JP2003295065A

JP2003295065A - 顕微鏡装置

Info

Publication number: JP2003295065A
Application number: JP2002097497A
Authority: JP
Inventors: Nakahiro Yasuda; 仲宏安田; Yoshihiro Honma; 義浩本間
Original assignee: Seiko Precision Inc; National Institute of Radiological Sciences
Current assignee: Seiko Precision Inc; National Institute of Radiological Sciences
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3990177B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ラインセンサでの撮像するときの焦点距離調
整を正確に行う。【解決手段】試料をラインセンサで撮像する顕微鏡
と、ラインセンサで撮像したライン画像から試料の画像
を作成する画像処理手段とを備え、顕微鏡は、投光手段
を備えた合焦手段を有し、合焦手段は、試料上であって
ラインセンサで撮像する範囲Ｂの近傍に投光位置Ｃ１，
Ｃ２を設けている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、病院や研究所等に
おいて、中性子等の放射線被爆量や細胞組織等を検査す
る顕微鏡装置に関し、特にラインセンサによって試料を
撮像する顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、病院での放射線治療や原子力発電
所等、放射線が発生する施設等が増加し、このような場
所で従事する者の個人被爆量を測定する必要性が増して
いる。ところで従来から、この個人被爆量の計測は、特
開平１１−１７４１５７号や特開２００１−４２０３８
号等で開示されているように、試料を上着等に着けて、
この試料に記録された放射線の入射量や入射方向を測定
する手段が提案されている。この測定手段は、概ね次の
とおりである。

【０００３】この試料は、有機系プラスチック等からな
り、この試料を放射線が通過すると、高分子結合が損傷
を受ける。そしてこの損傷部分を所定の溶液でエッチン
グすると、微小なエッチピットが生じる。このエッチピ
ットは、放射線の入射量や入射方向によって形状が異な
る。したがって、試料に生じたエッチピットの形状を、
顕微鏡で検査、集計することにより、放射線の入射量や
入射方向が測定できる。また、病院等の医療機関や大学
の研究所等においては、顕微鏡による癌細胞等の細胞組
織検査等が頻繁に行われている。

【０００４】ところでエッチピットの形状や細胞組織等
の検査や判定等を、顕微鏡を見ながら目視で行なうこと
も可能ではあるが、多数の試料について目視で検査や判
定等を行なうのは、多大な労力と負担とが必要となる。
さらに、検査や判定等する人の個人差によって、検査や
判定結果等にバラツキがでることもあり得る。このた
め、いわゆる２次元ＣＣＤカメラを顕微鏡に取り付け
て、この荷電結合素子（ＣＣＤ）センサで撮像した画像
を、コンピュータ画面に表示して、放射線の入射量や入
射方向、あるいは細胞組織の検査を行う手段が考えられ
る。また画像処理手段を用いて、顕微鏡で撮像した画像
から、放射線の入射量や入射方向の判定や、あるいは癌
細胞等の範囲や進行状況等の判定を、自動的に行うこと
も考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＣＣＤ
カメラに使用されるＣＣＤセンサは、例えば一辺が２１
マイクロメートルの荷電結合素子を縦横６００個ずつ、
すなわち約３５万個を、平面的に配置した２次元的なも
のが使用されている。したがって、例えば３０倍の倍率
で撮像する場合には、２１マイクロメートル × ６０
０個 ÷ ３０＝０．４２ミリメートル四方の範囲し
か、一度に撮像することができない。

【０００６】このため、被写体である試料を、端から順
に０．４２ミリメートル四方の撮像範囲を移動させつ
つ、撮像することを繰り返す必要がある。ところで、鮮
明な撮像画面を得るためには、１画面ずつ移動す毎に試
料を停止して撮像する必要があり、所定の領域内を撮像
するためには、多くの時間が掛かる。さらに、鮮明な撮
像画面を得るためには、各々の撮像毎に焦点距離を正し
く設定する必要がある。このため２次元ＣＣＤセンサを
使用して、通常のＣＣＤカメラのように焦点距離を自動
設定することも考えられる。

