CN103105671B

CN103105671B - 放大观察装置

Info

Publication number: CN103105671B
Application number: CN201210377716.4A
Authority: CN
Inventors: 关谷杰; 康宇范; 猪俣政宽
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-10-08
Also published as: CN103105671A; US20130088586A1; JP5841398B2; DE102012217281B4; US8994810B2; JP2013083743A; DE102012217281A1

Abstract

提供了放大观察装置，即使在台转动时，该放大观察装置也能够容易地沿期望方向移动观察对象，并且能够防止观察对象的期望区域由于台的转动而移到成像区域的外部。观察对象被放置在台的放置面上。由成像单元对观察对象进行成像，以获取成像区域的图像数据。基于成像单元获取的图像数据，由显示部件将观察对象的图像作为观察图像进行显示。台沿x_t轴和y_t轴相对于成像单元相对移动。在此情况中，基于转动角检测部件检测到的转动角控制沿x_t轴和y_t轴的移动量。

Description

放大观察装置

技术领域

本发明涉及放大观察装置。

背景技术

通常，已经使用了配备有显微镜的放大观察装置来观察观察对象。显微镜包括用于对观察对象进行成像的成像单元。由显示部件显示由成像部件成像的观察对象的图像。用户可以基于显示部件显示的图像获取观察对象的详细信息。

日本未审查专利公开第2006-337470号描述的显微镜具有用于测量观察对象的摄像机和放置观察对象的台。该摄像机沿Z轴方向（垂直方向）附接至摄像机附接部件。台可转动地设置在摄像机下方。台由可沿X轴方向和Y轴方向移动的X-Y台构成。该台可沿X轴方向和Y轴方向移动，从而相对摄像机的成像区域对齐观察对象。

在上述显微镜中，台的转动轴固定，而台的X轴和Y轴与台的转动相关联地转动。在此情况中，由于台的X轴和Y轴的转动，难以控制台的移动方向，从而观察对象不能沿期望的方向移动。

另一方面，还可以考虑这样的构造，其中台的X轴和Y轴固定，而台的转动轴与台在X轴方向和Y轴方向的移动相关联地移动。然而，当台的转动轴移到摄像机的成像区域外部时，观察对象相对于成像区域的移动量由于台的转动而变大。从而，观察对象的期望区域易于移到成像区域的外部。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种放大观察装置，即使在台转动时，该放大观察装置也能够容易地沿期望方向移动观察对象，并且能否阻止观察对象的期望区域由于台的转动而移到成像区域的外部。

（1）根据本发明的放大观察装置包括：成像部件，其对观察对象进行成像，以获取成像区域的成像数据；显示部件，其基于成像部件获取的图像数据显示观察对象的图像作为观察图像；台，其具有放置所述观察对象的放置面，并被提供为可绕实质垂直于所述放置面的转动轴而相对于成像部件相对转动，并可在实质平行于放置面的平面内沿彼此相交的第一轴和第二轴移动；转动角检测部件，其检测所述台的转动角；台驱动部件，其使所述台沿所述第一轴和第二轴相对于成像部件做相对移动；指令接受部件，其接受针对所述台的移动方向的指令；以及控制部件，其为所述台驱动部件提供所述台沿所述第一轴和所述第二轴的移动量，以控制所述台的移动，其中，所述台的所述第一轴和所述第二轴绕与台一体的转动轴转动，并且控制部件被构造为基于由所述转动角检测部件检测到的转动角来控制要提供给台驱动部件的沿所述第一轴和第二轴的移动量，以使得观察对象在成像部件的成像区域中的移动方向与所述指令接受部件接受到的方向一致。

在该放大观察装置中，所述台被提供为可绕实质垂直于放置面的转动轴来相对于成像部件转动，以及可沿在实质平行于放置面的平面内彼此相交的第一轴和第二轴移动。观察对象被放置在台的放置面上。成像部件对观察对象进行成像，以获取成像区域的图像数据。基于成像部件获取的图像数据，显示部件显示观察对象的图像来作为观察图像。

当指令接受部件接受了针对台的移动方向的指令时，从控制部件将台沿第一轴和第二轴的移动量提供给台驱动部件。基于所提供的移动量，台驱动部件使台相对于成像部件沿第一轴和第二轴移动。因此，观察对象相对于成像区域移动。

台的第一轴和第二轴绕与台一体的转动轴转动。在此情况中，可以在不使台的转动轴移动的情况下使台相对于成像部件移动。因此，通过在台的转动轴上布置成像区域，可以防止观察对象的期望区域由于台的转动而移到成像区域外部。因此可以在对成像对象的期望区域进行成像的同时改变观察对象的定向。

当台转动时，基于转动角检测部件检测到的转动角来控制要提供给台驱动部件的沿第一轴和第二轴的移动量以使得观察对象在成像部件的成像区域内的移动方向与指令接受部件接受到的方向一致。因此，即使在台转动时，也可以容易地使观察对象在成像区域中沿期望的方向移动。

（2）成像部件的成像区域可以配备有彼此相交的第三轴和第四周，并且控制部件可以被构造为在预定的校准期间检测第一轴和第二轴与成像区域的第三轴和第四轴之间的角度差，并且可以基于在正常时间内检测到的角度差来校正要提供给台驱动部件的所述台沿第一轴和第二轴的移动量。

