観察装置
【課題】好適な照明条件で斜め観察が可能な観察装置を提供することである。
【解決手段】観察装置１１の絞り２１は、レンズの光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを有する。リング照明部１６は、複数の発光素子１６ａが環状に配置され、それぞれの発光素子１６ａの光軸は、観察光学系の光軸に対して斜めの方向に設定されている。斜め観察を行う場合には、絞り２２の開口部２２ａを観察面に合った位置に移動し、斜照明の方向を変更して好適な照明方向を設定する。
【解決手段】観察装置１１の絞り２１は、レンズの光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを有する。リング照明部１６は、複数の発光素子１６ａが環状に配置され、それぞれの発光素子１６ａの光軸は、観察光学系の光軸に対して斜めの方向に設定されている。斜め観察を行う場合には、絞り２２の開口部２２ａを観察面に合った位置に移動し、斜照明の方向を変更して好適な照明方向を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品や加工物や金属表面などの観察に、顕微鏡やビデオマイクロスコープなどの観察装置が用いられている。顕微鏡やビデオマイクロスコープは、光軸に対して垂直な面の観察はできるが、光軸に対してほぼ平行な面、つまり試料の側面や穴の内周面などを観察することは困難であった。
【０００３】
図１６は、従来の観察装置の構成を示す図である。観察装置１０１は、対物レンズ１０２と結像レンズ１０３からなる観察光学系と、試料１０４を載せるステージ１０５と、同軸落射照明のための光源１０７と照明レンズ１０８とハーフミラー１０９と、絞り１１０と、撮像部１０６とからなる。ハーフミラー１０９と絞り１１０は、対物レンズ１０３と結像レンズ１０２の間に配置されている。
【０００４】
次に、上記の観察装置１０１の動作を説明する。光源１０７から放射された照明光は、ハーフミラー１０９で光軸１１１上に合流して同軸落斜照明を構成する。この同軸落斜照明は、対物レンズ１０２の焦点位置にある試料１０４に照射される。試料１０４で反射された光は、対物レンズ１０２、絞り１１０等を介し、結像レンズ１０３により結像点１１で結像される。この結像された像をＣＣＤ等からなる撮像素子１０６で撮像する。
【０００５】
光源１０７から放射された光は、対物レンズ１０２の焦点位置にある試料上面１０４ａに対して垂直に入射するが、試料１０４の側面１０４ｂは光軸１１１に対して平行であるため、試料１０４の側面を観察することはできない。
【０００６】
試料１０４の内面や側面を観察するためには、光軸１１１に対して試料１０４を傾けるか、試料１０４に対して観察装置１０１の光軸１１１を傾ける必要がある。
しかしながら、非常に大きな試料１０４や、媒質中に試料１０４が浸されているものなどを傾けて固定することは困難である。他方、試料１０４を傾けずに観察するためには、観察装置１０１の光学系の光軸１１１を傾ける必要があり、そのためには観察装置１０１を動かす機構が必要となる。このような機構は構成が大掛かりになるという欠点がある。さらに、試料１０４の上面と側面を交互に観察する場合には、その都度、試料１０４または観察装置１０１の光軸１１１を動かす必要があり、操作上の煩わしさが生じる。
【０００７】
上記のような問題を解決するために、特許文献１には、試料１０４の内面及び側面を観察可能な観察装置２０１について記載されている。
図１７は、上記の観察装置２０１の構成を示す図である。以下、図１６と同じ部材には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。
【０００８】
図１７の観察装置２０１の絞り２０２は、光軸１１１に対して偏心した位置に開口部２０２ａが設けられている。
光源１０７から放射された光は、開口部２０２ａが光軸１１１に対して偏心した位置にあるために、対物レンズ１０３と試料１０４の上面１０４ａとの間で光軸１１１に対して角度を持つ。そのため、試料１０４の上面１０４ａと側面１０４ｂが観察可能となる。
【０００９】
このように光軸１１１に対して偏心した開口部２０２ａを有する絞り２０２を設け、その開口部２０２ａを光軸１１１に対して垂直な平面上で回転させることで、試料１０４も観察光学系も動かすことなく、試料１０４の側面や穴部の内面等を観察することができる。
【００１０】
特許文献１の技術によれば、偏心した開口部２０２ａを有する絞り２０２を用いることで、試料の側面や穴の内周面を、同軸落射照明によって観察することができるが、試料によってはこのような同軸落射照明が観察に適さない場合がある。例えば、試料の側面や穴の内周面上にある凹凸部分やエッジ部分などを観察する場合、同軸落射正面ではコントラストがつきにくいために試料の形状を把握しにくいという問題点があった。
【特許文献１】特開２００７ー５８１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、好適な照明条件で斜め観察が可能な観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の観察装置は、観察物の所定の部位の光学像を得るための観察光学系と、前記観察光学系の光軸から偏心した位置に開口部を有する絞りと、前記絞りを回転させて前記開口部の位置を変更する絞り位置変更手段と、前記光軸に対して傾斜した方向から前記観察物を照明する斜照明手段と、前記斜照明手段の照明の方向を変更する照明方向変更手段とを備える。
【００１３】
上記の観察装置において、設定された前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す情報を記憶する記憶手段と、前記絞りの前記開口部の位置が変更されたとき、前記記憶手段に記憶されている相対位置を示す前記情報に基づいて、前記開口部の位置の変更に連動して前記斜照明手段の照明方向を変更するよう前記照明方向変更手段を制御する制御手段を備える。
【００１４】
上記の観察装置において、前記斜照明手段の一部の照明光を通過させる第２の開口部を有する遮光手段と、前記絞りの前記開口部の位置が設定されたとき、前記遮光手段の前記第２の開口部の位置を変更して前記斜照明手段から前記観察物に照射される照明の方向を変更する遮光位置変更手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、好適な照明条件で斜め観察を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１及び図２は、第１の実施の形態の観察装置１１（例えば、顕微鏡）の構成を示す図である。
図１において、観察装置１１は、対物レンズ１２と結像レンズ１３とからなる観察光学系と、試料（観察物）１４を載せるステージ１５と、環状に配置された複数の発光素子１６ａからなるリング照明部１６と、撮像部１７と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１８と、制御部１９と、モニタ２０とからなる。観察装置１１の全体は、図示していないが、弾性体カバーで覆われており、その内部に光学系や照明系が配置されている。対物レンズ１２と結像レンズ１３の間には絞り２１が挿入されている。
【００１７】
リング照明部１６から放射される斜め方向の照明光は、試料１４で反射され対物レンズ１２、絞り２１、結像レンズ１３を経て結像点２６で結像され、結像された像がＣＣＤ等からなる撮像部１７により撮像される。
【００１８】
図１は、絞り２１が光軸２３上に配置されたときの状態を示している。絞り２１は、レンズの光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを有し、絞り２２は、レンズの光軸２３と同じ位置に開口部２２ａを有する。絞り２１と絞り２２は交換可能であり、モータ２５により絞り２１と絞り２２の交換が行われる。
【００１９】
モータ２４は、絞り２１を回転させて開口部２１ａの位置を変化させるものである。モータ２４及び２５は、制御部１９により制御される。モータ２４と制御部１９は、絞り位置変更手段に対応する。
【００２０】
リング照明部１６は、複数の発光素子１６ａが環状に配置されており、それぞれの発光素子１６ａの光軸は、観察光学系の光軸２３に対して斜め方向に設定されている。これにより、試料１４を光軸２３に対して斜め方向から照明することができる。リング照明部１６は、斜照明手段に対応し、制御部１９は、照明方向変更手段と制御手段に対応する。
【００２１】
なお、図１は、絞り２１の開口部２１ａが光軸２３の右側の位置に配置され、リング照明部１６の右側の発光素子１６ａが点灯して試料１４に照明光Ｌ１を照射している場合の例を示し、図２は、リング照明部１６の左右の発光素子１６ａが点灯して試料１４に左右から照明光Ｌ２、Ｌ１を照射している場合の例を示している。
【００２２】
図３は、リング照明部１６の構成を示す図である。リング照明部１６は、中心部に対物レンズ１２が挿入できる程度の大きさの開口部１６ｂを有し、その外周に環状に複数の発光素子１６ａが配置されている。複数の発光素子１６ａは、図３に示すようにＳ１〜Ｓ４の４つのブロックに分けられており、ブロック単位で点灯、非点灯を制御することができる。図３の状態は、右側のブロックＳ１の発光素子１６ａが点灯し、他のブロックＳ２、Ｓ３、Ｓ４の発光素子１６ａは消灯している状態を示している。
【００２３】
