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技術 顕微鏡システム

出願人 オリンパス株式会社
発明者 田村洋介
出願日 2014年6月16日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2014-123429
公開日 2016年1月12日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-004119
状態 特許登録済
技術分野 顕微鏡、コンデンサー
主要キーワード 点滅スイッチ 鋭敏色 ON側 観察情報 同軸照明光 顕微鏡制御装置 ステージ操作 ライブ画像表示
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図面 (20)

課題

DIC観察で検出することができない微小な傷や異物を観察することができる顕微鏡システムを提供する。

解決手段

顕微鏡システム1は、対物レンズ23を介して標本SPを照射するための同軸照明光出射する同軸照明部25と、対物レンズ23の外周または外部から標本SPを照射するための偏射照明光を出射する偏射照明部26と、対物レンズ23、微分干渉用プリズム244およびハーフミラー243を介して入射される標本SPからの反射光の1方向の偏光成分のみを透過させるアナライザ246と、同軸照明部25および偏射照明部26を点灯させる照明制御部71と、を備える。

概要

背景

従来、顕微鏡システムによる観察方法として、微分干渉観察(以下、「DIC観察」という)が知られている(特許文献1参照)。DIC観察は、同軸照明光をDICプリズムによって2本の光線に分離して標本照射し、2本の光線に生じた波長位相差から明暗コントラストを発生させることで、標本の微小凹凸立体的に観察する。

概要

DIC観察で検出することができない微小な傷や異物を観察することができる顕微鏡システムを提供する。顕微鏡システム1は、対物レンズ23を介して標本SPを照射するための同軸照明光を出射する同軸照明部25と、対物レンズ23の外周または外部から標本SPを照射するための偏射照明光を出射する偏射照明部26と、対物レンズ23、微分干渉用プリズム244およびハーフミラー243を介して入射される標本SPからの反射光の1方向の偏光成分のみを透過させるアナライザ246と、同軸照明部25および偏射照明部26を点灯させる照明制御部71と、を備える。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、DIC観察を行いながら、シアー量より小さい微小な傷や異物を観察することができる顕微鏡システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

標本が載置されるステージと、前記ステージに対向して配置された対物レンズと、前記対物レンズを介して前記標本を照射するための同軸照明光出射する同軸照明部と、前記対物レンズの外周または外部から前記標本を照射するための偏射照明光を出射する偏射照明部と、前記同軸照明部が出射した前記同軸照明光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記標本で反射した反射光を透過する光学部材と、前記同軸照明部と前記光学部材との間に配置され、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の1方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、前記光学部材と前記対物レンズとの間に配置された微分干渉用プリズムと、前記対物レンズの光軸上に配置され、前記対物レンズ、前記微分干渉用プリズムおよび前記光学部材を介して入射される前記標本からの前記反射光の1方向の偏光成分のみを透過させるアナライザと、前記アナライザを透過した前記反射光を集光して結像した前記標本の標本像観察可能な観察部と、前記同軸照明部および前記偏射照明部を点灯させる照明制御部と、を備えたことを特徴とする顕微鏡システム

請求項2

前記微分干渉用プリズムは、前記対物レンズの光軸に対して直交する方向に移動可能に配置されてい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

前記照明制御部は、前記同軸照明部および前記偏射照明部のいずれか一方を所定の間隔で点滅させるとともに、他方を点灯させることを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡システム。

請求項4

前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量の一方を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記入力部は、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量の他方が一定であることを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡システム。

請求項5

前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記照明制御部は、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量のどちらか一方の光量が変更された場合、他方の光量を前記一方の光量に対して所定の比率になるように連動して変更することを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡システム。

請求項6

複数の観察対象と、該複数の観察対象それぞれに適した前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量と、を対応付け観察条件を含む観察情報を記録する記録部と、前記複数の観察対象それぞれに関する複数の情報を表示する表示部と、前記表示部が表示する前記複数の情報のいずれか1つを選択する選択信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記照明制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記同軸照明部および前記偏射照明部それぞれの光量を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡システム。

請求項7

前記観察部は、前記標本の標本像を撮像し、該標本の画像データを生成する撮像部と、前記撮像部の撮像を制御する撮像制御部と、を有し、前記照明制御部は、前記観察情報を参照して、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量の比率を変化させて前記同軸照明部および前記偏射照明部に出射させ、前記撮像制御部は、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量の比率を変化する毎に前記標本の観察像を撮像して前記画像データを生成し、前記表示部は、前記比率が変化する毎に前記撮像部が生成した複数の前記画像データに対応する複数の画像を表示す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

前記微分干渉用プリズムを移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、複数の観察対象と、該複数の観察対象それぞれに適した前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量と、前記微分干渉用プリズムの位置と、を対応付けた観察条件を含む観察情報を記録する記録部と、前記複数の観察対象それぞれに関する複数の情報を表示する表示部と、前記表示部が表示する前記複数の情報のいずれか1つを選択する選択信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記照明制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記同軸照明部および前記偏射照明部それぞれの光量を制御し、前記駆動制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記駆動部を制御することによって前記微分干渉用プリズムを移動させることを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡システム。

請求項9

前記観察部は、前記標本の標本像を撮像し、該標本の画像データを生成する撮像部と、前記撮像部の撮像を制御する撮像制御部と、を有し、前記撮像制御部は、前記微分干渉用プリズムが移動する毎に前記標本の標本像を撮像した前記画像データを生成し、前記表示部は、前記微分干渉用プリズムが移動する毎に前記撮像部が生成した複数の前記画像データに対応する複数の画像を表示す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10

前記微分干渉用プリズムは、灰色のコントラストが最大となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。

技術分野

0001

本発明は、標本照明光照射して該標本で反射した光をもとに結像された標本像を観察する顕微鏡システムに関する。

背景技術

0002

従来、顕微鏡システムによる観察方法として、微分干渉観察(以下、「DIC観察」という)が知られている(特許文献1参照)。DIC観察は、同軸照明光をDICプリズムによって2本の光線に分離して標本に照射し、2本の光線に生じた波長位相差から明暗コントラストを発生させることで、標本の微小凹凸立体的に観察する。

先行技術

0003

特開平2−151825号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来のDIC観察では、DICプリズムによって2本の光線の間の距離(以下、「シアー量」という)より小さい微小な傷や異物を観察することができなかった。

0005

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、DIC観察を行いながら、シアー量より小さい微小な傷や異物を観察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

0006

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、標本が載置されるステージと、前記ステージに対向して配置された対物レンズと、前記対物レンズを介して前記標本を照射するための同軸照明光を出射する同軸照明部と、前記対物レンズの外周または外部から前記標本を照射するための偏射照明光を出射する偏射照明部と、前記同軸照明部が出射した前記同軸照明光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記標本で反射した反射光を透過する光学部材と、前記同軸照明部と前記光学部材との間に配置され、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の1方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、前記光学部材と前記対物レンズとの間に配置された微分干渉用プリズムと、前記対物レンズの光軸上に配置され、前記対物レンズ、前記微分干渉用プリズムおよび前記光学部材を介して入射される前記標本からの前記反射光の1方向の偏光成分のみを透過させるアナライザと、前記アナライザを透過した前記反射光を集光して結像した前記標本の標本像を観察可能な観察部と、前記同軸照明部および前記偏射照明部を点灯させる照明制御部と、を備えたことを特徴とする。

0007

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記微分干渉用プリズムは、前記対物レンズの光軸に対して直交する方向に移動可能に配置されていることを特徴とする。

0008

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記照明制御部は、前記同軸照明部および前記偏射照明部のいずれか一方を所定の間隔で点滅させるとともに、他方を点灯させることを特徴とする。

