(57)【要約】【課題】測定に必要のない部分を回避しながら、測定に十分な光量を確保しつつ、被測定対象に含まれる測定領域を高速に決定する。【解決手段】被測定対象Ａあるいはその像位置と共役な位置に配置された空間変調デバイス１２と、該空間変調デバイス１２を制御するドライバ１６と、被測定対象Ａの測定領域を設定する測定領域設定部１０と、該測定領域設定部１０により設定された測定領域に応じて空間変調デバイス１２を制御する制御部２３とを備える顕微分光装置１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象あるいはその像位置と共役な位置に配置された空間変調デバイスと、
該空間変調デバイスを制御するドライバと、
前記被測定対象の測定領域を設定する測定領域設定部と、
該測定領域設定部により設定された測定領域に応じて前記空間変調デバイスを制御する制御部とを備える顕微分光装置。
【請求項２】
前記空間変調デバイスが透過あるいは反射特性を空間的に変調可能である請求項１に記載の顕微分光装置。
【請求項３】
前記空間変調デバイスが、デジタルマイクロミラーデバイスである請求項２に記載の顕微分光装置。
【請求項４】
前記空間変調デバイスが、液晶格子である請求項２に記載の顕微分光装置。
【請求項５】
前記測定領域設定部が、前記被測定対象を撮影するカメラと、該カメラにより取得した被測定対象の画像を処理して前記測定領域を決定する画像処理部とを備える請求項１に記載の顕微分光装置。
【請求項６】
前記測定領域設定部が、前記被測定対象の測定領域に関するレシピ情報に基づいて前記測定領域を抽出する測定領域抽出部とを備える請求項１に記載の顕微分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＤ（Flat Panel Display）やＰＤＰ（Plasma
Display Panel）に使用されるカラーフィルタ等における微小なセルの分光透過率および分光反射率を測定するために使用される顕微分光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定誤差要因である測定領域外からのノイズ光を除去するために、測定領域を正確に決定する自動決定手段を備えた顕微分光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この顕微分光装置は、サンプルの拡大像が表示されたディスプレイ上において、オペレータが測定領域を仮選択し、その情報から画像処理を用いて、標本面および像面と共役な位置にあるアパーチャの開口を正確に決定し、アパーチャを自動的に開閉調整するものである。この顕微分光装置においては、アパーチャの形状は矩形あるいは円形に設定されている。
【特許文献１】特開２００１−９１４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の顕微分光装置を、多品種少量生産の工場の生産ラインで使用する場合、測定時間を短縮するために、被測定対象に応じて測定領域の決定動作を高速に行う必要があるが、オペレータが介在するために、時間短縮を図れないという問題がある。
また、近年のセルの小型、複雑化により、測定に必要のない部分を測定領域に設定しないように回避しながら極微小の測定領域を設定していく必要があるが、矩形あるいは円形に一意に規定されたアパーチャ形状では、十分な測定光量を確保可能なアパーチャを決定できないという不都合がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、測定に必要のない部分を回避しながら、測定に十分な光量を確保しつつ、被測定対象に含まれる測定領域を高速に決定することができる顕微分光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被測定対象あるいはその像位置と共役な位置に配置された空間変調デバイスと、該空間変調デバイスを制御するドライバと、前記被測定対象の測定領域を設定する測定領域設定部と、該測定領域設定部により設定された測定領域に応じて前記空間変調デバイスを制御する制御部とを備える顕微分光装置を提供する。
【０００６】
上記発明においては、前記空間変調デバイスが透過あるいは反射特性を空間的に変調可能であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記空間変調デバイスが、デジタルマイクロミラーデバイスであることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記空間変調デバイスが、液晶格子であることとしてもよい。
【０００７】
