(57)【要約】【課題】従来の調光の場合、操作に時間がかかり、発光曲線も非線形であることから調光アルゴリズムが複雑である。また、照明光をガイドしているので、光損失や光ガイドが損傷する場合もあり、これら諸問題を解決する画像処理装置の実現が望まれている。【解決手段】対象物を拡大する顕微鏡と、上記顕微鏡の対象物像を撮像する撮像部と、上記撮像部から得られる映像信号の内、少なくとも輝度レベルを検出する画像処理手段と、上記対象物に所定の光を照射する照明装置と、上記照明装置の照明レベルを制御する照明制御手段を有し、上記照明装置は、ほぼ直線的に変化する照明特性を有し、上記照明制御手段は、上記画像処理手段で検出される輝度レベルが所定の目標輝度レベルとなるように上記照明装置の照明レベルを制御するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を拡大する顕微鏡と、上記顕微鏡の対象物像を撮像する撮像部と、上記撮像部から得られる映像信号の内、少なくとも輝度レベルを検出する画像処理手段と、上記対象物に所定の光を照射する照明装置と、上記照明装置の照明レベルを制御する照明制御手段を有し、上記照明装置は、ほぼ直線的に変化する照明特性を有し、上記照明制御手段は、上記画像処理手段で検出される輝度レベルが所定の目標輝度レベルとなるように上記照明装置の照明レベルを制御することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、上記顕微鏡は、複数の異なる倍率を有する対物レンズを有し、上記照明制御手段は、上記複数の異なる倍率を有する対物レンズに対応して上記照明装置の照明レベルを変化させる機能を有し、上記対物レンズの切替に応じて上記照明装置の照明レベルを切替えることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関し、特に、自動調光機能を有する画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡を用いて被写体像を拡大し、拡大した被写体像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像装置からなるテレビカメラで撮像し、このテレビカメラから出力された映像信号を画像処理し、検査や測定を行う検査装置または測定装置がある。例えば、線幅測定装置あるいは寸法測定装置は、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板上の成膜、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display ）基板上に形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）あるいは、半導体集積回路の、例えば、配線マスクのパターン幅、パターン間隔などの測定を行う装置である。また、ＦＰＤ基板自体及びＦＰＤ基板上の成膜の欠陥検査装置、例えば、ＬＣＤ基板上のＴＦＴ膜やＰＤＰ（Plasma Display Panel）に塗布された蛍光体塗布層やリブの欠陥検査装置もある。
【０００３】
さて、線幅測定装置または寸法測定装置は、例えば、透明ガラス基板（以下、対象物という。）上に形成された薄膜パターンに光を照射して得られるパターン像を顕微鏡で拡大し、その画像をＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像して得られるパターン像を画像処理して、寸法を測定する。なお、線幅測定装置、寸法測定装置、線幅検査装置、寸法検査装置あるいは欠陥検査装置等を代表した画像処理装置と総称する。
【０００４】
上記の画像処理装置においては、測定や検査等のために対象物に照明光を照射しているが、測定や検査結果等のばらつきを少なくするため、ＣＣＤカメラ等の撮像装置から得られる映像信号の強度（輝度）がほぼ一定となるように照明を制御する機能（以下、自動調光する機能という。）を備えている。
【０００５】
