(57)【要約】【課題】汎用的な撮像装置を採用することができ、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの輝度値の強度バランスを常に一定に保つ。【解決手段】波長帯域ごとに定められた光量比率で紫外光を標本に照射して戻り光を撮影し、波長帯域ごとの仮画像を取得する仮画像取得工程ＳＡ４と、取得された波長帯域ごとの仮画像の輝度値を検出する輝度値検出工程ＳＡ６と、検出された仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正露光時間を算出する適正露光時間算出工程ＳＡ８と、算出された波長帯域ごとの適正露光時間のうち、最小の適正露光時間を全ての波長帯域の露光時間に設定する露光時間設定工程ＳＡ１４と、仮画像取得工程ＳＡ４時における光量比率で紫外光を標本に照射し、波長帯域ごとに露光時間設定工程ＳＡ１４により設定された露光時間で撮影を行う本撮影工程ＳＡ１５とを備える顕微鏡観察方法を提供する。【選択図】図４
2011007859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長帯域ごとに定められた光量比率で紫外光を被写体に照射して前記被写体から戻る戻り光を撮影し、前記波長帯域ごとの仮画像を取得する仮画像取得工程と、
該仮画像取得工程により取得された前記波長帯域ごとの前記仮画像の輝度値を検出する輝度値検出工程と、
該輝度値検出工程により検出された前記仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、前記波長帯域ごとに前記目標輝度値を得るための適正露光時間を算出する適正露光時間算出工程と、
該適正露光時間算出工程により算出された前記波長帯域ごとの前記適正露光時間のうち、最小の適正露光時間を全ての前記波長帯域の露光時間に設定する露光時間設定工程と、
前記光量比率で紫外光を前記被写体に照射して、前記波長帯域ごとに前記露光時間設定工程により設定された露光時間で撮影を行う本撮影工程と、
を備える顕微鏡観察方法。
【請求項２】
前記適正露光時間算出工程により算出される前記適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合に、前記波長帯域ごとに前記露光時間上限値の露光時間で前記目標輝度値を得るための適正ゲイン値を算出する適正ゲイン値算出工程と、
該適正ゲイン値算出工程により算出される前記波長帯域ごとの前記適正ゲイン値のうち、最小の適正ゲイン値を全ての前記波長帯域のゲイン値に設定するゲイン値設定工程と、
を備え、
前記露光時間設定工程が、前記適正ゲイン値が最小の波長帯域の適正露光時間うち、最小の適正露光時間を全ての前記波長帯域の露光時間に設定し、
前記本撮影工程が、前記光量比率で紫外光を前記被写体に照射して、前記波長帯域ごとに前記露光時間設定工程により設定された露光時間および前記ゲイン値設定工程により設定されたゲイン値で撮影を行う請求項１に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項３】
波長帯域ごとに定められた光量比率の初期照明光量で紫外光を被写体に照射して前記被写体から戻る戻り光を撮影し、前記波長帯域ごとの仮画像を取得する仮画像取得工程と、
該仮画像取得工程により取得された前記波長帯域ごとの前記仮画像の輝度値を検出する輝度値検出工程と、
該輝度値検出工程により検出された前記仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、前記波長帯域ごとに前記目標輝度値を得るための適正照明光量を算出する適正照明光量算出工程と、
該適正照明光量算出工程により算出された前記適正照明光量と前記初期照明光量との比率を記憶する比率記憶工程と、
前記波長帯域ごとの前記光量比率で、前記波長帯域ごとに前記適正照明光量算出工程により算出された前記適正照明光量の紫外光を前記被写体に照射して撮影を行い、本画像を取得する本撮影工程と、
該本撮影工程により取得された前記波長帯域ごとの本画像の輝度値を前記比率記憶工程により記憶された前記比率に基づいて補正する輝度値補正工程と、
を備える顕微鏡観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造プロセスでは、デバイスパターンの欠陥検査や構造観察などに光学顕微鏡が広く使用されており、近年のデバイスパターンの微細化や複雑化に伴い、光学顕微鏡に対し解像度のさらなる向上が要望されている。このような要望に応えるべく、照明光として紫外光を用いて高解像度化を実現した紫外線顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の紫外線顕微鏡装置は、照明に用いる紫外光の波長帯域を変化させて半導体デバイスを観察し、デバイス材料の反射率の変化を観察画像の画素値の変化によって検出することでデバイス材料を特定することとしている。
【０００３】
ここで、例えば、レジストを塗布した半導体デバイス等を標本とした場合に、過度の深紫外光を照射するとレジストを破壊してしまうおそれがある。このような標本に対しては、深紫外光の照明光量を積極的に落とすとともに、カメラのゲインを上げて高感度で撮影することが必要になる。しかしながら、従来の紫外線顕微鏡装置では、照明光量を変更すると、波長帯域ごとの輝度値の強度バランスが変動してしまうという不都合がある。
【０００４】
