JP2010085952A - 自動調光機能を有する画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過率可変ＮＤフィルタを有する調光装置と、照明装置の調光機能を組み合わせて画像処理を行う装置において、ＮＤフィルタの透過率の変化により、被測定対象のパターン位置が変動し、測定結果が安定しない。長寸法の測定のための画像処理装置では、対物レンズの切り替えの際の明るさの変化に対応するために、特殊な照明制御により自動調光機能を実現している。しかし、近来、一般的な照明装置にて容易に自動調光機能を実現する方法が要求されてきている。
【解決手段】調光装置に透過率が異なる複数のＮＤフィルタを実装し、対物レンズ切り替え時にＮＤフィルタを変更させ、倍率変更や波長の制限フィルタの切り替え等による明るさの変化に対応させた。
【選択図】図４

Description

本発明は、顕微鏡によって拡大した被写体像を撮像し、撮像した被写体像から線幅や寸法等を測定する画像処理装置に関わり、特に、自動調光技術に関する。

従来から、顕微鏡を用いて被写体を拡大し、拡大した被写体像を撮像するテレビカメラ等の撮像装置から出力された映像信号を画像処理し、寸法測定等の処理を行う検査装置または測定装置がある。線幅測定装置または寸法測定装置は、例えば、基板（例えば、ＬＣＤ（ Liquid Crystal Display：液晶表示装置）基板）に形成されたＴＦＴ（ Thin Film Transistor ）や、半導体のマスク基板、等のパターン幅やパターン間隔などの測定を行う装置である。上記の線幅測定装置または寸法測定装置は、例えば、透明ガラス基板（試料）上に形成された薄膜状のパターンに照明を照射して得られる被写体像を顕微鏡で拡大し、その拡大された画像をＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）カメラで撮像し、得られるパターンの被写体像を画像処理して、寸法や形状を測定するものである。以下、線幅測定装置または寸法測定装置の画像処理機能を司る装置を、画像処理装置と総称する。

近年、液晶表示装置の大型化、高精細化、高性能化が著しく、製造時のワークサイズも大型化してきている。このため、製造前、製造工程中、及び製造後に実施される測定条件がこれまで以上に複雑となっている。更に、低コスト化や高品質の要求があり、上記のように測定条件が複雑な対象を、高速に精度良く測定する要求が高まっている。そのためには、画像処理の条件の１つとして、映像信号レベルを一定に保つ自動調光機能が重要な機能となっている。

図１によって、従来の画像処理を行う方法を説明する。図１は、従来の画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。１は試料、２は試料１を固定する試料台、３は試料１の被写体像を拡大する顕微鏡、５は顕微鏡３の変倍機構部、４は変倍機構部５に備えられた対物レンズ、６は顕微鏡３で拡大された被写体像を撮像する撮像装置部、７は画像処理部、８はモニタ、９は反射照明用の光を供給するための光源ユニット、１０は照明装置部９から出力された反射照明用の光を顕微鏡３の図示しないハーフミラーまで導くライトガイド、１１は調光装置部、１２は除振台である。

図１において、試料台２は、除振台１２に搭載されている。試料台２に搭載された試料１の所望の領域は、周知の落射照明によって光が照射され、その反射光が被写体像として対物レンズ４を通って顕微鏡３に入射する。入射した被写体像は、顕微鏡３にて拡大され、拡大された光像が撮像装置部６に入射する。撮像装置部６は、入射されその撮像素子面で結像した被写体像を電気信号に変換し、取得した被写体像の映像信号を画像処理部７に出力する。画像処理部７は、入力された映像信号を画像処理することによって、試料１の所定の領域の拡大画像のパターン幅やパターン間隔などの測定を行う。測定結果は、図示しない記憶装置に記録される。また画像処理部７は、撮像装置部６から入力された映像信号による画像や画像処理の結果得られた画像を、ユーザからの指示や画像処理の動作を実行するプログラムに応じて、必要な画像を画像処理用モニタ８に表示するために出力する。画像処理用モニタ８は、入力された画像を表示する。