在此情况下，即使在成像区域的第三轴和第四轴偏离了预先设定的状态，观察对象也可以以成像区域的第三轴和第四轴作为基准而移动。这允许用户在观看显示在显示部件中的观察对象的同时容易地移动成像区域中的观察对象，而无需辨别成像部件的定向。

（3）控制部件可以构造为在台驱动部件已经驱动台的情况下基于观察图像的移动方向来检测台的第一轴和第二轴与成像区域的第三轴和第四轴之间的角度差。

在此情况中，可以容易地检测台的第一轴和第二轴与成像区域的第三轴和第四轴之间的角度差，从而利用检测到的角度差校正台沿第一轴和第二轴的移动量。

（4）可以在台上提供方向指定部件，用于指定第一轴和第二轴的方向，并且控制部件可以构造为基于包括在观察图像中的方向指定部件的图像来检测所述台的第一轴和第二轴与成像区域的第三轴和第四轴之间的角度差。

在此情况中，可以容易地检测所述台的第一轴和第二轴与成像区域的第三轴和第四轴之间的角度差，从而利用检测到的角度差校正所述台沿第一轴和第二轴的移动量。

（5）所述显示部件可以显示指示所述台上的成像区域的位置的位置指定图像。

在此情况中，用户能够容易地识别出所述台上的成像区域的位置。这允许用户高效地将观察对象的期望区域与成像区域对齐。

（6）位置指定图像可以包括代表比台上的成像区域宽的区域的第一图像和对应于所述成像区域的第二图像，并且控制部件可以基于转动角度检测部件检测到的转动角度使所述第一图像相对于所述第二图像进行转动。

在此情况下，用户可以容易地识别出所述台与所述成像区域之间的位置关系以及所述台相对于所述成像区域的转动角。这允许用户高效地将观察对象的期望区域与所述成像区域对齐。

（7）成像部件可以构造为能够对比所述成像区域宽的区域进行成像，并且显示部件可以基于所述成像部件对宽范围进行成像时获得的图像数据来显示所述第一图像。

在此情况下，用户可以容易地识别出所述台上的观察对象与所述成像区域之间的位置关系。这允许用户高效地将观察对象的期望区域与所述成像区域对齐。

（8）所述第一图像可以示出用于指定比所述台上的成像区域宽的区域的示意图。

在此情况下，所述第一图像可以容易地显示在显示部件中而不会增加控制部件的处理负荷。

（9）所述第一图像可以对应于所述台上的成像区域的相对移动范围。

在此情况中，用户可以容易地识别出所述台上的成像区域的相对移动范围。这允许用户高效地将观察对象的期望区域与所述成像区域对齐。

（10）所述指令接受部件可以构造为能够接受在所述位置指定图像中对任意位置的指定，并且控制部件可以控制通过所述台驱动部件进行的对所述台的移动，以使得所述成像区域移动至所述台的与所述指令获取部件指定的位置相对应的位置处。

在此情况中，用户在位置指定图像上指定期望的位置，从而所述台进行移动以使得所述台上的对应于所指定位置的位置成为所述成像区域。这允许用于高效的将观察对象的期望区域与所述成像区域对齐。

（11）所述控制部件可以构造为在所述台已经移动的情况下检测观察图像的移动量、基于检测到的移动量计算观察图像的移动量与所述台的移动量之间的关系、以及基于计算出的关系校正要提供给所述台驱动部件的所述移动量。

在此情况下，防止了观察图像的移动量与所述台的移动量之间的关系中出现误差。这允许基于观察图像精确控制所述台的移动。

根据本发明，即使在台转动时也可以容易地沿期望方向移动观察对象，并且还防止了观察对象的期望区域由于台的转动而移到成像区域的外部。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的放大观察装置的构造的框图；

图2是示出根据本发明的一个实施例的放大观察装置的显微镜的透视图；

图3是示出其中显微镜的成像单元平行于Z轴固定的状态的示意图；

图4是示出其中显微镜的成像单元相对Z轴倾斜期望角度的状态的示意图；

图5A至图5C是示出用于计算x_t移动量和y_t移动量的方法的示例的示意图；

图6是由CPU进行的台驱动处理的流程图；

图7是示出放置在台的放置面上的观察对象的示例的平面视图；

图8A和图8B是示出台单元的操作与显示在显示部件中的观察图像之间的关系的示图；

图9A和图9B是示出台单元的操作与显示在显示部件中的观察图像之间的关系的示图；

图10A和图10B是示出台单元的操作与显示在显示部件中的观察图像之间的关系的示图；

图11A和图11B是示出台单元的操作与显示在显示部件中的观察图像之间的关系的示图；

图12A和图12B是示出台单元的操作与显示在显示部件中的观察图像之间的关系的示图；

图13A和图13B是用于描述台的移动方向的校正的示图；

图14A和图14B是用于描述台的移动方向的校正的示图；

图15是用于由CPU进行的倾斜角获取处理的流程图；

图16是示出位置指定图像的示例的示图；

图17是示出显示部件对位置指定图像的显示的示例的示图；

图18是示出显示部件对位置指定图像的显示的示例的示图；以及

图19A和图19B是示出显示部件对位置指定图像的显示的示例的示图；

具体实施方式

下文中，将参照附图描述根据本发明一个实施例的放大观察装置。

（1）放大观察装置的构造

图1是示出根据本发明一个实施例的放大观察装置的构造的框图。如图1所示，放大观察装置300配备有显微镜100和图像处理设备200。

显微镜100包括成像单元10、台单元20、和转动角传感器30。成像单元10包括彩色CCD（电荷耦合器件）11、半反射镜12、物镜13、A/D转换器（模拟/数字转换器）15、照明光源16、和透镜驱动部件17。台单元20包括台21、台驱动部件22、和台支撑部件23。观察对象S被放置在台21上。

