(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の出射光量を調整する光量調整部を有する光源部と、
前記光源部からの光が照射される標本を撮像する撮像部と、
対物レンズの焦点位置と標本との相対位置を変化させる焦準部と、
標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域を前記対物レンズの光軸方向に分割してなる複数の取込領域と、前記複数の取込領域の各々に対する露光時間及び出射光量とを設定する設定部と、
前記設定部で設定された露光時間と出射光量とにより定まる取込条件で、前記焦準部により前記相対位置を前記複数の取込領域のそれぞれの開始位置から終了位置まで変化させて複数の長時間露光画像を取得する制御部と、
取得した前記複数の長時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する画像生成部とを備え、
前記設定部は、前記複数の取込領域の各々に対して露光時間が設定された場合に、各取込領域の中間位置で前記光源部からの出射光量を前記光量調整部によって変化させながら各取込領域に対して設定された露光時間で連続撮影を行い、各取込領域の中間位置での連続撮影により取得された画像から各取込領域の画像が飽和しない最大出射光量を算出し、前記複数の取込領域の各々に対する出射光量を前記最大出射光量に設定する顕微鏡装置。
【請求項２】
光源の出射光量を調整する光量調整部を有する光源部と、
前記光源部からの光が照射される標本を撮像する撮像部と、
対物レンズの焦点位置と標本との相対位置を変化させる焦準部と、
標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域を前記対物レンズの光軸方向に分割してなる複数の取込領域と、前記複数の取込領域の各々に対する露光時間及び出射光量とを設定する設定部と、
前記設定部で設定された露光時間と出射光量とにより定まる取込条件で、前記焦準部により前記相対位置を前記複数の取込領域のそれぞれの開始位置から終了位置まで変化させて複数の長時間露光画像を取得する制御部と、
取得した前記複数の長時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する画像生成部とを備え、
前記設定部は、前記複数の取込領域の各々に対する露光時間が設定された場合に、前記焦点深度拡大領域の開始位置から終了位置まで移動しながら前記複数の取込領域のうちの一の取込領域に設定された露光時間で行う撮影を前記光源部からの出射光量を前記光量調整部によって変化させながら繰り返し行い、繰り返し行われた撮影により取得された画像から画像が飽和しない最大出射光量を算出し、前記最大出射光量に基づいて前記複数の取込領域の各々に対する出射光量を設定する顕微鏡装置。
【請求項３】
前記設定部は、標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するための分割数を設定するための入力を受け付ける手段を有する請求項１または２記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記設定部は、標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するときの各取込領域の開始位置及び終了位置と、各取込領域の露光時間及び光源部の出射光量を設定するための入力を受け付ける手段を有する請求項１または２記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の取込領域の長時間露光画像を取得したときに、ｉ番目の取込領域の開始位置と終了位置の差と、露光時間と出射光量を乗算した値との比ｋを基準として他の取込領域のｋ値を正規化した値を各取込領域の加重係数として求め、各取込領域の前記加重係数を各取込領域の長時間露光画像に乗算して、各取込領域の長時間露光画像を正規化する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光源部は、波長の異なる複数の光を標本に照射し、
前記画像生成部は、波長の異なる複数の光を照射したときの前記複数の長時間露光画像を加算して複数の焦点深度拡大画像を生成し、前記複数の焦点深度拡大画像をＲ、Ｇ、Ｂ成分として有する１枚のカラー画像を生成する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するための分割数と、前記複数の取込領域の各々に対する露光時間とを設定するための入力を受け付けて、
標本の焦点が合った位置を基準にし、対物レンズの光軸方向に前記複数の取込領域を設定し、
各取込領域の中間位置で光源部からの出射光量を変化させながら、各取込領域に対して設定された露光時間で連続撮影を行い、