従来の上記の画像処理装置の自動調光する機能について説明する。図７は、従来の画像処理装置の一例の概略構成のブロック図を示す。図７において、１０１は、対象物、１０２は、顕微鏡、１０３は、対物レンズである。対物レンズ１０３は、対象物１０１の光学像を拡大するため、拡大倍率の異なる対物レンズを備えている。図７では、３個の対物レンズ１０３が示されている。１０４は、ＣＣＤカメラ等の撮像部、１０５は、映像信号、１１５は、画像処理部、１１６は、モニタ等の表示部、１１７は、ステージ制御部、１１８は、ＸＹ軸ステージ、１１９は、Ｚ軸ステージ、１２０は、照明制御部、１２１は、発光制御信号、１２２は、照明装置、例えば、照明用光源であり、この例では、ハロゲンランプを示す。１２３は、光ファイバ等の光ガイド、１２４は、顕微鏡１０２の光軸、１２５は、ビームスプリタ、１２６は、レンズ、１２７は、反射鏡、１２８は、光ガイド１２３からの光の光路を示す。照明用光源１２２からの光は、光ガイド１２３、レンズ１２６、反射鏡１２７、ハーフミラー１２５を通過して対象物１０１を照射するように構成されている。また、１３０は、操作部であり、装置の操作や各種の設定を行う。この画像処理装置の動作を簡単に説明する。
【０００６】
顕微鏡１０２の試料等の対象物台（ＸＹ軸ステージ）１１８上に搭載された対象物１０１は、対物レンズ１０３で、所望の大きさに拡大され、ハーフミラー１２５を介して撮像部１０４に投影される。撮像部１０４では、投影された対象物の像が光電変換され映像信号に変換され、映像信号伝送路１０５を介して画像処理部１１５に入力される。画像処理部１１５では、入力された映像信号から輝度信号を抽出し、照明制御部１２０に供給する。照明制御部１２０では、供給された輝度信号と所定の目標輝度レベルとを比較し、比較結果に基づき発光制御信号１２１を出力し、ハロゲンランプ１２２の照明レベルを制御する。なお、所定の目標輝度レベルとは、画像処理装置の画像処理部１１５での測定、検査等を行うために十分な輝度信号レベルが得られる明るさを意味する。そして、所定の目標輝度レベルは、対象物１０１に前もって照明光を照射し、実験的に設定しておく。また、対象物の台１１８は、ＸＹ軸ステージにより駆動され、撮影する対象物の所望部分の位置決めを行い、また、Ｚ軸ステージ１１９は、対物レンズ１０３の焦点合わせを行う。そして、ＸＹ軸ステージ１１８およびＺ軸ステージ１１９は、ステージ制御部１１７で制御されるように構成されている。
【０００７】
さて、上記の画像処理装置の自動調光の動作について、図８を用いて説明する。図８は、例えば、ハロゲンランプ１２２の照明レベルと映像信号の輝度レベルとの関係を示す図である。図８において、横軸は、ハロゲンランプ１２２の照明レベルを示すもので、例えば、照明制御部１２０からの発光信号、例えば、制御電圧に対応している。縦軸は、撮像部１０４からの映像信号から画像処理部１１５で抽出された輝度信号レベルであり、ハロゲンランプ１２２の照明レベルの変化に応じて変化する。そして、照明光がハロゲンランプ１２２の場合、曲線８０１のように非線形となる。なお、この場合の輝度信号レベルは、例えば、撮像部１０４から得られる１画面の映像信号の中の最大輝度レベルに設定している。また、曲線８０１は、対象物１０１の材質や表面の反射率、あるいは、光源の種類等で変化することはいうまでもないが、前もって実験的に測定し、作成することができる。
【０００８】
さて、図８において、ハロゲンランプ１２２の照明レベルＬ１では、画像処理部１１５で抽出された輝度信号レベルＢ１に対応することを示している。同様に照明レベルＬ２では、輝度レベルＢ２、照明レベルＬ３では、輝度レベルＢ３、照明レベルＬ４では、輝度レベルＢ４に対応することを示している。そして、輝度レベルＢ０は、画像処理装置の自動調光する目標輝度レベル（一点鎖線で示す。）を示している。
【０００９】
次に、照明制御部１２０による調光動作について図８を用いて説明する。まず、照明レベルは、図８から次の（１）で示すようになる。
【００１０】
照明レベルＬ１＜照明レベルＬ２＜照明レベルＬ３＜照明レベルＬ４・・・（１）
図８において、画像処理部１１５で検出された映像信号の輝度レベルＢが、目標輝度レベルＢ０に非常に近い場合、例えば、検出された輝度レベルＢが非調光範囲Ｓ１内にある場合は、照明は、十分であると判断し、照明レベルを変更しない。例えば、検出された輝度レベルＢが輝度レベルＢ４であり、非調光範囲Ｓ１内にあるので、その時の照明レベルＬ４は、変更する必要がない。従って、この照明レベルＬ４で画像処理装置を動作させればよいことが分かる。
【００１１】
同様に、画像処理部１１５で検出された映像信号の輝度レベルＢが、微調整範囲Ｓ２あるいはＳ３の範囲にある場合には、目標輝度レベルＢ０から僅かに離れているので、照明レベルＬを微調整する。例えば、図８において、検出された輝度レベルＢが輝度レベルＢ３であり、微調整範囲Ｓ３内にある。その時の照明レベルは、Ｌ３であるので、照明制御部１２０からの発光制御信号１２１でハロゲンランプ１２２の照明レベルＬを大きくし、目標輝度レベルＢ０に近づくように制御する。その結果、非調光範囲Ｓ１内に調整される。
