(57)【要約】【課題】照明光が対物レンズを通過した後の分光スペクトルを取得し、照明光の劣化を自動的に補償する。【解決手段】検査装置１は、分光特性が既知の被照明物から対物レンズ１２１を経て撮像素子１２３に入射される照明光の分光スペクトルを取得する分光計測部１３と、撮像素子１２３の分光感度及び分光計測部１３によって取得した照明光の分光スペクトルの積で表されるシステム関数を、予め定められたターゲット値となるように補正する制御部１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する照明部と、対物レンズ及び撮像素子を有する検査部とを備え、前記光源からの照明光により検査物を照明し、該検査物の像を前記撮像素子に結像して該検査物を検査する検査装置であって、
分光特性が既知の被照明物から前記対物レンズを経て前記撮像素子に入射される照明光の分光スペクトルを取得する分光計測部と、
前記撮像素子の分光感度及び前記分光計測部によって取得した照明光の分光スペクトルの積で表されるシステム関数を、予め定められたターゲット値となるように補正する制御部と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、予め記憶された照明光の分光スペクトル及び前記分光計測部により取得した照明光の分光スペクトルの差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記検査部により検査物を撮像する度に、前記比較を行ない、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光源の点灯後に照明光が安定する所定時間を経過するまでの間、前記検査部により検査物を撮像する度に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光源の点灯時間が所定の時間を経過する度に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記光源の累積点灯時間が寿命予想時間を超えた場合に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項７】
前記ターゲット値は、通常モード用のターゲット値、及び前記通常モード用のターゲット値よりも小さい値である省エネモード用のターゲット値を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記検査物はプレパラートに保持され、前記被照明物は該プレパラートの検査物が存在しない部分であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項９】
前記検査部は、顕微鏡であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査物を照明して検査する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の検査装置では、検査物を照明する照明光の分光スペクトルを計測する場合に、分光計を使用している。特許文献１には、照明光の照明放射分布の不均一性に起因する分光特性の推定誤差を軽減でき、被写体の分光特性の推定精度を向上させるために、照明画像の分割領域の分光放射特性を計測する画像処理装置が開示されている。また、特許文献２には、義歯を製作する際に、撮像装置により異なる波長の複数の照明光ＬＥＤを発光させながら患者の歯部の撮像を行い、患者の歯部の色合いに合致する義歯を製作するために、照明光をスペクトル検出センサで計測する画像処理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９―２５１４７号公報
【特許文献２】国際公開第０２００４／０３６１６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、検査物を検査する際に、照明光の劣化による影響を防止することはできなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、照明光の劣化を正確に判定し、自動的に照明光の劣化を補償することができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る検査装置は、光源を有する照明部と、対物レンズ及び撮像素子を有する検査部とを備え、前記光源からの照明光により検査物を照明し、該検査物の像を前記撮像素子に結像して該検査物を検査する検査装置であって、分光特性が既知の被照明物から前記対物レンズを経て前記撮像素子に入射される照明光の分光スペクトルを取得する分光計測部と、前記撮像素子の分光感度及び前記分光計測部によって取得した照明光の分光スペクトルの積で表されるシステム関数を、予め定められたターゲット値となるように補正する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る検査装置において、前記制御部は、予め記憶された照明光の分光スペクトル及び前記分光計測部により取得した照明光の分光スペクトルの差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る検査装置において、前記制御部は、前記検査部により検査物を撮像する度に、前記比較を行ない、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