図２は、上記従来の調光装置部１１の構造の一例を示す図である。２１は板状の透過率可変ＮＤ（ Neutral Density ）フィルタ、２２はＮＤフィルタ駆動部、２３は透過率可変ＮＤフィルタ２１に入射する入射光、２４は透過率可変ＮＤフィルタ２１から出射する出射光である。
図２において、調光装置部１１は、透過率可変ＮＤフィルタ２１により入射光２３の光量を減衰させ、入射光２３より所定の割合で光量が減衰された出射光２４を出力するものである。上記透過率可変ＮＤフィルタ２１は、ＮＤフィルタ駆動部２２にて、入射光２３が入射する方向（本例では、Ｙ軸とする）に直角な１軸（例えば、本例ではＸ軸とする）上を平行に往復移動する。この場合、透過率可変ＮＤフィルタ２１は、移動するＸ軸方向で透過率が可変となっている。即ち、Ｘ軸方向の位置が異なると透過率が異なり、例えば、透過率をＴとしＸ座標位置をｘすると、Ｔ＝ｋｘ＋ｃの関係を有する（ｋは係数、ｃは定数）。そして、一方の端部は透過率１００％であり、他方の端部は透過率が０％である。
透過率可変ＮＤフィルタ２１をＸ軸方向に駆動することにより、入射光２３が入射する部分の透過率可変ＮＤフィルタ２１の透過率が変化するため、出射光２４の光量が可変される。

図２に示すように、ＮＤフィルタ２１の透過率が変化すると、機械的な要因（例えば、加工誤差、調整誤差、等を含む）の変動による結像位置のずれの外、光学的にも結像位置がずれる。
なお、上述の図２の例は、板状の透過率可変ＮＤフィルタを１軸上で直動させる方式である。しかし、回転方向に透過率が変化する円板状の透過率可変ＮＤフィルタを用い、円板状の透過率可変ＮＤフィルタを回転させ、入射光２３が直角に入射する部分の透過率が可変する方式でも良い。

特開平７−２４８４５０号公報 特開２００２−００６２２４号公報 特許第２６０７８３５号公報

図２に示す従来技術の調光装置部１１では、機械的な変動による結像位置のずれの外に、透過率可変ＮＤフィルタ２１の特性により、透過率を変えると焦点位置や収差が変化し、撮像装置部６に結像する被写体像のパターン位置が光学的に微妙にずれてしまう。
このずれ（変動）は、撮像視野内だけのパターン幅等を測定する微小寸法装置等の画像処理装置、即ち、１つの画像データだけで画像処理するような画像処理装置では、問題にならない。しかし、同一の撮像視野内に入らない離れた複数パターンの位置やパターン間の距離を測定する長寸法測定装置等の画像処理装置、即ち、複数の画像データを用いて画像処理するような画像処理装置では、測定対象の反射率または透過率の変化、等によりパターン位置（結像位置）がずれ、測定結果が安定しない。このため、このような画像処理装置では、上記図２の調光装置部１１を使用できない。
そのため、上記長寸法測定装置等の画像処理装置では、調光装置を使用せず、照明装置（光源ユニット９）の出射光の光量を変化させて自動調光を実現している。しかし、一般的な照明装置では、出射光の光量の変化幅や階調数が不足するために、（１）高倍率では暗過ぎる、（２）低倍率では明る過ぎる、あるいは、（３）自動調光時にハンチングする、等の問題が発生する。
対物レンズ４の倍率変更による明るさの変化と、明るさの変化に伴う試料１の反射率または透過率の変化への対応とを両立させるため、照明装置の出射光の変化幅と階調数を大きくする方法も考えられる。しかし、その場合には、（Ａ）自動調光に時間がかかる、（Ｂ）自動調光パラメータの最適化が困難となる、（Ｃ）照明光源の劣化などの条件の変化に弱く頻繁にパラメータを再設定する必要がある、等の問題がある。

特許文献１には、写真撮影用の顕微鏡において、明るさの調光を行う透過用フィルタユニットに、任意のフィルタを選択、挿抜できるようにした複数のＮＤフィルタと色補正フィルタを備え、ズームレンズの倍率変更の前後で、照度が一定に保たれるようにする技術が記載されている。
また、特許文献２には、顕微鏡の落射照明装置において、明視野と暗視野とを切り替えるためにＮＤフィルタ等の減光部材を使用することが記載されている。そして、その切り替えのために、ＮＤフィルタをスライダ枠に取り付けて摺動させるようにしている。
また、特許文献３にも、自動制御式照明光学系を備えた顕微鏡において、選択された対物レンズに対する諸元データに基づく光路中のＮＤフィルタの組み合わせによって光量比が決定されるシステムが記載されている。
しかし、特許文献１〜３においては、本願発明の課題である、複数の画像におけるパターン位置（結像位置）のずれについては、何ら対策や解決手段が記載されていない。