【００１２】
また、画像処理部１１５で検出された映像信号の輝度レベルＢが、粗調整範囲Ｓ４あるいはＳ５の範囲にある場合には、目標輝度レベルＢ０から大きく離れているので、照明レベルＬを粗調整する。例えば、図８において、検出された輝度レベルＢが輝度レベルＢ２あるいはＢ１の場合であり、粗調整範囲Ｓ５内にある。その時の照明レベルは、Ｌ２あるいはＬ１であるので、照明制御部１２０からの発光制御信号１２１でハロゲンランプ１２２の照明レベルＬを大きく変化させ、目標輝度レベルＢ０に近づくように制御する。その結果、照明レベルが変更され、変更後に検出された輝度レベルは、非調光範囲Ｓ１内に調整され、調光が終了する。
【００１３】
以上のように画像処理部１１５は、照明制御部１２０に目標輝度レベルＢ０との差が小さくなるように照明レベルを変更する制御信号を出力する。照明制御部１２０は、制御信号に応答して照明レベルを変更するように発光制御信号１２１をハロゲンランプ１２２に出力し、ハロゲンランプ１２２の照明レベルを制御することによって自動調光する。なお、発光制御信号１２１は、例えば、ハロゲンランプ１２２の発光電圧を可変するための電圧可変信号である。
【００１４】
さて、このような従来の画像処理装置で使用されているハロゲンランプ等の照明装置では、照明レベルＬに対する輝度レベルＢの関係が図８の曲線８０１で示されるように非線形であるため、調光のための照明レベルの調節が複雑になる。また、上述したように測定する対象物の材質や反射率が変わると、曲線８０１も変更する必要がある。更に、対物レンズ１０３の倍率を変更すると、曲線８０１も変更する必要がある等、照明装置の照明レベルＬに対する輝度レベルＢの関係が非線形であることにより複雑な調光が必要である。
【００１５】
特に、上述の従来の調光の場合、照明装置の照明レベルを変えると、実際に照明強度が変わるまでに数秒から数分かかり、１回の調光毎に照明装置の特性に応じた待ち時間が必要であった。更に、検出された輝度レベルＢが、目標輝度レベルＢ０より遠く離れている場合は、数回の調光操作が必要となり、調光のための時間がかかる。また、発光曲線が非線形であることから調光アルゴリズムが複雑で、レンズの倍率毎にパラメータ等を変える必要があった。例えば、顕微鏡の倍率毎にパラメータを変えないと、調光時間が増大したり、ハンチングしたりする問題もある。
【００１６】
また、照明装置から光ガイドを用いて照明光をガイドしているので、光損失も発生する。特に、対象物が大きい場合、画像処理装置の大型化に伴い、光ガイドが数ｍと長くなるが、光ガイドの長さに比例して照明光の損失が増加し、例えば、４０％〜７０％程度減衰する。また、顕微鏡側が可動する場合は、光ガイドが損傷する場合もあり、これら諸問題を解決する画像処理装置の実現が望まれている。
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−２８３１９号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来の調光の場合、操作に時間がかかること、また、発光曲線が非線形であることから調光アルゴリズムが複雑である。更に、照明装置から光ガイドを用いて照明光をガイドしているので、光損失や光ガイドが損傷する場合もあり、これら諸問題を解決する画像処理装置の実現が望まれている。
【００１９】
本発明の目的は、簡単な操作で調光できる画像処理装置を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、応答性が良く、リニアリティーの良い調光手段を用いた画像処理装置を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、光ガイドを不要にする画像処理装置を提供することである。
【００２２】
本発明の更に他の目的は、調光のダイナミックレンジを広くできる画像処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、対象物を拡大する顕微鏡と、上記顕微鏡の対象物像を撮像する撮像部と、上記撮像部から得られる映像信号の内、少なくとも輝度レベルを検出する画像処理手段と、上記対象物に所定の光を照射する照明装置と、上記照明装置の照明レベルを制御する照明制御手段を有し、上記照明装置は、ほぼ直線的に変化する照明特性を有し、上記照明制御手段は、上記画像処理手段で検出される輝度レベルが所定の目標輝度レベルとなるように上記照明装置の照明レベルを制御するように構成される。
【００２４】
また、本発明の画像処理装置において、上記照明装置は、ＬＥＤで構成される。
