JPH08338705A - 顕微鏡の測定部位位置合せ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、自動的に標本中の測定部位の位置
合わせを行うことができ、省力化とともに、作業性の改
善を得られ、さらには測定結果の再現性も確保できる顕
微鏡の測定部位位置合せ装置を提供する。 【構成】電動ステージ５に載置された標本の顕微鏡観察
像の結像位置と共役な位置に像面絞りによる指標を投影
し、この指標の投影像を顕微鏡観察像とともにＴＶカメ
ラ８に取り込み、この撮像画像から画像処理装置６によ
り顕微鏡観察像中の測定部位と指標を判定して、これら
測定部位と指標の位置ずれ量に基づいて、測定部位を指
標に一致させるように電動ステージ５を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡での測定部位の
位置合わせに用いられる顕微鏡の測定部位位置合せ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、顕微鏡において、標本中の測定部
位の位置合わせを行うには、オペレータの手動操作によ
り、まず、測定しようとする標本の位置付近までステー
ジを移動させ、この状態から接眼レンズの視野に設けら
れた目印を利用して、低倍率により測定部位の概略位置
についての位置合わせを行い、次いで高倍率に切り替え
て同様な動作を行うことで、測定部位中心の位置合わせ
を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
オペレータの手動操作により測定部位の位置合わせを行
うのでは、このための操作に多大の手間がかかり作業性
が著しく悪く、しかも、手動操作による誤差により測定
結果の再現性も低下するという問題点があった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、自動的に標本中の測定部位の位置合わせを行うこと
ができ、省力化とともに、作業性の改善を得られ、さら
には測定結果の再現性も確保できる顕微鏡の測定部位位
置合せ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
標本を載置した電動ステージと、前記標本の顕微鏡観察
像の結像位置と共役な位置に表示される指標を決定する
画面絞り手段と、前記顕微鏡観察像とともに前記画面絞
り手段により決定された指標を撮像する撮像手段と、こ
の撮像手段の撮像画像から前記顕微鏡観察像中の測定部
位と前記指標を判定する画像処理処手段と、この画像処
理処手段より判定された顕微鏡観察像中の測定部位を前
記指標に一致させるように前記電動ステージを駆動制御
する制御手段により構成されている。請求項２記載の発
明では、請求項１記載において、画面絞り手段による指
標は、前記画面絞り手段による投影像からなっている。

【０００６】

【作用】この結果、本発明によれば、標本の顕微鏡観察
像とともに画面絞り手段により決定された指標を撮像
し、この撮像画像から顕微鏡観察像中の測定部位と指標
を判定するとともに、これら測定部位と指標の位置ずれ
量に基づいて、測定部位を指標に一致させるように電動
ステージを制御するようにすることで、標本中の測定部
位の位置合わせを自動的に行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図１は、本発明を液晶表示パネルのカラーフィルタ
の分光測光装置に適用した例を示している。

【０００８】図において、１はＣＰＵで、このＣＰＵ１
には、ステージコントローラ２、対物レンズ合焦コント
ローラ３、表示器タッチパネル４を接続し、ステージコ
ントローラ２には、電動ステージ５を接続している。

【０００９】ここで、ステージコントローラ２は、ＣＰ
Ｕ１の指示により予めプログラムされた座標データに基
づいて電動ステージ５の移動をコントロールするもので
ある。対物レンズ合焦コントローラ３は、対物レンズの
切換や標本上での合焦をコントロールするもので、この
合焦の結果や対物レンズの選択された倍数などの情報を
ＣＰＵ１に返送するようにしている。表示器タッチパネ
ル４は、ステージコントローラ２の座標データなどを作
成して入力するものである。

