JP2010266750A - Observation device and observation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察装置および観察システムに関し、たとえば、顕微鏡に代表される観察装置および顕微鏡システムに代表される観察システムに関する。 The present invention relates to an observation apparatus and an observation system, for example, an observation apparatus typified by a microscope and an observation system typified by a microscope system.
図10は、既に公知となっている顕微鏡システムを示す概念図である。図10に示すように、顕微鏡システムは、側面視コの字状となるように構成された顕微鏡用架台101と、顕微鏡用架台101に取り付けられたステージ102と、ステージ102に載置された標本を観察するための観察光学系107を備えている。ここで説明するステージ102は、二軸電動型のもので、X方向(左右方向)にステージ102を移動させるX軸121と、X方向と直交するY方向(前後方向)にステージ102を移動させるY軸122とを備えている。X軸121とY軸122とには、それぞれモータ141,142が接続してあり、X軸121とY軸122とは、独立して移動させることができるようになっている。また、二軸(X軸121、Y軸122)を同時に動かすことにより、観察しようとする標本の任意の位置を観察画像の中央に移動させることができるようになっている。これらのモータ141,142には、制御駆動部105が接続してあり、制御駆動部105には、操作部106が接続してある。操作部106は、たとえば、スイッチボックス、ジョイスティックなどのほか、コンピュータのソフトウエアを含み、観察者の意図が操作部106に入力されると、操作部106はこれを制御信号に変換して制御駆動部105に送るようになっている。制御駆動部105は、操作部から受け取った制御信号にしたがってモータ141,142を所定量制御駆動するようになっている。また、ここで説明する観察光学系107は、カメラ171とカメラ171に接続されたモニタ172とを備えている。カメラ172の撮像面は、観察光学系の結像面に一致するように設置されており、観察画像を電気信号として取得するようになっている。そして、取得された観察画像はモニタに表示されるようになっている。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a known microscope system. As shown in FIG. 10, the microscope system includes a
上述した顕微鏡システムにおいて、顕微鏡用架台101、ステージ102、カメラ171等は、複数のユニットを結合したり、組み合わせたりすることにより、構成されている。したがって、結合部位が多く、結合部位における位置関係の誤差が累積しやすい。このため、カメラ171は、丸アリ108によって顕微鏡用架台101に結合され、光軸周りに角度調整可能となっている。また、ステージ102は、X軸121とY軸122とを観察者に対して45度傾けたい等の特殊な場合があるので、これも丸アリ103によって顕微鏡用架台101に結合されている。
In the above-described microscope system, the
このため、カメラが撮像する観察画像に対して、ステージの移動方向をどのように設定することもできるが、大部分の場合には、ステージの移動方向と観察画像の移動方向、すなわち、ステージのX方向(左右方向)と観察画像の横方向、ステージのY方向(前後方向)と観察画像の縦方向とを一致させたほうが便利である。しかしながら、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とを一致させる調整は難しく、調整されないまま使用されていることが多かった。 For this reason, the moving direction of the stage can be set in any way with respect to the observation image captured by the camera, but in most cases, the moving direction of the stage and the moving direction of the observation image, that is, the stage It is more convenient to match the X direction (left and right direction) with the horizontal direction of the observation image, and the Y direction (front and rear direction) of the stage with the vertical direction of the observation image. However, it is difficult to adjust the moving direction of the stage and the moving direction of the observation image, and it is often used without adjustment.
このように、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とが一致していない場合の問題を解消するために、ステージのマップ補正が提案されている。マップ補正とは、ステージ可動範囲全域にわたりステージを移動させる際の補正量を記憶した補正テーブルを作成し、ステージを所定位置に移動させる際、補正テーブルから所定位置における補正量を求め、求めた補正量を用いてステージを所定位置へ移動させるための駆動量を求めるステージの制御方法である(たとえば、特許文献1参照)。具体的には、座標が厳密に管理されているアライメントマークが碁盤の目状に配列された基準ウエハを厳密に位置決めしてステージに固定した後にアライメントマークを順次読み込むことにより、その座標におけるステージの誤差(読み込まれた位置とあるべき位置との差)を求め、その座標に関連づけてマップを作成するのである。このように作成したマップを用いれば、観察画像の移動方向に対するX軸、Y軸の傾き、駆動軸方向の伸縮誤差、X軸とY軸との直交度を補正できる。 Thus, in order to solve the problem in the case where the moving direction of the stage does not match the moving direction of the observation image, map correction of the stage has been proposed. Map correction is to create a correction table that stores the correction amount when moving the stage over the entire range of movement of the stage. When moving the stage to a predetermined position, the correction amount at the predetermined position is obtained from the correction table. This is a stage control method for obtaining a driving amount for moving the stage to a predetermined position using the amount (see, for example, Patent Document 1). Specifically, the alignment mark whose coordinates are strictly controlled is precisely positioned and fixed on the stage after the reference wafer in which the alignment marks are arranged in a grid pattern is read, and then the alignment mark is read sequentially, thereby An error (difference between the read position and the position where it should be) is obtained, and a map is created in association with the coordinates. By using the map created in this way, it is possible to correct the X-axis and Y-axis tilts with respect to the moving direction of the observation image, the expansion / contraction error in the drive axis direction, and the orthogonality between the X-axis and the Y-axis.
