TWI482996B - The focus depth of the microscope device and the microscope device is enlarged - Google Patents

Description

顯微鏡裝置及顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法

本發明係有關於一種進行標本之觀察或檢査的顯微鏡裝置以及其焦點深度擴大影像生成方法。

在半導體製造等之程序中，元件圖案之缺陷檢査或是構造觀察等等，係廣泛使用光學顯微鏡。近年來，由於元件圖案的細微化以及複雜化的急速進展，因而期望光學顯微鏡之解析度的進一步提升。為此，係有使用開口數NA(Numerical Aperture)較大之物鏡，以及使用波長較短之光線，例如紫外光線作為照明光線。

在加大物鏡之NA，或是使照明光線之波長縮短的情況下，焦點深度係會變淺。在此情況下，倘若具有標本的高低差異比焦點深度為大的部分時，則會有影像失焦糢糊的問題。為此，係有獲取高解析度且深焦點深度之影像的需求。

再者，半導體元件所使用之Al或Cu等材料，對波長範圍不同之紫外光線，係具有不同的反射率與吸收率，紫外光線顯微鏡係利用此一特性而進行缺陷解析或是構造解析等等。具體而言，例如使照明使用之紫外光線的波長範圍加以變化而觀察半導體元件，以藉由觀察元件材料之反射率變化的影像像素值變化的檢測方式，而可將元件材料加以特定。此等使用複數個波長範圍之紫外光線的顯微鏡係稱為複數波長紫外線顯微鏡。

在複數波長紫外線顯微鏡中，由於因應波長不同，焦點深度係不相同，在長波長範圍之觀察影像之可以對焦的部分，在短波長之觀察影像則可能失焦糢糊。為此，係有將短波長範圍之焦點深度加以擴大的必要。

在習知技術中，將焦點深度加以擴大的方法係有各種方法。舉例而言，在專利文獻1中，係揭示有關藉由將光軸方向之不同位置上各對焦的複數個影像進行加算，使用回復濾光片而對加算影像進行回復處理，而使對焦之1個影像加以復原的技術。

在取得加算影像的方法上，係有在使焦點位置連續變化的同時，將攝影裝置之受光部上所成像之影像加以累積的方法。在此方法中，利用攝影裝置本身之光能量的累計效果，可利用攝影裝置同時進行連續焦點變化之影像的輸入與加算。

另一方面，由於在上述焦點位置連續變化的同時，以攝影裝置之累計效果取得加算影像的方法係受限於裝入攝影裝置之相機的動態範圍，因而容易產生亮度飽和之加算影像。為了不產生亮度飽和，雖然可將相機的曝光時間變短或是將光源的照射光量變小，然而，在該情況下，則有加算影像之S/N會惡化的問題點。

在專利文獻1之加算影像的取得方法中，倘若配合標本之反射率較低部分來設定相機的曝光時間與光源的射出光量，係可能產生反射率較高部分之加算影像的亮度飽和。

【專利文獻1】專利第3191928號公報

本發明的課題在於提供可獲得優良畫質之焦點深度擴大影像的顯微鏡裝置以及焦點深度擴大影像生成方法。

本發明之顯微鏡裝置係包含有一光源部；一攝影部，其係將以源自該光源部之光線所照射的標本加以攝影；一對焦部，其係使物鏡之焦點位置與標本之相對位置進行變化；一設定部，其係以標本之對焦位置為基準，在該物鏡之光軸方向上設定複數個擷取區域；一控制部，其係依據所期望之曝光時間與射出光量所決定之擷取條件，藉由該對焦部，使該相對位置由前述複數個擷取區域之各別開始位置至結束位置間進行變化，而取得複數個長時間曝光影像；以及一影像生成部，其係將所取得之前述複數個長時間曝光影像進行加算，生成焦點深度擴大影像。

在上述顯微鏡裝置中，該設定部具有設定以標本之對焦位置為基準之指定範圍的焦點深度擴大區域、以及用以將該焦點深度擴大區域分割成複數個擷取區域之分割數目的機構。

在上述顯微鏡裝置中，該設定部具有設定以標本之對焦位置為基準之指定範圍的焦點深度擴大區域、用於將該焦點深度擴大區域分割成複數個擷取區域時之各擷取區域 的開始位置與結束位置、以及各擷取區域的曝光時間與光源部的射出光量的機構。

