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公開番号2025172902
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2025146421,2021025732
出願日2025-09-03,2021-02-19
発明の名称拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記憶した機器
出願人株式会社キーエンス
代理人弁理士法人豊栖特許事務所
主分類G02B 21/06 20060101AFI20251118BHJP(光学)
要約【課題】リアルタイムで照明方向を変化させて観察対象物の凹凸状態や傷などを観察し易くする。
【解決手段】拡大観察装置100は、第一照明パターンを構成する複数の照明方向のいずれかで照明する第二照明パターンで照明する照明部60と、第一照明パターンの各照明方向でそれぞれ照明された観察対象物の画像データに対して、画像データの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部88と、照明部60を、第一照明パターンで動作させ、表示制御部52によりディスプレイ部70に第一照明パターンで照明された観察対象物のライブ画像を表示させる第一シーケンスと、特徴量算出部88で算出された各画像データの特徴量に基づいて選択されたいずれかの照明方向により第二照明パターンで動作させ、表示制御部52によりディスプレイ部70に第二照明パターンで照明された観察対象物の画像を表示させる第二シーケンスを、切り替え可能な照明制御部66とを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
観察対象物に向けて配置される対物レンズ部と、
前記観察対象物に向けて照明光を照射する照明方向を切り替え可能で、かつ
複数の異なる照明方向に順次切り替える第一照明パターンと、
前記第一照明パターンを構成する複数の照明方向のいずれかで照明する第二照明パターンと
のいずれかで照明する照明部と、
前記対物レンズ部を介して結像された前記観察対象物の像を撮像して、当該像を示す画像データを生成するカメラ部と、
前記カメラ部が生成する画像データに基づいて前記観察対象物の画像をディスプレイ部に表示させるための表示制御部と、
前記表示制御部により前記ディスプレイ部に表示された前記画像データ上で、所望の領域として、当該領域を囲う境界形状または当該領域に相当する線分の指定を受け付けるための領域指定部と、
前記第一照明パターンの各照明方向でそれぞれ照明された前記観察対象物の各画像データについて、前記領域指定部により指定された所望の領域内の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、
前記照明部を、前記第一照明パターンで動作させる第一シーケンスと、前記第二照明パターンで動作させる第二シーケンスとを、切り替え可能な照明制御部と、
を備え、
前記第一シーケンスにおいて、
前記照明制御部は、前記照明部を、複数の異なる照明方向で、順次照明光を前記観察対象物に照射する前記第一照明パターンで動作させ、
前記カメラ部は、前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す画像データを順次生成し、
前記表示制御部は、前記カメラ部で順次生成される画像データを順次前記ディスプレイ部に表示させ、
前記領域指定部は、前記表示制御部により前記ディスプレイ部に表示される画像データ上で、所望の領域の指定を受け付け、
前記特徴量算出部は、前記カメラ部により順次生成された前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す各画像データに対して、前記領域指定部により受け付けられた領域内で特徴量をそれぞれ算出し、
前記照明制御部はさらに、前記特徴量算出部で算出された各画像データの前記所望の両機内の特徴量に基づいて前記照明部による照明方向を選択するとともに、前記照明部の動作を、複数の異なる照明方向への順次切り替えである前記第一照明パターンから、当該選択した照明方向に固定した前記第二照明パターンに切り替えて、前記第二シーケンスに移行し、
前記第二シーケンスにおいて、
前記カメラ部は、前記第二照明パターンで照明された前記観察対象物の像を示す画像データを生成し、
前記表示制御部は、前記ディスプレイ部に前記第二照明パターンで照明された前記観察対象物の像を示す画像データを表示させる拡大観察装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の拡大観察装置であって、
前記領域指定部は、前記表示制御部により前記ディスプレイ部に順次表示されるライブ画像データ上で、所望の領域の指定を受け付け、