しかしながら、標本をステージに正確に載置するためのアライメント機構が必要なこと、ハードウエア、ソフトウエアが複雑で高価なこと、等の制約から、特に高精度が要求される一部の装置にしか採用できない。また、正しい補正データの取得には細心の注意とノウハウが必要で、専門教育を受けた取扱専任者しか操作できない。 However, due to restrictions such as the need for an alignment mechanism to accurately place the specimen on the stage, and the complexity and cost of hardware and software, only some devices that require particularly high precision are required. Cannot be adopted. In addition, careful correction and know-how are required to acquire correct correction data, and only a dedicated staff who has received specialized education can operate.
また、観察光学系の光軸を中心として回動可能なステージと、ステージとともに回動可能であって、かつ互いに直交し、観察光学系の光軸と垂直な面内においてステージをスライドさせる二つのガイドと、これら二つのガイドにそってステージをスライドさせるリニアモータと、リニアモータに操作信号を入力するための操作レバーとを備えたステージの駆動装置が提案されている。このステージの駆動装置は、ステージ上のサンプルの観察光学系による観察画像を基準にして入力されたリニアモータに対する操作信号をステージが回動されたことによって生ずるステージ上のサンプルの観察画像と、二つのガイドとの相対的な角度のずれが補正された出力信号に変換するようになっている。このステージの駆動装置によれば、操作レバーから入力されたステージに対する操作信号を変換するに際し、ステージが回動されたことによって生ずる、観察画像と、ステージを移動させるガイドとの相対的な角度のずれを補正することができる(たとえば、特許文献2参照)。 In addition, a stage that can rotate about the optical axis of the observation optical system, and two stages that can rotate together with the stage and slide the stage in a plane perpendicular to each other and perpendicular to the optical axis of the observation optical system. There has been proposed a stage driving apparatus including a guide, a linear motor that slides the stage along these two guides, and an operation lever for inputting an operation signal to the linear motor. The stage driving device includes an observation image of the sample on the stage generated by the rotation of the stage, and an operation signal for the linear motor input based on the observation image of the sample on the stage by the observation optical system. The angle difference relative to the two guides is converted into a corrected output signal. According to this stage driving device, when the operation signal for the stage input from the operation lever is converted, the relative angle between the observation image generated when the stage is rotated and the guide for moving the stage is changed. The deviation can be corrected (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、上述したステージの駆動装置は、初期状態において、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とが一致していない場合には、ステージが回動されたことによって生ずる、観察画像と、ステージを移動させるガイドとの相対的な角度のずれを補正しても、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とが一致することはない。 However, in the initial state, the stage driving device described above, when the moving direction of the stage and the moving direction of the observation image do not coincide with each other, displays the observation image and the stage generated by rotating the stage. Even if the shift of the relative angle with the guide to be moved is corrected, the moving direction of the stage does not coincide with the moving direction of the observation image.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とを簡便な方法で一致させることができる観察装置および観察システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an observation apparatus and an observation system that can make the movement direction of the stage coincide with the movement direction of the observation image by a simple method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも一以上の直進軸と、該直進軸にガイドされて移動するステージとを備えた観察装置において、ステージの載置面に直進軸と平行に直線を指示する指標を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an observation apparatus including at least one or more rectilinear axes and a stage that moves while being guided by the rectilinear axes. An index for indicating a straight line is provided in parallel with the rectilinear axis.
また、本発明は、少なくとも一以上の直進軸と、該直進軸にガイドされて移動可能であって、かつ、ワークが載置される載置面に直進軸と平行に直線を指示する指標を設けたステージと、前記載置面に載置されたワークを観察する観察光学系と、前記ステージを任意の方向に移動させる駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた観察システムにおいて、前記駆動制御手段は、指標が観察光学系の視野に入るように駆動手段を制御した後、前記直進軸に沿ってステージが移動するように駆動手段を制御することを特徴とする。 Further, the present invention provides at least one or more rectilinear axes and an index that is guided by the rectilinear axes and is movable and that indicates a straight line parallel to the rectilinear axes on the mounting surface on which the workpiece is placed. In the observation system comprising the provided stage, the observation optical system for observing the workpiece placed on the placement surface, and the drive control means for controlling the drive means for moving the stage in an arbitrary direction, the drive The control means controls the drive means so that the stage moves along the linear axis after controlling the drive means so that the index enters the field of view of the observation optical system.