【０００７】しかし、このような焦点距離の自動設定手
段では、次の問題があった。すなわち２次元ＣＣＤセン
サを使用した通常のＣＣＤカメラのピントの調整は、撮
像画像が一番シャープ、すなわちコントラストが強い焦
点位置をピントの合った位置として設定するものであ
る。このため、２次元ＣＣＤセンサでピント調整をしよ
うとするとコントラストが最も強い位置を探すため合焦
位置の前後も調べてコントラストの最大値を調べる必要
があった。つまり、合焦位置の前後も調べる必要がある
ためピント合わせに時間がかかる不都合があった。そこ
で本発明の目的は、放射線入射量や細胞組織等の検査等
において、試料の所定の領域内の撮像を、迅速かつ高精
度に行なうことができる装置顕微鏡装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明による顕微鏡装置の第１の特徴は、試料をライン
センサで撮像する顕微鏡と、このラインセンサで撮像し
たライン画像から上記試料の画像を作成する画像処理手
段とを備え、上記顕微鏡は、投光手段を備えた合焦手段
を有し、この合焦手段は、上記試料上であって、上記ラ
インセンサで撮像する範囲の近傍に投光位置を設けてい
ることにある。

【０００９】ここで試料とは、放射線の入射量や入射方
向を計測するための飛跡検出用固体、癌細胞等の検査の
ための細胞組織片を意味するが、これらに限らず、特定
の範囲を顕微鏡で検査、計測するものを全て含む。また
ラインセンサとは、１個の荷電結合素子を、例えば数千
個一列に直線状に配列したものからなるセンサを意味す
るが、かならずしも１個に限らず、２〜１０個程度の複
数の荷電結合素子を直線状に配列したものも含まれる。
また、画像処理手段とは公知の技術であって、ラインセ
ンサで撮像した個々のライン画像を重ね合わせて、試料
の所定の範囲の画像を作成、あるいは比較照合等する手
段を意味する。そして、投光手段を備えた合焦手段とは
公知の技術であって、例えば円形のレーザースポットを
試料上に投光し、その反射光形状の変形から、適正な焦
点距離からのずれを計測する手段を意味する。

【００１０】本発明による顕微鏡装置の第２の特徴は、
上記第１の特徴に記載の投光位置は、上記ラインセンサ
の前方位置であることにある。このように発明を構成す
ることにより、試料の測定範囲をラインセンサで順次撮
像する場合に、その撮像対象の焦点距離を予め計測して
調整することが可能となると共に、投光手段の投光がラ
イン画像に入射することを、確実に防止できる。

【００１１】本発明による顕微鏡装置の第３の特徴は、
上記第１の特徴に記載の投光手段は、上記ラインセンサ
の前方位置に投光する前方投光手段と、上記ラインセン
サの後方位置に投光する後方投光手段とを備えているこ
とにある。ここでラインセンサの前方位置とは、水平移
動するラインセンサの撮像範囲の、進行方向側位置を意
味し、ラインセンサの後方位置とは、水平移動するライ
ンセンサの撮像範囲の、進行方向と逆側位置を意味す
る。

【００１２】このように発明を構成することにより、試
料を移動させつつ順次ラインセンサで撮像する場合に、
移動方向を、例えば左から右の次に右から左のように変
えて双方向走査するようにしても、ラインセンサの撮像
対象の焦点距離を、予め計測して調整することが可能と
なると共に、投光手段の投光がライン画像に入射するこ
とを、確実に防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照しつつ、本発明
による顕微鏡装置を放射線の飛跡検出装置に使用した実
施例で説明する。放射線の飛跡検出装置は、試料である
飛跡検出用固体１を移動させる移動手段２と、この飛跡
検出用固体1を拡大する顕微鏡３と、この拡大した飛跡
検出用固体を、ライン画像として撮像するラインセンサ
４と、このライン画像から飛跡検出用固体1の画像を作
成すると共に、この画像から放射線の入射量および入射
方向を判定する判定手段５とを備えている。また、移動
手段２の上部には、飛跡検出用固体１を支持すると共
に、その傾きと焦点距離とを調整する、支持台であるチ
ルティングテーブル６が設置してある。そして、移動手
段２と顕微鏡３とは、Ｌ字型の架台７によって、それぞ
れ支持されている。

【００１４】移動手段２は、Ｌ字型の架台７の水平部の
上に設置してあり、飛跡検出用固体１を載せたチルティ
ングテーブル６を、リニアモータによって左右及び前後
方向に水平移動させる。このリニアモータは公知の技術
であって、帯状に配列した永久磁石の上を、電機子が移
動するものであり、高速駆動、高応答性、そして高精度
位置決めが可能である。そして、このリニアモータは、
後述するようにコンピュータによってリモートコントロ
ールされ、所定の位置に飛跡検出用固体１を移動させ
る。また、リニアモータ近傍にはエンコーダも設けられ
ており、リニアモータによるチルティングテーブル６の
移動量を演算処理部５１にフィードバックしている。

【００１５】次に顕微鏡３は、光学顕微鏡で構成されて
おり、対物レンズ３１、飛跡検出用固体を照射するラン
プ部３２、オートフォーカス用のＡＦユニット３３、鏡
筒３４、及び目視観察用の接眼レンズ３５から構成され
る。以下これらについて順に説明する。

