(57)【要約】【課題】測定点のアライメント作業を容易に行える安価な顕微鏡装置を提供する。【解決手段】顕微鏡装置は、対物レンズ１１を上下移動させるＺステージ１５と、被検体２１に測定光を照射して合焦検出する焦点検出系３０と、合焦検出結果に基づいてＺステージ１５を制御する信号処理部４１と、対物レンズ１１の移動量を測定する測定部４２とを有する。２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂは測定光の光路上に配置され、回転機構５２ａ，５２ｂにより光軸周りに回転される。演算部６２は、指示部６３によって指示された測定位置に測定光の照射位置を一致させるウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角を繰り返し算出する。ドライバ６１は算出された配置角に従って回転機構５２ａ，５２ｂを駆動する。これにより測定光の照射位置は指示された測定位置を追従する。演算部６２は、指示された測定位置に応じて測定光の照射位置の追従性を変える。【選択図】      図１
2008233679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の近傍に配置される対物レンズを含む観察光学系と、
前記被検体と前記対物レンズとを相対的に前記観察光学系の光軸に沿って移動させる移動手段と、
前記対物レンズを介して被検体に測定光を照射するとともに前記被検体で反射された測定光に基づいて前記被検体に対する合焦を検出する焦点検出系と、
前記焦点検出系による検出結果に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
前記被検体に対する前記測定光の照射位置を移動させる照射位置変更手段とを備え、
前記照射位置変更手段は、
前記対物レンズの瞳位置と共役な位置またはその近傍に配置された２つのウェッジプリズムと、
前記ウェッジプリズムをそれぞれ光軸周りに回転させる２つの回転機構とを含み、
さらに、
観察視野内における測定位置を指示する指示手段と、
前記指示手段によって指示された測定位置に前記測定光の照射位置を一致させる前記ウェッジプリズムの配置角を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された配置角に前記ウェッジプリズムの配置角を一致させるように前記回転機構を駆動する駆動手段とを備え、
前記演算手段は、前記指示手段によって指示された測定位置に応じて前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性を変える、顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１において、前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性は、前記指示手段によって指示された測定位置の前記観察視野中心からの距離に基づいて設定される、顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１において、前記観察視野はあらかじめ複数の領域に分けられており、前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性は、前記指示手段によって指示された測定位置が前記複数の領域のいずれに位置するかに応じて変えられる、顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項４において、前記観察視野は、前記観察視野の中心からの距離に基づいて前記複数の領域に分けられている、顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項４において、前記観察視野は、前記観察視野の中心に重心が位置する矩形に基づいて前記複数の領域に分けられている、顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項１において、前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性が、前記ウェッジプリズムの配置角の差に応じて変えられる、顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項１において、前記指示手段により指示可能な位置が、観察視野を格子状に分割する格子線の交点に位置する複数の領域に制限されている。
【請求項８】
請求項７において、前記格子線の交点が、前記観察視野の中心に配置されていない、顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項７において、前記格子線の交点のひとつが、前記観察視野の中心に配置されている、顕微鏡装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性は、繰り返し行われる前記演算手段による前記配置角を算出する処理の時間間隔を変更することにより変えられる、顕微鏡装置。
【請求項１１】
被検体の近傍に配置される対物レンズを含む観察光学系と、
前記被検体と前記対物レンズとを相対的に前記観察光学系の光軸に沿って移動させる移動手段と、
前記対物レンズを介して被検体に測定光を照射するとともに前記被検体で反射された測定光に基づいて前記被検体に対する合焦を検出する焦点検出系と、
前記焦点検出系による検出結果に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
前記被検体に対する前記測定光の照射位置を移動させる照射位置変更手段とを備え、
前記照射位置変更手段は、
前記対物レンズの瞳位置と共役な位置またはその近傍に配置された２つのウェッジプリズムと、
前記ウェッジプリズムをそれぞれ光軸周りに回転させる２つの回転機構と
さらに、
観察視野内における測定位置を指示する指示手段と、
前記指示手段によって指示された測定位置に前記測定光の照射位置を一致させる前記ウェッジプリズムの配置角を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された配置角に前記ウェッジプリズムの配置角を一致させるように前記回転機構を駆動する駆動手段と、
観察像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記観察像を表示する表示手段と、
