in step S206 (step S206: No), the control unit 65 returns to step S202.

ステップS207において、制御部65は、検出したピーク位置(検出ピーク位置)からNear方向へ所定距離Dp戻した位置である微サーチ開始位置を算出する(ステップS207)。   In step S207, the control unit 65 calculates a fine search start position that is a position returned by a predetermined distance Dp in the Near direction from the detected peak position (detected peak position) (step S207).

続いて、制御部65は、駆動モータ制御部23に信号を送り、駆動モータ45を駆動させて、ステップS207で算出した微サーチ開始位置にヘッド部を移動させる(ステップS208)。   Subsequently, the control unit 65 sends a signal to the drive motor control unit 23 to drive the drive motor 45 to move the head unit to the fine search start position calculated in step S207 (step S208).

その後、制御部65は、駆動モータ制御部23に対して信号を送信し、予め決まっている微サーチピッチで駆動モータ45を駆動させる(ステップS209)。この後、制御部65は、撮像装置5が撮像した画像データを取得し(ステップS210)、コントラスト演算を行う(ステップS211)。ここで、コントラスト演算に用いる画像データは、画像処理部63によって少なくともγ補正が施されている。これにより、微サーチによるコントラスト曲線CBを得る。   Thereafter, the control unit 65 transmits a signal to the drive motor control unit 23 to drive the drive motor 45 at a predetermined fine search pitch (step S209). Thereafter, the control unit 65 acquires image data captured by the imaging device 5 (step S210), and performs contrast calculation (step S211). Here, the image data used for the contrast calculation is at least γ-corrected by the image processing unit 63. Thereby, a contrast curve CB by fine search is obtained.

続いて、制御部65は、上記式(1)のサーチ終了条件が成立するか否かを判定する(ステップS212)。判定の結果、サーチ終了条件が成立する場合(ステップS212:Yes)、ヘッド部を検出ピーク位置へ移動させ(ステップS213)、一連の合焦処理を終了する。一方、ステップS211でサーチ条件が成立しない場合(ステップS212:No)、制御部65はステップS209へ戻る。   Subsequently, the control unit 65 determines whether or not the search end condition of the above formula (1) is satisfied (step S212). As a result of the determination, if the search end condition is satisfied (step S212: Yes), the head portion is moved to the detection peak position (step S213), and a series of focusing processes is ended. On the other hand, when the search condition is not satisfied in step S211 (step S212: No), the control unit 65 returns to step S209.

ここで、最大輝度値をIMAX、xを画像処理部63に入力される画像データの輝度値、yを画像処理部63から出力される画像データの輝度値としたとき、γ値は、下記式(2)を参照して設定されることが好ましい。
Here, when the maximum luminance value is I MAX , x is the luminance value of the image data input to the image processing unit 63, and y is the luminance value of the image data output from the image processing unit 63, the γ value is It is preferably set with reference to equation (2).

図5は、本実施の形態1において補正処理が施される前の画像の一例を示す図である。図6は、本実施の形態1において補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。図7は、従来の補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。図5〜図7において、(a)は実際に撮像された画像を示し、(b)はγ値がγ=1(図5)、γ<1(図6)、γ>1(図7)における信号の入出力の関係(トーンカーブ)を示すグラフであり、(c)は(a)中の点Aと点Bとを結ぶ直線上、点Aと点Bとを結ぶ直線上、点Aと点Bとを結ぶ直線上の各画素が出力する信号強度を示す画素−信号強度グラフ(輝度プロファイル)である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image before the correction process is performed in the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image after the correction processing is performed in the first embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an image after a conventional correction process is performed. 5 to 7, (a) shows an actually captured image, and (b) shows that the γ value is γ = 1 (FIG. 5), γ <1 (FIG. 6), and γ> 1 (FIG. 7). (C) is a straight line connecting point A 0 and point B 0 and a straight line connecting point A 1 and point B 1 in (a). FIG. 4 is a pixel-signal intensity graph (luminance profile) showing the signal intensity output from each pixel on the straight line connecting the point A 2 and the point B 2 .