【００１６】対物レンズ３１は、１０倍及び２０倍のも
のが使用してあり、レボルバ３６によって、相互に手動
切り替え可能になっている。ランプ部３２は、鮮明な撮
像を得るために、ランプ部３２の内部に設けられている
図示しないハロゲンランプからの光を、ハーフミラーに
より、顕微鏡３の光軸に沿うように直角に曲げて飛跡検
出用固体１に照射し、この飛跡検出用固体１からの反射
光を増強する。また飛跡検出用固体１の裏面からも照射
できるように架台７に外部に設けられた図示しないハロ
ゲンランプからの光を導入する光ファイバ８が設けられ
ている。オーフォーカス用のＡＦユニット３３は、レー
ザ投光手段を備えた合焦手段３３１と２次元ＣＣＤセン
サ３３２とを備えている。

【００１７】レーザ投光手段は、図３に示すように、レ
ーザ光の投光部３３１ｂと受光部３３１ａとからなる前
方投光手段と、レーザ光の投光部３３１ｄと受光部３３
１ｃとからなる後方投光手段とを備え、それぞれプリン
ト基板３３３に配置してある。プリント基板３３３は、
ＡＦユニット３３の内壁面に取り付けてある。投光部３
３１ｂ、３３１ｄで発光したレーザ光は、レンズシステ
ムとハーフミラーとにより、顕微鏡３の光軸に沿うよう
に直角に曲げて飛跡検出用固体１に投光され、その反射
光は経路を逆に経由して、それぞれ受光部３３１ａ，３
３１ｃで検出される。

【００１８】この飛跡検出用固体１への投光位置は、図
４に示すように、顕微鏡３の視野Ａ内にある飛跡検出用
固体１の上面であって、ラインセンサ４で撮像する範囲
Ｂの両側の近傍位置Ｃ１、Ｃ２に設定してある。ここ
で、近傍位置Ｃ１は前方投光手段の投光部３３１ｂから
のレーザ光の投光位置であり、近傍位置Ｃ２は後方投光
手段の投光部３３１ｄからのレーザ光の投光位置を示し
ている。したがって、ラインセンサ４で撮像するライン
画面に、飛跡検出用固体１からのレーザ反射光が入るこ
とを確実に防止でき、かつ撮像範囲Ｂまでの焦点距離
を、その近傍で計測することによって、できるだけ正確
に計測することが可能になる。なお後述するように、こ
の２組のレーザ投光手段を備えた合焦手段３３１によっ
て、飛跡検出用固体１の傾きと焦点距離との調整を迅速
に行なうことができる。また、２組のレーザ投光手段を
備えたのは、後述するように、飛跡検出用固体１をＸ方
向に移動させつつ、ラインセンサ４でライン画像を順次
撮像するときに、その左方向と右方向との移動で、レー
ザ光を投光する近傍位置Ｃ１等が、ライン画像の撮像す
る範囲Ｂより前側に位置するように、使い分けるためで
ある。これにより、ラインセンサを左右交互に双方向走
査してもラインセンサで撮像する範囲の前方側で焦点距
離を調整でき、ピント調整が正確に行われる。

【００１９】２次元ＣＣＤセンサ３３２は、一般的なＣ
ＣＤカメラに使用されている、一辺が２１マイクロメー
トルの電荷結合素子を、縦横６００ × ６００＝
約３５万個、平面的に配置したものであり、図３に示し
たプリント基板３３３に取り付けてある。２次元ＣＣＤ
センサ３３２は、図５に示すように、飛跡検出用固体１
の表面であって、ライン画像の撮像範囲Ｃを挟んだ矩形
範囲が２次元ＣＣＤセンサ３３２の撮像範囲Ｅで、ハー
フミラーを介して撮像する。なお、図３のＤの領域が、
２次元ＣＣＤセンサ３３２の撮像面Ｄである。そして、
後述するように、２次元ＣＣＤセンサ３３２の撮像によ
って、飛跡検出用固体１の撮像領域１１を指定すること
ができる。

【００２０】鏡筒３４は、目視観察用の接眼レンズ３５
と、ラインセンサ４とを支持しており、更にこの鏡筒の
側部は、ラックアンドピニオン機構７１を介して、Ｌ字
型架台７の直立部分に取り付けてある。したがって、飛
跡検出用固体１をチルティングテーブル６に載置する場
合等に、ラックアンドピニオン機構７１によって、顕微
鏡３自体を手動で上下移動させることができる。なお、
目視観察用の接眼レンズ３５は、対物レンズ３１からの
光軸をプリズムで傾けて、目視観察が容易になるように
している。