リング照明部１６の各ブロックを点灯または消灯状態にすることで、試料１４の照明方向を変化させることができる。例えば、図３の右側のブロックＳ１を点灯させることで、図１の試料１４の右斜め上方から照明することができる。また、図３の下側のブロックＳ２を点灯させることで、図１の試料１４の手前側（試料１４の正面１４ｃ側）の斜め上方から照明することができる。また、図３の左側のブロックＳ３を点灯させることで、図１の試料１４の左斜め上方から照明することができる。さらに、図３の奥側のブロックＳ４を点灯させることで、図１の試料１４の奥側の斜め上方から照明することができる。このように斜照明の方向を任意に変更できるので、任意の観察面に対して最適な照明条件を設定することができる。
【００２４】
図４は、絞り２１の構成を示す図である。絞り２１は遮光性の材料からなり、中心から偏心した位置に開口部２１ａを有する。絞り２１の中心軸をレンズの光軸２３と一致させた状態で、絞り２１を回転させることで開口部２１ａの光軸２３に対する位置を任意に変化させることができる。光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを配置することで、試料１４で反射された光軸２３方向の観察光を遮光し、開口部２１ａを通過した観察光のみを撮像部１７に結像させることができる。
【００２５】
図５は、制御部１９の構成を示す図である。制御部１９は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２，ＲＡＭ３３等からなる。ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２等はバス３４で接続されている。
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されている制御プログラムに従ってリング照明部１６の点灯制御、モータ２４、２５の制御等を行う。ＣＰＵ３１は、観察者による操作部３８の操作を操作部Ｉ／Ｆ３５を介して検出すると、照明Ｉ／Ｆ３６とモータ駆動Ｉ／Ｆ３７を介してリング照明部１６及びモータ２４、２５を制御する。また、操作部３８で設定されたデータ等をＲＡＭ３３に格納する。
【００２６】
図６は、モニタ２０に表示されるＧＵＩの操作画面４０（操作部３８に含まれる）の一例を示す図である。
画像表示部４１には、撮像部１７で撮影された試料１４の観察画像が表示される。斜め観察ボタン４２ａ、４２ｂは、斜め観察のオン、オフを設定するためのボタンであり、初期状態では、斜め観察オフ状態を示す斜め観察ボタン４２ｂが選択されている。図６の表示状態は、斜め観察がオンに設定された状態を示している。
【００２７】
絞り位置バー４３は、絞り２１の偏心した開口部２１ａの位置を変更するためのものである。絞り位置バー４３は、初期状態では０度の位置に設定されており、絞り位置バー４３を右方向または左方向にスライドすることで、絞り２１の開口部２１ａの位置を時計方向または反時計方向に任意の角度回転させることができる。
【００２８】
照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄはチェックボックス型のボタンであり、この照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄ内の１つまたは複数のボタンをチェック状態にすることで、リング照明部１６の該当するブロックを点灯させることができる。
【００２９】
照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄは、図３のリング照明部１６のブロックＳ１〜Ｓ４と１対１に対応付けられており、例えば、照明位置ボタン４４ａをチェック状態にすると、図３のリング照明部１６のブロックＳ１の発光素子１６ａが点灯状態となる。また、照明位置ボタン４４ｂをチェック状態にすると、リング照明部１６のブロックＳ２の発光素子１６ａが点灯状態となる。
【００３０】
図６の例は、照明位置ボタン４４ａと４４ｄがチェック状態となっているので、図３のリング照明部１６のブロックＳ４とブロックＳ３の表示素子１６ａが点灯状態となる。
なお、絞り位置と照明位置の指定は、ＧＵＩ画面による表示を用いる方法に限らず、スイッチ等を直接操作しても良い。
【００３１】
次に、斜め観察時の観察装置１１の動作を、図７のフローチャートを参照して説明する。図７のフローチャートは、観察者の操作と制御部１９が行う処理の両方を含んでいる。
試料１４の側面を観察したい場合には、観察者は、モニタ２０の設定画面４０に表示される斜め観察ボタン４２ａをオン状態にする（図７、Ｓ１１）。
【００３２】
斜め観察ボタン４２ａがオン状態に設定されたことを検出すると、制御部１９は、偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を光軸上に配置する指示をモータ２４に出す（Ｓ１２）。通常の観察時には、中心部に開口部２２ａを有する絞り２２が光軸２３上に配置されている。
【００３３】
モータ２４は、それまで光軸２３の位置にあった絞り２２を外し、代わりに偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を光軸２３の位置に移動させる。
制御部１９は、絞り２１が光軸２３の位置に移動完了したことを示す信号を検出したか否かを判定する（Ｓ１３）。移動が完了したことを示す信号を検出したときには、次のステップＳ１４において、絞り位置バー４３の入力操作を有効にする。
【００３４】
絞り位置バー４３の操作を検出したときには、絞り位置バー４３で指示される角度に絞り２１を回転させる（Ｓ１５）。
次に、制御部１９は、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄで指定される位置の発光素子１６ａを点灯させ、指示された斜め方向から試料１４を照明する（Ｓ１６）。
【００３５】
ここで、以上のような構成を有する観察装置１１の動作を説明する。電源投入時の初期状態では、設定画面４０（図６参照）の斜め観察ボタン４２ｂが選択され、中心部に開口部２２ａを有する絞り２２が光軸２３の位置に挿入されている。また、初期状態では、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄが全てチェック状態となり、リング照明１６は全てのブロックが点灯状態になっている。
【００３６】
観察者が斜め観察ボタン４２ａを選択すると、絞り２２の代わりに偏心した開口部２１ａを有する絞り２１が光軸２３の位置に挿入され、絞り位置バー４３が有効となる。
次に、観察者は、斜め観察を行うために、絞り位置バー４３を操作して絞り２１の開口部２１ａの位置を指定する。
【００３７】
絞り位置バー４３の操作を検出すると、制御部１９は、絞り位置バー４３の操作量に応じた回転角をモータ２５に指示する。
例えば、図１に示すように試料１４の右側面１４ａを観察したい場合には、絞り位置バー４３を０°の位置に設定し、絞り２１の開口部２１ａの位置として光軸２３に対して右側に偏心した位置を指定する。観察者の操作に従って、制御部１９は、絞り２１の開口部２１ａが光軸２３の右側の位置に来るようにモータ２４に指示する。
【００３８】
絞り位置バー４３による観察位置の設定が終了すると、次に観察者は、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄ（以下、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄを総称して照明位置ボタン４４と呼ぶ）を操作して照明方向を決定する。
【００３９】
照明位置ボタン４４の入力に応じて、制御部１９は、リング照明部１６の点灯位置を制御する。リング照明部１６の各ブロックＳ１〜Ｓ４は独立に点灯制御が可能であり、任意の照明方向が選択可能である。
【００４０】
試料１４の材質や形状によってそれぞれ最適な照明方向が異なる場合でも、観察者は、画像表示部４１で観察画像を確認しながら、観察したい部位に最適な照明方向を決めることができる。
【００４１】
例えば、図１に示すように、開口部２１ａが光軸２３の右側の位置で、リング照明部１６の右側のブロックＳ１を点灯させたときには、試料１４の右側面１４ｂが斜め上方向から照明される。この場合、斜め上方向から照明しているので、光軸２３と同じ方向から照明する場合に比べてコントラストが大きくなる。
【００４２】
また、開口部２１ａの反対側のブロックＳ３を点灯させた場合には、試料１４の左斜め上方向から試料１４が照明されるので、試料１４の上面１４ａは明るくなり、右側面１４ｂは影となるのでエッジが強調された観察画像となる。
【００４３】
このように試料１４の任意の面を観察する場合に、リング照明部１６の斜照明の方向を変化させることで、コントラストが大きい、あるいはエッジが強調された斜め観察画像を得ることができる。
【００４４】
次に、試料１４の観察方向を変更する場合について説明する。この場合、図６の設定画面で絞り位置バー４３をスライドさせる。例えば、現在観察している試料１４の右側面１４ｂから正面１４ｃ（図１参照）に観察面を変更する場合には、絞り位置バー４３を９０°の位置までスライドさせ、絞り２１の開口部２１ａの位置を時計方向に９０°回転させる。制御部１９は、絞り位置バー４３の位置が０°から９０°の位置に変更されたことを検出すると、モータ２４に絞り２１を＋９０°回転させる指示を出す。
【００４５】