本発明の目的は、長寸法測定等に使用する画像処理装置においても、微小寸法測定と同様に、一般的な照明装置を用いて、高速で安定した自動調光機能を実現することである。

上記の目的を達成するため、本発明の画像処理装置は、調光装置部において透過率可変ＮＤフィルタの代わりに、透過率が異なるＮＤフィルタを複数個取り付けた複合ＮＤフィルタを有し、対物レンズの切り替えと連動して該複合ＮＤフィルタの透過率を切り替え、倍率変更による明るさの変化に対応し、容易に高速で安定した自動調光機能を実現する画像処理装置であって、結像位置のずれ分（変動分）を試料台を移動させることで補正する位置補正機能を備えたものである。

即ち、上記の目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、被写体を固定する試料台と、倍率の異なる複数の対物レンズ及び該対物レンズを所望の倍率の対物レンズに切り替える変倍機構部を具備し、前記被写体の所定の領域の被写体像を拡大する顕微鏡と、前記固定台を移動するステージと、前記所定の領域の被写体像を拡大するために、前記顕微鏡の光軸上の所定の位置に前記ステージを移動させるように制御するステージ機構部と、該被写体に所定の光を照射するための照明部と、前記顕微鏡によって拡大された被写体像を映像信号として取得する撮像装置と、前記変倍機構部が所望の倍率の対物レンズに切り替える場合に、切り替える倍率の対物レンズに対応した透過率のＮＤフィルタ及び該ＮＤフィルタに切り替えた時の前記ステージの位置補正量との対応テーブルを格納した記憶部を有し、前記変倍機構部が所望の倍率の対物レンズに切り替える場合には、前記記憶部の前記対応テーブルから、前記倍率の対物レンズに対応する透過率のＮＤフィルタと、前記ステージの位置補正量を読み出し、前記変倍機構部と前記ステージ機構部とを制御して、所望の透過率のＮＤフィルタに切り替え、かつ、前記ステージの位置補正を行い、前記被写体の映像信号から前記基板の被測定対象内のパターン寸法やパターン位置を測定する画像処理部とを備えたものである。

また好ましくは、上記発明の画像処理装置は、更に、前記照明部の光を調光するための自動調光装置を備え、前記記憶部の前記テーブルは、更に、前記倍率の対物レンズに対応する自動調光のための補正量を記憶し、前記画像処理部は、前記変倍機構部が所望の倍率の対物レンズに切り替える場合に、前記記憶部の前記自動調光のための補正量に基づいて前記照明部の光を調光するものである。

本発明によれば、長寸法測定等に使用する画像処理装置においても、微小寸法測定と同様に、一般的な照明装置を用いて、高速で安定した自動調光機能を実現することができる。

画像処理装置では、様々な大きさの微小寸法を測定するため、光学顕微鏡は、倍率を可変するために複数の対物レンズと、取得する画像の輝度レベルを合わせるための透過率可変ＮＤ（ Neutral Density ）フィルタを有する調光装置と、調光機能を有する照明装置とを組み合わせて画像処理を行う。その場合、倍率の切替えに対応して、照明条件の変動を照明装置の調光機能で吸収し、被写体の反射率または透過率による明るさの変動を、ＮＤフィルタの透過率を変化することにより対応する。
しかし、ＮＤフィルタの特性により、ＮＤフィルタの変化に伴ない、撮像装置に結像するパターン位置が変化する。そのため、複数画像を取得して、取得した複数の画像データの画像処理によってパターンの位置やパターン間の距離を測定するような、長寸法測定装置等の画像処理装置では、透過率の異なるＮＤフィルタを使うことにより、対物レンズに入射する被写体像を顕微鏡で拡大し、拡大された被写体像を撮像装置で映像信号（画像データ）に変換する場合に、撮像した画像データ中の被測定対象のパターン位置が変動して（結像位置がずれて）いるため、測定結果が安定せず、測定精度が一定でなく、信頼性が悪い。