【００２１】さてラインセンサ４はケースに収納されて
おり、このケースは、鏡筒３４の先端に着脱可能に装着
してある。なおこの装着部の形状は、レンズ取り付け部
分についての、一眼レフカメラの標準取り付け形状であ
る、Ｆマウントを採用している。ラインセンサ４は、１
辺が７マイクロメートルの荷電結合素子を１個ずつ、直
線状に約４０００個配列して構成してある。したがっ
て、撮像倍率が１０倍の場合は、幅が、７マイクロメー
トル ÷ １０＝０．７マイクロメートル、長さ
が、７マイクロメートル × ４０００個 ÷ １０
＝２．８ミリメートルの範囲を、一度に撮像すること
ができる。そして、後述するように、ラインセンサ４
は、移動手段２によって水平移動する飛跡検出用固体１
を、この範囲毎に順次撮像し、各々のライン画像データ
を連結コード（図示せず。）を介して、次に説明する判
定手段５に伝達する。

【００２２】判定手段５は、市販用のコンピュータ、い
わゆるパソコンを使用するものであって、演算処理部５
１、表示部５２、ライン画像データを記録するメモリ部
５３とから構成される。この演算処理部５１は、後述す
るように、飛跡検出用固体１の撮像領域の設定、移動手
段２の移動、チルティングテーブル６の傾きと焦点距離
との調整、移動手段２のエンコーダからフィードバック
された移動量を基にしたラインセンサ４の撮像実行指
示、このラインセンサ４で撮像したライン画像データの
取り込みと、このライン画像データから撮像領域の全体
画像の作成、そしてこの全体画像から放射線の入射量と
入射方向との判定を行なう。

【００２３】さて次に、チルティングテーブル６につい
て説明する。チルティングテーブル６は、正三角形を構
成するように配置した３個の超音波モータ６１と、この
超音波モータの垂直の出力軸６１ａの先端で３点支持さ
れる平板形状のテーブル部６２と、超音波モータ６１の
相互の位置を固定する固定部材６３とから構成される。
本実施の形態では、この３個の超音波モータ６１が支持
台であるチルティングテーブル６の傾きや上下位置の調
整を行う調整手段となっている。なお、垂直の出力軸６
１ａの先端は、テーブル部６２の裏面上に形成した窪み
に当接しており、相互の水平方向位置がずれないように
している。

【００２４】超音波モータ６１は公知の技術であって、
電圧を加えると変形する圧電セラミックス上に弾性部材
を当設し、この圧電セラミックスに超音波領域の電圧を
かけて弾性部材に屈曲振動を発生させ、これにより出力
軸を回転させるものであり、高い応答性と制御性とを有
し、作動音が小さい等の特性を有している。本発明に使
用する超音波モータ６１は、出力軸がネジ構造になって
おり、出力軸が回転して上下に可動する。なお後述する
ように、チルティングテーブル６は、上述した合焦手段
３３１からの信号に基づくコンピュータ制御によって、
飛跡検出用固体１の傾きと、焦点距離とを調整する。チ
ルティングテーブル６の傾き調整を行う超音波モータ６
１を利用して焦点距離調整も超音波モータ６１により行
うため、焦点距離調整用駆動手段を別に設ける必要がな
くなる。

【００２５】さて次に図６〜図１０を参照しつつ、本発
明による放射線の飛跡検出装置の使用について説明す
る。図６に示すように、まず放射線の測定対象である飛
跡検出用固体１を、チルティングテーブル６のテーブル
部６２の上面にセットし（Ａ）、移動しないようにバキ
ューム手段等によって、この飛跡検出用固体をこのテー
ブル部に吸着等固定する（Ｂ）。次に飛跡検出用固体１
の測定領域１１をパソコンからの入力により設定する
（Ｃ）。

【００２６】測定領域１１は図７に示すように、飛跡検
出用固体１の表面上であって、実際にエッチピットを撮
像する矩形形状をした範囲である。測定領域１１を指定
する理由は、飛跡検出用固体１の大きさが異なった場合
に、この飛跡検出用固体の周辺からはみ出さない範囲で
撮像する必要があること、また、ラインセンサ４で順次
撮像するライン画像の撮像の、始点１１ａと終点１１ｂ
とを設定するためである。測定領域１１は、目視観察用
の接眼レンズ３５を見ながら設定することもできるが、
パソコンの表示部５２に、飛跡検出用固体１の画像を表
示して設定する方が、はるかに作業性を向上することが
できる。