【００２５】
また、本発明の画像処理装置において、上記画像処理手段は、記憶部を有し、上記記憶部に上記照明装置の照明レベルと、上記照明レベルに対応する上記映像信号の輝度レベルが記憶されているように構成される。
【００２６】
また、本発明の画像処理装置において、上記顕微鏡は、複数の異なる倍率を有する対物レンズを有し、上記照明制御手段は、上記複数の異なる倍率を有する対物レンズに対応して上記照明装置の照明レベルを変化させる機能を有し、上記対物レンズの切替に応じて上記照明装置の照明レベルを切替えるように構成される。
【００２７】
また、本発明の画像処理装置において、上記照明装置の照明レベルを変化させる機能は、上記照明装置に供給されるパルス電流のパルス幅を変化させる機能である。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、操作が簡単で、自動調光できる画像処理装置の実現が可能となる。また光ガイドを使わないため、照明効率が良く、低消費電力化が図れる。また、照明装置が長寿命で、消耗品である光ガイドも無いため、ランニングコストが安い。また、調光装置が簡単なため、画像処理部や照明制御部に組み込み、ユニット化できるので、装置の小型化が図れる。また、調光アルゴリズムが簡単なため、顕微鏡の倍率毎にパラメータを準備する必要もない。更に、様々な倍率で測定する場合に各倍率で適正なダイナミックレンジを得ることができる等、極めて優れた画像処理装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成のブロック図である。１０６は、映像分配器、１０７、１０８は、映像信号、１０９は、調光制御信号、１１０は、自動調光部、１１１は、照明制御信号、１１２は、照明制御部、１１３は、発光信号、１１４は、照明装置である。なお、図７と同じものには同じ符号が付されている。次に、この画像処理装置の動作について説明する。
【００３０】
図１において、撮像部１０４からの映像信号１０５は、映像分配器１０６に供給される。映像分配器１０６では、映像信号１０５を自動調光部１１０と画像処理部１１５とに分配する。自動調光部１１０では、入力された映像信号から所定の輝度レベルを演算し、照明制御部１１２に照明制御信号１１１を出力する。ここで、自動調光部１１０は、画像処理手段ともいう。なお、自動調光部１１０については後述する。照明制御部１１２では、照明制御信号１１１から電流値を一定に保ち、後述する高周波点灯のパルス幅を可変したパルス信号とし、これを発光信号１１３として照明装置１１４に出力する。これによって照明装置１１４は、自動調光される。なお、この場合の照明装置１１４は、後述する、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を高周波点灯し、パルス幅を可変制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）のような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置が用いられる。
【００３１】
図２は、本発明で用いられるＬＥＤのような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置の照度特性図を示している。図２において、横軸は、照明装置の照明レベルを表し、縦軸は、映像信号から検出される輝度レベルを示している。そして、ＬＥＤのような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置では、照明レベルと輝度レベルとは、直線２０１のようにほぼ直線的に変化する。なお、直線２０１の傾きは、対象物１０１の材質あるいは反射率等で変化するので、画像処理装置を動作する前に、前もって、対象物１０１に照明装置１１４から照明光を照射し、直線２０１を前もって実験的に求めておくことができる。また、目標輝度レベルは、前述した場合と同様に画像処理装置の画像処理部１１５での測定、検査等を行うに十分な輝度信号レベルが得られる明るさを意味する。例えば、輝度レベルは、映像信号のレベルを１Ｖｐｐ（peak to peak）とした場合、約０．７Ｖ〜０．３Ｖのレベルである。そして、所定の目標輝度レベルは、対象物１０１に前もって照明光を照射し、実験的に設定しておく。また、これらのデータは、前もって記憶部に記憶しておく。
【００３２】
このようにすると、図２から照明レベルが、Ｌ１の場合、検出される輝度レベルＢは、Ｂ１であるので、目標輝度レベルＢ０を得るための照明レベルＬは、次式で求めることができる。