0009

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量の一方を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記入力部は、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量の他方が一定であることを特徴とする。

0010

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記同軸照明部が出射する前記同軸照明光の光量および前記偏射照明部が出射する前記偏射照明光の光量を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記照明制御部は、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量のどちらか一方の光量が変更された場合、他方の光量を前記一方の光量に対して所定の比率になるように連動して変更することを特徴とする。

0011

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、複数の観察対象と、該複数の観察対象それぞれに適した前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量と、を対応付け観察条件を含む観察情報を記録する記録部と、前記複数の観察対象それぞれに関する複数の情報を表示する表示部と、前記表示部が表示する前記複数の情報のいずれか1つを選択する選択信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記照明制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記同軸照明部および前記偏射照明部それぞれの光量を制御することを特徴とする。

0012

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記観察部は、前記標本の標本像を撮像し、該標本の画像データを生成する撮像部と、前記撮像部の撮像を制御する撮像制御部と、を有し、前記照明制御部は、前記観察情報を参照して、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量の比率を変化させて前記同軸照明部および前記偏射照明部に出射させ、前記撮像制御部は、前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量の比率を変化する毎に前記標本の観察像を撮像して前記画像データを生成し、前記表示部は、前記比率が変化する毎に前記撮像部が生成した複数の前記画像データに対応する複数の画像を表示することを特徴とする。

0013

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記微分干渉用プリズムを移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、複数の観察対象と、該複数の観察対象それぞれに適した前記同軸照明光の光量および前記偏射照明光の光量と、前記微分干渉用プリズムの位置と、を対応付けた観察条件を含む観察情報を記録する記録部と、前記複数の観察対象それぞれに関する複数の情報を表示する表示部と、前記表示部が表示する前記複数の情報のいずれか1つを選択する選択信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記照明制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記同軸照明部および前記偏射照明部それぞれの光量を制御し、前記駆動制御部は、前記入力部から入力される前記選択信号および前記記録部が記録する前記観察情報に基づいて、前記駆動部を制御することによって前記微分干渉用プリズムを移動させることを特徴とする。

0014

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記観察部は、前記標本の標本像を撮像し、該標本の画像データを生成する撮像部と、前記撮像部の撮像を制御する撮像制御部と、を有し、前記撮像制御部は、前記微分干渉用プリズムが移動する毎に前記標本の標本像を撮像した前記画像データを生成し、前記表示部は、前記微分干渉用プリズムが移動する毎に前記撮像部が生成した複数の前記画像データに対応する複数の画像を表示することを特徴とする。

0015

また、本発明に係る顕微鏡システムは、上記発明において、前記微分干渉用プリズムは、灰色のコントラストが最大となる位置に配置されていることを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明に係る顕微鏡システムによれば、DIC観察を行いながら、シアー量より微小な傷や異物を観察することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムの入力部の構成を示す模式図である。
図3は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムにおけるDIC観察の原理を示す模式図である。
図4Aは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって分離された2つの光線が標本外を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。
図4Bは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって合成される2つの光線の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。
図5Aは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって分離された2つの光線が均一な標本を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。
図5Bは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって合成される標本を通過した2つの光線の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。
図6Aは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって分離された2つの光線が段差を有する標本を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。
図6Bは、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムのDICプリズムによって合成される標本を通過した2つの光線の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。
図7は、シアー量より大きい段差を有する標本を観察する際の状況を模式的に示す図である。
図8は、シアー量より小さい異物を有する標本を観察する際の状況を模式的に示す図である。
図9は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムにおける観察の原理を示す模式図である。
図10は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図11Aは、標本に対して暗視野観察のみを行った場合に表示装置が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。
図11Bは、標本に対してDIC観察のみを行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Cは、標本に対して暗視野観察および明視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Dは、標本に対して明視野観察のみを行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Eは、標本に対してDICプリズムの位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Fは、標本に対してDICプリズムの位置が0で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Gは、標本に対してDICプリズムの位置が100で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Hは、標本に対してDICプリズムの位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Iは、標本に対してDICプリズムの位置が0で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Jは、標本に対してDICプリズムの位置が100で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Kは、標本に対してDICプリズムの位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Lは、標本に対してDICプリズムの位置が0で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図11Mは、標本に対してDICプリズムの位置が100で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置が表示する標本の画像の一例を示す図である。
図12は、本発明の実施の形態1の変形例1に係る入力部の構成を模式的に示す図である。
図13は、本発明の実施の形態1の変形例2に係る入力部の構成を模式的に示す図である。
図14は、本発明の実施の形態1の変形例3に係る入力部の構成を模式的に示す図である。
図15は、本発明の実施の形態2に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
図16は、本発明の実施の形態2に係る顕微鏡システムの観察情報記録部が記録する観察情報の一例を示す図である。
図17は、本発明の実施の形態2に係る顕微鏡システムの表示部が表示する顕微鏡システムの操作画面の一例を示す図である。
図18は、本発明の実施の形態2に係る顕微鏡システムの表示部が表示する顕微鏡システムの操作画面の一例を示す図である。
図19は、本発明の実施の形態3に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
図20は、図20は、本発明の実施の形態3に係る顕微鏡システムの観察情報記録部が記録する観察情報の一例を示す図である。
図21は、本発明の実施の形態3に係る顕微鏡システムの表示部が表示する顕微鏡システムの操作画面の一例を示す図である。
図22は、本発明の実施の形態1〜3の変形例に係る顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。

実施例

0018

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって、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でき得る程度に形状、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。即ち、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。

0019

(実施の形態1)
〔顕微鏡システムの構成〕
図1は、本実施の形態1に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。図1において、顕微鏡システム1が載置される平面をxy平面とし、xy平面と垂直な方向をz方向として説明する。

0020

図1に示す顕微鏡システム1は、標本SPを観察する顕微鏡装置2と、顕微鏡装置2を介して標本SPを撮像して画像データを生成する撮像装置3(撮像部)と、撮像装置3の駆動を制御する撮像制御部4と、撮像装置3が生成した画像データに対応する画像を表示する表示装置5と、顕微鏡装置2が標本SPに照射する照明光を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部6と、顕微鏡装置2の駆動を制御する顕微鏡制御装置7と、を備える。顕微鏡装置2、撮像装置3、撮像制御部4、表示装置5、入力部6および顕微鏡制御装置7は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。

0021

〔顕微鏡装置の構成〕
まず、顕微鏡装置2の構成について説明する。
顕微鏡装置2は、標本SPが載置されるステージ21と、側面視略C字状をなし、ステージ21を支持するとともに、レボルバ22を介して対物レンズ23を保持する顕微鏡本体部24と、顕微鏡本体部24に設けられ、標本SPに同軸照明用の照明光を出射する同軸照明部25と、顕微鏡本体部24に設けられ、標本SPに照射する偏光照明用の照明光を出射する偏射照明部26と、を備える。

0022

ステージ21は、xyz方向に移動自在に構成され、図示しないステージ操作部の操作に応じて移動する。なお、ステージ21は、モータ等の駆動部を設け、顕微鏡制御装置7の制御のもと、xyz方向に移動可能な電動ステージを用いて構成してもよい。

0023

レボルバ22は、顕微鏡本体部24に対してスライド自在または回転自在に設けられ、対物レンズ23を標本SPの上方に配置する。レボルバ22は、倍率観察倍率)が異なる複数の対物レンズ23を保持する。