また、上記発明においては、前記測定領域設定部が、前記被測定対象を撮影するカメラと、該カメラにより取得した被測定対象の画像を処理して前記測定領域を決定する画像処理部とを備えることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記測定領域設定部が、前記被測定対象の測定領域に関するレシピ情報に基づいて前記測定領域を抽出する測定領域抽出部とを備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、測定に必要のない部分を回避しながら、測定に十分な光量を確保しつつ、被測定対象に含まれる測定領域を高速に決定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態に係る顕微分光装置１について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微分光装置１は、図１に示されるように、被測定対象Ａを搭載するステージ２と、該ステージ２を透過して該ステージ２の下方から照明光を照射する透過照明光源３と、該透過照明光源３から発せられ、被測定対象Ａを透過した光を集光する対物レンズ４と、該対物レンズ４により集光された光を分岐するハーフミラー５と、該ハーフミラー５により分岐された光をそれぞれ入射させる画像取得処理部６と、分光測定部７とを備えている。
【００１０】
前記画像取得処理部６は、ハーフミラー５により分岐された一方の光を集光するチューブレンズ８と、該チューブレンズ８により集光された光を撮影してカラー画像を取得するカメラ９と、該カメラ９により取得されたカラー画像を処理する画像処理部１０とを備えている。
【００１１】
前記分光測定部７は、ハーフミラー５により分岐された他方の光を集光する集光レンズ１１と、該集光レンズ１１の集光位置に配置されたデジタルマイクロミラーデバイス（空間変調デバイス）１２と、該デジタルマイクロミラーデバイス１２により反射された光をリレーするリレーレンズ１３と、該リレーレンズ１３によりリレーされた光を集光する集光レンズ１４と、該集光レンズ１４により集光された光を分光する分光器１５とを備えている。
前記デジタルマイクロミラーデバイス１２面および前記カメラ９は、被測定対象Ａに対して光学的に共役な位置関係に配置されている。
【００１２】
前記デジタルマイクロミラーデバイス１２は、個別に揺動するマイクロミラー（図示略）を２次元的に配列したものであり、数μｍ〜数１０μｍオーダの矩形状に半導体製造技術を用いて形成されている。デジタルマイクロミラーデバイス１２は、ドライバ１６に接続され、ドライバ１６からの制御信号によって、各マイクロミラーを個別にオンオフされるようになっている。これにより、各マイクロミラーは、例えば、＋１２°と−１２°のいずれかの傾斜角度に揺動させられるようになっている。ここで、マイクロミラーのオン状態は、マイクロミラーを図１の時計回りに＋１２°揺動させた状態であり、マイクロミラーのオフ状態は、マイクロミラーを時計回りに−１２°揺動させた状態である。
【００１３】
集光レンズ１１からマイクロミラーデバイス１２に入射された光は、オン状態となったマイクロミラーによって、入射光軸に対して出射角θｉで出射され、リレーレンズ１３によりリレーされる一方、オフ状態となったマイクロミラーによって、入射光軸に対して出射角θｏで出射され、遮光板１７により遮光されるようになっている。図中、符号１８はコンデンサレンズ、符号１９はミラーである。
【００１４】
また、ミラー１９と集光レンズ１４との間には、光路に挿脱可能なハーフミラー２０と、該ハーフミラー２０が光路に挿入されたときに、該ハーフミラー２０によりデジタルマイクロミラーデバイス１２に向かう光路に確認用の光を入射させる測定領域確認用光源２１とが設けられている。
また、前記ステージ２にはサンプル搬送制御部２２が接続され、被測定対象Ａが対物レンズ４の視野内に含まれるようにステージ２に被測定対象Ａを載置するようになっている。
【００１５】
前記画像処理部１０には、測定領域制御部２３が接続されている。
前記画像処理部１０は、カメラ９により取得された被測定対象Ａのカラー画像から特徴量を抽出し、抽出された特徴量に基づいて測定領域を算出するようになっている。前記測定領域制御部２３は、前記画像処理部１０により算出された測定領域に基づいて、デジタルマイクロミラーデバイス１２のマイクロミラーの内、オン状態にする必要のあるマイクロミラーの位置をドライバ１６に出力するようになっている。
【００１６】
また、本実施形態においては、被測定対象Ａの種類毎に、測定領域の位置、寸法あるいはデジタルマイクロミラーデバイス１２のオン状態にすべきマイクロミラーを特定するデータを含むレシピ情報を、入力された基板情報から検索するレシピ情報検索部２４と、検索されたレシピ情報に基づいて測定領域情報を抽出する測定領域情報抽出部２５とが備えられている。レシピ情報検索部２４には、図示しない管理サーバから被測定対象Ａの種類を示すデータを含む基板情報が入力されるようになっている。