異なる複数の方向に延在する二つの直進軸と、二つの直進軸にガイドされて移動可能であって、かつ、ワークが載置される載置面に一方の直進軸と平行に直線を指示する指標を設けたステージと、前記ステージを任意の方向に移動させる駆動手段を備えた観察システムにおいて、前記載置面に載置されたワークを撮像する撮像手段と、指標が撮像手段の視野に入るように前記駆動手段を制御する指標取得制御手段と、撮像した画像から指標を取得する画像処理手段と、取得した指標から指標の傾きを求め、補正係数を算出する演算手段と、算出した補正係数を記憶する記憶手段と、記憶した補正係数により補正して前記駆動手段を制御する補正駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。 Two rectilinear axes extending in different directions, and can be guided and moved by the two rectilinear axes, and a straight line parallel to one rectilinear axis is indicated on the mounting surface on which the workpiece is placed In an observation system comprising a stage provided with an index to be moved, and a driving means for moving the stage in an arbitrary direction, an imaging means for imaging a workpiece placed on the placement surface, and the index in the field of view of the imaging means Index acquisition control means for controlling the drive means to enter, image processing means for acquiring an index from the captured image, calculation means for calculating an inclination of the index from the acquired index and calculating a correction coefficient, and the calculated correction Storage means for storing coefficients and correction drive control means for controlling the drive means by correcting with the stored correction coefficients are provided.
異なる複数の方向に延在する二つの直進軸と、二つの直進軸にガイドされて移動可能であって、かつ、ワークが載置される載置面に点を指示する指標を設けたステージと、該ステージを任意の方向に移動させる駆動手段を備えた観察システムにおいて、前記載置面に載置されたワークを撮像する撮像手段と、指標が撮像手段の視野に入るように前記駆動手段を制御する指標取得制御手段と、第1の位置で撮像した画像から指標の位置を取得するとともに第1の位置から移動した第2の位置で撮像した画像から指標の位置を取得する画像処理手段と、第1の位置で取得した指標の位置、第2の位置で取得した指標の位置、および移動量から補正係数を算出する演算手段と、算出した補正係数を記憶する記憶手段と、記憶した補正係数により補正して前記駆動手段を制御する補正駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。 A stage having two linear axes extending in different directions, a stage which is guided by the two linear axes and is movable, and which is provided with an index for indicating a point on the placement surface on which the workpiece is placed; In the observation system provided with the driving means for moving the stage in an arbitrary direction, the imaging means for imaging the work placed on the placement surface, and the driving means so that the index is in the field of view of the imaging means. Index obtaining control means for controlling, image processing means for obtaining the position of the index from the image taken at the second position moved from the first position while obtaining the position of the index from the image taken at the first position; Calculating means for calculating a correction coefficient from the position of the index acquired at the first position, the position of the index acquired at the second position, and the amount of movement, storage means for storing the calculated correction coefficient, and stored correction Correction by coefficient Characterized in that a correcting drive control means for controlling said drive means Te.
本発明にかかる観察装置は、ステージの載置面に設けた直線を指示する指標と観察画像の上縁あるいは下縁とが平行となるように調整すれば、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とを一致させることができる。 The observation apparatus according to the present invention can adjust the moving direction of the stage and the movement of the observation image by adjusting the index indicating the straight line provided on the stage mounting surface and the upper or lower edge of the observation image to be parallel to each other. The direction can be matched.
本発明にかかる観察システムは、指標が観察光学系の視野に入るように駆動手段を制御した後、直進軸に沿ってステージが移動するように駆動手段を制御するので、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とが一致しているか確認できる。 The observation system according to the present invention controls the drive unit so that the stage moves along the straight axis after controlling the drive unit so that the index enters the field of view of the observation optical system. It can be confirmed whether the moving direction of the image matches.
本発明にかかる観察システムは、撮像した画像から取得した直線を指示する指標から指標の傾きを求め、算出した補正係数により補正して駆動手段を制御するので、観察画像の移動方向と一致するようにステージを移動させることができる。 The observation system according to the present invention obtains the inclination of the index from the index indicating the straight line acquired from the captured image, and corrects it with the calculated correction coefficient to control the driving means, so that it matches the moving direction of the observation image. You can move the stage.
本発明にかかる観察システムは、第1の位置で取得した指標の位置、第1の位置から移動した第2の位置で取得した指標の位置、および移動量から補正係数を算出し、算出した補正係数により補正して駆動手段を制御するので、観察画像の移動方向と一致するようにステージを移動させることができる。 The observation system according to the present invention calculates a correction coefficient from the position of the index acquired at the first position, the position of the index acquired at the second position moved from the first position, and the amount of movement, and the calculated correction Since the driving unit is controlled by correcting with the coefficient, the stage can be moved to coincide with the moving direction of the observation image.