図6(a)に示すγ<1でγ補正された画像は、図5(a)に示す補正前の画像(γ=1でγ補正された画像)と比して濃淡が明確になっている。また、図6(c)の輝度プロファイルでは、図5(c)の輝度プロファイルと比してピークと暗部との差が大きく、より大きいコントラストが得られることがわかる。これにより、γ<1でγ補正した画像によって、暗部におけるノイズを小さくした画像を得ることができる。この結果、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制することができる。   The image γ-corrected with γ <1 shown in FIG. 6A becomes clearer than the image before correction shown in FIG. 5A (an image γ-corrected with γ = 1). Yes. Further, it can be seen that the brightness profile in FIG. 6C has a larger difference between the peak and the dark part than the brightness profile in FIG. As a result, an image in which noise in the dark portion is reduced can be obtained from an image that has been γ corrected with γ <1. As a result, it is possible to prevent the contrast from becoming unnecessarily large even when imaging is performed at a position deviating from the focal position.

一方で、図7(a)に示すγ>1でγ補正された画像は、図5(a)に示す補正前の画像(γ=1でγ補正された画像)と比して濃淡が明確になっているものの、図7(c)の輝度プロファイルでは、図5(c)の輝度プロファイルと比して、暗部における強度変化が大きく、暗部のノイズが大きいことがわかる。   On the other hand, the image γ-corrected with γ> 1 shown in FIG. 7A is clearer than the image before correction shown in FIG. 5A (an image γ-corrected with γ = 1). However, in the luminance profile of FIG. 7C, the intensity change in the dark part is large and the noise in the dark part is large compared to the luminance profile of FIG.

上述した本実施の形態1によれば、AF処理において、γ<1に設定してγ補正を施した画像を用いてコントラストを演算するようにしたので、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制し、階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。   According to the first embodiment described above, in the AF process, the contrast is calculated using an image that has been set to γ <1 and subjected to γ correction, so that the image is taken at a position that is out of the focus position. Even if it is a case where the contrast is suppressed from becoming unnecessarily large, and an observation image is generated by combining a plurality of captured images captured by changing correction processing such as gradation conversion and exposure conditions, A quick and accurate autofocus process can be executed.

なお、本実施例の形態1では、AF処理において、γ<1に設定してγ補正を施した画像を用いてコントラストを演算するものとして説明したが、AF処理時におけるγ値が、観察画像の表示時(観察時)におけるγ値よりも小さければよい。   In the first embodiment of the present embodiment, it has been described that the contrast is calculated using an image that has been subjected to γ correction by setting γ <1 in the AF processing. However, the γ value at the time of the AF processing is the observation image. It is sufficient that it is smaller than the γ value at the time of display (observation).

(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡1aの全体構成を示す模式図である。なお、図1等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。実施の形態2にかかる顕微鏡1aでは、上述した制御装置6に代えて、画像処理部63aと、制御部65aとを有する制御装置6aを備える。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of the microscope 1a according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure demonstrated in FIG. The microscope 1a according to the second embodiment includes a control device 6a including an image processing unit 63a and a control unit 65a instead of the control device 6 described above.

画像処理部63aは、上述した画像処理部63と同様に、例えば、ホワイトバランス(WB)調整処理、ゲイン調整処理、γ補正処理、D/A変換処理、フォーマット変更処理などを行う。また、画像処理部63aは、画像の生成にかかるモードが、複数枚合成モードに設定されている場合、対象の画像を合成して、一枚の観察画像を生成する。画像処理部63aは、合焦用画像データにかかるγ補正を行う際、暗部側がγ<1、明部側がγ>1となるS字のトーンカーブを用いて補正処理を施す。   Similar to the image processing unit 63 described above, the image processing unit 63a performs, for example, white balance (WB) adjustment processing, gain adjustment processing, γ correction processing, D / A conversion processing, format change processing, and the like. The image processing unit 63a generates a single observation image by combining the target images when the image generation mode is set to the multiple image combining mode. When performing γ correction on the focusing image data, the image processing unit 63a performs correction processing using an S-shaped tone curve in which γ <1 on the dark side and γ> 1 on the bright side.