このような不都合に対して、照明光量を制御した場合でも波長帯域ごとの輝度値の強度バランスを一定に保つことができる内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載の内視鏡装置は、可視光領域の照明光の波長帯域ごとに露光時間の補正係数を持たせ、照明光の波長帯域に応じてリアルタイムで撮像素子の露光時間を制御することにより、波長帯域ごとの輝度値の強度バランスを一定に保つこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１６８４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の内視鏡装置は、波長帯域に応じてリアルタイムで撮像素子の露光時間を外部制御するため、撮像装置がこのような特殊な機能を有するものに制限されるという不都合がある。特に、紫外域の光にも対応可能な撮像装置であって、上記の特殊な機能を有するものとなると、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、汎用的な撮像装置を採用することができ、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの輝度値の強度バランスを常に一定に保つことができる顕微鏡観察方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、波長帯域ごとに定められた光量比率で紫外光を被写体に照射して前記被写体から戻る戻り光を撮影し、前記波長帯域ごとの仮画像を取得する仮画像取得工程と、該仮画像取得工程により取得された前記波長帯域ごとの前記仮画像の輝度値を検出する輝度値検出工程と、該輝度値検出工程により検出された前記仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、前記波長帯域ごとに前記目標輝度値を得るための適正露光時間を算出する適正露光時間算出工程と、該適正露光時間算出工程により算出された前記波長帯域ごとの前記適正露光時間のうち、最小の適正露光時間を全ての前記波長帯域の露光時間に設定する露光時間設定工程と、前記光量比率で紫外光を前記被写体に照射して、前記波長帯域ごとに前記露光時間設定工程により設定された露光時間で撮影を行う本撮影工程とを備える顕微鏡観察方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、仮画像取得工程により、波長帯域ごとに定められた光量比率で紫外光が被写体に照射され、被写体からの戻り光が撮影されて紫外光の波長帯域ごとの仮画像が取得される。そして、露光時間設定工程により、適正露光時間算出工程によって算出された波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正露光時間のうち最小の適正露光時間が全ての波長帯域の露光時間に設定された状態で、本撮影工程により撮影が行われることで、いずれの波長帯域においても輝度値が飽和しない画像を取得することができる。
【００１０】
この場合に、本撮影工程において、仮画像取得工程時における紫外光の波長帯域ごとの光量比率によって撮影を行うことで、紫外光の照明光量を変更した場合であっても波長帯域ごとの戻り光の強度バランスを一定に保つことができる。また、全ての波長帯域について共通の露光時間で撮影を行うことで、波長帯域ごとにリアルタイムで露光時間を外部制御する必要がなく、汎用的な撮像装置を用いて実施することができる。
したがって、汎用的な撮像装置を用いて、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの戻り光の強度バランスが常に一定に保たれた画像を取得して観察することができる。
なお、輝度値検出工程により検出される仮画像の輝度値としては、最大値、平均値、あるいは、最頻値（画像中に最も頻度が多い輝度値）を用いることとしてもよい。
【００１１】
上記発明においては、前記適正露光時間算出工程により算出される前記適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合に、前記波長帯域ごとに前記露光時間上限値の露光時間で前記目標輝度値を得るための適正ゲイン値を算出する適正ゲイン値算出工程と、該適正ゲイン値算出工程により算出される前記波長帯域ごとの前記適正ゲイン値のうち、最小の適正ゲイン値を全ての前記波長帯域のゲイン値に設定するゲイン値設定工程とを備え、前記露光時間設定工程が、前記適正ゲイン値が最小の波長帯域の適正露光時間うち、最小の適正露光時間を全ての前記波長帯域の露光時間に設定し、前記本撮影工程が、前記光量比率で紫外光を前記被写体に照射して、前記波長帯域ごとに前記露光時間設定工程により設定された露光時間および前記ゲイン値設定工程により設定されたゲイン値で撮影を行うこととしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、適正露光時間算出工程により算出された適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合に、所定の露光時間上限値の露光時間でゲイン値を調整することで、輝度値を飽和させることなく目標輝度値に抑えることが可能となる。
【００１３】
この場合に、ゲイン値設定工程により、適正ゲイン値算出工程によって算出された波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正ゲイン値のうち最小の適正ゲイン値が全ての波長帯域のゲイン値に設定されるとともに、露光時間設定工程により、適正ゲイン値が最小の波長帯域のうち適正露光時間が最小のものが全ての波長帯域の露光時間に設定された状態で、本撮影工程により撮影が行われることで、いずれの波長帯域においてもノイズが少なく輝度値が飽和しない画像を取得することができる。
【００１４】
本発明は、波長帯域ごとに定められた光量比率の初期照明光量で紫外光を被写体に照射して前記被写体から戻る戻り光を撮影し、前記波長帯域ごとの仮画像を取得する仮画像取得工程と、該仮画像取得工程により取得された前記波長帯域ごとの前記仮画像の輝度値を検出する輝度値検出工程と、該輝度値検出工程により検出された前記仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、前記波長帯域ごとに前記目標輝度値を得るための適正照明光量を算出する適正照明光量算出工程と、該適正照明光量算出工程により算出された前記適正照明光量と前記初期照明光量との比率を記憶する比率記憶工程と、前記波長帯域ごとの前記光量比率で、前記波長帯域ごとに前記適正照明光量算出工程により算出された前記適正照明光量の紫外光を前記被写体に照射して撮影を行い、本画像を取得する本撮影工程と、該本撮影工程により取得された前記波長帯域ごとの本画像の輝度値を前記比率記憶工程により記憶された前記比率に基づいて補正する輝度値補正工程とを備える顕微鏡観察方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、照射工程により波長帯域ごとに定められた光量比率の初期照明光量で紫外光が被写体に照射され、仮画像取得工程により被写体から戻る戻り光が撮影されて紫外光の波長帯域ごとの仮画像が取得される。そして、適正照明光量算出工程により、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正照明光量が算出され、本撮影工程により、適正照明光量の紫外光で撮影されることで、全ての波長帯域について適正な輝度値の本画像が取得される。