絞り位置バー４３を操作して観察箇所を変更してもリング照明部１６の照明方向は変化しない。そのため、目的とする観察面（この場合、正面１４ｃ）と照明方向は９０度ずれている。この場合、観察者が照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄを操作して所望の照明方向に変更する必要がある。
【００４６】
例えば、観察面を右側面１４ｂから正面１４ｃに変更した場合には、リング照明部１６の点灯するブロックを指定する照明位置ボタン４４を、正面１４ｃを観察するのに適した照明方向に切り替える。具体的には、それまで右側の照明位置ボタン４４ｂがチェックされた状態から、手前側の照明位置ボタン４４ｃがチェックされた状態に変更する。この結果、リング照明部１６のブロックＳ１が点灯していた状態からブロックＳ２が点灯する状態に切り替わり照明方向が変化する。
【００４７】
上記のような操作を繰り返すことで、斜め観察時に試料１４の任意の観察箇所に対して最適な照明条件で観察することができる。
また、絞りの位置と照明方向は独立に設定可能であるので、照明方向を決定した後、絞り２１の開口部２１ａの位置を変更して観察することもできる。
【００４８】
上述した第１の実施の形態によれば、光軸２３に対して偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を用いて試料１４の任意の面を観察する場合に、試料１４の斜照明の方向を変化させることで、観察面に対して最適な照明条件を設定することができる。これにより、試料１４のコントラストが高い観察画像、あるいは凹凸部分やエッジ部分などが強調された観察画像を取得することができる。
【００４９】
次に、図８は、第２の実施の形態の観察装置５１の構成を示す図である。以下、図１と同じ部材には、同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。この第２の実施の形態は、観察方向を変更したときに、変更された方向に連動して斜照明の照明方向が自動的に変更されるものである。
【００５０】
観察装置５１の絞り５２は光軸２３を中心に回転可能に取り付けられ、光軸２３に対して偏心した位置に開口部５２ａを有する。絞り５２の近傍には、開口部５２ａの原点位置を検出するための位置センサ５３が設けられている。位置センサ５３には、フォトインタラプタ等のセンサを用いることができる。位置センサ５３は、接触式、非接触式のセンサが使用可能であり、光学式のセンサに限らず磁気式等の他のセンサでも良い。
【００５１】
絞り５２を回転させるモータ２４には、絞り５２の回転角度を検出するための回転角度センサ５４が設けられている。回転角度センサ５４には、ロータリーエンコーダ等を用いることができる。
【００５２】
制御部１９は、位置センサ５３により絞り５２が原点位置にあるか否かを検出すると共に、回転角度センサ５４によりモータ２４の回転角度を検出し、原点位置を基準にした開口部５２ａの回転角度を算出する。そして、絞り５２の開口部５２ａの位置に合わせてリング照明部１６の点灯位置を制御する。
【００５３】
図９は、絞り５２の構成を示す図である。絞り５２は遮光部材からなり、その所定の位置に、原点位置を示す切り欠き部５２ｂが設けられている。位置センサ５３は、絞り５２を光軸２３を中心に回転させたときに、切り欠き部５２ｂが通過する位置に配置されている。位置センサ５３は、切り欠き部５２ｂが検出位置に来たとき、制御部１９に検出信号を出力する。
【００５４】
図１０は、モニタ２０に表示される操作画面４０の一例を示す図である。図１０の構成は、基本的には図６と同じであり、異なる点は、観察者が設定した開口部５２ａの位置とリング照明部１６の照明方向を登録する登録ボタン４５を有する点である。
【００５５】
斜め観察ボタン４２ａが選択されると、制御部１９は、モータ２５を駆動し、中央に開口部２２がある絞り２２を外し、偏心した開口部５２を有する絞り５２を光軸２３の位置に挿入する。次に、モータ２４を駆動して絞り５２を回転させ、絞り５２の切り欠き部５２ｂが位置センサ５３の位置に来たといモータ２４を停止させる。これにより、絞り５２の開口部５２ａが原点位置に配置される。このとき、絞り位置バー４３は０°の位置に設定される。
【００５６】
絞り位置バー４３の操作が有効になると、観察者は、絞り位置バー４３を操作して所望の観察方向を決める。絞り位置バー４３が右方向（図１０の右矢印方向）にスライドされると、制御部１９は、絞り位置バー４３の角度に応じてモータ２４を回転させる。このときのモータ２４の回転角度は、回転角度センサ５４により検出され、検出角度が制御部１９に通知される。制御部１９は、検出角度が目的とする角度となるようにモータ２４を制御する。
【００５７】
次に、観察者は、照明位置ボタン４４を操作して照明方向を決める。特定の照明ボタン４４が操作されると、制御部１９は、操作された照明ボタン４４に対応するブロックの表示素子１６ａを点灯させ、他のブロックの表示素子１６を消灯させる。
【００５８】
これにより、観察者は、試料の材質や形状によって、観察したい部位に最適な照明方向を選択することができる。観察者は、絞り位置と照明方向を決めたなら登録ボタン４５を操作する。制御部１９は、登録ボタン４５の操作を検出すると、そのとき設定されている絞り位置と照明方向の相対位置を算出し、相対位置を示す情報をＲＡＭ３３に格納する。
【００５９】
ここで、登録ボタン４５が操作されたときの制御部１９の処理動作を、図１１及び図１２のフローチャートを参照して説明する。図１１及び図１２のフローチャートには、観察者が行う操作も含めて記載してある。
【００６０】
最初に、絞り位置と照明位置を登録する場合の処理内容を、図１１を参照して説明する。絞り位置と照明位置の設定が終了したなら、観察者は登録ボタン４５を操作する（図１１、Ｓ２１）。
【００６１】
制御部１９は、絞り位置バー４３の設定位置を取得し、絞り５２の開口部５２ａの位置を認識する（Ｓ２２）。次に、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄの選択状態からリング照明部１６の点灯位置情報を取得する（Ｓ２３）。このステップＳ２３の処理では、例えば、リング照明部１６の４つのブロックＳ１〜Ｓ４の内のどのブロックが点灯状態に設定されているかを示す情報を取得する。
【００６２】
次に、絞り位置と照明方向の相対位置を示すオフセット値を算出し（Ｓ２４）、そのオフセット値をメモリに記録する（Ｓ２５）。オフセット値とは、開口部５２ａの角度とリング照明部１６の点灯状態に設定されているブロックとの角度差である。上記の処理では、オフセット値を絞り位置と照明方向の相対位置を示す情報としてメモリに記憶したが、絞り位置と照明方向を示す１組のデータを相対位置を示す情報としてメモリに記憶しても良い。
【００６３】
次に、観察者が、登録ボタン４５を押下した後に、絞り位置バー４３を再調整した場合の処理動作を、図１２を参照して説明する。
観察者が絞り位置バー４３を変更すると（図１２、Ｓ３１）、制御部１９は、絞り位置バー４３の変更量に対応する角度だけ絞り５２を回転させるようにモータ２４に指示する（Ｓ３２）。
【００６４】
次に、メモリからオフセット値を読み込み（Ｓ３３）、リング照明部１６の新たな点灯位置を、絞り５２の回転角度（絞り位置バー４３の変更量）とオフセット値から算出する（Ｓ３４）。そして、算出した照明範囲をリング照明部１６に指示する（Ｓ３５）。
【００６５】
ステップＳ３４及び３５の処理では、例えば、オフセット値が「０」であれば、絞り位置バー４３の変更量（開口部５２ａの角度の変化量）だけリング照明部１６の点灯位置を移動させる。また、オフセット値が「＋９０」であれば、絞り５２の開口部５２ａの位置との差がオフセット値「＋９０°」となる位置をリング照明部１６の点灯位置として指示する。
【００６６】
ここで、絞り５２の開口部５２ａを、図８の光軸２３の右側の位置に配置し、そのときリング照明部１６のブロックＳ２とブロックＳ４を点灯状態に設定した場合を例にとり、観察装置５１の動作を説明する。
【００６７】
この状態で登録ボタン４５が押下されると、制御部１９は、初期状態（０°）からの開口部５２ａの位置の変化量を取得し、さらに、リング照明部１６の点灯位置を取得する。この場合、ブロックＳ２とブロックＳ４が点灯しているので、開口部５２ａに対してそれぞれ時計回りに９０°の位置と、反時計回りに９０°の位置のブロックを照明方向として取得する。そして、それらの相対位置関係を示す角度差をオフセット値としてメモリに記録する。
【００６８】
次に、斜め観察の方向を変更するために絞り位置バー４３を９０°の位置に変更する。絞り位置バー４３が９０°の位置に変更されると、絞り５２の開口部５２ａは、図１の右側から正面の位置に移動する。このときの観察側面は、試料１４の正面１４ｃ（図８参照）となる。
【００６９】
制御部１９は、絞り５２の回転角度である９０°とオフセット値から新たな照明方向を計算する。この場合、絞り５２の変更された開口部５２ａの位置にオフセット値の＋９０°と−９０°を加算した位置になるブロックＳ３、Ｓ１を新たな照明方向として設定する（図３参照）。この照明方向の変更に応じて、制御部１９は、設定画面４０のブロックＳ３、Ｓ１に対応する照明位置ボタン４４ａ、４４ｂを選択状態に変更する。
【００７０】
このように、絞り５２の開口部５２ａの位置と、リング照明部１６の点灯位置の角度差をオフセット値として記憶しておくことで、観察方向を変更するために絞り５２の位置を変更したときに、リング照明部１６の照明の方向を絞り位置の変更に連動して自動的に変更することができる。
