(57)【要約】【課題】拡大観察用画像を取得する撮像手段とは別に載置部や観察対象物の方に向く撮像手段を設ける場合に、背景の影響を低減して載置部や観察対象物を把握しやすくする。【解決手段】載置部または観察対象物の方を向くとともに、拡大観察用撮像部の光軸と異なる光軸を有する側視画像撮像部を設ける。側視画像のうち、観察対象物よりも遠方にある背景部分の影響を低減する。拡大観察用画像と、背景部分の影響が低減された側視画像とを表示する。【選択図】図２２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物に照明光を照射し、該照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光の受光量を検出して前記観察対象物の画像を生成し、拡大観察可能に表示する拡大観察装置において、
ベース部と、
前記ベース部に支持され、前記観察対象物を載置するための載置部と、
前記照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光が入射する対物レンズと、
前記反射光又は透過光を、前記対物レンズを介して受光して第１の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記載置部または前記観察対象物の方を向くとともに、前記第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第２の画像を取得する第２の撮像手段と、
前記第２の画像のうち、前記第２の撮像手段からの距離が前記観察対象物までの距離よりも大きい部分である背景部分の影響を低減する背景影響低減手段と、
前記第１の撮像手段で取得された前記第１の画像と、前記背景影響低減手段により背景部分の影響が低減された前記第２の画像とを表示可能な表示部とを備えている拡大観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の拡大観察装置において、
前記背景影響低減手段は、前記第２の画像のうち、前記背景部分の影響を低減するための被写界深度を有する光学系を備えた前記第２の撮像手段で構成されている拡大観察装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の拡大観察装置において、
前記背景影響低減手段は、前記第２の撮像手段の被写界深度を、前記載置部における前記第２の撮像手段に近い側の端部と、前記第２の撮像手段から最も離れた端部との間としている拡大観察装置。
【請求項４】
請求項１に記載の拡大観察装置において、
前記背景影響低減手段は、前記第２の撮像手段で取得された画像の背景部分を判定する背景判定部を有し、該背景判定部により判定された背景部分を画像処理することによって背景部分の影響を低減するように構成されている拡大観察装置。
【請求項５】
請求項４に記載の拡大観察装置において、
前記背景影響低減手段は、前記背景部分をマスクするマスク処理を行うように構成されている拡大観察装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の拡大観察装置において、
前記載置部は、載置台と、該載置台を駆動する駆動部とを有し、
前記背景判定部は、前記載置台を前記駆動部により駆動し、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像において前記載置台の移動前後で動かない部分が背景部分であると判定するように構成されている拡大観察装置。
【請求項７】
請求項４または５に記載の拡大観察装置において、
前記背景判定部は、前記第２の撮像手段で撮像中に前記観察対象物への照明を変化させ、前記第２の画像の各部の明るさに基づいて背景部分を判定するように構成されている拡大観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の拡大観察装置において、
前記背景判定部は、前記第２の撮像手段で撮像中に前記観察対象物への照明を変化させ、明るさの変化が所定以下の部分が背景部分であると判定するように構成されている拡大観察装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の拡大観察装置において、
前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像に対して、エッジ抽出をおこなう、エッジ抽出手段をさらに備え、
前記背景部分は、前記エッジ抽出手段によりエッジ抽出ができない部分である拡大観察装置。
【請求項１０】
観察対象物に照明光を照射し、該照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光の受光量を検出して前記観察対象物の画像を生成し、拡大観察可能に表示する拡大観察装置において、
ベース部と、
前記ベース部に支持され、前記観察対象物を載置するための載置部と、
前記照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光が入射する対物レンズと、
前記反射光又は透過光を、前記対物レンズを介して受光して第１の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記対物レンズ及び前記第１の撮像手段を支持し、当該対物レンズを前記第１の撮像手段の光軸に直交する揺動軸回りに揺動させる支持部材と、
前記載置部または前記観察対象物の方を向くとともに、前記第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、前記対物レンズの光軸上に焦点が合い、かつ、前記載置部における前記支持部材から遠い方の端部で不鮮明となる第２の画像を取得する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で取得された前記第１の画像と、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像とを表示可能な表示部とを備えている拡大観察装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の拡大観察装置において、
前記第２の撮像手段の焦点距離は、前記第１の撮像手段の焦点距離よりも長く設定されている拡大観察装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の拡大観察装置において、
前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像に対して、エッジ抽出をおこなう、エッジ抽出手段をさらに備え、
前記第２の画像において不鮮明となる部分は、前記エッジ抽出手段によりエッジ抽出ができない部分である拡大観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物を撮像して表示部に拡大表示する拡大観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、微小物体等の試料や電子部品、被加工物等のワークを拡大して表示する拡大観察装置として、観察対象物からの反射光や透過光が入射する光学系と、二次元状に配置された多数の受光素子とを備え、光学系を介して入射した光を受光素子で受光し、各受光素子の受光量を検出して観察対象物の画像を生成し、ディスプレイに拡大表示するように構成された拡大観察装置が知られている。このような拡大観察装置は、例えば特許文献１に開示されており、光学顕微鏡とは区別してデジタルマイクロスコープ等と呼ばれることがある。
【０００３】
特許文献１のデジタルマイクロスコープは、高さ調整可能な光学系ユニットと、光学系ユニットが取り付けられる顕微鏡本体と、試料台とを備えており、顕微鏡本体は、水平に延びる軸回りに揺動可能となっている。さらに、特許文献１のデジタルマイクロスコープは、試料の拡大観察用画像を撮像する顕微鏡イメージセンサとは別に、試料の二次元概観画像を撮像するための監視センサも有しており、顕微鏡イメージセンサ及び監視センサは、共に顕微鏡本体に取り付けられており、顕微鏡本体と揺動するようになっている。監視センサにより取得された概観画像に基づいて、試料が試料台上で正しく位置決めされているか否かを自動的にチェックしたり、所望の観察位置に到達するまで試料をＸ方向、Ｙ方向に移動させたり、概観画像内の領域を指定し、その領域の所望観察倍率を選択することができるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２のデジタルマイクロスコープは、試料が収容される減圧可能な密閉式の試料室を有する胴部と、揺動可能に構成された電子線撮像手段と、試料室を撮像する試料室内撮像手段とを備えている。電子線撮像手段での観察中に、この電子線撮像手段が揺動すると、試料室内撮像手段により事前に撮像された試料室画像に、電子線撮像手段の先端部の仮想イメージを重ねて表示することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１１６２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、拡大観察用画像を取得する第１の撮像手段とは別に第２の撮像手段を設け、第２の撮像手段を載置部や観察対象物の方に向けると、取得された画像に、載置部や観察対象物よりも遠方のものが背景として映り込むことがある。背景が映り込むと、載置部と背景との区別、観察対象物と背景との区別が難しくなる。その結果、第２の撮像手段で取得された画像を使用して使用者が載置部や観察対象物を把握するのが困難になるとともに、画像処理によって載置部や観察対象物を把握するのも困難になる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡大観察用画像を取得する第１の撮像手段とは別に載置部や観察対象物の方に向く第２の撮像手段を設ける場合に、映り込む背景の影響を低減して載置部や観察対象物を把握しやすくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、観察対象物に照明光を照射し、該照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光の受光量を検出して前記観察対象物の画像を生成し、拡大観察可能に表示する拡大観察装置において、ベース部と、前記ベース部に支持され、前記観察対象物を載置するための載置部と、前記照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光が入射する対物レンズと、前記反射光又は透過光を、前記対物レンズを介して受光して第１の画像を取得する第１の撮像手段と、前記載置部または前記観察対象物の方を向くとともに、前記第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第２の画像を取得する第２の撮像手段と、前記第２の画像のうち、前記第２の撮像手段からの距離が前記観察対象物までの距離よりも大きい部分である背景部分の影響を低減する背景影響低減手段と、前記第１の撮像手段で取得された前記第１の画像と、前記背景影響低減手段により背景部分の影響が低減された前記第２の画像とを表示可能な表示部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、載置部に載置された観察対象物に照射された照明光は、当該観察対象物から反射して対物レンズに入射する。また、観察対象物が透光性を有していて透過照明によって照明されている場合には、観察対象物からの透過光が対物レンズに入射する。対物レンズに入射した光は、第１の撮像手段により受光されて第１の画像が取得される。
【００１０】
一方、第１の撮像手段とは別に設けられている第２の撮像手段は、載置部または観察対象物の方を向いているので、これらを含む第２の画像を取得することができる。この第２の画像には、観察対象物よりも遠くにあるものが映り込むことがあり、これが第２の画像の背景部分となる。
【００１１】
ここで、例えば背景部分が鮮明に映り込んでいると、載置部と背景との区別、観察対象物と背景との区別が難しくなり、載置部や観察対象物を把握するのが困難になるおそれがある。本構成によれば、第２の画像に映り込む背景の影響が背景影響低減手段によって低減されるので、載置部と背景との区別、観察対象物と背景との区別がつきやすくなり、これにより、第２の画像に基づいて載置部や観察対象物を把握しやすくなる。第２の画像に基づいて載置部や観察対象物を把握しやすくなるのは使用者だけでなく、例えば、第２の画像を画像処理する際にも、載置部と背景との境界、観察対象物と背景との境界が判別しやすくなる。
【００１２】
このように、「背景部分の影響を低減する手段」とは、一般的な使用者が表示部に表示されている第２の画像を見たとき、載置部と背景との区別、観察対象物と背景との区別を容易に付けることができる程度に背景部分をぼかす手段、不鮮明にする手段、マスク処理する手段、載置部及び観察対象物とは明らかに異なった色にする手段等であり、これらの手段うち、任意の１つの手段であってもよいし、任意の複数の手段を組み合わせて使用することもできる。
【００１３】
また、対物レンズは、対物レンズ単体であってもよいし、対物レンズ本体に各種アタッチメントを取り付けた状態のものであってもよい。アタッチメントとしては、例えばリング照明等がある。
【００１４】
第２の発明は、前記背景影響低減手段は、前記第２の画像のうち、前記背景部分の影響を低減するための被写界深度を有する光学系を備えた前記第２の撮像手段で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、第２の撮像手段の被写界深度の設定により、背景部分が載置部や観察対象物に比べてぼけた第２の画像を取得することができる。背景部分がぼけることで、背景部分の影響が低減する。そのような光学系は、例えば絞り、第２の撮像手段が有するレンズの画角（焦点距離）等の設定によって実現できる。
【００１６】
第３の発明は、前記背景影響低減手段は、前記第２の撮像手段の被写界深度を、前記載置部における前記第２の撮像手段に近い側の端部と、前記第２の撮像手段から最も離れた端部との間としていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、載置部よりも遠くにあるものがぼけることになるので、第２の撮像手段の被写界深度を利用して背景部分の影響を低減することができる。
【００１８】
第４の発明は、前記背景影響低減手段は、前記第２の撮像手段で取得された画像の背景部分を判定する背景判定部を有し、該背景判定部により判定された背景部分を画像処理することによって背景部分の影響を低減するように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、第２の撮像手段で取得された画像の背景部分が背景判定部によって判定されると、その背景部分が画像処理されるので、背景部分の影響を低減することができる。
【００２０】
第５の発明は、前記背景影響低減手段は、前記背景部分をマスクするマスク処理を行うように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、背景部分がマスクされるので、載置部や観察対象物を明確に把握することができる。
【００２２】