前記複数の取込領域の各々に対する出射光量を、各取込領域の中間位置での連続撮影により取得された画像から算出した、画像が飽和しない最大出射光量に設定し、
設定された露光時間と出射光量とにより定まる取込条件で、焦準部により前記対物レンズの焦準位置と標本の相対位置を前記複数の取込領域のそれぞれの開始位置から終了位置まで変化させて複数の長時間露光画像を取得し、
取得した前記複数の長時時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する顕微鏡装置の焦点深度拡大画像生成方法。
【請求項８】
標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲である焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するための分割数と、前記複数の取込領域の各々に対する露光時間とを設定するための入力を受け付けて、
標本の焦点が合った位置を基準にし、対物レンズの光軸方向に前記複数の取込領域を設定し、
前記焦点深度拡大領域の開始位置から終了位置まで移動しながら前記複数の取込領域のうちの一の取込領域に設定された露光時間で行う撮影を前記光源部からの出射光量を前記光量調整部によって変化させながら繰り返し行い、
前記複数の取込領域の各々に対する出射光量を、繰り返し行われた撮影により取得された画像から算出した、画像が飽和しない最大出射光量に基づいて設定し、
設定された露光時間と出射光量とにより定まる取込条件で、焦準部により前記対物レンズの焦準位置と標本の相対位置を前記複数の取込領域のそれぞれの開始位置から終了位置まで変化させて複数の長時間露光画像を取得し、
取得した前記複数の長時時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する顕微鏡装置の焦点深度拡大画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本の観察または検査を行う顕微鏡装置及びその焦点深度拡大画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造などのプロセスでは、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いる。近年、デバイスパターンの微細化及び複雑化が急速に進んでおり、光学顕微鏡においては解像度のさらなる向上が望まれている。そのため、開口数ＮＡ（Numerical Aperture)が大きい対物レンズを使用することと、波長がより短い光、例えば紫外光を照明光に用いることが行われている。
【０００３】
対物レンズのＮＡを大きくした場合、あるいは照明光の波長を短くした場合には焦点深度が浅くなる。その場合、標本の段差が焦点深度より大きい部分があると、画像にぼけが生じるという問題点がある。そのため、高解像度で且つ焦点深度の深い画像を得ることが求められている。
【０００４】
また、半導体デバイスに用いられるＡｌやＣｕ等の材料は、波長域が異なる紫外線に対して異なる反射率及び吸収率を有しており、紫外線顕微鏡では、この特性を利用した欠陥回線や構造解析等が行われている。具体的には、例えば、照明に用いる紫外光の波長域を変化させて半導体デバイスを観察し、そのときの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ができる。このような複数の波長域の紫外光を用いる顕微鏡を複数波長紫外線顕微鏡と呼ぶ。
【０００５】
複数波長紫外線顕微鏡では、波長によって焦点深度が異なるため、長い波長域の観察画像では合焦できている部分が、短い波長の観察画像ではぼけている可能性がある。そのため短い波長域に対して焦点深度を拡大する必要がある。
【０００６】
従来、焦点深度を拡大する方法として種々の方法が考えられている。例えば、特許文献１には、光軸方向の異なる位置にそれぞれ焦点の合った複数枚の画像を加算し、回復フィルタを用いて加算画像を回復処理することにより、光軸方向の異なる位置にそれぞれ焦点の合った１枚の画像を復元する技術について開示されている。
【０００７】
加算画像を取得する方法として、焦点位置を連続的に変化させると同時に、撮像素子の受光部に結像される画像を蓄積して行く方法が考えられている。この方法では、撮像素子自体の光エネルギーの積算効果を利用し、連続的に焦点を変えた画像の入力と加算が撮像素子で同時に行われることになる。
【０００８】
ところで、上記の焦点位置を連続的に変えると同時に、撮像素子の積算効果で加算画像を取得する方法は、撮像素子を組み込むカメラのダイナミックレンジに制限があるために、輝度飽和した加算画像が発生しやすい。輝度飽和が生じないようにするためには、カメラの露光時間か、光源の照射光量を小さくすることが考えられるが、その場合、加算画像のＳ／Ｎが悪化するという問題点があった。
