JP4933878B2 - 顕微鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の異なる波長域の照明光を用いて標本の観察または検査を行う顕微鏡装置に関する。

従来、半導体製造プロセスでは、デバイスパターンの欠陥検査や構造観察などに光学顕微鏡が広く使用されている。近年、デバイスパターンの微細化および複雑化が急速に進んでおり、光学顕微鏡においては解像度のさらなる向上が要望されている。これに対して、紫外光を照明光に用いて高解像度化を実現した紫外線顕微鏡が開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。紫外線顕微鏡では、近紫外光と呼ばれる波長３００〜４００ｎｍの光から深紫外光と呼ばれる波長２００〜３００ｎｍの光にわたる広範な紫外光が照明光として利用される。

ところで、半導体デバイス等に用いられるＡｌやＣｕ等の材料は、波長域が異なる紫外光に対して異なる反射率および吸収率を有しており、紫外線顕微鏡では、この特性を利用した欠陥検査や構造解析等が行われている。具体的には、例えば照明に用いる紫外光の波長域を変化させて半導体デバイスを観察し、そのときのデバイス材料の反射率の変化を観察画像の画素値の変化によって検出することでデバイス材料を特定することが行われている。

特開２００６−１５４２３７号公報 特開２００３−３２２８０１号公報 特開２００２−９０６４０号公報

しかしながら、従来の紫外線顕微鏡では、光源の分光出力特性（発光スペクトルの分布特性）、顕微鏡光学系全体の分光透過率特性、観察画像を生成する撮像装置の分光感度特性などに起因し、紫外光の波長域の変化に応じた標本の反射率の変化と、観察画像の画素値の変化とが正確に対応しない場合があるという問題があった。具体的には、例えば照明に用いる紫外光の波長域を変化させることで、実際には標本の反射率が１．５倍変化するにもかかわらず、観察画像の画素値が正確に１．５倍変化しない場合があるという問題があった。

また、照明に用いる紫外光の波長域を拡大させた場合には、標本の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とが正確に対応しないばかりか、標本に照射される紫外光のエネルギーが増大し、標本に大きなダメージが与えられる恐れがあるという問題があった。具体的には、例えばレジストを塗布した半導体デバイスが標本とされる場合、過度の紫外光照射によってレジストが破壊される恐れがあるという問題があった。この他にも、波長域を拡大させた場合には、撮像装置で受光される観察光量が増大し、観察画像が飽和する恐れ、つまり撮像素子の高輝度飽和現象が発生する恐れがあるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明光の波長域の変化に応じた標本の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができ、照明光の波長域を拡大させた場合には、標本に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡装置は、光源が発した光の中から選択的に抽出する複数の異なる波長域の照明光の光量を変化させる光量調整手段を有し、複数の前記異なる波長域の照明光を光量比可変に射出する光源装置と、複数の前記異なる波長域の中から組み合わせられる２つの該異なる波長域ごとに所定反射率比を有した基準サンプルと、前記光源装置が射出した前記異なる波長域ごとの前記照明光を前記基準サンプルに照射する照明手段と、前記照明光が照射された前記基準サンプルの基準観察像を結像する結像手段と、前記異なる波長域ごとに前記基準観察像を撮像して基準観察画像を生成する撮像手段と、前記異なる波長域ごとに前記基準観察画像の画素値の統計値を算出する画像処理手段と、前記光源装置が射出する前記照明光の前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記所定反射率比と前記統計値とをもとに定められる前記光量調整手段の設定値を記憶した記憶テーブルと、前記波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記光量調整手段を設定変更させる制御を行う設定制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、光源が発した光の中から選択的に抽出する複数の異なる波長域の照明光の光量を変化させる光量調整手段を有し、複数の前記異なる波長域の照明光を光量比可変に射出する光源装置と、複数の前記異なる波長域の中から組み合わせられる２つの該異なる波長域ごとに所定反射率比を有した基準サンプルと、前記光源装置が射出した前記照明光を前記基準サンプルに照射する照明手段と、前記照明光が照射された前記基準サンプルの基準観察像を結像する結像手段と、前記基準観察像を形成する観察光の分光強度分布を計測し、該分光強度分布の前記異なる波長域ごとの統計値を算出する分光計測手段と、前記光源装置が射出する前記照明光の前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記所定反射率比と前記統計値とをもとに定められる設定値を記憶した記憶テーブルと、前記波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記光量調整手段を設定変更させる制御を行う設定制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光量調整手段は、前記異なる波長域ごとに前記照明光の光量を変化させる波長別光量調整手段と、前記異なる波長域を一括して前記照明光の光量を変化させる一括光量調整手段との少なくとも一方を有し、前記記憶テーブルは、前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記波長別光量調整手段および前記一括光量調整手段の少なくとも一方の前記設定値を記憶し、前記設定制御手段は、前記波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記波長別光量調整手段および前記一括光量調整手段の少なくとも一方を設定変更させる制御を行うことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記統計値は、平均値、最大値、中央値または最頻値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記記憶テーブルは、前記光源装置が射出する前記照明光の全光量を前記波長域の組み合わせパターンごとに等しくさせる前記設定値を記憶することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記結像手段によって結像される観察像を撮像して観察画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段の分光感度情報をもとに定められる該撮像手段の撮像パラメータを前記異なる波長域ごとに記憶した撮像パラメータ記憶テーブルと、前記波長指示情報に応じ、前記撮像パラメータ記憶テーブルに記憶された前記撮像パラメータに基づいて前記撮像手段に前記撮像パラメータを変更させる制御を行う撮像制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記撮像パラメータは、前記撮像手段の露出時間またはゲインであることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光源装置は、光源が発した光を集光し、自光学系の光軸に対して傾斜した平行光を射出する集光光学系と、前記平行光を複数の前記異なる波長域ごとに選択的に反射させる選択反射光学系と、前記異なる波長域ごとに、前記選択反射光学系が反射した反射光を該反射光に対応する前記選択反射光学系の反射光軸に対して対称に折り返して射出する折返光学系と、前記異なる波長域ごとに、前記反射光の光路を選択的に遮断および開放するシャッタ手段と、を備え、前記選択反射光学系は、前記折返光学系が射出した折返光を再反射させ、前記集光光学系は、前記選択反射光学系が再反射させた再反射光を集光して前記光源の光源像を結像し、前記波長別光量調整手段は、前記異なる波長域ごとに、前記反射光の光路に設けられ、該反射光の光量を変化させ、前記一括光量調整手段は、前記光源から前記選択反射光学系に至る第１光路または前記選択反射光学系から前記光源像に至る第２光路の少なくとも一方に設けられ、該第１光路および該第２光路を通過する光の光量を変化させることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記選択反射光学系は、複数の前記異なる波長域のうち１つの波長域の前記平行光を択一的に反射させるとともに該１つの波長域以外の前記平行光を透過させる選択反射素子を複数有し、前記折返光学系は、前記異なる波長域ごとに、前記選択反射素子の反射光軸上に配置され、該選択反射素子によって反射された前記反射光を該反射光に対応する前記反射光軸に対して対称に折り返して射出することを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡装置によれば、照明光の波長域の変化に応じた標本の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができ、照明光の波長域を拡大させた場合には、標本に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。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。また、図面の記載において、同一部分には同一符号を付して示している。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡装置としての紫外線顕微鏡装置１００の全体構成を示す図である。この図に示すように、紫外線顕微鏡装置１００は、大別して顕微鏡本体１０１と、光源装置１０２と、制御装置１０３とを備える。