る検査装置において、前記制御部は、前記光源の点灯後に照明光が安定する所定時間を経過するまでの間、前記検査部により検査物を撮像する度に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る検査装置において、前記制御部は、前記光源の点灯時間が所定の時間を経過する度に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る検査装置において、前記制御部は、前記光源の累積点灯時間が寿命予想時間を超えた場合に、前記比較を行い、前記差が所定の閾値より大きい場合に、前記システム関数を補正することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る検査装置において、前記ターゲット値は、通常モード用のターゲット値、及び前記通常モード用のターゲット値よりも小さい値である省エネモード用のターゲット値を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る検査装置において、前記検査物はプレパラートに保持され、前記被照明物は該プレパラートの検査物が存在しない部分であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る検査装置において、前記検査部は、顕微鏡であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対物レンズを通過後の照明光の分光スペクトルから得られるシステム関数を、予め定められたターゲット値となるように補正することにより、照明光の劣化を正確に判定し、照明光の劣化を自動的に補償することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による第１の実施形態の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による第１の実施例の検査装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による第１の実施形態の検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明による第１の実施形態の検査装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明による第２の実施形態の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明による第２の実施形態の検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】プレパラートの構成を示す図である。
【図８】本発明による第２の実施形態の検査装置の分光計測を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による検査装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明による第１の実施形態の検査装置の構成を示すブロック図である。検査装置１は、照明部１１と、検査部１２と、分光計測部１３と、制御部１４とを備える。
【００１９】
照明部１１は、ステージ１６上に載置された検査物１５を照射するために、光源１１１を点灯させて照明光を発する。本実施形態では、照明部１１から発せられた照明光は、検査部１２のハーフミラー１２２及び対物レンズ１２１を介して検査物１５に照射される。また、照明部１１は、対物レンズ１２１を通過して検査部１２から入射される光を、ハーフミラー１１２を介して分光計測部１３に導く。
【００２０】
検査部１２は、対物レンズ１２１を通過した検査物１５の像を、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１２３によって撮像する。また、検査部１２は、対物レンズ１２１を通過した光を、ハーフミラー１２２を介して照明部１１に導く。
【００２１】
例えば、検査部１２は顕微鏡であり、検査物１５は病理標本である。この場合、検査部１２は、ハーフミラー１２２と撮像素子１２３との間に接眼レンズを有し、検査物１５の拡大画像を取得する。また、検査部１２は画像処理部を有する構成としてもよい。この場合、画像処理部は、撮像素子１２３により撮像した画像を画像処理し、画像の解析を行う。
【００２２】
分光計測部１３は、照明部１１のハーフミラー１２２を介して入射された照明光の分光計測を行い、分光スペクトルを取得する。分光スペクトルは、対物レンズ１２１を通過すると色収差等により変化が生じるため、分光計測部１３は、対物レンズ１２１を通過した後の照明光の分光計測を行う。分光計測を行う際には、被照明物（本実施形態では検査物１５）は分光特性が既知なものが使用される。例えば、図１に示すように照明光が落射照明の場合には、反射率が既知の検査物１５が使用され、照明光が透過照明の場合には、透過率が既知の検査物１５が使用される。
【００２３】
制御部１４は、照明部１１、検査部１２、及び分光計測部１３の動作を制御する。
【００２４】
図２は、制御部１４の構成を示すブロック図である。制御部１４は、分光計測部１３の動作を制御する分光計測制御部１４１と、照明部１１の照明光のデータが劣化しているか否かを判定する照明データ判定部１４２と、照明光が劣化した場合に警告を発する警告部１４３と、照明部１１の動作を制御する照明制御部１４４と、検査部１２の動作を制御する検査制御部１４５とを備える。