前記印を前記指示手段によって指示された測定位置を暫定的に示す印を前記観察像に重ねて前記表示手段に表示させる印表示手段とを備え、
前記演算手段は、前記印表示手段に前記印を前記指示手段によって指示された測定位置に移動させた後で、照射位置変更手段に前記測定光の照射位置を前記印の位置に移動させる、顕微鏡装置。
【請求項１２】
請求項１１に、前記照射位置変更手段による前記測定光の照射位置の移動を開始させる発動手段をさらに備えている、顕微鏡装置。
【請求項１３】
請求項１または請求項１１において、前記演算手段は、算出した前記ウェッジプリズムの配置角に対して、前記ウェッジプリズムをそれぞれ回転角の小さい方に回転させる、顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡装置に関し、特に測定顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡装置の一種に測定顕微鏡装置がある。測定顕微鏡装置は、光学顕微鏡観察の下で微細加工物や電子部品などの試料の高さ測定を行う機能を有する。測定顕微鏡装置は、自動焦点検出機能を有するものもある。そのような測定顕微鏡装置の一例を図１７に示す。
【０００３】
図１７において、被検体２１は図示しない照明系によって照明される。照明された被検体２１は対物レンズ１１と結像レンズ１２によって結像される。結像された像は接眼レンズ１３を介して目視観察される。
【０００４】
対物レンズ１１と結像レンズ１２の間の光路上にハーフミラー１７が配置されており、ハーフミラー１７による反射光路上に焦点検出系３０’が配置されている。焦点検出系３０’において、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光は、ビームスプリッター３２と集光レンズ３３’を通過し、ハーフミラー１７で反射されて観察光路にのせられ、対物レンズ１１によって被検体２１の表面に集光される。被検体２１で反射された測定光は、対物レンズ１１によって捉えられ、ハーフミラー１７で反射されて焦点検出系３０’に戻り、集光レンズ３３’により集光され、ビームスプリッター３２で反射された後、ビームスプリッター３４により二本のビームに分割される。分割された二本のビームは、それぞれ、被検体２１に共役な点Ｐの前後に配置された開口３５ａ，３５ｂを介して、光検出器３６ａ，３６ｂによって光量が検出される。信号処理部４１は、光検出器３６ａ，３６ｂからの信号を比較し、信号の大小関係から合焦状態と焦点ずれの方向を判断し、焦点ずれがなくなるようにＺステージ１５を制御する。これにより焦点合わせが行われる。
【０００５】
この測定顕微鏡装置では、高さ測定は、被検体２１に照射される測定光の位置すなわち観察視野の中心で行われる。このため、被検体２１の高さ測定に先立ち、観察像を観察しながらＸＹステージ２２により被検体２１を移動させて、所望の測定個所を測定光の照射位置に合わせるアライメント作業が行われる。その位置において、焦点合わせが行われ、その際のＺステージ１５の移動量から高さ値が取得される。
【０００６】
焦点検出系３０’の測定光が見えにくい、あるいは不可視光であるために見えないなど、測定個所の判別が困難な状況では、特開２００３−１３１１１６号公報に開示されているように、測定個所が目視判別しやすいように測定光に指標を重ねて被検体２１に照射することも行われている。
【０００７】
また、ＣＣＤなどの撮像素子により画像を取り込んでモニタ画面に表示し、モニタ画面上において測定個所を指示させ、電動化されたＸＹステージにより被検体を移動して、指示された測定個所に観察視野の中心を合わせて高さ測定を行うことも行われている。
【特許文献１】特開２００３−１３１１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の測定顕微鏡装置において、被検体像を観察しながらステージ移動によって測定個所を合わせる方法では、調整時に被検体像が移動することから、作業者は動く像を注視しながらステージ位置合わせを行うことになる。このため、測定点のアライメント作業は作業者に負担を強いる面倒な作業である。
【０００９】
電子部品や機械加工部品における構造の微細化は、一視野内で多くの高さ測定点を要求するようになっている。また測定対象は類似の形状を持つ場合が多い。このため、ステージ移動に伴って像が移動した際に、次の測定対象位置を見失ってしまうこともある。このように構造の微細化は、アライメント作業をより一層困難なものにしている。
【００１０】
さらに、構造の微細化は高倍観察下の測定を必要とする。これに伴って、被検体の実際の移動量は微小となる。このため、被検体を移動させるＸＹステージには、微小量を調整できる高精度なステージが必要となる。その結果、装置は高価なものとなってしまう。
【００１１】
また、モニタ画面上で測定個所を指示させる方法では、作業者の負担は軽減されるが、画像を取り込んで指示するための付加構成が大きい。また、ＸＹステージを電動化する必要がある。その結果、装置はかなり高価なものとなってしまう。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、測定点のアライメント作業を容易に行える安価な顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による顕微鏡装置は、被検体の近傍に配置される対物レンズを含む観察光学系と、前記被検体と前記対物レンズとを相対的に前記観察光学系の光軸に沿って移動させる移動手段と、前記対物レンズを介して被検体に測定光を照射するとともに前記被検体で反射された測定光に基づいて前記被検体に対する合焦を検出する焦点検出系と、前記焦点検出系による検出結果に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、前記被検体に対する前記測定光の照射位置を移動させる照射位置変更手段とを備えている。前記照射位置変更手段は、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置またはその近傍に配置された２つのウェッジプリズムと、前記ウェッジプリズムをそれぞれ光軸周りに回転させる２つの回転機構とを有している。
【００１４】