0024

対物レンズ23は、レボルバ22に装着される。なお、対物レンズ23の倍率は、一例であり、例えば10倍、100倍等の適宜変更することができる。また、対物レンズ23は、ステージ21に対応して配置される。

0025

顕微鏡本体部24は、照明レンズ241と、ポラライザ242と、ハーフミラー243と、微分干渉用プリズム244(以下、「DICプリズム244」という)と、DIC操作部245と、アナライザ246と、アナライザ操作部247と、結像レンズ248と、を備える。

0026

照明レンズ241は、同軸照明部25から出射された照明光を集光してポラライザ242へ出射する。照明レンズ241は、複数のレンズを用いて構成される。

0027

ポラライザ242は、同軸照明部25とハーフミラー243との間に配置され、照明レンズ241を透過した光に対して特定方向の振動の光のみを透過させる。ポラライザ242は、偏光板を用いて構成される。ポラライザ242は、同軸照明部25が出射する同軸照明光の1方向の偏光成分のみを透過させる。

0028

ハーフミラー243は、同軸照明部25が出射した光(同軸照明光)を対物レンズ23に向けて反射する一方、対物レンズ23を介して入射する標本SPで反射した反射光であって、DICプリズム244を透過した反射光を透過する。具体的には、ハーフミラー243は、ポラライザ242を透過した光を対物レンズ23へ反射する一方、対物レンズ23を介して入射した標本SPで反射した反射光(正反射および散乱光を含む光)であって、DICプリズム244を透過した反射光を透過する。なお、本実施の形態1では、ハーフミラー243が光学部材として機能する。また、本実施の形態1では、ハーフミラー243に換えビームスプリッタを適用してもよい。

0029

DICプリズム244は、ポラライザ242およびハーフミラー243を介して入射する同軸照明光に対して、互いの振動方向が直交する2つ光に分岐する一方、対物レンズ23を介して入射する標本SPで反射した反射光であって、互いの振動方向が直交する2つの反射光を合成して透過する。また、DICプリズム244は、ハーフミラー243と対物レンズ23との間に移動可能に配置され、第1の基準位置からの移動に応じて標本SPの観察像のコントラストを変化させる。ここで、第1の基準位置とは、灰色のコントラストが最大となる位置(以下、「灰色鋭敏色位置」という)である。DICプリズム244は、ウェラストンプリズム等を用いて構成される。なお、DICプリズム244の位置は、灰色鋭敏色位置以外でもよく、例えば標本SPに応じて、標本像の背景が紫になる紫鋭敏色位置等であってもよい。

0030

DIC操作部245は、観察者の操作に応じて、DICプリズム244を対物レンズ23の光軸に対して挿脱自在に移動させることによって、対物レンズ23の光軸上におけるDICプリズム244の位置を変更する。

0031

アナライザ246は、対物レンズ23の光軸を中心として回転可能に配置され、第2の基準位置からの回転角度に応じた反射光の偏光成分を透過させる。ここで、第2の基準位置とは、ポラライザ242の振動方向とアナライザ246の振動方向とが互いに直交するクロスニコルの状態で配置された位置である。具体的には、アナライザ246は、対物レンズ23、DICプリズム244およびハーフミラー243を介して入射される標本SPの反射光に対して特定方向の振動の光のみを透過させる。アナライザ246は、偏光板を用いて構成される。

0032

アナライザ操作部247は、観察者の操作に応じて、アナライザ246を対物レンズ23の光軸を中心にして回転させることによって、ポラライザ242とアナライザ246との位相関係を変更する。

0033

結像レンズ248は、アナライザ246を透過した光を集光して標本SPの観察像を結像する。結像レンズ248は、複数のレンズを用いて構成される。

0034

同軸照明部25は、ハロゲンランプキセノンランプまたはLED(Light Emitting Diode)等の光源を用いて構成される。同軸照明部25は、顕微鏡制御装置7の制御のもと、標本SPを照射するための同軸照明光を出射する。

0035

偏射照明部26は、対物レンズ23の外周または外部に設けられ、顕微鏡制御装置7の制御のもと、標本SPに偏射照明光を照射する。偏射照明部26は、LED等を用いて構成される。

0036

〔撮像装置の構成〕
次に、撮像装置3の構成について説明する。
撮像装置3は、対物レンズ23、ハーフミラー243、アナライザ246および結像レンズ248を介して入力された標本SPの観察像(観察光)を撮像して標本SPの画像データを生成する。撮像装置3は、標本SPの観察像を受光して光電変換を行うことによって、光を電気信号アナログ信号)に変換する複数の画素を有するCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子31と、撮像素子31から出力される電気信号に増幅ゲイン調整)等の信号処理を施した後、A/D変換を行うことによってデジタルの標本SPの画像データに変換して撮像制御部4へ出力する信号処理部(図示せず)と、を用いて構成される。撮像装置3は、撮像制御部4の制御のもと、標本SPの画像データを微小な時間間隔で連続的に生成して撮像制御部4へ出力する。また、撮像装置3は、所定のフレームレート、例えば15fpsで画像データを生成する。なお、本実施の形態1では、撮像装置3が観察部として機能する。また、本実施の形態1では、撮像装置3に換えて、観察部を接眼レンズが内蔵された接眼部であっても適用することができる。

0037

撮像制御部4は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成され、撮像装置3の動作を制御する。具体的には、撮像制御部4は、撮像装置3のフレームレートの設定処理ゲインの設定処理等を行って撮像装置3の撮像動作を制御する。撮像制御部4は、撮像装置3から入力された標本SPの画像データを表示装置5へ出力する。

0038

〔表示装置の構成〕
次に、表示装置5の構成について説明する。
表示装置5は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等からなる表示パネルおよび駆動ドライバを用いて構成される。表示装置5は、撮像制御部4から入力される標本SPの画像データに対応する画像を表示する。

0039

〔入力部の構成〕
次に、入力部6の構成について説明する。
入力部6は、同軸照明部25および偏射照明部26の少なくとも一方の点灯を指示する指示信号の入力を受け付ける。入力部6は、スイッチやボタン等を用いて構成される。

0040

図2は、入力部6の構成を示す模式図である。図2に示すように、入力部6は、偏射照明部26が照射する照明光の光量を指示する偏射照明入力部61と、同軸照明部25が照射する照明光の光量を指示する同軸照明入力部62と、を有する。偏射照明入力部61および同軸照明入力部62は、それぞれ、上下方向に移動させるスライダ61aおよびスライダ62aを有し、スライダ61aおよびスライダ62aの位置に応じた強度を示す指示信号を顕微鏡制御装置7へ出力する。

0041

〔顕微鏡制御装置の構成〕
次に、顕微鏡制御装置7の構成について説明する。
顕微鏡制御装置7は、CPU等を用いて構成され、顕微鏡装置2の駆動を制御する。顕微鏡制御装置7は、照明制御部71を有する。

0042

照明制御部71は、入力部6から入力される指示信号に応じて、同軸照明部25および偏射照明部26それぞれを制御する。具体的には、照明制御部71は、入力部6から入力される指示信号に応じて、同軸照明部25および偏射照明部26それぞれを同時に点灯させる。

0043

〔DIC観察の原理〕
次に、上述の構成を有する顕微鏡システム1におけるDIC観察の原理について説明する。図3は、顕微鏡システム1におけるDIC観察の原理を示す模式図である。なお、図3においては、ポラライザ242およびアナライザ246の位置関係は、クロスニコルの状態で配置されているものとする。さらに、DICプリズム244の配置は、灰色鋭敏色位置に配置されているものとする。