在显微镜100中，定义了在水平面内彼此相交的X轴和Y轴、和与X轴和Y轴垂直的Z轴（垂直方向）。在下面的描述中，平行于X轴的方向称作X轴方向，平行于Y轴的方向称作Y轴方向，而平行于Z轴的方向称作Z轴方向。

照明光源16是例如产生白光的卤素灯或白光LED（发光二极管）。由照明光源16产生的白光被半反射镜12反射，之后被物镜13收集到台21上的观察对象S上。

观察对象S反射的白光透过物镜13和半反射镜12，然后入射到彩色CCD11上。彩色CCD11具有用于接收红色波长光的红色的多个像素、用于接收绿色波长光的绿色的多个像素、和用于接收蓝色波长光的蓝色的多个像素。用于红色的多个像素、用于绿色的多个像素、和用于蓝色的多个像素二维排列。从彩色CCD11中的每个像素输出对应于光接收量的电信号。彩色CCD11的输出信号被A/D转换器15转换成数字信号。从A/D转换器15输出的数字信号被顺序作为图像信号提供给图像处理设备200。代替使用彩色CCD11，可以使用诸如CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的成像元件。

物镜13例如是变焦透镜，并构造为可手动或自动改变其放大率。物镜13的放大率由放大率检测部件（未示出）进行检测。此外，物镜13沿Z轴方向可移动地进行设置。透镜驱动部件17通过成像处理设备200的控制使物镜13沿Z轴方向移动。从而，成像单元10的焦点位置沿Z轴方向移动。

台21可围绕平行于Z轴的转动轴转动地设置在台支撑部件23上。台驱动部件22基于从图像处理设备200提供的移动命令信号（驱动脉冲）使台21相对于成像单元10而沿（稍后描述的）x轴和y轴移动。此外，台驱动部件22基于从图像处理设备200提供的转动命令信号（驱动脉冲）使台21围绕平行于Z轴的转动轴而相对于成像单元10转动。台21的转动轴的位置相对于台支撑部件23恒定。台驱动部件22使用步进电动机。转动角传感器30检测台21的转动角度，并将表示检测到的角度的角度检测信号提供给图像处理设备200。

图像处理设备200包括接口210、CPU（中央处理单元）220、ROM（只读存储器）230、存储单元240、输入单元250、显示部件260、和操作存储器270。

系统程序存储在ROM230中。存储单元240由硬盘等组成。在存储单元240中，存储了各种控制程序和程序，以及还存储了从显微镜100通过接口210提供的诸如图像数据的各种数据。输入单元250包括键盘和指示装置，并且被构造为能够从用户或外部装置接受针对台21的移动指令和转动指令。在本实施例中，移动指令包括移动方向和移动量，而转动指令包括转动方向和转动角度。作为指示装置，使用了鼠标、操纵杆等。

显示部件260由例如液晶显示面板或有机EL（电致发光）面板构成。如稍后描述的，显示部件260被设置为具有彼此相交的x_d轴和y_d轴。x_d轴对应于显示部件260屏幕的横向，而y_d轴对应于显示部件260屏幕的纵向。

操作存储器270由RAM（随机存取存储器）构成并用于处理各种数据。CPU220执行存储于存储单元240中的控制程序，以利用操作存储器270来执行各种处理，并在显示部件260中基于图像数据来显示图像。此外，CPU220通过接口210控制彩色CCD11、照明光源16、透镜驱动部件17、和显微镜100的台驱动部件22。

图2是示出根据本发明一个实施例的放大率观察装置300的显微镜100的透视图。图2中，以箭头示出了X轴、Y轴、和Z轴。

如图2所示，显微镜100具有底座1。第一支撑底座2附接在底座1上，并且第二支撑底座3还附接至第一支撑底座2的前表面从而嵌入其中。

连接部件4可围绕沿Y轴方向延伸的转动轴R1转动地附接至第一支撑底座2的顶部边缘。转动柱5附接至连接部件4。从而，转动柱5可以以转动轴R1作为支点而与连接部件4的转动相关联地在平行于Z轴的垂直平面中倾斜。用户可以利用固定旋钮9将连接部件4固定至第一支撑底座2。

圆形支撑部件7附接至连接部件6的前表面。基本成管状的成像单元10附接至支撑部件7。在图2的状态中，成像单元10的光轴R2平行于Z轴。支撑部件7具有用于使成像单元10在水平面中移动的多个调节螺钉41。可以利用该多个调节螺钉41调节成像单元10的位置以使成像单元10的光轴R2垂直地与转动轴R1相交。

滑块8以可沿Z轴方向滑动的方式附接至底座1上的第二支撑底座3的前表面。调节旋钮42设置在第二支撑底座3的侧表面。滑块8在Z轴方向（高度方向）中的位置可由调节旋钮42调节。

台单元20的台支撑部件23附接至滑块8上。台21以可围绕平行于Z轴的转动轴R3来相对台支撑部件23转动的方式设置。台21具有放置观察对象S的放置面21a。此外，在台21上设置了在水平面中彼此相交的x_t轴和y_t轴。台21被设置为可以通过图1的台驱动部件22沿x_t轴和y_t轴移动。当台21围绕转动轴R3转动时，台21的x_t轴和y_t轴也转动。从而，台21的x_t轴和y_t轴在水平面中相对于X轴和Y轴倾斜。