【００１６】
この場合に、本撮影工程において、仮画像取得工程時における紫外光の波長帯域ごとの光量比率を維持して撮影を行い、輝度値補正工程により、本撮影工程によって撮影された画像の輝度値を比率記憶工程により記憶された適正照明光量と初期設定光量との比率に基づいて補正することで、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの戻り光の強度バランスが一定に保たれた画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、汎用的な撮像装置を採用することができ、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの輝度値の強度バランスを常に一定に保つことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察方法に用いる顕微鏡装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の顕微鏡観察装置の照明ユニットを上方から見た平面図であり、（ｂ）は、図１の顕微鏡観察装置の照明ユニットを側方から見た側面図である。
【図３】図１の顕微鏡観察装置の表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察方法のフローチャート図である。
【図５】（ａ）は紫外光の波長帯域ごとの光量比率を示し、（ｂ）は紫外光の波長帯域ごとの光量比率に比例する照明光量を示す図である。
【図６】本発明の顕微鏡観察方法により取得された紫外光の波長帯域ごとの仮画像の露光時間とゲイン値を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る顕微鏡観察方法のフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の第３の変形例および第４の変形例に係る顕微鏡方法に用いられる顕微鏡観察装置の表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る顕微鏡方法に用いられる顕微鏡観察装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察方法のフローチャート図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡方法に用いられる顕微鏡観察装置の表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、照明光として紫外光を用いて半導体デバイス等を観察する方法であり、例えば、図１に示すような顕微鏡装置１００を用いて実施することができる。
【００２０】
まず、本実施形態に係る顕微鏡観察方法に用いられる顕微鏡装置１００について説明する。
顕微鏡装置１００は、紫外光を発する光源装置１０と、光源装置１０から発せられた紫外光を半導体デバイス等の標本（被写体）１に照射して標本１から戻る戻り光を観察する顕微鏡本体２０と、光源装置１０および顕微鏡本体２０を制御する制御装置４０とを備えている。
【００２１】
光源装置１０は、キセノンランプ等の光源１２を有する波長選択ユニット１６と、波長選択ユニット１６に対して電気的に接続され、波長選択ユニット１６の設定制御および駆動制御を行う駆動ユニット１８とを備えている。
【００２２】
波長選択ユニット１６は、光源１２から発せられた光の中から異なる複数の波長帯域の紫外光を抽出して射出するものである。この波長選択ユニット１６は、光源１２のほか、複数の内部シャッタ１３と、紫外光の波長帯域ごとに設けられ内部ＮＤフィルタ１４とを備え、内部シャッタ１３を適宜組み合わせて開閉させることにより、光源１２から発せられる光から異なる波長帯域の紫外光が抽出するとともに、内部ＮＤフィルタ１４を回転させて紫外光の波長帯域ごとに通過光量を変化させることにより、紫外光の波長帯域ごとの照明光量を変更させるようになっている。
駆動ユニット１８は、内部シャッタ１３の組み合わせを制御したり、内部ＮＤフィルタ１４の回転を制御したりするようになっている。
【００２３】
波長選択ユニット１６から射出される紫外光の波長帯域としては、例えば、波長帯域１（以下、λ１とする。）として２３０〜２７５ｎｍ、波長帯域２（以下、λ２とする。）として２７５〜３４０ｎｍ、波長帯域３（以下、λ３とする。）として３４０〜３８０ｎｍ、波長帯域４（以下、λ４とする。）として３８０〜４４０ｎｍが設定される。なお、波長帯域の数の設定および各波長帯域の幅の設定は、任意に行うことができるようになっている。
【００２４】
顕微鏡本体２０は、標本１が載置されるステージ２２と、標本１の上方に配置される対物レンズ２４と、照準機構２３を介してステージ２２を支持するとともに、対物レンズ２４が保持されるレボルバ２５が設けられた架台２６と、光源装置１０により発せられた紫外光を対物レンズ２４を介して標本１に照射する照明ユニット２８と、架台２６の上部に配置され、接眼ユニット３１が設けられた鏡筒３２とを備えている。また、顕微鏡本体２０には、紫外光が照射された標本１からの戻り光を撮影するカメラ（撮像装置）３４が備えられている。
【００２５】
ステージ２２は、照準機構２３により昇降移動させられるようになっている。ステージ２２を昇降移動させることで、対物レンズ２４に対する標本１の焦点合わせを行なうことができる。また、ステージ２２は、図示しない平面駆動機構によって対物レンズ２４の光軸に直交する方向に移動させられるようになっている。ステージ２２を対物レンズ２４の光軸に直交する方向に移動させることで、対物レンズ２４に対する標本１の観察位置を変化させることができる。
