§映像合成技術§

＊一枚の映像の歪やボケ等の補正ＳＯＦＴは各種出回っているが
　顕微鏡写真の中でも�V次元的なＩＣ，鉱物，生物等々の，拡大写真
　を撮ると一部のみ（特に拡大率を上げると）焦点が合い、大半がかなりの
　ボケを生じるような場合の、合成（コンポシット）技術のハード，ＳＯＦＴも含めて
　考察する。

＊複数の画像から一枚の鮮明映像を得たり、スライス画像郡から
　 ３Ｄ画像構築する場合前処理が必要だ。特に倍率が高いと
　 その処理が不可欠である。最近急増している顕微鏡写真などのハード等も
　含めて解説する。ここで注意して欲しいのが,一部のメーカーで
　焦点合成を,通常鏡筒を移動させて行うのを,対物レンズの位置をずらして
　複数の画像を得るアダプターを出している所があるが、どうかと思う。
　何故なら対物と接眼の間隔が変化すると倍率自体が変わり,同じエリアでも
　電子カメラのピクセル数が変わり、合成すると変な状態
　即ちピクセル数の異なった絵が混じった状態の絵になる。
　擬似的に見やすくする程度にしか使えない。
　例えば移動距離0.1ｍｍでレンズ間隔が200ｍｍの場合,変位は１／2000
　であるが画素数が1000万クラスになるとそのピクセル数の変位も無視出来なくなり
　例えば３Ｄ構築等は極めて難しくなる。
　本来は鏡筒か試料台を動かすべきで、レンズ間を動かすのは、
　原理に反するのだから、好ましくない機器である。

＊傾斜光学系の顕微鏡及び、軸ぶれする顕微鏡（大なり小なり発生する）は
　単一画像では問題無いのだが、複数の画像合成をしようと思うと
　大きな問題になる。何故なら画像の位置が個々にずれている為に
　合成しても、かえって何が何だか解らなくなる。天体写真の様に
　点像の集合だと，簡単に自動・手動位置補正できるが、広がりを持つ
　一般ＳＡＭＰＬＥではそういかない。例として実体顕微鏡のれいを書くと。

＊まず電子カメラをアダプターを使用して接岸レンズ上に装着する。
　もう一方のレンズは十字線付き接眼鏡を用意して目で確認し
　常に中心に同一映像が来るように，手動・Ｘ−Ｙステージで位置を補正する。
　双眼鏡筒で回転（筒）が回転できる物はサンプルの代わりに映像確認シート等で
　位置を決めると，上下の動きに対して水平方向のみの移動になる場所が
　見つかるので、あらかじめ合わせておくと良い。動きを追うのが難しいＳＡＭＰＬＥの場合
　標本の横に金属針等を垂直に立て，それの映像を基準に位置補正をする。
　現在コンポジット機能のＳＯＦＴは２０万位から販売されているが、位置補正の機能は
　含まれていない。尚後で位置補正をする時は写真ｓｏｆｔや画像処理ｓｏｆｔでスケールを
　出して、Ｘ−Ｙの値と特定の場所基準に位置補正した画像を作成する。
　実体顕微鏡の比較的コストの低い物は、粗動ノブしか付いておらず、機械的に
　低コストで断層・複数画像を得られるアダプターは無い。（現在当社で開発中）
　最低３枚の画像が合成には必要だが，一般的にそれなりの画像を生成するには
　５−１０枚は必要だ。もしそれぞれの正確なZ軸（上下軸）のポジションが得られるのなら
　次の方法が使える。まず白い紙に正確な細い線で長方形を描き架台にのせる。
　次に鏡筒を回転させ，上下した時に水平方向の動きのみになるようにＳＥＴして固定。
　各予想ＰＯＩＮＴの写真をとる。コンピユータに取込み写真ＳＯＦＴ等でスケールを用い
　各位置の、基準点との移動距離をメモする。次に撮像サンプルを載せ撮影し、
　撮りこんだ映像の水平方向シフトをメモを見ながら移動し、その後で合成ｓｏｆｔに渡す。
　もうひとつの方法は、サンプルの近くに黒色の針状の物を正確に垂直に立てる。
　移した映像の上記の物体を追いかけて、常に所定の位置になるようシフトする。
　一般に倍率が上がると，物体と対物の距離は小さくなる。ある程度稼ぎたいなら
　テレセントリック系レンズを使用しｄｅｅｐ被写界深度を用いるが，価格は高い！
　１−２ｃｍ以上の上下差を持つと撮影はかなり困難になる。写真ソフトで良い所だけ
　切り貼りする方法もあるが大変な労力とピクセル誤差の限界でなかなか難しいだろう。