成像单元10在台21的放置面21a上的成像范围（视野范围）根据成像单元10的放大率（物镜13的放大率）而变化。下文中，将成像单元10的成像范围称作成像区域，以及如后面所述，在该成像区域中设置彼此相交的x_r轴和y_r轴。该成像区域的x_r轴和y_r轴分别对应于显示部件260的x_d轴和y_d轴。

基于该成像区域的图像数据，在图1的显示部件260中显示观察对象S的图像。下文中，显示在显示部件260中的观察对象S的图像称作观察图像。如后所述，观察图像设置有彼此相交的x_i轴和y_i轴。观察图像的x_i轴和y_i轴分别对应于台21的x_t轴和y_t轴。

图3是示出其中平行于Z轴固定显微镜100的成像单元10的状态的示意图。此外，图4是示出其中显微镜100的成像单元10相对于Z轴以期望角度倾斜的状态的示意图。

如图3所示，对于处于与Z轴平行状态的转动柱5，紧固了固定旋钮9，以将连接部件4固定至第二支撑底座3。从而，成像单元10的光轴R2在与Z轴平行的状态下与转动轴R1垂直相交。在此情况下，成像单元10的光轴R2垂直于台21的表面。

固定旋钮9被松开以使连接部件4可围绕转动轴R1转动，而转动柱5可将转动轴R1作为支点进行倾斜。因此，如图4所示，成像单元10的光轴R2相对于Z轴以任意角θ1倾斜。在此情况下，成像单元10的光轴R2与转动轴R1垂直相交。类似地，成像单元10的光轴R2可相对于Z轴在图4所示一侧的相反侧上以任意角度倾斜。

因此，可以使得台21上的观察对象S的表面高度与转动轴R1的高度一致，从而沿垂直方向和倾斜方向观察观察对象S的同一部分。

（2）台单元的操作

在从用户或外部装置向图像处理设备200的输入单元250(图1)提供针对台21的移动命令或针对台21的转动命令时，CPU220将移动命令信号或转动命令信号提供给台驱动部件22。台驱动部件22基于来自CPU220的移动命令信号使台21沿x_t轴和y_t轴移动，或者基于来自CPU220的转动命令信号使台21绕转动轴R3转动。

在该实施例中，来自CPU220的移动命令信号包括台21沿x_t轴的移动量（下文称作x_t移动量）和台21沿y_t轴的移动量（下文称作y_t移动量）。来自CPU220的转动命令信号包括台21的转动方向和转动角度。

此处，如上所述，当台21绕转动轴R3转动时，台21的x_t轴和y_t轴相对于X轴和Y轴倾斜。为此，为了使台21沿作为移动指令提供的移动方向移动，需要根据台21的转动角来控制x_t移动量和y_t移动量。在该实施例中，基于由转动角传感器30检测到的台21的转动角，计算x_t移动量和y_t移动量以使得作为移动指令提供的移动方向与台21的实际移动方向一致。

图5A到图5C是示出用于计算x_t移动量和y_t移动量的方法的示例的示意图。在图5A至图5C的示例中，x_t轴和y_t轴相对于X轴和Y轴以角度θ₀倾斜。如图5A所示，输入单元250被提供有移动方向A0和移动量B0作为移动指令。在此情况中，如图5B所示，基于移动方向A0和移动量B0计算沿X轴的移动量dx1和沿Y轴的移动量dy1。此外，如图5C所示，基于计算出的移动量dx1、dy1和转动角度传感器30检测到的台21的转动角度θ₀计算x_t移动量dx2和y_t移动量dy2。

图6是由CPU220执行的台驱动处理的流程图。CPU220基于存储在存储单元240中的控制程序执行图6的台驱动处理。

如图6所示，首先，CPU220判定是否已经向输入单元250提供了台21的移动指令（步骤S1）。当已经提供了台21的移动指令，CPU220就基于来自转动角度传感器30的角度检测信号获取台21的转动角（步骤S2）。接下来，CPU220基于所提供的移动指令和所获取的转动角计算上述的x_t移动量和y_t移动量（步骤S3）。随后，CPU220将计算出的x_t移动量和y_t移动量作为移动命令信号提供给台驱动部件22（步骤S4）。此后，CPU220返回步骤S1的处理。

在步骤S1中，当还未提供台21的移动指令时，CPU220判定是否已经向输入单元250提供了台21的转动指令（步骤S5）。当还未提供台21的转动指令时，CPU220返回步骤S1的处理。当已经提供了台21的转动指令时，CPU220基于所提供的转动指令将转动方向和转动角作为转动命令信号提供给台驱动部件22（步骤S6）。此后，CPU220返回步骤S1的处理。

如上所述，基于提供给输入单元250的移动指令和转动角传感器30检测到的转动角计算了x_t移动量和y_t移动量，并且计算出的x_t移动量和y_t移动量被提供给台驱动部件22。基于x_t移动量和y_t移动量，台21沿x_t轴和y_t轴从台驱动部件22开始移动。因此，即使在台21转动时，观察对象S也可以在成像区域内沿期望方向移动。