顕微鏡本体１０１は、標本１が載置されるステージ２と、標本１の上部に配置される対物レンズ３と、レボルバ４を介して対物レンズ３を保持するとともに焦準機構５を介してステージ２を支持する架台６と、架台６の上部に載置された投光管７と、鏡筒８を介して投光管７上に搭載された接眼ユニット９と、標本１と交換自在にステージ２上に載置される基準サンプル１０とを備える。基準サンプル１０は、利用者によってステージ２上に適宜載置されるか、図示しない搬送機構等によってステージ２に対し、搬出入自在に設けられる。

光源装置１０２は、内部に光源を備え、この光源が発した光の中から複数の異なる波長域の紫外光を抽出して光量比可変に射出する波長選択ユニット１１と、波長選択ユニット１１が射出する紫外光を受光して顕微鏡本体１０１へ導入する光ファイバ１２と、波長選択ユニット１１に対して電気的に接続され、波長選択ユニット１１の設定制御および駆動制御を行う駆動ユニット１３とを備える。

対物レンズ３は、レボルバ４に対して着脱自在に取り付けられ、レボルバ４の回転動作に応じてステージ２上に配置される。ステージ２は、図示しない平面駆動機構によって対物レンズ３の光軸に直交した面内で自在に移動され、対物レンズ３に対する標本１または基準サンプル１０の観察位置を変化させる。また、ステージ２は、焦準機構５によって昇降移動され、対物レンズ３に対する標本１または基準サンプル１０の焦点合わせを行う。

投光管７は、内部に図示しない照明光学系と観察光学系とを備え、上部に撮像装置としてのカメラ１４を備える。投光管７は、ファイバコネクタ７ａを介して光ファイバ１２が取り付けられており、この光ファイバ１２を介して波長選択ユニット１１から導入される紫外光を、照明光学系によって対物レンズ３を介し、照明光として標本１または基準サンプル１０に照射する。また、投光管７は、照明光学系によって照明された標本１または基準サンプル１０の観察像を、対物レンズ３と協働し、観察光学系によって結像する。カメラ１４は、この観察像を撮像して観察画像を生成し、その観察画像データを制御装置１０３へ出力する。

鏡筒８は、内部に図示しない結像レンズを有しており、ステージ２の下部に配置された図示しない照明装置によって照射される可視光をもとに、対物レンズ３と協働し、標本１の可視観察像を結像する。この可視観察像は、接眼ユニット９を介して目視観察される。

制御装置１０３は、画像データ等、各種情報の入力、出力、表示および記憶をそれぞれ行う入力部１５、出力部１６、表示部１７および記憶部１８と、紫外線顕微鏡装置１００が行う処理および動作を制御する制御部１９とを備える。制御装置１０３は、例えばパーソナルコンピュータを用いて構成される。

入力部１５は、キーボード、マウス、通信装置等を用いて構成され、表示部１７によって表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）を介して各種設定パラメータ等の入力を行う。出力部１６は、通信装置、携帯型記憶媒体等を用いて構成され、観察画像データを含む各種観察データおよび処理データ等を外部に出力する。表示部１７は、液晶ディスプレイ等を用いて構成され、観察画像、設定情報および報知情報等を表示する。

記憶部１８は、ハードディスク、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を用いて構成され、紫外線顕微鏡装置１００を制御するための制御プログラムを記憶するとともに、観察画像データを含む各種観察データや各部の設定パラメータ等を記憶することができる。特に、記憶部１８は、波長選択ユニット１１が抽出して射出する紫外光の波長域の組み合わせパターンごとに、後述するＮＤフィルタの設定値を記憶したＮＤ設定値記憶テーブル１８ａを保持している。

制御部１９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、記憶部１８に記憶された制御プログラムを実行して紫外線顕微鏡装置１００における各部の処理および動作を制御する。特に、制御部１９は、光源装置１０２の制御を行う光源制御部１９ａと、観察画像を処理する画像処理部１９ｂとを備える。設定制御手段としての光源制御部１９ａは、波長選択ユニット１１に射出させる紫外光の波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶された設定値に基づいて駆動ユニット１３に波長選択ユニット１１内のＮＤフィルタを設定変更させる制御を行う。画像処理部１９ｂは、観察画像データをもとに、観察画像に対する各種処理を行い、特に観察画像の画素値の統計値を算出する。なお、制御部１９および記憶部１８については、別途詳述する。

つづいて、波長選択ユニット１１について説明する。図２は、波長選択ユニット１１が内部に備える波長選択光学系１０４の要部構成を示す図である。この図に示すように、波長選択光学系１０４は、光源２１と、集光光学系としてのコレクタレンズ２２と、選択反射光学系２３と、折返光学系２４Ａ〜２４Ｃと、全反射ミラー２５と、シャッタ３１と、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃと、一括光量調整手段としてのＮＤフィルタ３３と、波長別光量調整手段としてのＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃとを備える。

光源２１は、水銀ランプ、水銀キセノンアークランプ、メタルハライドランプ等、近紫外域から深紫外域の紫外光を含んだ光を発するランプが用いられる。光源２１の発光部は、コレクタレンズ２２の前側焦平面上であってコレクタレンズ２２の光軸２０から外れた位置（図２では、光軸２０から上方向に外れた位置）に配置される。

コレクタレンズ２２は、光源２１から発せられる光を集光し、光軸２０に対して傾斜した平行光４１を射出する。射出された平行光４１は、ＮＤフィルタ３３を介して選択反射光学系２３に入射する。なお、平行光４１は、厳密に平行な光束に限定されず、略平行な光束を含むものである。これに応じて、光源２１の発光部の配置位置は、厳密にコレクタレンズ２２の前側焦平面上に限定されるものではなく、この前側焦平面の近傍であればよい。

選択反射光学系２３は、光軸２０上に直列に配設されたダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃを用いて構成されている。ダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃは、平行光４１に含まれる異なる所定波長域の紫外光を各々反射させ、この反射させる波長域以外の光を透過させる。例えば、ダイクロイックミラー２３Ａは、２４０〜２９０ｎｍの波長域（以下、第１波長域と呼ぶ。）の紫外光を反射させ、この波長域以外の光を透過させる。同様に、ダイクロイックミラー２３Ｂ，２３Ｃは、それぞれ２９０〜３３０ｎｍの波長域（以下、第２波長域と呼ぶ。）、３３０〜３８５ｎｍの波長域（以下、第３波長域と呼ぶ。）の紫外光を反射させ、この反射させる波長域以外の光を透過させる。

折返光学系２４Ａ〜２４Ｃは、それぞれダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃの反射光軸２０Ａ〜２０Ｃ上に配置され、ダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃが各々反射させた第１〜第３波長域の反射光４２Ａ〜４２Ｃを受光するとともに、この受光した各反射光４２Ａ〜４２Ｃを各々反射光軸２０Ａ〜２０Ｃに対して対称に折り返して射出する。なお、反射光軸２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃが光軸２０を反射した光軸に相当する。