【００２６】
対物レンズ２４は、照明ユニット２８から射出される紫外光を標本１に照射する一方、標本１から戻る戻り光を集光して照明ユニット２８に戻すようになっている。この対物レンズ２４は、レボルバ２５に対して着脱自在に取り付けられており、レボルバ２５の回転動作によりステージ２２上に配置することができるようになっている。
【００２７】
照明ユニット２８は、光ファイバ３５およびファイバコネクタ３６を介して光源装置１０に接続されている。光源装置１０の波長選択ユニット１６から射出された紫外光は、光ファイバ３５により導光されて照明ユニット２８に入射されるようになっている。
【００２８】
この照明ユニット２８は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、光源装置１０から光ファイバ３５によって導光された紫外光を対物レンズ２４を介して標本１に照射させる照明光学系３７と、対物レンズ２４によって集光された標本１からの戻り光をカメラ３４に入射させる観察光学系３８とによって構成されている。観察光学系３８は、紫外光が照射された標本１の観察像を対物レンズ２４と協働して結像させるようになっている。
【００２９】
鏡筒３２は、図示しない結像レンズを内部に有している。この鏡筒３２は、ステージ２２の下部に配置されている照明装置（図示略）から標本１に向けて可視光を照射すると、標本１の可視観察像を対物レンズ２４と協働して結像させるようになっている。結像された可視観察像は、接眼ユニット９を介して目視観察することができるようになっている。
【００３０】
カメラ３４は、観察光学系３８から入射された戻り光を撮影して、言い換えれば、対物レンズ２４および観察光学系３８によって結像された観察像を撮像して、画像を取得するようになっている。また、カメラ３４は、取得した画像を制御装置４０へ出力するようになっている。
【００３１】
制御装置４０は、各種情報が入力される入力部４２と、カメラ３４により取得された画像を表示する表示部４４と、紫外光の波長帯域ごとの光量比率が格納される光量比率格納部４８と、紫外光の波長帯域ごとに撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出部５２と、光源装置１０およびカメラ３４を制御する制御部５４とを備えている。
【００３２】
入力部４２は、キーボード、マウス、および、通信装置等によって構成されている。この入力部４２は、表示部４４に表示される表示画面４７のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と連携して、操作者からの入力指示を取得することができるようになっている。
【００３３】
表示部４４は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成されている。この表示部４４は、図３に示すように、紫外光の波長帯域ごとに取得された画像（例えば、λ１画像、λ２画像、λ３画像、λ４画像）や、光量抑制指示ボタン４５および明るさ調整支持ボタン４６を表示画面４７に表示させるようになっている。
【００３４】
撮像パラメータ算出部５２には、目標輝度値、輝度値許容値、露光時間上限値等が記憶されるようになっている。また、撮像パラメータ算出部５２は、カメラ３４により取得された画像の最大輝度値を算出するようになっている。また、撮像パラメータ算出部５２は、目標輝度値に対する最大輝度値の割合を撮像時の露光時間に乗算して、目標輝度値を得るために最適な適正露光時間を算出するようになっている。
【００３５】
制御部５４は、光源装置１０の駆動ユニット１８を制御する光源制御部５５と、カメラ３４の露光時間およびゲイン値の調整し、カメラ３４を作動させるカメラ制御部５６とを備えている。
【００３６】
光源制御部５５は、波長選択ユニット１６から射出させる紫外光の波長帯域を指示する波長指示情報を出力して駆動ユニット１８を制御し、紫外光の波長帯域を切り替えるようになっている。また、光源制御部５５は、光量比率格納部４８から出力される波長帯域ごとの光量比率に基づいて駆動ユニット１８を制御し、波長帯域ごとの光量比率を維持したまま紫外光の照明光量を変更させるようになっている。
【００３７】
次に、このように構成された顕微鏡装置１００を用いて実施される本実施形態に係る顕微鏡観察方法について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、光源装置１０から波長帯域ごとに定められた光量比率で紫外光を標本１に照射し、カメラ３４により標本１から戻る戻り光を撮影して、波長帯域ごとの仮画像を取得するようになっている（仮画像取得工程）。
【００３８】
また、撮像パラメータ算出部５２において、カメラ３４により取得された波長帯域ごとの仮画像の輝度値を検出し（輝度値検出工程）、検出された仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正露光時間を算出するようになっている（適正露光時間算出工程）。
【００３９】
そして、撮像パラメータ算出部５２により、算出された波長帯域ごとの適正露光時間のうち、最小の適正露光時間を全ての波長帯域の露光時間に設定し（露光時間設定工程）、この状態で、光源装置１により仮画像取得工程時における光量比率で紫外光を標本１に照射し、カメラ３４により波長帯域ごとに共通の露光時間で本撮影を行うようになっている（本撮影工程）。
【００４０】
さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、適正露光時間算出工程により算出される適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合には、撮像パラメータ算出部５２において、波長帯域ごとに露光時間上限値の露光時間で目標輝度値を得るための適正ゲイン値を算出し（適正ゲイン値算出工程）、算出した波長帯域ごとの適正ゲイン値のうち、最小の適正ゲイン値を全ての波長帯域のゲイン値に設定するようになっている（ゲイン値設定工程）。
【００４１】