在上述顯微鏡裝置中，在對各擷取區域之曝光時間與射出光量中之一者被設定的情況下，該控制部係在各擷取區域的中間位置，依據所設定之曝光時間與射出光量中之一者，以及所期望之曝光時間與射出光量之另一者所決定的擷取條件進行攝影，而取得長時間曝光影像，並將各擷取區域之曝光時間或射出光量之另一者調整成在所取得長時間曝光影像之亮度不飽和範圍的最大值。

藉由本發明，可獲得畫質優良之焦點深度擴大影像。

用以實施本發明之最佳形態

以下，將說明本發明之較佳實施形態。第1圖係顯示第1實施形態之顯微鏡裝置100的構成。

顯微鏡裝置100係由顯微鏡本體101與光源裝置102以及控制裝置103所構成。顯微鏡本體101係具有裝載標本11之載物台12、物鏡13、安裝物鏡13之物鏡轉換頭14、使載物台12移動之對焦機構15、架台16、投光管17、鏡筒21、以及接目部22。

物鏡13係可拆卸式地安裝於物鏡轉換頭14上，因應物鏡轉換頭14的回轉動作而配置於載物台12。

載物台12係藉由未顯示於圖式之平面驅動機構2而可 在與物鏡13之光軸垂直的水平平面內自由地移動，並使標本11的觀察位置對物鏡13進行變化。又，載物台12係藉由對焦機構15而可上下移動於垂直方向(物鏡13之光軸方向)，並使標本11與物鏡13之焦點位置兩者的相對位置進行變化，而進行對標本11之物鏡13的對焦。對焦機構15係與控制裝置103相連接，並藉由控制裝置103而控制其動作。再者，對焦機構15亦可取代載物台12，而使物鏡13在垂直方向上下移動。

投光管17係在內部具有未顯示於圖式之照明光學系統與觀察光學系統。在投光管17之上部，係設置有相機(對應於攝影部)18。再者，投光管17之光纖連接器17a係安裝有光纖19，光纖19係與光源裝置102之光量調整部20相連接。

投光管17內之照明光學系統係經由光纖19，而將自光量調整部20所導入之光線經由物鏡13而作為照明光線來照射標本11。再者，投光管17係與物鏡13相互動作，而將以照明光學系統所照明之標本11的觀察像藉由觀察光學系統而加以結像。相機18係將此觀察像加以攝影而生成觀察影像，並將生成之觀察影像資料輸出至控制裝置103。

鏡筒21係具有未顯示於圖式之結像鏡，並以載物台11之下部所配置之未顯示於圖式的照明裝置所照射之可見光為基礎，而與物鏡13相互動作，使標本11之可見觀察像加以結像。此可見觀察像係經由接目部22而可目視觀察。

光源裝置102係具有未顯示於圖式之光源，以及用於調整光源之光量的光量調整部21。在下文中，投光管17、光纖19以及光源裝置102係統稱為光源部。

控制裝置(對應於設定部、控制部以及影像生成部)103係具有輸入影像資料以及使用者所設定之資料等等的輸入部23、用以輸出控制資料之輸出部24、顯示GUI畫面等之顯示部25、記憶部26、控制部27、以及用於生成焦點深度擴大影像之影像生成部28。

輸入部23係由鍵盤、滑鼠、通訊裝置所構成，並經藉由顯示部25所顯示之GUI(Graphical User Interface)畫面而進行各種設定資料等的輸入。

輸出部24係由通訊裝置、攜帶型記録媒體等等所構成，而將包含觀察影像資料之各種觀察資料以及處理資料等等輸出至外部。顯示部25係由液晶顯示器等所構成，而顯示觀察影像、設定資訊以及通知資訊。

記憶部26係由硬碟、ROM以及RAM等等所構成，除將用於控制顯微鏡裝置100之控制程序加以記憶，並記憶包含觀察影像資料之各種資料。

控制部27係用於控制顯微鏡裝置100之各部的動作，而對光源裝置102、相機18、載物台12等等進行控制。控制部27係具有MPU(演算處理裝置)，並以MPU將記憶部26所記憶之控制程序加以讀出而進行上述控制。再者，控制部27係以對焦位置為基準，使載物台12由該複數個擷 取區域之開始位置至結束位置為止連續地移動，而取得各擷取區域之長時間曝光影像。

影像生成部28係將各擷取區域之長時間曝光影像進行加算而生成焦點深度擴大影像。

再者，控制裝置103可由專門使用的裝置，亦或是一般個人電腦等等所構成。舉例而言，個人電腦係具有依據控制程序進行全體控制之MPU等的演算處理裝置、將演算處理指令作為操作記憶體而使用之主記憶體、將各程序或處理結果之資料等等加以記憶之硬碟裝置等的記憶裝置、進行資料存取之介面部、用以取得操作者之指示的輸入裝置、用以顯示資訊之顯示裝置等等。