应该注意，转动角传感器30检测到的台21的转动角可以由显示部件260进行显示。在此情况中，用户可以容易地识别出台21的转动角。

尽管在该实施例中将移动量和移动方向作为移动指令来提供，但这不是限制性的。例如，可以提供示出移动到的位置的坐标（下文称为目标坐标）来作为移动指令。例如，设置了将X轴和Y轴作为坐标轴的XY坐标系，以及将x_t轴和y_t轴作为坐标轴的x_ty_t坐标系。在此情况中，XY坐标系中的目标坐标被提供作为移动指令。基于台21的转动角将所提供的目标坐标转换成x_ty_t坐标系中的坐标。基于转换后的目标坐标，可以计算x_t移动量和y_t移动量。

此外，即使在移动量和移动方向被提供为移动指令时，也可以以与上述类似的方式利用XY坐标系和x_ty_t坐标系计算x_t移动量和y_t移动量。例如，基于所提供的移动量和移动方向来计算XY坐标系中的目标坐标。所计算出来的目标坐标被基于台21的转动角转换成x_ty_t坐标系中的坐标。基于该转换后的坐标，可以计算出x_t移动量和y_t移动量。

（3）台单元的操作与观察图像之间的关系

下文中，将描述台单元20的操作与显示部件260中显示的观察图像之间的关系。图7是示出放置在台21的放置面21a上的观察对象S的示例的平面图。图8A至图10B是各自示出台单元20的操作与显示部件260中显示的观察图像之间的关系的示图。图8A、图9A、和图10A每个示出了台21与成像区域之间的位置关系，而图8B、图9B、和图10B每个示出了显示部件260中显示的观察图像。此外，图8A、图9A、和图10A每个示出了X轴和Y轴、台21的x_t轴和y_t轴、以及成像区域的x_r轴和y_r轴。图8B、图9B、和图10B每个示出了显示部件260的x_d轴和y_d轴、以及观察图像的x_i轴和y_i轴。

在下面的描述中，方向An（n为自然数）是台21的移动或转动的方向，而方向Cn是观察图像IM的移动或转动的方向。相对于X轴和Y轴的方向An与相对于显示部件260的x_d轴和y_d轴的方向Cn一致。此外，移动量Bn是台21的移动量，而移动量Dn是观察图像的移动量。在该实施例中，移动量Bn与移动量Dn之比是恒定的。

在图8A的状态中，台21的x_t轴和y_t轴分别与X轴和Y轴一致。此外，成像区域IR的x_r轴和y_r轴分别与X轴和Y轴一致。在此情况下，如图8B所示，观察图像IM的x_i轴和y_i轴分别与显示部件260的x_d轴和y_d轴一致。

如图9A所示，当转动方向A2和转动角θ2作为转动指令被提供给输入单元250时，台21绕转动轴R3沿方向A2恰转动角度θ2。在此情况中，如图9B所示，观察图像IM沿转动方向C2恰转动角度θ2。

应该注意，在该示例中，调整成像单元10的位置以使得转动轴R3位于成像区域IR的中央部分。因此，即使在台21绕转动轴R3转动时，也能防止观察对象S的期望区域移到成像区域IR的外部。从而在通过成像单元10对观察对象S的期望区域进行成像的同时可以转动观察对象S。

特别是，如图4所示，当台21在成像单元10相对于Z轴处于倾斜状态下而转动时，从各种角度对观察对象S的期望区域进行成像。这允许用户对观察对象S的期望区域进行立体观察。

此外，尽管在该实施例中台21的转动轴R3的位置相对于台支撑部件23固定，但这不是限制性的。台21的转动轴R3的位置可相对于台支撑部件23改变。在此情况中，台21的转动轴R3的位置可以调节为使得转动轴R3位于成像区域IR的中央部分。

如图10A所示，当移动方向A3和移动量B3作为移动指令被提供给输入单元250时，台21沿移动方向A3恰移动移动量B3。在此情况中，如上所述，基于移动方向A3、移动量B3、和角度θ2计算出x_t移动量和y_t移动量，并且台21基于x_t移动量和y_t移动量进行移动。如图10B所示，观察图像IM沿方向C3恰移动移动量D3。

（4）成像单元的偏移

在图8和图9的示例中，由于成像区域IR的x_r轴和y_r轴分别与X轴和Y轴一致，因此台21相对于X轴和Y轴的移动方向与观察图像IM相对于显示部件260的x_d轴和y_d轴的移动方向一致。实际上，存在着成像区域IR的x_r轴和y_r轴由于组装误差等而相对于X轴和Y轴偏移的情况。此外，当成像单元10被设置为可从支撑部件7拆卸时，成像单元10可以以成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于X轴和Y轴偏移的状态附接至支撑部件7。当成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于X轴和Y轴偏移时，会出现下列问题。

图11A、图11B、图12A、和图12B是每个示出在成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于X轴和Y轴偏移的情况下的台单元20的操作与显示部件260中显示的观察图像之间的关系的示图。

在图11A的状态中，台21的x_t轴和y_t轴分别与X轴和Y轴一致，成像区域IR的x_r轴和y_r轴分别相对于X轴和Y轴恰倾斜角度θ3。在此情况下，如图11B所示，观察图像IM的x_i轴和y_i轴分别相对于显示部件260的x_d轴和y_d轴恰倾斜角度θ3。

如图12A所示，当移动方向A4和移动量B4作为移动指令被提供给输入单元250时，台21沿移动方向A4恰移动移动量B4。在此情况中，如图12B所示，观察图像IM沿不同于方向C4的方向C4’恰移动移动量D4。