この場合、撮像パラメータ算出部５２において、露光時間設定時に、適正ゲイン値が最小の波長帯域の適正露光時間うち、最小の適正露光時間を全ての波長帯域の露光時間に設定するようになっている。そして、この状態で、本撮影工程時に、光源装置１０が仮画像取得工程時における光量比率で紫外光を標本１に照射して、カメラ３４により波長帯域ごとに露光時間設定工程により設定された共通の露光時間およびゲイン値設定工程により設定された共通のゲイン値で撮影を行うようになっている。
【００４２】
以下、各工程について図４のフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、撮像パラメータ算出部５２には、波長帯域の数（観察画像の数、ｎ）、目標輝度値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）、輝度値許容値（Ｉ＿Ｔｏｌ）、露光時間上限値（ＥＴ＿Ｌｉｍｉｔ）、ゲイン値１（ＧＡ）が入力される（ステップＳＡ１）。
【００４３】
仮画像取得工程においては、操作者が、表示部４４の明るさ調整指示ボタン５２をクリックすると、光量比率格納部４８から紫外光の波長帯域ごとの光量比率が光源制御部５５に入力される（ステップＳＡ２）。例えば、図５（ａ）に示すように、波長帯域の数を４つとした場合、各波長帯域（λ１、λ２、λ３、λ４）の光量比率をλ１＝１．０、λ２＝０．５、λ３＝０．２５、λ４＝０．１２５とする。
【００４４】
続いて、光源制御部５５により、駆動ユニット１３が制御されて波長選択ユニット２２内の内部ＮＤフィルタ１４が調整され、波長帯域ごとの照明光量が設定される（ステップＳＡ３）。照明光量は、波長帯域ごとに定められた光量比率と比例関係になるように設定される。また、少なくとも１つの波長帯域の照明光量が最大になるように各波長帯域の照明光量が設定される。各波長帯域の照明光量は、例えば、図５（ｂ）に示すように、照明光量の最大値を１２８とした場合に、λ１＝１２８、λ２＝６４、λ３＝３２、λ４＝１６となる。
【００４５】
続いて、カメラ制御部５６により、カメラ３４のゲイン値がゲイン値１に設定される。また、光源制御部５５により、駆動ユニット１３が制御されて、まず、λ１の波長帯域の紫外光を射出するように波長選択ユニット２２の内部シャッタ１３が設定される。
【００４６】
そして、光源１２の作動により照明ユニット２８から標本１にλ１の波長帯域の紫外光が照射されるとともに、これに連動して、カメラ制御部５６によりカメラ３３に撮像指示が出力され、λ１の波長帯域の紫外光による仮画像（λ１画像）が取得される（ステップＳＡ４）。カメラ３４により取得された仮画像は制御装置４１に出力される。
【００４７】
次に、輝度値検出工程においては、制御装置４１の撮像パラメータ算出部５２にカメラ３４から出力された仮画像が入力されるとともに、カメラ制御部５６から撮像時の露光時間（ＥＴ（ｉ））とゲイン値（ＧＡ（ｉ））が取得される（ステップＳＡ５）。
そして、撮像パラメータ算出部５２により、入力された仮画像に基づいて、λ１の波長帯域の紫外光による仮画像の最大輝度値（輝度値、Ｉ＿Ｍａｘ）が算出される（ステップＳＡ６）。
【００４８】
また、適正露光時間算出工程においては、撮像パラメータ算出部５２により、算出された最大輝度値と目標輝度値の差分の絶対値が輝度値許容値より大きい小さいかが判断される（ステップＳＡ７）。そして、差分の絶対値が輝度許容値より大きい場合は（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、撮像時の露光時間に基づいて、目標輝度値に対する最大輝度値の割合が撮像時の露光時間（ＥＴ）に乗算され、目標輝度値を得るために最適な適正露光時間（ＥＴ＿Ｃｏｎｆ）が算出される（ステップＳＡ８）。
【００４９】
算出された適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合には（ステップＳＡ９「ＹＥＳ」）、この適正露光時間が上限値に固定され、適正ゲイン値算出工程により、カメラ３４の撮像時のゲイン値が増大されて新たな適正ゲイン値が設定される（ステップＳＡ１０）。
【００５０】
一方、算出された適正露光時間が所定の露光時間上限値を超えない場合は（ステップＳＡ９「ＮＯ」）、この適正露光時間に決定される（ステップＳＡ１１）。そして、ステップＳＡ４に戻り、再び仮画像が取得されて、仮画像の最大輝度値が目標輝度値近傍の値となるまで同様の操作が繰り返される。
【００５１】
ステップＳＡ７において、画像の最大輝度値が目標輝度値と一致あるいは近傍の値になると（ステップＳＡ７「ＮＯ」）、λ１の波長帯域に対する目標輝度値を得るための撮像パラメータ（適正露光時間とゲイン値）の取得が完了する（ステップＳＡ１２）。
【００５２】
同様の操作（ステップＳＡ１〜ステップＳＡ１２）がλ２、λ３、λ４の波長帯域に対しても行われ（ステップＳＡ１３「ＮＯ」）、紫外光の各波長帯域による仮画像（λ２画像、λ３画像、λ４画像）が取得されて、全ての波長帯域に対して各々の撮像パラメータが取得される。
【００５３】
次に、露光時間設定工程およびゲイン値設定工程においては、全ての波長帯域の撮像パラメータが取得されると（ステップＳＡ１３「ＹＥＳ」）、各波長帯域の撮像パラメータの中で、適正ゲイン値が最小の波長帯域のうち適正露光時間が最小のものが抽出され、全ての波長帯域に対する共通の撮像パラメータとして設定される（ステップＳＡ１４）。
【００５４】
例えば、図６に示すように、適正ゲイン値が最小（ゲイン値１）の波長帯域λ１、λ２、λ４のうち、さらに適正露光時間が最小（２０ｍｓ）の波長帯域λ１の撮像パラメータに基づき、露光時間２０ｍｓ、ゲイン値１（０ｄＢ）が全ての波長帯域の撮像パラメータとして設定される。
【００５５】
本撮影工程においては、光源装置１により、仮画像取得工程時における紫外光の波長帯域ごとの光量比率で紫外光が標本１に照射され、カメラ３４により、波長帯域ごとに共通の露光時間およびゲイン値で撮影が行われる（ステップＳＡ１５）。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡観察方法によれば、露光時間設定工程により、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正露光時間のうち最小の適正露光時間が全ての波長帯域の露光時間に設定され、この状態で、本撮影工程により撮影が行われることで、いずれの波長帯域においても輝度値が飽和しない画像を取得することができる。