【００１０】また、ＣＰＵ１には、画像処理装置６を接
続し、この画像処理装置６に画像処理モニタ７およびＴ
Ｖカメラ８を接続している。ここで、画像処理装置６
は、ＴＶカメラ８より取り込まれる測定部位を含む顕微
鏡観察像と測定範囲を特定する指標像に基づいて画像処
理を実行するものである。この場合、測定部位を含む顕
微鏡観察像は、図２に示す光路図において、透過光源１
１からの光をコレクタレンズ１２、ミラー１３、コンデ
ンサレンズ１４を介して標本１５に照射し、標本１５を
透過した観察像を対物レンズ１６、結像レンズ１７、プ
リズム１８、リレーレンズ１９、２０、ミラー２１、プ
リズム２２、ＴＶ接眼レンズ２３を介してＴＶカメラ８
に取り込むことにより得られるようになっている。ま
た、測定範囲を特定する指標像は、標本１５の結像位置
と共役な位置に表示されるもので、図２に示す光路図に
おいて、絞り照明光源２４からの光をコレクタレンズ２
５、跳ね上げミラー２６を像面絞り２７に照射し、この
像面絞り２７を通した投影像をプリズム１８、凹面鏡２
８、リレーレンズ１９、２０、ミラー２１、プリズム２
２、ＴＶ接眼レンズ２３を介してＴＶカメラ８に取り込
むことにより得られるようにしている。

【００１１】なお、画像処理モニタ７は、画像処理装置
６で画像処理される画像をモニターするためのものであ
る。さらに、ＣＰＵ１には、分光測光装置本体９を接続
し、この分光測光装置本体９に分光器１０および光路切
換・ミラー・シャッタコントローラ１０１を接続してい
る。

【００１２】ここで、分光測光装置本体９は、分光器１
０および光路切換・ミラー・シャッタコントローラ１０
１により分光測光を行うもので、この場合、図２に示す
光路図において、透過光源１１からの光をコレクタレン
ズ１２、ミラー１３、コンデンサレンズ１４を介して標
本１５に照射し、標本１５を透過した観察像を対物レン
ズ１６、結像レンズ１７、プリズム１８を介して像面絞
り２７に与え、ここで測定範囲の制限を受けた測光像と
して、跳ね上げミラー２６、リレーレンズ２９を介して
グレーティング３０に焦点を結び、さらにミラー３１で
反射してラインセンサ３２に投影し、電気的にスキャン
を行うことにより分光データを得られるようにしてい
る。

【００１３】図３および図４は、このような分光測光装
置の各部の配置関係を示している。図において、４１は
テーブルで、このテーブル４１中には、上述したＣＰＵ
１を収納し、また、このテーブル４１上には、顕微鏡本
体４２を載置している。

【００１４】この顕微鏡本体４２には、上述した電動ス
テージ５を設けるとともに、ＴＶカメラ８を設け、さら
に分光器１０を設けている。また、テーブル４１上に
は、上述した光路切換・ミラー・シャッタコントローラ
１０１、画像処理モニタ７、表示器タッチパネル４を設
けている。

【００１５】さらに、テーブル４１は、サイドキャビネ
ット４３を有していて、このキャビネット４３には、上
述した画像処理装置６および分光測光装置本体９を収容
している。

【００１６】しかして、このような構成において、まず
標本１５を顕微鏡本体４２の電動ステージ５上の標本ホ
ルダー４４に位置決め保持する。この場合、標本１５
は、矩形状の液晶表示パネルからなっている。

【００１７】標本ホルダー４４は、図５に示すように、
矩形状の標本１５の２つの側縁に対応する固定ピン４５
１〜４５４と、これら固定ピン４５１〜４５４に標本１
５側縁を押し当てるための図示しないエアシリンダで駆
動される可動ピン４５５、４５６を有している。ここ
で、標本１５側縁を固定ピン４５１〜４５４に押し当て
て得られる位置出し精度は、約１００μｍ以内である。

【００１８】一方、標本１５は、その四隅部分にアライ
メントマーク４６１〜４６４を付している。これらアラ
イメントマーク４６１〜４６４は、標本１５の傾き、つ
まり位置出しの誤差を補正するためのものである。

【００１９】まず、アライメントマーク４６１につい
て、例えば、１ｍｍ角程度の低倍率の対物レンズを通し
た観察像をＴＶカメラ８に取り込み、マークの中心座標
と電動ステージ５の座標をＣＰＵ１に記憶し、続けてア
ライメントマーク４６２についても同様な動作を行う。
そして、ＣＰＵ１にて、これら２点のアライメントマー
ク４６１、４６２の座標のずれを計算し、この計算結果
より電動ステージ５の座標プログラムデータを変更し
て、標本１５の位置合わせ誤差が電動ステージ５の再現
性範囲内（約２０μｍ）になるようにする。