如上所述，当成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于X轴和Y轴偏移时，台21相对于X轴和Y轴的移动方向不同于观察图像IM相对于显示部件260的x_d轴和y_d轴的移动方向。为此，观察图像IM可以沿不同于期望方向的方向移动。因此，在该实施例中，基于观察图像IM的移动方向检测成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于台21的x_r轴和y_r轴的角度。基于检测到的角度，计算成像区域的x_r轴和y_r轴相对于X轴和Y轴的角度（下文中，称作成像区域倾斜角度），并基于计算出的成像区域倾斜角度来校正台21的移动方向。

图13A、图13B、图14A、和图14B是用于描述台21的移动方向的校正的示图。本文中，将描述其中基于图11A、图11B、图12A、和图12B的示例中的观察图像IM的移动方向对台21的移动方向进行校正的示例。图13A的观察图像IM对应于图11B的观察图像IM，而图14B的观察图像IM对应于图12B的观察图像IM。此外，在该示例中，由于台21的x_t轴和y_t轴分别与X轴和Y轴一致，因此成像区域IR的x_r轴和y_r轴相对于台21的x_t轴和y_t轴的角度等同于成像区域倾斜角。

首先，如图13A所示，在移动前从观察图像IM中检测出特征点CP。例如，将对比度改变较大的部分等检测为特征点CP。随后，移动台21。在此情况下，根据成像单元10的放大率设置台21的移动量，使得特征点CP不移到显示部件260的屏幕以外。在该示例中，如上所述，台21沿移动方向A4恰移动移动量B4。随后，如图13B所示，例如，在进行了图案匹配后从观察图像IM检测出特征点CP。

基于特征点CP在移动前的观察图像IM中的位置和特征点CP在移动后的观察图像IM中的位置，将特征点CP的移动方向C4’指定为观察图像IM的移动方向。基于指定的移动方向C4’，获取了成像区域倾斜角θ3（图12）。

基于获取的成像区域倾斜角θ3，对台21的移动方向进行控制以使得观察图像IM沿期望方向移动。具体地，在如图14B所示使观察图像IM沿方向C5恰移动移动量D5的情况下，将x_t移动量和y_t移动量计算为使得台21沿相对于移动方向A5恰偏移了成像区域倾斜角θ3的移动方向A5’移动移动量B5，如图14A所示。台21基于计算出的x_t移动量和y_t移动量移动。从而，观察图像IM沿期望方向移动。因此，用户在观看观察图像IM时可以容易地将观察对象S的期望区域与成像区域IR对齐。

图像处理设备200的CPU220基于存储在存储单元240中的控制程序执行倾斜角获取处理，从而实现成像区域倾斜角的获取。图15是用于由CPU220执行的倾斜角获取处理的流程图。执行倾斜角获取处理的时刻没有特别限制。例如，可以在启动图像处理设备200时执行倾斜角获取处理，或者可以根据用户的指令执行倾斜角获取处理。

如图15所示，首先，CPU220从放大率检测部件（未示出）获取成像单元10的放大率（物镜13的放大率）（步骤S11）。接下来，CPU220基于获取的成像单元10的放大率决定台21在XY平面上的移动量（步骤S12）。随后，CPU220利用透镜驱动部件17使成像单元10沿Z方向移动，使得成像单元10的焦点与观察对象S的表面一致（步骤S13）。

然后，如图13A所示，CPU220从移动前的观察图像IM中检测特征点CP（步骤S14）。接下来，CPU220使台21恰移动在步骤S12中决定的移动量（步骤S15）。台21的移动方向可以预先决定，或可以根据检测到的特征点的位置适当地设定。

随后，CPU220通过图案匹配在移动后的观察图像IM中检测出在步骤S14中检测到的特征点CP（步骤S16）。然后，CPU220基于在步骤S14、S16中检测到的特征点CP的位置指定特征点CP的移动方向（步骤S17）。接下来，CPU220基于计算出来的移动方向获取成像区域倾斜角（步骤S18），随后结束处理。

获取的成像区域倾斜角被存储到存储单元240或操作存储器270中。此后，当台21的移动指令被提供给输入单元250时，CPU220利用所存储的成像区域倾斜角计算x_t移动量和y_t移动量，以使观察图像IM沿期望方向移动。

如上所述，在该实施例中，在预定校准（calibration）时刻（在倾斜角获取处理时刻）基于观察图像IM的移动方向计算成像区域倾斜角，然后在随后的正常时间（normaltime）基于计算出的成像区域倾斜角校正台21的移动方向。从而可以控制台21的移动以使得观察图像IM沿期望方向移动。因此，用户可以在观看观察图像IM的同时容易地将观察对象S的期望区域与成像区域IR对齐。此外，可以根据观察用途、用户的偏好等适当地改变成像区域倾斜角，而不会有损于操作性。

（5）位置指定图像

在该实例中，显示部件260可以显示示出成像区域IR在台21上的位置的位置指定图像。图16是示出位置指定图像的示例的示图。图16的位置指定图像NI包括代表比台21上的当前成像区域IR宽的区域的宽范围图像BD、和对应于成像区域IR的成像区域对应图像CI。