【０００９】
特許文献１の加算画像の取得方法では、標本の反射率の低い部分に合わせてカメラの露光時間と光源の出射光量を設定すると、反射率の高い部分で加算画像の輝度飽和が生じる可能性がある。
【特許文献１】特許第３１９１９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、画質の良い焦点深度拡大画像を得ることのできる顕微鏡装置及び焦点深度拡大画像生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の顕微鏡装置は、光源部と、前記光源部からの光が照射される標本を撮像する撮像部と、対物レンズの焦点位置と標本との相対位置を変化させる焦準部と、標本の焦点が合った位置を基準にし、前記対物レンズの光軸方向に複数の取込領域を設定する設定部と、所望の露光時間と出射光量とにより定まる取込条件で、前記焦準部により前記相対位置を前記複数の取込領域のそれぞれの開始位置から終了位置まで変化させて複数の長時間露光画像を取得する制御部と、取得した前記複数の長時時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する画像生成部とを備える。
【００１２】
上記の顕微鏡装置において、前記設定部は、標本の焦点が合った位置を基準にした所定の範囲の焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するための分割数を設定する手段を有する。
【００１３】
上記の顕微鏡装置において、前記設定部は、標本の焦点が合った位置を基準にした所定範囲の焦点深度拡大領域と、前記焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割するときの各取込領域の開始位置及び終了位置と、各取込領域の露光時間及び光源部の出射光量を設定する手段を有する。
【００１４】
上記の顕微鏡装置において、前記制御部は、各取込領域に対して露光時間と出射光量の一方が設定された場合に、各取込領域の中間位置において、設定された露光時間と出射光量の一方と、所望の露光時間と出射光量の他方とにより定まる取込条件で撮像して長時間露光画像を取得し、取得した長時間露光画像の輝度が飽和しない範囲の最大値に、各取込領域の露光時間または出射光量の他方を調整する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画質の良い焦点深度拡大画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態の顕微鏡装置１００の構成を示す図である。
顕微鏡装置１００は、顕微鏡本体１０１と光源装置１０２と制御装置１０３からなる。顕微鏡本体１０１は、標本１１を載せるステージ１２と、対物レンズ１３と、対物レンズ１３が取り付けられるレボルバ１４と、ステージ１２を移動させる焦準機構１５と、架台１６と、投光管１７と、鏡筒１８と、接眼ユニット１９を有する。
【００１７】
対物レンズ１３は、レボルバ１４に対して着脱自在に取り付けられ、レボルバ１４の回転動作に応じてステージ１２上に配置される。
ステージ１２は、図示しない平面駆動機構２より対物レンズ１３の光軸に直交した水平平面内で自在に移動でき、対物レンズ１３に対する標本１１の観察位置を変化させる。また、ステージ１２は、焦準機構１５により垂直方向（対物レンズ１３の光軸方向）に昇降移動され、標本１１と対物レンズ１３の焦点位置との相対位置を変化させ、標本１１に対する対物レンズ１３の焦点合わせを行う。焦準機構１５は制御装置１０３と接続されており、制御装置１０３により動作が制御される。なお、焦準機構１５は、ステージ１２の代わりに対物レンズ１３を垂直方向に昇降移動させる構成としても構わない。
【００１８】
投光管１７は、図示しない照明光学系と観察光学系を内部に備えている。投光管１７の上部には、カメラ（撮像部に対応する）１８が設けられている。また、投光管１７のファイバコネクタ１７ａには光ファイバ１９が取り付けられ、光ファイバ１９は、光源装置１０２の光量調整部２０に接続されている。
【００１９】
投光管１７内の照明光学系は、光ファイバ１９を介して光量調整部２０から導入される光を対物レンズ１３を介して照明光として標本１１に照射する。また、投光管１７は、照明光学系によって照明された標本１１の観察像を、対物レンズ１３と協働し、観察光学系により結像する。カメラ１８は、この観察像を撮像して観察画像を生成し、生成した観察画像データを制御装置１０３に出力する。
【００２０】
鏡筒２１は、図示しない結像レンズを有し、ステージ１１の下部に配置された図示しない照明装置によって照射される可視光をもとに、対物レンズ１３と協働して標本１１の可視観察像を結像する。この可視観察像は、接眼部２２を介して目視で観察することができる。