従来の技術では、このような長寸法測定装置等の画像処理装置において、対物レンズを切り替えた場合の明るさの変化に対応するために、照明変動幅を広くするなどの、特殊な照明制御により自動調光機能を実現している。しかし、最近では、長寸法測定装置等の画像処理装置において、一般的な照明装置の調光機能にて容易に自動調光機能を実現する方法が要求されてきている。
本発明では、調光装置に透過率が異なる複数のＮＤフィルタを実装し、対物レンズ切り替え時に、明るさに変化があまり起きないように、透過率の異なるＮＤフィルタに切り替えることにより、顕微鏡の倍率変更や、出射光の波長を制限するフィルタの切り替え、等による明るさの変化に対応させる手段を備えた。
また、ＮＤフィルタの切り替えに起因する撮像装置に結像するパターン位置の変化（位置ずれ）に対しても、対物レンズ切り替え時に位置補正する機能を加え、ＮＤフィルタ切り替え時に、同時に補正することができる。

上記により、倍率変更やフィルタ切り替えなどの照明条件の変化を極力抑えることが可能となり、長寸法測定装置においても、一般的な照明装置の調光機能と併せて、容易に自動調光機能を実現できる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、従来技術の図１及び図２を含めた各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。

図３は、本発明による調光装置の構造を示す図である。３０は調光装置部、３１は複合ＮＤフィルタ、３２はＮＤフィルタ駆動部、３３は複合ＮＤフィルタ３１に入射する入射光、３４は複合ＮＤフィルタ３１から出射する出射光、３１１は複合ＮＤフィルタ３１の透過率Ｔ１のＮＤフィルタ、３１２は複合ＮＤフィルタ３１の透過率Ｔ２のＮＤフィルタ、３１３は複合ＮＤフィルタ３１の透過率Ｔ３のＮＤフィルタ、３１４は複合ＮＤフィルタ３１の透過率Ｔ４のＮＤフィルタ、である。

調光装置部３０は、複合ＮＤフィルタ３１中の任意の透過率のＮＤフィルタ３１１〜３１４に入射光３３を入射させ、入射させたＮＤフィルタ３１１〜３１４の透過率Ｔ１〜Ｔ４に基づいて減衰した出射光３４を出力するものである。
透過率が異なるＮＤフィルタ３１１〜３１４を有した複合ＮＤフィルタ３１は、ＮＤフィルタ駆動部３２上に設けられる。ＮＤフィルタ駆動部３２は、複合ＮＤＤフィルタ３１を駆動して、入射光３３が入射する位置に、ＮＤフィルタ３１１〜３１４のうちの所望の透過率のＮＤフィルタを移動させることにより、出射光３４の光量を可変させる。

画像処理装置が変倍機構部５を制御して、倍率変更のために、異なる倍率の対物レンズに切り替えた場合、その変更により明るさが大きく変化する。この明るさの変化のため、自動調光の照度可変幅（ダイナミックレンジ）が狭いと、以下のような問題が発生する可能性がある。（１）切り替えた対物レンズの倍率が高い時には暗過ぎることがある。（２）また、切り替えた対物レンズの倍率が低いときには明る過ぎたりする。（３）また更に、自動調光が収束せず、ハンチングする。
そこで、対物レンズ４の切り替えと同時に、倍率変更時の明るさの変化が最小となるように、調光装置部３０内のＮＤフィルタを予め定めた透過率のＮＤフィルタに切り替える。

対物レンズ４による明るさの違いは、予め確認できるため、複合ＮＤフィルタ３１における、複数の透過率のＮＤフィルタの選定と取り付け、及び、切り替える対物レンズの倍率に応じて、予め定めた透過率のＮＤフィルタを選択して、所望の透過率に切換えることは予め可能である。
例えば、対物レンズとその明るさに対応する透過率のＮＤフィルタの組み合わせを予め定め、画像処理装置に換算テーブルとして記憶し画像処理の実行プログラムで対物レンズの切り替え時に読み出して適正な透過率のＮＤフィルタに切り替えるか、若しくは、画像処理の実行プログラムに直接組み込んで、対物レンズの切り替え時に適正な透過率のＮＤフィルタに切り替えるようにしておくことで、切り替える対物レンズの倍率に応じて、予め定めた透過率のＮＤフィルタに切換えることができる。