本発明のひとつの見地によると、顕微鏡装置はさらに、観察視野内における測定位置を指示する指示手段と、前記指示手段によって指示された測定位置に前記測定光の照射位置を一致させる前記ウェッジプリズムの配置角を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された配置角に前記ウェッジプリズムの配置角を一致させるように前記回転機構を駆動する駆動手段とを備えており、前記演算手段は、前記指示手段によって指示された測定位置に応じて前記照射位置変更手段による測定光の照射位置の追従性を変える。
【００１５】
本発明の別の見地によると、顕微鏡装置はさらに、観察視野内における測定位置を指示する指示手段と、前記指示手段によって指示された測定位置に前記測定光の照射位置を一致させる前記ウェッジプリズムの配置角を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された配置角に前記ウェッジプリズムの配置角を一致させるように前記回転機構を駆動する駆動手段と、観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記観察像を表示する表示手段と、前記印を前記指示手段によって指示された測定位置を暫定的に示す印を前記観察像に重ねて前記表示手段に表示させる印表示手段とを備えており、前記演算手段は、前記印表示手段に前記印を前記指示手段によって指示された測定位置に移動させた後で、照射位置変更手段に前記測定光の照射位置を前記印の位置に移動させる。
【発明の効果】
【００１６】
測定点のアライメント作業を容易に行える安価な顕微鏡装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
［構成と作用］
図１は、本発明の第一実施形態による測定顕微鏡装置を示している。図１に示されるように、本実施形態の測定顕微鏡装置は、被検体２１を水平移動させるＸＹステージ２２と、被検体２１を観察する観察光学系１０を有している。観察光学系１０は、被検体２１の近くに位置する対物レンズ１１と、対物レンズ１１とともに結像光学系を構成する結像レンズ１２と、対物レンズ１１と結像レンズ１２によって結像される像を目視観察するための接眼レンズ１３とを有している。
【００１９】
測定顕微鏡装置はさらに、焦点合わせのために対物レンズ１１を観察光学系１０の光軸に沿って上下移動させるＺステージ１５と、対物レンズ１１を介して被検体２１に測定光を照射するとともに被検体２１で反射された測定光に基づいて被検体２１に対する合焦を検出する焦点検出系３０と、焦点検出系３０と対物レンズ１１を光学的に結合するハーフミラー１７と、焦点検出系３０による検出結果に基づいてＺステージ１５を制御する信号処理部４１と、Ｚステージ１５による対物レンズ１１の移動量を測定する測定部４２とを有している。
【００２０】
ハーフミラー１７は、結像レンズ１２と対物レンズ１１の間に位置し、焦点検出系３０から入射する測定光を対物レンズ１１に方向付けるとともに、対物レンズ１１から入射する被検体２１で反射された測定光を焦点検出系３０に方向付ける。
【００２１】
焦点検出系３０は、測定光を発するＬＥＤ光源３１と、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光の発散ビームを収束ビームに変える集光レンズ３３と、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光と被検体２１で反射された測定光とを分離するビームスプリッター３２と、ビームスプリッター３２を経由した被検体２１で反射された測定光を分岐させるビームスプリッター３４と、ビームスプリッター３４によって分岐された光路上にそれぞれ配置された光検出器３６ａ，３６ｂと、ビームスプリッター３４と光検出器３６ａ，３６ｂとの間の光路上にそれぞれ配置された開口３５ａ，３５ｂとを有している。
【００２２】
ビームスプリッター３２は、ＬＥＤ光源３１と集光レンズ３３の間の光路上に位置し、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光を透過する一方、被検体２１で反射された測定光を反射する。ビームスプリッター３４は、ビームスプリッター３２の反射光路上に位置し、被検体２１で反射された測定光を部分的に透過し部分的に反射する。開口３５ａは、対物レンズ１１の焦点に共役な点Ｐの前方に位置し、開口３５ｂは、対物レンズ１１の焦点に共役な点Ｐの後方に位置している。光検出器３６ａは、開口３５ａを通過した光を検出し、光検出器３６ｂは、開口３５ｂを通過した光を検出する。
【００２３】
さらに測定顕微鏡装置は、集光レンズ３３とハーフミラー１７の間の光路上に配置された２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂをそれぞれ回転可能に保持している回転機構５２ａ，５２ｂと、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂとハーフミラー１７との間の光路上に配置されたリレーレンズ５５とを有している。回転機構５２ａ，５２ｂはそれぞれウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを光軸周りに電動により回転させる。ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角は初期位置で一致している。ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂは被検体２１に対する測定光の照射位置を移動させる照射位置変更機構を構成する。
【００２４】
測定顕微鏡装置はさらに、観察視野内で測定位置を指示するための指示部６３と、指示部６３によって指示された測定位置に被検体２１に対する測定光の照射位置を一致させるウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角を算出するための演算部６２と、演算部６２により算出された配置角にウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角を一致させるように回転機構５２ａ，５２ｂを駆動するためのドライバ６１とを備えている。指示部６３は、トラックボールやジョイスティックなどで構成される。
【００２５】
図１の測定顕微鏡装置において、被検体２１は、図示しない照明系によって照明され、対物レンズ１１と結像レンズ１２からなる結像光学系によって結像される。結像された被検体２１の像は接眼レンズ１３を介して目視観察される。
【００２６】