【００５７】
さらに、適正露光時間が所定の露光時間上限値を超える場合に、ゲイン値を調整することにより、輝度値を飽和させることなく目標輝度値に抑えることが可能となる。この場合に、ゲイン値設定工程により、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正ゲイン値のうち最小の適正ゲイン値が全ての波長帯域のゲイン値に設定されるとともに、露光時間設定工程により、適正ゲイン値が最小の波長帯域のうち適正露光時間が最小のものが全ての波長帯域の露光時間に設定された状態で、本撮影工程により撮影が行われることで、いずれの波長帯域においてもノイズが少なく輝度値が飽和しない画像を取得することができる。
【００５８】
そして、本撮影工程において、仮画像取得工程時における紫外光の波長帯域ごとの光量比率によって撮影を行うことで、紫外光の照明光量を変更した場合であっても波長帯域ごとの戻り光の強度バランスを一定に保つことができる。また、全ての波長帯域について共通の露光時間で撮影することで、波長帯域ごとにリアルタイムで露光時間を外部制御する必要がない。したがって、汎用的なカメラ３４を用いて、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの戻り光の強度バランスが常に一定に保たれた画像を取得して観察することができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、紫外光の波長帯域ごとの撮像パラメータとして露光時間およびゲイン値を調整することとして説明したが、ゲイン値は固定して露光時間のみを調整することとしてもよい。
また、本実施形態においては、輝度値検出工程により検出される仮画像の輝度値として、最大輝度値を用いることとして説明したが、これに代えて、輝度値の平均値、あるいは、輝度値の最頻値（画像中に最も頻度が多い輝度値）等を用いることとしてもよい。平均値あるいは最頻値を用いることにより、最大輝度値を用いた場合のカメラ３４のＳ／Ｎに起因する誤判定を回避することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、各波長帯域に対して仮画像を取得する度に撮像パラメータを算出することとしたが、全ての波長帯域の仮画像を取得した後で、各々の波長帯域の撮像パラメータを算出することとしてもよい。
また、本実施形態においては、紫外光の波長帯域ごとの光量比率を固定することとしたが、表示画面４７上にパラメータ設定部を設けて、操作者が任意に指定することができるようにしてもよい。また、初期設定ファイルなどを用いて、紫外光の波長帯域ごとの光量比率を予め設定することとしてもよい。また、観察する標本１や観察方法などに応じて紫外光の波長帯域ごとの光量比率をレシピ管理し、観察する標本１や観察方法によって光量比率を切り替えることとしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、少なくとも１つの波長帯域の照明光量が最大になるように設定することとしたが、第１の変形例に係る顕微鏡観察方法としては、少なくとも１つの波長帯域の照明光量が規定量以下となるように設定することとしてもよい。
【００６２】
この場合、例えば操作者が、表示画面４７上の明るさ抑制チェックボックス５３をチェックした上で、明るさ調整指示ボタン５２をクリックすることにより、本実施形態の顕微鏡観察方法の各工程が実行されることとすればよい。例えば、図５に示す紫外光の波長帯域ごとの光量比率に対して、λ１の波長帯域の照明光量の規定値を６４とすると、各波長帯域の照明光量は、λ１＝６４、λ２＝３２、λ３＝１６、λ４＝８となる。このようにすることで、標本１に照射される任意の紫外光のエネルギーを抑制し、標本１に与えるダメージを低減することができる。
【００６３】
また、第２の変形例に係る顕微鏡観察方法としては、輝度値検出工程において、撮像パラメータ算出部５２により、仮画像内の最大輝度値が算出された後に、最大輝度値が輝度飽和判定値以上か否かが判定されることとしてもよい。この場合、顕微鏡装置１００の撮像パラメータ算出部５２が、目標輝度値と露光時間上限値の他に、輝度明閾値と、輝度明閾値よりも値が低い輝度暗閾値と、輝度飽和判定値とを合わせて記憶することとすればよい。例えば、仮画像が８ｂｉｔデータで構成される場合、輝度暗閾値＝１００、輝度明閾値＝２００に設定し、輝度飽和判定値は、カメラ３４固有の輝度の上限値（例えば、２５５）に設定することとすればよい。
【００６４】
本変形例に係る顕微鏡観察方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図４に示す顕微鏡観察方法のフローチャートと構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
本変形例に係る顕微鏡観察方法は、まず、撮像パラメータ算出部５２に、波長帯域の数（観察画像の数、ｎ）、目標輝度値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）、輝度値許容値（Ｉ＿Ｔｏｌ）、露光時間上限値（ＥＴ＿Ｌｉｍｉｔ）、ゲイン値１（ＧＡ）に加えて、輝度暗閾値（Ｉ＿Ｄａｒｋ）、輝度明閾値（Ｉ＿Ｂｒｉｇｈｔ）、および輝度飽和判定地（Ｉ＿Ｊｕｄｇｅ）が入力される（ステップＳＡ１´）。
【００６５】
輝度値検出工程においては、撮像パラメータ算出部５２により、最大輝度値が輝度飽和判定値以上である場合に（ステップＳＡ６−１「ＹＥＳ」）、目標輝度値が輝度暗閾値（１００）に設定され（ステップＳＡ６−２）、一方、最大輝度値が輝度飽和判定値以下である場合に（ステップＳＡ６−１「ＮＯ」）、目標輝度値が輝度明閾値（２００）に設定されることとすればよい（ステップＳＡ６−３）。以降のフローは、図４に示す顕微鏡観察方法のフローと同じである。このようにすることで、画像の明るさ調整の高速性を向上することができる。
【００６６】
具体的には、以下の通りである。