其次，將參照第2圖之流程圖而說明如以上所述構成之顯微鏡裝置100的動作。在第2圖之流程圖中，係一併顯示人為操作與控制裝置103所進行的處理。

使用者係將標本11放置於載物台12上，將可見光照射標本11，一邊經由接目部22目視觀察，一邊使載物台12在物鏡的光軸方向上下移動，而進行標本11的對焦。接著，將對焦位置作為Z軸方向的基準位置(Z=0)而進行設定(第2圖，步驟S11)。對焦等的操作亦可藉由控制部27自動進行。

接著，使用者係在設定畫面中，設定Z=0之基準位置±X的範圍作為焦點深度擴大區域(步驟S12)，並進一步設定焦點深度擴大區域的分割數目(步驟S13)。舉例而言，倘 若設定焦點深度擴大區域之範圍與分割數目，控制部27係將焦點深度擴大區域依據所指定之分割數目加以分割，並將各擷取區域之開始位置、結束位置進行加算而保存於記憶部26。

接著，在以所設定分割數目而界定之各擷取區域中，設定相同之光源部的射出光量與相機曝光時間(步驟S14)。舉例而言，在此步驟S14中，在Z=0的基準位置，所期望之曝光時間被設定的情況下，係以所設定之曝光時間進行連續攝影，而以使所攝影之影像不飽和的範圍，將射光出量設定為最大值。

接著，取得各擷取區域之長時間曝光影像(步驟S15)。舉例而言，在步驟S15中，使載物台12由各擷取區域之開始位置至結束位置為止連續地移動，在載物台移動中保持相機18的曝光狀態而進行複數個長時間曝光影像的攝影。

接著，將各擷取區域之長時間曝光影像進行加算，而生成1個加算影像(步驟S16)。對加算影像進行過濾處理，而生成焦點深度擴大影像(步驟S17)。

第3圖係顯示在第1實施形態之顯微鏡裝置100中，焦點深度擴大區域之擷取區域的設定以及擷取條件的設定畫面的一實例。此設定畫面係藉由控制部27之控制而顯示於顯示部25。

顯微鏡裝置100的使用者係將相對於基準位置(Z=0)之焦點深度擴大區域之Z軸方向(垂直方向)的正方向與負 方向的距離、焦點深度擴大區域的分割數目進行設定。

第3圖所例示之實例係顯示將焦點深度擴大區域之距離設定為「±2000nm」，並將其焦點深度擴大區域之分割數目設定為「8」的情況。

倘若將焦點深度擴大區域之Z軸方向的距離與分割數目設定為「8」，控制部27係將+2000nm~-2000nm的範圍分割成8個擷取區域，並將各擷取區域之開始位置與結束位置進行加算。在第3圖的實例中，第1個擷取區域的開始位置係為「-2000」、結束位置係為「-1500」、第2個擷取區域的開始位置係為「-1500」、結束位置係為「-1000」．．．第4個擷取區域的開始位置係為「-500」、開始位置係為「0」，藉由控制部27進行設定，並儲存於記憶部26。

接著，在擷取條件的設定畫面中，設定各擷取區域的曝光時間與光源部的射出光量。舉例而言，倘若設定擷取區域號碼「1」之第1個擷取區域的曝光時間，係由開始位置與結束位置計算出中間位置，並在該中間位置中，使光源的射出光量進行變化，以該曝光時間進行連續攝影，而求得影像不飽和的最大射出光量。接著，將該最大射出光量與曝光時間設定為各擷取區域的射出光量與曝光時間(擷取條件)。

第3圖係顯示在特定的位置或特定的擷取區域中，以「5msec」之曝光時間時，最大射出光量為最大值之「30%」的情況下，各擷取區域的擷取條件係自動設定為相同曝光 時間「5msec」與射出光量「30%」之情況的實例。

再者，在上述的說明中，係在設定曝光時間後，再決定光源的射出光量，然而，亦可先決定光源的射出光量，再以該射出光量進行連續攝影時所求得之影像不飽和最大曝光時間，來設定其曝光時間。

此外，在將各擷取區域的擷取條件統一的情況下，由於用於控制光源部之射出光量的控制、相機18之曝光時間的控制資料亦為相同，而可縮短用於控制收發信資料所需的時間。

第4圖係焦點深度擴大區域之擷取區域的說明圖。在分割數目設定為「8」的情況下，如第4圖所示，以對焦位置Z0為中心，在Z軸的正方向分割成4個擷取區域，在Z軸的負方向亦分割成4個擷取區域(未顯示於圖中)。