【００２０】なお、アライメントマークは、２点を利用
する方法と、３点以上を利用する方法とがあるが、どち
らを使用してもよい。次に、標本１５のアライメントマ
ーク４６１〜４６４を原点として、標本１５上の任意の
測定部位、例えば、図６に示す液晶表示パネルのカラー
フィルタの画素５０〜６４のうち、画素（Ｇ）５７の中
心に像面絞り２７による指標２７１が投影されるよう
に、電動ステージ５を移動させ、この時の座標と画素
（Ｇ）５７の色を記憶する。このような操作を各画素に
ついて繰り返して行うことで、ＣＰＵ１内部に座標プロ
グラムファイルを作成する。

【００２１】一方、画像処理装置６では、電動ステージ
５上に既知の基準スケールを載置して、各対物レンズに
対してＴＶカメラ８の撮像素子の何画素が相当するかを
キャリブレートし、これをＣＰＵ１に通知する。ＣＰＵ
１では、対物レンズごとに基準スケールの数値を記憶
し、これを測光時のずれ量の基準値とする。また、各画
素Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの値を記憶し、このスレッシュ
ホールド値を所定部位の色に応じて変更することで、そ
れぞれの画素の抽出を可能にしている。また、像面絞り
による投影像の明るさを記憶することで、絞り位置をも
抽出可能にしている。

【００２２】これにより、測定部位の位置合わせでは、
まず、図５で述べたように標本１５の標本ホルダー４４
上での位置決め処理を行って、位置合わせ誤差を最小と
してから、図６の説明で作成された座標プログラムファ
イルに従って電動ステージ５を動作させる。

【００２３】この場合、一般に液晶表示パネルのカラー
フィルタの大きさは、１００μｍ〜３００μｍ程度であ
るのに対し、座標系を補正した電動ステージ５では、位
置再現性が約２０μｍ程度であるので、例えば画素
（Ｇ）の色を測定するとして、座標を画素（Ｇ）５７と
プログラムファイルで設定してあれば、画素（Ｇ）５７
の近傍に像面絞りによる指標２７１が投影されるように
なる。

【００２４】これにより、画像処理装置６では、予め設
定されたスレッシュホールド値により画素（Ｇ）５７を
抽出して、この画素（Ｇ）５７の重心点を算出し、この
重心点が光学系の光路中心に最も近い重心を持つことで
測定部位の画素（Ｇ）５７と認定する。

【００２５】同様にしてスレッシュホールド値を像面絞
りによる指標２７１の明るさにセットすることで、像面
絞りによる指標２７１の重心を算出する。そして、この
ように抽出した画素（Ｇ）５７の重心と画面絞りによる
指標２７１の重心よりＴＶカメラ８の撮像素子上のずれ
量を算出し、これをＣＰＵ１に通知する。

【００２６】ＣＰＵ１では、対物レンズ合焦コントロー
ラ３から現在使用している対物レンズを確認し、この対
物レンズに対応する数値と、上述の撮像素子上のずれ量
から実際に動作させる電動ステージ５の移動量を算出し
て、電動ステージ５を移動させる。

【００２７】次に、ＣＰＵ１は、分光測光装置本体９に
対して測定する画素の色と測定開始を通知する。する
と、分光測光装置本体９では、跳ね上げミラー２６を跳
ね上げて分光測光を行う。この場合、正しく指定された
色の画素が測定されたかは、分光測光の演算項目である
色度の値や指定波長の透過率データを利用して確認する
ことができる。なお、分光測光については、周知のこと
なので、ここでの説明は省略する。

【００２８】以下、同様にして、測定部位に対する測定
点を移動しながら、上述の測定を繰り返すことにより自
動位置合わせを行いながらの分光測光を実現することが
できるようになる。

【００２９】従って、このような実施例によれば、電動
ステージ５に載置された標本１５の顕微鏡観察像の結像
位置と共役な位置に像面絞り２７による指標２７１を投
影し、この指標２７１の投影像を顕微鏡観察像とともに
ＴＶカメラ８に取り込み、この撮像画像から画像処理装
置６により顕微鏡観察像中の測定部位と指標２７１を判
定して、これら測定部位と指標２７１の位置ずれ量に基
づいて、測定部位を指標に一致させるように電動ステー
ジ５を制御するようにしたので、標本中の測定部位の位
置合わせを自動的に行うことができ、これにより省力化
とともに、作業性の改善を得られ、さらには測定結果の
再現性も確保できることになる。