【００２５】
制御部１４の動作を、図３を参照して説明する。図３は、検査装置１の制御部１４の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１にて、制御部１４は、照明制御部１４４により照明部１１の光源１１１を点灯させ、分光計測制御部１４１により、照明部１１から照射され対物レンズ１２１を通過した後の照明光の分光計測を行い、分光スペクトルを取得する。
【００２６】
ステップＳ１０２にて、制御部１４は、照明データ判定部１４２により、ステップＳ１０２にて取得した照明光の分光スペクトルと、予め記憶された対物レンズ１２１を通過後の理想状態の分光スペクトルとを比較し、分光スペクトルの差が所定の閾値より大きい場合には、照明光が劣化していると判定する。理想状態の分光スペクトルは、照明データ判定部１４２にて記憶してもよいし、他の記憶部（図示せず）から読み出してもよい。
【００２７】
ここで、差とは、分散、差の絶対値の和、差の絶対値の積、差の絶対値の最小値、又は差の二乗和など、種々の方法によって定まる差の値を包含するものとする。
【００２８】
ステップＳ１０２にて、照明部１１の照明光が劣化していると判定した場合には、必要に応じて、ステップＳ１０３にて、制御部１４は、警告部１４３により警告を発する。例えば、警告音などを鳴らす、制御部１４が警告用のＬＥＤを有する場合にはＬＥＤを点滅させる、制御部１４が表示部を有する場合には警告メッセージを表示するなどの方法により警告を発する。
【００２９】
ステップＳ１０４にて、制御部１４は、照明制御部１４４により、システム関数Ｈ（λ）を算出し、算出したシステム関数Ｈ（λ）を予め定められたシステム関数のターゲット値ＨT（λ）に合致するように補正する。システム関数のターゲット値ＨT（λ）は、照明制御部１４４にて記憶してもよいし、他の記憶部（図示せず）から読み出してもよい。
【００３０】
ここで、システム関数Ｈ（λ）とは、撮像素子１２３の分光感度をＳ（λ）、対物レンズ１２１を通過して撮像素子１２３に入射される照明光の分光スペクトルをＩ（λ）とすると、Ｈ（λ）＝Ｓ（λ）×Ｉ（λ）で表される関数のことをいう。分光スペクトルＩ（λ）が変化（劣化）すると、システム関数Ｈ（λ）も変化するため、撮像素子１２３から出力される信号を補正することにより、光源１１１の照明光の劣化を補償する。すなわち、ＨT（λ）／Ｈ（λ）を掛けることにより、システム関数Ｈ（λ）をシステム関数のターゲット値ＨT（λ）に合致させる。分光スペクトルＩ（λ）のパワーのみが低下していた場合には、光源１１１の照明光のパワーを増大させ、Ｉ（λ）を増大させることにより、システム関数Ｈ（λ）をターゲット値ＨT（λ）に合致させてもよい。
【００３１】
なお、システム関数のターゲット値ＨT（λ）を複数設けることも可能である。例えば、通常モード時のターゲット値ＨT1（λ）と省エネモード時のターゲット値ＨT2（λ）を設け、省エネモード時のターゲット値ＨT2（λ）は通常モード時のターゲット値ＨT1（λ）よりも小さい値とし、照明光のパワーが必要最小限となるようにしてもよい。以上の動作により照明光を補正する。
【００３２】
その後、ステップＳ１０５にて、制御部１４は、検査制御部１４５により検査物１５を撮像する。
【００３３】
このフローチャートでは、制御部１４は、検査物１５を撮像する際に毎回照明光の判定を行うが、照明光の判定を行うタイミングはこれに限られるものではない。例えば、光源１１１が点灯してから照明光が安定するまでには所定時間（例えば1時間）を要するため、制御部１４は、検査物１５を撮像する度に、照明光が安定する所要時間を経過しているか否かを判定し、経過していないと判定した場合には照明光の判定を行うようにしてもよい。また、制御部１４は、光源１１１の点灯時間を計測し、２４時間、1週間、１ヵ月など、所定の時間を経過する度に照明光の判定を行うようにしてもよい。また、制御部１４は、光源１１１の点灯累積時間を記憶し、寿命予測時間を越えた場合に照明光の判定を行い、光量が小さくなるにつれ、又は寿命予測時間を越えるにつれ、短い間隔で照明光の判定を行うようにしてもよい。
【００３４】
さらに、照明光の判定を行うタイミングは、上記時間の経過に基づくものだけでなく、レンズやフィルターなどの光学部品を交換した場合、検査部１２のフォーカスを合わせた場合に照明光の判定を行うようにしてもよい。
【００３５】
なお、検査装置１は図１に示す構成に限られるものではなく、図４に示すように、照明部１１が分光計測部１３を備える構成としてもよい。このような一体化した構成とすることにより、検査装置1の大きさを小型化することができる。
【００３６】
特に、分光計測部１３は、光を拡散する光拡散部材１３１と、複数領域を有し領域毎に異なるカラーフィルターを配したセンサ１３２とを有するのが好適である。このようなセンサ１３２を用いることにより、回転色カラーフィルターを用いる場合と比較して、分光計測部１３を小型化でき、検査装置1の大きさを小型化することができる。
【００３７】
このように、第１の実施形態の検査装置１によれば、システム関数Ｈ（λ）をシステム関数のターゲット値ＨT（λ）に合致するように補正することにより、照明を常に検査物１５の検査に適切な状態に維持することができ、撮像画像を画像解析する場合などに照明光の劣化による影響を防止することができるようになる。また、対物レンズ１２１を通過した後の照明光の分光スペクトルを計測することにより、撮像素子１２３に入射される照明光の分光スペクトルを正確に計測することができるようになる。