ＬＥＤ光源３１から射出された測定光は、ビームスプリッター３２と集光レンズ３３とウェッジプリズム５１ａ，５１ｂとリレーレンズ５５とを通過し、ハーフミラー１７で反射され、対物レンズ１１によって集光され、被検体２１に照射される。被検体２１で反射された光は、対物レンズ１１に入射し、ハーフミラー１７で反射され、リレーレンズ５５とウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと集光レンズ３３とを通過し、ビームスプリッター３２で反射された後、ビームスプリッター３４によって分岐される。ビームスプリッター３４を透過した光は開口３５ａに達し、開口３５ａを通過した光が光検出器３６ａに入射する。ビームスプリッター３４で反射された光は開口３５ｂに達し、開口３５ｂを通過した光が光検出器３６ｂに入射する。
【００２７】
光検出器３６ａ，３６ｂはそれぞれ入射した光の強度を反映した信号を出力する。信号処理部４１は、光検出器３６ａ，３６ｂの出力信号を比較し、信号の大小関係から合焦状態を判断し、判断結果に基づいてＺステージ１５を駆動する。具体的には、信号処理部４１は、光検出器３６ａの出力信号の方が光検出器３６ｂの出力信号よりも小さい場合には、対物レンズ１１を被検体２１から遠ざけるようにＺステージ１５を駆動し、逆に光検出器３６ａの出力信号の方が光検出器３６ｂの出力信号よりも大きい場合には、対物レンズ１１を被検体２１に近づけるようにＺステージ１５を駆動し、光検出器３６ａ，３６ｂの出力信号に差がない場合には、Ｚステージ１５を駆動しない。
【００２８】
ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂのおのおのは、図２に示されるように、微小な頂角φｗを持つプリズムであり、入射光線にわずかな偏角φ０を厚みの最大増加方向に与える。このプリズムが光軸周りに独立に回転されると、射出光の軌跡は半頂角φ０の円錐形となる。図３に示されるように、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂは、光軸に沿って直列に並べられており、これらが光軸周りに独立に回転されると、φ０が小さい場合、射出光は半頂角２φ０の円錐形内の任意の方向に偏向され得る。
【００２９】
図４は、光軸に沿って見たウェッジプリズム５１ａ，５１ｂからの射出光の偏角ベクトルを示している。図４において、ａ，ｂはそれぞれウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによる偏角ベクトルを、ｃは２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによる合成の偏角ベクトルを示している。ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによる偏角ベクトルａ，ｂは常にφ０の大きさを持ち、偏角ベクトルａ，ｂの和である合成の偏角ベクトルｃは、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂに依存して、最大２φ０の範囲内で任意の値を持つことがわかる。
【００３０】
また、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂは対物レンズ１１の瞳位置と共役な位置またはその近傍に配置されている。このため射出光の偏角ベクトルｃは、瞳位置での光線角度すなわち被検体２１上での平面位置に相当する。例えば、ウェッジプリズム５１ａの配置角θａ，ウェッジプリズム５１ｂの配置角θｂが１８０度ずれている場合、射出光の偏角ベクトルｃの大きさは０となり、焦点検出系３０からの測定光は観察視野の中心に照射される。従って、観察視野の中心が高さ測定位置となる。ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂを変化させ、偏角ベクトルｃが大きさを持つことにより、焦点検出系３０からの測定光は被検体２１上での照射位置が変わり、高さ測定位置が移動される。
【００３１】
なお、本実施形態では、２φ０が観察視野の最外位置となるようにウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの頂角φｗが設定されている。従って、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂを独立に変化させることにより、焦点検出系３０からの測定光の照射位置を観察視野範囲全域にわたり移動させることができる。
【００３２】
本実施形態では、指示部６３によって観察視野内における測定位置が指示値（ｘ，ｙ）として与えられ、この指示値は演算部６２に送られる。演算部６２は、入力された測定位置（ｘ，ｙ）に焦点検出系３０の測定光の照射位置を移動させるウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂを算出する。
【００３３】
指示値（ｘ，ｙ）から配置角θａ，θｂへの変換方法について図５を参照しながら説明する。図５は、図４と同じく、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂからの射出光の偏角ベクトルを示している。ａ，ｂはそれぞれウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによる偏角ベクトルを示し、ｃは２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによる合成の偏角ベクトルを示している。最外は｜ａ｜＋｜ｂ｜で正規化されている。
【００３４】
本実施形態においても、第一実施形態と同様に、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂによって作られる最大の偏角２φ０が観察光学系１０の観察視野の最外位置に焦点検出測定点がくるよう、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂのウェッジ角φｗが設定されている。
【００３５】
射出光の偏角ベクトルｃは終点が指示値（ｘ，ｙ）であり、これを極座標で示すと次のようになる。
【００３６】
Ｌ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／Ｘ）
偏角ベクトルａ，ｂの長さは同じであるから、射出光の回転角θと配置角θａ，θｂとの成す角△θは同じである。また、△θは図５から幾何学的に求められ、配置角θａ，θｂは次のように表わされる。