【００２７】ところで本発明においては、後述するよう
にラインセンサ４からの撮像が判定手段５に送られるた
め、この撮像を表示部５２に表示して、この撮像画面を
見ながら、測定領域１１を設定することも考えられる。
しかるに、ラインセンサ４で撮像した各々のライン画像
は、上述したように幅が０．７マイクロメートルの極狭
い範囲であるため、飛跡検出用固体１の周辺部を確認す
ることは困難である。したがって、ライン画像を見なが
ら、飛跡検出用固体１の周辺からはみ出さないように、
測定領域１１を設定することは事実上不可能である。そ
こで本発明においては、ある程度２次元的な広がりを撮
像できる、２次元ＣＣＤセンサ３３２によって、測定領
域１１を設定することにした。

【００２８】測定領域１１の設定は、２次元ＣＣＤセン
サ３３２の撮像領域Ｅ（図５参照）の領域が映し出され
た撮像画面を見ながら、移動手段２をパソコンの入力手
段５３からの指示でＸＹ方向に移動調整して行う。すな
わち２次元ＣＣＤセンサ３３２により、図７に示す矩形
形状をした飛跡検出用固体１の対角線上にある一端の角
部近傍の位置１１ａ周辺を映し出し、ラインセンサ４に
よる撮像開始始点を設定し、次に対角線上にある他端の
角部近傍の位置１１ｂ周辺を映し出し撮像終了終点を設
定し、その位置をパソコンで認定させる。これにより、
位置１１ａ、１１ｂのＸＹ座標が、移動手段２のリニア
モータの移動始点と終点位置に対応する情報として、パ
ソコンの演算処理部５１に記録される。したがって後述
するように、ラインセンサ４によって撮像する場合に
は、演算処理部５１からの指示によって、移動手段２の
リニアモータを、最初の撮像位置である内側位置１１ａ
から、最後の撮像位置である水平方向位置１１ｂまで順
次移動させる。

【００２９】測定領域１１の設定（Ｃ）が終わると、次
は飛跡検出用固体１の焦点距離と、傾きとの調整を行な
う（Ｄ）。この調整は図８に示す手順によって、ＡＦユ
ニット３３に装備してあるレーザ投光手段を備える合焦
手段３３１からの情報に基づき、パソコンの演算処理部
５１からの指示によって自動的に行なわれる。ここで、
飛跡検出用固体１の傾きと、焦点距離の調整を、投光手
段を備える合焦手段３３１で行なう理由を説明する。す
なわち、上述したように、本発明はラインセンサ４およ
びＡＦユニット３３に装着した２次元ＣＣＤセンサ３３
２を有している。したがって、これらのセンサによっ
て、通常のＣＣＤカメラのように焦点距離を自動設定す
ることも考えられる。

【００３０】しかしこの手段では、次の問題があった。
２次元ＣＣＤセンサ３３２を使用した通常のＣＣＤカメ
ラの焦点距離の自動設定は、撮像画像が一番シャープ、
すなわちコントラストが強い焦点位置をピントのあった
位置として設定するものである。このため、２次元ＣＣ
Ｄセンサ３３２でピント調整をしようとするとコントラ
ストが最も強い位置を探すため合焦位置の前後も調べて
コントラストの最大値を調べる必要があった。しかる
に、ラインセンサ４は、きわめて狭い幅の範囲を撮像す
るため、画像のコントラストを検知することが困難であ
り、また、合焦位置の前後も調べる必要があるためピン
ト合わせに時間がかかる不都合もある。そこで、本発明
においては、極めて高精度かつ高速に焦点距離を計測で
きる、レーザ投光による合焦手段３３１を採用してい
る。

【００３１】さて図８に戻って、飛跡検出用固体１の傾
きの調整手順を説明する。この調整は、パソコンの演算
処理部５１に内蔵してあるプログラムによって制御され
る。演算処理部５１は先ず最初に、飛跡検出用固体１の
測定領域１１の中央部を、計測点ｉ＝１として設定
（Ｇ）し、このＸＹ座標位置に顕微鏡３の光軸が一致す
るように、移動手段２を移動させる（Ｈ）。そしてこの
位置で発光部３３１ｂ、３３１ｄからレーザスポットを
投光して、飛跡検出用固体１までの距離が適正な焦点距
離とずれているか否かを判定する（Ｉ）。