第６の発明は、前記載置部は、載置台と、該載置台を駆動する駆動部とを有し、前記背景判定部は、前記載置台を前記駆動部により駆動し、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像において前記載置台の移動前後で動かない部分が背景部分であると判定するように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、載置台を駆動部により駆動すると、載置台及び観察対象物は動くことになるが、背景部分は動かないので、このことを利用して背景部分を判定することができる。載置台を駆動する方向は、水平方向及び鉛直方向のいずれであってもよい。また、載置台を鉛直軸回りに回動するように駆動してもよい。
【００２４】
第７の発明は、前記背景判定部は、前記第２の撮像手段で撮像中に前記観察対象物への照明を変化させ、前記第２の画像の各部の明るさに基づいて背景部分を判定するように構成されていることを特徴とする。
【００２５】
第８の発明は、前記背景判定部は、前記第２の撮像手段で撮像中に前記観察対象物への照明を変化させ、明るさの変化が所定以下の部分が背景部分であると判定するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、観察対象物への照明を変化させると、観察対象物の明るさや載置部の明るさが大きく変化し、背景部分の明るさは殆ど変化しないので、このことを利用して背景部分を判定することができる。照明の点灯及び消灯の切り替え、照明の明るさの切り替え、照明種類（同軸照明、リング照明等）の切り替え、照明色の変更及び切り替え、多方向からの照明を一方向からの照明に切り替える等により、照明を変化させることができる。
【００２７】
第９の発明は、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像に対して、エッジ抽出をおこなう、エッジ抽出手段をさらに備え、前記背景部分は、前記エッジ抽出手段によりエッジ抽出ができない部分であることを特徴とする。
【００２８】
第１０の発明は、観察対象物に照明光を照射し、該照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光の受光量を検出して前記観察対象物の画像を生成し、拡大観察可能に表示する拡大観察装置において、ベース部と、前記ベース部に支持され、前記観察対象物を載置するための載置部と、前記照明光の前記観察対象物からの反射光又は透過光が入射する対物レンズと、前記反射光又は透過光を、前記対物レンズを介して受光して第１の画像を取得する第１の撮像手段と、前記対物レンズ及び前記第１の撮像手段を支持し、当該対物レンズを前記第１の撮像手段の光軸に直交する揺動軸回りに揺動させる支持部材と、前記載置部または前記観察対象物の方を向くとともに、前記第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、前記対物レンズの光軸上に焦点が合い、かつ、前記載置部における前記支持部材から遠い方の端部で不鮮明となる第２の画像を取得する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段で取得された前記第１の画像と、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像とを表示可能な表示部とを備えていることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、第２の撮像手段の焦点が対物レンズの光軸上で合うので、対物レンズの光軸及びその近傍の載置部または観察対象物は、第２の画像上で鮮明に見ることができる。一方、第２の撮像手段は、載置部における支持部材から遠い方の端部では不鮮明な画像になるので、観察対象物よりも遠くにある背景部分は、第２の画像上でぼけた状態なる。背景部分がぼけることで、第２の画像上で背景部分の影響が低減することになるので、載置部と背景との区別、観察対象物と背景との区別がつきやすくなり、これにより、第２の画像に基づいて載置部や観察対象物を把握しやすくなる。
【００３０】
すなわち、載置部における支持部材から遠い方の端部（背景部分）の鮮鋭度が、対物レンズの光軸上における鮮鋭度よりも十分に小さくなるようにしているので、背景部分に何が存在しているのか分かり難くなる。
【００３１】
尚、前記揺動軸は、ベース部と一体化した軸であってもよい。また、揺動軸は仮想軸であってもよく、例えば、第１の撮像手段の光軸に直交する方向に延びる仮想軸を中心とし、かつ、所定半径を持つ円弧状のレール部材をベース部に設けておき、このレール部材に、第１の撮像手段を支持する支持部材を移動可能に係合させておく構成であってもよい。この場合、第１の撮像手段の支持部材をレール部材に沿って移動させることにより、第１の撮像手段が仮想軸（揺動軸）回りに揺動することになる。
【００３２】
第１１の発明は、前記第２の撮像手段の焦点距離は、前記第１の撮像手段の焦点距離よりも長く設定されていることを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、第２の撮像手段の被写界深度が短くなり、載置部における支持部材から遠い方の端部においてぼけやすくなる。
【００３４】
第１２の発明は、前記第２の撮像手段で取得された前記第２の画像に対して、エッジ抽出をおこなう、エッジ抽出手段をさらに備え、前記第２の画像において不鮮明となる部分は、前記エッジ抽出手段によりエッジ抽出ができない部分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、拡大観察用画像を取得する第１の撮像手段とは別に載置部や観察対象物の方に向く第２の撮像手段を設ける場合に、背景の影響を低減して載置部や観察対象物を把握しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１に係る拡大観察装置の観察部を前方から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る拡大観察装置の観察部の右側面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る拡大観察装置の観察部の正面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る拡大観察装置の全体構成を示す図である。
【図５】拡大観察装置の観察部を右側から見たときの概略構成を示す部分断面図である。
【図６】スタンドを左右に揺動させた状態を示す図３相当図である。
【図７】側視画像撮像部、筒部材及び固定ブラケットの構成を示す斜視図である。
【図８】実施形態２に係る図２相当図である。
【図９】実施形態３に係る図２相当図である。
【図１０】実施形態４に係る図３相当図である。
【図１１】実施形態４に係る図５相当図である。
【図１２】実施形態５に係る図３相当図である。
【図１３】実施形態５に係る図５相当図である。
【図１４】実施形態６に係る図３相当図である。
【図１５】実施形態６に係る図５相当図である。
【図１６】表示部に表示されたインターフェースの一例を示す図である。
【図１７】拡大観察装置のブロック図である。
【図１８】全自動観察時における使用者の作業手順を示すフローチャートである。
【図１９】全自動観察時における拡大観察装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】側視画像表示領域に表示された側視画像を示す図である。
【図２１】観察対象物の上面及び対物レンズの下端部をエッジ抽出して表示した例を示す図２０相当図である。
【図２２Ａ】背景部分が鮮明に映り込んだ側視画像の例を示す図２０相当図である。
【図２２Ｂ】背景部分をぼかした側視画像の例を示す図２０相当図である。
【図２３Ａ】背景部分の判定要領を説明する図２０相当図である。
【図２３Ｂ】背景部分をマスクした側視画像の例を示す図２０相当図である。
【図２４】アタッチメントが取り付けられた対物レンズを含む側視画像の例を示す図２０相当図である。
【図２５】合成処理時の上限及び下限設定の例を示す図２０相当図である。
【図２６】側視画像撮像部の視野外に位置しているものを模式図で示した例を示す図２０相当図である。
【図２７】レボルバを回転させた状態を示す図２６相当図である。
【図２８】半自動観察時における使用者の作業手順を示すフローチャートである。
【図２９】半自動観察時における拡大観察装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３０】観察対象物の一例を示す図である。
【図３１】位置指定ポインタを表示した例を示す図２０相当図である。
【図３２】位置指定を補助するための補助表示を重畳表示した例を示す図２０相当図である。
【図３３】衝突回避を支援するための補助表示を重畳表示した例を示す図２０相当図である。
【図３４】ヘッド部を揺動させた状態の図３３相当図である。
【図３５Ａ】位置指定ポインタにより合焦位置を指定する要領を説明する図２０相当図である。
【図３５Ｂ】合焦位置を指定した状態を示す図３５Ａ相当図である。
【図３５Ｃ】対物レンズが合焦位置に移動した状態を示す図３５Ａ相当図である。
【図３６】ヘッド部を揺動させた状態の図３５Ａ相当図である。
【図３７】位置指定の下限を示す下限表示線を表示した例を示す図２０相当図である。
【図３８】手動観察時における使用者の作業手順を示すフローチャートである。
【図３９】手動観察時における拡大観察装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４０】対物レンズの作動距離を示すガイド表示を重畳表示した例を示す図２０相当図である。
【図４１】対物レンズを下方へ移動させた状態を示す図４０相当図である。
【図４２】対物レンズの作動距離を数値で重畳表示した例を示す図２０相当図である。
【図４３】対物レンズを下方へ移動させた状態を示す図４２相当図である。
【図４４】拡大表示の例を示す図２０相当図である。
【図４５】観察対象物が側視画像撮像部の視野外に位置している場合を示す図２０相当図である。
【図４６】警告表示の例を示す図２０相当図である。
【図４７】切替後の対物レンズの外形線を側視画像に重畳表示した例を示す図２０相当図である。
【図４８】ヘッド部を揺動させた状態の図４７相当図である。
【図４９Ａ】ユーザーインターフェースの補助ウインドウを示し、ナビ画像の表示例を示す図である。
【図４９Ｂ】側視画像の表示例を示す図４９Ａ相当図である。
【図５０】観察対象物としての電子部品を示す図である。
【図５１Ａ】抵抗器を観察している状態を説明する図である。
【図５１Ｂ】背部にコネクタが存在することによって抵抗器にピントが合わなくなった状態を示す図である。
【図５１Ｃ】位置指定によって抵抗器にピントを合わせた状態を示す図である。
【図５１Ｄ】コンデンサが凹部に設けられていることによって当該コンデンサにピントが合わなくなった状態を示す図である。
【図５１Ｅ】手動操作によってコンデンサにピントを合わせた状態を示す図である。
【図５２Ａ】使用者と拡大観察装置との位置関係を示す図１３相当図である。
【図５２Ｂ】使用者と拡大観察装置との位置関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３８】
（実施形態１）
図１〜３は、本発明の実施形態１に係る拡大観察装置の観察部１を示すものであり、図４は、本発明の実施形態１に係る拡大観察装置Ａの全体構成を示す図である。拡大観察装置Ａは、例えば微小物体等の試料や電子部品、被加工物等のワーク（以下、これらを観察対象物という。）を拡大して表示することにより、使用者が観察対象物の外観を検査したり、寸法計測等を行う際に使用されるものである。拡大観察装置Ａは、例えば単に顕微鏡と呼ぶことや、デジタルマイクロスコープと呼ぶこともできる。観察対象物は、上述した例に限定されるものではなく、各種物体を観察対象物とすることができる。具体的には、載置部３０に載置された観察対象物に照明光を照射し、該照明光の観察対象物からの反射光又は透過光の受光量を検出して観察対象物の画像を生成し、拡大観察可能に表示することができるように構成されている。
【００３９】
図４に示すように、拡大観察装置Ａは、観察部１と、表示部２と、コントローラ部３と、マウス４と、図１７にのみ示すキーボード６と、制御部６０とを備えている。観察部１は、観察対象物を撮像する部分であり、図３に破線で示す拡大観察画像撮像部５０によって観察対象物を撮像することが可能になっている。
【００４０】
表示部２は、観察部１で撮像された画像を表示する部分である。コントローラ部３、マウス４及びキーボード６は、拡大観察装置Ａを操作するための部材であり、これらは全て備えていなくてもよく、任意の１つまたは２つを備えていてもよい。また、コントローラ部３、マウス４及びキーボード６は、拡大観察装置Ａを操作することができればよいので、例えばタッチパネル式の入力装置、音声入力装置等であってもよい。タッチパネル式の入力装置の場合、表示部２と一体化することができ、表示部２に表示されている表示画面上の任意の位置の検出を可能に構成することができる。コントローラ部３、マウス４及びキーボード６は、表示部２に表示された画像上で使用者によって指定された任意の位置の入力を受け付ける受付部である。
【００４１】
（観察部１の構成）
図１〜図３に示すように、観察部１は、ベース部１０と、対物レンズ２５が取り付けられるスタンド部２０と、載置部３０とを備えている。この実施形態の説明では、図１〜図３に示すように、観察部１の前後方向及び左右方向を定義する。すなわち、使用者と対面する側が観察部１の前側であり、これと反対側が観察部１の後側であり、使用者から見て右側が観察部１の右側であり、使用者から見て左側が観察部１の左側である。尚、前後方向及び左右方向の定義は、説明の理解を助けるためのものであり、実際の使用状態を限定するものではなく、いずれの方向が前となるように使用してもよい。
【００４２】
図１に示すように、Ｘ方向を観察部１の左右方向とし、Ｙ方向を観察部１の前後方向とし、Ｚ方向を観察部１の上下方向とし、Ｚ軸に平行な軸を中心に回転する方向をθ方向と定義する。Ｘ方向とＹ方向とは同一水平面上で互いに直交している。Ｚ軸は、この平面に対して直交する法線の方向である。拡大観察画像撮像部５０の光軸はＺ軸方向となっている。
【００４３】
また、詳細は後述するが、スタンド部２０はベース部１０に対して図１や図２に示す軸Ｕ回りに揺動可能となっている（図６参照）。軸Ｕは、拡大観察画像撮像部５０の光軸に直交し、かつ、観察部１の前後方向に延びており、Ｙ軸と平行な軸である。
【００４４】
ベース部１０は、観察部１をぐらつくことなく、机等に置いておくための部分であり、観察部１の略下半部を構成している。図１や図２に示すように、ベース部１０には、載置部３０が設けられている。載置部３０は、ベース部１０の前後方向中央部近傍から前側の部分に支持されており、該ベース部１０から上方へ突出している。載置部３０は、観察対象物を載置するための部分であり、この実施形態では、電動載置台で構成されている。すなわち、観察対象物を電動載置台の幅方向（Ｘ方向）及び奥行き方向（Ｙ方向）の両方向に移動可能に支持することができるとともに、上下方向（Ｚ方向）及びＺ軸回りに回動できるようになっており、載置台３１と、載置台支持部３２と、図１７に示す載置部ＸＹ方向駆動部８２と、載置部Ｚ方向駆動部８３と、載置部θ方向駆動部８４とを有している。載置台３１は、その上面（載置面ともいう）が略水平に延びるように形成されており、この上面に観察対象物を載置する。載置台３１は、ステージと呼ぶこともできる。載置台３１には、観察対象物が大気開放状態、即ち真空室等に収容されない状態で載置される。