【００３３】
照明レベルＬ＝（Ｌ１／Ｂ１）×目標輝度レベルＢ０・・・・・・・（２）
次に、自動調光部１１０および照明制御部１１２について詳細に説明する。図３は、自動調光部１１０および照明制御部１１２の具体的な構成を示すブロック図である。図３において、入力端子３０１には、映像分配器１０６からの映像信号１０８が供給される。また、入力端子３０２には、画像処理部１１５からの調光制御信号１０９が供給される。自動調光部１１０の映像入力部３０３では、映像信号１０８から輝度レベルＢ、例えば、輝度レベルＢ１を検出し、演算部３０５に供給する。メモリ部（記憶部）３０４では、予め画像処理部１１５から調光制御信号１０９として所定の目標輝度レベルＢ０が供給され、記憶されている。なお、所定の目標輝度レベルＢ０は、例えば、操作部１３０により設定することができる。また、現在の照明レベルＬ、例えば、照明レベルＬ１が演算部３０５の出力から入力され、記憶されている。この照明レベルＬ１が演算部３０５に供給される。演算部３０５では、輝度レベルＢ１、照明レベルＬ１および目標輝度レベルＢ０とから式（２）に基づいて照明レベルＬを演算で求め、照明制御信号１１１を照明制御部１１２に供給する。なお、メモリ部３０４には、照明レベルＬ１と、この照明レベルＬ１に対応する輝度レベルＢ１を記憶しておけば、照明レベルＬに対して輝度レベルＢは、演算部３０５で式（２）により演算できる。しかし、メモリ部３０４に図２に示す照度特性をデータとして記憶し、所定の照明レベルＬに対して輝度レベルＢを出力することもできる。ここで、照明制御信号１１１は、例えば、パルス幅を８ビットのデジタル信号として照明制御部１１２に供給している。
【００３４】
照明制御部１１２は、パルス電流生成部３０６および記憶部３０７を有している。パルス電流生成部３０６は、照明制御信号１１１が入力され、照明装置１１４、例えば、ＬＥＤが所定の照明レベルで発光するようなパルス電流（またはパルス電圧）を生成する。本実施例では、例えば、後述するような１ＫＨｚの高周波パルスで、点灯パルス幅Ｗの矩形のパルスを発生する。また、記憶部３０７は、後述する所定の点灯パルス幅Ｗまたはデユーテイ（Duty）比Ｄを記憶している。
【００３５】
図４は、照明制御部１１２の動作を説明するための図であり、映像信号との関係も合わせて示してある。なお、横軸は、時間を表している。まず、図４（Ａ）は、映像信号の１フレーム期間、例えば、（１／３０）秒である。Ｓは、垂直同期信号を表す。なお、本実施例では、プログレッシブタイプの走査で、フレーム単位で説明するが、飛越し走査で、フィールド単位でも同様である。図４（Ｂ）は、１フレーム期間の内、帰線期間Ｔ１と映像期間Ｔ２を示している。
【００３６】
図４（Ｃ）は、露光時間Ｔ３と映像信号Ｖを示している。図４（Ｃ）において、露光時間Ｔ３は、カメラ部１０４が対象物１０１を撮像するために露光する期間であり、適宜決定される。なお、前のフレームで露光された電荷が次のフレームの映像期間Ｔ２で読み出されるが、この露光と読出しの動作は、従来のＣＣＤの動作であり、良く知られているので、詳細な説明は省略する。映像信号Ｖは、撮像部１０４から出力される映像信号Ｖを模式的に表示したもので、本実施例では、この映像信号Ｖから最大の輝度レベルＢが映像入力部３０３で検出される。
【００３７】
図４（Ｄ）は、自動調光部１１０の演算部３０５で演算するタイミングを示している。本実施例では、映像期間Ｔ２の終了する直前の部分、例えば、数本文の水平走査期間に演算部３０５での演算時間Ｔ４を割り当てている。
【００３８】
図４（Ｅ）は、上記演算部３０５で得られた照明レベルＬを照明装置１１４、例えば、ＬＥＤを発光させる方法を示している。なお、図４（Ｅ）の時間軸は、拡大して示してあり、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の時間軸とは、異なっている。本実施例では、自動調光部１１０の演算部３０５から供給される照明制御信号１１１に基づいてＬＥＤ１１４の発光を制御する。この方法について、図４（Ｅ）を用いて説明する。図４（Ｅ）において、横軸は、時間、縦軸は、ＬＥＤ１１４に供給する電流値を示している。また、Ｔは、ＬＥＤ１１４の発光周期を、また、Ｗ１、Ｗ２は、点灯期間を表している。従って、本実施例のＬＥＤ１１４の点灯方式は、高周波点灯であり、照明レベルＬは、点灯パルスの幅Ｗ１、Ｗ２を可変した制御方式を採用している。この場合のパルスのデユーテイ（Duty）比Ｄは、ＬＥＤ１１４の発光周期をＴ、点灯パルスの幅をＷとすると、次式で示される。
【００３９】