在该实施例中，基于成像单元10获取的图像数据显示宽范围区域图像BD。例如，由成像单元10以比当前放大率低的放大率预先对成像对象S进行成像以获取宽视野图像数据，并基于该图像数据显示宽范围图像BD。此外，随着台21沿x_t轴和y_t轴连续移动，由成像单元10连续获取成像区域IR的图像数据。基于获取的多条图像数据的多个图像被连接在一起，以显示宽范围图像BD。

此外，优选地，宽范围图像BD对应于台21上的成像区域IR的相对可移动范围。在此情况下，用户可以容易地识别出台21上的成像区域IR的可移动范围。这允许用户有效地将观察对象S的期望区域与成像区域IR对齐。

此外，宽范围图像BD可以是代表比台21上的当前成像区域IR宽的区域的示意图。该示意图由线性线或曲线构成，并且包括例如矩形、圆形、括号、和箭头。在此情况中，在没有增加CPU220的处理负荷的情况下显示了宽范围图像BD。

在该示例中，成像区域对应图像CI具有矩形形状。成像区域对应图像CI在宽范围图像BD内的位置对应于成像区域IR在台21上的位置。

图17至图19是示出显示部件260对位置指定图像NI进行的显示的示图。在图17的示例中，位置指定图像NI被显示为与观察图像IM重叠。在此情况中，用户可以基于位置指定图像NI容易地识别出台21与成像区域IR的之间的位置关系。此外，当观察对象S的待观察部分未被显示为观察图像IM时，用户可以基于位置指定图像NI容易地识别出台21将要移动的方向和移动量。

当台21以图17的状态转动时，如图18所示，位置指定图像NI沿观察图像IM的转动而转动。这允许用户容易地识别出台21相对于成像区域IR的转动角。

在该实施例中，输入单元250被构造为能够接受对位置指定图像IN中的任一位置的指定。CPU220利用台驱动部件22控制台21的移动，使得台21上的与通过输入单元250指定的位置相对应的位置成为成像区域IR。

例如，在图19A的位置指定图像NI中，用户操作输入单元250来指定位置PS。在此情况下，如图19B所示，台21移动使得台21上的对应于位置PS的位置成为成像区域IR。

具体地，CPU220基于由输入单元250指定的位置指定图像NI上的位置来计算x_t移动量和y_t移动量，并将x_t移动量和y_t移动量作为移动指令提供给台驱动部件22。台驱动部件22基于所提供的移动指令移动台21。这允许用户有效地将观察对象S的期望区域与成像区域IR对齐。

CPU220可以在台21已经移动的情况下基于观察图像IM的移动量来计算位置指定图像NI上的以像素为单位的移动量与台21上的实际移动量之间的关系，并可以基于计算出的关系来校正要提供给台驱动部件22的x_t移动量和y_t移动量。

例如，如图13A和图13B所示，可以从移动前的观察图像IM和移动后的观察图像IM中检测出共同的特征点CP，从而获取以像素为单位的特征点CP的移动量。因此，可以计算出观察图像IM中的以像素为单位的移动量与台21上的实际移动量之间的关系。此外，可以基于成像单元10的放大率和位置指定图像NI的放大率计算出观察图像IM中以像素为单位的移动量与位置指定图像NI中的以像素为单位的移动量之间的关系。因此，可以计算出位置指定图像NI中以像素为单位的移动量与台21上的实际移动量之间的关系。基于以此方式计算出的关系，校正x_t移动量和y_t移动量，从而提高了台21的移动精度。

尽管在该示例中台21根据位置指定图像NI中的位置的指定而移动，但是这不是限制性的，而是台21可以根据观察图像IM上的期望位置的指定来移动。例如，当指定了观察图像IM上的任意位置时，台21移动，使得台21上的对应于该指定位置的位置移动到成像区域IR的中央。

此外在此情况中，类似于上文，CPU220可以在台21已经移动的情况下基于观察图像IM的移动量来计算观察图像IM中以像素为单位的移动量与台21上的实际移动量之间的关系，并基于计算出来的关系来校正要提供给台驱动部件22的x_t移动量和y_t移动量。

（6）其他实施例

尽管在上述实施例中利用转动角传感器30检测台21的转动角，但这不是限制性的，而是可以通过其他方法检测台21的转动角。例如，可以将代表X轴和Y轴中至少一个的线添加至台21的放置面21a，并且成像单元10可以对该线进行成像。在该情况中，可以基于观察图像IM中的线的倾斜度来检测台21的转动角。

此外，尽管在上述实施例中基于观察图像IM的移动方向计算了成像区域倾斜角，并基于计算出的成像区域倾斜角校正了台21的移动方向（参照图13A至图15），但是台21的移动方向可以其他方法进行校正。例如，可以在台21的放置面21a上设置用于指定X轴或Y轴的方向的方向指定部件，并且可以基于包括在观察图像IM中的方向指定部件的图像来检测台21的x_t轴和y_t轴相对于成像区域IR的x_r轴和y_r轴的角度，并且可以基于检测到的角度校正台21的移动方向。方向指定部件可以是例如代表X轴和Y轴中的至少一个的线、凸起、槽等。

具体地，在预定校准的时刻（例如，在图像处理设备200启动时），对台21上的方向指定部件进行成像，并基于观察图像IM中由方向指定部件所示的方向来检测台21的x_t轴和y_t轴相对于成像区域IR的x_r轴和y_r轴的角度。这导致检测了成像区域IR与初始状态的台21之间的相对角度。在随后的正常时间，可以校正台21的移动方向，以使得观察图像IM以检测到的角度以类似于上述示例的方式沿期望方向移动。