【００４５】
載置台支持部３２は、載置台３１とベース部１０とを連結する部分であり、載置部ＸＹ方向駆動部８２、載置部Ｚ方向駆動部８３及び載置部θ方向駆動部８４等を収容することが可能に構成されている。載置部ＸＹ方向駆動部８２及び載置部Ｚ方向駆動部８３は、それぞれ、制御部６０により制御されるステッピングモータ等の図示しないアクチュエータと、ステッピングモータの出力軸の回転を直線運動に変換する運動変換機構とを含んでおり、制御部６０から出力された駆動パルスに基づいて、載置台３１を移動させる。載置部Ｚ方向駆動部８３及び対物レンズＺ軸方向駆動部８０によって、載置台３１を、対物レンズ２５に接近する方向（上方向）と、対物レンズ２５から離れる方向（下方向）とに移動させることができる。載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３によって上下方向に移動させることにより、載置台３１に載置されている観察対象物も同様に移動することになる。
【００４６】
載置部θ方向駆動部８４は制御部６０により制御されるステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含んでいる。載置部ＸＹ方向駆動部８２は、載置台３１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、載置部Ｚ方向駆動部８３は、載置台３１をＺ方向に移動させ、載置部θ方向駆動部８４は、載置台３１をθ方向に回動させる。尚、載置部θ方向駆動部８４は省略してもよい。また、例えば図１等に示すＺ軸方向操作ダイヤル１３によって載置台３１をＺ方向に手動で移動させることもできる。図示しないが、Ｘ方向及びＹ方向や、θ方向へも手動で移動させることができるようになっている。
【００４７】
図５に示すように、ベース部１０の載置台３１よりも後側には、後側支持部１１と前側支持部１２とが上方へ突出するように設けられている。後側支持部１１と前側支持部１２とは、前後方向に間隔をあけて配置されている。後側支持部１１には、該後側支持部１１を前後方向に貫通するように、円形の後側軸受孔１１ａが形成されている。前側支持部１２にも前側軸受孔１２ａが同様に形成されており、後側軸受孔１１ａと前側軸受孔１２ａとは、同一軸Ｕ（図２等に示す）上に中心を持っており、同心上に位置している。
【００４８】
図２等に示すように、スタンド部２０は、スタンド本体２１と、ヘッド部２２とを備えており、観察部１の略上半部を構成している。ヘッド部２２は、スタンド本体２１に対して上下方向に延びる案内部材２１ｂによって昇降可能、即ちＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。ヘッド部２２は、載置台３１の上面と対向するように配置されており、ヘッド部２２における下側部分、即ち、載置台３１の上面と対向する部分には、複数の対物レンズ２５が取付可能なレボルバ２６が設けられている。レボルバ２６は、従来から周知の電動レボルバで構成することができるが、手動式のレボルバであってもよい。
【００４９】
レボルバ２６の下面には、該レボルバ２６の回転軸の周囲に複数のレンズ取付孔（図示せず）が形成されている。これらレンズ取付孔には、倍率が互いに異なる対物レンズ２５を着脱可能に取り付けることができる。一般には、倍率が互いに異なる対物レンズ２５は、長さや外径も互いに異なっている。使用可能位置にある対物レンズ２５には、載置台３１に載置されている観察対象物の表面で反射した反射光又は観察対象物を透過した透過光が入射するようになっている。使用可能位置にある対物レンズ２５の光軸は、Ｚ軸と平行になる。
【００５０】
レボルバ２６のレンズ取付孔には、各種アタッチメントが取り付けられた対物レンズ２５も着脱可能に取り付けることができる。アタッチメントは、例えば、偏向アタッチメント、拡散アタッチメント、リング照明アタッチメント等があるが、これらに限られるものではなく、各種アタッチメントを対物レンズ２５の先端部に取り付けることができる。リング照明８７は、ヘッド部２２に設けてもよく、制御部６０によりＯＮ、ＯＦＦ制御されるとともに、明るさも制御される。リング照明８７とは、対物レンズ２５の周囲を囲むように配置された非同軸落射照明であり、対物レンズ２５の光軸の周囲から観察対象物１００を照明する。
【００５１】
ヘッド部２２には、図１７に示す電動レボルバ駆動部８１が設けられている。電動レボルバ駆動部８１は、レボルバ２６を回転軸回りに回転駆動する部分であり、制御部６０により制御されるステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含んでおり、制御部６０から出力された駆動パルスに基づいて、レボルバ２６を回転させる。これにより、使用者が前記受付部の操作によって選択した対物レンズ２５への切り替えが自動で行われるようになる。
【００５２】
スタンド本体２１またはヘッド部２２には、該ヘッド部２２をＺ方向に移動させるための対物レンズＺ方向駆動部８０（図１７に示す）が設けられている。ヘッド部２２に対物レンズ２５が取り付けられているので、対物レンズＺ方向駆動部８０は、対物レンズ２５を載置台３１に接近する方向と、載置台３１から離れる方向とに移動させることになる。対物レンズＺ方向駆動部８０は、制御部６０により制御されるステッピングモータ等の図示しないアクチュエータと、ステッピングモータの出力軸の回転を上下方向の直線運動に変換する運動変換機構とを含んでおり、制御部６０から出力された駆動パルスに基づいて、ヘッド部２２を移動させる。対物レンズＺ方向駆動部８０のステッピングモータを回転させることにより、対物レンズ２５が上下方向に移動し、これにより、対物レンズ２５と載置台３１との相対距離を変更することができる。対物レンズ２５と載置台３１との相対距離の変更ピッチを最小で１ｎｍ程度に設定することができる精度を対物レンズＺ方向駆動部８０が有している。また、例えば図１等に示すＺ軸方向操作ダイヤル２３によって対物レンズ２５をＺ方向に手動で移動させることもできる。
【００５３】
また、図示しないが、ヘッド部２２は、対物レンズ２５と載置台３１との相対距離を検知することができるリニアスケール（リニアエンコーダ）等を備えている。リニアスケールは、対物レンズ２５と載置台３１との相対距離の変化が１ｎｍであっても検知できるように構成されている。リニアスケールの検知結果は、制御部６０に出力される。
【００５４】
ヘッド部２２には、拡大観察画像撮像部５０が設けられている。拡大観察画像撮像部５０は、載置台３１に載置されている観察対象物の表面で反射した反射光又は観察対象物を透過した透過光を、対物レンズ２５を介して受光して第１の画像を取得する第１の撮像手段である。第１の画像は、観察対象物を観察するための拡大観察用画像ともいう。
【００５５】
拡大観察画像撮像部５０は、その光軸が対物レンズ２５の光軸と一致するように、即ち、Ｚ軸と平行になるようにヘッド部２２に設けられている。拡大観察画像撮像部５０は、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）やＣＣＤ（電荷結合素子）等のイメージセンサで構成されており、二次元状に配置された多数の受光素子を有している。
【００５６】
ヘッド部２２には、同軸落射照明５１（図１７に示す）が設けられている。同軸落射照明５１は、対物レンズ２５を介して観察対象物を照明する光源となる照明ユニットであり、対物レンズ２５の光軸上に照明光路が位置するように観察対象物の観察面を照明する。同軸落射照明５１は、図示しないが、例えばＬＥＤ等の発光体を有するとともに、その発光体の光が入射するコレクタ、リレーレンズ、ミラー及びレンズを有している。発光体の光は、コレクタ及びリレーレンズを通った後、ミラーによって方向変換されてからレンズに入射し、レンズから出射した光は、ハーフミラーによって観察対象物方向へ変換されてから対物レンズ２５の観察光軸上に照射され、観察対象物を照明する。同軸落射照明５１は、後述する制御部６０によってＯＮ、ＯＦＦ及びＯＮ時の光量が制御される。同軸落射照明５１は、鏡面もしくは鏡面に近い観察面を観察するのに適しており、観察面の反射率の違いをコントラスト高く観察することができるという利点がある。
【００５７】
また、図示しないが、観察部１は、従来周知の透過照明を備えている。透過照明は、観察対象物が透光性を有する場合に使用される照明であり、載置台３１の下方から観察対象物に向けて光を照射するように構成されている。
【００５８】
図５に示すように、スタンド本体２１の下部には、後側取付部２７と、前側取付部２８とが下方へ突出するように設けられている。後側取付部２７と、前側取付部２８とは、前後方向に間隔をあけて配置されている。スタンド本体２１の後側取付部２７は、ベース部１０の後側支持部１１と前側支持部１２との間に配置される。スタンド本体２１の前側取付部２８は、ベース部１０の前側支持部１２の前方に配置される。後側取付部２７には、揺動軸４０が相対的に回動不能に固定されている。揺動軸４０は、内部が空洞とされた中空軸で構成されており、後側取付部２７から前方及び後方へそれぞれ突出している。揺動軸４０の軸心は、前記軸Ｕ（図２等に示す）上に位置している。揺動軸４０の前端部は、スタンド本体２１の前側取付部２８に対して固定されている。スタンド本体２１の前側取付部２８を揺動軸４０の前端部に固定することで、重量のあるスタンド部２０の前側を支持してスタンド部２０を安定させることができ、ひいては、ヘッド部２２の揺れを抑制できる。
【００５９】
揺動軸４０は、後側軸受４１及び前側軸受４２によりベース部１０に対して軸Ｕ回りに回動可能に支持されている。後側軸受４１及び前側軸受４２は、例えばクロスローラベアリング等で構成することができる。後側軸受４１の外輪部材４１ａは、ベース部１０の後側支持部１１の後側軸受孔１１ａに嵌め込まれている。後側軸受４１の内輪部材４１ｂには、揺動軸４０の後端部近傍が挿入されており、内輪部材４１ｂは揺動軸４０に固定されている。外輪部材４１ａと内輪部材４１ｂとの間には、多数のころ４１ｃが転動可能に設けられている。また、前側軸受４２の外輪部材４２ａは、ベース部１０の前側支持部１２の前側軸受孔１２ａに嵌め込まれている。前側軸受４２の内輪部材４２ｂには、揺動軸４０の前端部近傍が挿入されており、内輪部材４２ｂは揺動軸４０に固定されている。外輪部材４２ａと内輪部材４２ｂとの間には、多数のころ４２ｃが転動可能に設けられている。
【００６０】
すなわち、スタンド部２０は、対物レンズ２５及び拡大観察画像撮像部５０を支持するヘッド部（支持部材）２２を有しているので、対物レンズ２５及び拡大観察画像撮像部５０はスタンド部２０に取り付けられることになる。そして、ヘッド部２２を含むスタンド部２０は、拡大観察画像撮像部５０の光軸に直交する揺動軸４０回りに揺動可能にベース部１０に支持されることになるので、図６に仮想線で示すように、スタンド部２０が観察部１の左右方向に揺動することになる。
【００６１】
図５に示すように、ベース部１０には、ブレーキ機構４３が固定されている。ブレーキ機構４３は、揺動軸４０にブレーキ力を作用させて軸Ｕ回りに回転不能にするための機構であり、例えば揺動軸４０に対して締め付け力を作用させた状態と、締め付け力を作用させない状態とに切り替え可能に構成された従来から周知のブレーキ機構で構成することができる。ブレーキ機構４３の操作は、図示しないが、使用者が外部からのレバー操作によって行うことができる。ブレーキ力が作用しないようにブレーキ機構４３を操作することで、揺動軸４０が軸Ｕ回りに回転可能になり、一方、ブレーキ力が作用するようにブレーキ機構４３を操作することで、揺動軸４０を任意の回動位置で停止させ、この停止状態を保持することができる。尚、ブレーキ機構４３を操作するレバーには、ブレーキが不意に解除されないようにするためのロック機構が設けられている。
【００６２】
揺動軸４０の内部には、筒部材４４が設けられている。筒部材４４は、円筒状に形成されており、揺動軸４０の軸心、即ち軸Ｕと同心上に配置され、揺動軸４０と同方向に延びている。筒部材４４の後端部には、固定ブラケット４６が固定されている。図７に示すように、固定ブラケット４６は、上下方向に長く形成されており、上部及び下部にそれぞれ締結固定用の孔４６ａが設けられている。各孔４６ａにはネジやボルト等の締結部材が挿通され、締結部材によって固定ブラケット４６がベース部１０の後側支持部１１に固定される。
【００６３】
図５に示すように、筒部材４４の前端部は、スタンド本体２１の前側取付部２８に形成された貫通孔２８ａに挿通されている。筒部材４４の前端部の外周面と、前側取付部２８の貫通孔２８ａの内周面との間にはシール材４４ａが配設されており、このシール材４４ａを介して筒部材４４の前端部が前側取付部２８の貫通孔２８ａの内周面に対して回動可能に支持されている。
【００６４】
筒部材４４の内部には、側視画像撮像部（第２の撮像手段）４５が載置部３０または観察対象物の方を向き、かつ、拡大観察画像撮像部５０の光軸（Ｚ軸と平行）と異なる光軸（Ｙ軸と平行）を有するように設けられている。揺動軸４０は径を大きくすることで剛性の確保が容易になるのでヘッド部２２の揺れを抑制する（耐振性を高める）ことができる反面、そのような大径の揺動軸４０を配設するためのスペースの確保が問題になり、その周囲に側視画像撮像部４５を配設するのが困難になる等、別の問題が発生する懸念がある。本例では、揺動軸４０を中空軸とし、その内部を側視画像撮像部４５やケーブル４５ｂの配設スペースとして利用することができるので、大径の揺動軸４０とした場合にデッドスペースを減らすことができる。
【００６５】
側視画像撮像部４５は、拡大観察画像撮像部５０と同様にＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサで構成されており、基板４５ａを有している。基板４５ａは、上下方向に延びる姿勢とされて筒部材４４の内部に固定されている。この基板４５ａの前面に側視画像撮像部４５が固定されている。
【００６６】
側視画像撮像部４５による撮像データを制御部６０へ送信するケーブル４５ｂが設けられている。ケーブル４５ｂは、側視画像撮像部４５から延びており、筒部材４４の内部、即ち揺動軸４０の内部を通って後側から外部へ出て、制御部６０に接続されている。この実施形態のように、揺動軸４０の周囲には軸受部材等が配設される場合が多く、側視画像撮像部４５を配設するためのスペースを揺動軸４０の周囲に確保するのが難しいが、揺動軸４０を中空軸とすることで揺動軸４０の内部の空間を有効に利用して側視画像撮像部４５を配設することができるとともに、揺動軸４０の内部の空間をケーブル４５ｂの配設空間としても利用することができる。尚、図７に示すように、筒部材４４の前端部には、側視画像撮像部４５が臨む部分以外を閉塞するための閉塞板４４ｂが設けられている。
【００６７】
側視画像撮像部４５は、揺動軸４０の近傍に設けられており、側視画像撮像部４５の光軸は、載置台３１の上面よりも上で、軸Ｕよりも上に位置している。これにより、側視画像撮像部４５で観察対象物を載置台３１の奥行き方向に撮像することができ、載置台３１に載置されている観察対象物の少なくとも上面を含む第２の画像を取得することが可能になる。また、側視画像撮像部４５により、対物レンズ２５の少なくとも下端部を含む第２の画像を取得することができ、また、観察対象物を観察している対物レンズ２５の下端部、載置台３１の上面及び観察対象物を含む第２の画像を取得することもできる。レボルバ２６に複数の対物レンズ２５が取り付けられている場合には、側視画像撮像部４５により、複数の対物レンズ２５を含む第２の画像を取得することもできる。第２の画像は、観察対象物や載置台３１を側方から見た画像であることから側視画像ともいう。