制御部65aは、CPU等を用いて構成され、顕微鏡1a全体の動作を統括的に制御する。制御部65aは、サンプルSpの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う。制御部65aは、コントラスト演算部62による演算結果の最大値および該最大値をとるときのZ座標等を記憶部64に書き込んで記憶させる。制御部65は、光源制御部43に対して光源42の明るさを調整するための指示信号を送信する。   The control unit 65a is configured using a CPU or the like, and comprehensively controls the operation of the entire microscope 1a. The control unit 65a performs autofocus for automatically focusing the image of the sample Sp. The control unit 65a writes and stores the maximum value of the calculation result by the contrast calculation unit 62 and the Z coordinate when the maximum value is obtained in the storage unit 64. The control unit 65 transmits an instruction signal for adjusting the brightness of the light source 42 to the light source control unit 43.

顕微鏡1aでは、タッチパネルを介してAF処理を行う旨の指示が入力部61に入力された場合、制御部65aの制御のもと、AF処理を実行する。図9は、本実施の形態2にかかる顕微鏡1aが行うAF処理を示すフローチャートである。   In the microscope 1a, when an instruction to perform AF processing is input to the input unit 61 via the touch panel, the AF processing is executed under the control of the control unit 65a. FIG. 9 is a flowchart illustrating AF processing performed by the microscope 1a according to the second embodiment.

まず、制御部65aは、AF処理を行う旨の指示が入力されると、現在設定されているモードが、複数枚合成モードであるか否かを判断する(ステップS301)。ここで、制御部65aは、複数枚合成モードに設定されていると判断した場合(ステップS301:Yes)、複数枚合成モードの設定をオフにする(ステップS302)。その後、制御部65aは、ステップS303に移行する。   First, when an instruction to perform AF processing is input, the control unit 65a determines whether or not the currently set mode is a multiple-sheet composition mode (step S301). Here, when the control unit 65a determines that the multiple-sheet combining mode is set (step S301: Yes), the control unit 65a turns off the setting of the multiple-sheet combining mode (step S302). Thereafter, the controller 65a proceeds to step S303.

一方、設定モードが、複数枚合成モードではないと判断した場合(ステップS301:No)、制御部65aは、ステップS303に移行する。   On the other hand, when it is determined that the setting mode is not the multiple-sheet combining mode (step S301: No), the control unit 65a proceeds to step S303.

制御部65aは、複数枚合成モードが未設定の状態において、階調変換関数のグラフをS字のトーンカーブに設定する(ステップS303)。その後、制御部65aは、S字のトーンカーブによるγ補正が施された合焦用の画像データを用いて、上述した合焦処理を行う(ステップS304)。   The controller 65a sets the tone conversion function graph to an S-shaped tone curve in a state where the multiple-sheet composition mode is not set (step S303). After that, the control unit 65a performs the above-described focusing process using the focusing image data that has been subjected to the γ correction by the S-shaped tone curve (step S304).

合焦処理完了後、制御部65aは、γ値(階調変換関数のグラフ)をステップS303における設定前の値に再設定する(ステップS305)。   After the focusing process is completed, the control unit 65a resets the γ value (gradation conversion function graph) to the value before the setting in step S303 (step S305).

その後、制御部65aは、設定すべきモードが複数枚合成モードであるか否かを判断する(ステップS306)。ここで、制御部65aは、設定すべきモードが複数枚合成モードである場合(ステップS306:Yes)、複数枚合成モードをオンにして処理を終了する(ステップS307)。一方で、制御部65aは、設定すべきモードが複数枚合成モードでない場合(ステップS306:No)、モードの再設定を行わずに処理を終了する。   Thereafter, the control unit 65a determines whether or not the mode to be set is the multi-sheet composition mode (step S306). Here, when the mode to be set is the multiple-sheet combining mode (step S306: Yes), the control unit 65a turns on the multiple-sheet combining mode and ends the process (step S307). On the other hand, when the mode to be set is not the multi-sheet composition mode (step S306: No), the control unit 65a ends the process without resetting the mode.