【００３２】適正な焦点距離とのずれは、受光手段３３
１ａ、３３１ｃに入射した反射光の形から判定する。す
なわち反射光の形は、適正な焦点距離に合っている場合
には、図９Ｂのように円形となり、適正な焦点距離より
近い場合には、図９Ａのように左斜めに、そして適正な
焦点距離より遠い場合には、図９Ｃのように右斜めに変
形する。したがって、受光部３３１ａ、３３１ｃに入射
した反射光の形状を、演算処理部５１が認識し、焦点距
離がずれている場合には、その距離が適正な焦点距離よ
り長い（遠い）か、短い（近い）かを判定し（Ｊ）、近
い場合には、チルティングテーブル６の３個の超音波モ
ータ６１の出力軸６１ａを、ずれの分だけ同量引き下げ
て、適正な焦点距離に合わせる（Ｋ）。逆に、遠い場合
には、チルティングテーブル６の３個の超音波モータ６
１の出力軸６１ａを、ずれの分だけ同量引き上げて、適
正な焦点距離に合わせる（Ｌ）。以上により、計測点ｉ
＝１は、適正な焦点距離位置に設定される（Ｍ）。

【００３３】次に、２箇所の計測点（ｉ＝２、３）の焦
点距離のずれを同様に計測することによって行なう。す
なわち、演算処理部５１は、計測点ｉ＝１から所定の距
離を隔てた第２の計測点ｉ＝２を設定（Ｎ）し、このＸ
Ｙ座標位置に顕微鏡３の光軸が一致するように、移動手
段２を移動させる（Ｈ）。そしてこの位置でレーザスポ
ットを投光して、上述したのと同様な手段によって、こ
の計測距離と適正な焦点距離とのずれ量を算出して記録
する（Ｍ）。そして、演算処理部５１は、計測点ｉ＝１
から所定の距離を隔てた第３の計測点ｉ＝３を設定し、
このＸＹ座標位置に、移動手段２を移動させ（Ｈ）、上
述と同様にして、この計測距離と適正な焦点距離とのず
れ量を算出して記録する（Ｍ）。なお、計測点ｉ＝３の
計測後は、判別式ｉ＞３によって焦点距離の計測は終了
する（Ｏ）。

【００３４】以上により、３点の計測点ｉ＝１、２、３
の、それぞれのＸＹ座標位置における、適正な焦点距離
からのずれ量が判明するため、この３次元的な座標位置
から、飛跡検出用固体１のＸＹ方向の傾きが、幾何学的
に計算され、このずれ量を修正するために必要な、３個
の超音波モータ６１の出力軸６１ａの、それぞれの上下
調整量が算出できる。そして演算処理部５１は、この計
算結果に基づき、３個の超音波モータ６１の出力軸６１
ａの繰り出し量を調整し、傾き量を調整する（Ｐ）。

【００３５】以上のように、移動手段２によりチルティ
ングテーブル６を移動させたとき、飛跡検出用固体１の
撮像部の表面は水平となる。次に図１０を参照しつつ、
ラインセンサ４で、飛跡検出用固体１を撮像する手順を
説明する。この撮像は、パソコンの演算処理部５１に内
蔵してあるプログラムによって制御される。演算処理部
５１は先ず最初に、エンコーダーによって計測位置ｊ＝
０、ｋ＝０を設定し（Ａ１）、この計測位置ｊ＝０を、
座標Ｘ＝０、Ｙ＝０（０、ｄｙ × ｊ）として認識す
る。そしてこのＸＹ座標（０、０）位置に、移動手段２
によって飛跡検出用固体１を移動させる（Ａ２）。この
ＸＹ座標（０、０）位置は、図７に示す測定領域１１の
左下隅１１ａであり、この点が撮像を開始する始点とな
る。

【００３６】さて、測定領域１１の左下隅１１ａ位置
に、撮像位置の始点が設定されると、演算処理部５１
は、合焦手段３３１でピント調整（焦点距離の調整）を
行いピントがずれていたら３個の超音波モータ６１を同
量駆動させてピント調整を行う（Ａ３）。つまり、図１
１に示すように、ピント調整を始める（Ｂ１）。演算処
理部５１は合焦手段３３１で得られる情報からピントが
許容量以上ずれているか判定し（Ｂ２）、許容量以上ピ
ントがずれていたら、そのずれが近い場合（Ｂ３）チル
ティングテーブル６の３個の超音波モータ６１の出力軸
６１ａをずれの分だけ同量引き下げて（Ｂ４）適正な焦
点距離に合わせる。逆に遠い場合、３個の超音波モータ
６１の出力軸６１ａをずれの分だけ同量引き上げる（Ｂ
５）。そして、Ｘ軸の移動量ｄｘ＝０を設定し（Ａ
４）、計測位置（０、０）におけるラインセンサ４で撮
像したライン画像を記録すると共に、Ｘ方向に一定の速
度で、移動手段２の移動を開始させる（Ａ５）。移動手
段２の移動量はエンコーダにより計測されて演算処理部
５１にデータが送られる。そして移動手段２が、測定領
域１１を、Ｘ方向にラインセンサ４の１計測幅分だけ移
動したと演算処理部５１により判断された時（Ａ６）
に、同様に２番目の計測位置（１ｄＸ、０）におけるラ
インセンサ４からのライン画像を記録する（Ａ７）。そ
して演算処理部５１は１ライン記録する毎にｋに１を加
えていく（Ａ８）。そして演算処理部５１は、移動手段
２が一定の速度でＸ方向に移動し、計測位置が図７に示
す測定領域１１の右下隅にくるまで、Ｘ方向長さＬの１
列の範囲について、順次ライン画像を記録する。