折返光学系２４Ａは、結像レンズ２６Ａと凹面鏡２７Ａとを用いて構成されている。結像レンズ２６Ａは、第１波長域の紫外光に対して収差補正され、所定の焦点距離を有したレンズであり、コレクタレンズ２２の射出瞳ＥＰ１から反射光軸２０Ａに沿って、その所定の焦点距離以上に離れた位置に配置されている。結像レンズ２６Ａは、反射光４２Ａを集光し、後側焦平面上に光源２１の第１中間像４３Ａを結像する。

凹面鏡２７Ａは、所定の曲率半径で形成された球面の反射面２７Ａａを有し、反射光軸２０Ａ上で、第１中間像４３Ａから反射光軸２０Ａ方向にその所定の曲率半径と等しい距離だけ離れた位置に配置されている。この配置位置は、結像レンズ２６Ａによる射出瞳ＥＰ１の共役位置に相当する。凹面鏡２７Ａは、ＮＤフィルタ３４Ａを介し、第１中間像４３Ａから発せられる光を集光するとともに、反射光軸２０Ａに対して第１中間像４３Ａと対称な位置に光源２１の第２中間像４４Ａを結像する。この第２中間像４４Ａから発せられる光は、再び結像レンズ２６Ａを介し、反射光軸２０Ａに対して反射光４２Ａと対称な平行光である折返光４５Ａとして射出される。

ここで具体的に、例えば結像レンズ２６Ａの焦点距離を５０ｍｍとした場合、この結像レンズ２６Ａは、反射光軸２０Ａ上で射出瞳ＥＰ１から５０ｍｍ以上離れた位置に配置される。その配置位置を射出瞳ＥＰ１から１００ｍｍとすると、結像レンズ２６Ａによる射出瞳ＥＰ１の共役位置は、結像レンズ２６Ａから１００ｍｍの位置となり、この位置に凹面鏡２７Ａが配置される。このとき、第１中間像４３Ａは結像レンズ２６Ａから５０ｍｍの位置に結像されるため、凹面鏡２７Ａの曲率半径は、この第１中間像４３Ａからの距離に等しく５０（＝１００−５０）ｍｍとされる。この場合、第２中間像４４Ａは、結像レンズ２６Ａから５０ｍｍの位置で、かつ反射光軸２０Ａに対して第１中間像４３Ａと対称な位置に結像される。

折返光学系２４Ｂ，２４Ｃは、折返光学系２４Ａと同様に、それぞれ結像レンズ２６Ｂ，２６Ｃと凹面鏡２７Ｂ，２７Ｃとを用いて構成されている。結像レンズ２６Ｂ，２６Ｃは、それぞれ第２および第３波長域の紫外光に対して収差補正され、所定の焦点距離を有したレンズであり、コレクタレンズ２２の射出瞳ＥＰ２から光軸２０および反射光軸２０Ｂ，２０Ｃに沿って、各々所定の焦点距離以上に離れた位置に配置されている。結像レンズ２６Ｂ，２６Ｃは、それぞれ反射光４２Ｂ，４２Ｃを集光し、後側焦平面上に光源２１の第１中間像４３Ｂ，４３Ｃを結像する。

凹面鏡２７Ｂ，２７Ｃは、それぞれ所定の曲率半径で形成された球面の反射面２７Ｂａ，２７Ｃａを有し、反射光軸２０Ｂ，２０Ｃ上で、第１中間像４３Ｂ，４３Ｃから反射光軸２０Ｂ，２０Ｃ方向に各々所定の曲率半径と等しい距離だけ離れた位置に配置されている。この配置位置は、それぞれ結像レンズ２６Ｂ，２６Ｃによる射出瞳ＥＰ２の共役位置に相当する。凹面鏡２７Ｂ，２７Ｃは、それぞれＮＤフィルタ３４Ｂ，３４Ｃを介し、第１中間像４３Ｂ，４３Ｃから発せられる光を集光するとともに、反射光軸２０Ｂ，２０Ｃに対して各々第１中間像４３Ｂ，４３Ｃと対称な位置に光源２１の第２中間像４４Ｂ，４４Ｃを結像する。この第２中間像４４Ｂ，４４Ｃから発せられる光は、再び結像レンズ２６Ｂ，２６Ｃを介し、それぞれ反射光軸２０Ｂ，２０Ｃに対して反射光４２Ｂ，４２Ｃと対称な平行光である折返光４５Ｂ，４５Ｃとして射出される。

折返光学系２４Ａ〜２４Ｃから射出される折返光４５Ａ〜４５Ｃは、それぞれダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃによって再反射され、この再反射された各再反射光は、ダイクロイックミラー２３Ａを介して同軸に合成されて合成光４６とされる。合成光４６は、ＮＤフィルタ３３を介し、光軸２０に対して平行光４１と対称に、かつ逆向きにコレクタレンズ２２に入射する。

コレクタレンズ２２は、第１〜第３波長域の紫外光に対して収差補正されており、合成光４６に含まれる第１〜第３波長域の各紫外光を、全反射ミラー２５を介して同一位置に収束させる。これによって、第１〜第３波長域の各紫外光に対応する光源２１の光源像４７Ａ〜４７Ｃが同一位置にテレセントリックに結像される。この光源像４７Ａ〜４７Ｃは、それぞれ第１〜第３波長域の紫外光に対する２次光源となり、光源像４７Ａ〜４７Ｃを統合した光源像４７は、第１〜第３波長域を合成した紫外光の２次光源となる。

光ファイバ１２は、入射端面１２ａが光源像４７の結像位置に配置されている。光ファイバ１２は、光源像４７から発せられる紫外光を入射端面１２ａから受光し、投光管７に取り付けられた射出端面から射出する。これによって、光源装置１０２は、第１〜第３波長域を合成した紫外光を照明光として投光管７に導入する。

一方、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃは、それぞれ第１中間像４３Ａ〜４３Ｃ近傍に配置されており、図示しない開閉駆動機構によって開閉されることで、結像レンズ２６Ａ〜２６Ｃが収束する光の光路を各々選択的に遮断および開放する。各開閉駆動機構は、駆動ユニット１３と電気的に接続されており、駆動ユニット１３からの指示に基づいて各々シャッタ３２Ａ〜３２Ｃを開閉させる。なお、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃは、結像レンズ２６Ａ〜２６Ｃが収束する光の光路に限定されず、凹面鏡２７Ａ〜２７Ｃを介した光の光路、もしくはこれら両方の光路を遮断するものでもよい。

ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃは、例えば、周方向に開口領域の割合が変化するように複数の開口部が設けられた円盤状部材が用いられ、この円盤状部材が図示しない回転駆動機構によって回転駆動されることで、それぞれ第１中間像４３Ａ〜４３Ｃから凹面鏡２７Ａ〜２７Ｃを介して第２中間像４４Ａ〜４４Ｃに至る光の通過光量を変化させる。各回転駆動機構は、駆動ユニット１３と電気的に接続されており、駆動ユニット１３からの指示に基づいて各々ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃ（円盤状部材）を回動させる。なお、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃは、それぞれ第１中間像４３Ａ〜４３Ｃから第２中間像４４Ａ〜４４Ｃに至る光の通過光量を変化させるものに限定されず、ダイクロイックミラー２３Ａ〜２３Ｃと凹面鏡２７Ａ〜２７Ｃとの間を各々往復する光の通過光量を変化させるものであればよい。