【００３７】
△θ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｌ）    …（１）
θａ＝θ−△θ
θｂ＝θ＋△θ
演算部６２は、算出した配置角θａ，θｂをドライバ６１に出力し、ドライバ６１は、入力された配置角θａ，θｂにウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角を一致させるように回転機構５２ａ，５２ｂを駆動する。これにより測定光の照射位置が指示部６３によって指示された測定位置（指示位置）に移動される。演算部６２による配置角θａ，θｂを算出する処理は繰り返し行われる。これにより測定光の照射位置は指示部６３によって指示される測定位置（指示位置）を追従するように移動される。
【００３８】
回転機構５２ａ，５２ｂの一具体例を図６に示す。回転機構５２ａ，５２ｂは、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂに固定された円環形状のプーリー７１ａ，７１ｂと、回転可能に支持されたプーリー７３ａ，７３ｂと、プーリー７１ａ，７１ｂとプーリー７３ａ，７３ｂとの間にそれぞれかけられたベルト７２ａ，７２ｂと、プーリー７３ａ，７３ｂにそれぞれ同中心に固定されたプーリー７４ａ，７４ｂと、モータ７７ａ，７７ｂと、モータ７７ａ，７７ｂの回転軸に固定されたプーリー７６ａ，７６ｂと、プーリー７４ａ，７４ｂとプーリー７６ａ，７６ｂとの間にそれぞれかけられたベルト７５ａ，７５ｂとを有している。
【００３９】
モータ７７ａ，７７ｂはそれぞれプーリー７６ａ，７６ｂを回転させる。プーリー７６ａ，７６ｂの回転はそれぞれベルト７５ａ，７５ｂを介してプーリー７４ａ，７４ｂに伝えられ、プーリー７４ａ，７４ｂとともにプーリー７３ａ，７３ｂが回転される。プーリー７３ａ，７３ｂの回転はそれぞれベルト７２ａ，７２ｂを介してプーリー７１ａ，７１ｂに伝えられる。
【００４０】
測定顕微鏡装置では、作業者が測定位置を指示する際は、観察視野内に測定光が照射され、指示位置を追従して移動する測定光の照射位置を作業者が目視しながら指示部６３により測定位置を指示する。このため、測定光の照射位置が迅速に指示位置を追従することが好ましい。
【００４１】
しかし、指示位置が観察視野の中心に近い程、指示位置の移動量に対するウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの回転量が大きくなる。図７に示すように、測定位置を位置ｃから観察視野の中心を通る軌跡で位置ｃ’へ移動させる指示をした場合、測定位置の移動量は少量であっても、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂは１８０°回転する。例えば、観察視野の中心付近に測定位置を指示した場合に、作業者の手振れにより頻繁にウェッジプリズム５１ａ，５１ｂが約１８０°回転することが予想される。これはモータ７７ａ，７７ｂに過大な負荷を与え、過度の発熱により、測定値に影響が生じたり、モータ７７ａ，７７ｂの脱調により制御が不安定になったりする要因となる。これは、図６に示した回転機構５２ａ，５２ｂに限らず、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを回転させる機構全般（モータを用いた機構に限らず、モータ以外のアクチュエータを用いた機構も含む）について言える。
【００４２】
この対応策として、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを回転させるモータ７７ａ，７７ｂに大きなトルクを発生できる高価なモータを用いたり、トルクを増やす減速機構を追加したりすることが考えられる。しかしこれは、構造の複雑化・小型化の阻害・コストの上昇などを引き起こす。
【００４３】
本実施形態では、このような不具合を避けるために、指示部６３によって指示される測定位置に応じてウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂとからなる照射位置変更機構による測定光の照射位置の追従性を変える。測定光の照射位置の追従性の変更は、繰り返し行われる演算部６２による配置角を算出する処理の時間間隔（ウエイトＴ）を変更することにより行われる。
【００４４】
演算部６２による処理のフローチャートを図８に示す。まず、指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされる。サンプリングされた指示値（ｘ，ｙ）は極座標に変換され、原点からの距離Ｌが算出される。
【００４５】
Ｌ≠０の場合、（１）式に従って配置角θａ，θｂが算出される。また、Ｌ＝０の場合、配置角θａ，θｂがπずれた組み合わせは無限にあって特定できないため、θａは前回の値に設定され、θｂはθａ＋πに設定される。これにより、演算部６２によって指示値（ｘ，ｙ）を満たす配置角θａ，θｂの組み合わせが算出される。
【００４６】
算出された配置角θａ，θｂはドライバ６１を経由して回転機構５２ａ，５２ｂに出力される。回転機構５２ａ，５２ｂはウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角をそれぞれ配置角θａ，θｂに合わせる。
【００４７】
このフローはウエイトＴ時間を待ち繰り返し行われる。
【００４８】
演算部６２によるウエイトＴ処理のフローチャートを図９に示す。上記と同様にまず、指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされる。サンプリングされた指示値（ｘ，ｙ）は極座標に変換され、原点からの距離Ｌが算出される。図１０に示されるように、観察視野はあらかじめ複数の領域に分けられている。具体的には、観察視野の中心からの距離Ａ，Ｂに基づいて、３つの領域に分けられている。距離Ｌがあらかじめ定められた距離Ａ，Ｂと比較され、比較結果に応じてウエイトＴ＝Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１（ウエイト時間：Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）が決定される。指示位置が観察視野の中心に近い程、指示位置の移動量に対してウェッジプリズムの回転量が大きくなるので、ウエイトＴは、図１０に示されるように、視野最外→直径Ｂ→直径Ａの順に大きく設定される。つまり、０≦Ｌ＜ＡであればウエイトＴ＝Ｔ１、Ａ≦Ｌ＜ＢであればウエイトＴ＝Ｔ２、Ｂ≦ＬであればウエイトＴ＝Ｔ３とする。その結果、指示位置が観察視野の中心に近づく程、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性が低下する。