以下に、本発明にかかる観察装置および観察システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、ここでは、観察装置および観察システムの代表的な例として顕微鏡および顕微鏡システムについて説明するが、ワークの表面(アライメントマークなどを含む)を観察画像で監視しながら動作を行うステッパ、露光装置、検査装置などに適用可能である。 Hereinafter, embodiments of an observation apparatus and an observation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Here, a microscope and a microscope system will be described as typical examples of the observation apparatus and the observation system. However, a stepper, an exposure apparatus, and the like that operate while monitoring the surface of the workpiece (including an alignment mark) with an observation image. It can be applied to inspection equipment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1である顕微鏡システムを示す概念図である。図1に示すように、本発明の実施の形態である顕微鏡システムは、側面視コの字状となるように構成された顕微鏡用架台1と、顕微鏡用架台1に取り付けられたステージ2と、ステージ2に載置された標本を観察するための観察光学系7を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a microscope system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a microscope system according to an embodiment of the present invention includes a microscope gantry 1 configured to have a U-shape in a side view, a
図2は、ステージの一例を示す概念図であって、本発明の実施の形態1である顕微鏡システムにおいて、いずれも顕微鏡用架台に取り付けることができるようになっている。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a stage. In the microscope system according to Embodiment 1 of the present invention, any of them can be attached to a microscope mount.
図1に示すように、ここで説明するステージ2は、いずれもX軸とY軸とを観察者に対して45度傾けたい等、特殊な場合を考慮したもので、丸アリ3によって顕微鏡用架台1(下部前方に延在したベース部1a)に取り付けられている。また、これらステージ2は、二軸電動型のもので、X方向(左右方向)にステージを移動させるX軸21と、X方向と直交するY方向(前後方向)にステージを移動させるY軸22とを備えている。X軸21とY軸22とには、それぞれモータ41,42が接続してあり、X軸21とY軸22とは、独立して移動させることができるようになっている。また、二軸(X軸、Y軸)を同時に動かすことにより、観察しようとする標本の任意の位置を観察画像の中央に移動させることができるようになっている。これらのモータ41,42には、制御駆動部5が接続してあり、制御駆動部5には、操作部6が接続してある。操作部6は、たとえば、スイッチボックス、ジョイスティックなどのほか、コンピュータのソフトウエアを含み、観察者の意図が操作部に入力されると、操作部6はこれを制御信号に変換して制御駆動部5に送るようになっている。制御駆動部5は、操作部6から受け取った制御信号にしたがってモータ41,42を所定量制御駆動するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すステージは、下段がステージ2を前後方向に移動させるY軸22を構成し、上段がステージ2を左右方向に移動させるX軸21を構成している。また、最上面は、標本が載置される載置面となっている。
In the stage shown in FIG. 2, the lower stage constitutes the
(形態1)
図2−1は、形態1であるステージを示す図である。形態1であるステージ2は、最上面(載置面)に、X軸21と平行に直線を指示するケガキ線L(指標)が刻設してある。X軸21とケガキ線Lの平行度は、X軸21のストローク100mmに対して30μm以下が望ましい。この程度の平行度は、格別に原価が上昇することなく加工できる。
(Form 1)
FIG. 2-1 is a diagram illustrating a stage that is mode 1. FIG. The
(形態2)
図2−2は、形態2であるステージを示す図である。形態2であるステージ2は、最上面(載置面)に、X軸と平行に直線を指示する段差S(指標)が設けてある。X軸21と段差Sの平行度は、X軸21のストローク100mmに対して30μm以下が望ましい。この程度の平行度は、格別に原価が上昇することなく加工できる。
(Form 2)
FIG. 2-2 is a diagram illustrating a stage that is
(形態3)
図2−3は、形態3であるステージを示す図である。形態3であるステージ2は、標本を回転させて観察するための手動回転標本台23と、手動回転標本台23を落とし込む凹部21aとを備えている。凹部21aは、平面視矩形を呈しており、手動回転標本台23を落とし込んだ場合に基準当接面23a(指標)がX軸21と平行となるように形成してある。基準当接面23aとX軸21の平行度は、X軸21のストローク100mmに対して30μm以下が望ましい。この程度の平行度は、格別に原価が上昇することなく加工できる。また、凹部21aには、回転機能を有さない標本台として、単なる板状部材を入れることも可能である。
(Form 3)
FIG. 2-3 is a diagram illustrating a stage that is
図1に示すように、ここで説明する観察光学系7は、カメラ71とカメラ71に接続されたモニタ72で構成されており、カメラ71は、丸アリ8によって顕微鏡用架台1(上部前方に延在したアーム部1b)に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the observation optical system 7 described here includes a
つぎに、図3〜図5に基づいて、上述した顕微鏡システムにおけるステージの移動方向の調整手順を説明する。図3〜図5は調整時における観察画像を示す図である。なお、ここでは、形態2で説明した最上面に段差Sがあるステージ2を例に説明する。
Next, a procedure for adjusting the moving direction of the stage in the microscope system described above will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are views showing observation images at the time of adjustment. Here, the
まず、ステージ2の最上面にピントを合わせ、X軸21、Y軸22を操作し、X軸21をストロークの中央に移動させるとともにY軸22を移動させて、図3−1に示すように、観察画像において段差Sが確認できるように調整する。図3―1に示すように、観察画像において段差Sが傾いているので、ステージ2の移動方向(X方向)が観察画像の移動方向に対して傾いている。したがって、ステージ2の丸アリ3の固定を緩め、図3−2に示すように、段差Sが観察画像の上縁あるいは下縁と平行となるように、ステージ2を回転させる。
First, the top surface of the
なお、図3−1に示すように観察画像において段差Sが傾いている場合には、ステージ2を左方向に移動させると図4−2に示す状態から図4−1に示す状態に移行し、段差Sが観察画像において下降する。一方、ステージ2を右方向に移動させると図4−2に示す状態から図4−3に示す状態に移行し、段差Sが観察画像において上昇する。すなわち、観察画像において段差Sが傾いている場合には、ステージ2の移動方向と観察画像の移動方向とが合致していないので、段差Sが上下に移動することになるのである。