ＮＤフィルタ３３は、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃと同様に構成されており、駆動ユニット１３からの指示に基づいて回動されることで、平行光４１および合成光４６の通過光量を変化させる。なお、ＮＤフィルタ３３は、平行光４１または合成光４６のいずれか一方の通過光量を変化させるものでもよく、光源２１からコレクタレンズ２２に至る光と、コレクタレンズ２２から全反射ミラー２５を介して光ファイバ１２に至る光との少なくとも一方の通過光量を変化させるものでもよい。

シャッタ３１は、図示しないスライド駆動機構によって、光源２１からコレクタレンズ２２に至る光路中に挿脱自在に配置される。スライド駆動機構は、駆動ユニット１３と電気的に接続されており、駆動ユニット１３からの指示に基づいてシャッタ３１を光路中に挿脱させる。シャッタ３１は、光路中に配置された場合、光源２１から波長選択光学系１０４に供給される光を遮断するとともに、光ファイバ１２を介して光源装置１０２から射出される紫外光を遮断する。なお、シャッタ３１は、平行光４１と、合成光４６と、コレクタレンズ２２から光ファイバ１２に至る紫外光との少なくとも一つを遮断するものでもよい。

以上のように構成された波長選択ユニット１１において、第１〜第３波長域の紫外光は、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃを適宜組み合わせて開閉させることで選択的に抽出され、ＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを適宜組み合わせて回動させることで光量比可変および全光量可変に合成されて射出される。

つづいて、光源装置１０２が射出する紫外光の波長域の組み合わせパターンに応じたＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの設定制御について説明する。

紫外線顕微鏡装置１００では、後述のようにあらかじめ定められるＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの設定値が、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃによって選択される波長域の組み合わせパターンごとにＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶される。この記憶される設定値は、顕微鏡本体１０１と光源装置１０２とにおける分光特性の影響を補正し、第１〜第３波長域ごとに等しい感度で標本１の観察画像を生成可能な波長域間光量比を実現する設定値である。ここで、顕微鏡本体１０１における分光特性には、カメラ１４の分光感度特性と、顕微鏡本体１０１内で観察に寄与する光学系全体の分光透過率特性とが含まれ、光源装置１０２における分光特性には、光源２１の分光出力特性と、波長選択光学系１０４全体の分光透過率特性と、光ファイバ１２の分光透過率特性とが含まれる。

光源制御部１９ａは、例えば入力部１５から波長指示情報が入力された場合、この波長指示情報によって指示される波長域の組み合わせパターンに応じて駆動ユニット１３にシャッタ３２Ａ〜３２Ｃを開閉させるとともに、この波長域の組み合わせパターンに対応付けてＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶された設定値に基づいて、駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの少なくとも１つを設定変更させる。

これによって、紫外線顕微鏡装置１００では、波長域の組み合わせパターンが指示されるごとに、その波長域の組み合わせパターンに応じてＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４ＣをＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶された状態に設定させることができ、標本１の観察画像を第１〜第３波長域ごとに等しい感度で生成することができる。この結果、紫外線顕微鏡装置１００では、波長指示情報に応じて光源装置１０２から射出させる紫外光の波長域を変化させても、常に標本１の分光反射率に応じた明るさの観察画像を生成することができ、標本１の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができる。

また、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶される各設定値は、照明光として光源装置１０２が射出する紫外光の全光量が波長域の組み合わせパターンごとに等しくなるようにあらかじめ定められている。このため、紫外線顕微鏡装置１００では、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量を一定に維持させることができ、波長指示情報に応じて波長域の組み合わせ数を増加させる場合、つまり紫外光の波長域を拡大させる場合でも、標本１に照射させる紫外光のエネルギーを増大させることがなく、標本１に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる。

図３は、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａの一例を示す図である。図３において、「○」印は、波長選択ユニット１１によって抽出される波長域、つまりシャッタ３２Ａ〜３２Ｃによって開放される波長域を示し、「×」印は、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃによって遮断される波長域を示している。また、「一括ＮＤフィルタ」は、ＮＤフィルタ３３に対応し、「第１〜第３ＮＤフィルタ」は、それぞれＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃに対応する。なお、各ＮＤフィルタの設定値は、その透過率（％）によって示されている。また、「−」印は、所定のデフォルト値もしくは任意の透過率として構わないことを示している。

この場合、光源制御部１９ａは、波長指示情報に応じてＮＤ設定値記憶テーブル１８ａを参照し、この波長指示情報が指示する波長域の組み合わせパターンに対応付けて記憶された「第１〜第３ＮＤフィルタ」の設定値に基づいて、駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを設定変更させ、波長域間光量比を設定させる。同様に、「一括ＮＤフィルタ」の設定値に基づいて駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３を設定変更させ、光源装置１０２から射出する紫外光の全光量を設定させる。具体的には、例えば波長指示情報によって第１および第２波長域の組み合わせが指示された場合、光源制御部１９ａは、ＮＤフィルタ３４Ａ，３４Ｂの透過率をそれぞれ１００％および６０％に設定し、ＮＤフィルタ３４Ｃの透過率を現状維持させるとともに、ＮＤフィルタ３３の透過率を５０％に設定する。

つづいて、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａにあらかじめ記憶させる各設定値の取得方法について説明する。図４は、その取得作業手順を示すフローチャートである。また、図５は、この取得作業において利用されるＧＵＩ画面５０の一例を示す図である。ＧＵＩ画面５０は、表示部１７が備えるディスプレイ上に表示され、各種パラメータの入力および結果の表示等は、このＧＵＩ画面５０を介して行われる。

まず、図４に示すように、標本１に替えて基準サンプル１０をステージ２上に設置する（ステップＳ１０１）。この状態で、カメラ１４によって基準サンプル１０を観察可能なように紫外線顕微鏡装置１００をセットアップする。ここで、基準サンプル１０は、第１〜第３波長域の中から組み合わせられる２つの異なる波長域ごとに所定の反射率比を有したサンプルであって、その反射率比が既知のものである。この基準サンプル１０には、表面が光学研磨されたガラスプレートなどが用いられる。

つぎに、照明光の波長域として第１〜第３波長域のうち１つの波長域を選択する（ステップＳ１０２）。この波長域の選択は、ＧＵＩ画面５０に表示される波長域入力部５１に、所望する波長域の識別名を入力することで行われる。なお、このステップＳ１０２によってはじめに選択される波長域は、本取得作業手順における基準波長域とされる。