【００６８】
側視画像撮像部４５の光軸が揺動軸４０の中心よりも上に位置しているので、ユーセントリック観察時に載置台３１が側視画像に映り込む範囲を低減することができる。ユーセントリック観察の詳細については後述する。
【００６９】
尚、側視画像撮像部４５の光軸と、揺動軸４０とは互いの中心が略一致するように設けられていてもよい。また、側視画像撮像部４５は、揺動軸４０の径方向中心部近傍に設けることができる。
【００７０】
側視画像撮像部４５が載置台３１よりも後から該載置台３１の方を向くように設けられているので、使用者側とは反対側から載置台３１を撮像するように設けられることになる。揺動軸４０はベース部１０に設けられており、従って、側視画像撮像部４５は、対物レンズＺ軸方向駆動部８０による対物レンズ２５の駆動時に移動しない部材に設けられることになり、対物レンズＺ軸方向駆動部８０による対物レンズ２５の駆動時に、側視画像撮像部４５が移動しない。また、筒部材４４が固定ブラケット４６によってベース部１０に固定されているので、筒部材４４は、スタンド部２０を揺動させた時に揺動しない部材であり、非揺動部となる。よって、側視画像撮像部４５は非揺動部に設けられることになる。従って、スタンド部２０の揺動動作との関連を無くした状態で、側視画像撮像部４５が載置台３１を含む側視画像を取得することができるようになっている。
【００７１】
また、側視画像撮像部４５の取付位置を調整する位置調整機構を設けることができる。位置調整機構は、側視画像撮像部４５をＸ方向、Ｚ方向、軸Ｕ回りの回転方向に調整することができる。側視画像撮像部４５の取付位置は、工場出荷前に行うのが好ましい。
【００７２】
また、側視画像撮像部４５の焦点距離は、拡大観察画像撮像部５０の焦点距離よりも長く設定されている。この理由については後述する。
【００７３】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る観察部１を示すものである。この実施形態２では、ベース部１０に側視画像撮像部４５が設けられている点で、実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００７４】
実施形態２のベース部１０には、載置台３１の後方に、非揺動部としての撮像部支持部４９が上方へ突出するように設けられている。この撮像部支持部４９の上部に側視画像撮像部４５が取り付けられている。これにより、スタンド部２０（ヘッド部２２）の揺動動作との関連を無くした状態で、側視画像撮像部４５が載置台３１を含む側視画像を取得することができる。また、実施形態１、２では、側視画像撮像部４５の高さを常に一定にすることができる。
【００７５】
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係る観察部１を示すものである。この実施形態３では、ヘッド部２２に側視画像撮像部４５が設けられていて、側視画像撮像部４５を対物レンズ２５と同方向に移動させることが可能に構成されている点で、実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００７６】
実施形態３のヘッド部２２には、レボルバ２６の後方に撮像部支持部４９が下方へ突出するように設けられている。この撮像部支持部４９の下部に側視画像撮像部４５が取り付けられている。ヘッド部２２に側視画像撮像部４５が取り付けられることになるので、ヘッド部２２の上下方向への移動に連動して側視画像撮像部４５を移動させることができ、側視画像撮像部４５の高さを変化させることができる。実施形態３では、側視画像撮像部４５と対物レンズ２５と拡大観察画像撮像部５０とがヘッド部２２に取り付けられることになるので、それらの相対的な位置関係が変化しない。
【００７７】
実施形態３では、対物レンズ２５の焦点位置が側視画像撮像部４５の視野範囲に入るように、側視画像撮像部４５の位置を設定することができる。対物レンズ２５の焦点位置が側視画像撮像部４５の視野の中心に来るようにするのが好ましい。また、撮像部支持部４９は、スタンド本体２１に設けてもよい。
【００７８】
（実施形態４）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態４に係る観察部１を示すものである。実施形態４では、ベース部１０に、１つの支持部１４（図１１に示す）を上方へ突出するように設けている。他の部分は、実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００７９】
支持部１４には、軸受孔１４ａが該支持部１４を前後方向に貫通するように形成されており、この軸受孔１４ａに後側軸受４１及び前側軸受４２の外輪部材が嵌め込まれている。揺動軸４０の後側及び前側は、それぞれ、スタンド本体２１の後側取付部２７及び前側取付部２８を前後方向に貫通するように形成されており、後側取付部２７及び前側取付部２８に固定されている。この揺動軸４０の内部に側視画像撮像部４５が設けられている。
【００８０】
実施形態４では、スタンド部２０を揺動させると、側視画像撮像部４５が揺動軸４０と共に回動することになるが、側視画像撮像部４５は軸Ｕの近傍に位置しているので、軸Ｕから遠い場所に位置する場合に比べて、スタンド部２０の揺動に伴う変位量は小さなものになる。従って、側視画像撮像部４５は、スタンド部２０の揺動動作との関連を低くした状態で、載置台３１を含む側視画像を取得するように設けられることになる。
【００８１】
（実施形態５）
図１２及び図１３は、本発明の実施形態５に係る観察部１を示すものである。実施形態５では、ベース部１０に、１つの支持部１５（図１３に示す）を上方へ突出するように設けている。以下に説明する部分以外は、実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００８２】
支持部１５には、円筒部材１５ａが前方へ突出するように固定されている。円筒部材１５ａの軸心は軸Ｕ上に位置している。スタンド部２０には、軸受孔２０ａが該スタンド部２０を前後方向に貫通するように形成されており、この軸受孔２０ａに後側軸受４１及び前側軸受４２の外輪部材が嵌め込まれている。後側軸受４１及び前側軸受４２の内輪部材には、円筒部材１５ａが挿入されている。よって、この実施形態５では、スタンド部２０が円筒部材１５ａ回りに揺動することになる。実施形態５の揺動軸は仮想軸であり、軸Ｕである。円筒部材１５ａの内部に側視画像撮像部４５が設けられている。実施形態５の場合、スタンド部２０の揺動動作との関連を無くした状態で、側視画像撮像部４５が載置台３１を含む側視画像を取得することができる。
【００８３】
（実施形態６）
図１４及び図１５は、本発明の実施形態６に係る観察部１を示すものである。実施形態６では、ベース部１０に、円弧状のレール部材１７を設けている。以下に説明する部分以外は、実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００８４】
ベース部１０には、拡大観察画像撮像部５０の光軸に直交する方向（Ｙ方向）に延びる仮想軸を中心とし、かつ、所定半径を持つ円弧状のレール部材１７が上方へ突出するように設けられている。この仮想軸が揺動軸である。また、ベース部１０には、側視画像撮像部４５が取り付けられる撮像部支持部１６が設けられている。
【００８５】
図１５に示すように、レール部材１７には、可動部材２９が取り付けられている。可動部材２９は、レール部材１７の延びる方向には移動するが、レール部材１７から離脱する方向には移動しないように、レール部材１７に係合している。可動部材２９には、対物レンズ２５及び拡大観察画像撮像部５０が取り付けられるので、可動部材２９は支持部材に相当する。可動部材２９がレール部材１７に沿って移動することで、拡大観察画像撮像部５０の光軸に直交する前記仮想軸回りに可動部材２９が揺動することになり、これに伴って対物レンズ２５が揺動する。実施形態６の場合も、スタンド部２０の揺動動作との関連を無くした状態で、側視画像撮像部４５が載置台３１を含む側視画像を取得することができる。
【００８６】
以下に説明する構成は、実施形態１〜６に共通している。
【００８７】
（ユーセントリック機構）
観察部１は、ユーセントリック観察が行えるように構成されている。すなわち、拡大観察装置Ａにおいては、上記のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ平行な３つの軸で形成される装置固有の三次元座標系が定義されている。記憶部８９には、拡大観察装置Ａの三次元座標系における後述する交差位置の座標がさらに記憶されている。交差位置の座標情報は、拡大観察装置Ａの工場出荷時に予め記憶部８９に記憶されていてもよい。また、記憶部８９に記憶される交差位置の座標情報は、拡大観察装置Ａの使用者により更新可能であってもよい。
【００８８】
対物レンズ２５の光軸は軸Ｕに交差している。対物レンズ２５が軸Ｕを中心として揺動する場合、対物レンズ２５の光軸と軸Ｕとの交差位置が一定に維持されつつ載置台３１の上面に対する光軸の角度が変化する。このように、使用者は、対物レンズ２５をヘッド部２２によって軸Ｕを中心として揺動させた際、例えば、観察対象物の観察対象部分が上記の交差位置にある場合には、対物レンズ２５が傾斜した状態になったとしても、拡大観察画像撮像部５０の視野中心が同じ観察対象部分から移動しないユーセントリック関係が維持される。したがって、観察対象物の観察対象部分が拡大観察画像撮像部５０の視野（対物レンズ２５の視野）から外れることを防止することができる。
【００８９】
（表示部２の構成）
表示部２は、例えば、液晶表示パネルや有機ＥＬパネル等のようなカラー表示可能な表示画面２ａを有しており、外部から電力が供給されるようになっている。表示画面２ａにタッチ操作パネル（受付部の一例）を組み込むようにしてもよい。また、この実施形態では、図４に示すように、表示部２に制御部６０を組み込んだ例で説明しているが、これに限らず、制御部６０は観察部１に組み込むようにしてもよいし、コントローラ部３に組み込むようにしてもよいし、表示部２、観察部１及びコントローラ部３とは別体の外部ユニットとしてもよい。表示部２と、観察部１とはケーブル５によって信号の送受が可能に接続されている。ケーブル５には、側視画像撮像部４５による撮像データを送信するケーブル４５ｂ（図５に示す）も含まれている。観察部１への電力供給は、ケーブル５によって行ってもよいし、図示しない電源ケーブルによって行ってもよい。
【００９０】
（コントローラ部３の構成）
コントローラ部３は制御部６０に接続されており、一般的なキーボードやマウスとは異なっており、観察部１を操作したり、各種情報の入力や選択操作、画像の選択操作、領域指定、位置指定等を行うことが可能な専用の操作デバイスである。尚、この図１７に示すように、マウス４及びキーボード６も制御部６０に接続されている。マウス４及びキーボード６は、従来から周知のコンピュータ操作用の機器である。
【００９１】
拡大観察装置Ａには、上述した機器や装置以外にも、操作や制御を行うための装置、プリンタ、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続する方法等を挙げることができる。また、有線接続以外にも、ＩＥＥＥ８０２．ｘ等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカードや磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。尚、拡大観察装置Ａは、上記各種ユニットや装置、機器を組み合わせた拡大観察システムということもできる。
【００９２】
（制御部６０の構成）
制御部６０は、拡大観察装置Ａの各部を制御するとともに各種演算及び処理等を行うためのユニットであり、ＣＰＵやＭＰＵ、システムＬＳＩ、ＤＳＰや専用ハードウェア等で構成することができる。図１７に示すように、制御部６０には、画像処理部６１、エッジ抽出部６２、オートフォーカス部６３、表示制御部６４、背景影響低減部６５、位置指標算出部６６、合成処理部６７及び水平化部６８が設けられている。制御部６０を構成している各部は、後述するように様々な機能を実現可能な部分であるが、これらは論理回路によって実現されていてもよいし、ソフトウェアを実行することによって実現されていてもよいし、それらの組み合わせで実現されていてもよい。制御部６０を構成している各部は、一部が観察部１に内蔵されていて、他の部分が表示部２に内蔵されていてもよいし、一部がコントローラ部３に内蔵されていてもよい。
【００９３】
表示制御部６４は、図１６に示すようなユーザーインターフェース７０を生成し、このユーザーインターフェースが表示部２の表示画面２ａに表示されるように表示部２を制御する。ユーザーインターフェース７０は、拡大観察画像撮像部５０で取得された画像を表示する拡大観察画像表示領域７０ａと、側視画像撮像部４５で取得された画像を表示する側視画像表示領域７０ｂとを有している。拡大観察画像表示領域７０ａと側視画像表示領域７０ｂの大きさは一方を小さくしてもよいし、同じ大きさにしてもよい。本例では、表示制御部６４により、拡大観察用画像を側視画像よりも大きく表示させるようにしている。
【００９４】
側視画像表示領域７０ｂに表示される側視画像には、図２０に拡大して示すように、載置台３１の少なくとも上面と、観察対象物１００と、対物レンズ２５とが含まれている。言い換えると、載置台３１の少なくとも上面と、観察対象物１００と、対物レンズ２５とが含まれるように、側視画像撮像部４５の光学系（レンズ）の画角、側視画像撮像部４５と観察対象物１００等との距離が設定されている。対物レンズ２５は、その下端部のみが側視画像撮像部４５の視野に入るようにしてもよい。
【００９５】
制御部６０は、対物レンズ２５及び観察対象物１００のうち、側視画像撮像部４５の視野外に位置しているものを表示部２に模式図で表示することができるように構成されている。この例を図２６に示す。図２６における薄墨が付されていない部分は、側視画像撮像部４５の視野であり、側視画像撮像部４５で撮像された側視画像である。図２６における薄墨が付されている部分は、模式図である。側視画像撮像部４５の視野外に対物レンズ２５Ａが存在しており、この部分は、記憶部８９に記憶されている対物レンズ２５Ａの形状または寸法に関する情報を用いて描画された部分である。レボルバ２６についても、形状または寸法に関する情報を記憶部８９に記憶しておけばよく、こうすることで模式図として表示することができる。
【００９６】
また、図４５は、観察対象物１００が側視画像撮像部４５の視野外に位置している場合を示しており、この場合は、対物レンズ２５と載置台３１との距離を表示することができるようになっている。
【００９７】
図２７に示すように、観察対象物１００の上面を示す指標９１を表示部２に表示させることができる。観察対象物１００の上面は、後述するエッジ抽出部６２によって取得することができる。対物レンズ２５を切り替えるためにレボルバ２６を回転させると、切替後の対物レンズ２５Ａが切替動作の途中において観察対象物１００の上面を示す指標９１に触れることが分かる。これにより、対物レンズ２５Ａに切り替える前に、対物レンズ２５Ａと観察対象物１００とが衝突することが分かる。指標９１を表示部２に表示させることで、レボルバ２６を回転させる際に対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避することができる。