【００２１】
光源装置１０２は、図示しない光源と、光源の光量を調整する光量調整部２１を有する。以下、投光管１７、光ファイバ１９及び光源装置１０２を総称して光源部と呼ぶ。
制御装置（設定部、制御部及び画像生成部に対応する）１０３は、画像データ及び使用者により設定されるデータ等が入力される入力部２３、制御データを出力する出力部２４、ＧＵＩ画面等を表示する表示部２５と、記憶部２６と、制御部２７と、焦点深度拡大画像を生成する画像生成部２８を有する。
【００２２】
入力部２３は、キーボード、マウス、通信装置で構成され、表示部２５により表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface)画面を介して各種設定データ等の入力を行う。
出力部２４は、通信装置、携帯型記録媒体等で構成され、観察画像データを含む各種観察データ及び処理データ等を外部に出力する。表示部２５は、液晶ディスプレイ等からなり、観察画像、設定情報及び報知情報を表示する。
【００２３】
記憶部２６は、ハードディスク、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなり、顕微鏡装置１００を制御するための制御プログラムを記憶すると共に、観察画像データを含む各種データを記憶する。
【００２４】
制御部２７は、顕微鏡装置１００の各部の動作を制御するためのものであり、光源装置１０２、カメラ１８、ステージ１２等の制御を行う。制御部２７はＭＰＵ（演算処理装置）を有し、記憶部２６に記憶されている制御プログラムをＭＰＵが読み出して実行することで上記の制御を行う。また、制御部２７は、焦点が合った位置を基準にして複数の取込領域の開始位置から終了位置までステージを１２を連続的に移動させ、各取込領域の長時間露光画像を取得する。
【００２５】
画像生成部２８は、各取込領域の長時間露光画像を加算して焦点深度拡大画像を生成する。
なお、制御装置１０３は、専用の装置でも汎用のパーソンルコンピュータ等で構成しても良い。パーソナルコンピュータは、例えば、制御プログラムに従って全体の制御を行うＭＰＵ等の演算処理装置、演算処理措置がワークメモリとして使用するメインメモリ、各のプログラムや処理結果のデータ等を記憶するハードディスク装置等の記憶装置、データの授受を行うインターフェース部、操作者からの指示を取得する入力装置、情報を表示する表示装置等を有する。
【００２６】
次に、以上のような構成の顕微鏡装置１００の動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。図２のフローチャートには、人が行う操作と制御装置１０３が実行する処理を合わせて示してある。
【００２７】
使用者は、ステージ１２上に標本１１を置き、可視光を標本１１に照射して接眼部２２を介して目視観察しながらステージ１２を対物レンズの光軸方向に昇降移動させ、標本１１の焦点合わせを行う。そして、焦点が合った位置をＺ軸方向の基準位置（Ｚ＝０）として設定する（図２，Ｓ１１）。焦点合わせ等の操作は、制御部２７が自動的に行っても良い。
【００２８】
次に、使用者は、設定画面において、Ｚ＝０の基準位置から±Ｘの範囲を焦点深度拡大領域として設定し（Ｓ１２）、さらに焦点深度拡大領域の分割数を設定する（Ｓ１３）。焦点深度拡大領域の範囲と分割数が設定されると、例えば、制御部２７は、焦点深度拡大領域を指定された分割数に分割し、各取込領域の開始位置、終了位置を計算して記憶部２６に保存する。
【００２９】
次に、設定した分割数により定まる各取込領域に同じ光源部の出射光量とカメラ露光時間を設定する（Ｓ１４）。このステップＳ１４では、例えば、Ｚ＝０の基準位置で、所望の露光時間が設定された場合に、設定された露光時間で連続撮影を行い、撮像された画像を飽和させない範囲で出射光量を最大値に設定する。
【００３０】
次に、各取込領域の長時間露光画像を取得する（Ｓ１５）。ステップＳ１５では、例えば、各取込領域の開始位置から終了位置までステージ１２を連続的に移動させ、ステージ移動中はカメラ１８を露光状態に保ち複数の長時間露光画像を撮影する。
【００３１】
次に、各取込領域の長時間露光画像を加算して１つの加算画像を生成する（Ｓ１６）。加算画像に対してフィルタ処理を行い焦点深度拡大画像を生成する（Ｓ１７）。
図３は、第１の実施の形態の顕微鏡装置１００における、焦点深度拡大領域の取込領域の設定及び取込条件の設定画面の一例を示す図である。この設定画面は、制御部２７の制御の元に表示部２５に表示される。
【００３２】
顕微鏡装置１００の使用者は、基準位置（Ｚ＝０）に対する焦点深度拡大領域のＺ軸方向（垂直方向）の正方向及び負方向の距離と、焦点深度拡大領域の分割数を設定する。