As shown in FIG. 3A, when the step S is inclined in the observation image, when the
一方、図3−2に示すように観察画像において段差Sが観察画像の上縁あるいは下縁と平行となっている場合には、ステージ2を左方向に移動させても図5−2に示す状態から図5−1に示す状態に移行し、段差Sが観察画像において上下することはない。また、ステージ2を右方向に移動させても図5−2に示す状態から図5−3に示す状態に移行し、段差が観察画像において上下することはない。すなわち、観察画像において段差Sが観察画像の上縁あるいは下縁と平行となっている場合には、ステージの移動方向と観察画像の移動方向とが合致しているので、段差Sが上下に移動することはないのである。
On the other hand, when the step S is parallel to the upper or lower edge of the observation image as shown in FIG. 3B, the
上述した顕微鏡システムにおいて、直線を指示する指標(ケガキ線L、段差S、基準当接面23a)に対する傾きを視認しやすくするために、観察画像の中央に比較対象となる水平線を表示させたり、対物光学系に水平を指示する光学的指標を埋め込んだりしてもよい。
In the above-described microscope system, in order to make it easy to visually recognize the inclination with respect to the index (the marking line L, the step S, the
また、この段差SはX軸21のストローク100mmに対して30μm以下の平行度を有しているから、フルストロークが100mmのステージにおいてストロークの中央で調整した後、一方に25mm移動させると、標本は最大7.5μm上下に移動することになる。しかるに、観察視野の大きさは、カメラ71の撮像素子を構成するCCDやカメラチューブに内蔵の結像レンズの焦点距離によって変動するが、最も狭い場合の典型例では、100倍の特殊対物レンズで横20μm縦14μm程度である。つまり、いきなり高倍率の対物レンズの視野で指標を調整しても、フルストロークの半分程度まで指標を見失うことがない。そこで、さらにステージ2の角度を調整すれば、ストロークの全域でステージ2の移動方向と観察画像の移動方向とが合致する。
In addition, since the step S has a parallelism of 30 μm or less with respect to the stroke of 100 mm of the
上述した実施の形態1である顕微鏡システムによれば、ステージ2の移動方向と観察画像の移動方向とを容易に合致させることができる。また、ケガキ線L、段差S等の指標は、一般的な工作機械で加工できる程度の公差で足りるから原価が上昇することもない。
According to the microscope system of the first embodiment described above, the moving direction of the
(実施の形態2)
本発明の実施形態2である顕微鏡システムは、上述した実施の形態1である顕微鏡システムに手動調整を補佐するシーケンスを備えている。このシーケンスは、操作部6から入力された調整開始の指示によって、スタートするようになっている。以下、シーケンスの内容を説明する。
(Embodiment 2)
The microscope system according to the second embodiment of the present invention includes a sequence for assisting manual adjustment in the microscope system according to the first embodiment described above. This sequence starts in response to an adjustment start instruction input from the operation unit 6. Hereinafter, the contents of the sequence will be described.
まず、シーケンスは、ステージ2の載置面に設けられた指標、たとえば、段差Sが視野に入るように、ステージを移動させる。このとき、X軸21は、可動範囲の略中央に移動している。ここで、操作者が指標(たとえば、段差)にピントを合わせ、指標が観察画像の上縁あるいは下縁と平行となるように、図4−2に示すように、大まかにステージ2を調整する。
First, in the sequence, the stage is moved so that an index, for example, a step S provided on the mounting surface of the
次に、シーケンスは、ステージ2を左方向および右方向に移動させる。このように、ステージ2を左方向および右方向に移動させると、段差Sが上下に振れることになる。そこで、段差が上下に振れないように、図5−2に示すように、ステージ2の取り付け角度を細かく調整する。確認のため、再びステージ2を左方向および右方向に移動させ、段差Sが上下に振れることがないことを確認する。
Next, the sequence moves the
上述した顕微鏡システムにおいて、直線を表す指標は、X軸と100mmに対して30μmの公差を有している。したがって、最後に標本を観察画像に表示した状態でステージ2を左方向および右方向に移動させ、微調整することが好ましい。
In the microscope system described above, the index representing a straight line has a tolerance of 30 μm with respect to the X axis and 100 mm. Therefore, it is preferable to make fine adjustments by moving the
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3である顕微鏡システムを示す図である。実施の形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram showing a microscope system according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本発明の実施の形態3である顕微鏡システムは、上述した実施の形態1である顕微鏡システムに、さらに、画像処理部81、演算部82、記憶部83を備えるとともに、調整を補佐するシーケンスを備えている。
The microscope system according to the third embodiment of the present invention further includes an image processing unit 81, a calculation unit 82, and a
画像処理部81は、カメラ71に接続してあり、カメラ71が撮像した画像を取り込むようになっている。また、画像処理部81は、取り込んだ画像から指標の複数の位置を検出するようになっている。
The image processing unit 81 is connected to the
演算部82は、画像処理部81に接続してあり、画像処理部81が検出した複数の位置情報を受け取るようになっている。また、演算部82は、受け取った複数の位置情報から指標の画像に対する傾きとこれを補正するための補正係数を算出するようになっている。 The calculation unit 82 is connected to the image processing unit 81 and receives a plurality of position information detected by the image processing unit 81. The calculation unit 82 calculates the inclination of the index with respect to the image and the correction coefficient for correcting the inclination from the received plurality of position information.