次に、図４を用いて、本発明の画像処理装置の一実施例を説明する。図４は、本発明の画像処理装置の一実施例の構成を示すブロック図である。４１は画像処理部、４２は入力部、４３はステージ制御部、４５はＸステージ、４６はＹステージ、４７はＺステージ、４１１は画像処理部４１の画像入力部、４１２は画像処理部４１の記憶部、４１３は画像処理部４１のＣＰＵ（ Central Processing Unit ）部である。
図４において、除振台１２の上には、試料台２をＹ軸方向（前後方向）に移動させるＹステージ４６と、試料台２をＹ軸方向と垂直方向であるＸ軸方向（左右方向）に移動させるＸステージ４５と、試料台２と顕微鏡３の相対的高さをＺ軸方向（上下方向）に移動させるＺステージ４７が載置されている。ステージ制御部４３は、これら３つのステージ４５、４６、及び４７を、画像処理部４１から指示された内容に応じて制御し、試料台２をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向に移動させることができる。これによって、試料台２上に固定された被写体１の任意の位置を顕微鏡３の光軸上に移動させることができる。

即ち、画像処理部４１は、当該試料１の測定や検査のため、記憶部４１２に記憶されたプログラム、若しくは、入力部４２から与えられるオペレータの手動操作、に従って試料１の所望の位置を顕微鏡３の光軸上に合わせるための信号を、ステージ制御部４３に出力する。ステージ制御部４３は、入力された信号を基づいてステージ制御信号をＸステージ４５、Ｙステージ４６、若しくはＺステージ４７の少なくとも１つに出力し、制御信号に応じて、少なくとも１つのＸステージ４５、Ｙステージ４６、若しくはＺステージ４７を移動させることによって、試料１の所望の位置を顕微鏡３の光軸上に合わせる。
また更に、画像を拡大し、拡大した画像を取得するためのヘッド部（図４では、顕微鏡３、対物レンズ４、変倍機構部５、撮像装置部６、ライトガイド１０、調光装置部３０、等）を複数備える画像処理装置では、当社出願の特開２００７−２４０５０２号公報に記載があるような、微動軸機構を加え、Ｘ軸方向若しくはＹ軸方向の微動を更に行うようにしても良い。勿論ヘッド数が１でも良い。

上記試料台２の移動と共に、画像処理部４１は、光源ユニット９と調光装置部３０を制御し、かつ、記憶部４１２に記憶されたプログラムに従って、変倍機構部５を制御して、対物レンズ４を所望の倍率の対物レンズに切り替える。また、画像処理部４１は、記憶部４１２に記憶されたプログラムの替りに、入力部４２から与えられるオペレータの手動操作に従って、対物レンズ４を所望の倍率の対物レンズに切り替えることもある。
本発明の画像処理装置では、画像処理部４１は、対物レンズ４を異なる倍率の対物レンズに切り替えと同時に、明るさの変動を抑えるために、調光装置部３０を制御して複合ＮＤフィルタ３１を切り替え、予め定められた所定の透過率のＮＤフィルタに切り替える。また画像処理装置は、対物レンズに切り替えと同時に、光源ユニット９を制御して、自動調光機能によって試料１に照射される照明光の輝度を調整する。
更に、画像処理装置は、対物レンズに切り替えと同時に、ステージ制御部４３を制御して、上記ＮＤフィルタの透過率の変化に伴なう結像位置の変動（ずれ）分を、少なくとも１つのＸステージ４５、Ｙステージ４６、若しくはＺステージ４７を移動させることによって補正する。

なお、測定対象である試料１の反射率または透過率の変化（切り替え）による撮像画像の輝度レベルの変化は、光源ユニット９の自動調光機能で対応する。
光源ユニット９による自動調光機能は、ランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode ）等の発光体に印加する電圧や電流を変化させる場合や、照明装置からの出力光の開口率を変化させる場合などがあり、７〜８ビット程度の階調となっており、本発明の調光装置部３０の制御と組み合わせることにより、一般的な照明装置などで、容易に自動調光を実現することが可能となる。

次に、上述した対物レンズ４を異なる倍率の対物レンズに切り替えた時の動作を含めて、本発明の一実施例の画像処理装置を図４を用いて説明する。
図４において、試料台２は、Ｙステージ４６及びＸステージ４５を介して、除振台１２に搭載されている。上述したＸステージ４５、Ｙステージ４６、及び、Ｚステージの移動動作によって、試料台２に搭載された試料１の所望の領域に、周知の落射照明によって光が照射され、その反射光が被写体像として対物レンズ４を通って顕微鏡３に入射する。入射した被写体像は、顕微鏡３において拡大され、拡大された光像が調光装置部３０を介して光量を調整されてから撮像装置部６に入射する。撮像装置部６は、入射されその撮像素子面で結像した被写体像を電気信号に変換し、取得した被写体像の映像信号を画像処理部４１に出力する。