【００９８】
また、対物レンズ２５と観察対象物１００の衝突回避の方法としては、例えば図３３に示すように、観察対象物１００のうち、最も高い部分をエッジ抽出等により求めて、その部分から上方へ向かって注意領域９３を設定し、この注意領域９３を側視画像に重畳表示してもよい。これにより、例えば使用者が位置指定を行う際に、対物レンズ２５が衝突し易い部分を事前に認識しておくことができるので、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避することができる。注意領域９３は、図３３において薄墨で示す部分である。注意領域９３の表示形態としては、例えば、着色、斜線表示等を挙げることができるが、これらに限られるものではない。
【００９９】
図３４に示すように、ヘッド部２２を揺動させると、注意領域９３もヘッド部２２の揺動角度に対応して傾斜した状態になる。
【０１００】
（エッジ抽出部６２の構成）
エッジ抽出部６２は、側視画像に含まれている観察対象物１００の上面をエッジとして抽出するエッジ抽出処理を行うように構成されている。エッジとは、広義には観察対象物１００の輪郭、外形線と定義できるが、本例では、観察対象物１００を側方から見たときの上面をエッジとして抽出する場合について説明する。エッジ抽出処理自体は従来から周知の手法を用いることができ、例えば、画像上の各画素の画素値を取得し、画像上の画素値の変化がエッジ検出用のしきい値以上となる領域が存在する場合に、その境界部分がエッジであるとして抽出する。観察対象物１００の上面をエッジとして抽出すると、表示制御部６４は、図２１に示すように、エッジを観察対象物エッジ表示線７１ａにて表示するように、表示部２を制御する。観察対象物エッジ表示線７１ａは、例えば、太線、破線、赤色や黄色等の目立つ色の線等で構成することができるが、これらに限られるものではなく、点滅表示する形態等であってもよい。観察対象物エッジ表示線７１ａが複数ある場合には、最も上に位置する観察対象物エッジ表示線７１ａのみ表示させるようにしてもよい。
【０１０１】
エッジ抽出部６２は、上述したような手法により、側視画像に含まれている対物レンズ２５の下端部もエッジとして抽出する。対物レンズ２５の下端部をエッジとして抽出すると、表示制御部６４は、図２１に示すように、エッジを対物レンズエッジ表示線７１ｂにて表示するように、表示部２を制御する。対物レンズエッジ表示線７１ｂは、観察対象物エッジ表示線７１ａと同様に構成することができる。対物レンズエッジ表示線７１ｂと、観察対象物エッジ表示線７１ａとの表示形態は異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【０１０２】
制御部６０は、エッジ抽出部６２がエッジ抽出処理を行う側視画像を側視画像撮像部４５が取得するときに、同軸落射照明５１で観察対象物１００を照明する照明制御を行うように構成されている。例えば、エッジ抽出処理を行う側視画像を側視画像撮像部４５が取得する前に、リング照明８７で観察対象物１００を照明していた場合には、リング照明８７を消灯して同軸落射照明５１を点灯させてから、側視画像撮像部４５によりエッジ抽出処理用側視画像を取得する。すなわち、リング照明８７は、観察対象物１００の周囲から光を照射するので、側視画像では光の反射成分が強くなってハレーションを起こす部分が多くなり、エッジ抽出処理が難しくなるおそれがある。照明を消して環境光でエッジを抽出し、オートフォーカスするときには照明を点灯してもよい。同軸落射照明５１にすると、側視画像でハレーションが起こり難くなり、エッジ抽出処理が容易になる。
【０１０３】
（背景影響低減手段）
図２２Ａに示すように、エッジ抽出処理を行う側視画像には、背景部分（符号７２で示す）が含まれていることがある。すなわち、側視画像撮像部４５は載置台３１や観察対象物１００の方を向いており、側視画像撮像部４５で取得された側視画像のうち、載置台３１や観察対象物１００が占める領域は側視画像の一部であり、側視画像の残りの部分には、図２２に符号７２で示すように観察対象物１００よりも遠くにあるもの（載置台３１の前端よりも遠くにある背景物）が映り込むことがあり、これが側視画像の背景部分となる。背景部分には、物、人等が含まれることもある。背景部分が側視画像に鮮明に映り込んでいると、載置台３１と背景との区別、観察対象物１００と背景との区別、対物レンズ２５と背景との区別が難しくなり、側視画像において載置台３１や観察対象物１００、対物レンズ２５を把握するのが困難になるおそれがある。特に、背景部分が鮮明に映り込んだ側視画像を使用してエッジ抽出処理を行おうとすると、背景物７２の輪郭を抽出してしまう場合があり、観察対象物１００や対物レンズ２５のエッジを抽出することが困難になる。
【０１０４】
本例では、側視画像撮像部４５で取得された側視画像のうち、側視画像撮像部４５からの距離が観察対象物１００までの距離よりも大きい部分である背景部分の影響を低減する背景影響低減手段を備えている。「背景部分の影響を低減する」とは、載置台３１と背景との区別、観察対象物１００と背景との区別、対物レンズ２５と背景との区別が容易に行えるように、背景部分をぼかしたり、背景部分をマスクする方法が含まれるとともに、背景部分でのエッジ抽出ができないように、背景部分をぼかす方法も含まれる。「エッジ抽出ができないように背景部分をぼかす」というのは、エッジ検出用のしきい値に基づいて設定することができ、背景部分における画素値の変化が、エッジ検出用のしきい値未満の変化となるようにすることである。
【０１０５】
背景影響低減手段の一例として、側視画像撮像部４５の被写界深度を設定する被写界深度設定手段を挙げることができる。側視画像撮像部４５の被写界深度の設定により、背景部分が載置台４１や観察対象物１００に比べてぼけた側視画像を取得することができる。背景部分がぼけることで、背景部分の影響を低減することができる。被写界深度設定手段は、例えば絞り、側視画像撮像部４５が有するレンズの画角（焦点距離）等とすることができ、周知の計算式による机上計算で被写界深度を計算することもできるし、実験によって適切な絞り量や画角を設定することができる。視画像撮像部４５の焦点距離を、拡大観察画像撮像部５０の焦点距離よりも長く設定することで、背景部分が載置台４１や観察対象物１００に比べてぼけた側視画像を取得することができる。
【０１０６】
側視画像撮像部４５の被写界深度は、絞りやレンズの画角等によって任意に設定することができ、本例では、載置台３１における側視画像撮像部４５に近い側の端部と、載置台３１における側視画像撮像部４５から最も離れた側の端部との間としている。載置台３１における側視画像撮像部４５に近い側の端部とは、載置台３１の前端部であり、載置台３１における側視画像撮像部４５から最も離れた側の端部とは、載置台３１の後端部である。このように被写界深度を設定することで、図２２Ｂに示すように、載置台３１に載置された観察対象物１００及び対物レンズ２５にピントが合い、背景物７２がぼけた側視画像を取得することができる。これにより、観察対象物１００及び対物レンズ２５が際だった側視画像になる。
【０１０７】
また、側視画像撮像部４５の被写界深度は、対物レンズ２５の光軸上に焦点が合い、かつ、載置台３１におけるスタンド部２０から遠い方の端部（載置台３１の前端部）で不鮮明となる側視画像を取得するように設定することができる。
【０１０８】
背景影響低減手段の別の例としては、図１７に示す背景影響低減部６５で構成する例を挙げることができる。背景影響低減部６５は、側視画像撮像部４５で取得された側視画像の背景部分を判定する背景判定部６５ａを有している。背景判定部６５ａは、側視画像撮像部４５で撮像中に載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３により上下方向に駆動し、側視画像において動かない部分が背景部分であると判定するように構成されている。また、載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３により動かす前に、側視画像撮像部４５で撮像した移動前画像と、載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３により動かした後に、側視画像撮像部４５で撮像した移動後画像とを画像処理し、両画像で動かない部分が背景部分であると判定するように構成することもできる。
【０１０９】
図２３Ａには、載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３により上下方向に駆動する前を実線で示しており、載置台３１を載置部Ｚ方向駆動部８３により上方向に駆動した後を仮想線で示している。この図に示すように、載置台３１を駆動した際に動くのは、載置台３１と観察対象物１００であり、背景物７２は動かない。このことを利用して、駆動前の画像と、駆動後の画像とを画像処理して動いていない部分を抽出し、この部分を背景部分と判定する。つまり、載置台３１が第１の位置にあるときに側視画像を取得し、載置部Ｚ方向駆動部８３により載置台３１を第１の位置から第２の位置に動かした後に側視画像を取得するように、側視画像撮像部４５を構成することができ、これにより、背景部分の判定が容易になる。
【０１１０】
背景部分の判定方法としては、載置台３１をＺ方向に駆動する以外にも、載置部ＸＹ方向駆動部８２によってＹ方向に駆動するようにしてもよい。また、対物レンズ２５を対物レンズＺ方向駆動部８０により上下方向に駆動することで、対物レンズ２５を背景部分として判定してしまうのを回避できる。
【０１１１】
背景判定部６５ａは、側視画像撮像部４５で撮像中に観察対象物１００への照明を変化させ、側視画像の各部の明るさに基づいて背景部分を判定するように構成されていてもよい。リング照明８７及び同軸落射照明５１は、観察対象物１００を照明するものであり、リング照明８７及び同軸落射照明５１の光が背景物７２に届くことは殆どない。側視画像撮像部４５で撮像中に、リング照明８７及び同軸落射照明５１の点灯状態を切り替えると、側視画像における観察対象物１００の明るさが大きく変化する一方、背景物７２の明るさは殆ど変化しないので、このことを画像処理によって検出し、側視画像における明るさの変化が所定未満の部分を背景部分と判定することができる。リング照明８７及び同軸落射照明５１の点灯状態の切替とは、ＯＮ、ＯＦＦの切替であってもよいし、明るさの変化であってもよい。
【０１１２】
背景影響低減部６５は、背景判定部６５ａにより判定された背景部分を画像処理することによって背景部分の影響を低減するように構成されている。例えば、図２３Ｂに示すように、側視画像における背景部分をマスクするマスク処理を行うことができる。マスク処理とは、背景部分を隠す処理であり、完全に隠すようにしてもよいし、背景物７２が薄く表示される程度に隠すようにしてもよい。マスク処理は、例えば背景部分に薄く色を付ける処理であってもよいし、背景部分のコントラストを低下させる処理であってもよい。また、背景影響低減部６５は、背景部分をぼかす処理を行うようにしてもよい。
【０１１３】
上述のようにして背景部分の影響が低減された画像は、図１６に示すように、拡大観察用画像と共に表示部２に表示される。
【０１１４】
（対物レンズ２５の構成）
図２４は、アタッチメント２５ａが取り付けられた対物レンズ２５を含む側視画像の例を示すものである。アタッチメント２５ａが対物レンズ２５の下端部に取り付けられると、その分、載置台３１との距離、観察対象物１００との距離が短くなる。
【０１１５】
アタッチメント２５ａには、識別手段を付与しておくことができる。識別手段としては、例えばバーコード、二次元コード、ＩＣチップ等を挙げることができる。バーコードや二次元コード等のコードを付与する場合、側視画像撮像部４５によって撮像することができるように、アタッチメント２５ａの側面において側視画像撮像部４５と対向する部分に表示するのが好ましい。また、ＩＣチップの場合、レボルバ２６におけるアタッチメントとの接触部分に接点を設けておき、この接点と介してアタッチメント２５ａの識別情報を取得するようにするのが好ましい。
【０１１６】
制御部６０は、側視画像撮像部４５によって撮像した画像からコードを検出し、従来周知の方法でデコード処理することで、アタッチメント２５ａの種類を判定することができる。アタッチメント２５ａの種類を判定することで、アタッチメント２５ａの外径、上下方向の寸法を把握して、アタッチメント２５ａの下端部の位置及び外周面の位置を算出することができる。
【０１１７】
また、同様に、対物レンズ２５にコードやＩＣチップ等を付与することもできる。この場合も同様にして対物レンズ２５の種類、即ち、対物レンズ２５の長さ、外径（外形状）を制御部６０が把握することができる。
【０１１８】
この場合、図１７に示す記憶部８９には、対物レンズ２５の種類、形状、各部の寸法等に関する情報を互いに関連付けて記憶しておき、制御部６０が把握した対物レンズ２５の種類に対応した形状や寸法に関する情報を記憶部８９から読み込んで把握することができる。アタッチメント２５ａについても同様に記憶部８９に記憶させておくことができる。
【０１１９】
また、記憶部８９には、対物レンズ２５の種類と作動距離（ワーキングディスタンス：ＷＤ）に関する情報とを互いに関連付けて記憶しておくこともできる。これにより、制御部６０が把握した対物レンズ２５の種類に対応した作動距離に関する情報を読み込んで、使用中の対物レンズ２５の作動距離を把握することができる。
【０１２０】
（画像処理部６１の構成）
図１７に示す画像処理部６１は、側視画像撮像部４５で取得された側視画像に基づいて対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報を取得するように構成されている。具体的には、エッジ抽出部６２で抽出されたエッジを使用して、対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報を取得することができ、例えば図２１に示すように、最も上に位置する観察対象物エッジ表示線７１ａと、対物レンズエッジ表示線７１ｂの下端部との上下方向の距離を位置関係情報として取得する。この距離の算出手法としては、例えば、側視画像の１画素当たりの実寸法と、観察対象物エッジ表示線７１ａと対物レンズエッジ表示線７１ｂとの間の画素数とを乗じる方法等がある。
【０１２１】
画像処理部６１は、記憶部８９に記憶されている対物レンズ２５の形状または寸法に関する情報を用いて対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報を取得するように構成することもできる。上述したように、制御部６０は、対物レンズ２５の形状や寸法を把握できるとともに、アタッチメント２５ａが装着されている場合にはそのアタッチメント２５の形状や寸法を把握することができる。これにより、対物レンズ２５のエッジ抽出を行うことなく、対物レンズ２５の下端部と観察対象物１００の上面との距離、アタッチメント２５ａの下端部と観察対象物１００の上面との距離を算出することができる。
【０１２２】
例えば図２１に示すように、対物レンズ２５の外径を把握することで、対物レンズ２５の外径を示す外径表示線７３を縦線として表示させることができる。対物レンズ２５の揺動時には、揺動角度に対応するように、外径表示線７３を傾斜させればよい。
【０１２３】