レシピ情報に含まれる測定領域情報としては、座標データ、ＣＡＤ等のベクトルデータ等データ形式は問われない。
【００１７】
また、レシピ情報には、画像処理により測定領域を算出する際に使用するパラメータである色情報を記憶する色情報ファイルが含まれている。色情報には、色度、彩度、明度のうち、少なくとも１つがしきい値として含まれている。なお、色情報ファイルは、測定した色毎に存在してもよい。また、ｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅの３種類のカラーフィルタを測定したい場合、３種類の色情報ファイルが備えられていてもよく、３種類のカラーフィルタに対して１つの色情報ファイルを備えていてもよい。
【００１８】
前記画像処理部１０は、図２に示されるように、色情報ファイルからの色情報とカメラ９により取得されたカラー画像が入力されて、測定色領域を決定する測定色領域抽出部２６と、決定された測定色領域に基づいて、測定基本領域および測定不要領域を分別する測定色領域特徴抽出部２７と、測定基本領域を収縮処理するとともに測定不要領域を膨張処理する膨張収縮処理部２８と、測定基本領域を収縮処理した収縮処理画像と、測定不要領域を膨張処理した膨張処理画像との重なり合う領域を収縮処理画像から減算する測定領域決定部２９とを備えている。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係る顕微分光装置１の作用について、図３〜図５のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微分光装置１を用いて被測定対象Ａの分光透過率を測定するには、まず、図示しない検査管理サーバなどから被測定対象Ａの基板情報が入力され（Ｓ１）、該基板情報内のレシピ情報がレシピ情報検索部２４において検索される（Ｓ２）。
【００２０】
次に、基板情報内にレシピ情報が存在するか否かが判定され（Ｓ３）、レシピ情報が存在する場合（Ｓ３におけるＹＥＳ）には、レシピ情報が測定領域情報抽出部２５に読み込まれる（Ｓ４）。その後、測定領域情報抽出部２５において、レシピ情報内に測定領域情報が存在するか否かが判定される（Ｓ５）。
【００２１】
ここで、基板情報内にレシピ情報が存在しない場合（Ｓ３におけるＮＯ）と、レシピ情報は存在するがレシピ情報内に測定領域情報が記載されていない場合（Ｓ５におけるＮＯ）の両方について説明する。
始めに、サンプル搬送制御部２２が、被測定対象Ａを対物レンズ４の視野内に配置されるようにステージ２に載置する（Ｓ６）。
【００２２】
次に、測定領域の設定動作が行われる（Ｓ７）。測定領域の設定動作は、図３に示されるように、まず、透過照明光源３が被測定対象Ａを照明し（Ｓ７１）、その像をカメラ９で撮影する（Ｓ７２）。そして、色情報ファイルが検索され（Ｓ７３）、カメラ９により取得されたカラー画像から色度、彩度、明度のうち、少なくとも１つのしきい値を用いて、所望の色領域を２値化およびラベリング等の処理により抽出する。
【００２３】
その上で、取得されたカラー画像の中心に最も近い色領域の重心を算出し、サンプル搬送制御部２２に所定の位置補正量を与えて被測定対象Ａを微動させる（Ｓ７４）。これにより、画像中心に最も近い色領域の位置を画像の中心に引き込むことができる。そして、カメラ９が再度、被測定対象Ａの像を撮影し（Ｓ７５）、取得されたカラー画像が画像処理部１０に転送されて、画像処理部１０がカラー画像から特徴量を抽出し、測定領域を算出する（Ｓ７６）。
【００２４】
画像処理部１０による測定領域の決定動作は以下の通りである。
図２および図６に示されるように、まず、画像および測定領域決定に使用する色情報を色情報ファイルから測定色領域抽出部２６に入力し、測定色領域を決定する。測定色領域は測定色領域特徴抽出部２７により測定基本領域と測定不要領域とに識別され、各々は膨張収縮処理部２８に入力される。膨張収縮処理部２８は、測定基本領域を収縮処理し、測定不要領域を膨張処理する。
【００２５】
そして、各々の処理画像が測定領域決定部２９に入力され、収縮処理画像と膨張処理画像の重なり合う領域が収縮処理画像から減算される。その結果、測定領域が算出される。測定領域は、測定領域制御部２３に入力され、測定領域制御部２３が画像と被測定対象Ａとの倍率関係およびデジタルマイクロミラーデバイス１２と被測定対象Ａとの倍率関係から、測定領域に対応するマイクロミラーの位置および領域を算出する。
【００２６】