Ｄ＝Ｗ／Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ここで、ＬＥＤ１１４に供給する電流値は、一定であり、また、点灯周期も一定、例えば、１ＫＨｚとすると、デユーテイ比Ｄ、即ち、点灯パルスの幅Ｗを可変することによってＬＥＤ１１４の発光レベルＬを変化させることができる。従って、発光レベル制御が極めて容易となる。例えば、図４に示すように、点灯パルスの幅ＷがＷ１の場合に現在の照明レベルＬが、Ｌ１となり、その時の輝度レベルＢがＢ１とした場合、目標輝度レベルＢ０にするためには、照明レベルをＬ１からＬ２にする必要がある。
【００４０】
そこで、演算部３０５では、図４（Ｄ）に示すように映像信号Ｖが終了した時点で、（２）式に基づいて目標輝度レベルＢ０、現在の輝度レベルＢ１、現在の照明レベルＬ１とから照明レベルＬ、即ち、Ｌ２の演算を行い、次の垂直同期信号Ｓの立ち下がりのタイミングで、照明制御信号１１１を照明制御部１１２に出力する。照明制御部１１２では、パルス幅設定が直ちにＷ２に変更され、次の点灯周期Ｔからパルス幅Ｗ２に変更された発光信号１１３でＬＥＤ１１４が発光することとなる。これを繰り返すことによりリアルタイムの調光が実現できる。なお、上記実施例では、照明装置１１４をＬＥＤとして説明したが、これに限定されるものではなく、図２に示される照度特性図のように照明レベルＬの変化に合わせて輝度レベルＢがほぼ直線に変化するような照明装置であれば、利用可能である。また、上記実施例では、映像分配部１０６および自動調光部１１０を使用しているが、自動調光部１１０は、図３に示すように簡単な構成であるため、画像処理部１１５（画像処理手段ともいう。）と一体に構成することもできる。更に、図４（Ｅ）では、照明装置は、一定周期で、全フレームにわたり発光しているように説明したが、例えば、露光時間に合わせて発光するように構成することもできる。
【００４１】
以上説明したように本発明によれば、簡単な操作で自動調光が可能となり、また、光ガイドを使わないため、小型で、照明効率が良く低消費電力である。更に、ＬＥＤ等は、従来のハロゲンランプに比べて長寿命で、ランニングコストも安くなる利点がある。
【００４２】
次に、本発明の他の一実施例について、図５、図６を用いて説明する。本発明が適応される画像処理装置では、対象物のサイズにより、顕微鏡の倍率を変更する場合が発生する。例えば、図１に示す実施例では、３個の対物レンズ１０３が示されており、対象物のサイズにより、例えば、対象物１０１の半導体基板のアライメントマークを倍率２．５倍の対物レンズで検出し、微細なパターンの寸法測定を倍率２０倍や５０倍の対物レンズで行う場合等がある。このような場合、各々の倍率で適正な自動調光を行うためには、照明装置の調光のダイナミックレンジを大きくするため、照明レベルの分解能を細かくし、十分な階調数とする必要がある。ここで、照明レベルの分解能とは、例えば、図４に示される点灯幅Ｗを意味するが、この点灯幅Ｗを細かくすると発光信号１１３の立ち上がり、立ち下がりの信号のなまり等の影響で、発光強度が不安定になり照明強度の線形性が失われる場合がある。更に、階調数を多くすると照明制御信号１１１のデータ数が大きくなり、システム構成が複雑化する。
【００４３】
この問題を解決するため、本発明の他の一実施例では、照明レベル（電圧又は電流）制御とパルス幅制御の２つの制御手段を組み合わせた方法について説明する。図５は、レンズ倍率を変えた場合の照明レベルと照度特性の関係を示す図である。図５において、横軸は、照明レベルＬ、縦軸は、輝度レベルＢを示している。５０１は、目標輝度レベルＢ０，５０２は、最大輝度レベルＢｍ、領域５０３は、飽和領域を示している。曲線５０４は、点灯パルス幅Ｗ、レンズ倍率５０倍である。曲線５０５は、点灯パルス幅Ｗ、レンズ倍率２０倍である。曲線５０６は、点灯パルス幅Ｗ、レンズ倍率１０倍である。曲線５０７は、点灯パルス幅Ｗ、レンズ倍率２．５倍である。
【００４４】
この図５の照度特性から明らかなように、例えば、最も大きい倍率、即ち、レンズ倍率５０倍を基準とし、点灯パルス幅をＷとすると、照度特性は、曲線５０４のようになる。このときの最大輝度レベルをＢｍとし、最大輝度レベルＢｍの７０％程度を目標輝度レベルＢ０として照明レベルを設定する。次に、１段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を２０倍に変更とすると、同じパルス幅Ｗでは、曲線５０５のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線５０５を照度特性曲線５０４に調節するには、点灯パルス幅Ｗを調節する。例えば、点灯パルス幅を、３Ｗ／４に調節することで達成される。同様に、更に、１段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を１０倍に変更とすると、同じパルス幅Ｗでは、曲線５０６のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線５０６を照度特性曲線５０４に調節するには、点灯  パルス幅Ｗを調節する。例えば、点灯パルス幅を、Ｗ／２に調節することで達成される。