0044

図3に示すように、まず、ポラライザ242は、同軸照明部25が照射した様々な方向に振動する同軸照明光L1に対して、特定方向の振動の光のみを透過(偏光)する。続いて、DICプリズム244は、ポラライザ242によって偏向された光L2に対して、互いの振動方向が直交する2つ光線L3,L4に分離する。その後、対物レンズ23は、標本SPに対して2つの光線L3,L4を照射する一方、標本SPで反射した2つの光線L3,L4を集光してDICプリズム244へ出射する。続いて、DICプリズム244は、対物レンズ23から入射される標本SPで反射した2つの光線L3,L4を合成して透過する。続いて、アナライザ246は、DICプリズム244を透過した光線L5に対して、特定方向の振動の光のみ(1方向の光L6のみ)を透過する。

0045

ここで、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4が標本SPの段差に応じて変化する際の状況について説明する。図4Aは、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4が標本SP外(標本SPがない位置)を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。図4Bは、DICプリズム244によって合成される2つの光線L3,L4の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。図5Aは、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4が均一な標本SP1(標本SPに段差がない)を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。図5Bは、DICプリズム244によって合成される標本SP1を通過した2つの光線L3,L4の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。図6Aは、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4が段差を有する標本SP2を通過する前と通過した後の波長の状態を模式的に示す図である。図6Bは、DICプリズム244によって合成される標本SP2を通過した2つの光線L3,L4の波長を仮想的に重ねた状態と合成した状態を模式的に示す図である。

0046

図4Aに示すように、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4は、標本SP外を通過する前の波長L31,L41(図4A(a))と標本SP外を通過した後の波長L32,L42(図4A(b))との間で変化がない。このため、図4Bに示すように、2つの光線L3,L4は、標本SP外を通過した後の2つの波長L32,L42を仮想的に重ねた場合(図4B(a))、位相差がないので、DICプリズム244によって合成したとき(図4B(b))、波長L50となる。

0047

また、図5Aに示すように、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4は、標本SP1を通過する前の波長L33,L43(図5A(a))と標本SP1を通過した後の波長L34,L44(図5A(b))との間で変化がない。このため、図5Bに示すように、2つの光線L3,L4は、標本SP1を通過した後の2つの波長L34,L44を仮想的に重ねた場合(図5B(a))、位相差がないので、DICプリズム244に合成したとき(図5B(b))、波長L51となる。

0048

これに対して、図6Aに示すように、DICプリズム244によって分離された2つの光線L3,L4は、標本SP2を通過する前の波長L35,L45(図6A(a))と標本SP1を通過した後の波長L36,L46(図6A(b))との間で位相差が生じる。このため、図6Bに示すように、2つの光線L3,L4は、標本SP1を通過した後の2つの波長L36,L46を仮想的に重ねた場合(図6B(a))、位相差があるので、DICプリズム244に合成したとき(図6B(b))、波長L52となる。

0049

このようにDIC観察においては、ポラライザ242によって偏光された同軸照明光をDICプリズム244によって2つの光線(光)に分離し、標本SPの段差によって2つの光線に生じた位相差から明暗のコントラストを発生させることで、微小な凹凸や異物を立体視することができる。

0050

図7は、シアー量D1より大きい段差U1を有する標本SPを観察する際の状況を模式的に示す図である。図8は、シアー量D1より小さい異物を有する標本SPを観察する際の状況を模式的に示す図である。

0051

図7に示すように、DIC観察は、シアー量D1より大きい異物G1であって、段差U1がある異物G1を有する標本SP10に対しては、異物G1(段差や傷)を観察することができる。これに対して、図8に示すように、DIC観察は、シアー量D1より小さい異物G2を有する標本SP11に対しては、異物G2を観察することができない。

0052

また、DIC観察は、シアー量D1を大きくした場合、明暗のコントラストが大きくなるが、標本SPの観察像が2重になるため、分離能が低下する一方、シアー量D1を小さくした場合、分離能が上昇するが、明暗のコントラストが小さくなる。さらに、DIC観察は、明暗のコントラストと観察像の分離能とを両立させるため、シアー量D1が対物レンズ23の分離能の1/2程度(最小0.2μm程度)とされているので、シアー量D1より小さい異物や傷等を観察することができない。

0053

〔観察の原理〕
次に、上述の構成を有する顕微鏡システム1における観察の原理について説明する。図9は、顕微鏡システム1における観察の原理を示す模式図である。なお、図9においては、ポラライザ242およびアナライザ246の位置関係は、クロスニコルの状態で配置されているものとする。さらに、DICプリズム244の配置は、灰色鋭敏色位置に配置されているものとする。

0054

図9に示すように、顕微鏡システム1は、標本SPに対して、同軸照明部25による同軸照明光と偏射照明部26による偏射照明光とを同時に照射することによって、暗視野観察とDIC観察を同時に行う。

0055

図9に示すように、同軸照明部25が出射した同軸照明光L1は、ポラライザ242を透過した一方向の偏光成分を有する光L2になる。同軸照明光L1は、ポラライザ242を通過後、DICプリズム244によって偏向方向が直交し、光軸が僅かにずれた2つの光線L3,L4に分離して標本SPに照射される。標本SPで反射した2つの光線L3、L4は、DICプリズム244を透過して1つの光線L5に合成される。この場合において、標本SPの凹凸によって2つの光線L3,L4に位相差が生じていとき、DICプリズム244によって合成された1つの光線L5は、アナライザ246に入射した際に干渉が生じる。この結果、エンボス効果により標本SPの観察像を立体的に観察することができる。

0056

また、図9に示すように、偏射照明部26が出射した偏射照明光L10は、標本SPに照射される。標本SPで反射した偏射照明の散乱光は、さまざまな方向に偏向成分を有する光の集合体である。このため、標本SPで反射した偏射照明の散乱光がDICプリズム244に入射した場合、各偏光成分は、光軸が僅かにずれた直交する2つの光線L11、L12に分離される。しかしながら、散乱光全体としては、DICプリズム244を透過した後も様々な方向に偏光成分を有する光の集合体のままである。このため、偏射照明光の散乱光は、DICプリズム244を透過した後、アナライザ246の偏光方向と一致する光線L11だけアナライザ246を透過する。この結果、シアー量D1よりも小さい凹凸は、偏射照明光による散乱光により観察することができる。なお、暗視野観察は、ミー散乱を利用する観察方法であり、分離能が0.001μm程度のため、DIC観察の分離能より1桁小さい。

0057

このように顕微鏡システム1は、照明制御部71は、同軸照明部25による同軸照明光と偏射照明部26による偏射照明光とを同時に照射させることによって、DIC観察で観察することができない微小な傷や凹凸および異物を観察することができる。

0058

〔顕微鏡システムの処理〕
次に、顕微鏡システム1が実行する処理について説明する。図10は、顕微鏡システム1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

0059

図10に示すように、まず、入力部6から光量を変更する指示信号が入力された場合(ステップS101:Yes)において、指示信号が同軸照明部25によって照射される同軸照明光の光量を変更する指示信号であるとき(ステップS102:Yes)、照明制御部71は、入力部6から入力された指示信号に基づいて、同軸照明部25が照射する同軸照明光の光量を変更する(ステップS103)。ステップS103の後、顕微鏡システム1は、後述するステップS105へ移行する。

0060

これに対して、ステップS101において、入力部6から光量を変更する指示信号が入力された場合(ステップS101:Yes)において、指示信号が同軸照明部25によって照射される同軸照明光の光量を変更する指示信号でないとき(ステップS102:No)、照明制御部71は、入力部6から入力された指示信号に基づいて、偏射照明部26が照射する偏光照明光の光量を変更する(ステップS104)。ステップS104の後、顕微鏡システム1は、後述するステップS105へ移行する。