【００３８】
また、時間の経過に基づいて照明光の判定を行うことにより、その時々の照明状態が検査に適切かどうかを自動的に判断して適切な照明にすることができる。レンズやフィルターを交換した時に、照明光の判定を行うことにより、それぞれのレンズやフィルターに適した照明状態で検査することができる。検査部１２のフォーカスを合わせた時に、照明光の判定を行うことにより、そのフォーカスに適切な照明状態で検査することができる。
【００３９】
また、省エネモード用に、システム関数のターゲット値ＨT2（λ）を設けることにより、電力コストを必要最低限にすることが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明による第２の実施形態の検査装置２について説明する。図５は、本発明による第２の実施形態の検査装置の構成を示すブロック図である。検査装置２の検査部１２は顕微鏡であり、接眼レンズ１２４を備える。照明部１１から発せされた照明光は、ハーフミラー１１２及び集光レンズ１１３を介してステージ１６上の照明箇所ａに集光され、透過光が撮像素子１２３に入射される。なお、図５に示すように照明光が透過型の場合について以下説明するが、照明光は落射型であってもよい。
【００４１】
検査装置２は、検査物移動部１７を備える。検査物移動部１７は、制御部１４の制御により、ステージ１６又は検査部１２を水平方向に移動させ、検査物１５を検査部１２に対して相対的に移動させる。
【００４２】
検査物１５は、ステージ１６上にセットされるプレパラートに保持される。図７に示すように、プレパラート３は、スライドグラス３１とカバーグラス３２で構成され、検査物１５は、スライドグラス３１とカバーグラス３２との間で静止状態に保持される。
【００４３】
本実施形態の検査装置２は、分光計測を行う際には、プレパラート３上の検査物１５の存在しない部分を被照明物とし、検査物１５の存在しない部分に照射された照明光の分光計測を行う。
【００４４】
図６は、検査装置２の制御部１４の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２０１にて、制御部１４は、検査物移動部１７により検査物１５を移動し、図８（ａ）に示すように、照明箇所ａに、検査物１５が存在しないスライドグラス３１部分が配置されるように制御する。あるいは、定期的に検査物１５が存在しないプレパラート３が配置されている場合には、制御部１４は、図８（ｂ）に示すように、照明箇所ａに、検査物１５が存在しないプレパラート３のカバーグラス３２部分が配置されるように制御してもよい。
【００４５】
ステップＳ２０２からステップＳ２０５における動作は、図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０４における動作と同様である。以上の動作により照明光を補正する。なお、ステップＳ２０４にて警告した後に、ユーザにプレパラート３を交換するように促し、再度分光計測をし直すようにしてもよい。
【００４６】
その後、ステップＳ２０６にて、制御部１４は、検査物移動部１７により検査物１５を移動し、照明箇所ａに検査物１５が保持されたカバーグラス３２部分が配置されるように制御する。そして、ステップＳ２０７にて、制御部１４は、検査制御部１４５により検査物１５を撮像する。
【００４７】
なお、分光計測は検査物１５が存在しない複数の個所で行うようにしてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、スライドグラス３１部分とプレパラート３の無い部分とで透過光の分光スペクトル計測を行うようにすれば、プレパラート３の無い部分の分光スペクトルにより、スライドグラス３１部分の分光スペクトルが変動したのか、検査物移動部１７の移動ミスかを区別することができる。
【００４８】
このように、第２の実施形態の検査装置２によれば、検査物１５の存在しないガラス部分の透過光の分光スペクトルと、既知の理想状態の分光スペクトルとを比較することにより、検査物１５に影響されること無く、すなわち検査物１５の分光特性を考慮することなく、システム関数Ｈ（λ）をシステム関数のターゲット値ＨT（λ）に合致するように補正することができるようになる。
【００４９】
上述の各実施形態は、個々に代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２  検査装置
１１    照明部
１２    検査部
１３    分光計測部
１４    制御部
１５    検査物
１６    ステージ
１７    検査物移動部
１１１  光源
１１２，１２２  ハーフミラー
１１３  集光レンズ
１２１  対物レンズ
１２３  撮像素子
１３１  光拡散部材
１３２  センサ
１４１  分光計測制御部
１４２  照明データ判定部
１４３  警告部
１４４  照明制御部
１４５  検査制御部
【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】
2012078151.tif 000009
【図８】
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