また、側視画像撮像部４５を使用者側とは反対側に設けているので、使用者の邪魔にならないレイアウトとすることができるが、使用者側とは反対側から側視画像撮像部４５が撮像することになるので、そのまま表示部２に表示させると、左右の関係が使用者側から見たときと反対になる。画像処理部６１は、側視画像撮像部４５で取得された画像を左右反転させて表示部２に表示させるように構成されている。これにより、側視画像の左右方向を、使用者側から見たときと一致させることができる。
【０１２４】
（オートフォーカス部６３の構成）
オートフォーカス部６３は、画像処理部６１で取得された対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報と、拡大観察画像撮像部５０で取得された拡大観察用画像とに基づいて対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御して対物レンズ２５を上下方向に移動させて対物レンズ２５の焦点を探索する。例えば、周知の位相差オートフォーカスやコントラストＡＦ等と同様なアルゴリズムを利用して観察対象物１００に焦点が合うまで対物レンズＺ軸方向駆動部８０によって対物レンズ２５を上下方向に移動させる。尚、載置部Ｚ方向駆動部８３により載置台３１を上下方向に移動させることによって焦点を合わせるようにしてもよい。
【０１２５】
焦点を合わせる際、対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報を予め取得しているので、対物レンズ２５と観察対象物１００とが衝突しない範囲で対物レンズ２５が観察対象物１００に接近するように、対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御することができる。このように制御したとしても、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避することができるので、観察準備が完了したときの対物レンズ２５の位置が焦点の合う範囲よりも観察対象物１００から離れている場合であっても、オートフォーカスによって焦点を合わせることができる。
【０１２６】
オートフォーカス部６３は、記憶部８９に記憶されている対物レンズ２５の作動距離に関する情報を用いて対物レンズ２５の焦点を探索することができる。対物レンズ２５の作動距離は対物レンズ２５の倍率によって大きく異なっているが、対物レンズ２５の作動距離に関する情報を記憶部８９から読み込んで、対物レンズ２５の作動距離近傍に観察対象物１００が存在するように、対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御することで、オートフォーカスによる焦点合わせが素早く、かつ、正確に行われる。このとき、対物レンズ２５の焦点を観察対象物１００の最上面に合わせるのが好ましい。これにより、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を未然に回避することができる。
【０１２７】
例えばコントラストが低い等の理由により、オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗する場合がある。制御部６０は、オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗した場合には、対物レンズＺ軸方向駆動部８０を停止させて探索を終了する。これにより、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を未然に回避することができる。また、オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗した場合には、探索が失敗したことを報知する表示を表示部２に表示させるようにしてもよい。探索が失敗したことを報知する表示とは、例えば探索を失敗したことのメッセージや、マーク等を挙げることができるが、これらに限られるものではない。オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗した場合には、音声で探索が失敗したことを報知するようにしてもよい。
【０１２８】
また、オートフォーカス部６３は、拡大観察画像撮像部５０で取得された拡大観察用画像のみに基づいて対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御し、対物レンズ２５を上下方向に移動させて対物レンズ２５の焦点を探索するようにしてもよい。
【０１２９】
（受付部）
コントローラ部３、マウス４及びキーボード６は、表示部２に表示された側視画像における使用者による任意の位置の指定を受け付ける受付部である。制御部６０は、受付部で受け付けた位置に基づいて拡大観察装置Ａを制御するように構成されている。例えば、受付部で受け付けた位置に対物レンズ２５の焦点が合うように対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御する。また、受付部で受け付けた位置に対物レンズ２５が移動するように対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御することもできる。
【０１３０】
また、コントローラ部３、マウス４及びキーボード６を操作することで、オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗した場合に側視画像上で使用者による対物レンズ２５の合焦目標位置の指定を受け付けることもできる。つまり、オートフォーカス部６３による対物レンズ２５の焦点の探索が失敗した場合には、受付部が使用者による位置の指定を受け付けるように構成されている。受付部で受け付けた位置は、実空間での座標上で特定することができる。例えば、座標系１を実空間での座標とし、座標系２を側視画像撮像部４５のイメージセンサの画素での座標とし、座標系３を表示部２に表示されている側視画像中の座標とし、これら３つの座標の関連付けておくことで、受付部で受け付けた位置を特定することができる。
【０１３１】
オートフォーカス部６３は、受付部で受け付けた合焦目標位置に基づいて対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御する。対物レンズ２５の焦点が合焦目標位置まで移動するように、対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御して対物レンズ２５を上下方向に動かす。
【０１３２】
受付部で合焦目標位置の指定を受け付けた後に対物レンズ２５を動かしてもよいし、受付部による使用者の位置の指定を受け付ける前に対物レンズ２５を動かすようにしてもよい。すなわち、受付部による使用者の位置の指定を受け付ける前に、画像処理部６１で取得された対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報と、拡大観察画像撮像部５０で取得された拡大観察用画像とに基づいて対物レンズＺ軸方向駆動部８０を制御して対物レンズ２５の焦点を探索するように構成することもできる。
【０１３３】
受付部での位置の指定を反映させた制御としては、例えば、受付部で受け付けた位置が拡大観察画像撮像部５０の視野に入るように、観察対象物１００を載置台３１によって該載置台３１の幅方向及び奥行き方向に移動させる制御も含まれる。使用者が、例えば表示部２に表示されている側視画像の右端を位置指定すると、指定した位置が側視画像の中央部近傍に位置するように、載置部ＸＹ方向駆動部８２を制御部６０が制御する。これにより、観察したい部位の指定と、指定した部位の観察が可能になる。
【０１３４】
また、側視画像撮像部４５の画角の設定等により、レボルバ２６に取り付けられている複数の対物レンズ２５が側視画像に含まれるようにすることができる。この場合、使用者が受付部で側視画像上の複数の対物レンズ２５のうち、１つの対物レンズ２５に対応する位置を指定すると、その位置指定が受け付けられる。受付部で受け付けた位置にある対物レンズ２５による観察が可能となるように、制御部６０が電動レボルバ駆動部８１を制御する。これにより、受付部で受け付けた位置にある対物レンズ２５が観察可能位置に来るまで電動レボルバ駆動部８１がレボルバ２６を回動させる。
【０１３５】
位置指定を行う際、表示制御部６４は、使用者による位置の指定をガイドするガイド表示を、側視画像に重なるように、表示部２に表示させる。ガイド表示は、対物レンズ２５の作動距離に関する表示とすることができる。例えば、図４０に符号７６で示すように、対物レンズ２５の作動距離を図形によるガイド表示とすることができる。ガイド表示７６は、下に頂点を有する三角形状のものであり、下の頂点が作動距離を示す部分である。また、図４２に示すように、対物レンズ２５の作動距離（レンズＷＤ）を数値で示したガイド表示であってもよい。この場合、対物レンズ２５の下端部と観察対象物１００の上面との距離を側視画像上に表示するようにしてもよい。
【０１３６】
また、ガイド表示は、エッジ抽出部６２で抽出されたエッジを観察対象物１００の上面として表示する形態であってもよい。例えば、図２１に示す観察対象物エッジ表示線７１ａをガイド表示とすることもできる。これにより、使用者が表示部２上で観察対象物１００の上面を認識し易くなる。
【０１３７】
受付部は、表示部２に表示されている側視画像における観察対象物１００の外形、即ち輪郭に対応する位置の指定を受け付けるように構成されている。これにより、使用者が側視画像で指定した位置を、観察対象物１００の外形とすることができるので、例えば対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避する等の制御に利用することができる。
【０１３８】
受付部は、表示部２に表示されている側視画像における対物レンズ２５の下端部に対応する位置の指定を受け付けるように構成されている。これにより、使用者が側視画像で指定した位置を、対物レンズ２５の下端部とすることができるので、例えば対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避する等の制御に利用することができる。
【０１３９】
受付部は、図３１や図３２等に示す側視画像中に表示した位置指定用ポインタ７７を操作可能に構成され、該位置指定用ポインタ７７により側視画像の任意の位置の指定を受け付けるように構成されている。位置指定用ポインタ７７の形状や色は特に限定されるものではない。位置指定ポインタ７７と共に、位置指定補助線７７ａを表示させることができる。位置指定補助線７７ａは、位置指定ポインタ７７と連動して上下方向に移動する。また、図３４に示すように、ヘッド部２２を揺動させると、ヘッド部２２の揺動に対応するように、位置指定補助線７７ａが傾斜する。
【０１４０】
（合成処理部６７の構成）
図１７に示す合成処理部６７は、拡大観察画像撮像部５０の視野内に位置する観察対象物１００の高さ方向の所定範囲の全部分に合焦した拡大観察用画像を生成する深度合成処理を行う部分である。深度合成画像は、観察対象物１００の高さ方向の所定範囲の高低差が対物レンズ２５の被写界深度を超える場合、高さ方向を異ならせて別々に拡大観察画像撮像部５０で撮像した画像の中から、合焦した部分だけを抜き出して合成した画像である。深度合成画像を生成するためには従来から周知の深度合成処理を行えばよく、この深度合成処理は、対物レンズＺ軸方向駆動部８０によって対物レンズ２５をＺ方向（高さ方向）に移動させながら、複数の静止画像（合成前画像）を拡大観察画像撮像部５０で撮像して、合焦している領域を合成することで、画面の広範囲にピントが合っている拡大観察用画像を合成する。この場合は、Ｚ方向の範囲やＺ方向の移動ピッチ等によって数十から数百の静止画像を使用する。
【０１４１】
制御部６０は、受付部で受け付けた位置を前記所定範囲の上限または下限として深度合成処理を行うように、合成処理部６７を制御する。合成処理の前段階として、受付部により、側視画像における前記所定範囲の上限と下限の少なくとも一方に対応する位置の指定を受け付けることができるようになっている。例えば、図２５に示すように、破線７８により前記所定範囲の上限を指定し、破線７９により前記所定範囲の下限を指定することができる。破線７８、７９は、使用者によるコントローラ部３やマウス４の操作によって別々に上下方向に移動させることができ、これにより、前記所定範囲の上限と下限を任意に設定することが可能になる。図２５における「連結領域」が深度合成処理を行う範囲である。
【０１４２】
（位置指標算出部６６の構成）
位置指標算出部６６は、側視画像撮像部４５で取得された側視画像に基づいて、対物レンズ２５の光軸方向における対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離、または対物レンズ２５と載置台３１の上面との間の距離に関係する指標を算出する部分である。指標は、表示部２に表示可能となっており、側視画像と重畳表示することができる。重畳表示とは、側視画像撮像部４５で撮像された画像に指標を重ねて表示することである。指標は、ヘッド部２２が揺動（傾斜）すると、その揺動角度に対応して傾斜する。
【０１４３】
指標は、対物レンズ２５の作動距離に関する指標または焦点位置に関する指標とすることができる。対物レンズ２５の作動距離に関する指標は、図４０や図４１に示すガイド表示７６として表示部２に表示させることができる。ガイド表示７６における下の頂点が焦点位置を示しているので、ガイド表示７６は、焦点位置に関する指標ということもできる。
【０１４４】
指標は、対物レンズ２５の光軸方向における該対物レンズ２５の移動限界位置に関する指標とすることができる。図３１に示すように、対物レンズ２５の下端部を観察対象物１００の上面よりも下に下げることはできないので、対物レンズ２５の移動限界位置は、観察対象物１００の上面となる。この観察対象物１００の上面をエッジ抽出処理によってエッジ表示線９０として側視画像に表示することができる。エッジ表示線９０は、対物レンズ２５の下方への移動限界位置を示す指標となり、このときの指標は、対物レンズ２５の移動限界位置に存在する観察対象物１００を示すものである。尚、対物レンズ２５の上方への移動限界位置を示す指標を表示するようにしてもよい。対物レンズ２５の上方への移動限界位置は、対物レンズ２５の長さや対物レンズＺ方向駆動部８０の構造等によって定まる。
【０１４５】
制御部６０は、受付部により、移動限界を超えた部分の位置の指定を受け付けた場合に、対物レンズ２５を移動限界位置までしか移動しないように対物レンズＺ方向駆動部８０を制御する。図３１に示すように、移動限界はエッジ表示線９０として表示されているが、使用者がエッジ表示線９０よりも載置台３１の上面に近い部分の位置の指定を行うことが考えられ、この位置指定にしたがうと、対物レンズ２５が観察対象物１００に衝突することになる。これを回避するために、図３１に示すような位置指定が行われた場合には位置指定を無視するか、位置指定が行われても、それが対物レンズＺ方向駆動部８０の制御に反映されないようにすることで、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避するようにしている。また、同様な理由から、受付部は、移動限界を超えた部分の位置の指定を受け付けないように構成することもできる。移動限界を超えた部分の位置の指定が行われた場合には、表示部２に注意表示を行うようにしてもよい。
【０１４６】