【００７１】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え以下の効果が得られる。斜め観察の方向を変更したときに、その変更に連動して斜照明の照明方向（リング照明部１６の照明の方向）を自動的に変更することができるので、観察者が観察方向を変える毎に照明方向を変更する操作を行う必要が無くなり作業性が向上する。特に、同じ形状の複数の試料の特定部位を観察方向を切り替えて繰り返し観察するルーチン検査などにおいて、観察者の操作上の負担を大幅に軽減することができる。
【００７２】
次に、図１３は、第３の実施の形態の観察装置６１の構成を示す図である。図１３において、図１と同じ部材には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。この第３の実施の形態は、遮光部材６２によりリング照明部１６の照明方向を制限するものである。
【００７３】
遮光部材６２は、薄い円形の板でできており、光軸２３と同心の開口部６２ａと、光軸２３と偏心した位置にある開口部６２ｂを有する。
モータ６３は、絞り６２を着脱するためのものである。モータ６４は、遮光部材６２を光軸２３を中心に回転させるためのものである。モータ６４には、遮光部材６２の回転角度を検出するための回転角度センサ６５が取り付けられている。モータ６４及び６４は、制御部１９により制御される。モータ６４と制御部１９は、遮光位置変更手段に対応する。
【００７４】
遮光部材６２の近傍には、遮光部材６２の原点位置を検出するための位置センサ６６が設けられている。
図１４は、遮光部材６２を下方向（図１３の垂直下方向）から見た図であり、図１４にはリング照明部１６の発光素子１６ａも合わせて示してある。
【００７５】
リング照明部１６は、円周上に環状に複数の発光素子１６ａが配置されており、その下部に遮光部材６２が配置されている。遮光部材６２は、中心部の開口部６２ａと、光軸２３に対して偏心した位置にある開口部６２ｂとを有する。また、遮光部材６２の外周には、基準位置を検出するための突き出し部６２ｃが設けられている。遮光部材６２を回転させたときに突き出し部６２ｃが位置センサ６５の検出部を通過するように位置センサ６５が配置されている。
【００７６】
図１５は、モニタ２０に表示される第３の実施の形態の操作画面４０の一例を示す図である。以下、図６と同じ要素には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。
図１５は、斜め照明ボタン４６ａがオン、斜照明ボタン４６ａがオンに設定されたときの状態を示している。
【００７７】
照明位置バー４７は、遮光部材６２の偏心した開口部６２ｂの位置を指定するためのものである。この照明位置バー４７を右矢印方向にスライドさせると、遮光部材６２の開口部６２ｂの時計方向の回転角度が大きくなり、左矢印方向にスライドさせると、反時計方向の回転角度が大きくなる。
【００７８】
図１５の例は、照明位置バー４７が２７０°の位置に設定されている場合を示しており、この場合の遮光部材６２の開口部６２ｂは、図１３の正面から見て裏側の位置にある。
次に、絞り位置の調整を行った後、照明の方向を調整する場合の動作を説明する。観察者は、斜照明ボタン４６ａをオンに設定して斜照明の方向を調整する状態にする。斜照明ボタン４６ａが選択されると、制御部１９はモータ６３を駆動して遮光部材６２を光軸２３上に挿入する。遮光部材６２が光軸２３上に配置されると、制御部１９はモータ６４を駆動して遮光部材６２を回転させる。そして、遮光部材６２の突き出し部６２ｃが位置センサ５３の検出位置まで回転したならモータ２４を停止させる。この位置が遮光部材６２の原点位置である。遮光部材６２が原点位置に移動すると、制御部１９は、照明位置バー４７を０°の位置に設定する。原点位置への移動が完了した時点で、照明位置バー４７が有効となる。
【００７９】
遮光部材６２が原点位置にあるとき、リング照明部１６からの照明光は、遮光部材６２の開口部６２ｂを通過した照明光のみとなる。これにより照明方向が制限され斜照明が行われる。図１３の例では、遮光部材６２の開口部６２ｂが光軸２３の右側にあるため、リング照明部１６の右側のブロックの照明光Ｌ１は、開口部６２ｂを通過して試料１４に照射されるが、他の方向からの照明光は遮光部材６２により遮られている。
【００８０】
観察者が、照明位置バー４７の位置を変更すると、制御部１９は、照明位置バー４７の変更量に応じてモータ６４を回転させる。これにより、遮光部材６２の開口部６２ｂの位置が変化し、試料１４に対する照明方向を変えることができる。
【００８１】
次に、操作画面４０の登録ボタン４５を操作すると、制御部１９は、絞り位置バー４３の位置から絞り５２の開口部５２ａの位置を取得し、同時に照明位置バー４７の位置から照明方向を取得する。そして、絞り５２の開口部５２ａの位置と照明方向の相対位置関係を算出し、両者の差をオフセット値としてメモリに記録する。
【００８２】
登録が完了した後、絞り位置バー４３が変更されると、制御部１９は、変更量に応じてモータ２４を駆動して絞り５２を回転させる。制御部１９は、絞り位置バー４３の設定角度と、メモリに記憶してあるオフセット値に基づいて、遮光部材６２の開口部６２ｂの角度を算出する。そして、モータ６４をその角度分だけ回転させる。
【００８３】
上記のように観察方向を変えるために絞り５２の開口部５２ａの位置が変更されると、その位置の変更に連動して遮光部材６２の開口部６２ｂの位置が自動的に変更され、斜照明の照明方向が変更される。
【００８４】
上述した第３の実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加え以下のような効果を有する。斜め観察の観察方向の変更に連動して斜照明の方向を自動的に変更することができるので、観察方向を変更する毎に、観察者が照明方向を変更する必要がなくなり、観察の作業性が向上する。
【００８５】
本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
（１）上述した実施の形態では、環状に発光素子１６が配置されたリング照明部１６を用いているが、リング状の照明部に限らず、複数個のスポット照明であっても良い。その場合、複数個のスポット照明を光軸中心に同一円周上で等間隔に配置し、発光面の光軸の角度が同一になるように配置し、複数個のスポット照明を個別に点灯制御する。
（２）実施の形態は、パーソナルコンピュータ１８と制御部１９を別の装置で構成したが、１つの装置で構成しても良い。
（３）リング照明部１６のブロック数は４つに限らず、５以上または３以下でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図３】リング照明部の構成を示す図である。
【図４】絞りの構成を示す図である。
【図５】制御部の構成を示す図である。
【図６】操作画面の一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図９】絞りの構成を示す図である。
【図１０】操作画面の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図１４】遮光部材の構成を示す図である。
【図１５】操作画面の一例を示す図である。
【図１６】従来の観察装置の構成を示す図である。
【図１７】従来の観察装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１１、５１、６１ 観察装置
１２ 対物レンズ
１３ 結像レンズ
１４ 試料
１５ ステージ
１６ リング照明部
１７ 撮像部
１８ ＰＣ
１９ 制御部
２０ モニタ
２１、５２ 絞り
６２ 遮光部材−
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品や加工物や金属表面などの観察に、顕微鏡やビデオマイクロスコープなどの観察装置が用いられている。顕微鏡やビデオマイクロスコープは、光軸に対して垂直な面の観察はできるが、光軸に対してほぼ平行な面、つまり試料の側面や穴の内周面などを観察することは困難であった。
【０００３】
図１６は、従来の観察装置の構成を示す図である。観察装置１０１は、対物レンズ１０２と結像レンズ１０３からなる観察光学系と、試料１０４を載せるステージ１０５と、同軸落射照明のための光源１０７と照明レンズ１０８とハーフミラー１０９と、絞り１１０と、撮像部１０６とからなる。ハーフミラー１０９と絞り１１０は、対物レンズ１０３と結像レンズ１０２の間に配置されている。
【０００４】
次に、上記の観察装置１０１の動作を説明する。光源１０７から放射された照明光は、ハーフミラー１０９で光軸１１１上に合流して同軸落斜照明を構成する。この同軸落斜照明は、対物レンズ１０２の焦点位置にある試料１０４に照射される。試料１０４で反射された光は、対物レンズ１０２、絞り１１０等を介し、結像レンズ１０３により結像点１１で結像される。この結像された像をＣＣＤ等からなる撮像素子１０６で撮像する。
【０００５】
光源１０７から放射された光は、対物レンズ１０２の焦点位置にある試料上面１０４ａに対して垂直に入射するが、試料１０４の側面１０４ｂは光軸１１１に対して平行であるため、試料１０４の側面を観察することはできない。
【０００６】
試料１０４の内面や側面を観察するためには、光軸１１１に対して試料１０４を傾けるか、試料１０４に対して観察装置１０１の光軸１１１を傾ける必要がある。