0061

ステップS105において、撮像制御部4は、撮像装置3に撮像させて標本SPの画像データを生成させる(ステップS105)。この場合、撮像制御部4は、撮像装置3から入力された標本SPの画像データを表示装置5へ出力する。

0062

その後、表示装置5は、撮像制御部4から入力された標本SPの画像データに対応する画像を表示する(ステップS106)。

0063

図11Aは、標本SPに対して暗視野観察のみを行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Bは、標本SPに対してDIC観察のみを行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Cは、標本SPに対して暗視野観察および明視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Dは、標本SPに対して明視野観察のみを行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。

0064

図11Eは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Fは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が0で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Gは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が100で同軸照明光の光量を20%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。

0065

図11Hは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Iは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が0で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Jは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が100で同軸照明光の光量を50%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。

0066

図11Kは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Lは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が0で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。図11Mは、標本SPに対してDICプリズム244の位置が100で同軸照明光の光量を100%とするDIC観察および暗視野観察を同時に行った場合に表示装置5が表示する標本SPの画像の一例を示す図である。

0067

図11A図11Mの画像P1〜P13に示すように、同軸照明部25による同軸照明光と偏射照明部26による偏射照明光とを同時に照射させることによって、DIC観察で観察することができない微小な傷や凹凸および異物を観察することができる。具体的には、図11Hの画像P8の領域K1に示すように、顕微鏡システム1は、微小な凹凸を立体的に観察することができるとともに、DIC観察のみ(図11Bを参照)では、観察できない微小な凹凸の傷G100を観察(映像化)することができる。また、図11Hに示すように、顕微鏡システム1においては、DICプリズム244の配置が灰色鋭敏色であるとき、傷G100を顕著に観察することができる。さらにまた、図11Hに示すように、顕微鏡システム1においては、同軸照明部25による同軸照明光の光量が偏射照明部26による偏射照明光の光量に対して所定の比率、例えば1:2のとき、標本SPの立体感の観察と傷G100の観察とを両立して観察することができる。

0068

図10戻り、ステップS107以降の説明を続ける。
ステップS107において、標本SPの観察を終了する場合(ステップS107:Yes)、顕微鏡システム1は、本処理を終了する。これに対して、標本SPの観察を終了しない場合(ステップS107:No)、顕微鏡システム1は、上述したステップ101へ戻る。

0069

ステップS101において、入力部6から光量を変更する指示信号が入力されていない場合(ステップS101:No)、顕微鏡システム1は、ステップS105へ移行する。

0070

以上説明した本実施の形態1によれば、標本SPを立体的に観察しながら、シアー量以下の微小な凹凸や傷を観察することができる。

0071

また、本実施の形態1によれば、照明制御部71が同軸照明部25および偏射照明部26それぞれを同時に照射させるので、DIC観察と暗視野観察とを同時に行うことができる。

0072

また、本実施の形態1によれば、ステージ21を移動させながら標本SPのライブ観察リアルタイムで行う場合であっても、DIC観察と暗視野観察とを光学的に同時に行うことができるので、リアルタイムで標本SPを立体的に観察しつつ、シアー量以下の微小な凹凸や傷を観察することができる。

0073

また、本実施の形態1によれば、入力部6を介して同軸照明部25が照射する同軸照明光の光量および偏射照明部26が照射する偏射照明光の光量を切り替えるだけで、暗視野観察とDIC観察とを同時に行うことができので、観察の切り替えの処理を簡略化することができる。

0074

なお、本実施の形態1では、DICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置であったが、DIC操作部245を操作することによって、灰色鋭敏色位置以外の位置、例えば紫鋭敏色位置に配置してもよい。

0075

(実施の形態1の変形例1)
次に、本実施の形態1の変形例1について説明する。本実施の形態1の変形例1では、入力部の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例1に係る顕微鏡システムの入力部の構成を説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0076

図12は、本実施の形態1の変形例1に係る入力部の構成を模式的に示す図である。図7に示す入力部6aは、点滅スイッチ63と、切替スイッチ64と、を有する。

0077

点滅スイッチ63は、同軸照明部25または偏射照明部26の点滅を指示する指示信号の入力を受け付ける。具体的には、点滅スイッチ63は、ON側切替レバー63aが移動させられた場合、同軸照明部25または偏射照明部26の点滅を指示する指示信号の入力を受け付ける一方、OFF側に切替レバー63aが移動させられた場合、同軸照明部25および偏射照明部26の点灯を指示する指示信号の入力を受け付ける。

0078

切替スイッチ64は、点滅させる照明の切り替えを指示する指示信号の入力を受け付ける。具体的には、切替スイッチ64は、同軸照明側に切替レバー64bが移動させられた場合、同軸照明部25を点滅させる指示信号の入力を受け付ける一方、偏射照明側に切替レバー64bが移動させられた場合、偏射照明部26を点滅させる指示信号の入力を受け付ける。

0079

このように構成された顕微鏡システム1は、観察者が点滅スイッチ63の切替レバー63aをON側に移動させ、切替スイッチ64の切替レバー64bを同軸照明側に移動させた場合、照明制御部71が同軸照明部25を所定の間隔、例えば1秒間間隔で点灯させるとともに、偏射照明部26を点灯させる。これにより、暗視野観察で観察可能なシアー量以下の微小な凹凸や傷が点滅せず、常に観察することができる。

0080

これに対して、顕微鏡システム1は、観察射が点滅スイッチ63の切替レバー63aをON側に移動させ、切替スイッチ64の切替レバー64bを偏射照明側に移動させた場合、照明制御部71が偏射照明部26を所定の間隔、例えば1秒間隔で点灯させるとともに、同軸照明部25を点灯させる。これにより、偏射照明光の散乱光で観察可能なシアー量以下の微小な凹凸や傷が点滅し、DIC観察で観察可能な標本SPの凹凸を常に立体的に観察することができる。

0081

以上説明した本実施の形態1の変形例1によれば、点滅する凹凸、異物または傷等の位置を観察することで、それらがDIC観察で検出できる大きさのものか、暗視野観察でなければ検出できない大きさのものかを容易に把握することができる。

0082

(実施の形態1の変形例2)
次に、本実施の形態1の変形例2について説明する。本実施の形態1の変形例2では、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システムの入力部の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例2に係る顕微鏡システムの入力部の構成を説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0083

図13は、本実施の形態1の変形例2に係る入力部の構成を模式的に示す図である。図13に示す入力部6bは、偏射照明入力部61と、同軸照明入力部62と、を有する。入力部6bは、偏射照明入力部61のスライダ61aまたは同軸照明入力部62のスライダ62aのどちらか一方が所定の光量に固定され、他方の一方を自由に移動可能に設けられる。

0084

このように構成された入力部6bに対して、観察者は、例えば同軸照明入力部62のスライダ62aを固定し、偏射照明入力部61のスライダ61aを上下方向に移動させる。

0085

また、本実施の形態1の変形例2では、金属のような表面に凹凸が多い標本SPに対して、シアー量以下の傷を観察(検出)する場合において、DIC観察による標本SPの凹凸からの光が大きいとき、暗視野観察による傷の散乱光が強調されない。そこで、本実施の形態1の変形例2では、凹凸の多い標本を観察する場合、偏射照明の光量を同軸照明の光量よりも大きくすることで、DIC観察の効果を得ながら標本SPの傷を観察することができる。