前記特徴量算出部は、前記第一シーケンスにおいて前記カメラ部により順次生成された前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す複数の画像データに対して、前記領域指定部により受け付けられた領域内で特徴量をそれぞれ算出し、
前記照明制御部は、前記特徴量算出部で算出された各画像データの特徴量に基づいて前記照明部による照明方向を選択するとともに、前記第一シーケンスから前記第二シーケンスに移行するよう構成されてなる拡大観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の拡大観察装置であって、さらに、
前記第一シーケンスで前記表示制御部により前記ディスプレイ部に表示される、照明方向の異なる各画像データをそれぞれ一時的に保持するためのバッファメモリを備えており、
前記特徴量算出部は、前記領域指定部により領域が指定された時点で、前記バッファメモリに、前記第一照明パターンに含まれる異なる照明方向を一巡する期間である一サイクル分の、照明方向の異なる複数の画像データが保持されている場合は、該保持された各画像データに対し、指定された領域内の当該画像データの特徴量をそれぞれ算出して、
前記照明制御部は、前記特徴量算出部により算出された一サイクル分の画像データの前記指定された領域内の特徴量に基づいていずれかの照明方向を選択し、前記第一シーケンスから前記第二シーケンスに移行するよう構成されてなる拡大観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の拡大観察装置であって、
前記照明制御部は、前記領域指定部により領域が指定された時点で、前記バッファメモリに、前記一サイクル分の、照明方向の異なる複数の画像データが保持されていない場合、前記一サイクルに対応する画像データが前記バッファメモリにバッファリングできるまで前記第一シーケンスを維持し、
前記特徴量算出部は、前記バッファメモリに保持された前記一サイクル分の各画像データに対し、指定された領域内の当該画像データの特徴量をそれぞれ算出し、
前記照明制御部はさらに、前記特徴量算出部により算出された前記一サイクル分の画像データの前記指定された領域内の特徴量に基づいていずれかの照明方向を選択し、前記第一シーケンスから前記第二シーケンスに移行するよう構成されてなる拡大観察装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の拡大観察装置であって、
前記第二シーケンスにおいて、
前記領域指定部は、前記ディスプレイ部に表示された、前記第二照明パターンで照明された前記観察対象物の像を示す前記画像データ上で所望の領域の再指定を受け付け、
前記特徴量算出部は、前記バッファメモリに保持された、前記一サイクル分の照明方向の異なる複数の画像データの各々に対して、前記領域指定部により再指定が受け付けられた領域内で特徴量をそれぞれ算出し、
前記照明制御部は、前記特徴量算出部により算出された前記一サイクル分の画像データの前記指定された領域内の特徴量に基づいていずれかの照明方向を選択し、前記照明部の照明方向を当該選択した照明方向に切り替える拡大観察装置。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の拡大観察装置であって、
前記照明制御部は、前記特徴量算出部で算出された特徴量が最も大きい画像データと対応する照明方向を、前記第二シーケンスの照明方向として選択するよう構成してなる拡大観察装置。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか一項に記載の拡大観察装置であって、
前記画像データの特徴量が、前記画像データの各画素の輝度値の分散である拡大観察装置。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の拡大観察装置であって、
前記照明部が、円環状に配置された複数の照明ブロックを備えており、
前記照明制御部が、前記第一シーケンスにおける照明方向の切り替えを、前記複数の照明ブロックの内、点灯する照明ブロックを予め定められた順序情報に基づいて順次切り替えて行うよう構成されてなる拡大観察装置。
【請求項９】
請求項８に記載の拡大観察装置であって、
前記照明部が、前記複数の照明ブロックを有する同軸照明を含んでなる拡大観察装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の拡大観察装置であって、
前記照明部が、前記複数の照明ブロックを有する同軸照明と、選択的に装着されるリング照明とを含み、
前記リング照明を装着したときは、前記照明制御部により当該リング照明に含まれる各照明ブロックが前記複数の照明ブロックとして順次切り替えられ、