【００３０】以上、実施例に基づいて説明したが、本発
明中には以下の発明が含まれる。 （１）標本を載置した電動ステージと、前記標本の顕微
鏡観察像の結像位置と共役な位置に表示される指標を決
定する画面絞り手段と、前記顕微鏡観察像とともに前記
画面絞り手段により決定された指標を撮像する撮像手段
と、この撮像手段の撮像画像から前記顕微鏡観察像中の
測定部位と前記指標を判定する画像処理処手段と、この
画像処理処手段より判定された顕微鏡観察像中の測定部
位を前記指標に一致させるように前記電動ステージを駆
動制御する制御手段とを具備したことを特徴とする顕微
鏡の測定部位位置合せ装置。

【００３１】このようにすれば、標本の顕微鏡観察像と
ともに画面絞り手段により決定された指標を撮像し、こ
の撮像画像から顕微鏡観察像中の測定部位と指標を判定
するとともに、これら測定部位と指標の位置ずれ量に基
づいて、測定部位を指標に一致させるように電動ステー
ジを制御するようにすることで、標本中の測定部位の位
置合わせを自動的に行うことができ、省力化とともに、
作業性の改善を得られ、さらには測定結果の再現性も確
保できる。

【００３２】（２）（１）記載の顕微鏡の測定部位位置
合せ装置において、画面絞り手段による指標は、前記画
面絞り手段による投影像からなっている。このようにし
ても、（１）と同様な効果を期待できる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、標本
の顕微鏡観察像とともに画面絞り手段により決定された
指標を撮像し、この撮像画像から顕微鏡観察像中の測定
部位と指標を判定するとともに、これら測定部位と指標
の位置ずれ量に基づいて、測定部位を指標に一致させる
ように電動ステージを制御することで、標本中の測定部
位の位置合わせを自動的に行うことができ、省力化とと
もに、作業性の改善を得られ、さらには測定結果の再現
性も確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す図。

【図２】一実施例に用いられる光路の概略構成を示す
図。

【図３】一実施例の概略構成を示す正面図。

【図４】一実施例の概略構成を示す平面図。

【図５】一実施例に用いられる標本ホルダーの概略構成
を示す図。

【図６】一実施例に用いられる液晶表示パネルのカラー
フィルタの概略構成を示す図。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ステージコントローラ、３…対物レン
ズ合焦コントローラ、４…表示器タッチパネル、５…電
動ステージ、６…画像処理装置、７…画像処理モニタ、
８…ＴＶカメラ、９…分光測光装置本体、１０…分光
器、１０１…光路切換・ミラー・シャッタコントロー
ラ、１１…透過光源、１２…コレクタレンズ、１３…ミ
ラー、１４…コンデンサレンズ、１５…標本、１６…対
物レンズ、１７…結像レンズ、１８…プリズム、１９、
２０…リレーレンズ、２１…ミラー、２２…プリズム、
２３…ＴＶ接眼レンズ、２４…絞り照明光源、２５…コ
レクタレンズ、２６…跳ね上げミラー、２７…像面絞
り、２８…凹面鏡、２９…リレーレンズ、３０…グレー
ティング、３１…ミラー、３２…ラインセンサ、４１…
テーブル、４２…顕微鏡本体、４３…サイドキャビネッ
ト、４４…、４５１〜４５４…固定ピン、４５５、４５
６…可動ピン、４６１〜４６４…アライメントマーク、
２７１…指標、５０〜６４…画素。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標本を載置した電動ステージと、 前記標本の顕微鏡観察像の結像位置と共役な位置に表示
   される指標を決定する画面絞り手段と、 前記顕微鏡観察像とともに前記画面絞り手段により決定
   された指標を撮像する撮像手段と、 この撮像手段の撮像画像から前記顕微鏡観察像中の測定
   部位と前記指標を判定する画像処理処手段と、 この画像処理処手段より判定された顕微鏡観察像中の測
   定部位を前記指標に一致させるように前記電動ステージ
   を駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴とする
   顕微鏡の測定部位位置合せ装置。
2. 【請求項２】 画面絞り手段による指標は、前記画面絞
   り手段による投影像であることを特徴とする請求項１記
   載の顕微鏡の測定部位位置合せ装置。