【００４５】
同様に、更に、１段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を２．５倍に変更とすると、同じパルス幅Ｗでは、曲線５０７のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線５０７を照度特性曲線５０４に調節するには、点灯パルス幅Ｗを調節する。例えば、点灯パルス幅を、Ｗ／４に調節することで達成される。即ち、レンズ倍率を変更しても、レンズ倍率Ｆと点灯幅Ｗとの間に表１のような関係があれば、倍率を変更しても、常に照明レベルと輝度レベルの関係を一定にすることが可能である。
【００４６】
【表１】
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上述のようにレンズ倍率を変更しても、表１に示すようにパルス幅を適宜設定することにより図６に示されるように同じ対象物１０１に対して同様の照度特性曲線６０１を得ることが可能となる。従って、上記表１に示すテーブルを記憶部３０７に記憶し、レンズ倍率を変更した場合、表１に示すテーブルから所望のパルス幅（またはデューテイ比Ｄ）を読出し、照明制御部１１２を駆動すれば、容易に必要な調光を行うことができる。従って、倍率毎の調光パラメータを持つ必要が無くなり、１つの倍率、例えば、倍率５０倍の調光パラメータを設定するだけで、全ての倍率の調光を行える利点がある。
【００４７】
また、画像処理装置のレンズ倍率の構成を変更した場合でも表１と同様にパルス幅の設定を行い、内容を書き換えるだけで調光が可能となる。上記実施例では、実際に対象物を撮像しながら倍率毎のパルス幅の設定を行っている場合について説明したが、予め倍率毎の明るさの比率が分かっている場合は、基準倍率に対する各倍率の比率の逆数をパルス幅と設定することも可能である。
【００４８】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された画像処理装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の画像処理装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。
【図２】本発明の照明装置の照度特性を示す図である。
【図３】図１に示される本発明の一実施例の自動調光部および照明制御部の具体的な構成のブロック図を示す。
【図４】本発明の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の他の一実施例を説明するための照明装置の照度特性を示す図である。
【図６】本発明の他の一実施例で使用される照明装置の照度特性を示す図である。
【図７】従来の画像処理装置の一例の概略構成のブロック図を示す。
【図８】従来の照明装置の照度特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１：対象物、１０２：顕微鏡、１０３：対物レンズ、１０４：撮像部、１０５：映像信号、１０６：映像分配器、１０７、１０８：映像信号、１０９：調光制御信号、１１０：自動調光部、１１１：照明制御信号、１１２、１２０：照明制御部、１１３：発光信号、１１４：照明装置、１１５：画像処理部、１１６：表示部、１１７：ステージ制御部、１１８：ＸＹ軸ステージ、１１９：Ｚ軸ステージ、１２１：発光信号伝送路、１２２：照明用光源、１２３：光ガイド、１２４：光軸、１２５：ビームスプリタ、１２６：レンズ、１２７：反射鏡、１２８：光の光路、１３０：操作部、３０１、３０２：入力端子、３０３：映像入力部、３０４：メモリ部、３０５：演算部、３０６：パルス電流生成部、３０７：記憶部。
【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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