図10は、本実施の形態2において補正処理が施される前の画像の一例を示す図である。ここで、図10(a)は実際に撮像された画像を示し、図10(b)は階調変換関数のグラフがS字のトーンカーブである場合における信号の入出力の関係を示すグラフであり、図10(c)は図10(a)中の点Aと点Bとを結ぶ直線上の各画素が出力する信号強度を示す画素−信号強度グラフ(輝度プロファイル)である。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image before the correction process is performed in the second embodiment. Here, FIG. 10A shows an actually captured image, and FIG. 10B is a graph showing a signal input / output relationship when the tone conversion function graph is an S-shaped tone curve. FIG. 10C is a pixel-signal intensity graph (luminance profile) showing the signal intensity output from each pixel on the straight line connecting the point A 3 and the point B 3 in FIG.

図10(a)に示すS字のトーンカーブでγ補正された画像は、図5(a)に示す補正前の画像(γ=1でγ補正された画像)と比して濃淡が明確になっている。また、図10(c)の輝度プロファイルでは、図5(c)の輝度プロファイルと比してピークと暗部との差が大きく、より大きいコントラストが得られることがわかる。これにより、S字のトーンカーブでγ補正した画像によって、暗部におけるノイズを小さくした画像を得ることができる。この結果、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制することができる。   The image that has been γ-corrected with the S-shaped tone curve shown in FIG. 10A is clearer than the image before correction shown in FIG. 5A (an image that has been γ-corrected with γ = 1). It has become. Further, in the luminance profile of FIG. 10C, it can be seen that the difference between the peak and the dark portion is larger than that of the luminance profile of FIG. As a result, an image in which noise in the dark portion is reduced can be obtained from an image that has been γ-corrected with an S-shaped tone curve. As a result, it is possible to prevent the contrast from becoming unnecessarily large even when imaging is performed at a position deviating from the focal position.

上述した本実施の形態2によれば、AF処理において、S字のトーンカーブでγ補正を施した画像を用いてコントラストを演算するようにしたので、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制し、階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。   According to the second embodiment described above, in the AF process, the contrast is calculated using an image that has been γ-corrected with an S-shaped tone curve. Even when there is an unnecessary increase in contrast, it is quick even when generating an observation image by combining multiple captured images captured by changing correction processing such as gradation conversion and exposure conditions. In addition, accurate autofocus processing can be executed.

また、上述した本実施の形態2によれば、S字のトーンカーブによってγ補正を施して暗部のノイズを低減するとともに、明部の輝度値を上げることによって、合焦位置から外れた位置でのコントラストを小さくするとともに、合焦位置におけるコントラストを大きくすることができる。これにより、偽合焦を抑制することができる。   Further, according to the above-described second embodiment, γ correction is performed by the S-shaped tone curve to reduce the noise in the dark part, and the brightness value in the bright part is increased, so that the position deviated from the in-focus position. The contrast at the in-focus position can be increased. Thereby, false focusing can be suppressed.