例えば、被測定対象Ａに対するカメラ９の画像の倍率が５倍で、被測定対象Ａに対するデジタルマイクロミラーデバイス１２の像の倍率が１０倍の場合には、カメラ９の画像に対するデジタルマイクロミラーデバイス１２の像の倍率は２倍になる。この場合、マイクロミラーの角度を切り替える領域は、測定領域の２倍になる。この計算は測定領域制御部２３により行われる。
その後、レシピ情報に測定領域情報を記載し（Ｓ８）、保存する（Ｓ９）。その上で、サンプル搬送制御部２２が被測定対象Ａをステージ２から一旦外す（Ｓ１０）。
【００２７】
一方、ステップＳ５において、レシピ情報に測定領域情報が記載されている場合（Ｓ５におけるＹＥＳ）には、図５に示されるように、測定領域情報抽出部２５においてレシピ情報から測定領域情報が抽出され（Ｓ１１１）、抽出された測定領域情報が、測定領域制御部２３に入力される。そして、測定領域制御部２３が、画像と被測定対象Ａとの倍率関係およびデジタルマイクロミラーデバイス１２と被測定対象Ａとの倍率関係から、測定領域に対応するデジタルマイクロミラーデバイス１２のマイクロミラーの位置および領域を算出する（Ｓ１１２）。
【００２８】
例えば、被測定対象Ａに対するカメラ９の画像の倍率が５倍で、被測定対象Ａに対するデジタルマイクロミラーデバイス１２の像の倍率が１０倍の場合、カメラ９の画像に対するデジタルマイクロミラーデバイス１２面の像の倍率は２倍になる。この場合、マイクロミラーをオン状態に切り替える領域は測定領域の２倍になる。測定領域制御部２３は、以上の計算を行い、ドライバ１６に対して対応するマイクロミラーをオン状態にするように指令する。
【００２９】
次に、サンプル搬送制御部２２が、図示しない素ガラスをステージ２上に載置する（Ｓ１２）。この状態で、透過照明光源３により素ガラスを照明する。このとき、測光領域確認用光源２１を点灯することにより、カメラ９の画像で測定領域を確認することができる。ここで、素ガラスを用いて上記測定領域における分光透過率を測定する（Ｓ１３）。これが被測定対象Ａの分光透過率を測定する基準となる。この測定をここではリファレンス測定と呼ぶ。
【００３０】
リファレンス測定が完了すると、サンプル搬送制御部２２が素ガラスをステージ２から外す（Ｓ１４）とともに、被測定対象Ａをステージ２に載置する（Ｓ１５）。次いで、透過照明光源３により被測定対象Ａを照明し、その像がカメラ９により撮影される。
次いで、色情報ファイルが検索され、カメラ９の画像から、色度、彩度、明度のうち少なくとも１つのしきい値を用いて、所望の色領域を２値化およびラベリング等の処理により抽出する
【００３１】
その上で、画面中心に最も近い色領域の重心を算出し、サンプル搬送制御部２２に位置補正量を与えて被測定対象Ａを微動させる。これにより、画面中心に最も近い色領域の位置を画面の中心に引き込む（Ｓ１６）。このとき、測光領域確認用光源２１を点灯すると、カメラ９の画像で測定領域を確認することができる。
【００３２】
ここで、測定領域における分光透過率を測定する（Ｓ１７）。この測定のことをここでは本測定と呼ぶ。本測定が完了すると、サンプル搬送制御部２２は被測定対象Ａをステージ２から外す（Ｓ１８）。以上で測定動作が完了する。リファレンス測定により測定された分光透過率と、本測定により測定された分光透過率との割合を求めると、被測定対象Ａの測定領域内の分光透過率を求めることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る顕微分光装置１によれば、測定領域を自動的に決定することができ、被測定対象Ａを透過した透過照明光源３からの照明光の内、測定領域を透過した光のみが選択的に分光器１５に導かれる。これにより、オペレータに依存することなく精度よく分光透過率を測定することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る顕微分光装置１を工場における生産ラインに使用する場合には、オペレータを介在させることなく被測定領域のカラー画像から自動的に測定領域を決定し測定することができ、測定にかかる時間を大幅に短縮することができる。さらに、被測定対象Ａのセル形状が小型化し、かつ複雑化している場合においても、被測定対象Ａの中に含まれる測定に不必要な領域を回避し、かつ、測定に十分な光量の光を確保可能な測定領域を設定することができる。また、空間変調デバイスにデジタルマイクロミラーデバイス１２を用いることにより、測定領域の切替動作を高速に行うことができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、デジタルマイクロミラーデバイス１２において出射角θｉで反射した光をミラー１９により反射して分光器１５に入射させることとしたが、これに代えて、ミラー１９をなくして直接分光器１５に入射させてもよい。