図３の例は、焦点深度拡大領域の距離として「±２０００ｎｍ」が設定され、その焦点深度拡大領域の分割数として「８」が設定された場合を示している。
【００３３】
焦点深度拡大領域のＺ軸方向の距離と分割数「８」が設定されると、制御部２７は、＋２０００ｎｍ〜−２０００ｎｍの範囲を８つの取込領域に分割し、各取込領域の開始位置と終了位置を計算する。図３の例では、１番目の取込領域の開始位置として「−２０００」、終了位置として「−１５００」、２番目の取込領域の開始位置として「−１５００」、終了位置として「−１０００」・・・４番目の取込領域の開始位置として「−５００」、開始位置として「０」が、制御部２７により設定され、記憶部２６に格納される。
【００３４】
次に、取込条件の設定画面で、各取込領域の露光時間と光源部の出射光量を設定する。例えば、取込領域番号「１」の１番目の取込領域の露光時間が設定されると、開始位置と終了位置から中間位置を算出し、その中間位置において、光源の出射光量を変化させて、その露光時間で連続撮影を行い、画像が飽和しない最大出射光量を求める。そして、その最大出射光量と露光時間を、各取込領域の出射光量と露光時間（取込条件）として設定する。
【００３５】
図３は、特定の位置または特定の取込領域において、露光時間を「５msec」としたときの最大出射光量が最大値の「３０％」であった場合に、各取込領域の取込条件として同じ露光時間「５msec」と出射光量「３０％」が自動的に設定される場合の例を示している。
【００３６】
なお、上記の説明では、露光時間を設定した後に、光源の出射光量を決めているが、光源の出射光量を先に決めて、その出射光量で連続撮影したときに、画像が飽和しない最大露光時間を求め、その露光時間を設定しても良い。
【００３７】
なお、各取込領域の取込条件を同一にする場合には、光源部の出射光量の制御、カメラ１８の露光時間を制御するための制御データは同じで良いので、制御データを送受信するために要する時間を短縮できる。
【００３８】
図４は、焦点深度拡大領域の取込領域の説明図である。分割数として「８」が設定された場合には、図４に示すように、焦点が合った位置Ｚ０を中心にして、Ｚ軸の正方向に４つの取込領域に分割され、Ｚ軸の負方向にも４つの取込領域（図示せず）に分割される。
【００３９】
露光時間と出射光量が設定されると、制御部２７は、領域ＡのＺ軸方向の開始位置Ｚ４から終了位置Ｚ３までの距離に基づいて、ステージ１２の移動時間が露光時間と等しくなるような移動速度を算出する。そして、ステージ１２を算出した移動速度で開始位置Ｚ４から終了位置Ｚ３まで連続して移動させ、その間カメラ１８を露光状態にして長時間露光画像を取得する。取得した取込領域Ａの長時間露光画像は記憶部２６に格納される。
【００４０】
次に、制御部２７は、ステージ１２を開始位置Ｚ３から終了位置Ｚ２まで連続的に移動させ、その間カメラ１８を露光状態にして取込領域Ｂの長時間露光画像を取得する。同様に、ステージ１２を開始位置Ｚ２から終了位置Ｚ１まで連続的に移動させ、その間カメラ１８を露光状態にして取込領域Ｃの長時間露光画像を取得する。さらに、ステージ１２を開始位置Ｚ１からＺ０まで連続的に移動させ、その間カメラ１８を露光状態にして取込領域Ｄの長時間露光画像を取得する。同様の撮影をＺ軸の負方向の取込領域に対しても行う。最後に、８つの取込領域の長時間露光画像を加算して１枚の加算画像を生成し、この加算画像に対してフィルタリング処理を行い焦点深度拡大画像を生成する。
【００４１】
上述した第１の実施の形態は、焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割し、各取込領域の長時間露光画像を取得し、複数の長時間露光画像を加算して１つの焦点深度拡大画像を生成するようにした。これにより、焦点深度拡大領域全体で１枚の焦点深度拡大画像を生成する場合に比べて、各取込領域の露光時間を長く、あるいは出射光量を大きくすることができるので、輝度飽和がなく、Ｓ／Ｎの良い高画質な焦点深度拡大画像を生成することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、各取込領域の中間位置において最適な露光時間と光源の出射光量を設定するようにしたものである。
【００４３】
図５は、第２の実施の形態における、取込領域と取込条件を設定するためのＧＵＩ画面の一例を示す図である。
図５の例は、焦点深度拡大領域の大きさとして「±２０００ｎｍ」、分割数として「８」が設定された場合を示している。焦点深度拡大領域の大きさと分割数が設定されると、制御部２７は、各取込領域の開始位置と終了位置を算出し、１番目の取込領域の開始位置として「−２０００」、終了位置として「−１５００」、２番目の取込領域の開始位置として「−１５００」、終了位置として「−１０００」・・が算出され、それらの数値が図５の設定画面の開始位置、終了位置として表示される。