倘若設定曝光時間與射出光量，控制部27係以由區域A之Z軸方向的開始位置Z4至結束位置Z3為止的距離為基準，而計算出載物台12之移動時間與曝光時間相等的移動速度。接著，以計算出之移動速度，使載物台12由開始位置Z4至結束位置Z3為止連續地移動，其間，使相機18處於曝光狀態，而取得長時間曝光影像。所取得之擷取區域A的長時間曝光影像係儲存於記憶部26內。

接著，控制部27係使載物台12由開始位置Z3至結束位置Z2為止連續地移動，其間，使相機18處於曝光狀態，而取得擷取區域B的長時間曝光影像。同様地，使載物台 12由開始位置Z2至結束位置Z1為止連續地移動，其間，使相機18處於曝光狀態，而取得擷取區域C的長時間曝光影像。再者，使載物台12由開始位置Z1至結束位置Z0為止連續地移動，其間，使相機18處於曝光狀態，而取得擷取區域D的長時間曝光影像。對Z軸之負方向的擷取區域亦進行同様的攝影。最後，將8個擷取區域的長時間曝光影像進行加算，而生成1個加算影像，對此加算影像進行過濾處理，而生成焦點深度擴大影像。

上述之第1實施形態係將焦點深度擴大區域分割成複數個擷取區域，取得各擷取區域的長時間曝光影像，將複數個長時間曝光影像進行加算，而生成1個焦點深度擴大影像。藉由此，與以焦點深度擴大區域全體來生成1個焦點深度擴大影像的情況相比較，由於可將各擷取區域的曝光時間加長，或是將射出光量加大，因而可以生成未有亮度飽和，且良好S/N之高畫質焦點深度擴大影像。

其次，將說明本發明之第2實施形態。此第2實施形態係在各擷取區域的中間位置中，設定最適宜之曝光時間與光源之射出光量。

第5圖係顯示在第2實施形態中，用於設定擷取區域與擷取條件之GUI畫面的一實例。

第5圖的實例係顯示將焦點深度擴大區域的大小設定為「±2000nm」，分割數目設定為「8」的情況。倘若設定焦點深度擴大區域的大小與分割數目，控制部27係計算出 各擷取區域的開始位置與結束位置，即，第1個擷取區域的開始位置為「-2000」、結束位置為「-1500」，第2個擷取區域的開始位置為「-1500」、結束位置為「-1000」．．，該等數值係顯示為第5圖之設定畫面的開始位置與結束位置。

接著，為了設定擷取條件，使用者所特定的擷取區域，例如倘若選擇第1個擷取區域，而設定曝光時間與射出光量中之一者，控制部27係使載物台12移動至第1個擷取區域的中間位置為止，以所設定之曝光時間(或射出光量)，調整曝光時間與射出光量的另一者，而獲得不產生亮度飽和之長時間曝光影像。此長時間曝光影像係顯示為第5圖之設定用顯示影像的部分。再者，使用者亦可以目視確認所攝影之長時間曝光影像，以不產生亮度飽和之範圍來調整光源的射出光量或曝光時間。

倘若第1個擷取區域之擷取條件的設定結束，係進行第2個、第3個．．．擷取區域之擷取條件的設定。

再者，在上述說明中，雖然係先進行曝光時間的設定，然而，亦可先設定光源的射出光量，再依據該射出光量來決定曝光時間。此外，長時間曝光影像的擷取位置係為不限制於擷取區域之中央位置的任意位置，而亦可使載物台12由各擷取區域的開始位置至結束位置為止一邊移動，一邊連續地曝光。

依據上述第2實施形態，由於可設定每一焦點深度擴大區域之擷取區域的適宜曝光時間與射出光量，即使因應 焦點位置，標本之反射率不同的情況下，亦可生成良好畫質之焦點深度擴大影像。

其次，將說明本發明之第3實施形態。此第3實施形態係在各擷取區域的曝光時間、光源之射出光量任意設定的情況下，使用加重係數來進行各擷取區域之長時間曝光影像的校正。

於此，在前述所設定之畫面中，所設定第i個擷取區域的開始位置為PStart〔i〕、結束位置為PEnd〔i〕、第i個擷取區域之光源部的射出光量為L〔i〕、曝光時間為E〔i〕時，係進行如下k值之加算。

k〔i〕=｜PEnd「i」-PStart〔i〕｜/(L〔i〕．E〔i〕)