(実施の形態3)
図11は、本発明の実施の形態3において補正処理が施される前の画像の一例を示す図である。図12は、本実施の形態3において補正処理が施された後の画像の一例を示す図である。図11,12において、(a)は実際に撮像された画像を示し、(b)は(a)中の点A10と点B10とを結ぶ直線上および点Aと点Bとを結ぶ直線上の各画素が出力する信号強度を示す画素−信号強度グラフ(輝度プロファイル)であり、(c)は(b)に示す画素−信号強度グラフにおける各輝度値の頻度を示す輝度値−頻度グラフ(ヒストグラム)である。実施の形態3では、合焦用画像データに対し、上述した実施の形態1,2の画像処理部63または63aがγ補正に代えて、ヒストグラム補正を行う。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a diagram showing an example of an image before the correction process is performed in the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an image after the correction process is performed in the third embodiment. 11 and 12, (a) shows an actually captured image, and (b) shows a straight line connecting point A 10 and point B 10 in (a) and points A 4 and B 4 . It is a pixel-signal intensity graph (luminance profile) indicating the signal intensity output by each pixel on the connecting line, and (c) is a luminance value indicating the frequency of each luminance value in the pixel-signal intensity graph shown in (b). It is a frequency graph (histogram). In the third embodiment, the image processing unit 63 or 63a of the first and second embodiments described above performs histogram correction on the focusing image data instead of γ correction.

図12(a)に示すヒストグラム補正された画像は、図11(a)に示す補正前の画像と比して濃淡が明確になっている。また、図12(b)の輝度プロファイルでは、図11(b)の輝度プロファイルと比してピークの頂点が平坦化され、より大きいコントラストが得られることがわかる。また、図12(c)のヒストグラムでは、図11(c)のヒストグラムと比して輝度値の頻度が平坦化されていることがわかる。これにより、ヒストグラム補正を施した画像によって、暗部におけるノイズを小さくした画像を得ることができる。この結果、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制することができる。   The histogram-corrected image shown in FIG. 12A is clearer than the uncorrected image shown in FIG. 11A. In addition, it can be seen that the peak of the peak is flattened in the luminance profile of FIG. 12B compared to the luminance profile of FIG. In addition, in the histogram of FIG. 12C, it can be seen that the frequency of the luminance value is flattened as compared with the histogram of FIG. Thereby, an image in which noise in a dark part is reduced can be obtained by an image subjected to histogram correction. As a result, it is possible to prevent the contrast from becoming unnecessarily large even when imaging is performed at a position deviating from the focal position.

上述した本実施の形態3によれば、AF処理において、ヒストグラム補正を施した画像を用いてコントラストを演算するようにしたので、焦点位置から外れた位置で撮像した場合であっても、コントラストが不要に大きくなることを抑制し、階調変換などの補正処理や露光条件を変えて撮像した複数の撮像画像を合成して観察画像を生成する場合であっても、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。   According to the third embodiment described above, since the contrast is calculated using the image subjected to the histogram correction in the AF process, the contrast is obtained even when the image is taken at a position out of the focus position. Quick and accurate autofocus processing even when generating an observation image by combining correction images such as tone conversion and changing the exposure conditions and combining multiple captured images to suppress unnecessary increase Can be executed.

また、上述した本実施の形態3によれば、ヒストグラム補正を施して明部の輝度値を上げることによって、合焦位置におけるコントラストを大きくすることができる。これにより、偽合焦を抑制することができる。   Further, according to the third embodiment described above, the contrast at the in-focus position can be increased by performing histogram correction to increase the brightness value of the bright part. Thereby, false focusing can be suppressed.

また、上述した実施の形態では、正立型の顕微鏡を例に説明したが、例えば、AF処理を行ってサンプルのサンプル像を撮像する倒立型の顕微鏡、サンプルを撮像する撮像機能および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、例えば、ビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, an erecting microscope has been described as an example. For example, an inverted microscope that performs AF processing to capture a sample image of a sample, an imaging function that captures a sample, and an image are displayed. The present invention can also be applied to an imaging apparatus having a display function to be performed, such as a video microscope.

以上のように、本発明にかかる顕微鏡は、迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することに有用である。   As described above, the microscope according to the present invention is useful for executing a quick and accurate autofocus process.