つぎに、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃのうち、ステップＳ１０２で選択した波長域に対応するＮＤフィルタの透過率を設定する（ステップＳ１０３）。この透過率の設定は、ＧＵＩ画面５０に表示されるＮＤフィルタ設定ボリューム５２のうち、選択した波長域に対応するボリュームを適宜設定することで行われる。このとき、光源制御部１９ａは、このＮＤフィルタ設定ボリューム５２の設定値（目盛値）に応じて、駆動ユニット１３に、対象となるＮＤフィルタを設定させるとともに、その設定値としての透過率を記憶部１８に一時記憶させる。

つぎに、ステップＳ１０２で選択した波長域の紫外光を照明光として基準サンプル１０に照射させる（ステップＳ１０４）。このとき、光源制御部１９ａは、照射開始を指示する照射指示情報に応じ、駆動ユニット１３によって、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃのうち照射波長域に対応するシャッタを開放させ、他のシャッタを遮断させる。

つぎに、カメラ１４によって基準サンプル１０を撮影する（ステップＳ１０５）。このとき、制御部１９は、カメラ１４に観察像を撮像させて観察画像を生成させるとともに、その観察画像データを制御装置１０３へ出力させる。制御部１９は、カメラ１４から取得した観察画像データを記憶部１８に記憶させるとともに、ＧＵＩ画面５０の画像表示部５３に波長域に応じて表示させる。

その後、画像処理部１９ｂは、ステップＳ１０５で生成された観察画像の統計値を算出する（ステップＳ１０６）。このとき、画像処理部１９ｂは、記憶部１８に記憶された観察画像データをもとに、観察画像の画素値の統計値を算出し、具体的には、例えば画素値の平均値を算出する。なお、画像処理部１９ｂが算出する統計値は、平均値に限定されず、中央値、最頻値等とすることもできる。制御部１９は、画像処理部１９ｂが算出した統計値を、ＧＵＩ画面５０内の統計値表示部５４に波長域に応じて表示させる。

つぎに、ステップＳ１０６で算出した統計値、つまり統計値表示部５４に表示された統計値をもとに、ステップＳ１０２で選択した波長域の、基準波長域に対する統計値比を算出する（ステップＳ１０７）。この際、ステップＳ１０２によって選択された波長域が基準波長域である場合、つまり統計値表示部５４に統計値が１つしか表示されていない場合には、処理対象の波長域は基準波長域と等しく、統計値比は「１」となる。

つぎに、ステップＳ１０７で算出した統計値比と、この統計値比に対応する波長域間での基準サンプル１０の反射率比とが等しいか否かを判断し（ステップＳ１０８）、統計値比と反射率比とが等しくない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０３からの処理を繰り返す。一方、統計値比と反射率比とが等しい場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２で選択した波長域に対し、ステップＳ１０３で設定したＮＤフィルタの透過率（設定値）を記憶部１８に確定値として一時記憶させる（ステップＳ１０９）。

その後、第１〜第３波長域のすべての波長域を処理したか否かを判断し（ステップＳ１１０）、すべての波長域を処理していない場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。一方、すべての波長域を処理している場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９で記憶部１８に一時記憶させた各波長域のＮＤフィルタの透過率（設定値）をＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記録する（ステップＳ１１１）。このとき、各波長域の設定値は、例えば図３に示したように、第１〜第３波長域の組み合わせパターンごとに記録される。なお、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａへの記録は、例えばＧＵＩ画面５０に表示されるボタン５５（「ＮＤフィルタ設定値の保存」ボタン）を操作することで実行される。

一方、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶させるＮＤフィルタ３３の設定値（透過率）は、例えば図３に示したように、波長域の組み合わせパターンごとに、組み合わせる波長域数に応じて定めることができる。具体的には、３つの波長域の紫外光を個別に射出させる波長域の組み合わせパターンでは、ＮＤフィルタ３３（「一括ＮＤフィルタ」）の透過率を１００％とし、２つの波長域を組み合わせて射出させる波長域の組み合わせパターンでは５０（＝１００／２）％とする。また、３つの波長域を組み合わせて射出させる波長域の組み合わせパターンでは、ＮＤフィルタ３３の透過率を３３（＝１００／３）％とする。

以上説明したように、本実施の形態１にかかる紫外線顕微鏡装置１００では、基準サンプル１０を用いて定められるＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの各設定値（透過率）が第１〜第３波長域の組み合わせパターンごとにＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶されており、光源装置１０２から射出させる紫外光の波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、光源制御部１９ａがＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶された各設定値に基づいて駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを設定変更させるようにしている。このため、紫外線顕微鏡装置１００では、波長指示情報に応じて光源装置１０２から射出させる紫外光の波長域を変化させても、常に標本１の分光反射率に応じた明るさの観察画像を生成することができ、標本１の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができる。

また、紫外線顕微鏡装置１００では、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶される各設定値は、照明光として光源装置１０２が射出する紫外光の全光量が波長域の組み合わせパターンごとに等しくなるようにあらかじめ定められているため、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量が一定に維持される。このため、紫外線顕微鏡装置１００では、波長指示情報に応じて波長域の組み合わせ数を増加させる場合でも、標本１に照射させる紫外光のエネルギーを増大させることがなく、標本１に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる。

なお、図３に例示したＮＤ設定値記憶テーブル１８ａでは、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃによって、第１〜第３波長域間の光量比を設定させ、ＮＤフィルタ３３によって、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量を設定させるものとして各ＮＤフィルタの設定値（透過率）が定められていたが、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶させる設定値は、かかる透過率に限定されず、例えば図６および図７に示すように定めることもできる。

図６は、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａの他の一例を示す図であって、図３と同様に表記されている。この場合、光源制御部１９ａは、ＮＤフィルタ３３の透過率を１００％に固定したまま、「第１〜第３ＮＤフィルタ」の設定値に基づいて駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを設定変更させることで、第１〜第３波長域間の光量比を設定させるとともに、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量を設定させる。なお、このようにＮＤフィルタ３３の透過率を１００％に固定する場合には、波長選択光学系１０４からＮＤフィルタ３３を取り除いても構わない。

図７は、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａのさらに他の一例を示す図であって、図３および図６と同様に表記されている。この場合、光源制御部１９ａは、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの透過率を各々１００％に固定したまま、「一括ＮＤフィルタ」の設定値に基づいて駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３を設定変更させることで、第１〜第３波長域間の光量比を設定させるとともに、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量を設定させる。なお、このようにＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの透過率を１００％に固定する場合には、波長選択光学系１０４からＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを取り除いても構わない。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図８は、本実施の形態２にかかる顕微鏡装置としての紫外線顕微鏡装置２００の全体構成を示す図である。この図に示すように、紫外線顕微鏡装置２００は、紫外線顕微鏡装置１００の構成をもとに、顕微鏡本体１０１および制御装置１０３に替えて、顕微鏡本体２０１および制御装置２０３を備える。顕微鏡本体２０１は、顕微鏡本体１０１の構成をもとに、ビームスプリッタ６１と分光計６２とをさらに備え、制御装置２０３は、制御装置１０３の構成をもとに、記憶部１８および制御部１９に替えて、記憶部６８および制御部６９を備える。記憶部６８は、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａと撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂを有し、制御部６９は、光源制御部１９ａ、撮像制御部６９ｂおよび分光計測処理部６９ｃを有する。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。