画像内の最大輝度値が飽和状態である場合は、最適な露光時間を算出することができない。そのため、目標輝度値を得るのに必要な露光時間を算出するために何度も画像取得と適正露光時間の算出を繰り返さなければならず、露光時間の算出に時間がかかる。これに対し、本変形例に係る顕微鏡観察方法によれば、目標輝度値を意図的に小さく設定し、算出する適正露光時間を小さくすることで、飽和状態からすばやく切り抜けることができ、その結果、画像の明るさ調整の高速性を向上することができる。
【００６７】
また、第３の変形例に係る顕微鏡観察方法としては、図８に示すように、操作者がキーボードやマウスなどの入力部４２を用いて、表示画像４７に表示される画像の所定の領域のみを選択する境界６２を設定することとし、輝度値検出工程において、撮像パラメータ算出部５２により、境界６２の領域内部の画像のみを用いて各画像の最大輝度値を算出することとしてもよい。このようにすることで、画像内に明るさが大きく異なる領域が含まれている場合でも、画像の明るさ調整して実際に観察したい箇所を適切な明るさで観察することができる。
なお、境界６２で指定した領域をマスクするのか否かを設定するため、表示画面４７上にマスク設定チェックボックス５２を表示することとしてもよい。
【００６８】
また、第４の変形例に係る顕微鏡観察方法としては、仮画像取得工程においては、図９に示すように、標本１の観察箇所の欠陥座標値および欠陥形状等を含む欠陥情報７２が制御部４１に入力されこととしてもよい。この場合、顕微鏡装置１００の制御部５４が、モータ（図示略）等によってステージ２を水平方向に駆動制御するステージ制御部５８を備え、図８に示すように、表示画面４７に欠陥情報リスト６６が表示されることとしてもよい。なお、欠陥情報７２には、外部の前工程の検査装置等によって得られた欠陥座標値および欠陥寸法等が含まれこととし、標本１がステージ２に載置されるとこれらの欠陥情報が制御部４１に入力されることとしてもよい。また、標本１は、搬送ロボット７４等を通じて、既知のアライメント方法でセンサ検出され、正確に位置決め制御されてステージ２２に載置されることとしてもよい。
【００６９】
本変形例においては、制御部４１により、表示部４４を通じて表示画面４７に欠陥情報リスト６６が表示され、操作者が入力部４２を用いて欠陥情報リスト６６の任意の欠陥番号を選択すると、制御部５４のステージ制御部５８により、ステージ２が水平移動させられて、その欠陥番号の欠陥座標値が画像の視野中心になるように位置決めされることとしてもよい。また、位置決めが完了すると、表示部４４により、その欠陥番号の欠陥寸法に基づいて欠陥部分に境界６２が自動設定され、撮像パラメータ算出部５２により、境界６２の領域外部もしくは領域内部、すなわち、欠陥がない部分の画像を用いて最大輝度値が算出されることとしてもよい。このようにすることで、操作者が境界６２を設定することが不要になり、画像の明るさ調整のスループットを向上することができる。
【００７０】
なお、本変形例に係る顕微鏡観察方法により欠陥画像を取得する場合、その後工程で画像処理を行い、標本画像から欠陥品種を自動判定すること（欠陥自動認識・分類）としてもよい。例えば、ロジック回路のような周期性パターンの標本を観察する場合には、欠陥が含まれているセルとその隣接セルの画像を連続して取得した上で比較評価することが多い。このような場合に、欠陥のない領域部分の明るさが大きく異なっていると比較評価が困難になる。本変形例に係る顕微鏡観察方法によれば、欠陥のない領域部分の明るさが大きく異なることがなく、安定した明るさの画像を取得することができる。
【００７１】
なお、本変形例においては、操作者が任意の欠陥番号を選択するのではなく、制御部４１により、欠陥情報７２に含まれる全欠陥が順に位置決め制御され、画像の明るさ調整が行われて画像が取得されることとしてもよい。また、欠陥情報７２の内部に観察有無のフラグを設けることとし、このフラッグに応じて画像を取得することとしてもよい。また、欠陥情報７２の内部に標本１の品種情報を設けることとし、この品種情報に応じて、境界６２の領域内部と領域外部のどちらの領域画像を用いて最大輝度値を算出するかという情報をレシピ管理することとしてもよい。
【００７２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察方法について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、カメラ３４の露光時間およびゲイン値を変更しない点で第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る顕微鏡観察方法と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、第１の実施形態に係る顕微鏡観察方法に用いられる顕微鏡装置１００を用いて実施することができる。
【００７３】
本実施形態に係る顕微鏡観察方法は、光源装置１０から波長帯域ごとに定められた光量比率の初期照明光量で紫外光を標本１に照射し、カメラ３４により標本１から戻る戻り光を撮影して、波長帯域ごとの仮画像を取得するようになっている（仮画像取得工程）。
【００７４】
また、撮像パラメータ算出部５２において、カメラ３４により取得された波長帯域ごとの仮画像の輝度値を検出し（輝度値検出工程）、検出された仮画像の輝度値と目標輝度値との割合に基づき、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正照明光量を算出するようになっている（適正照明光量算出工程）。
【００７５】
また、撮像パラメータ算出部５２により、算出された適正照明光量と初期照明光量との比率を記憶するようになっている（比率記憶工程）。また、光源装置１０により、仮画像取得工程時における波長帯域ごとの光量比率で、波長帯域ごとに適正照明光量算出工程により算出された適正照明光量の紫外光を標本１に照射し、カメラ３４により標本１からの戻り光を撮影して本画像を取得するようになっている（本撮影工程）。そして、本撮影工程により取得された波長帯域ごとの本画像の輝度値を比率記憶工程により記憶された比率に基づいて補正する（輝度値補正工程）ようになっている。
【００７６】