【００３７】そしてライン画像がｋライン分すなわちＸ
方向長さＬの２５％（図７の領域ｋに相当）まで記録さ
れたら（Ａ９）、ライン画像の記録と並行して演算処理
部５１は領域ｋ分のエッチピット特徴量抽出を行う（Ａ
１０）。エッチピット特徴量抽出後、ｋはｋ＝０に設定
される（Ａ１１）。エッチピット特徴量抽出は、演算処
理部５１が領域ｋ内の画像内にあるエッチピットの形状
を認識し、予め記録してあるエッチピットパターンと照
合比較して、エッチピットの種類を判別し、種類別の数
量を集計して記録することにより行われる。つまり、演
算処理部５１は、Ｘ方向長さＬのライン画像の記録を行
いながら、長さＬの２５％（ｋライン分）のデータが入
力されると、その都度、ライン画像記録作業と並行して
当該入力データに基づいてエッチピット特徴量抽出を行
う。したがって、長さＬの１列の範囲の走査が終了した
ときには４回エッチピット特徴量抽出を行う。

【００３８】測定領域１１の最下段、すなわちＹ座標＝
０の撮像したデータの取り込みが完了する（Ａ１２）
と、演算処理部５１は、ピント調整作業を終了し（Ａ１
３）、エンコーダにｊ＝１を設定し（Ａ１４）、ＸＹ座
標Ｘ＝Ｌ、Ｙ＝ｄＹ（Ｌ、ｄＹ× ｊ）位置に、移動手
段２によって測定位置を移動させる。この位置は、図７
に示す測定領域１１の左下隅１１ａから、Ｘ方向にＬだ
け右であって、ラインセンサ４の長さ分だけＹ方向に移
動した位置である。そして、Ｙ座標＝ｄＹの位置におい
て、測定領域１１の右端から左端まで、順次ライン画像
を取り込む。このようにして、順次ライン画像の走査方
向を右から左へまたは左から右へと変更しつつ、ライン
センサ４が新たな撮像範囲に移動した瞬間に、演算処理
部５１は、順次ライン画像を計測座標と共に記録する。
そして、ｊ＞ｎまで達したら（Ａ１５）演算処理部５１
は測定領域１１の全領域を撮像したと判断して、抽出結
果の統合と全領域の表示とを表示部５２へ表示させる
（Ａ１６）。

【００３９】なお、上述した連続撮像においては、その
都度上述した手順により焦点距離からのずれがチェック
（いわゆるピント調整）され、許容量以上にずれている
場合には、焦点距離の調整を行なう。ところで、上述し
たようにラインセンサは、撮像範囲が左右に１個移動し
た時にライン画像を順次撮像する。したがって、この撮
像するライン画像の焦点距離の調整は、ライン画像を撮
像する前、すなわち撮像範囲が移動を終了する前に、あ
らかじめ完了しておく必要がある。このためには、図４
に示すレーザスポットは、移動するライン画像の撮像範
囲Ｂより、常に先行した位置に投光すことが必要にな
る。例えばライン画像の撮像範囲Ｂが、右方向に移動す
る場合には、この撮像範囲Ｂより右側の近傍位置Ｃ１に
レーザスポットを投光する必要がある。そして、ライン
画像の撮像範囲Ｂが、左方向に移動する場合には、この
撮像範囲Ｂより左側の近傍位置Ｃ２にレーザスポットを
投光する必要がある。

【００４０】ところで上述したように、ラインセンサ４
によるライン画像は、Ｘ方向に一列撮像が完了すると、
このラインセンサの長さ分だけ、Ｙ方向に飛跡検出用固
体１を移動手段２で移動させ、再度Ｘ方向に一列撮像す
ることを繰り返して行う。この場合、Ｘ方向の移動を左
から右というように常に同じ方向にすると、一列毎に飛
跡検出用固体１を、左端に戻す作業が必要になる。した
がって、一列毎にＸ方向の移動方向を変えて、左から右
への移動の次には右から左への移動というようにジグザ
グに移動する方が迅速な撮像が可能になる。