【００４９】
つまり、本実施形態では、観察視野があらかじめ複数の領域に分けられており、指示部６３によって指示された測定位置が複数の領域のいずれに位置するかに応じて測定光の照射位置の追従性が変えられる。
【００５０】
なお、本実施形態では、あらかじめ分けられた複数の領域に応じて、ウエイトＴを設定するようにしたが、複数の領域を設定せず、ウエイトＴ＝ａ（定数）／Ｌ（ただしＬ≠０）とし、観察視野の中心からの距離Ｌに応じて、連続的にウエイトＴを算出するようにしてもよい。
【００５１】
［変形例］
ここでは、ウエイトＴを、指示位置の観察視野の中心からの距離Ｌに基づいて決定しているが、以下のように変形されてもよい。
【００５２】
・観察視野の中心に近い位置では、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角の差は１８０°に近い。このため、ウエイトＴを、観察視野の中心からの距離Ｌではなく、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角の差に基づいて決定する。例えば、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角の差が、０°〜１００°，１０１°〜１５０°，１５１°〜１８０°のいずれの範囲に入るかで判断する。ウエイトＴは、上記の判断条件の順で、ウエイトＴ＝Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１（ウエイト時間：Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）が決定される。つまり、配置角の差が０°〜１００°の範囲内にあればウエイトＴ＝Ｔ３、配置角の差が１０１°〜１５０°の範囲内にあればウエイトＴ＝Ｔ２、配置角の差が１５１°〜１８０°の範囲内にあればウエイトＴ＝Ｔ１とする。
【００５３】
・図１１に示すように、観察視野を、観察視野の中心に重心が位置する矩形Ａ，Ｂに基づいて３つの領域に分ける。指示値（ｘ，ｙ）のｘｙ座標がどの領域内に位置するかで判断する。ウエイトＴの判断基準は、視野最外→矩形Ｂ→矩形Ａの順で、ウエイトＴ＝Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１（ウエイト時間：Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）が決定される。つまり、指示位置が矩形Ａの内側の領域に位置すればウエイトＴ＝Ｔ１、指示位置が矩形Ａの外側で矩形Ｂの内側の領域に位置すればウエイトＴ＝Ｔ２、指示位置が矩形Ｂの外側で視野最外の内側の領域に位置すればウエイトＴ＝Ｔ３とする。
【００５４】
・図１２に示すように、観察視野を、ｘｙ座標の符号の相違に基づいて４つの領域Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’に分ける。ｘｙ座標は、領域Ａ，Ａ’では同符号であり、領域Ｂ，Ｂ’では異符号である。現在の測定位置と指示値（ｘ，ｙ）とのｘｙ座標の符号を比較し、ｘｙ座標の符号が共に反転したかどうかで判断する。ウエイトＴの判断基準は、「現在の測定位置と指示値（ｘ，ｙ）との符号が反転した場合」→「現在の測定位置と指示値（ｘ，ｙ）の符号が反転しない場合」の順で、ウエイトＴ＝Ｔ１，Ｔ２（ウエイト時間：Ｔ１＞Ｔ２）が決定される。つまり、現在の測定位置のｘｙ座標の各符号に対して指示値（ｘ，ｙ）のｘｙ座標の各符号が共に反転すればウエイトＴ＝Ｔ１、現在の測定位置のｘｙ座標の各符号に対して指示値（ｘ，ｙ）のｘｙ座標の各符号が共に反転しなければウエイトＴ＝Ｔ２とする。なお、４つの領域を矩形で説明したが、矩形以外でも構わない。
【００５５】
［効果］
本実施形態では、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを回転させる際に、指示位置の移動量に対してウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの回転量が大きくなる指示領域（特に観察視野の中心付近＝２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角の差が大きい場合）では、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を低下させている。これによりウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの急激な回転が抑制され、ウェッジプリズムを回転させるアクチュエータの負荷が減る。これにより、ウェッジプリズムの回転制御の安定性が高まり、またアクチュエータの発熱が抑えられる。このため、大きな負荷トルクを発生できる高価なアクチュエータを必要とせず、脱調などのない安定した回転制御を行える。
【００５６】
＜第二実施形態＞
［構成と作用］
構成は第一実施形態と同じであるため、その詳しい説明は省略する。第一実施形態とは指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）のサンプリング方法が異なり、視野内を分割する。
【００５７】
本実施形態では、図１３に示すように、指示部６３により指示可能な位置（指示可能位置）αは、観察視野内の複数の領域に制限されている。これらの領域は、観察視野を格子状に分割する格子線の交点に位置している。この格子線の間隔は、測定光のビーム径以下とするのが望ましい。ここでは、指示部６３により指示可能な位置を格子線の交点としたが、指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされた後、演算部６２によって、ある任意のしきい値幅で数値を丸めた指示値（Ｘ，ｙ）に変換されて、指示値（Ｘ，ｙ）が実質的に格子線の交点として扱えればよい。
【００５８】
このように、指示位置を格子線の交点とすることにより、格子線の間隔以下の微小な指示位置の変化に対して測定光は追従されない。
【００５９】
