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公開番号2025071885
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2023182300
出願日2023-10-24
発明の名称画像処理方法、画像処理装置および撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 21/36 20060101AFI20250430BHJP(光学)
要約【課題】一般的な結像光学系を用いつつ、十分な視野で良好な奥行き方向の情報を示す画像を生成する。
【解決手段】画像処理方法は、互いに異なる複数の照明角度で照明された試料103からの光を結像光学系120に入射させることで形成される複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を取得する工程と、複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を用いた演算により試料の3次元情報を取得する工程と、3次元情報から観察方向が結像光学系の光軸方向とは異なる出力画像を生成する生成工程とを有する。生成工程では、照明角度と観察方向とに基づいて3次元情報の空間スペクトルを変換する変換演算を行うことで出力画像を生成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに異なる複数の照明角度で照明された試料からの光を結像光学系に入射させることで形成される複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を取得する工程と、
前記複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を用いた演算により前記試料の３次元情報を取得する工程と、
前記３次元情報から観察方向が前記結像光学系の光軸方向とは異なる出力画像を生成する生成工程とを有し、
前記生成工程では、前記照明角度と前記観察方向とに基づいて前記３次元情報の空間スペクトルを変換する変換演算を行うことで前記出力画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記変換演算は、前記空間スペクトルに対する前記照明角度と前記観察方向とに基づくフィルタリング処理であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記フィルタリング処理は、前記照明角度と前記観察方向とに基づいて算出される３次元周波数フィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記３次元周波数フィルタは、前記観察方向に基づいて定められる第１周波数フィルタと、前記照明角度に基づいて定められる第２周波数フィルタとを用いて生成されることを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記３次元周波数フィルタは、前記第１周波数フィルタと前記第２周波数フィルタとの畳み込み処理により生成されることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記第１周波数フィルタは、前記観察方向に基づいて定められる曲面の一部であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記曲面は、球面であることを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記３次元周波数フィルタは、前記結像光学系の結像特性に基づいて生成されることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記結像特性は、前記結像光学系の開口数、焦点距離および倍率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
入力された前記観察方向に関する情報を取得する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の３次元情報から様々な観察方向から観察したときの画像を生成する技術に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
医療や創薬等の研究開発において、生体の組織片や細胞の集合体等の試料を生きたまま観察することが求められている。医療の処置や細胞の培養条件の良否判定を行うためには、これらの試料に含まれる個々の細胞に対する形態情報だけでなく、試料全体に渡って観察される細胞の集合状態も重要な情報となる。また、細胞は平面内に分布するだけでなく、重なり合って成長する場合もあるため、試料の奥行き方向の情報も重要となる。
【０００３】
これらの観察条件を満たすためには、非染色試料の可視化機能、細胞の形状を認識できるレベルの分解能、試料全体を観察できる広い視野、そして細胞の重なりが認識できる奥行き情報の取得機能を有した計測システムが必要となる。さらに計測システムは低コストであることも要求される。
【０００４】
特許文献１および非特許文献１には、タイコグラフィ技術を応用した低コストの屈折率の３次元計測技術が開示されている。これらの技術では、通常の透過型顕微鏡の光学配置において、試料を照明する照明光の入射角を逐次変更して複数の画像を取得し、再構成演算によって試料の３次元的な屈折率分布を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１８－５０８７４１号公報
【非特許文献】
【０００６】
Chao Zuo, Jiasong Sun, Jiaji Li, Anand Asund, Qian Chena, “Wide-field high-resolution 3D microscopy with Fourier ptychographic diffraction tomography” Optics and Lasers in Engineering Vol.128, pp.106003, May 2020, USA
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１と非特許文献１に開示された技術を用いることで、簡易な構成で無色透明な試料を３次元的に可視化できる。しかし、奥行き方向に十分な画質を得るためには、観察に用いる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。その結果、視野が限定される。広い視野を持ち、ＮＡも大きな対物レンズは高コストに繋がる。
【０００８】
本発明は、一般的な結像光学系を用いつつ、十分な視野で良好な奥行き方向の情報を示す画像を生成できるようにした画像処理方法および画像処理装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての画像処理方法は、互いに異なる複数の照明角度で照明された試料からの光を結像光学系に入射させることで形成される複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を取得する工程と、複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を用いた演算により試料の３次元情報を取得する工程と、３次元情報から観察方向が結像光学系の光軸方向とは異なる出力画像を生成する生成工程とを有する。生成工程では、照明角度と観察方向とに基づいて３次元情報の空間スペクトルを変換する変換演算を行うことで出力画像を生成することを特徴とする。なお、上記画像処理方法に従う処理をコンピュータに実行させるプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【００１０】
また本発明の他の一側面としての画像処理装置は、互いに異なる複数の照明角度で照明された試料からの光を結像光学系に入射させることで形成された複数の光学像のそれぞれの光強度分布に関する情報を取得し、該情報を用いた演算により試料の３次元情報を取得する取得手段と、３次元情報から観察方向が結像光学系の光軸方向とは異なる出力画像を生成する生成手段とを有する。生成手段は、照明角度と観察方向とに基づいて３次元情報の空間スペクトルを変換する変換演算を行うことで出力画像を生成することを特徴とする。なお、上記画像処理装置と、互いに異なる複数の照明角度で試料を照明して複数の光学像を撮像する撮像部とを有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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