しかしながら、非常に大きな試料１０４や、媒質中に試料１０４が浸されているものなどを傾けて固定することは困難である。他方、試料１０４を傾けずに観察するためには、観察装置１０１の光学系の光軸１１１を傾ける必要があり、そのためには観察装置１０１を動かす機構が必要となる。このような機構は構成が大掛かりになるという欠点がある。さらに、試料１０４の上面と側面を交互に観察する場合には、その都度、試料１０４または観察装置１０１の光軸１１１を動かす必要があり、操作上の煩わしさが生じる。
【０００７】
上記のような問題を解決するために、特許文献１には、試料１０４の内面及び側面を観察可能な観察装置２０１について記載されている。
図１７は、上記の観察装置２０１の構成を示す図である。以下、図１６と同じ部材には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。
【０００８】
図１７の観察装置２０１の絞り２０２は、光軸１１１に対して偏心した位置に開口部２０２ａが設けられている。
光源１０７から放射された光は、開口部２０２ａが光軸１１１に対して偏心した位置にあるために、対物レンズ１０３と試料１０４の上面１０４ａとの間で光軸１１１に対して角度を持つ。そのため、試料１０４の上面１０４ａと側面１０４ｂが観察可能となる。
【０００９】
このように光軸１１１に対して偏心した開口部２０２ａを有する絞り２０２を設け、その開口部２０２ａを光軸１１１に対して垂直な平面上で回転させることで、試料１０４も観察光学系も動かすことなく、試料１０４の側面や穴部の内面等を観察することができる。
【００１０】
特許文献１の技術によれば、偏心した開口部２０２ａを有する絞り２０２を用いることで、試料の側面や穴の内周面を、同軸落射照明によって観察することができるが、試料によってはこのような同軸落射照明が観察に適さない場合がある。例えば、試料の側面や穴の内周面上にある凹凸部分やエッジ部分などを観察する場合、同軸落射正面ではコントラストがつきにくいために試料の形状を把握しにくいという問題点があった。
【特許文献１】特開２００７ー５８１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、好適な照明条件で斜め観察が可能な観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の観察装置は、観察物の所定の部位の光学像を得るための観察光学系と、前記観察光学系の光軸から偏心した位置に開口部を有する絞りと、前記絞りを回転させて前記開口部の位置を変更する絞り位置変更手段と、前記光軸に対して傾斜した方向から前記観察物を照明する斜照明手段と、前記斜照明手段の照明の方向を変更する照明方向変更手段とを備える。
【００１３】
上記の観察装置において、設定された前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す情報を記憶する記憶手段と、前記絞りの前記開口部の位置が変更されたとき、前記記憶手段に記憶されている相対位置を示す前記情報に基づいて、前記開口部の位置の変更に連動して前記斜照明手段の照明方向を変更するよう前記照明方向変更手段を制御する制御手段を備える。
【００１４】
上記の観察装置において、前記斜照明手段の一部の照明光を通過させる第２の開口部を有する遮光手段と、前記絞りの前記開口部の位置が設定されたとき、前記遮光手段の前記第２の開口部の位置を変更して前記斜照明手段から前記観察物に照射される照明の方向を変更する遮光位置変更手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、好適な照明条件で斜め観察を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１及び図２は、第１の実施の形態の観察装置１１（例えば、顕微鏡）の構成を示す図である。
図１において、観察装置１１は、対物レンズ１２と結像レンズ１３とからなる観察光学系と、試料（観察物）１４を載せるステージ１５と、環状に配置された複数の発光素子１６ａからなるリング照明部１６と、撮像部１７と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１８と、制御部１９と、モニタ２０とからなる。観察装置１１の全体は、図示していないが、弾性体カバーで覆われており、その内部に光学系や照明系が配置されている。対物レンズ１２と結像レンズ１３の間には絞り２１が挿入されている。
【００１７】
リング照明部１６から放射される斜め方向の照明光は、試料１４で反射され対物レンズ１２、絞り２１、結像レンズ１３を経て結像点２６で結像され、結像された像がＣＣＤ等からなる撮像部１７により撮像される。
【００１８】
図１は、絞り２１が光軸２３上に配置されたときの状態を示している。絞り２１は、レンズの光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを有し、絞り２２は、レンズの光軸２３と同じ位置に開口部２２ａを有する。絞り２１と絞り２２は交換可能であり、モータ２５により絞り２１と絞り２２の交換が行われる。
【００１９】
モータ２４は、絞り２１を回転させて開口部２１ａの位置を変化させるものである。モータ２４及び２５は、制御部１９により制御される。モータ２４と制御部１９は、絞り位置変更手段に対応する。
【００２０】
リング照明部１６は、複数の発光素子１６ａが環状に配置されており、それぞれの発光素子１６ａの光軸は、観察光学系の光軸２３に対して斜め方向に設定されている。これにより、試料１４を光軸２３に対して斜め方向から照明することができる。リング照明部１６は、斜照明手段に対応し、制御部１９は、照明方向変更手段と制御手段に対応する。
【００２１】
なお、図１は、絞り２１の開口部２１ａが光軸２３の右側の位置に配置され、リング照明部１６の右側の発光素子１６ａが点灯して試料１４に照明光Ｌ１を照射している場合の例を示し、図２は、リング照明部１６の左右の発光素子１６ａが点灯して試料１４に左右から照明光Ｌ２、Ｌ１を照射している場合の例を示している。
【００２２】
図３は、リング照明部１６の構成を示す図である。リング照明部１６は、中心部に対物レンズ１２が挿入できる程度の大きさの開口部１６ｂを有し、その外周に環状に複数の発光素子１６ａが配置されている。複数の発光素子１６ａは、図３に示すようにＳ１〜Ｓ４の４つのブロックに分けられており、ブロック単位で点灯、非点灯を制御することができる。図３の状態は、右側のブロックＳ１の発光素子１６ａが点灯し、他のブロックＳ２、Ｓ３、Ｓ４の発光素子１６ａは消灯している状態を示している。
【００２３】
リング照明部１６の各ブロックを点灯または消灯状態にすることで、試料１４の照明方向を変化させることができる。例えば、図３の右側のブロックＳ１を点灯させることで、図１の試料１４の右斜め上方から照明することができる。また、図３の下側のブロックＳ２を点灯させることで、図１の試料１４の手前側（試料１４の正面１４ｃ側）の斜め上方から照明することができる。また、図３の左側のブロックＳ３を点灯させることで、図１の試料１４の左斜め上方から照明することができる。さらに、図３の奥側のブロックＳ４を点灯させることで、図１の試料１４の奥側の斜め上方から照明することができる。このように斜照明の方向を任意に変更できるので、任意の観察面に対して最適な照明条件を設定することができる。
【００２４】
図４は、絞り２１の構成を示す図である。絞り２１は遮光性の材料からなり、中心から偏心した位置に開口部２１ａを有する。絞り２１の中心軸をレンズの光軸２３と一致させた状態で、絞り２１を回転させることで開口部２１ａの光軸２３に対する位置を任意に変化させることができる。光軸２３に対して偏心した位置に開口部２１ａを配置することで、試料１４で反射された光軸２３方向の観察光を遮光し、開口部２１ａを通過した観察光のみを撮像部１７に結像させることができる。
【００２５】
図５は、制御部１９の構成を示す図である。制御部１９は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２，ＲＡＭ３３等からなる。ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２等はバス３４で接続されている。
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されている制御プログラムに従ってリング照明部１６の点灯制御、モータ２４、２５の制御等を行う。ＣＰＵ３１は、観察者による操作部３８の操作を操作部Ｉ／Ｆ３５を介して検出すると、照明Ｉ／Ｆ３６とモータ駆動Ｉ／Ｆ３７を介してリング照明部１６及びモータ２４、２５を制御する。また、操作部３８で設定されたデータ等をＲＡＭ３３に格納する。
【００２６】
図６は、モニタ２０に表示されるＧＵＩの操作画面４０（操作部３８に含まれる）の一例を示す図である。
画像表示部４１には、撮像部１７で撮影された試料１４の観察画像が表示される。斜め観察ボタン４２ａ、４２ｂは、斜め観察のオン、オフを設定するためのボタンであり、初期状態では、斜め観察オフ状態を示す斜め観察ボタン４２ｂが選択されている。図６の表示状態は、斜め観察がオンに設定された状態を示している。
【００２７】
絞り位置バー４３は、絞り２１の偏心した開口部２１ａの位置を変更するためのものである。絞り位置バー４３は、初期状態では０度の位置に設定されており、絞り位置バー４３を右方向または左方向にスライドすることで、絞り２１の開口部２１ａの位置を時計方向または反時計方向に任意の角度回転させることができる。