また、第一実施形態と同様に、指示位置が観察視野の中心に近づく程、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を低下させるように、格子線の各交点に対してウエイトＴを設定する。
【００６０】
［変形例］
格子線の配置は以下のように変形されてもよい。
【００６１】
・格子線の交点が観察視野の中心に配置されていない。これにより、指示値は観察視野の中心の極近辺を通ることがない。このため、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂの急激な変化が回避され、回転機構５２ａ，５２ｂの負荷が減る。
【００６２】
・格子線の交点が観察視野の中心に配置されている。これにより、指示値は観察視野の中心の極近辺では観察視野の中心に固定される。つまり、測定位置に観察視野の中心の近傍が指示されると、指示値は観察視野の中心に自動的に固定される。従って、微小な指示位置の変化に対して測定光は追従されない。このため、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角θａ，θｂの急激な変化が回避され、回転機構５２ａ，５ｂの負荷が減る。
【００６３】
［効果］
本実施形態では、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを回転させる際に、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を不連続にしている。このため、微小な指示位置の変化に対して測定光が追従されない。これにより、ウェッジプリズムの急激な回転が抑制され、ウェッジプリズムを回転させるアクチュエータの負荷が減る。これにより、ウェッジプリズムの制御の安定性が高まり、またアクチュエータの発熱が抑えられる。このため、大きな負荷トルクを発生できる高価なアクチュエータを必要とせず、脱調などのない安定した回転制御を行える。
【００６４】
＜第三実施形態＞
［構成と作用］
構成は第一実施形態と同じであるため、その詳しい説明は省略する。第一実施形態とは指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）の演算部６２による配置角算出処理のフローチャート中のサンプリング処理が異なる。
【００６５】
図１４は、第三実施形態による（ｘ，ｙ）サンプリングの処理を示すフローチャートである。指示部６３で指示された指示値（ｘ，ｙ）を取得し、前回と同じ指示値（ｘ，ｙ）が得られたかどうかを判断する。同じ値が得られた場合は、カウンタ値を加算し、得られない場合は、カウンタ値を０にクリアする。次にカウンタ値が任意に設定された回数となった場合には、カウンタ値を０にクリアするとともに、図８のＬを算出する処理に指示値（ｘ，ｙ）として出力され、上記の条件を満たさない場合は、任意に設定されたウエイトＴ’を待ち、このフローは繰り返される。
【００６６】
ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を変える動作は、第一実施形態における演算部６２によるウエイトＴ処理と同じ処理をウエイトＴ’処理の個所で行うことにより実施してもよい。あるいは、指示位置が観察視野の中心に近づく程、カウンタ値の数量（指示値（Ｘ，ｙ）が連続何回）を多くすることにより、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を低下させてもよい。
【００６７】
［効果］
本実施形態は第二実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
＜第四実施形態＞
［構成と作用］
図１５は、本発明の第四実施形態による測定顕微鏡装置を示している。図１５において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６９】
図１５から示すように、本実施形態の測定顕微鏡装置は、第一実施形態の測定顕微鏡装置の構成に対して、接眼レンズ１３に代えて観察像を撮像するためのＣＣＤカメラなどの撮像部８１を有し、さらに、撮像部８１で撮像された観察像を表示するためのモニタ８２と、指示部６３によって指示された測定位置（指示位置）を暫定的に示す矢印などの印を観察像に重ねてモニタ８２に表示させる印表示部８３と、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂとからなる照射位置変更機構による測定光の照射位置の移動を開始させる発動部８４とを有している。発動部８４は、マウスやスイッチなどで構成され、演算部６２に接続されている。演算部６２は、測定光の照射位置を移動させる前に、まず印表示部８３に印を指示位置に移動させ、その後、発動部８４からの指示に応じて、測定光の照射位置を印の位置に移動させる。これにより、作業者は観察像に重ねてモニタ８２に表示された印を暫定的な測定位置として扱える。
【００７０】
まず、作業者は、モニタ８２に表示された観察像を観察しながら指示部６３を操作して、指示位置を暫定的に示す印を観察視野内の所望の位置に移動させる。次に、作業者が発動部８４を発動させる（例えば、マウスをダブルクリックする）と、演算部６２は、図８に示した配置角算出処理を実施し、ドライバ６１は、演算部６２で算出された配置角に従って回転機構５２ａ，２ｂを駆動し、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂをその配置角に合わせる。これにより、測定光の照射位置が、前述の観察視野内の所望の位置に移動される。
【００７１】
［効果］
本実施形態では、作業者が測定位置を指示する際に、測定光の照射位置が指示位置に実際に移動される前に、観察像上における測定位置の位置関係をモニタ上で確認することにより、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる指示位置に対する測定光の照射位置の追従性を低下させている（ここでは１回だけの追従でよい）。このため、ウェッジプリズムの急激な回転が抑制され、ウェッジプリズムを回転させるアクチュエータの負荷が減る。これにより、ウェッジプリズムの回転制御の安定性が高まり、またアクチュエータの発熱が抑えられる。このため、大きな負荷トルクを発生できる高価なアクチュエータを必要とせず、脱調などのない安定した回転制御を行える。
【００７２】
＜第五実施形態＞
［構成と作用］
構成は第一実施形態と同じであるため、その詳しい説明は省略する。第一実施形態とは演算部６２で行われる図８に示した配置角算出処理が異なる。