＊鏡筒の上下方法：まず簡単に考えるのが粗同軸にカップラー等で直結しステッパー等で
　 駆動しようと思うが、うまくいかない。理由は
　１）軸が硬くなっていたり，片減りしてたりで、回転角＝上下移動に比例しないし
　　　硬いと駆動が難しい。
　２）多くの機種がラック＆ピニオンの変形だが，磨耗してガタの多い機種（使用しているものは）
　　　パーツの交換もままならない物も多い。
　３）移動センサーを搭載すると，それ相当の出費を強いられるので、事実上難しい。
　４）複雑な機構は機種によって，又照明の邪魔になったりで設置が難しい。
　　　比較的低価格で解決出来そうな方法は
　１）上下軸をもっとも緩くする。次に鏡筒金具をバーでささえる。
　２）バーを垂直の強力・精密ネジで支える。
　３）ＭＯＴＯＲでネジを回転上下させる。
　注意として，ＭＯＴＯＲに常に鏡筒（約１ｋｇ）が掛かるので，それに耐える薄型が必要。
　ギアＢＯＸを併用してもいいが，コスト的に合わなくなるので要注意。

＊ＤＣ-ＭＯＴＯＲ式精密ＰＯＳＩＴＩＯＮＥＲ：多極のＤＣ−ＭＯＴＯＲ（５極以上）と別の所で
　 記載した回転角度センサーを直結すると，精密かつ駆動能力・応答性に優れた
　 駆動ＳＹＳＴＥＭができる。センサーは磁気抵抗を使用した物で，回転出力にＡＤを、
　 ＤＡＴＡはＲＯＭにより補正される。ＭＯＴＯＲの駆動はＯＰ−ＡＭＰとＴＲで組む。
　 ＡＵＤＩＯ　ＤＣ−ＡＭＰを改造してもいい。パソコンから位置情報を流せば
　極めて使い勝手の良いアクチュエーターＳＹＳＴＥＭができる。例えば１２ＢＩＴ
　ＡＤで誤差が＋−０．５ＬＳＢを使えば（１２ｂｉｔ＝1/4096なので１ＬＳＢは３６０度/4096
　＝０．０８７度）０．０４３度のポジション指定ができる。唯一の欠点がＤＣ−ＭＯＴＯＲの
　寿命がブラシの関係で短い事だ。ブラシＴＹＰＥの方が安く応答性も良い。例えば
　２０１３回転+８．６度の地点で停止という命令も出来る。

＊照明装置：現在ハロゲンランプ式が主流でランプＵＮＩＴから光ファイバーでリング照明装置や
　 ファイバー照明（ビーム状）、二分岐ファイバー、ファイバー＋集光レンズ等で組み合せで
　 使用する。一部発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた物もあるが、全体として放射光が半分以上
　 サンプル外に放射されて思ったよりも，暗い物。又連続スペクトルではないので，光分析等には
　 注意が必要だ。ＤＩＯＤＥの軸が内側に向いていないと，無駄な照明になってしまうので
　 製造メーカーも配慮して欲しい物もある。寿命は長いが，温度依存性が強いので補償が必要だ。
　 例えば同じノブ位置に設定しても冬と夏ではかなり異なる製品も見うける。
　 単一で全体をカバーするのは無理で、リング照明器とレンズ付きファイバー照明が一般的だ。
　 後熱に弱いサンプルはＩＲカットフイルターを装着すること。又太陽光に近い照明が必要な時
　 専用ランプがあるが、かなり高いので注意。照明の一部を自然太陽光で代用する時には
　 ＵＶフイルターでカットする事。　

＊輪郭のはっきりしないサンプル：（細胞や高分子等・透明なガラス・レンズ・分子組織等）
　 波長可変型光学フイルターで波長を変えながら複数の写真を撮ったり、偏光顕微鏡に
　 電気制御型可変偏光子を用いてＬＯＷ　ＮＯＩＳＥ・画像のシフトレス映像を得ることが出来る
　 基本的に液晶を用いているが，価格は極めて高価格だ。　

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