JPH0256516A - 顕微鏡画像の視野内自動位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、顕微鏡画像の視野的自動位置決め装置に係り
、特に、たとえば試料のパターン幅を高精度に測定する
場合のように、前記試料の像を。

顕微鏡光学系の受光素子の視野内へ、自動的に位置決め
するに好適な、顕微鏡画像の視野的自動位置決め装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来の顕微鏡と、この顕微鏡のステージ上に載置した試
料を位置決めして撮影するための顕微境操作法を、第５
図を用いて説明する。

第５図は、従来の顕微鏡の一例を示す略示正面図である
。

ステージ２６上に試料４を載置し、作業者が接眼鏡筒２
５を覗きながら、対物レンズ３により試料４の測定部分
が視野の中へ入るように、ステージ２６の手動つまみ２
７を回すことにより該ステージ２６を所望位置まで移動
させていた。そして、前記視野内に得られた像を写真撮
影装置２８により撮影するものであった。

なお、この種の装置として関連するものには、たとえば
、顕微鏡写真（竹村著、共立出版、昭和４４−４発行）
が挙げられる。

［発明が解決しようとする課ｇ］ 上記従来技術では、受光素子の視野内へ、試料の像を位
置決めするのに時間を要し、特に、対物レンズの倍率が
高倍率になると多大の時間を要し、たとえば、これを生
産ラインへ投入すれば顕微鏡測定のタクトタイムが長く
なって生産性を阻害するのみならず、その位置決め精度
も不十分であった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、試料
の像を、受光素子の視野内へ自動的に、且つ高精度に位
置決めすることができる５顕微鏡画像の視野的自動位置
決め装置の提供を、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための、本発明に係る顕微鏡画像の
視野的自動位置決め装置の構成は、ステージ上に載置さ
れた試料の像を、顕微鏡光学系の受光素子の視野内へ自
動的に位置決めすることができる、顕微鏡画像の視野的
自動位置決め装置において、ステージへ、このステージ
を移動させるためのステージ駆動装置を取付け、顕微鏡
光学系に、前記受光素子よりも結像倍率の低い受光素子
を具備せしめ、この受光素子に結像された像の位置ずれ
量を測定し、この位置ずれ量を補正するための補正量を
演算することができる画像処理装置と、前記補正量を入
力し、この補正量だけ曲屈ステージを移動させるための
指令を前記ステージ駆動装置へ出力することができるス
テージ制御装置とを有するものである。

さらに詳しくは、顕微鏡光学系の顕微！！鏡筒に、実際
にａｍする結像倍率よりも低倍率の、受光素子に係る低
倍ＴＶカメラを備え、得られる画像を画像処理すること
ができる画像処理装置と、自動位置決め可能なステージ
とを具備したものである。

［作用］ 低倍ＴＶカメラにより、広い顕微鏡視野を把え、試料の
測定部分がどこにあるかを見出し１次に画像処理装置に
より、該測定部分が画面中心からどの程度隔たっている
かを測定し、演算された補正量に基づいて、ステージ制
御装置により、前記試料を搭載しているステージの位置
を制御することにより、視野の中心へ該試料の測定部分
を位置決めするができる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る顕微鏡画像の視野的
自動位置決め装置の略示構成図である。

この顕微鏡画像の視野的自動位置決め装置の概要を、第
１図を用いて説明すると、これは、Ｘステージ５．Ｙス
テージ６からなるステージＳの前記Ｘステージ５上に載
置された試料４の像を、顕微鏡光学系Ｍの受光素子に係
る高倍ＴＶカメラ１６の視野内へ自動的に位置決めする
ことができるものであって、前記ステージＳへ、このス
テージＳを、それぞれＸ方向、Ｙ方向へ移動させるため
のステージ駆動装置に係るＸステージ叩動モータ７、Ｙ
ステージ駆動モータ８を取付け、顕微鏡光学系Ｍに、前
記高倍ＴＶ左カメラ６よりも結像倍率の低い受光素子に
係る低倍ＴＶカメラ１５を具備せしめ、この低倍ＴＶカ
メラ１５に結像された像の位置ずれ量をｉｌｌ’ｌ定し
、この位置ずれ量を補正するための補正量を演算するこ
とができる画像処理装置１９と、前記補正量を入力し、
この補正量だけ前記ステージＳを移動させるための指令
をＸステージ暉動モータ７、Ｙステージ駆動モータ８へ
出力することができるステージ制御装置２３とを有する
顕微鏡画像の視野内自動位置決め装置である。

以下、詳細に説明する。

１０は、顕微鏡光学系Ｍの顕微鏡鏡筒であり、この鏡筒
１０の下端には、対物レンズ３が取付けられ、上端には
、カラー１４に固定した高倍ＴＶ左カメラ６が、ねじ１
３によって、光軸と直交する方向へ取付は位置調整可能
に取付けられている。