【００２８】
照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄはチェックボックス型のボタンであり、この照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄ内の１つまたは複数のボタンをチェック状態にすることで、リング照明部１６の該当するブロックを点灯させることができる。
【００２９】
照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄは、図３のリング照明部１６のブロックＳ１〜Ｓ４と１対１に対応付けられており、例えば、照明位置ボタン４４ａをチェック状態にすると、図３のリング照明部１６のブロックＳ１の発光素子１６ａが点灯状態となる。また、照明位置ボタン４４ｂをチェック状態にすると、リング照明部１６のブロックＳ２の発光素子１６ａが点灯状態となる。
【００３０】
図６の例は、照明位置ボタン４４ａと４４ｄがチェック状態となっているので、図３のリング照明部１６のブロックＳ４とブロックＳ３の表示素子１６ａが点灯状態となる。
なお、絞り位置と照明位置の指定は、ＧＵＩ画面による表示を用いる方法に限らず、スイッチ等を直接操作しても良い。
【００３１】
次に、斜め観察時の観察装置１１の動作を、図７のフローチャートを参照して説明する。図７のフローチャートは、観察者の操作と制御部１９が行う処理の両方を含んでいる。
試料１４の側面を観察したい場合には、観察者は、モニタ２０の設定画面４０に表示される斜め観察ボタン４２ａをオン状態にする（図７、Ｓ１１）。
【００３２】
斜め観察ボタン４２ａがオン状態に設定されたことを検出すると、制御部１９は、偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を光軸上に配置する指示をモータ２４に出す（Ｓ１２）。通常の観察時には、中心部に開口部２２ａを有する絞り２２が光軸２３上に配置されている。
【００３３】
モータ２４は、それまで光軸２３の位置にあった絞り２２を外し、代わりに偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を光軸２３の位置に移動させる。
制御部１９は、絞り２１が光軸２３の位置に移動完了したことを示す信号を検出したか否かを判定する（Ｓ１３）。移動が完了したことを示す信号を検出したときには、次のステップＳ１４において、絞り位置バー４３の入力操作を有効にする。
【００３４】
絞り位置バー４３の操作を検出したときには、絞り位置バー４３で指示される角度に絞り２１を回転させる（Ｓ１５）。
次に、制御部１９は、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄで指定される位置の発光素子１６ａを点灯させ、指示された斜め方向から試料１４を照明する（Ｓ１６）。
【００３５】
ここで、以上のような構成を有する観察装置１１の動作を説明する。電源投入時の初期状態では、設定画面４０（図６参照）の斜め観察ボタン４２ｂが選択され、中心部に開口部２２ａを有する絞り２２が光軸２３の位置に挿入されている。また、初期状態では、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄが全てチェック状態となり、リング照明１６は全てのブロックが点灯状態になっている。
【００３６】
観察者が斜め観察ボタン４２ａを選択すると、絞り２２の代わりに偏心した開口部２１ａを有する絞り２１が光軸２３の位置に挿入され、絞り位置バー４３が有効となる。
次に、観察者は、斜め観察を行うために、絞り位置バー４３を操作して絞り２１の開口部２１ａの位置を指定する。
【００３７】
絞り位置バー４３の操作を検出すると、制御部１９は、絞り位置バー４３の操作量に応じた回転角をモータ２５に指示する。
例えば、図１に示すように試料１４の右側面１４ａを観察したい場合には、絞り位置バー４３を０°の位置に設定し、絞り２１の開口部２１ａの位置として光軸２３に対して右側に偏心した位置を指定する。観察者の操作に従って、制御部１９は、絞り２１の開口部２１ａが光軸２３の右側の位置に来るようにモータ２４に指示する。
【００３８】
絞り位置バー４３による観察位置の設定が終了すると、次に観察者は、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄ（以下、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄを総称して照明位置ボタン４４と呼ぶ）を操作して照明方向を決定する。
【００３９】
照明位置ボタン４４の入力に応じて、制御部１９は、リング照明部１６の点灯位置を制御する。リング照明部１６の各ブロックＳ１〜Ｓ４は独立に点灯制御が可能であり、任意の照明方向が選択可能である。
【００４０】
試料１４の材質や形状によってそれぞれ最適な照明方向が異なる場合でも、観察者は、画像表示部４１で観察画像を確認しながら、観察したい部位に最適な照明方向を決めることができる。
【００４１】
例えば、図１に示すように、開口部２１ａが光軸２３の右側の位置で、リング照明部１６の右側のブロックＳ１を点灯させたときには、試料１４の右側面１４ｂが斜め上方向から照明される。この場合、斜め上方向から照明しているので、光軸２３と同じ方向から照明する場合に比べてコントラストが大きくなる。
【００４２】
また、開口部２１ａの反対側のブロックＳ３を点灯させた場合には、試料１４の左斜め上方向から試料１４が照明されるので、試料１４の上面１４ａは明るくなり、右側面１４ｂは影となるのでエッジが強調された観察画像となる。
【００４３】
このように試料１４の任意の面を観察する場合に、リング照明部１６の斜照明の方向を変化させることで、コントラストが大きい、あるいはエッジが強調された斜め観察画像を得ることができる。
【００４４】
次に、試料１４の観察方向を変更する場合について説明する。この場合、図６の設定画面で絞り位置バー４３をスライドさせる。例えば、現在観察している試料１４の右側面１４ｂから正面１４ｃ（図１参照）に観察面を変更する場合には、絞り位置バー４３を９０°の位置までスライドさせ、絞り２１の開口部２１ａの位置を時計方向に９０°回転させる。制御部１９は、絞り位置バー４３の位置が０°から９０°の位置に変更されたことを検出すると、モータ２４に絞り２１を＋９０°回転させる指示を出す。
【００４５】
絞り位置バー４３を操作して観察箇所を変更してもリング照明部１６の照明方向は変化しない。そのため、目的とする観察面（この場合、正面１４ｃ）と照明方向は９０度ずれている。この場合、観察者が照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄを操作して所望の照明方向に変更する必要がある。
【００４６】
例えば、観察面を右側面１４ｂから正面１４ｃに変更した場合には、リング照明部１６の点灯するブロックを指定する照明位置ボタン４４を、正面１４ｃを観察するのに適した照明方向に切り替える。具体的には、それまで右側の照明位置ボタン４４ｂがチェックされた状態から、手前側の照明位置ボタン４４ｃがチェックされた状態に変更する。この結果、リング照明部１６のブロックＳ１が点灯していた状態からブロックＳ２が点灯する状態に切り替わり照明方向が変化する。
【００４７】
上記のような操作を繰り返すことで、斜め観察時に試料１４の任意の観察箇所に対して最適な照明条件で観察することができる。
また、絞りの位置と照明方向は独立に設定可能であるので、照明方向を決定した後、絞り２１の開口部２１ａの位置を変更して観察することもできる。
【００４８】
上述した第１の実施の形態によれば、光軸２３に対して偏心した開口部２１ａを有する絞り２１を用いて試料１４の任意の面を観察する場合に、試料１４の斜照明の方向を変化させることで、観察面に対して最適な照明条件を設定することができる。これにより、試料１４のコントラストが高い観察画像、あるいは凹凸部分やエッジ部分などが強調された観察画像を取得することができる。
【００４９】
次に、図８は、第２の実施の形態の観察装置５１の構成を示す図である。以下、図１と同じ部材には、同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。この第２の実施の形態は、観察方向を変更したときに、変更された方向に連動して斜照明の照明方向が自動的に変更されるものである。
【００５０】
観察装置５１の絞り５２は光軸２３を中心に回転可能に取り付けられ、光軸２３に対して偏心した位置に開口部５２ａを有する。絞り５２の近傍には、開口部５２ａの原点位置を検出するための位置センサ５３が設けられている。位置センサ５３には、フォトインタラプタ等のセンサを用いることができる。位置センサ５３は、接触式、非接触式のセンサが使用可能であり、光学式のセンサに限らず磁気式等の他のセンサでも良い。
【００５１】
絞り５２を回転させるモータ２４には、絞り５２の回転角度を検出するための回転角度センサ５４が設けられている。回転角度センサ５４には、ロータリーエンコーダ等を用いることができる。
【００５２】
制御部１９は、位置センサ５３により絞り５２が原点位置にあるか否かを検出すると共に、回転角度センサ５４によりモータ２４の回転角度を検出し、原点位置を基準にした開口部５２ａの回転角度を算出する。そして、絞り５２の開口部５２ａの位置に合わせてリング照明部１６の点灯位置を制御する。