0086

これに対して、本実施の形態1の変形例2では、ベアウェハミラー等の凹凸の少ない標本SPに対して、標本SPの凹凸を観察する場合において、偏射照明の光量が大きいとき、偏射照明光の散乱光がぼやけることで、標本SPの観察像の分離能が低下し、DIC観察において標本SPの凹凸が見えにくくなる。そこで、本実施の形態1の変形例2では、凹凸の少ない標本SPを観察する場合、同軸照明の光量を偏射照明の光量より大きくすることで、暗視野観察の効果を得ながら標本SPの凹凸を観察することできる。

0087

以上説明した本実施の形態1の変形例2によれば、標本に応じて、一方の光量を所定の光量に固定し、他方の光量を変更可能にしたので、調光操作簡易かつ迅速に行うことができる。

0088

(実施の形態1の変形例3)
次に、本実施の形態1の変形例3について説明する。本実施の形態1の変形例3では、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システムの入力部の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例3に係る顕微鏡システムの入力部の構成を説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0089

図14は、本実施の形態1の変形例3に係る入力部の構成を模式的に示す図である。図14に示す入力部6cは、偏射照明入力部61と、同軸照明入力部62と、を有する。入力部6cは、偏射照明入力部61のスライダ61aまたは同軸照明入力部62のスライダ62aのどちらか一方が上下方向に移動させられた場合、このスライダの位置(調光量)に応じて、他方のスライダ61aまたはスライダ62aが一方を自由に移動可能に設けられる。具体的には、入力部6cは、観察者がスライダ61aを上下方向に移動させた場合、スライダ61aの位置に応じて、スライダ61aに対してスライダ62aが所定の比率または差になるように連動して移動する。例えば、入力部6cは、比率E1が1:4に設定されている場合、観察者がスライダ61aを調光値20に移動させた場合、スライダ62aを調光値80に移動させて変更する。

0090

以上説明した本実施の形態1の変形例3によれば、DIC観察と暗視野観察の効果を同時に得られる光量バランスを一定に維持したまま調光を行うことができるので、調光操作を簡易かつ迅速に行うことができる。

0091

(実施の形態2)
次に、本実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る顕微鏡システムは、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態2に係る顕微鏡システムの構成を説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0092

〔顕微鏡システムの構成〕
図15は、本実施の形態2に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。図15に示す顕微鏡システム1aは、顕微鏡装置2と、撮像装置3と、撮像制御部4と、撮像装置3が生成した標本SPの画像データに対応する画像を表示する表示装置5aと、顕微鏡制御装置7と、顕微鏡システム1aの各部を統括的に制御する処理装置8と、を備える。

0093

〔表示部の構成〕
表示装置5aは、処理装置8の制御のもと、撮像装置3が生成した標本SPの画像データに対応する画像や顕微鏡システム1aの操作に関する情報を表示する表示部51と、表示部51の表示領域に重畳して設けられ、外部からの物体の接触位置を検出し、この接触位置に応じた位置信号の入力を受け付けるタッチパネル52と、を有する。

0094

〔処理装置の構成〕
処理装置8は、各種の情報の入力を受け付ける入力部81と、顕微鏡システム1aを動作させるためのプログラムや各種処理中のデータを記録する記録部82と、顕微鏡システム1aを制御する処理制御部83と、を備える。

0095

入力部81は、キーボードマウス等の操作入力デバイスを用いて構成される。入力部81は、顕微鏡システム1aの各種の情報の入力を受け付ける。

0096

記録部82は、顕微鏡システム1aが実行する各種動作を示すプログラムや各種情報を記録する。また、記録部82は、複数の観察対象と、この複数の観察対象それぞれに適した観察条件とを対応付けた観察情報を記録する観察情報記録部821を有する。

0097

ここで、観察情報記録部821が記録する観察情報について詳細に説明する。
図16は、観察情報記録部821が記録する観察情報の一例を示す図である。

0098

図16に示すように、観察情報テーブルT1には、観察対象の種類と、観察対象の種類それぞれに適した観察情報としての偏射照明光範囲および同軸照明光範囲と、が対応付けて記録されている。具体的には、観察情報テーブルT1には、傷の場合、偏射照明光の範囲(光量の範囲)が0〜100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が0に設定されている。また、観察情報テーブルT1には、凹凸の場合、偏射照明光の範囲が0に設定されており、同軸照明光の範囲が0〜100の範囲で調整可能に設定されている。さらに、観察情報テーブルT1には、傷と凹凸(ウェハ、ミラー)の場合、偏射照明光の範囲が0〜100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が100に設定されている。さらにまた、観察情報テーブルT1には、傷と凹凸(金属、鉱物)の場合、偏射照明光の範囲が100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が0〜100に設定されている。

0099

処理制御部83は、CPU等を用いて構成され、顕微鏡システム1aの各部の動作を制御する。具体的には、処理制御部83は、入力部81から入力される指示信号に応じて、照明制御部71を制御することによって、同軸照明部25および偏射照明部26それぞれの光量を制御する。また、処理制御部83は、表示装置5aの表示態様を制御する。具体的には、処理制御部83は、表示装置5aに顕微鏡システム1aに関する各種情報および顕微鏡システム1aの操作の入力を受け付ける操作画面を表示させる。

0100

ここで、処理制御部83の制御のもと、表示部51が表示する顕微鏡システム1aの操作画面について説明する。図17は、表示部51が表示する顕微鏡システム1aの操作画面の一例を示す図である。

0101

図17に示すように、表示部51が表示する操作画面W1は、少なくとも、サンプル画像表示部W11と、ライブ画像表示部W12と、操作受付部W13と、を有する。

0102

サンプル画像表示部W11は、処理制御部83の制御のもと、撮像制御部4を介して撮像装置3が複数の観察条件でそれぞれ生成した標本SPの画像データに対応する画像を表示する。具体的には、サンプル画像表示部W11は、処理制御部83の制御のもと、傷の種類にそれぞれ対応した観察条件で標本SPを撮像した複数の画像データに対応する複数の画像を表示する。

0103

ライブ画像表示部W12は、処理制御部83の制御のもと、撮像装置3が連続的に生成する画像データに対応するライブ画像を時系列に沿って順次表示する。具体的には、ライブ画像表示部W12は、処理制御部83の制御のもと、撮像制御部4を介して撮像装置3が生成した現在の顕微鏡装置2の対物レンズ23の視野領域に対応するライブ画像をリアルタイムに表示する。

0104

操作受付部W13は、複数の観察対象それぞれに対応付けた標本SPに対する観察条件を指示する指示信号の入力を受け付ける。具体的には、操作受付部W13は、観察者が入力部81のマウス等を操作することによって、マウスポインタQ1を操作受付部W13の表示領域上に移動させてドラック操作(以下、「ドラック操作」という)を行って選択されることにより、複数の観察対象それぞれに対応付けた標本SPの観察条件を指示する指示信号の入力を受け付ける。また、操作受付部W13は、観察者が所望の観察対象の表示領域をタッチすることにより、このタッチ位置の観察対象に対応付けられた標本SPの観察条件を指示する指示信号の入力を受け付ける。

0105

このように構成された顕微鏡システム1aは、処理制御部83の制御のもと、撮像装置3で撮像した標本SPの画像データに対応するライブ画像を表示部51に表示することによって観察者に標本SPの画像を観察させることができる。