ビームスプリッタ６１は、投光管７が備える図示しない観察光学系とカメラ１４との間に設けられ、基準サンプル１０の観察像を形成する観察光を所定の割合で２分割する。分光計６２は、この２分割された観察光の一方を受光し、受光した観察光の分光強度分布を計測するとともに、その分光強度分布データを制御装置２０３へ出力する。なお、カメラ１４は、ビームスプリッタ６１によって２分割された観察光の他方を受光して観察像を撮像する。あるいは、カメラ１４は、標本１を観察する場合、ビームスプリッタ６１を取り除き、実施の形態１と同様に設けられるようにしてもよい。

ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａは、後述のように分光計６２を用いてあらかじめ定められるＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの設定値を、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａと同様に、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃによって選択される波長域の組み合わせパターンごとに記憶している。ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａが記憶する各設定値は、顕微鏡本体２０１と光源装置１０２とにおける分光特性の影響を補正して標本１の観察像を結像可能な波長域間光量比を実現する設定値である。ここで、顕微鏡本体２０１における分光特性には、顕微鏡本体２０１内で観察に寄与する光学系全体の分光透過率特性が含まれ、光源装置１０２における分光特性には、光源２１の分光出力特性と、波長選択光学系１０４全体の分光透過率特性と、光ファイバ１２の分光透過率特性とが含まれる。

光源制御部１９ａは、実施の形態１と同様に、波長指示情報によって指示される波長域の組み合わせパターンに応じ、駆動ユニット１３にシャッタ３２Ａ〜３２Ｃを開閉させるとともに、この波長域の組み合わせパターンに対応付けてＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶された設定値に基づいて、駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの少なくとも１つを設定変更させる。

これによって、紫外線顕微鏡装置２００では、紫外線顕微鏡装置１００と同様に、波長域の組み合わせパターンが指示されるごとに、顕微鏡本体２０１と光源装置１０２とにおける分光特性の影響を補正して標本１の観察像を結像させることができ、波長指示情報に応じて光源装置１０２から射出させる紫外光の波長域を変化させても、標本１の分光反射率に応じた明るさの観察像を結像させることができる。

また、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶させる各設定値は、照明光として光源装置１０２が射出する紫外光の全光量が波長域の組み合わせパターンごとに等しくなるようにあらかじめ定められている。このため、紫外線顕微鏡装置２００では、紫外線顕微鏡装置１００と同様に、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量を一定に維持させることができ、波長域の組み合わせ数を増加させる場合でも、標本１に照射させる紫外光のエネルギーを増大させることがなく、標本１に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる。

一方、撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂは、図９に示すようなカメラ１４の分光感度特性をもとにあらかじめ定められるカメラ１４の撮像パラメータを第１〜第３波長域ごとに記憶している。この撮像パラメータは、カメラ１４が有する分光感度特性の影響を補正し、第１〜第３波長域ごとに等しい撮像感度で観察画像を生成可能な撮像パラメータであって、具体的には、例えば図１０に示すように、第１〜第３波長域の紫外光を個別に射出させる波長域の組み合わせパターンごとに、露出時間の相対値、つまり波長域ごとの露出時間比を記憶している。図１０において、波長域の組み合わせパターンは、図３と同様に表記されている。なお、撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂが記憶する撮像パラメータは、露出時間の相対値に限定されず、露出時間の絶対値でもよく、あるいは画像信号に対するゲインとすることもできる。また、図９に示した分光感度特性は、カメラ１４に固有の特性値としてあらかじめ求められるものである。

撮像制御部６９ｂは、波長指示情報によって指示される波長域の組み合わせパターンのうち第１〜第３波長域の紫外光を個別に射出させる波長域の組み合わせパターンに応じ、その波長域の組み合わせパターンに対応付けて撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂに記憶された撮像パラメータに基づいて、カメラ１４にその撮像パラメータを設定変更させる。その後、撮像制御部６９ｂは、撮像を指示する撮像指示情報に応じ、カメラ１４に観察像を撮像させる。

これによって、紫外線顕微鏡装置２００では、第１〜第３波長域の各紫外光を個別に射出させて観察画像を生成する場合、カメラ１４に固有の分光感度特性の影響を補正し、第１〜第３波長域ごとに等しい撮像感度で観察像を撮像して観察画像を生成することができる。

以上のように、紫外線顕微鏡装置２００では、光源装置１０２から第１〜第３波長域の紫外光を個別に射出させる場合、光源制御部１９ａによる制御をもとに、標本１の分光反射率に応じた明るさの観察像を結像させることができるとともに、撮像制御部６９ｂによる制御をもとに、第１〜第３波長域ごとに等しい撮像感度で観察像を撮像して観察画像を生成することができる。このため、紫外線顕微鏡装置２００では、光源装置１０２から個別に射出させる紫外光の波長域を変化させても、常に標本１の分光反射率に応じた明るさの観察画像を生成することができ、標本１の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができる。

なお、カメラ１４が平坦な分光感度特性を有するもの、つまり波長域ごとに等しい撮像感度を有するものであれば、光源装置１０２から第１〜第３波長域の紫外光を個別に射出させる場合に限らず、シャッタ３２Ａ〜３２Ｃによって選択されるすべての波長域の組み合わせパターンに対して、常に標本１の分光反射率に応じた明るさの観察画像を生成することができ、標本１の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを常に正確に対応させることができる。

つづいて、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶させる各設定値の取得方法について説明する。図１１は、その取得作業手順を示すフローチャートである。上述したように、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａに記憶させる各設定値は、観察画像の画像データを利用して取得していたが、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶させる各設定値は、分光計６２の計測結果を利用して取得するようにしている。

まず、図１１に示すように、標本１に替えて基準サンプル１０をステージ２上に設置する（ステップＳ２０１）。この状態で、カメラ１４によって基準サンプル１０を観察可能なように紫外線顕微鏡装置２００をセットアップする。

つぎに、照明光の波長域として第１〜第３波長域の全波長域を選択する（ステップＳ２０２）。この波長域の選択は、上述したステップＳ１０２と同様に、表示部１７が備えるディスプレイ上に表示される図示しないＧＵＩ画面を介して行われる。

つぎに、第１〜第３波長域の各波長域に対応するＮＤフィルタの透過率を設定する（ステップＳ２０３）。この透過率の設定は、上述したステップＳ１０３と同様に、図示しないＧＵＩ画面に表示されるＮＤフィルタ設定ボリュームを波長域ごとに適宜設定することで行われる。このとき、光源制御部１９ａは、波長域ごとのＮＤフィルタ設定ボリュームの設定値（目盛値）に応じて、駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを設定させるとともに、その設定値としての透過率を記憶部６８に一時記憶させる。

つぎに、第１〜第３波長域の各紫外光を照明光として基準サンプル１０に同時に照射させる（ステップＳ２０４）。このとき、光源制御部１９ａは、照射開始を指示する照射指示情報に応じ、駆動ユニット１３にシャッタ３２Ａ〜３２Ｃのすべてを開放させる。