記憶部83は、演算部82と制御駆動部5とに接続してあり、演算部82が算出した係数を受け取り、制御駆動部5から参照可能に記憶するようになっている。
The
制御駆動部5は、シーケンスに基づいて、記憶部83に記憶された係数を参照し、操作部6から入力された制御信号を補正し、補正された制御信号に基づいてX軸21とY軸22とを協調して制御するようになっている。以下、シーケンスの内容を説明する。
The control drive unit 5 refers to the coefficient stored in the
まず、操作部6から調整開始が指示されると、制御駆動部5は、載置面に設けられた指標が視野に入るようにステージ2を移動させる。このとき、X軸21は可動範囲において略中央となるように移動する。ここで、操作者が指標(たとえば、段差)にピントを合わせることになる。図7は、操作者がピントを合わせた観察画像を示す図である。
First, when an instruction to start adjustment is given from the operation unit 6, the control driving unit 5 moves the
画像処理部81は、カメラ71から観察画像を取り込み、観察画像の左端部と右端部とに設定された線に沿って、輝度プロファイルを取得する。輝度プロファイルは、指標が段差である場合に、段差Sの上側で明るく、下側で暗くなる(これは、下側が合焦していないことに起因する)。したがって、輝度プロファイルが急激に立ち上がる位置を指標の位置とすればよい。そして、取得された輝度プロファイルは演算部82に送られる。
The image processing unit 81 captures an observation image from the
演算部82は、画像処理部81から輝度プロファイルを受け取り、補正係数を算出する。具体的には、図7に示すように、輝度プロファイルを取得した左端部と右端部との間隔Xと、左端部と右端部とにおける指標の差Yとから補正係数が算出する。そして、算出された補正係数は記憶部83に送られる。記憶部83は、演算部82から補正係数を受け取り、参照可能に記憶する。
The calculation unit 82 receives the luminance profile from the image processing unit 81 and calculates a correction coefficient. Specifically, as shown in FIG. 7, the correction coefficient is calculated from the interval X between the left end and the right end from which the luminance profile is acquired, and the index difference Y between the left end and the right end. Then, the calculated correction coefficient is sent to the
このように調整された顕微鏡システムにおいて、観察画像を右方向にAmm相当だけ移動するように操作部6を操作すると、制御駆動部5は、X軸にAmmの駆動信号を出力するともに、Y軸に(AX−Y/X)の駆動信号を出力することになる。このように、補正することにより、標本は、右方向にAmm移動することになる。 In the microscope system adjusted as described above, when the operation unit 6 is operated so as to move the observation image to the right by Amm, the control drive unit 5 outputs a drive signal of Amm to the X axis and the Y axis. (AX-Y / X) drive signal is output. Thus, by correcting, the specimen moves Amm in the right direction.
上述した顕微鏡システムにおいて、直線を表す指標は、X軸と100mmに対して30μmの公差を有している。したがって、最後に標本を観察画像に表示した状態でステージ2を左方向および右方向に移動させ、微調整することが好ましい。
In the microscope system described above, the index representing a straight line has a tolerance of 30 μm with respect to the X axis and 100 mm. Therefore, it is preferable to make fine adjustments by moving the
上述した顕微鏡システムは、調整の手順が簡単なものとなるので、システムの操作担当者に調整手順を教育する必要がなくなる。 Since the above-described microscope system has a simple adjustment procedure, there is no need to educate the person in charge of the system about the adjustment procedure.