指標は、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離及び対物レンズ２５と載置台３１との間の距離の少なくとも一方とすることができる。対物レンズ２５の下端部の位置は、エッジ抽出等の画像処理や記憶部８９に記憶されている寸法情報に基づいて得ることができ、また、観察対象物１００の上面の位置は、エッジ抽出等の画像処理に基づいて得ることができる。対物レンズ２５の下端部の位置と、観察対象物１００の上面の位置とにより、図４２に示すように、対物レンズ２５の下端部と、観察対象物１００の上面との距離を算出することができる。同様に、対物レンズ２５の下端部と、載置台３１の上面との距離も算出することができる。
【０１４７】
指標は、対物レンズ２５の外形線を含むこともできる。対物レンズ２５の外形線は、例えば、エッジ抽出等の画像処理や記憶部８９に記憶されている形状情報や寸法情報に基づいて得ることができる。図４７に示すように、レボルバ２６を回転させた後の対物レンズ２５Ａの外形線を破線にて側視画像に表示することができる。これにより、対物レンズ２５を対物レンズ２５Ａに切り替えた後に、切替後の対物レンズ２５Ａが観察対象物１００と衝突するか否か、事前に確認することができる。つまり、位置指標算出部６６は、観察対象物１００を観察している対物レンズ２５が別の対物レンズ２５Ａに切り替えられる場合には、当該別の対物レンズ２５Ａの外形線を表示部２に表示させることにより、衝突を回避することができるように構成されている。
【０１４８】
また、図４８はヘッド部２２が揺動した状態を示しており、ヘッド部２２が揺動すると、その揺動角度に対応するように、切替後の対物レンズ２５Ａの表示が傾斜するので、使用者は切替後の対物レンズ２５Ａの確認が容易に行えるようになる。
【０１４９】
尚、観察対象物１００を観察している対物レンズ２５が別の対物レンズ２５Ａに切り替えられる場合には、当該別の対物レンズ２５Ａが移動する軌跡を表示部２に表示させることもできる。対物レンズ２５が切り替えられるときには、レボルバ２６の回転中心線周りに対物レンズ２５が移動することになるので、記憶部８９に記憶されている形状情報や寸法情報に基づいて対物レンズ２５の移動軌跡を算出して側視画像に表示することができる。
【０１５０】
指標は、観察対象物１００の上面を示す線及び載置台３１の上面を示す線の少なくとも一方を含むこともできる。観察対象物１００の上面を示す線は、例えば図２１に示す観察対象物エッジ表示線７１ａや、図３１に示すエッジ表示線９０である。載置台３１の上面を示す線は、図３１に示す載置台表示線９１である。
【０１５１】
また、位置指標算出部６６は、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離及び対物レンズ２５と載置台３１との間の距離の少なくとも一方を取得して当該距離が所定距離以下であるか否かを判定し、所定距離以下であると判定した場合には、表示部２に警告表示させることもできるように構成されている。図４６に示すように、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離が対物レンズ２５の作動距離よりも短い場合には、対物レンズ２５をそれ以上、下げても合焦することはなく、対物レンズ２５が観察対象物１００に衝突することが考えられるので、「衝突に注意して下さい」という警告表示（警告メッセージ表示）や注意表示（注意メッセージ表示）を行う。警告表示や注意表示は、文字によるものだけでなく、マークや色による表示であってもよいし、音声によるものであってもよい。また、対物レンズ２５と観察対象物１００とが所定以上接近すると、側視画面の色を変えたり、接近したことを示す注意表示を行うようにしてもよい。側視画面の色は、対物レンズ２５と観察対象物１００との距離に応じて変化させてもよい。
【０１５２】
また、位置指標算出部６６は、合成処理部６７が拡大観察画像撮像部５０によって複数の合成前画像を取得させる際に、対物レンズ２５の下方への移動限界位置に関する指標を算出するように構成されている。合成処理部６７による深度合成の範囲は、対物レンズ２５が観察対象物１００に衝突しないように設定する必要があり、この設定の際に、対物レンズ２５の下方への移動限界位置に関する指標を利用することで、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避することができる。
【０１５３】
（表示制御部６４）
図１７に示す表示制御部６４は上述したように表示部２を制御する他、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離に応じて側視画像の表示倍率を変更して表示部２に表示させるように構成されている。具体的には、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離が近づけば近づくほど、側視画像の表示倍率を大きく、即ち拡大して表示する。例えば、対物レンズ２５が高倍率のものである場合には図４３に示すように作動距離が数ｍｍ以下になり、対物レンズ２５の下端部と観察対象物１００との距離が側視画像上で判りづらくなることがある。このような場合に側視画像の表示倍率を大きくすることで、図４４に示すように、表示部２には対物レンズ２５の下端部と観察対象物１００とが拡大表示されることになり、対物レンズ２５の下端部と観察対象物１００との距離を把握し易くなる。側視画像の表示倍率は、段階的に大きくしてもよいし、ほぼ無段階で大きくしてもよい。側視画像の表示倍率の変更は、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離の変化に連動して行われるようにしてもよいし、使用者が手動で行うようにしてもよい。
【０１５４】
また、本例では、ヘッド部２２を揺動させることができるので、ヘッド部２２が揺動した状態で側視画像撮像部４５が観察対象物１００や対物レンズ２５を撮像することがある。表示制御部６４はヘッド部２２が揺動した状態で側視画像撮像部４５が撮像した側視画像を、拡大観察画像撮像部５０で撮像した画像と同時に表示部２に表示させることができる。
【０１５５】
（水平化部６８の構成）
図１７に示す水平化部６８は、ヘッド部２２が揺動した状態で、側視画像中の載置台３１が略水平となるように画像処理を行う部分である。すなわち、側視画像撮像部４５が側視画像を取得する際、例えば図１０及び図１１に示す実施形態４のように、ヘッド部２２の揺動に伴って側視画像撮像部４５が軸Ｕ回りに変位すると、取得された側視画像においては、載置台３１がヘッド部２２の揺動角度に対応して傾斜することになる。この場合、側視画像は、水平化部６８で載置台３１が略水平となるように回動させる画像処理が行われた後、表示部２に表示されるので、観察対象物１００を複数の異なる角度から観察する場合に、側視画像を違和感の少ない画像とすることができる。
【０１５６】
また、水平化部６８は、載置台３１が略水平となるように側視画像を回動させる画像処理を行うとともに、載置台３１を含む水平方向に長い略矩形状画像となるようにトリミング処理を行うように構成することもできる。水平方向に長い略矩形状画像とは、図１６に示すような画像であり、一般的な表示部２の表示領域の形状と略相似形の画像である。
【０１５７】
水平化部６８は、上述したように画像処理を行う部分であってもよいし、実施形態１〜３、５、６のように側視画像撮像部４５が変位しないように取り付けられた構造そのものであってもよい。実施形態１〜３、５、６では、側視画像撮像部４５が変位しないので、対物レンズ２５が揺動したとしても、揺動前の側視画像撮像部４５の水平方向が水平状態で維持されることになる。
【０１５８】
（全自動観察）
次に、拡大観察装置Ａにより全自動観察を行う場合について説明する。図１８のフローチャートに示すように、まず、ステップＳＡ１において使用者は観察対象物１００を載置台３１にセットする。すると、図１６に示すようなユーザーインターフェース７０により、拡大観察画像撮像部５０で取得された拡大観察用画像が拡大観察画像表示領域７０ａに表示され、側視画像撮像部４５で取得された側視画像が側視画像表示領域７０ｂに表示される。ステップＳＡ２では、使用者が拡大観察画像表示領域７０ａに表示された拡大観察用画像を見る。ステップＳＡ３では、拡大観察画像表示領域７０ａに表示された拡大観察用画像がピントの合った画像であるか否かを判定し、ピントの合った画像である場合にはステップＳＡ５に進んで観察を行う。ピントの合った画像でない場合にはステップＳＡ４に進み、観察開始操作を行う。観察開始操作は、コントローラ部３、マウス４及びキーボード６等によって行うことができ、例えば図１６に示すユーザーインターフェース７０に表示された観察開始ボタン等をクリックする操作であってもよい。
【０１５９】
観察開始操作が行われると、図１９のフローチャートに進む。フローチャートの処理に入る前に、前処理として、実空間での座標と、側視画像撮像部４５のイメージセンサの画素での座標と、表示部２に表示されている側視画像中の座標とを互いに関連付けておく。前処理は、ピント合わせの前に行ってもよいし、拡大観察装置Ａの出荷前、出荷後、いつ行ってもよい。
【０１６０】
図１９のフローチャートのステップＳＢ１に進み、上下Ｚ位置、レンズ情報を取得する。上下Ｚ位置とは、対物レンズ２５の位置及び載置台３１の位置である。レンズ情報は、記憶部８９に記憶されている対物レンズ２５の種類、形状、各部の寸法等に関する情報である。
【０１６１】
その後、ステップＳＢ２に進み、キャリブレーションデータを取得して較正処理を行う。ステップＳＢ３では、側視画像撮像部４５によって撮像した側視画像を取得する。図２０に示すような画像である。ステップＳＢ４では、エッジ抽出処理を行う。これにより、図２１に示すように、観察対象物エッジ表示線７１ａと、対物レンズエッジ表示線７１ｂとを表示することができる。
【０１６２】
ステップＳＢ５に進み、対物レンズ２５の現在位置を把握する。これはリニアスケールによって取得することもできるし、対物レンズエッジ表示線７１ｂの位置によって取得することもできる。ステップＳＢ５では、観察対象物１００の上面高さ（Ｚ座標）を把握する。これは観察対象物エッジ表示線７１ａの位置によって取得することができる。さらに、ステップＳＢ５では、対物レンズ２５の現在の合焦位置を把握する。これは対物レンズ２５の作動距離によって取得することができる。
【０１６３】
ステップＳＢ６に進み、合焦条件演算処理を行う。このステップでは、観察対象物１００の上面に合焦させるためには、対物レンズ２５をどのように動かせばよいのかを演算する。対物レンズ２５から観察対象物１００の上面までの距離と、対物レンズ２５の作動距離とを把握しているので、観察対象物１００の上面に合焦させるための対物レンズ２５の移動方向及び移動距離を演算することができる。
【０１６４】
ステップＳＢ７では、衝突条件演算処理を行う。このステップでは、対物レンズ２５をどのように動かすと観察対象物１００や載置台３１に衝突してしまうのか、衝突条件を演算する。対物レンズ２５から観察対象物１００の上面までの距離と、対物レンズ２５の下にある観察対象物１００の上面との位置関係を把握しているので、観察対象物１００や載置台３１に衝突してしまう条件を演算することができる。
【０１６５】
ステップＳＢ８は対物レンズ２５を動かす前に行うステップであり、このステップＳＢ８では、ステップＳＢ６で演算したように対物レンズ２５を動かした場合に、ステップＳＢ７で演算した衝突条件に合致するか否かを判定する。ステップＳＢ８でＹＥＳと判定されて対物レンズ２５が観察対象物１００や載置台３１に衝突するおそれがある場合には、ステップＳＢ１０に進み、側視画像に警告メッセージを重畳表示する。警告メッセージは、例えば図４６に示す「衝突に注意して下さい」等である。その後、後述する半自動観察または手動観察のフローチャートに進む。
【０１６６】
一方、ステップＳＢ８でＮＯと判定されて対物レンズ２５が観察対象物１００や載置台３１に衝突するおそれが無い場合には、ステップＳＢ９に進み、対物レンズ２５を合焦位置に移動させる。このとき、オートフォーカス部６３によりフォーカス位置を探索し、フォーカス値を表示部２に表示するようにしてもよい。
【０１６７】
上述した全自動観察時のオートフォーカス機能（自動焦点合わせ機能）は、焦点がずれる可能性のある動作後に行うことができる。焦点がずれる可能性のある動作とは、例えば、載置台３１をＸ方向やＹ方向に移動すること、載置台３１を回動すること、ヘッド部２２を揺動させること、対物レンズ２５の切替等を挙げることができる。また、所定時間毎に撮像するタイマー撮像モードを制御部６０に組み込むことができ、この場合は、撮像前にオートフォーカス機能によって焦点を合わせることができる。また、観察対象物１００が載置台３１に載置されたことを側視画像に基づいて認識し、観察対象物１００が載置台３１に載置された後にオートフォーカス機能によって自動で焦点を合わせることができる。
【０１６８】
（半自動観察）
次に、拡大観察装置Ａにより半自動観察を行う場合について説明する。図２８のフローチャートのステップＳＣ１〜ＳＣ４は、図１８のフローチャートのステップＳＡ１〜ＳＡ４と同じである。また、図２８のフローチャートのステップＳＣ９は、図１８のフローチャートのステップＳＡ５と同じである。
【０１６９】
ステップＳＣ３でピントの合った画像でないと判定された場合にはステップＳＣ４に進み、使用者は側視画像を見る。その後、使用者はステップＳＣ５に進み、合焦位置を指定する。例えば、図３０に示すような第１部分１０１と第２部分１０２とからなる観察対象物１００の場合、矢印Ｂ方向からの側視画像では、図３１に示すように表示されることになる。全自動観察でエッジ抽出を行うと、最上面のエッジ表示線９０の位置に合焦しようとするので、図３０の面１０１ａを観察したい場合に、拡大観察用画像における面１０１ａにピントが合わない。半自動観察では、図３１に示すように、位置指定用ポインタ７７によって合焦位置を任意に指定することができる。
【０１７０】
すなわち、図２９のフローチャートのステップＳＤ１〜ＳＤ５は、図１９のフローチャートのステップＳＢ１〜ＳＢ５と同じであり、ステップＳＤ１〜ＳＤ５を経た後、ステップＳＤ６に進むと、位置指定を補助するための補助表示を側視画像に重畳表示する。補助表示は、図３１における位置指定用ポインタ７７や位置指定補助線７７ａ、図３２における薄墨表示等である。
【０１７１】
その後、ステップＳＤ７に進み、使用者が指定した合焦位置を受け付ける入力受付処理を行う。使用者が指定した合焦位置を受け付けた後、ステップＳＤ８に進み、対物レンズ２５を使用者が指定した合焦位置に移動した場合の座標を演算する。ステップＳＤ９〜ＳＤ１１は、図１９のフローチャートのステップＳＢ６〜ＳＢ８と同じ処理及び判定である。また、ステップＳＤ１３は、図１９のフローチャートのステップＳＢ１０と同じ処理であり、ステップＳＤ１２は、図１９のフローチャートのステップＳＢ９と同じ処理である。
【０１７２】
使用者による合焦位置の指定について図３５Ａ、図３５Ｂ及び図３５Ｃに基づいて具体的に説明する。図３５Ａには、位置指定ポインタ７７及び位置指定補助線７７ａが表示されるとともに、対物レンズ２５の光軸を示す直線Ｃも表示されている。図３５Ｂに示すように、使用者が位置指定ポインタ７７を下げていくと、位置指定補助線７７ａも連動して下がる。その後、使用者が合焦位置として指定したい高さに位置指定ポインタ７７及び位置指定補助線７７ａが達すると、位置指定操作（マウス４のボタン操作等）を行う。これにより、使用者が指定した合焦位置の入力が完了する。
【０１７３】
その後、図３５Ｃに示すように、対物レンズ２５の合焦位置が、使用者が指定した合焦位置となるように対物レンズ２５が移動する。
【０１７４】