つぎに、分光計６２によって観察光の分光強度分布を計測し（ステップＳ２０５）、この計測値としての分光強度分布データをもとに、分光計測処理部６９ｃに第１〜第３波長域ごとの分光強度分布の統計値を算出させる（ステップＳ２０６）。このとき、分光計６２は、例えば図１２に示すような分光強度分布データを取得し、この分光強度分布データをもとに、分光計測処理部６９ｃは、統計値として、例えば各波長域での最大値「Ｐ１〜Ｐ３」を算出する。なお、分光計測処理部６９ｃが算出する統計値は、最大値に限定されず、平均値、中央値等とすることもできる。制御部６９は、分光計測処理部６９ｃが算出した統計値を、図示しないＧＵＩ画面に波長域に応じて表示させる。

つぎに、ステップＳ２０６で算出した統計値をもとに、基準波長域に対する波長域ごとの統計値比を算出する（ステップＳ２０７）。ここで、基準波長域とは、第１〜第３波長域の中からあらかじめ選択される波長域である。基準波長域として、例えば第１波長域が選択された場合、ステップＳ２０７では、第１波長域に対する第１〜第３波長域の各統計値比を算出する。ただし、基準波長域と同じ波長域の統計値比の算出は、省略しても構わない。

つぎに、ステップＳ２０７で算出した各波長域の統計値比について、統計値比と、この統計値比に対応する波長域間での基準サンプル１０の反射率比とが等しいか否かを判断し（ステップＳ２０８）、各波長域について、統計値比と反射率比とが等しくない場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ２０３からの処理を繰り返す。一方、各波長域について、統計値比と反射率比とが等しい場合には（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３で波長域ごとに設定したＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの透過率（設定値）をＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記録する（ステップＳ２０９）。なお、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａへの記録は、例えば図示しないＧＵＩ画面に表示される所定のボタンを操作することで実行される。

このように、紫外線顕微鏡装置２００では、分光計６２を用い、ＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの設定値を一括して取得することできるため、紫外線顕微鏡装置１００のように観察画像を用いて設定値を取得する場合に比べて短時間のうちに、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶させる設定値を取得することができる。また、顕微鏡本体２０１および光源装置１０２における分光特性を分光計６２によって計測しているため、観察画像を用いる場合に比べて高精度にＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの設定値を取得することができる。

なお、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶させるＮＤフィルタ３３の設定値（透過率）は、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａと同様に、例えば波長域の組み合わせパターンごとに組み合わせる波長域数に応じて定めることができる。

以上説明したように、本実施の形態２にかかる紫外線顕微鏡装置２００では、基準サンプル１０を用いて定められるＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃの各設定値（透過率）が第１〜第３波長域の組み合わせパターンごとにＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶されており、光源装置１０２から射出させる紫外光の波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、光源制御部１９ａがＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶された各設定値に基づいて駆動ユニット１３にＮＤフィルタ３３およびＮＤフィルタ３４Ａ〜３４Ｃを設定変更させるようにしている。また、カメラ１４の分光感度特性をもとに定められるカメラ１４の撮像パラメータが第１〜第３波長域の紫外光を個別に射出させる組み合わせパターンごとに撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂに記憶されており、波長指示情報に応じ、撮像制御部６９ｂが撮像パラメータ記憶テーブル６８ｂに記憶された各設定値に基づいてカメラ１４に撮像パラメータを設定変更させるようにしている。このため、紫外線顕微鏡装置２００では、光源装置１０２から個別に射出させる紫外光の波長域を変化させても、常に標本１の分光反射率に応じた明るさで観察画像を生成することができるとともに、標本１の反射率の変化と観察画像の画素値の変化とを正確に対応させることができる。

また、紫外線顕微鏡装置２００では、ＮＤ設定値記憶テーブル６８ａに記憶される各設定値は、照明光として光源装置１０２が射出する紫外光の全光量が波長域の組み合わせパターンごとに等しくなるようにあらかじめ定められているため、光源装置１０２から射出させる紫外光の全光量が一定に維持される。このため、紫外線顕微鏡装置２００では、紫外線顕微鏡装置１００と同様に、標本１に与えるダメージを抑制することができるとともに、観察画像の飽和を防止することができる。

ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１および２として説明したが、本発明は、上述した実施の形態１および２に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施の形態１および２では、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａおよび６８ａに記憶させる設定値は、それぞれ図４および図１１に示した取得作業手順に基づき、利用者が手動操作することで取得されるものとして説明したが、手動操作に限定されず、この取得作業を各部に自動で実施させる制御プログラムを記憶部１８または６８に記憶させ、制御部１９または６９がその制御プログラムを実行させることで一連の取得作業を行うようにすることもできる。また、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａおよび６８ａに記憶させた設定値は、利用者等によって適宜修正可能とすることもできる。

また、上述した実施の形態１および２では、ＮＤ設定値記憶テーブル１８ａおよび６８ａに記憶させる設定値は、各々対応するＮＤフィルタの透過率であるものとして説明したが、透過率に限定されず、各ＮＤフィルタを駆動させる駆動機構の設定値とすることもできる。

また、上述した実施の形態１および２では、波長選択ユニット１１によって、第１〜第３波長域の紫外光を抽出するものとして説明したが、抽出する波長域を３つに限定して解釈する必要はなく、２つあるいは４つ以上の波長域の紫外光を抽出させるようにしてもよい。さらに、波長選択ユニット１１で抽出する波長域は、紫外域に限定されず、可視域あるいは赤外域とすることもでき、これらの波長域を混在させることもできる。これに応じて、本発明にかかる顕微鏡装置は、紫外線顕微鏡装置に限定されず、可視域、赤外域、あるいは紫外域から赤外域までの広範な波長域等に対して適用可能な顕微鏡装置とすることができる。

また、上述した実施の形態１および２では、顕微鏡本体１０１，２０１は、標本に対して上部から観察を行う正立顕微鏡であるものとして説明したが、標本の下部から観察を行う倒立顕微鏡とすることもできる。また、顕微鏡本体１０１，２０１は、光源装置１０２から射出される照明光を標本に対して落射照明するものとして説明したが、透過照明する構成とすることもできる。

なお、本発明における観察画像の画素値とは、観察画像の形態に応じて、輝度値、濃淡値、階調値または強度値等に適宜置き換えて解釈されるものである。

本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置の全体構成を示す図である。 図１に示した波長選択ユニットが備える波長選択光学系の構成を示す図である。 図１に示したＮＤ設定値記憶テーブルの一例を示す図である。 ＮＤ設定値記憶テーブルに記憶させる設定値の取得作業手順を示すフローチャートである。 ＮＤ設定値記憶テーブルに記憶させる設定値の取得作業に用いるＧＵＩ画面の一例を示す図である。 ＮＤ設定値記憶テーブルの他の一例を示す図である。 ＮＤ設定値記憶テーブルの他の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡装置の全体構成を示す図である。 図８に示したカメラの分光感度特性を示す図である。 図８に示した撮像パラメータ記憶テーブルの一例を示す図である。 図８に示したＮＤ設定値記憶テーブルに記憶させる設定値の取得作業手順を示すフローチャートである。 図８に示した分光計によって計測される分光強度分布データの一例を示す図である。