【００４１】このようにジグザグに移動する場合には、
上述したように、その進行方向の変化に応じて、レーザ
スポットを投光する位置を、変更する必要がある。しか
るに、このレーザスポットを投光する位置の変更を、１
組の投光部と受光部で行うことは、極めて複雑な切り替
え構造が必要になる。このため、本発明では、２組の投
光部３３１ｂ、３３１ｄと、受光部３３１ａ、３３１ｃ
とを採用し、進行方向の変化に対して、それぞれを使い
分ける構成を採用している。

【００４２】なお、ラインセンサ４の構成は、ＣＣＤを
１個づつ約４０００個配列する場合に限らず、数個づつ
を更に長く配列してもよい。また、ラインセンサ４の各
々の画素のサイズは、小さい方が解像度の良い画像を撮
像できるが、大きいサイズの画素を使用する場合には、
撮像の拡大率を大きくすれば、解像度の良い画像を撮像
することができる。エッチピットの種類の判別と、種類
別の数量の集計等は、処理時間の短縮を考慮すると、上
述したように測定領域１１の所定の範囲、例えば長さＬ
の１列の範囲の２５％の部分毎に行なって、最後に集計
する手順が望ましいが、１列の範囲の画像が得られた後
や測定領域１１の全範囲についてライン画像が得られた
後に、一括して行なうこともできる。

【００４３】また、２次元ＣＣＤセンサ３３２からの撮
像画像や、レーザスポットの反射画像を表示部５３に表
示させ、この表示画面を見ながら、入力手段５２からの
マニュアル入力によって、移動手段２やチルティングテ
ーブル６を調整するように構成することも容易にでき
る。なお、２次元ＣＣＤセンサ３３２はこれに限るもの
ではなくＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子でもよい。

【００４４】

【発明の効果】ラインセンサで撮像する範囲の近傍に投
光手段の投光位置が設けられているため、ラインセンサ
で撮像するときにはピント調整が正確に行われる。ま
た、前方投光手段と後方投光手段との２つの投光手段を
設けたときにはラインセンサを左右交互に双方向走査し
てもラインセンサで撮像する範囲の前方側で焦点距離を
調整でき、ピント調整が正確に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】顕微鏡装置の一部側面図である。

【図２】顕微鏡装置の正面図である。

【図３】合焦手段と２次元ＣＣＤセンサの概略構成図で
ある。

【図４】ラインセンサの撮像範囲とレーザスポット位置
とを示す顕微鏡の視野図である。

【図５】ラインセンサと２次元ＣＣＤセンサとの撮像範
囲示す顕微鏡の視野図である。

【図６】顕微鏡装置の使用手順を示すフローチャートで
ある。

【図７】計測領域内におけるライン画像の撮像範囲と順
序とを示す説明図である。

【図８】試料の焦点距離と傾きとの調整手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】レーザスポットの反射形状を示すイメージ図で
ある。

【図１０】ライン画像の撮像手順を示すフローチャート
である。

【図１１】焦点距離のずれ量調整の手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１試料（飛跡検出用固体）１１測定領域２移動手段３顕微鏡３１接眼レンズ３２ランプ３３ＡＦユニット３３１投光手段を備える合焦手段３３１ａ，３３１ｂ前方投光手段３３１ｃ，３３１ｄ後方投光手段３３２２次元ＣＣＤセンサ３４鏡筒３５目視観察用接眼レンズ４ラインセンサ５画像処理手段５１演算処理部５２表示部５３入力手段６チルティングテーブル６１超音波モータ６１ａ出力軸７架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間義浩千葉県習志野市茜浜一丁目１番１号セイコープレシジョン株式会社内Ｆターム(参考） 2H011 AA06 2H051 AA11 CA01 2H052 AC04 AC27 AC34 AD06 AF14 AF21 AF25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料をラインセンサで撮像する顕微鏡
と、上記ラインセンサで撮像したライン画像から上記試料の
画像を作成する画像処理手段とを備え、上記顕微鏡は、投光手段を備えた合焦手段を有し、上記合焦手段は、上記試料上であって上記ラインセンサ
で撮像する範囲の近傍に投光位置を設けていることを特
徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】請求項１において、上記投光位置は、上
記ラインセンサの前方位置であることを特徴とする顕微
鏡装置。
【請求項３】請求項１において、上記投光手段は、上
記ラインセンサの前方位置に投光する前方投光手段と、
上記ラインセンサの後方位置に投光する後方投光手段と
を備えていることを特徴とする顕微鏡装置。