本実施形態においては、顕微鏡装置１００の光量比率格納部４８が、波長選択ユニット２２から射出させる紫外光の各波長帯域の強度比率を記憶するとともに、各波長帯域の補正光量比率も記憶するようになっている。また、光源制御部５５は、波長指示情報と光量比率格納部４８から入力される各波長帯域の光量比率に基づいて駆動ユニット１３を制御するとともに、撮像パラメータ算出部５２によって算出された最適光量に基づいて、波長選択ユニット２２内の内部ＮＤフィルタ１４を設定して、波長帯域ごとに紫外光の光量を変更するようになっている。
【００７７】
以下、各工程について図１０のフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、撮像パラメータ算出部５２には、波長帯域の数（観察画像の数、ｎ）、目標輝度値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）、輝度値許容値（Ｉ＿Ｔｏｌ）、ゲイン値１（ＧＡ）が入力される（ステップＳＢ１）。
仮画像取得工程においては、光源制御部５５により、紫外光の波長帯域ごとの照明光量（Ｌｉｇｈｔ（ｉ））が設定される（ステップＳＢ３）。そして、撮像パラメータ算出部５２にカメラ３４から出力されたλ１の波長帯域の仮画像が入力されるとともに、光源装置制御部５４ａからλ１の波長帯域の撮像時の照明光量が取得される。
【００７８】
輝度値検出工程においては、撮像パラメータ算出部５２により、入力された仮画像に基づいて、画像の最大輝度値が算出される（ステップＳＡ６）。
また、適正照明光量算出工程においては、撮像パラメータ算出部５２により、算出された最大輝度値と目標輝度値の差分の絶対値が輝度値許容値より大きい小さいかが判断される（ステップＳＡ７）。
【００７９】
差分の絶対値が輝度許容値より大きい場合は（ステップＳＡ７「ＹＥＳ」）、目標輝度値に対する最大輝度値の割合が撮像時の照明光量に乗算され、目標輝度値を得るために最適な適正照明光量（Ｌｉｇｈｔ＿Ｃｏｎｆ）が算出される（ステップＳＢ８）。そして、光源制御部５５により、適正照明光量とするために、波長選択ユニット２２のλ１の波長帯域の内部ＮＤフィルタ１４が設定され、再び仮画像の取得と適正照明光量の算出が行われる（ステップＳＢ９）。このようにして、画像の最大輝度値が目標輝度値となるまで、ステップＳＡ４〜ステップＳＢ９の操作が繰り返される。
【００８０】
比率記憶工程においては、画像の最大輝度値が目標輝度値と一致あるいは近傍の値になると（ステップＳＡ７「ＮＯ」）、そのときの適正照明光量が設定される（ステップＳＢ１０）。そして、適正照明光量と適正化する前の初期設定光量との比率が計算され、λ１の波長帯域に対する目標輝度値を得るための撮像パラメータ（補正光量比率）の取得が完了する。取得された撮像パラメータは、光量比率格納部４８の補正光量比率に格納される（ステップＳＢ１１）。
【００８１】
同様の操作（ステップＳＡ４〜ステップＳＢ１１）がλ２、λ３、λ４の波長帯域に対しても行われ（ステップＳＡ１２「ＮＯ」）、全ての波長帯域に対して各々の撮像パラメータが取得される。
【００８２】
本撮影工程においては、光源装置１０により、仮画像取得工程時における波長帯域ごとの光量比率で、波長帯域ごとに適正照明光量算出工程により算出された適正照明光量の紫外光が標本１に照射され、カメラ３４により標本１からの戻り光が撮影されて本画像が取得される（ステップＳＢ１３）。
輝度値補正工程においては、本撮影工程により取得された波長帯域ごとの本画像の輝度値が、光量比率格納部４８に記憶された比率に基づいて補正される（ステップＳＢ１４）。
【００８３】
操作者は、図１１に示すように、表示画面４７上で、表示切替チェックボックス５７のチェックをＯＮ／ＯＦＦすることによって、全ての波長帯域の画像を同じ明るさで表示するか、あるいは各波長帯域の画像の輝度値を光量比率格納部４８の補正光量比率で除算して表示するかを選択することができる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡観察方法によれば、適正照明光量算出工程により、波長帯域ごとに目標輝度値を得るための適正照明光量が算出され、本撮影工程により、適正照明光量の紫外光で撮影されることで、全ての波長帯域について適正な輝度値の本画像が取得される。
【００８５】
この場合に、本撮影工程において、仮画像取得工程時における紫外光の波長帯域ごとの光量比率で撮影を行い、輝度値補正工程により、本画像の輝度値を比率記憶工程により記憶された適正照明光量と初期設定光量との比率に基づいて補正することで、紫外光の照明光量を変更した場合でも波長帯域ごとの戻り光の強度バランスが一定に保たれた画像を得ることができる。一方、標本１の反射率特性に起因して、照明光の波長帯域によっては画像の明るさが暗い場合には、表示画面４７上の切替操作で容易に明るい画像を観察することもできる。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
また、例えば、上記各実施形態においては、紫外光の波長帯域としてλ１、λ２、λ３、λ４を例示して説明したが、これに限定されものでなく、例えば、波長帯域を４つ以下に分けることとしてもいいし４つ以上に分けることとしてもよく、波長が重ならないように分けることとすればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１    標本（被写体）
ＳＡ４    ステップＳＡ４（仮画像取得工程）
ＳＡ６    ステップＳＡ６（輝度値検出工程）
ＳＡ８    ステップＳＡ８（適正露光時間算出工程）
ＳＡ１０    ステップＳＡ１０（適正ゲイン値算出工程）
ＳＡ１４    ステップＳＡ１４（露光時間設定工程，ゲイン値設定工程）
ＳＡ１５    ステップＳＡ１５（本撮影工程）
ＳＢ８    ステップＳＢ８（適正照明光量算出工程）
ＳＢ１１    ステップＳＢ１１（比率記憶工程）
ＳＢ１３    ステップＳＢ１３（本撮影工程）
ＳＢ１４    ステップＳＢ１４（輝度値補正工程）
【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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