画像処理部４１の画像入力部４１１は、撮像装置部６から入力された映像信号による画像を入力し、ＣＰＵ部４１３に出力する。また、画像入力部４１１は、撮像装置部６から入力された映像信号による画像をモニタ８に出力する。画像処理用のモニタ８は、入力された画像を表示する。
画像処理部４１のＣＰＵ部４１３は、入力された画像を記憶部４１２に出力し、かつユーザからの指示や画像処理置の動作を実行するプログラムに応じて、画像処理を実行する。
画像処理の結果得られた画像を、ユーザからの指示や画像処理装置の動作を実行するプログラムに応じて、必要な画像を画像処理用モニタ８に表示するために出力する。
画像処理部４１は、入力された映像信号を画像処理することによって、試料１の所定の部位の拡大画像のパターン幅やパターン間隔などの測定を行う。測定結果は、記憶装置４１２に記録されると共に、画像入力部４１１を介してモニタ８に出力して表示させる。

上記のような画像処理を行う場合に、画像処理のプログラムやユーザからの指示によって、画像処理装置は、今までセットしていたレンズの倍率と異なる倍率に変更して画像を取得する場合がある。
この時、画像処理部４１は、対物レンズ４の倍率を所望の倍率に変更するために、変動機構部５を制御して、所望の倍率の対物レンズに切り替える。同時に、画像処理部４１は、光源ユニット９と調光装置部３０を制御して自動調光を行う。即ち、画像処理部４１は、対物レンズとその明るさに対応する透過率のＮＤフィルタの組み合わせを予め定め、換算テーブルとして記憶部４１２に記憶させていた、対物レンズの倍率に対応するＮＤフィルタの透過率との対応表から、対物レンズ４の切り替えと同時に、調光装置部３０の複合ＮＤフィルタ３１を制御して所望のＮＤフィルタ（例えば、図３のＮＤフィルタ３１１、３１２、３１３，３１４）に切り替える。

前述したように、ＮＤフィルタは、その透過率（若しくは減衰率）が異なると、焦点位置や収差が変化し、撮像装置部６に結像する被写体像のパターン位置が光学的に微妙に変動する。即ち、ＮＤフィルタの透過率が変化すると、機械的な要因（例えば、加工誤差、調整誤差、等を含む）の変動による結像位置のずれの外、光学的にも結像位置がずれる。この変動は、１つの画像データだけで画像処理するような場合には、問題にならない。しかし、同一の撮像視野内に入らない離れた複数パターンの位置やパターン間の距離を測定する長寸法測定装置等の画像処理装置、即ち、複数の画像データを用いて画像処理するような画像処理装置では、測定対象の反射率または透過率の変化、等によりパターン位置（結像位置）がずれ、測定結果が安定しない。このため、本発明の画像処理装置は、透過率の異なるＮＤフィルタに切り替える時には、ＮＤフィルタの切り替えに伴う結像位置の変動分を、試料台の移動によって補正する位置補正機能を画像処理部に備えた。
例えば、この位置補正のための補正データを、画像処理部４１の記憶部４１２に換算テーブルとして記憶し、画像処理の実行プログラムで対物レンズの切り替え時に読み出して適正な透過率のＮＤフィルタに切り替えるか、若しくは、画像処理の実行プログラムに直接組み込んで、対物レンズの切り替え時に適正な透過率のＮＤフィルタに切り替えるようにしておくことで、切り替える対物レンズの倍率に応じて、予め定めた透過率のＮＤフィルタに切換えることができる。
なお、記憶部４１３に換算テーブルとして記憶する場合には、換算テーブルには、少なくとも（イ）対物レンズの倍率、（ロ）ＮＤフィルタの透過率、（ハ）位置補正データ、の組み合わせた表が記憶される。