【００４４】
次に、取込条件を設定するために、使用者が特定の取込領域、例えば１番目の取込領域を選択して露光時間と出射光量の一方を設定すると、制御部２７は、ステージ１２を１番目の取込領域の中間位置まで移動させ、設定された露光時間（または出射光量）で、露光時間と出射光量の他方を調整して輝度飽和が生じない長時間露光画像を得る。この長時間露光画像は、図５の設定用表示画像の部分に表示される。なお、使用者が、撮影された長時間露光画像を目視で確認し、輝度飽和が生じない範囲で光源の出射光量または露光時間を調整しても良い。
【００４５】
１番目の取込領域の取込条件の設定が完了したなら、２番目、３番目・・・の取込領域について取込条件を設定する。
なお、上記の説明では、露光時間を先に設定したが、光源の出射光量を先に設定し、その出射光量を元に露光時間を決めても良い。また、長時間露光画像を取り込む位置は、取込領域の中央位置に限らず任意の位置、あるいはステージ１２を各取込領域の開始位置から終了位置まで移動させながら連続的に露光しても良い。
【００４６】
上述した第２の実施の形態によれば、焦点深度拡大領域の取込領域毎に好適な露光時間と出射光量を設定することができるので、焦点位置によって標本の反射率が異なる場合でも、良好な画質の焦点深度拡大画像を生成することができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、各取込領域の露光時間、光源の出射光量を任意に設定した場合に、加重係数を用いて各取込領域の長時間露光画像の補正を行うものである。
【００４８】
ここで、前述した設定画面において、設定されるｉ番目の取込領域の開始位置をＰStart［ｉ］、終了位置をＰEnd［ｉ］、ｉ番目の取込領域の光源部の出射光量をＬ［ｉ］、露光時間をＥ［ｉ］としたときに、以下のようなｋ値を計算する。
【００４９】
ｋ［ｉ］＝｜ＰEnd「ｉ］−ＰStart［ｉ］｜／（Ｌ［ｉ］・Ｅ［ｉ］）
そして、ｊ番目の取込領域のｋ値を基準として、他の取込領域のｋ値を正規化して加重係数を算出する。ｊ番目の取込領域の加重係数ｓｋ［ｊ］を「１」とすると、ｉ番目の取込領域の加重係数ｓｋ［ｉ］は、ｋ値を用いて以下の式で表せる。
【００５０】
ｓｋ［ｉ］＝ｋ［ｉ］／ｋ［ｊ］
各取込領域の長時間露光画像に上記の加重係数を乗算して、乗算後の長時間露光画像の画像データを加算して１つの加算画像を得る。その加算画像をフィルタ処理して焦点深度拡大画像を生成する。
【００５１】
上述した第３の実施の形態によれば、焦点深度拡大領域を複数の取込領域に分割したときに、各取込領域の露光時間と光源部の出射光量が異なる場合でも、それぞれの取込領域の長時間露光画像に加重係数を乗算することで取込条件の違いを補正した正確な長時間露光画像を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態は、焦点深度拡大領域全体の開始位置から終了位置までステージ１２を移動させて１枚の長時間露光画像を取得し、この長時間露光画像の輝度が飽和しない範囲で、光源部の最大の出射光量、あるいは最大露光時間を求めるものである。
【００５３】
この第４の実施の形態では、使用者は、図５の設定画面において、例えば、所望の露光時間（最大露光時間Ｅfull）を設定する。制御部２７は、設定された露光時間で、焦点深度拡大領域の開始位置から終了位置まで移動が完了するようにステージ１２の移動を制御し、１枚の長時間露光画像を取得する。そして、長時間露光画像に輝度飽和が発生しないように出射光量を調整する。このような長時間露光画像の取得と出射光量の調整を繰り返して、輝度飽和が発生しない最大出射光量ＥFullを決める。
【００５４】
次に、各取込領域の光源の出射光量を設定する。例えば、ｉ番目の取込領域のカメラ１８の露光時間をＥ［ｉ］とすると、この取込領域の好適な出射光量Ｌ［ｉ］は、以下の式から求めることができる。
【００５５】
Ｌ［ｉ］＝ＬFull・ＥFull／Ｅ［ｉ］
上記の式では、露光時間Ｅ［ｉ］が設定されたときの好適な出射光量Ｌ［ｉ］を求めているが、各取込領域の出射光量Ｅ［ｉ］が設定された場合にも上記の式から好適な露光時間を算出できる。
【００５６】
なお、最大露光時間ＥFullは、例えば、使用者が望む、焦点深度拡大画像を取得するまでに要する処理時間により決めることができる。処理時間が決まれば、その時間を最大露光時間として設定し、焦点深度拡大領域の全体の長時間露光画像を撮影したときに、画像が飽和しない最大出射光量ＥFullを決めることができる。
【００５７】
上述した第４の実施の形態は、所望の最大露光時間ＥFullを設定し、焦点深度拡大領域全体の長時間露光画像を撮影し、その撮影結果から光源部の最大出射光量ＬFullを決めている。そして、各取込領域の露光時間（または出射光量）が設定されたときに、制御部２７が、最大露光時間ＥFullと最大出射光量ＬFullから各取込領域の好適な露光時間（または出射光量）を自動的に設定することができる。これにより、各取込領域の取込条件の設定を短時間で行うことができ、かつ高画質な焦点深度拡大画像を得ることができる。