また、この顕微鏡鏡筒１０の内部には、下部から上方へ
向って１頚に、ハーフミラ２．中間レンズ系９、ビーム
スプリッタ１１．拡大レンズである結像レンズ系１２が
収められている。また、顕微鏡鏡筒１０の側面には、前
記ハーフミラ２と対向する位置に、ランプハウス１ａと
照明鏡筒１ｂとからなる照明系１が、また、前記ビーム
スプリッタ１１と対向する位置に、低倍ＴＶカメラ１５
が、それぞれ取付けられている。

前記高倍ＴＶ左カメラ６へは、モニタ用１゛Ｖカメラ２
２を具備したカメラコントロール・ユニット１８を介し
て１画像処理装置２０が接続されている。同様に、前記
低倍ＴＶカメラ１５へは、モニタ用ＴＶカメラ２１を具
備したカメラコン１−ロール・ユニット１７を介して、
画像処理装置１９が接続されている。

前記両画像処理装置１９．２０はステージ制御装置２３
へ接続され、このステージ制御装置２３が、前記Ｘステ
ージ味動モータ７、Ｙステージ１躯動モータ８へ接続さ
れている。

このように構成した実施例装置の動作を、第１〜３図を
用いて説明する。

第２図は、第１図における低倍ＴＶカメラの映像の一例
を示す正面図、第３図は、第１図における高倍ＴＶ左カ
メラ、視野中心に結像された映像を示す正面図である。

まず、Ｘステージ５−１−に試料４を載置する。そして
、ねじ１３を回動して、カラー１４を光軸と直交方向へ
移動させ、低倍′ｒｖカメラ１５．高倍ＴＶカメラ１６
の中心合わせを行なう。

ここで、装置をＯＮにすると、照明系１から出射された
照明系は、ハーフミラ２で反射し、対物レンズ３を通っ
て試料４を照明する。この試料４からの反射光は、中間
レンズ系９を通って、ビームスプリッタ１１により光が
分割され、反射光は低倍ＴＶカメラ１５へ、透過光は結
像レンズ系１２を通って高倍１゛■カメラ１６へ、それ
ぞれ結像する。低、高倍ＴＶ左カメラ５．１６の映像を
、カメラコントロール・ユニツ１−１７．１８により、
それぞれモニタ用ＴＶカメラ２１．２２の画像に表示す
る。低倍カメラ１５側へ接続された画像処理装置１９に
より、ＣＩｆ記低倍ＴＶカメラ１５の映像信号の明るさ
を等分割（たとえば１６分割）して階調認識し、たとえ
ば四角形状パターン２９の存在を確認する。一般に、測
定対象である試料４の反射率は１周辺とは明瞭に異なり
、測定対象の基準位置を容易に認識することができるの
で、第２図に示すように、四角形状パターンの左辺の中
心位置の座標（Ｘ工、ｙ工）を１つの基準位置とし、こ
の点と画像中心（ｘｏ＋　ｙｏ）との距離を画像処理装
置１９により測定する。ここで、ｋを１画素の長さとす
ると、 Ｘ方向の距離＝ｋ・　（ｘｏ−ｘ□の画素数）Ｘ方向の
距離＝ｋ・　（ｙｏ−ｙ□の画素数）となる。

この演算結果に基き、ステージ制御装置２３により、Ｘ
、Ｙステージ駆動モータ７．８を所定数回転させ、ステ
ージＳを補正量だけ移動させる。

この動作により、高倍ＴＶカメラ１６側へ接続されたモ
ニタ用ＴＶカメラ２２の画面上に、第３図に示すように
、視野中心へ四角形状パータン２９が自動的に位置決め
される。

この図において、　　（ｘｏ＋　ｙｏ）は前記画面の中
心座標、（Ｘ工、ｙｌ）は補正後のパターン基準位置の
座標である。ここで、走査線ａ−ａ’上の映像信号３０
を同画面下部に表示することにより、例えばパターン輻
Ｗを画素数×１画素数の長さにより８１！！定する等の
顕微！’ｔ　ａｔ！ｌ定作業を行なうことができる。

さらに、視野内位置決めを微調整する必要がある場合に
は、高倍ＴＶカメラ１６側へ接続された画像処理装置２
０によって、前記画像処理装置１９におけると同様にし
て移動距離を測定し、ステージ制御装置２３によりステ
ージＳの位置をさらに微調整することができる。

以上説明した実施例によれば、従来、人手作業に頼って
いた顕微鏡の画像の位置決め操作を自動化することがで
き、位置決め精度の向上（たとえば±１μｍ）と、顕微
鏡測定のタフ１−タイ１１の減少（たとえばｌ０８）が
可能である。