図３６は、ヘッド部２２が揺動した状態を示しており、ヘッド部２２が揺動すると、その揺動角度に対応するように、位置指定補助線７７ａが傾斜するので、使用者は位置入力が容易に行えるようになる。
【０１７５】
また、図３７に示すように、位置指定の下限を示す下限表示線９５を側視画像に表示するようにしてもよい。例えばエッジ抽出処理によって観察対象物１００の最上面をエッジとして抽出し、このエッジを位置指定の下限として、下限表示線９５を生成することができる。下限表示線９５は使用者が入力するようにしてもよい。
【０１７６】
尚、図１９に示すフローチャートで半自動観察に進む場合には、図２９に示すフローチャートのステップＳＤ６の処理を行う。
【０１７７】
一方、図２８に示すフローチャートのステップＳＣ５を経ることで、上述したように使用者が指定した位置に合焦させることができるので、ステップＳＣ６に進んで拡大観察用画像を見る。ステップＳＣ７では、拡大観察画像表示領域７０ａに表示された拡大観察用画像がピントの合った画像であるか否かを判定し、ピントの合った画像である場合にはステップＳＣ９に進んで観察を行う。ピントの合った画像でない場合にはステップＳＣ９に進み、各種の重畳表示（側視画像への重畳表示）と警告表示を行う。重畳表示とは、例えば対物レンズ２５の作動距離を示すガイド表示（図４０に符号７６で示す）等を挙げることができる。
【０１７８】
（手動観察）
次に、拡大観察装置Ａにより手動観察を行う場合について説明する。図３８のフローチャートのステップＳＥ１〜ＳＥ３は、図１８のフローチャートのステップＳＡ１〜ＳＡ３と同じである。ステップＳＥ４では、使用者が側視画像を見る。この側視画像には、図４０に示す位置指標としてのガイド表示７６や図４２に示す距離等が重畳表示されている。
【０１７９】
ステップＳＥ５では、使用者が対物レンズ２５を移動させる。そして、ステップＳＥ６に進む。ステップＳＥ６では、拡大観察用画像を見ながら合焦位置の調整を行い、このとき、図４１や図４３に示すような側視画像を見ながら対物レンズ２５を移動させることもできるので、合焦位置の目安を知ることができる。つまり、手動時には、拡大観察用画像と、側視画像との両方を見ながらピント合わせを行うことができる。
【０１８０】
ステップＳＥ７でピント合わせが終了するとステップＳＥ８に進んで拡大観察用画像を見る。ステップＳＥ９では、拡大観察画像表示領域７０ａに表示された拡大観察用画像がピントの合った画像であるか否かを判定し、ピントの合った画像である場合にはステップＳＥ１１に進んで観察を行う。ピントの合った画像でない場合にはステップＳＥ１０に進み、各種の重畳表示（側視画像への重畳表示）と警告表示を行う。重畳表示とは、例えば対物レンズ２５の作動距離を示すガイド表示（図４０に符号７６で示す）等を挙げることができる。
【０１８１】
手動観察時の詳細について説明する。図３９に示すフローチャートのステップＳＦ１〜ＳＦ４は、図１９に示すフローチャートのステップＳＢ１〜ＳＢ４と同じ処理である。ステップＳＦ５では、対物レンズ２５の作動距離等の位置指標を算出する。ステップＳＦ６では、ステップＳＦ５で算出した位置指標と側視画像とを合成して表示用データを作成する。これは表示制御部６４が行ってもよいし、制御部６０が行ってもよい。
【０１８２】
その後、ステップＳＦ７に進み、拡大観察用画像及び側視画像を表示部２に表示させる。ステップＳＦ８では、使用者による位置の指定をガイドするガイド表示を、側視画像に重なるように、表示部２に表示させる。ステップＳＦ９は使用者が行うステップであり、対物レンズ２５を移動させる。
【０１８３】
ステップＳＦ１０では、制御部６０が、リニアスケールの出力に基づいて対物レンズ２５のＺ方向の位置情報をリアルタイムで取得する。ステップＳＦ１１では、対物レンズ２５のＺ方向の位置情報の更新に対応するように、位置指標を更新して表示部２に表示させる。例えば対物レンズ２５が図４０に示す位置から図４１に示す位置へ移動する際には、位置指標としても機能するガイド表示７６が、図４０に示す位置から図４１に示す位置へ移動するようにその位置を所定のタイミングで更新していく。同様に、対物レンズ２５が図４２に示す位置から図４３に示す位置へ移動する際には、対物レンズ２５と観察対象物１００との距離を示す値を所定のタイミングで更新していく。
【０１８４】
ステップＳＦ１２では、対物レンズ２５と観察対象物１００との距離が所定距離以下であるか否かを判定する。所定距離とは、例えば対物レンズ２５の作動距離未満とすることができ、それ以上接近してもピントが合わない距離である。つまり、ステップＳＦ１２では、対物レンズ２５と観察対象物１００とが近づきすぎていないかどうかを判定することができる。
【０１８５】
ステップＳＦ１２においてＮＯと判定された場合には、対物レンズ２５と観察対象物１００とが衝突するおそれがないので、エンドに進む。一方、ステップＳＦ１２においてＹＥＳと判定された場合には、対物レンズ２５と観察対象物１００とが衝突するおそれがあるので、ステップＳＦ１３に進み、表示を切り替えて警告表示を行う。
【０１８６】
（ユーセントリック観察）
対物レンズ２５の焦点が合った後、その合焦状態を維持しながら、対物レンズＺ軸方向駆動部８０によって対物レンズ２５を、載置部Ｚ方向駆動部８３によって載置台３１をそれぞれ移動させてユーセントリック観察が可能な位置に観察対象物１００の観察対象部分を配置する。これにより、ヘッド部２２を揺動させても、観察対象物１００の観察対象部分が拡大観察画像撮像部５０の視野から外れなくなり、ユーセントリック観察が可能になる。
【０１８７】
（表示形態の例）
図４９Ａ及び図４９Ｂは、図１６に示すユーザーインターフェース７０に表示する表示例であり、補助ウインドウ７０ｃを示している。補助ウインドウ７０ｃでは、ナビ画像と側視画像とを選択的に表示することができるようになっている。ナビ画像とは、観察対象物１００を上方から撮像した画像であり、かつ、対物レンズ２５の視野よりも広い範囲の画像である。このナビ画像は、載置部ＸＹ方向駆動部８２によって載置台３１をＸ方向、Ｙ方向に移動させて、都度、撮像した画像を連結処理することによって取得できる。図４９Ｂに示す補助ウインドウ７０ｃの側視画像は、上述した側視画像撮像部４５で取得した画像である。撮像する前には、オートフォーカス機能によって焦点を自動で合わせることができる。
【０１８８】
補助ウインドウ７０ｃの上部にあるナビ画像タブ７０ｄを選択することでナビ画像が表示され、側視画像タブ７０ｅを選択することで側視画像が表示される。また、「閉じる」ボタン７０ｆを操作することで補助ウインドウ７０ｃを閉じることができる。尚、補助ウインドウ７０ｃの表示は、ユーザーインターフェース７０に表示ボタン（図示せず）を設けておき、このボタンの操作を検出することによって可能である。
【０１８９】
（画像の記憶）
側視画像撮像部４５で取得した側視画像と、拡大観察画像撮像部５０で取得した拡大観察用画像とは、記憶部８９に記憶することができるように構成されている。使用者が画像の保存操作を行うと、同一の観察対象物１００を撮像して取得された側視画像と拡大観察用画像とが関連付けられて記憶部８９に記憶される。記憶部８９には、観察日時や観察対象物１００の名称等も画像と関連付けて記憶することができる。
【０１９０】
（拡大観察装置Ａを使用した観察例）
次に、拡大観察装置Ａを使用した具体的な観察例について説明する。図５０は、この例で用いる観察対象物１００の斜視図であり、具体的には電子部品である。この観察対象物１００は、基板１０３と、抵抗器１０４と、コネクタ１０５と、コンデンサ１０６とを有している。抵抗器１０４及びコネクタ１０５は基板１０３の上面から突出するように設けられている。一方、コンデンサ１０６は、基板１０３に形成された凹部１０３ａ内に設けられており、側面からは見えないようになっている。
【０１９１】
観察対象物１００は、側視画像撮像部４５が該観察対象物１００の側方に位置するように載置台３１にセットされていると仮定する。観察順は、抵抗器１０４、コンデンサ１０６の順である。
【０１９２】
まず、図５１Ａに示すように、抵抗器１０４が対物レンズ２５の視野に入るように載置台３１を載置部ＸＹ方向駆動部８２によって移動させると、全自動観察の欄で説明したように、対物レンズ２５の焦点が抵抗器１０４の上面に自動的に合うので、抵抗器１０４の観察が可能になる。符号７６は対物レンズ２５の作動距離を示すガイド表示である。
【０１９３】
順に抵抗器１０４を観察していくと、図５１Ｂに示すように、側視画像において抵抗器１０４の後にコネクタ１０５が映り込むことになる。この場合、コネクタ１０５の上面が抵抗器１０４の上面よりも高いので、全自動観察では、対物レンズ２５の焦点がコネクタ１０５の上面に合うことになり、抵抗器１０４の観察ができなくなる。この場合、半自動観察の欄で説明したように、焦点位置を抵抗器１０４の上面として指定するか、基板１０３の上面をフォーカス探索の下限として指定することで、対物レンズ２５の焦点が抵抗器１０４の上面に合う。これにより、図５１Ｃに示すように、背部にコネクタ１０５が存在していても抵抗器１０４の観察が可能になる。
【０１９４】
載置台３１を載置部ＸＹ方向駆動部８２によって更に移動させ、図５１Ｄに示すようにコンデンサ１０６を観察しようとすると、焦点位置として抵抗器１０４の上面を指定しており、また、基板１０３の上面をフォーカス探索の下限として指定しているので、それよりも下にあるコンデンサ１０６には焦点が合わない。また、凹部１０３ａは側視画像で確認できないので、半自動による位置指定も難しい状況である。
【０１９５】
このような場合には手動観察とする。すなわち、例えば対物レンズ２５の作動距離を符号７６として側視画像に重畳表示することで、合焦位置を予測しながら、対物レンズ２５を手動で移動させることができる。これにより、図５１Ｅに示すように、側方から見えない部分であっても観察を容易に行うことができる。
【０１９６】
図５２Ａ及び図５２Ｂを用いて、背景影響低減手段について説明する。図５２Ａに示すように、使用者（観察者）Ｏは拡大観察装置Ａを使用する際に、第２の撮像手段４５の光軸の延長線上にいる。このような場合に、第２の撮像手段４５により得られた第２の画像に観察者Ｏが写りこむ場合がある。第２の画像に観察対象物Ｗ以外の物または人が写りこみ、第２の画像からエッジ抽出をする際に、観察対象物Ｗ、対物レンズ、載置台３１などの必要なもの以外のものについてエッジ抽出してしまう。不必要なものについてエッジ抽出してしまうと、第２の画像を用いた拡大観察装置Ａの制御に好ましくない影響を及ぼす。そのため、観察者Ｏが第２の画像に写りこんだとしても、載置台３１以外のものについてはエッジ抽出ができないよう、第２の撮像手段の被写界深度が設計されている。
【０１９７】
図５２Ｂにある概念図で説明すると、載置台３１のスタンド側とスタンドから遠い側の間に被写界深度があるような第２の撮像手段４５の光学系が設計されることが好ましい。観察者Ｏについても第２の撮像手段４５の視野内に位置する場合があるため、第２の画像に写りこんだとしても、エッジ抽出できない程度に背景がぼけていれば、エッジ抽出手段によりエッジ抽出ができないので、観察者Ｏが第２の画像中にあったとしても差支えない。そのため、載置台３１よりも遠い位置にあるものについてはエッジ抽出できない程度にぼやけるような被写界深度を有する光学系を備える第２の撮像手段４５を構成することが好ましい。
【０１９８】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る拡大観察装置Ａによれば、観察対象物１００からの反射光又は透過光を、対物レンズ２５を介して受光する拡大観察画像撮像部５０とは別に、観察対象物１００の少なくとも上面を含む画像を取得する側視画像撮像部４５を設けて、対物レンズ２５と観察対象物１００との位置関係情報を取得した上でオートフォーカスを実行することができるので、対物レンズ２５と観察対象物１００との衝突を回避しながら、オートフォーカスの機能を十分に活かすことができる。
【０１９９】
また、側視画像撮像部４５で撮像された側視画像における任意の位置を使用者が指定可能にし、この位置指定に基づいて拡大観察装置Ａを制御するようにしたので、使用者の意思が反映された拡大観察画像を簡単に得ることができる。
【０２００】
また、側視画像撮像部４５で撮像された側視画像に基づいて、対物レンズ２５と観察対象物１００との間の距離、または対物レンズ２５と載置台３１との間の距離に関係する指標を算出して表示部２に表示させることができるので、観察時に使用者が自ら行う操作をサポートすることができ、効率よく作業できる。
【０２０１】
また、側視画像撮像部４５により側視画像を取得する際に背景の影響を低減して載置台３１や観察対象物１００を把握しやすくすることができる。
【０２０２】
また、ユーセントリック機構を備えているので、観察対象物１００を複数の異なる角度から観察することができる。さらに、拡大観察用画像とは別に載置台３１を含む側視画像を取得して表示部２に表示することができる。
【０２０３】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈して
はならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
以上説明したように、本発明に係る拡大観察装置は、例えば、微小物体等の試料や電子部品、被加工物等のワークを拡大して観察する場合に使用することができる。
【符号の説明】
【０２０５】
１              観察部
２              表示部
３              コントローラ部（受付部）
４              マウス（受付部）
６              キーボード（受付部）
１０            ベース部
２５            対物レンズ
２６            レボルバ
３０            載置部
３１            載置台
４０            揺動軸
４５            側視画像撮像部
４５ｂ          ケーブル
５０            拡大観察画像撮像部（第１の撮像手段）
５１            同軸落射照明
６０            制御部
６１            画像処理部
６２            エッジ抽出部
６３            オートフォーカス部
６４            表示制御部
６５            背景影響低減部
６５ａ          背景判定部
６６            位置指標算出部
６７            合成処理部
６８            水平化部
８０            対物レンズＺ軸方向駆動部
８３            載置部Ｚ方向駆動部
８７            リング照明
８９            記憶部
１００          観察対象物
Ａ              拡大観察装置
Ｕ              軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５１Ｃ】
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【図５１Ｄ】
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【図５１Ｅ】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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