また、画像処理部１０は、図２の構成に限定されるものではなく、例えば、マスキングや２値化等の処理によって測定領域を決定することにしてもよい。
【００３６】
また、被測定対象Ａの所望の測定色領域を画像中心に引き込む際および測定領域を決定する際に、異なる色情報ファイルを使用することにしてもよい。また、被測定対象Ａの所望の色領域を画面中心に引き込む際に、重心算出を行ったが、他の方法でもよい。
【００３７】
さらに、測定領域確認用光源２１を備えている場合について説明したが、カメラ９の画像で測定領域を確認する必要がない場合には、測定領域確認用光源２１を備えていなくてもよい。
また、カメラ９の画像を表示するモニタを有していてもよい。また、測定領域確認用光源２１を用いることなくソフトウェアを用いてモニタ上に測定領域をスーパーインポーズさせてもよい。
【００３８】
また、ステージ２の下方から透過照明光源３により被測定対象Ａに対し照明光を照射し、被測定対象Ａの上方に透過した光を集光して分光器に導くこととしたが、これに代えて、ステージ２の上方から透過照明光源３により被測定対象Ａに対して照明光を照射し、被測定対象Ａの下方に透過した光を集光して分光器に導くことにしてもよい。
さらに、透過照明光源３に代えて、落射照明光源（図示略）を用いてもよい。このように構成することで、測定領域の分光反射率を測定することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、空間変調デバイスとしてデジタルマイクロミラーデバイス１２を例示したが、これに代えて液晶格子３０を採用してもよい。液晶格子３０は、２次元的に配列された複数の微小空間セルを備え、該微小空間セルのオンオフにより、該微小空間セル毎に入射する光を透過あるいは遮蔽制御することができる空間変調デバイスである。
【００４０】
液晶格子３０は、例えば、微小空間セルがオン状態のとき、該微小空間セルに入射する光を遮光し、オフ状態のとき、該微小空間セルに入射する光を透過するようになっている。被測定対象Ａとカメラ９と液晶格子３０とは、光学的に共役な位置関係に配置されている。図中、符号３１はミラー、符号３２は集光レンズである。
【００４１】
このように構成することで、デジタルマイクロミラーデバイス１２と同様に、測定領域の切替動作を高速で行うことができる。また、デジタルマイクロミラーデバイス１２の場合には、リレーレンズ１３、ミラー１９および集光レンズ１４を介して分光器１５に入射させる光軸と被測定対象Ａからの入射光軸とのなす角が出射角θｉとなるように精度よく配置する必要があるが、液晶格子３０の場合にはその必要がない。
【００４２】
また、複数の微小空間セルを２次元的に配列した液晶格子３０に代えて、複数の微小シャッタを２次元的に配列した微小シャッタアレイを採用してもよい。
このようにすることで、微小シャッタを閉鎖したときの遮蔽率を液晶格子３０の場合よりも向上し、測定誤差要因である測定領域外からのノイズ光の混入をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微分光装置を示す概略的な全体構成図である。
【図２】図１の顕微分光装置の画像処理部の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１の顕微分光装置による透過分光率の測定手順を説明するフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートにおける測定領域算出工程を説明するフローチャートである。
【図５】図３のフローチャートにおける測定領域設定工程を説明するフローチャートである。
【図６】図２の画像処理部による画像処理の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の顕微分光装置の変形例を示す概略的な全体構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  被測定対象
１  顕微分光装置
９  カメラ（測定領域設定部）
１０  画像処理部（測定領域設定部）
１２  デジタルマイクロミラーデバイス（空間変調デバイス）
１６  ドライバ
２３  測定領域制御部（制御部）
２５  測定領域抽出部
３０  液晶格子（空間変調デバイス）
【図１】
2008082950.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008082950.tif 000007
【図６】
2008082950.tif 000008
【図７】
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