(実施の形態4)
実施の形態4である顕微鏡システムは、ステージとシーケンスのほかは、実施の形態3である顕微鏡システムと異なるところがないので、ステージ2、シーケンスについて説明し、他の説明を省略する。
(Embodiment 4)
Since the microscope system according to the fourth embodiment is not different from the microscope system according to the third embodiment except for the stage and the sequence, the
まず、図8に基づいて、ステージ2について説明する。なお、図8は、本発明の実施の形態4である顕微鏡システムに適用されるステージを示す概念図である。図8に示すように、本発明の実施の形態である顕微鏡システムに適用されるステージ2は、載置面の角隅部に指標Mを有している。指標Mは、たとえば、十字形であって、接眼指標のように、ガラス板上にエッチングにより形成された十字形がより好ましい。
First, the
つぎに、図6を必要に応じて参照し、シーケンスの内容を説明する。まず、操作部6から調整開始が指示されると、制御駆動部5は、載置面に設けられた指標Mが視野の左端に入るようにステージを移動させる。ここで、操作者が指標M(たとえば、十字形のマーク)にピントを合わせることになる。そして、画像処理部81がカメラ71から観察画像を取り込み、観察画像から指標Mを抽出する。つぎに、演算部82が指標の観察画像上の位置を算出する。
Next, the contents of the sequence will be described with reference to FIG. 6 as necessary. First, when an instruction to start adjustment is given from the operation unit 6, the control driving unit 5 moves the stage so that the index M provided on the placement surface enters the left end of the visual field. Here, the operator focuses on the index M (for example, a cross-shaped mark). Then, the image processing unit 81 captures the observation image from the
つぎに、制御駆動部5は、指標MをX軸21に沿って移動させる。そして、画像処理部81が移動した指標を抽出し、演算部82が移動した指標Mの位置を算出する。このようにして、移動前の指標Mの位置、X軸21の移動量、移動後の指標Mの位置が得られると、図9−1に示すように、左右方向の移動量aXと、前後方向のズレaYが求められる。演算部81は、左右方向の移動量aX、前後方向のズレaYから補正係数を求める。そして、記憶部83は、演算部82から補正係数を受け取り、参照可能に記憶する。
Next, the control drive unit 5 moves the index M along the
このように調整された顕微鏡システムにおいて、観察画像を右方向にAmm相当だけ移動するように操作部6を操作すると、制御駆動部5は、モータ41にAmmの駆動信号を出力するともに、モータ42に(AX−Y/X)の駆動信号を出力することになる。このように、補正することにより、標本は、右方向にAmm移動することになる。
In the microscope system adjusted in this way, when the operation unit 6 is operated so as to move the observation image to the right by Amm, the control drive unit 5 outputs a drive signal of Amm to the
なお、本実施の形態である顕微鏡システムによれば、X軸21について補正係数を求めれば、Y軸22はX軸21と直交しているのでY軸22について補正係数を求める必要はないが、Y軸22についても補正係数を求めれば、より正確にステージ2を移動させることができる。
According to the microscope system according to the present embodiment, if the correction coefficient is obtained for the
具体的には、操作部からY軸の調整開始が指示されると、制御駆動部5は、載置面に設けられた指標Mが視野の上端に入るようにステージ2を移動させる。そして、画像処理部81がカメラ71から観察画像を取り込み、観察画像から指標を抽出する。つぎに、演算部82が指標の観察画像上の位置を算出する。
Specifically, when the start of adjustment of the Y axis is instructed from the operation unit, the control drive unit 5 moves the
つぎに、制御駆動部5は、指標MをY軸に沿って移動させる。そして、画像処理部81が移動した指標Mを抽出し、演算部82が移動した指標Mの位置を算出する。このようにして、移動前の指標Mの位置、Y軸22の移動量、移動後の指標Mの位置が得られると、図9−2に示すように、前後方向の移動量bY、左右方向のズレbXが求められる。演算部は、前後方向の移動量bY、左右方向のズレbYから補正係数を求める。そして、記憶部83は、演算部82から補正係数を受け取り、参照可能に記憶する。
Next, the control drive unit 5 moves the index M along the Y axis. Then, the index M moved by the image processing unit 81 is extracted, and the position of the index M moved by the calculation unit 82 is calculated. When the position of the index M before movement, the amount of movement of the Y-
上述した実施の形態である顕微鏡システムによれば、駆動方向を補正しながら第1の点から第2の点に移動させれば、観察画像における任意の二点間距離が簡易的に求められ、また、画面枠に対する水平垂直な直交座標系における移動距離も求めることができる。 According to the microscope system according to the embodiment described above, if the first direction is moved to the second point while correcting the driving direction, the distance between any two points in the observation image can be easily obtained. Further, the moving distance in the horizontal and vertical orthogonal coordinate system with respect to the screen frame can also be obtained.