0106

さらに、顕微鏡システム1aは、入力部81またはタッチパネル52を介して傷A1が選択された場合(図18(a))、処理制御部83が観察情報記録部821によって記録された観察情報に基づいて、照明制御部71を制御して観察条件を変えながら撮像装置3に順次撮像させて複数の画像データを生成させる。処理制御部83は、撮像装置3に生成された複数の画像データに対応する複数の画像を表示部51のサンプル画像表示部W11に画像P21、画像P22および画像P23を表示させる(図18(a)→図18(b))。その後、顕微鏡システム1aは、観察者が入力部81またはタッチパネル52を介してサンプル画像表示部W11で表示された複数の画像の中から所望の画像を選択した場合、処理制御部83が観察者によって選択された画像の観察条件になるように照明制御部71を制御することによって、同軸照明部25および/または偏射照明部26それぞれに照射させる。

0107

以上説明した本実施の形態2によれば、入力部81またはタッチパネル52を介して標本SPの観察対象が選択された場合、処理制御部83が観察情報記録部821によって記録された観察情報に基づいて、照明制御部71を制御して観察条件を変えながら撮像装置3に順次撮像させて複数の画像データを生成させ、この複数の画像データに対応する複数の画像を表示部51のサンプル画像表示部W11に表示させる。これにより、観察者は、同軸照明光および偏射照明光それぞれの光量を調整する手間を簡略化することができるうえ、観察者の熟練度に関わらず、所望の傷や凹凸を容易に観察することができる。

0108

なお、本実施の形態2では、入力部81またはタッチパネル52を介して操作受付部W13の傷A1が選択された場合、処理制御部83が観察情報記録部821によって記録された観察情報に基づいて、複数の観察条件によって標本SPを撮像していたが、例えば、図18(a)に示すように、操作受付部W13は、観察者が観察対象として傷A1をタッチした場合、処理制御部83の制御のもと、さらに標本の種類を選択する選択画面を表示してもよい。

0109

(実施の形態3)
次に、本実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る顕微鏡システムは、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1の構成と異なる。このため、以下においては、本実施の形態3に係る顕微鏡システムの構成を説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0110

〔顕微鏡システムの構成〕
図19は、本実施の形態3に係る顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。図19に示す顕微鏡システム1bは、標本SPを観察する顕微鏡装置2aと、撮像装置3と、撮像制御部4と、表示装置5aと、顕微鏡装置2aの駆動を制御する顕微鏡制御装置7aと、顕微鏡システム1bの各部を制御する処理装置8aと、を備える。

0111

〔顕微鏡装置の構成〕
まず、顕微鏡装置2aの構成について説明する。
顕微鏡装置2aは、上述した顕微鏡装置2のアナライザ操作部247に換えて、アナライザ246を対物レンズ23の光軸を中心にして回転させる第1駆動部27を有する。さらに、DIC操作部245に換えて、第2駆動部29を有する。さらにまた、アナライザ246およびDICプリズム244それぞれの位置を検出する第1位置検出部28および第2位置検出部30をさらに備える。

0112

第1駆動部27は、ステッピングモータDCモータ等を用いて構成され、顕微鏡制御装置7aの制御のもと、アナライザ246を回転させる。

0113

第1位置検出部28は、アナライザ246の回転角度を検出し、この検出結果を顕微鏡制御装置7aへ出力する。具体的には、第1位置検出部28は、第1駆動部27の回転数に基づいて、第2の基準位置から回転したアナライザ246の回転角度を検出し、この検出結果を顕微鏡制御装置7aへ出力する。ここで、第2の基準位置とは、アナライザ246とポラライザ242とがクロスニコルの状態で配置されたアナライザ246の位置である。第1位置検出部28は、フォトインタラプタエンコーダ等を用いて構成される。

0114

第2駆動部29は、ステッピングモータやDCモータ等を用いて構成され、顕微鏡制御装置7aの制御のもと、対物レンズ23の光軸上におけるDICプリズム244の位置を変更する。

0115

第2位置検出部30は、DICプリズム244の位置を検出し、この検出結果を顕微鏡制御装置7aへ出力する。具体的には、第2位置検出部30は、第2駆動部29の回転数に基づいて、第1の基準位置から移動したDICプリズム244の位置を検出し、この検出結果を顕微鏡制御装置7aへ出力する。ここで、第2の基準位置とは、DICプリズム244が灰色鋭敏色位置で配置された位置である。第2位置検出部30は、フォトインタラプタやエンコーダ等を用いて構成される。

0116

〔顕微鏡制御装置の構成〕
次に、顕微鏡制御装置7aの構成について説明する。
顕微鏡制御装置7aは、CPU等を用いて構成され、処理装置8aの制御のもと、顕微鏡装置2aの駆動を制御する。顕微鏡制御装置7aは、照明制御部71と、駆動制御部72と、を有する。

0117

駆動制御部72は、処理装置8aから入力される指示信号に応じて、第1駆動部27を駆動させることによって、アナライザ246を回転させ、ポラライザ242とアナライザ246との位置関係を変更する。例えば、駆動制御部72は、ポラライザ242とアナライザ246との位置関係がクロスニコル以外に位置している場合、第1駆動部27を駆動することによって、アナライザ246とポラライザ242との位置関係がクロスニコルに位置するようにアナライザ246を回転させる。また、駆動制御部72は、処理装置8aから入力される指示信号に応じて、第2駆動部29を駆動させることによって、DICプリズム244の位置を移動させる。例えば、駆動制御部72は、DICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置以外に位置している場合、第2駆動部29を駆動することによって、DICプリズム244の位置を灰色鋭敏色位置へ移動させる。

0118

〔処理装置の構成〕
次に、処理装置8aの構成について説明する。
処理装置8aは、入力部81と、顕微鏡システム1bを動作させるためのプログラムや各種処理中のデータを記録する記録部82aと、処理制御部83と、を有する。

0119

記録部82aは、顕微鏡システム1bが実行する各種動作を示すプログラムや各種情報を記録する。また、記録部82aは、複数の観察対象と観察条件とアナライザ246の回転位置とを対応付けた観察情報を記録する観察情報記録部821aを有する。

0120

ここで、観察情報記録部821aが記録する観察情報について詳細に説明する。図20は、観察情報記録部821aが記録する観察情報の一例を示す図である。

0121

図20に示すように、観察情報テーブルT2には、観察対象の種類と、観察情報としての偏射照明光範囲および同軸照明光範囲と、DICプリズム244の位置と、が対応付けて記録されている。具体的には、観察情報テーブルT2には、傷の場合、偏射照明光の範囲が0〜100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が0に設定されており、DICプリズム244の位置が指定なし(どこでも可能)に設定されている。また、観察情報テーブルT2には、凹凸の場合、偏射照明光の範囲が0に設定されており、同軸照明光の範囲が0〜100の範囲で調整可能に設定されており、DICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置に設定されている。さらに、観察情報テーブルT2には、傷+凹凸(ウェハ,ミラー)の場合、偏射照明光の範囲が0〜100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が100に設定され、DICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置に設定されている。さらにまた、観察情報テーブルT2には、傷+凹凸(金属、鉱物)の場合、偏射照明光の範囲が100の範囲で調整可能に設定されており、同軸照明光の範囲が0〜100に設定され、DICプリズム244の位置が灰色鋭敏色位置に設定されている。

0122

ここで、処理制御部83の制御のもと、表示部51が表示する顕微鏡システム1bの操作画面について説明する。図21は、表示部51が表示する顕微鏡システム1bの操作画面の一例を示す図である。

0123

図21に示すように、表示部51が表示する操作画面W1は、少なくとも、サンプル画像表示部W11と、ライブ画像表示部W12と、操作受付部W13と、を有する。

0124

図21(a)に示すように、処理制御部83は、入力部81またはタッチパネル52を介して操作受付部W13のキズA1および凹凸A2が選択された場合、観察情報記録部821によって記録された観察情報に基づいて、さらに詳細な観察対象を選択する選択画面W131を表示させる(図21(a)→図21(b))。