前記リング照明を非装着のときは、前記照明制御部により前記同軸照明に含まれる各照明ブロックが前記複数の照明ブロックとして順次切り替えられるよう構成してなる拡大観察装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記憶した機器に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
微小物体等の試料やワーク等の被写体を拡大して表示する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等が利用されている。デジタルマイクロスコープは、対物レンズ部等の光学系を介して入射され、ＸＹステージ上に載置された観察対象物からの反射光又は透過光を、二次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で受光し、当該位置における観察視野の、電気的に読み取られた画像をディスプレイ部に表示する。
【０００３】
また拡大観察装置には、ステージ部上の被写体に照明光を照射する照明部を備えるものがある（例えば特許文献１）。この照明部は、リング照明を構成するブロック毎に点灯を切り替えることで、被写体に入射する光の方向、すなわち照明方向を切り替えることができる。これにより、それぞれの照明方向に対応した被写体の静止画像データを取得する。ユーザは、照明方向の異なる複数の静止画像データをディスプレイ部上に表示された状態で、これら比較し、選択することで、容易に照明方向を設定することができる。
【０００４】
ところで、拡大観察装置を用いた観察の目的として、被写体の表面に存在する微小な傷や欠陥に注目して観察したい場合がある。傷や欠陥の見え方は照明方向だけではなく、観察視野における傷や欠陥などの位置によっても大きく左右される。また傷や欠陥の、観察視野における位置によっては、静止画像中で発見することが困難となる。特許文献１においては、照明方向等の照明設定が不慣れな使用者であっても照明方向等の照明設定を意識することなく観察画像として被写体の静止画像データを取得でき、観察画像を取得後にディスプレイ上のユーザインターフェースを通じて照明方向を変更した観察画像を容易に表示することができる。たとえば、特定の照明方向でのみ鮮明に見える傷や欠陥についても、観察画像を取得後に適切な照明方向を容易に選択できるため、不慣れな使用者であっても最適な照明方向の観察画像を表示し、傷や欠陥を観察することが容易となる。。
【０００５】
しかしながら、この方法では観察視野における傷や欠陥などの位置が適切でなかった場合、異なる位置に移動させて再度照明方向の異なる複数の静止画像データを取得してからディスプレイ上のユーザインターフェースを通じて照明方向を変更するという作業を繰り返す必要があり、たとえば、特定の照明方向や観察視野における特定の位置でのみ鮮明に見える傷や欠陥の場合、煩雑な作業となることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－０１３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的の一は、リアルタイムで照明方向を変化させて観察対象物を観察し、表面の凹凸状態や傷、打痕などを観察し易くした拡大観察装置、拡大画像観察方法、拡大画像観察プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記憶した機器を提供することにある。
【発明の概要】
課題を解決するための手段及び発明の効果
【０００８】
本発明の第１の態様に係る拡大観察装置は、観察対象物に向けて配置される対物レンズ部と、前記観察対象物に向けて照明光を照射する照明方向を切り替え可能で、かつ複数の異なる照明方向に順次切り替える第一照明パターンと、前記第一照明パターンを構成する複数の照明方向のいずれかで照明する第二照明パターンとのいずれかで照明する照明部と、前記対物レンズ部を介して結像された前記観察対象物の像を撮像して、当該像を示す画像データを生成するカメラ部と、前記カメラ部が生成する画像データに基づいて前記観察対象物の画像をディスプレイ部に表示させるための表示制御部と、前記表示制御部により前記ディスプレイ部に表示された前記画像データ上で、所望の領域として、当該領域を囲う境界形状または当該領域に相当する線分の指定を受け付けるための領域指定部と、前記第一照明パターンの各照明方向でそれぞれ照明された前記観察対象物の各画像データについて、前記領域指定部により指定された所望の領域内の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、前記照明部を、前記第一照明パターンで動作させる第一シーケンスと、前記第二照明パターンで動作させる第二シーケンスとを、切り替え可能な照明制御部と、を備え、前記第一シーケンスにおいて、前記照明制御部は、前記照明部を、複数の異なる照明方向で、順次照明光を前記観察対象物に照射する前記第