【００５３】
図９は、絞り５２の構成を示す図である。絞り５２は遮光部材からなり、その所定の位置に、原点位置を示す切り欠き部５２ｂが設けられている。位置センサ５３は、絞り５２を光軸２３を中心に回転させたときに、切り欠き部５２ｂが通過する位置に配置されている。位置センサ５３は、切り欠き部５２ｂが検出位置に来たとき、制御部１９に検出信号を出力する。
【００５４】
図１０は、モニタ２０に表示される操作画面４０の一例を示す図である。図１０の構成は、基本的には図６と同じであり、異なる点は、観察者が設定した開口部５２ａの位置とリング照明部１６の照明方向を登録する登録ボタン４５を有する点である。
【００５５】
斜め観察ボタン４２ａが選択されると、制御部１９は、モータ２５を駆動し、中央に開口部２２がある絞り２２を外し、偏心した開口部５２を有する絞り５２を光軸２３の位置に挿入する。次に、モータ２４を駆動して絞り５２を回転させ、絞り５２の切り欠き部５２ｂが位置センサ５３の位置に来たといモータ２４を停止させる。これにより、絞り５２の開口部５２ａが原点位置に配置される。このとき、絞り位置バー４３は０°の位置に設定される。
【００５６】
絞り位置バー４３の操作が有効になると、観察者は、絞り位置バー４３を操作して所望の観察方向を決める。絞り位置バー４３が右方向（図１０の右矢印方向）にスライドされると、制御部１９は、絞り位置バー４３の角度に応じてモータ２４を回転させる。このときのモータ２４の回転角度は、回転角度センサ５４により検出され、検出角度が制御部１９に通知される。制御部１９は、検出角度が目的とする角度となるようにモータ２４を制御する。
【００５７】
次に、観察者は、照明位置ボタン４４を操作して照明方向を決める。特定の照明ボタン４４が操作されると、制御部１９は、操作された照明ボタン４４に対応するブロックの表示素子１６ａを点灯させ、他のブロックの表示素子１６を消灯させる。
【００５８】
これにより、観察者は、試料の材質や形状によって、観察したい部位に最適な照明方向を選択することができる。観察者は、絞り位置と照明方向を決めたなら登録ボタン４５を操作する。制御部１９は、登録ボタン４５の操作を検出すると、そのとき設定されている絞り位置と照明方向の相対位置を算出し、相対位置を示す情報をＲＡＭ３３に格納する。
【００５９】
ここで、登録ボタン４５が操作されたときの制御部１９の処理動作を、図１１及び図１２のフローチャートを参照して説明する。図１１及び図１２のフローチャートには、観察者が行う操作も含めて記載してある。
【００６０】
最初に、絞り位置と照明位置を登録する場合の処理内容を、図１１を参照して説明する。絞り位置と照明位置の設定が終了したなら、観察者は登録ボタン４５を操作する（図１１、Ｓ２１）。
【００６１】
制御部１９は、絞り位置バー４３の設定位置を取得し、絞り５２の開口部５２ａの位置を認識する（Ｓ２２）。次に、照明位置ボタン４４ａ〜４４ｄの選択状態からリング照明部１６の点灯位置情報を取得する（Ｓ２３）。このステップＳ２３の処理では、例えば、リング照明部１６の４つのブロックＳ１〜Ｓ４の内のどのブロックが点灯状態に設定されているかを示す情報を取得する。
【００６２】
次に、絞り位置と照明方向の相対位置を示すオフセット値を算出し（Ｓ２４）、そのオフセット値をメモリに記録する（Ｓ２５）。オフセット値とは、開口部５２ａの角度とリング照明部１６の点灯状態に設定されているブロックとの角度差である。上記の処理では、オフセット値を絞り位置と照明方向の相対位置を示す情報としてメモリに記憶したが、絞り位置と照明方向を示す１組のデータを相対位置を示す情報としてメモリに記憶しても良い。
【００６３】
次に、観察者が、登録ボタン４５を押下した後に、絞り位置バー４３を再調整した場合の処理動作を、図１２を参照して説明する。
観察者が絞り位置バー４３を変更すると（図１２、Ｓ３１）、制御部１９は、絞り位置バー４３の変更量に対応する角度だけ絞り５２を回転させるようにモータ２４に指示する（Ｓ３２）。
【００６４】
次に、メモリからオフセット値を読み込み（Ｓ３３）、リング照明部１６の新たな点灯位置を、絞り５２の回転角度（絞り位置バー４３の変更量）とオフセット値から算出する（Ｓ３４）。そして、算出した照明範囲をリング照明部１６に指示する（Ｓ３５）。
【００６５】
ステップＳ３４及び３５の処理では、例えば、オフセット値が「０」であれば、絞り位置バー４３の変更量（開口部５２ａの角度の変化量）だけリング照明部１６の点灯位置を移動させる。また、オフセット値が「＋９０」であれば、絞り５２の開口部５２ａの位置との差がオフセット値「＋９０°」となる位置をリング照明部１６の点灯位置として指示する。
【００６６】
ここで、絞り５２の開口部５２ａを、図８の光軸２３の右側の位置に配置し、そのときリング照明部１６のブロックＳ２とブロックＳ４を点灯状態に設定した場合を例にとり、観察装置５１の動作を説明する。
【００６７】
この状態で登録ボタン４５が押下されると、制御部１９は、初期状態（０°）からの開口部５２ａの位置の変化量を取得し、さらに、リング照明部１６の点灯位置を取得する。この場合、ブロックＳ２とブロックＳ４が点灯しているので、開口部５２ａに対してそれぞれ時計回りに９０°の位置と、反時計回りに９０°の位置のブロックを照明方向として取得する。そして、それらの相対位置関係を示す角度差をオフセット値としてメモリに記録する。
【００６８】
次に、斜め観察の方向を変更するために絞り位置バー４３を９０°の位置に変更する。絞り位置バー４３が９０°の位置に変更されると、絞り５２の開口部５２ａは、図１の右側から正面の位置に移動する。このときの観察側面は、試料１４の正面１４ｃ（図８参照）となる。
【００６９】
制御部１９は、絞り５２の回転角度である９０°とオフセット値から新たな照明方向を計算する。この場合、絞り５２の変更された開口部５２ａの位置にオフセット値の＋９０°と−９０°を加算した位置になるブロックＳ３、Ｓ１を新たな照明方向として設定する（図３参照）。この照明方向の変更に応じて、制御部１９は、設定画面４０のブロックＳ３、Ｓ１に対応する照明位置ボタン４４ａ、４４ｂを選択状態に変更する。
【００７０】
このように、絞り５２の開口部５２ａの位置と、リング照明部１６の点灯位置の角度差をオフセット値として記憶しておくことで、観察方向を変更するために絞り５２の位置を変更したときに、リング照明部１６の照明の方向を絞り位置の変更に連動して自動的に変更することができる。
【００７１】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え以下の効果が得られる。斜め観察の方向を変更したときに、その変更に連動して斜照明の照明方向（リング照明部１６の照明の方向）を自動的に変更することができるので、観察者が観察方向を変える毎に照明方向を変更する操作を行う必要が無くなり作業性が向上する。特に、同じ形状の複数の試料の特定部位を観察方向を切り替えて繰り返し観察するルーチン検査などにおいて、観察者の操作上の負担を大幅に軽減することができる。
【００７２】
次に、図１３は、第３の実施の形態の観察装置６１の構成を示す図である。図１３において、図１と同じ部材には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。この第３の実施の形態は、遮光部材６２によりリング照明部１６の照明方向を制限するものである。
【００７３】
遮光部材６２は、薄い円形の板でできており、光軸２３と同心の開口部６２ａと、光軸２３と偏心した位置にある開口部６２ｂを有する。
モータ６３は、絞り６２を着脱するためのものである。モータ６４は、遮光部材６２を光軸２３を中心に回転させるためのものである。モータ６４には、遮光部材６２の回転角度を検出するための回転角度センサ６５が取り付けられている。モータ６４及び６４は、制御部１９により制御される。モータ６４と制御部１９は、遮光位置変更手段に対応する。
【００７４】
遮光部材６２の近傍には、遮光部材６２の原点位置を検出するための位置センサ６６が設けられている。
図１４は、遮光部材６２を下方向（図１３の垂直下方向）から見た図であり、図１４にはリング照明部１６の発光素子１６ａも合わせて示してある。
【００７５】
リング照明部１６は、円周上に環状に複数の発光素子１６ａが配置されており、その下部に遮光部材６２が配置されている。遮光部材６２は、中心部の開口部６２ａと、光軸２３に対して偏心した位置にある開口部６２ｂとを有する。また、遮光部材６２の外周には、基準位置を検出するための突き出し部６２ｃが設けられている。遮光部材６２を回転させたときに突き出し部６２ｃが位置センサ６５の検出部を通過するように位置センサ６５が配置されている。
【００７６】
図１５は、モニタ２０に表示される第３の実施の形態の操作画面４０の一例を示す図である。以下、図６と同じ要素には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。
図１５は、斜め照明ボタン４６ａがオン、斜照明ボタン４６ａがオンに設定されたときの状態を示している。
【００７７】
照明位置バー４７は、遮光部材６２の偏心した開口部６２ｂの位置を指定するためのものである。この照明位置バー４７を右矢印方向にスライドさせると、遮光部材６２の開口部６２ｂの時計方向の回転角度が大きくなり、左矢印方向にスライドさせると、反時計方向の回転角度が大きくなる。
【００７８】
図１５の例は、照明位置バー４７が２７０°の位置に設定されている場合を示しており、この場合の遮光部材６２の開口部６２ｂは、図１３の正面から見て裏側の位置にある。