1,1a 顕微鏡
2 顕微鏡架台
3 ステージ
4 投光管
5 撮像装置
6,6a 制御装置
7 表示装置
8 対物レンズ
21 ステージ支持部
22 投光管支持部
23 駆動モータ制御部
41 結像光学系
42 光源
43 光源制御部
44 ハーフミラー
45 駆動モータ
51 撮像素子
52 信号処理部
53 撮像制御部
61 入力部
62 コントラスト演算部
63,63a 画像処理部
64 記憶部
65,65a 制御部
Sp サンプル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Microscope 2 Microscope mount 3 Stage 4 Projection tube 5 Imaging device 6, 6a Control device 7 Display device 8 Objective lens 21 Stage support part 22 Projection tube support part 23 Drive motor control part 41 Imaging optical system 42 Light source 43 Light source control unit 44 Half mirror 45 Drive motor 51 Imaging element 52 Signal processing unit 53 Imaging control unit 61 Input unit 62 Contrast calculation unit 63, 63a Image processing unit 64 Storage unit 65, 65a Control unit Sp sample

Claims (7)

ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、
前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像して画像データを取得する撮像素子と、
前記撮像素子が取得した前記サンプルの像に対し、少なくとも画像データ中の輝度値の階調範囲における所定値より小さい輝度値を有する部分に対してトーンカーブを用いたγ補正を施して、表示用画像データおよび合焦用画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部でγ補正された前記表示用画像データを表示する表示部と、
前記画像処理部でγ補正された前記合焦用画像データに基づき、前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行う制御部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記表示部に表示する前記表示用画像データに対して施されたγ補正のγ値よりも小さいγ値を用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする顕微鏡。
A microscope that collects light from a sample placed on a stage by an objective lens and generates image data for observation by capturing an image of the sample based on the collected light,
An image sensor that has a plurality of pixels that receive light from the sample, captures an image of the sample, and acquires image data;
For the display, the image of the sample acquired by the imaging device is subjected to γ correction using a tone curve for a portion having a luminance value smaller than a predetermined value in the gradation range of the luminance value in the image data. An image processing unit for generating image data and in-focus image data;
A display unit that displays the display image data that has been γ-corrected by the image processing unit;
A control unit that performs control to automatically focus the image of the sample based on the focusing image data that has been γ-corrected by the image processing unit;
With
The image processing unit generates the focusing image data using a γ value smaller than a γ value of γ correction performed on the display image data displayed on the display unit. microscope.
前記画像処理部は、γ値がγ<1である前記トーンカーブを用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the image processing unit generates the focusing image data using the tone curve having a γ value of γ <1. 前記画像処理部は、前記画像データ中の輝度値の階調範囲における所定値以上の輝度値を有する部分のγ値がγ>1であるS字状のトーンカーブを用いて前記合焦用画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。   The image processing unit uses the S-shaped tone curve in which a γ value of a portion having a luminance value equal to or higher than a predetermined value in a gradation range of luminance values in the image data is γ> 1, and the image for focusing is used. The microscope according to claim 1, wherein data is generated. 前記制御部は、合焦処理終了後、γ値を再設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the control unit resets the γ value after the focusing process is completed. 前記制御部は、合焦処理終了後、γ値を、合焦処理前のγ値に再設定することを特徴とする請求項4に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 4, wherein the control unit resets the γ value to the γ value before the focusing process after the focusing process is completed. ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、
前記サンプルからの光を受光する複数の画素を有し、前記サンプルの像を撮像して画像データを取得する撮像素子と、
前記撮像素子が取得した前記サンプルの像に対し、ヒストグラム補正を施す画像処理部と、
前記画像処理部によってヒストグラム補正された画像データに基づき、前記サンプルの像を自動的に合焦する制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
A microscope that collects light from a sample placed on a stage by an objective lens and generates image data for observation by capturing an image of the sample based on the collected light,
An image sensor that has a plurality of pixels that receive light from the sample, captures an image of the sample, and acquires image data;
An image processing unit that performs histogram correction on the image of the sample acquired by the imaging device;
A control unit that performs control to automatically focus the image of the sample based on image data that has been histogram-corrected by the image processing unit;
A microscope comprising:
前記制御部は、露光条件が互いに異なる複数の前記画像信号を合成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the control unit synthesizes a plurality of the image signals having different exposure conditions.
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