【００７３】
第五実施形態の演算部６２による処理のフローチャートを図１６に示す。
【００７４】
まず、指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされる。サンプリングされた指示値（ｘ，ｙ）は極座標に変換され、原点からの距離Ｌが算出される。
【００７５】
Ｌ≠０の場合、第一実施形態で説明した（１）式に従って配置角θａ，θｂが算出され、次の判断に移る。
【００７６】
π一（θ一θ（前回））＝θ’とする。
【００７７】
θ’≧０の場合、（１）式に従って計算された配置角θａ，θｂが算出され、回転機構５２ａの正回転（例えば時計回り方向を正回転とする）の信号とともにドライバ６１へ出力される。
【００７８】
θ’＜０の場合、θａ＝（π−θ’）−Δθ、θａ＝（π−θ’）＋Δθとそれぞれ設定され、回転機構５２ａの逆回転の信号とともにドライバ６１へ出力される。この処理により、それぞれの回転機構５２ａ，５２ｂが最短に回転する。
【００７９】
また、Ｌ＝０の場合は、第一実施形態と同じく、θａは前回の値に設定され、θｂはθａ＋πに設定される。これにより、演算部６２によって指示値（ｘ，ｙ）を満たす配置角θａ，θｂの組み合わせが設定され、回転機構５２ａの正回転の信号とともにドライバ６１へ出力される。
【００８０】
回転機構５２ａの回転方向の信号と、配置角θａ，θｂはドライバ６１を経由して回転機構５２ａ，５２ｂにウエイトＴ時間を待ち出力される。回転機構５２ａ，５２ｂはウェッジプリズム５１ａ，５１ｂの配置角をそれぞれ配置角θａ，θｂに合わせる。このフローは繰り返し行われる。
【００８１】
その後は、第一実施形態と同様の処理が行われる。
【００８２】
演算部６２によるウエイトＴ処理のフローチャートを図９、観察視野内の指示位置のイメージ図を図１０に示す。上記と同様にまず、指示部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされる。サンプリングされた指示値（ｘ，ｙ）は極座標に変換され、原点からの距離Ｌが算出される。このＬの大きさの比較判断により、ウエイト＝Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（ウエイト時間：Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）が決定される。観察視野の中心に近い程、指示位置の移動量に対してウェッジプリズムの回転量が大きくなるので、ウエイトＴは、図１０に示されるように、視野最外→直径Ｂ→直径Ａの順に大きく設定される。その結果として、指示位置が観察視野の中心に近づく程、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂと回転機構５２ａ，５２ｂによる測定光の照射位置の追従性が指示位置に対する低下する。
【００８３】
［効果］
本実施形態では、ウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを回転させる際に、２つのウェッジプリズム５１ａ，５１ｂを必要最低限の角度で回転させている。これにより、ウェッジプリズムの回転制御の安定性が高まり、またアクチュエータの発熱が抑えられる。このため、大きな負荷トルクを発生できる高価なアクチュエータを必要とせず、安定した回転制御を行える。
【００８４】
本実施形態はもちろん第四実施形態に適用されてもよい。
【００８５】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００８６】
例えば、各実施形態で説明に使用した、ウエイトＴの設定数は、これに限定されるものではなく、少なくてもよいし、多くても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第一実施形態による測定顕微鏡装置を示している。
【図２】図１に示された１つのウェッジプリズムによって入射光線に与えられる偏角を示している。
【図３】図１に示された２つのウェッジプリズムによって入射光線に与えられる偏角を示している。
【図４】光軸に沿って見たウェッジプリズムからの射出光の偏角ベクトルを示している。
【図５】ウェッジプリズムからの射出光の偏角ベクトルを示している。
【図６】図１に示された回転機構の一具体例を示している。
【図７】測定位置を位置Ｃから観察視野の中心を通る軌跡で位置Ｃ’へ移動させる指示をした
【図８】図１に示された演算部による配置角算出処理のフローチャートを示している。
【図９】図１に示された演算部によるウエイトＴ処理のフローチャートを示している。
【図１０】複数の領域に分けられた観察視野を示している。
【図１１】別の複数の領域に分けられた観察視野を示している。
【図１２】また別の複数の領域に分けられた観察視野を示している。
【図１３】観察視野内の複数の領域に制限された指示可能位置を示している。
【図１４】第一実施形態の（ｘ，ｙ）サンプリング処理に代替可能な本発明の第三実施形態による（ｘ，ｙ）サンプリング処理のフローチャートを示している。
【図１５】本発明の第四実施形態による測定顕微鏡装置を示している。
【図１６】本発明の第五実施形態による演算部による配置角算出処理のフローチャートを示している。
【図１７】測定顕微鏡装置の一従来例を示している。
【符号の説明】
【００８８】
１０…観察光学系、１１…対物レンズ、１２…結像レンズ、１３…接眼レンズ、１５…Ｚステージ、１７…ハーフミラー、２１…被検体、２２…ＸＹステージ、３０…焦点検出系、３０’…焦点検出系、３１…ＬＥＤ光源、３２…ビームスプリッター、３３…集光レンズ、３３’…集光レンズ、３４…ビームスプリッター、３５ａ，３５ｂ…開口、３６ａ，３６ｂ…光検出器、４１…信号処理部、４２…測定部、５１ａ，５１ｂ…ウェッジプリズム、５２ａ，５２ｂ…回転機構、５５…リレーレンズ、６１…ドライバ、６２…演算部、６３…指示部、７１ａ，７１ｂ…プーリー、７２ａ，７２ｂ…ベルト、７３ａ，７３ｂ…プーリー、７４ａ，７４ｂ…プーリー、７５ａ，７５ａ…ベルト、７６ａ，７６ｂ…プーリー、７７ａ，７７ｂ…モータ、８１…撮像部、８２…モニタ、８３…印表示部、８４…発動部。
【図１】
2008233679.tif 000003
【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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