此外，尽管在上述实施例中将台21的移动方向和移动量作为移动指令来提供，但这不是限制性的，而是可以提供成像区域IR相对于台21的移动方向和移动量。在此情况中，例如，成像区域IR的移动方向和移动量被转换成台21的移动方向和移动量，并以类似于上述的方式基于转换后的移动量和移动方向来计算x_t移动量和y_t移动量。

此外，尽管在上述实施例中台驱动部件22基于来自CPU220的转动命令信号使台21转动，但这不是限制性的，而是可以手动转动台21。

（7）权利要求的每个构成要素与实施例的每个部件的对应关系

尽管下文中将描述权利要求的每个构成要素与该实施例的每个部件的对应关系的示例，当时本发明不限于下述示例。

在上述实施例中，成像单元10是成像部件的示例，显示部件260是显示部件的示例，台21是台的示例，放置面21a是放置面的示例，转动角传感器30是转动角检测部件的示例，台驱动部件22是台驱动部件的示例，输入单元250是指令接受部件的示例，CPU220是控制部件的示例。

此外，支撑部件7是支撑部件的示例，宽范围图像BD是第一图像的示例，对应于图像CI的成像区域是第二图像的示例，x_t轴和y_t轴是第一和第二轴的示例，x_r轴和y_r轴是第三和第四轴的示例，X轴和Y轴是第五轴和第六轴的示例。

作为权利要求的每个构成要素，可以使用具有权利要求中描述的构造或功能的各种其他要素。

本发明可以用于各种放大观察装置。

Claims

1.一种放大观察装置，包括：

成像部件，其对观察对象进行成像，以获取成像区域的成像数据；

显示部件，其基于所述成像部件获取的图像数据显示所述观察对象的图像作为观察图像；

台，其具有放置所述观察对象的放置面，并被提供为可绕实质垂直于所述放置面的转动轴而相对于成像部件相对转动，并可在实质平行于所述放置面的平面内沿彼此相交的第一轴和第二轴移动；

转动角检测部件，其检测所述台的转动角；

台驱动部件，其使所述台沿所述第一轴和所述第二轴相对于所述成像部件做相对移动；

指令接受部件，其接受针对所述台的移动方向的指令；以及

控制部件，其为所述台驱动部件提供所述台沿所述第一轴和所述第二轴的移动量，以控制所述台的移动，其中，

所述台的所述第一轴和所述第二轴绕与所述台一体的转动轴转动，

所述控制部件被构造为基于由所述转动角检测部件检测到的转动角来控制要提供给所述台驱动部件的沿所述第一轴和所述第二轴的移动量，以使得所述观察对象在所述成像部件的成像区域中的移动方向与所述指令接受部件接受到的方向一致，并且

其中，所述成像部件的成像区域设置有彼此相交的第三轴和第四轴，以及所述控制部件被构造为在预定校准期间检测由所述台的第一轴和第二轴定义的第一坐标系与由所述成像区域的第三轴和第四轴定义的第二坐标系之间的角度差，并在正常时间基于检测到的角度差来校正要提供给所述台驱动部件的沿所述第一轴和所述第二轴的移动量。

2.根据权利要求1所述的放大观察装置，其中，所述控制部件被构造为在已经通过所述台驱动部件移动了所述台的情况下基于所述观察图像的移动方向来检测由所述台的第一轴和第二轴定义的第一坐标系与由所述成像区域的第三轴和第四轴定义的第二坐标系之间的角度差。

3.根据权利要求1所述的放大观察装置，其中，

在所述台上设置有方向指定部件，用于指定所述第一轴和所述第二轴的方向，以及

所述控制部件被构造为基于所述观察图像中包括的所述方向指定部件的图像来检测由所述台的第一轴和第二轴定义的第一坐标系与由所述成像区域的第三轴和第四轴定义的第二坐标系之间的角度差。

4.根据权利要求1所述的放大观察装置，其中，所述显示部件显示指示所述成像区域在所述台上的位置的位置指定图像。

5.根据权利要求4所述的放大观察装置，其中，

所述位置指定图像包括代表比所述台上的成像区域宽的区域的第一图像和对应于所述成像区域的第二图像，以及

所述控制部件基于所述转动角检测部件检测到的转动角使所述第一图像相对于所述第二图像做相对转动。

6.根据权利要求5所述的放大观察装置，其中，

所述成像部件被构造为能够对比所述成像区域宽的区域进行成像，并且所述显示部件基于在由所述成像部件对宽区域进行成像时获得的图像数据来显示所述第一图像。

7.根据权利要求5所述的放大观察装置，其中，所述第一图像示出了用于指定比所述台上的成像区域宽的区域的示图。

8.根据权利要求5所述的放大观察装置，其中所述第一图像对应于所述台上的成像区域的相对可移动范围。

9.根据权利要求5所述的放大观察装置，其中，

所述指令接受部件被构造为能够接受在所述位置指定图像中对任意位置的指定，以及

所述控制部件控制所述台驱动部件对所述台的移动，使得所述成像区域移动至所述台上的与所述指令接收部件指定的位置相对应的位置。

10.根据权利要求1所述的放大观察装置，其中，所述控制部件被构造为在所述台已经移动了的情况下检测所述观察图像的移动量，基于检测到的移动量计算所述观察图像的移动量与所述台的移动量之间的关系，并基于计算出的关系校正要提供给所述台驱动部件的移动量。