(変形例1)
上述したように、X軸方向の補正係数と、Y軸方向の補正係数を記憶部に記憶させるようにすれば、いずれの方向にも補正しながらステージ2を移動させることができる。X軸21とY軸22とを同時に駆動する場合には、X軸21、Y軸22それぞれを駆動する本来の駆動量と、X軸21、Y軸22それぞれの補正量を加算して駆動すればよい。
(Modification 1)
As described above, if the storage unit stores the correction coefficient in the X-axis direction and the correction coefficient in the Y-axis direction, the
(変形例2)
上述した実施の形態である顕微鏡システムは、操作者が操作することにより、シーケンスが開始して、調整して補正係数を算出することとしていたが、一定の条件を満たす場合に、シーケンスを実行し、補正係数を校正するようにしてもよい。一定の条件を満たす場合とは、たとえば、初期化時、予め定めた累積使用時間時等が想定される。このように校正することとすれば、経時変化による取付方向のくるいや、手や器具などをステージ2にぶつけたことによる偶発的なくるいが生じても、補正係数を校正することができる。
(Modification 2)
In the microscope system according to the above-described embodiment, the sequence is started by the operator and adjusted to calculate the correction coefficient. However, when a certain condition is satisfied, the sequence is executed. The correction coefficient may be calibrated. The case where a certain condition is satisfied is assumed to be, for example, at the time of initialization, a predetermined accumulated use time, or the like. If the calibration is performed in this way, the correction coefficient can be calibrated even if a knuckling in the mounting direction due to a change with time or an accidental knurl caused by hitting a hand or an instrument on the
1 顕微鏡用架台
1b アーム部
1a ベース部
2 ステージ
21 X軸
21a 凹部
22 Y軸
23 手動回転標本台
23a 基準当接面
3 丸アリ
41,42 モータ(駆動手段)
5 制御駆動部
6 操作部
7 観察光学系
71 カメラ(撮像手段)
72 モニタ
8 丸アリ
81 演算部
81 画像処理部(画像処理手段)
82 演算部(演算手段)
83 記憶部(記憶手段)
L ケガキ線(指標)
S 段差(指標)
M マーク(指標)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5 Control Drive Unit 6 Operation Unit 7
72
82 Calculation unit (calculation means)
83 Storage section (storage means)
L Marking line (index)
S steps (index)
M mark (indicator)
Claims (4)
ステージの載置面に直進軸と平行に直線を指示する指標を設けたことを特徴とする観察装置。 In a microscope provided with at least one or more rectilinear axes and a stage that is guided and moved by the rectilinear axes,
An observation apparatus characterized in that an indicator for indicating a straight line is provided on a stage mounting surface parallel to a straight axis.
前記駆動制御手段は、指標が観察光学系の視野に入るように駆動手段を制御した後、前記直進軸に沿ってステージが移動するように駆動手段を制御することを特徴とする観察システム。 A stage having at least one linear axis, a stage that is guided by the linear axis and is movable, and an index that indicates a straight line parallel to the linear axis on the placement surface on which the workpiece is placed; In an observation system comprising an observation optical system for observing a workpiece placed on the placement surface, and a drive control means for controlling a drive means for moving the stage in an arbitrary direction,
The drive control means controls the drive means so that the stage moves along the rectilinear axis after controlling the drive means so that the index enters the field of view of the observation optical system.
前記載置面に載置されたワークを撮像する撮像手段と、
指標が撮像手段の視野に入るように前記駆動手段を制御する指標取得制御手段と、
撮像した画像から指標を取得する画像処理手段と、
取得した指標から指標の傾きを求め、補正係数を算出する演算手段と、
算出した補正係数を記憶する記憶手段と、
記憶した補正係数により補正して前記駆動手段を制御する補正駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする観察システム。 Two rectilinear axes extending in different directions, and can be guided and moved by the two rectilinear axes, and a straight line parallel to one rectilinear axis is indicated on the mounting surface on which the workpiece is placed In an observation system provided with a stage provided with an index to perform and a driving means for moving the stage in an arbitrary direction,
Imaging means for imaging the workpiece placed on the placement surface;
Index acquisition control means for controlling the drive means so that the index falls within the field of view of the imaging means;
Image processing means for obtaining an index from the captured image;
An arithmetic means for calculating an inclination of the index from the acquired index and calculating a correction coefficient;
Storage means for storing the calculated correction coefficient;
An observation system comprising: correction drive control means for controlling the drive means by correcting with a stored correction coefficient.
前記載置面に載置されたワークを撮像する撮像手段と、
指標が撮像手段の視野に入るように前記駆動手段を制御する指標取得制御手段と、
第1の位置で撮像した画像から指標の位置を取得するとともに第1の位置から移動した第2の位置で撮像した画像から指標の位置を取得する画像処理手段と、
第1の位置で取得した指標の位置、第2の位置で取得した指標の位置、および移動量から補正係数を算出する演算手段と、
算出した補正係数を記憶する記憶手段と、
記憶した補正係数により補正して前記駆動手段を制御する補正駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする観察システム。 A stage having two linear axes extending in different directions, a stage which is guided by the two linear axes and is movable, and which is provided with an index for indicating a point on the placement surface on which the workpiece is placed; In an observation system provided with a driving means for moving the stage in an arbitrary direction,
Imaging means for imaging the workpiece placed on the placement surface;
Index acquisition control means for controlling the drive means so that the index falls within the field of view of the imaging means;
Image processing means for acquiring the position of the index from the image captured at the first position and acquiring the position of the index from the image captured at the second position moved from the first position;
Calculating means for calculating a correction coefficient from the position of the index acquired at the first position, the position of the index acquired at the second position, and the movement amount;
Storage means for storing the calculated correction coefficient;
An observation system comprising: correction drive control means for controlling the drive means by correcting with a stored correction coefficient.
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2009
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