上記（イ）対物レンズの倍率、（ロ）ＮＤフィルタの透過率、（ハ）位置補正データの換算テーブルに登録するデータは、試料１として標準サンプルを用い、標準サンプルを固定した位置で、対物レンズの倍率毎に、ＮＤフィルタの透過率を決定するときに、同時に、標準サンプルの目標位置のずれ量を算出し、算出したずれ量が無くなるような補正データを求めれば良い。
なお、対物レンズをレボルバ等の変倍機構部によって切り替えるような顕微鏡には、通常、切り替えによって生じる機械的な偏芯を補正するための、機械的な補正機構（調芯機構）が備えられている。従って、上記位置ずれ補正量が小さく前記調芯機構によって補正可能であれば、対物レンズの倍率変更の他、ＮＤフィルタの変更の両者の変更による位置ずれ補正を、前記調芯機構で実行するようにしても良い。また、上記実行プログラムによるソフト的な位置ずれ補正と組み合わせるようにしても良い。

長寸法測定では通常は、同じ倍率のみでパターン位置やパターン間距離を測定するため、取得した複数の画像データについて画像処理を実行し、パターン間距離等の長寸法を求める。上記実施例によれば、本発明の調光装置を用いることにより、ＮＤフィルタ切り替えによる透過率の変化に結像位置の変動（ずれ）の影響は受けない。
また、対物レンズの切り替えと連動してＮＤフィルタを切り替えるため、透過率の変化による結像位置のずれ量は一定となり、対物レンズの上記調芯機構で予め調整したり、対物レンズ切り替え時の位置補正設定で吸収したりすることが可能であるため、異なる倍率で長寸法測定を行うような特殊な条件であっても、実質上影響を受けない。
よって、長寸法測定装置においても、一般的な照明装置を用いて、容易に高速で安定した自動調光機能を実現可能となる。
さらに、本発明によれば、ＮＤフィルタを切り替えるだけであり、高精度に駆動させる必要が無く、調光装置を小型、低価格にすることが可能である。
なお、上述の実施例では、主に、対物レンズの倍率を変更する場合について説明した。しかし、倍率変更の他、出射光の波長を制限するためのフィルタの切り替えの時でも、本発明が適用できることは自明である。

従来の画像処理装置の構成の一例を示すブロック図。 従来の調光装置の構造の一例を示す図。 本発明の調光装置の構造を示す図である。 本発明の画像処理装置の一実施例の構成の一例を示すブロック図。

符号の説明

１：試料、 ２：試料台、 ３：顕微鏡、 ４：対物レンズ、 ５：変倍機構部、 ６：撮像装置部、 ７：画像処理部、 ８：モニタ、 ９：光源ユニット、 １０：ライトガイド、 １１は調光装置部、 １２：除振台、 ２１：透過率可変ＮＤフィルタ、 ２２：ＮＤフィルタ駆動部、 ２３：入射光、 ２４：出射光、 ３０：調光装置部、 ３１：複合ＮＤフィルタ、 ３２：ＮＤフィルタ駆動部、 ３３：入射光、 ３４：出射光、 ４１：画像処理部、 ４２：入力部、 ４３：ステージ制御部、 ４５：Ｘステージ、 ４６：Ｙステージ、 ４７：Ｚステージ、 ３１１、３１２、３１３、３１４：ＮＤフィルタ、 ４１１：画像入力部、 ４１２：記憶部、 ４１３：ＣＰＵ部。

Claims (1)

1. 被写体を固定する試料台と、
   倍率の異なる複数の対物レンズ及び該対物レンズを所望の倍率の対物レンズに切り替える変倍機構部を具備し、前記被写体の所定の領域の被写体像を拡大する顕微鏡と、
   前記固定台を移動するステージと、
   前記所定の領域の被写体像を拡大するために、前記顕微鏡の光軸上の所定の位置に前記ステージを移動させるように制御するステージ機構部と、
   該被写体に所定の光を照射するための照明部と、
   前記顕微鏡によって拡大された被写体像を映像信号として取得する撮像装置と、
   前記変倍機構部が所望の倍率の対物レンズに切り替える場合に、切り替える倍率の対物レンズに対応した透過率のＮＤ（Neutral Density）フィルタ及び該ＮＤフィルタに切り替えた時の前記ステージの位置補正量との対応テーブルを格納した記憶部を有し、前記変倍機構部が所望の倍率の対物レンズに切り替える場合には、前記記憶部の前記対応テーブルから、前記倍率の対物レンズに対応する透過率のＮＤフィルタと、前記ステージの位置補正量を読み出し、前記変倍機構部と前記ステージ機構部とを制御して、所望の透過率のＮＤフィルタに切り替え、かつ、前記ステージの位置補正を行い、前記被写体の映像信号から前記基板の被測定対象内のパターン寸法やパターン位置を測定する画像処理部と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。

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