なお、前記実施例においては、対物レンズ３を１個とし
たが、たとえばレボルバに低倍、高倍用の対物レンズを
取付けて１倍率を切換えるようにすれば、より多種類の
倍率の画像のｗｌ察と、視野内位置決めが可能になるこ
とは言うまでもない。

しかし、前記実施例のように、対物レンズ３が１個であ
れば、倍率を切換えることによる視野中心のずれの影響
を防止することができるという利点がある。

さらに、前記実施例における低倍、高倍の倍率の組合わ
せは、モニタ用ＴＶカメラ２１．２２の画像サイズ、結
像レンズ系１２の倍率、ＴＶカメラ１５．１６のサイズ
の組合わせにより、いろいろに選択することができるも
のである。

さらにまた、前記実施例においては、ステージＳを移動
させるようにしたが、ステージを固定しておき、カラー
１４と顕微鏡鏡筒１０との間ヘピエゾ素子を挿入し５画
像処理装置１９．２０の演算結果により前記ピエゾ素子
を駆動し、高倍ＴＶカメラ１６を動かすことによって画
面位置を微調整するようにしてもよい。

他の実施例を説明する。

第４図は１本発明の他の実施例に係る顕微鏡画像の視野
的自動位置決め装置の結像光切換え装置を示す斜視図で
ある。

この結像光切換え装置は、第１図におけるビームスプリ
ッタ１１の代りに配設されるものである。

その構成を第４図を用いて説明すれば、３０は、全反射
ミラー３０ａと透過ミラー３０ｂとからなるミラー系で
ある。２４は、結像光Ｒ１を０）全反射ミラー３０ａで
反射させて低倍ＴＶカメラ１５へ、もしくは■透過ミラ
ー３０ｂを透過させ、その透過光Ｒ′□を高倍ＴＶカメ
ラ１６へ入射させることができるように、ミラー系３０
を矢印方向へ移動させて、その位置を切換えるためのミ
ラー切換え系に係るミラー切換え用モータである。

このように構成したので、ミラー切換え用モータ２４を
駆動して、結像光Ｒ工を反射させたり、透過させたり切
換えることにより、各ＴＶカメラ１５．１６へ１００％
の結像光を入射させることができ、入射光量が減少する
ことがないという利点がある。なお、ミラー切換え用モ
ータ２４によるミラーの切換え動作は１画像処理装置１
９．２０の動作と対応させて行なわせることは言うまで
もない。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、試料の像を
、受光素子の視野内へ自動的に、且つ高精度に位置決め
することができる、顕微鏡画像の視野的自動位置決め装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る顕微鏡画像の視野的
自動位置決め装置の略示構成図、第２図は、第１図にお
ける低倍ＴＶカメラの映像の一例を示す正面図、第３図
は、第１図における高倍ＴＶカメラの、視野中心に結像
された映像を示す正面図、第４図は、本発明の他の実施
例に係る顕微鏡画像の視野的自動位置決め装置の結像切
換え装置を示す斜視図、第５図は、従来の顕微鏡の一例
を示す略示正面図である。 ４・・・試料、７・・・Ｘステージ駆動モータ、８・・
・Ｙステージ駆動モータ、１５・・・低倍ＴＶカメラ、
１６・・・高倍ＴＶカメラ、１！ＩＪ、２０・・・画像
処理装置、２３・・・ステージ制御装置、Ｍ・・・顕微
鏡光学系、Ｓ・・・ステージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステージ上に載置された試料の像を、顕微鏡光学系
   の受光素子の視野内へ自動的に位置決めすることができ
   る、顕微鏡画像の視野内自動位置決め装置において、 ステージへ、このステージを移動させるためのステージ
   駆動装置を取付け、 顕微鏡光学系に、前記受光素子よりも結像倍率の低い受
   光素子を具備せしめ、 この受光素子に結像された像の位置ずれ量を測定し、こ
   の位置ずれ量を補正するための補正量を演算することが
   できる画像処理装置と、前記補正量を入力し、この補正
   量だけ前記ステージを移動させるための指令を前記ステ
   ージ駆動装置へ出力することができるステージ制御装置
   とを有する ことを特徴とする顕微鏡画像の視野内自動位置決め装置
   。 ２、顕微鏡光学系に、 全反射ミラーと透過ミラーとからなるミラー系と、 結像光を、前記全反射ミラーで反射させて一方の受光素
   子へ、もしくは前記透過ミラーを透過させて他方の受光
   素子へ入射させることができるように、前記ミラー系の
   位置を切換えるためのミラー切換え系と、 を有する結像光切換え装置を具備せしめた ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡画像の視野内自
   動位置決め装置。 ３、結像倍率の高い方の受光素子に結像された像の位置
   ずれ量を測定し、この位置ずれ量を補正するための補正
   量を演算することができる画像処理装置を有し、 この画像処理装置の出力側とステージ制御装置の入力側
   とを接続した ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡画像の視野内自
   動位置決め装置。