一照明パターンで動作させ、前記カメラ部は、前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す画像データを順次生成し、前記表示制御部は、前記カメラ部で順次生成される画像データを順次前記ディスプレイ部に表示させ、前記領域指定部は、前記表示制御部により前記ディスプレイ部に表示される画像データ上で、所望の領域の指定を受け付け、前記特徴量算出部は、前記カメラ部により順次生成された前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す各画像データに対して、前記領域指定部により受け付けられた領域内で特徴量をそれぞれ算出し、前記照明制御部はさらに、前記特徴量算出部で算出された各画像データの前記所望の両機内の特徴量に基づいて前記照明部による照明方向を選択するとともに、前記照明部の動作を、複数の異なる照明方向への順次切り替えである前記第一照明パターンから、当該選択した照明方向に固定した前記第二照明パターンに切り替えて、前記第二シーケンスに移行し、前記第二シーケンスにおいて、前記カメラ部は、前記第二照明パターンで照明された前記観察対象物の像を示す画像データを生成し、前記表示制御部は、前記ディスプレイ部に前記第二照明パターンで照明された前記観察対象物の像を示す画像データを表示させる。上記構成により、観察対象物の表面の状態が確認し易くなる照明方向を自動で選択して表示させることが可能となり、例えば傷の有無や凹凸などの見落としを回避し易い観察が実現される。
【０００９】
また、本発明の他の態様に係る拡大画像観察方法によれば、照射方向を切り替え可能な照明部で照明された観察対象物を、対物レンズ部を介してカメラ部で撮像してディスプレイ部に表示させる観察視野を移動させて観察する拡大画像観察方法であって、前記照明部を、異なる照明方向に順次切り替えて照射する第一照明パターンで動作させ、前記カメラ部に、前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す画像データを順次生成させ、前記ディスプレイ部に前記カメラ部で順次生成された前記観察対象物のライブ画像を順次表示させ、前記ディスプレイ部に表示される画像データ上で、所望の領域の指定を受け付ける第一シーケンスを実行する工程と、前記第一照明パターンの各照明方向でそれぞれ照明された前記観察対象物の各画像データに対して、前記領域内で当該画像データの特徴量を算出し、当該画像データの特徴量に基づいて照明方向を選択し、前記照明部の動作を、複数の異なる照明方向への順次切り替えである前記第一照明パターンから、当該選択した照明方向に固定した前記第二照明パターンに切り替え、前記ディスプレイ部に当該第二照明パターンで照明された前記観察対象物を表示させる第二シーケンスを実行する工程と、を含む。これにより、リアルタイムで照明方向を変化させて観察対象物の表面の凹凸状態や傷、打痕などを観察し易くできる。
【００１０】
さらにまた、本発明の他の態様に係る拡大画像観察プログラムによれば、観察対象物を載置するためのステージ部と、前記ステージ部上に載置される前記観察対象物に向けて配置される対物レンズ部と、前記観察対象物に向けて照明光を照射する照明部と、前記照明部で照明された前記観察対象物を、前記対物レンズ部を通じて撮像し、画像データを生成するカメラ部と、前記カメラ部が生成する画像データに基づいて前記観察対象物を含む観察視野の画像を表示させるディスプレイ部と、を備える拡大観察装置を操作するための拡大画像観察プログラムであって、前記照明部を、異なる照明方向に順次切り替えて照射する第一照明パターンで動作させ、前記カメラ部に、前記第一照明パターンの複数の異なる照明方向に対応する前記観察対象物の像を示す画像データを順次生成させ、前記ディスプレイ部に前記カメラ部で生成された前記観察対象物のライブ画像を順次表示させ、前記ディスプレイ部に表示される画像データ上で、所望の領域の指定を受け付ける第一シーケンスを実行する機能と、前記第一照明パターンの各照明方向でそれぞれ照明された前記観察対象物の各画像データに対して、前記領域内で当該画像データの特徴量を算出し、当該画像データの特徴量に基づいて照明方向を選択し、前記照明部の動作を、複数の異なる照明方向への順次切り替えである前記第一照明パターンから、当該選択された照明方向に固定した前記第二照明パターンに切り替え、前記ディスプレイ部に当該第二照明パターンで照明された前記観察対象物を表示させる第二シーケンスを実行する機能と、をコンピュータに実現させる。上記構成により、リアルタイムで照明方向を変化させて観察対象物の表面の凹凸状態や傷、打痕などを観察し易くできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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