次に、絞り位置の調整を行った後、照明の方向を調整する場合の動作を説明する。観察者は、斜照明ボタン４６ａをオンに設定して斜照明の方向を調整する状態にする。斜照明ボタン４６ａが選択されると、制御部１９はモータ６３を駆動して遮光部材６２を光軸２３上に挿入する。遮光部材６２が光軸２３上に配置されると、制御部１９はモータ６４を駆動して遮光部材６２を回転させる。そして、遮光部材６２の突き出し部６２ｃが位置センサ５３の検出位置まで回転したならモータ２４を停止させる。この位置が遮光部材６２の原点位置である。遮光部材６２が原点位置に移動すると、制御部１９は、照明位置バー４７を０°の位置に設定する。原点位置への移動が完了した時点で、照明位置バー４７が有効となる。
【００７９】
遮光部材６２が原点位置にあるとき、リング照明部１６からの照明光は、遮光部材６２の開口部６２ｂを通過した照明光のみとなる。これにより照明方向が制限され斜照明が行われる。図１３の例では、遮光部材６２の開口部６２ｂが光軸２３の右側にあるため、リング照明部１６の右側のブロックの照明光Ｌ１は、開口部６２ｂを通過して試料１４に照射されるが、他の方向からの照明光は遮光部材６２により遮られている。
【００８０】
観察者が、照明位置バー４７の位置を変更すると、制御部１９は、照明位置バー４７の変更量に応じてモータ６４を回転させる。これにより、遮光部材６２の開口部６２ｂの位置が変化し、試料１４に対する照明方向を変えることができる。
【００８１】
次に、操作画面４０の登録ボタン４５を操作すると、制御部１９は、絞り位置バー４３の位置から絞り５２の開口部５２ａの位置を取得し、同時に照明位置バー４７の位置から照明方向を取得する。そして、絞り５２の開口部５２ａの位置と照明方向の相対位置関係を算出し、両者の差をオフセット値としてメモリに記録する。
【００８２】
登録が完了した後、絞り位置バー４３が変更されると、制御部１９は、変更量に応じてモータ２４を駆動して絞り５２を回転させる。制御部１９は、絞り位置バー４３の設定角度と、メモリに記憶してあるオフセット値に基づいて、遮光部材６２の開口部６２ｂの角度を算出する。そして、モータ６４をその角度分だけ回転させる。
【００８３】
上記のように観察方向を変えるために絞り５２の開口部５２ａの位置が変更されると、その位置の変更に連動して遮光部材６２の開口部６２ｂの位置が自動的に変更され、斜照明の照明方向が変更される。
【００８４】
上述した第３の実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加え以下のような効果を有する。斜め観察の観察方向の変更に連動して斜照明の方向を自動的に変更することができるので、観察方向を変更する毎に、観察者が照明方向を変更する必要がなくなり、観察の作業性が向上する。
【００８５】
本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
（１）上述した実施の形態では、環状に発光素子１６が配置されたリング照明部１６を用いているが、リング状の照明部に限らず、複数個のスポット照明であっても良い。その場合、複数個のスポット照明を光軸中心に同一円周上で等間隔に配置し、発光面の光軸の角度が同一になるように配置し、複数個のスポット照明を個別に点灯制御する。
（２）実施の形態は、パーソナルコンピュータ１８と制御部１９を別の装置で構成したが、１つの装置で構成しても良い。
（３）リング照明部１６のブロック数は４つに限らず、５以上または３以下でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図３】リング照明部の構成を示す図である。
【図４】絞りの構成を示す図である。
【図５】制御部の構成を示す図である。
【図６】操作画面の一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図９】絞りの構成を示す図である。
【図１０】操作画面の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態の観察装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態の観察装置の構成を示す図である。
【図１４】遮光部材の構成を示す図である。
【図１５】操作画面の一例を示す図である。
【図１６】従来の観察装置の構成を示す図である。
【図１７】従来の観察装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１１、５１、６１ 観察装置
１２ 対物レンズ
１３ 結像レンズ
１４ 試料
１５ ステージ
１６ リング照明部
１７ 撮像部
１８ ＰＣ
１９ 制御部
２０ モニタ
２１、５２ 絞り
６２ 遮光部材−
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察物の所定の部位の光学像を得るための観察光学系と、
前記観察光学系の光軸から偏心した位置に開口部を有する絞りと、
前記絞りを回転させて前記開口部の位置を変更する絞り位置変更手段と、
前記光軸に対して傾斜した方向から前記観察物を照明する斜照明手段と、
前記斜照明手段の照明の方向を変更する照明方向変更手段とを備える観察装置。
【請求項２】
設定された前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す情報を記憶する記憶手段と、
前記絞りの前記開口部の位置が変更されたとき、前記記憶手段に記憶されている相対位置を示す前記情報に基づいて、前記開口部の位置の変更に連動して前記斜照明手段の照明方向を変更するよう前記照明方向変更手段を制御する制御手段を備える請求項１記載の観察装置。
【請求項３】
前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向を指示する操作部と、
前記操作部で指示された前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す前記情報を登録する登録手段とを備える請求項２記載の観察装置。
【請求項４】
前記斜照明手段の一部の照明光を通過させる第２の開口部を有する遮光手段と、
前記絞りの前記開口部の位置が設定されたとき、前記遮光手段の前記第２の開口部の位置を変更して前記斜照明手段から前記観察物に照射される照明の方向を変更する遮光位置変更手段とを備える請求項１記載の観察装置。
【請求項５】
前記斜照明手段は、環状に配列された複数の発光素子からなり、
前記照明方向変更手段は、前記複数の発光素子の内の所定の位置の発光素子を点灯させることで照明方向を変更する請求項１記載の観察装置。
【請求項６】
前記斜照明手段は、円周方向に複数のブロックに分割された複数の発光素子を有し、
前記照明方向変更手段は、前記ブロック単位で点灯を制御することで照明方向を変更する請求項１記載の観察装置。
【請求項１】
観察物の所定の部位の光学像を得るための観察光学系と、
前記観察光学系の光軸から偏心した位置に開口部を有する絞りと、
前記絞りを回転させて前記開口部の位置を変更する絞り位置変更手段と、
前記光軸に対して傾斜した方向から前記観察物を照明する斜照明手段と、
前記斜照明手段の照明の方向を変更する照明方向変更手段とを備える観察装置。
【請求項２】
設定された前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す情報を記憶する記憶手段と、
前記絞りの前記開口部の位置が変更されたとき、前記記憶手段に記憶されている相対位置を示す前記情報に基づいて、前記開口部の位置の変更に連動して前記斜照明手段の照明方向を変更するよう前記照明方向変更手段を制御する制御手段を備える請求項１記載の観察装置。
【請求項３】
前記絞りの前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向を指示する操作部と、
前記操作部で指示された前記開口部の位置と前記斜照明手段の照明方向の相対位置を示す前記情報を登録する登録手段とを備える請求項２記載の観察装置。
【請求項４】
前記斜照明手段の一部の照明光を通過させる第２の開口部を有する遮光手段と、
前記絞りの前記開口部の位置が設定されたとき、前記遮光手段の前記第２の開口部の位置を変更して前記斜照明手段から前記観察物に照射される照明の方向を変更する遮光位置変更手段とを備える請求項１記載の観察装置。
【請求項５】
前記斜照明手段は、環状に配列された複数の発光素子からなり、
前記照明方向変更手段は、前記複数の発光素子の内の所定の位置の発光素子を点灯させることで照明方向を変更する請求項１記載の観察装置。
【請求項６】
前記斜照明手段は、円周方向に複数のブロックに分割された複数の発光素子を有し、
前記照明方向変更手段は、前記ブロック単位で点灯を制御することで照明方向を変更する請求項１記載の観察装置。
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１７５３１６（Ｐ２００９−１７５３１６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３９９（Ｐ２００８−１２３９９）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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