符号の説明

１ 標本
２ ステージ
３ 対物レンズ
４ レボルバ
５ 焦準機構
６ 架台
７ 投光管
７ａ ファイバコネクタ
８ 鏡筒
９ 接眼ユニット
１０ 基準サンプル
１１ 波長選択ユニット
１２ 光ファイバ
１２ａ 入射端面
１３ 駆動ユニット
１４ カメラ
１５ 入力部
１６ 出力部
１７ 表示部
１８ 記憶部
１８ａ ＮＤ設定値記憶テーブル
１９ 制御部
１９ａ 光源制御部
１９ｂ 画像処理部
２０ 光軸
２０Ａ〜２０Ｃ 反射光軸
２１ 光源
２２ コレクタレンズ
２３ 選択反射光学系
２３Ａ〜２３Ｃ ダイクロイックミラー
２４Ａ〜２４Ｃ 折返光学系
２５ 全反射ミラー
２６Ａ〜２６Ｃ 結像レンズ
２７Ａ〜２７Ｃ 凹面鏡
２７Ａａ，２７Ｂａ，２７Ｃａ 反射面
３１，３２Ａ〜３２Ｃ シャッタ
３３，３４Ａ〜３４Ｃ ＮＤフィルタ
４１ 平行光
４２Ａ〜４２Ｃ 反射光
４３Ａ〜４３Ｃ 第１中間像
４４Ａ〜４４Ｃ 第２中間像
４５Ａ〜４５Ｃ 折返光
４６ 合成光
４７，４７Ａ〜４７Ｃ 光源像
５０ ＧＵＩ画面
５１ 波長域入力部
５２ ＮＤフィルタ設定ボリューム
５３ 画像表示部
５４ 統計値表示部
５５ ボタン
６１ ビームスプリッタ
６２ 分光計
６８ 記憶部
６８ａ ＮＤ設定値記憶テーブル
６８ｂ 撮像パラメータ記憶テーブル
６９ 制御部
６９ｂ 撮像制御部
６９ｃ 分光計測処理部
１００，２００ 紫外線顕微鏡装置
１０１，２０１ 顕微鏡本体
１０２ 光源装置
１０３，２０３ 制御装置
１０４ 波長選択光学系
ＥＰ１，ＥＰ２ 射出瞳

Claims (9)

1. 光源が発した光の中から選択的に抽出する複数の異なる波長域の照明光の光量を変化させる光量調整手段を有し、複数の前記異なる波長域の照明光を光量比可変に射出する光源装置と、
   複数の前記異なる波長域の中から組み合わせられる２つの該異なる波長域ごとに所定反射率比を有した基準サンプルと、
   前記光源装置が射出した前記異なる波長域ごとの前記照明光を前記基準サンプルに照射する照明手段と、
   前記照明光が照射された前記基準サンプルの基準観察像を結像する結像手段と、
   前記異なる波長域ごとに前記基準観察像を撮像して基準観察画像を生成する撮像手段と、
   前記異なる波長域ごとに前記基準観察画像の画素値の統計値を算出する画像処理手段と、
   前記光源装置が射出する前記照明光の前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記所定反射率比と前記統計値とをもとに定められる前記光量調整手段の設定値を記憶した記憶テーブルと、
   前記波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記光量調整手段を設定変更させる制御を行う設定制御手段と、
   を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
2. 光源が発した光の中から選択的に抽出する複数の異なる波長域の照明光の光量を変化させる光量調整手段を有し、複数の前記異なる波長域の照明光を光量比可変に射出する光源装置と、
   複数の前記異なる波長域の中から組み合わせられる２つの該異なる波長域ごとに所定反射率比を有した基準サンプルと、
   前記光源装置が射出した前記照明光を前記基準サンプルに照射する照明手段と、
   前記照明光が照射された前記基準サンプルの基準観察像を結像する結像手段と、
   前記基準観察像を形成する観察光の分光強度分布を計測し、該分光強度分布の前記異なる波長域ごとの統計値を算出する分光計測手段と、
   前記光源装置が射出する前記照明光の前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記所定反射率比と前記統計値とをもとに定められる設定値を記憶した記憶テーブルと、
   前記波長域の組み合わせパターンを指示する波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記光量調整手段を設定変更させる制御を行う設定制御手段と、
   を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
3. 前記光量調整手段は、前記異なる波長域ごとに前記照明光の光量を変化させる波長別光量調整手段と、前記異なる波長域を一括して前記照明光の光量を変化させる一括光量調整手段との少なくとも一方を有し、
   前記記憶テーブルは、前記波長域の組み合わせパターンごとに、前記波長別光量調整手段および前記一括光量調整手段の少なくとも一方の前記設定値を記憶し、
   前記設定制御手段は、前記波長指示情報に応じ、前記記憶テーブルに記憶された前記設定値に基づいて前記光源装置に前記波長別光量調整手段および前記一括光量調整手段の少なくとも一方を設定変更させる制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。
4. 前記統計値は、平均値、最大値、中央値または最頻値であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。
5. 前記記憶テーブルは、前記光源装置が射出する前記照明光の全光量を前記波長域の組み合わせパターンごとに等しくさせる前記設定値を記憶することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡装置。
6. 前記結像手段によって結像される観察像を撮像して観察画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段の分光感度情報をもとに定められる該撮像手段の撮像パラメータを前記異なる波長域ごとに記憶した撮像パラメータ記憶テーブルと、
   前記波長指示情報に応じ、前記撮像パラメータ記憶テーブルに記憶された前記撮像パラメータに基づいて前記撮像手段に前記撮像パラメータを変更させる制御を行う撮像制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
7. 前記撮像パラメータは、前記撮像手段の露出時間またはゲインであることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡装置。
8. 前記光源装置は、
   光源が発した光を集光し、自光学系の光軸に対して傾斜した平行光を射出する集光光学系と、
   前記平行光を複数の前記異なる波長域ごとに選択的に反射させる選択反射光学系と、
   前記異なる波長域ごとに、前記選択反射光学系が反射した反射光を該反射光に対応する前記選択反射光学系の反射光軸に対して対称に折り返して射出する折返光学系と、
   前記異なる波長域ごとに、前記反射光の光路を選択的に遮断および開放するシャッタ手段と、を備え、
   前記選択反射光学系は、前記折返光学系が射出した折返光を再反射させ、
   前記集光光学系は、前記選択反射光学系が再反射させた再反射光を集光して前記光源の光源像を結像し、
   前記波長別光量調整手段は、前記異なる波長域ごとに、前記反射光の光路に設けられ、該反射光の光量を変化させ、
   前記一括光量調整手段は、前記光源から前記選択反射光学系に至る第１光路または前記選択反射光学系から前記光源像に至る第２光路の少なくとも一方に設けられ、該第１光路および該第２光路を通過する光の光量を変化させることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡装置。
9. 前記選択反射光学系は、複数の前記異なる波長域のうち１つの波長域の前記平行光を択一的に反射させるとともに該１つの波長域以外の前記平行光を透過させる選択反射素子を複数有し、
   前記折返光学系は、前記異なる波長域ごとに、前記選択反射素子の反射光軸上に配置され、該選択反射素子によって反射された前記反射光を該反射光に対応する前記反射光軸に対して対称に折り返して射出することを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡装置。

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