【００５８】
次に、図６は、本発明の第５の実施の形態の顕微鏡装置２００の構成を示す図である。この第５の実施の形態は、異なる波長の光を照射して複数の焦点深度拡大画像を生成し、１枚のカラー画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を複数の焦点深度拡大画像で置換するものである。以下、図１の顕微鏡装置１００と同じ要素には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。
【００５９】
図６において、光源装置２０２は、光量調整部３２と波長選択部３１を有する。光量調整部３２は、図示しない光源から放射される紫外光の光量を制御部２７の制御に従って調整する。波長選択部３１は、制御部２７により指定される波長の紫外光を選択して光ファイバ１９に出力する。
【００６０】
使用者が、焦点深度拡大領域の範囲と分割数と各領域の取込条件を設定すると、各取込領域の長時間露光画像が取得される。このとき、制御部２７は、各取込領域に対して波長の異なる紫外光を照射して３枚の長時間露光画像を取得する。そして、各取込領域の長時間露光画像を加算しフィルタ処理を施して、３つの波長の焦点深度拡大画像を生成する。さらに、予め用意した１枚のカラー画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分として３つの波長の焦点深度拡大画像の画像データを設定する。
【００６１】
これにより、異なる波長の３枚の焦点深度拡大画像が、１枚のカラー画像のＲ、Ｇ、Ｂ成分として表示される。人間の目は、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の違いを認識し易いので、波長の異なる３種類の焦点深度拡大画像を同時に見ることで、標本１１の欠陥等を目視で直感的に認識できる。
【００６２】
なお、標本１１に対して焦点を合わせる場合、波長によって焦点深度が異なるために、長い波長域では焦点が合うが、短い波長域では焦点が合わない場合がある。そのため、第５の実施の形態では、各波長に対して同じ焦点深度拡大領域を設定し、全ての波長域で焦点が合った焦点深度拡大画像を生成している。
【００６３】
上述した第５の実施の形態によれば、波長の異なる光を標本に照射して複数の焦点深度拡大画像を生成し、それら複数の焦点深度拡大画像を１枚のカラー画像のＲ、Ｇ、Ｂ成分として表示することで、波長の異なる焦点深度拡大画像を同時に確認することができる。これにより、例えば、半導体デバイスの欠陥検査や構造解析を目視で容易に行うことができる。
【００６４】
本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
実施の形態では、分割数に基づいて各取込領域の大きさを同じにしたが、各取込領域の開始位置、終了位置を使用者が任意に設定できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施の形態の顕微鏡装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の顕微鏡装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】設定画面の一例を示す図である。
【図４】焦点深度拡大領域の取込領域の説明図である。
【図５】第２の実施の形態の設定画面の一例を示す図である。
【図６】第５の実施の形態の顕微鏡装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００，２００    顕微鏡装置
１０１            顕微鏡本体
１０２、２０２    光源装置
１０３            制御装置
１２              ステージ
１８              カメラ
２０              光量調整部
２３              入力部
２４              出力部
２５              表示部
２６              記憶部
２７              制御部
２８              画像生成部
【図２】
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【図４】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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