0125

選択画面W131は、標本の種類に応じた観察条件の指示信号の入力を受け付ける。具体的には、選択画面W131は、凹凸の少ない標本(ウェハ、ミラー)に対する観察条件を指示する指示信号の入力を受け付けるアイコンA11と、凹凸の多い標本(金属、鉱物)に対する観察条件を指示する指示信号の入力を受け付けるアイコンA12と、を有する。

0126

表示部51が選択画面W131を表示している場合(図21(b))において、顕微鏡システム1aは、入力部81またはタッチパネル52を介してアイコンA11が選択されたとき、処理制御部83が観察情報記録部821によって記録された観察情報に基づいて、照明制御部71を制御して傷+凹凸(ウェハ、ミラー)を観察可能な観察条件に切り替えながら撮像装置3に順次撮像させて複数の画像データを生成させる。処理制御部83は、撮像装置3に生成させた複数の画像データに対応する複数の画像を表示部51のサンプル画像表示部W11に表示させる。これにより、観察者は、同軸照明光および偏射照明光それぞれの光量を調整する手間を簡略化することができるうえ、観察者の熟練度に関わらず、所望の傷を容易に探索することができる。なお、アイコンA11およびアイコンA12に換えて数字および図形であっても適用することができる。

0127

このように構成された顕微鏡システム1bは、処理制御部83の制御のもと、撮像装置3で撮像した標本SPの画像データに対応するライブ画像を表示部51に表示することによって観察者に標本SPの画像を観察させることができる。

0128

さらに、顕微鏡システム1bは、入力部81またはタッチパネル52を介して傷A1が選択された場合、処理制御部83が観察情報記録部821aによって記録された観察情報に基づいて、照明制御部71および駆動制御部72を制御して観察条件を変えながら撮像装置3に順次撮像させて複数の画像データを生成させ、この複数の画像データに対応する複数の画像を表示部51のサンプル画像表示部W11に表示させる。その後、顕微鏡システム1bは、観察者が入力部81またはタッチパネル52を介してサンプル画像表示部W11で表示された複数の画像の中から所望の画像を選択した場合、処理制御部83が観察者によって選択された画像の観察条件になるように照明制御部71を制御することによって、同軸照明部25および/または偏射照明部26それぞれに照射させるとともに、駆動制御部72を制御することによって、DICプリズム244の位置を変更する。これにより、観察者は、同軸照明光および偏射照明光それぞれの光量を調整する手間を簡略化することができるうえ、DICプリズム244の位置の調整を簡略化することができる。

0129

以上説明した本実施の形態3によれば、入力部81またはタッチパネル52を介して標本の観察対象が選択された場合、処理制御部83が観察情報記録部821aによって記録された観察情報に基づいて、照明制御部71および駆動制御部72を制御して観察条件を変えながら撮像装置3に順次撮像させて複数の画像データを生成させ、この複数の画像データに対応する複数の画像を表示部51のサンプル画像表示部W11に表示させる。これにより、観察者は、同軸照明光および偏射照明光それぞれの光量を調整する手間を簡略化することができるうえ、観察者の熟練度に関わらず、所望の傷や凹凸を容易に探索することができる。

0130

また、本実施の形態3によれば、DICプリズム244の位置を灰色鋭敏色位置以外に配置されている場合に、駆動制御部72が第2駆動部29を駆動することによってDICプリズム244の位置を灰色鋭敏色位置に移動させるので、DICプリズム244の位置の調整を簡略化することができる。

0131

なお、本実施の形態3では、DICプリズム244の位置が適宜変更することができ、例えば複屈折率既知の標本SPの場合、観察画像の色から灰色鋭敏色位置以外でDICプリズム244の位置を設定できるようにしてもよい。もちろん、観察者の設定に応じて、DICプリズム244の位置を紫鋭敏色位置に設定してもよい。

0132

(実施の形態1〜3の変形例)
次に、本実施の形態1〜3の変形例1について説明する。本実施の形態1〜3の変形例1では、上述した実施の形態1〜3に係る顕微鏡装置の光学系および照明系が異なる。このため、以下においては、本実施の形態1〜3の変形例1に係る顕微鏡装置の光学系および照明系の構成について説明する。なお、以下においては、上述した実施の形態1に係る顕微鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0133

図22は、本実施の形態1〜3の変形例に係る顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。本実施の形態1〜3の変形例では、図22に示すように、顕微鏡装置2bは、対物レンズ23に換えて対物レンズ23bと、偏射照明部26に換えて偏射照明部26aと、を有する。

0134

対物レンズ23bは、暗視野用対物レンズを用いて構成される。具体的には、対物レンズ23bは、ハーフミラー243によって対物レンズ23bの光軸に沿って反射させられた同軸照明光を集光して平行光束として標本SPに照射するとともに、標本SPから反射した光を集光する集光レンズ231と、偏射照明部26aから照射される偏射照明光を対物レンズ23bの光軸に対して傾斜させて標本SPに照射する放物ミラー232と、を有する。

0135

偏射照明部26aは、LED等の複数の光源が環状に配置されたリング照明を用いて構成され、環状の内部空間に同軸照明部25が照射した同軸照明光が通過するように配置される。

0136

このように構成された顕微鏡装置2bによれば、同軸照明部25によって照射された同軸照明光は、照明レンズ241、ポラライザ242、ハーフミラー243、DICプリズム244および対物レンズ23bを経て標本SPに照射される。標本SPで反射した同軸照明光の反射光は、対物レンズ23b、DICプリズム244、ハーフミラー243、アナライザ246および結像レンズ248を経て撮像素子31に入射する。また、偏射照明部26aによって照射された偏射照明光は、対物レンズ23bの光軸に対して傾斜して標本SPに照射される。標本SPで反射した偏射照明光の反射光は、対物レンズ23b、DICプリズム244、ハーフミラー243、アナライザ246および結像レンズ248を経て撮像素子31に入射する。

0137

以上説明した本実施の形態1〜3の変形例1によれば、標本SPを立体的に観察しながら、シアー量以下の微小な凹凸や傷を観察することができる。

0138

(その他の実施の形態)
本発明では、顕微鏡装置、撮像装置、画像処理装置および顕微鏡制御装置を備えた顕微鏡システムを例に説明したが、たとえば標本を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して標本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、たと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。

0139

なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。すなわち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。

0140

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。

0141

1,1a,1b顕微鏡システム
2,2a,2b顕微鏡装置
3撮像装置
4撮像制御部
5,5a表示装置
6,6a,6b,6c,81 入力部
7,7a顕微鏡制御装置
8,8a処理装置
21ステージ
22レボルバ
23,23b対物レンズ
24顕微鏡本体部
25同軸照明部
26,26a 偏射照明部
27 第1駆動部
28 第1位置検出部
29 第2駆動部
30 第2位置検出部
31撮像素子
51 表示部
52タッチパネル
61 偏射照明入力部
61a,62aスライダ
62 同軸照明入力部
63点滅スイッチ
63a,64b切替レバー
64切替スイッチ
71照明制御部
72,712駆動制御部
82,82a 記録部
83処理制御部
231集光レンズ
232 放物ミラー
241照明レンズ
242ポラライザ
243ハーフミラー
244DICプリズム
245 DIC操作部
246アナライザ
247 アナライザ操作部
248結像レンズ
821,821a観察情報記録部
T1,T2 観察情報テーブル
W1 操作画面
W11サンプル画像表示部
W12ライブ画像表示部
W13操作受付部
W131 選択画面

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