接著，以第j個擷取區域的k值作為基準，將其他擷取區域的k值加以規則化而計算出加重係數。倘若使第j個擷取區域的加重係數sk〔j〕為「1」時、第i個擷取區域的加重係數sk〔i〕係使用k值而以下式表示。

sk〔i〕=k〔i〕/k〔j〕

將各擷取區域的長時間曝光影像與上述加重係數相乘，並將相乘後的長時間曝光影像的影像資料進行加算，而獲得1個加算影像。將該加算影像進行過濾處理，而生成焦點深度擴大影像。

依據上述第3實施形態，將焦點深度擴大區域分割成複數個擷取區域時，即使在各擷取區域的曝光時間與光源部之射出光量不同的情況下，藉由將各擷取區域的長時間 曝光影像與加重係數相乘，而可獲得將不同擷取條件進行校正之正確的長時間曝光影像。

其次，將說明本發明之第4實施形態。此第4實施形態係使載物台12由焦點深度擴大區域全體的開始位置至結束位置為止進行移動，而取得1個長時間曝光影像，以此長時間曝光影像之亮度不飽和範圍來求得光源部的最大射出光量，或是最大曝光時間。

在此第4實施形態中，舉例而言，使用者係在第5圖的設定畫面中，設定所期望的曝光時間(最大曝光時間Efull)。控制部27係以所設定之曝光時間，由焦點深度擴大區域的開始位置至結束位置為止之移動結束的方式，來控制載物台12的移動，而取得1個長時間曝光影像。接著，在使長時間曝光影像不發生亮度飽和下，調整射出光量。將如此長時間曝光影像的取得與射出光量的調整重覆進行，而決定不發生亮度飽和之最大射出光量EFull。

接著，設定各擷取區域之光源的射出光量。舉例而言，若將第i個擷取區域之相機18的曝光時間設為E〔i〕，則此擷取區域之適宜的射出光量L〔i〕可以下式求得。

L〔i〕=LFull．EFull/E〔i〕

在上式中，係求得在曝光時間E〔i〕被設定時之適宜的射出光量L〔i〕，然而，在各擷取區域的射出光量E〔i〕被設定的情況下，亦可藉由上式計算出適宜的曝光時間。

再者，舉例而言，最大曝光時間EFull係可依使用者所 期望，依據在取得焦點深度擴大影像為止所需要之處理時間來決定。倘若決定處理時間，將該時間設定為最大曝光時間，可在進行焦點深度擴大區域全體之長時間曝光影像的攝影時，決定影像不飽和之最大射出光量EFull。

上述之第4實施形態係設定所期望之最大曝光時間EFull，進行焦點深度擴大區域全體之長時間曝光影像的攝影，而由該攝影結果決定光源部之最大射出光量LFull。接著，在各擷取區域的曝光時間(或射出光量)被設定後，控制部27係可由最大曝光時間EFull與最大射出光量LFull而自動地設定各擷取區域的適宜曝光時間(或射出光量)。藉此，可在短時間內進行各擷取區域之擷取條件的設定，並獲得高畫質的焦點深度擴大影像。

其次，第6圖係顯示本發明第5實施形態之顯微鏡裝置200的構成。此第5實施形態係照射不同波長之光線而生成複數個焦點深度擴大影像，並以複數個焦點深度擴大影像來置換1個彩色影像的R成分、G成分、B成分。在下文中，與第1圖之顯微鏡裝置100相同的元件係賦予相同的元件符號，並省略其等之說明。

在第6圖中，光源裝置202係具有光量調整部32與波長選擇部31。光量調整部32係依據控制部27的控制而調整由未顯示於圖式之光源所放射之紫外光線的光量。波長選擇部31係選擇依控制部27所指定之波長的紫外光線，並輸出至光纖19。

倘若使用者將焦點深度擴大區域的範圍與分割數目以及各區域的擷取條件進行設定，則可取得各擷取區域的長時間曝光影像。此時，控制部27係對各擷取區域照射波長不同之紫外光線，而取得3個長時間曝光影像。接著，將各擷取區域的長時間曝光影像進行加算，並實行過濾處理，而生成3個波長的焦點深度擴大影像。再者，以予先準備之1個彩色影像的R成分、G成分、B成分，來設定3個波長之焦點深度擴大影像的影像資料。

藉此，不同波長之3個焦點深度擴大影像係以個彩色影像的R、G、B成分來表示。由於人類的眼睛容易辨別R、G、B成分的差異，藉由同時觀看波長不同之3種類的焦點深度擴大影像，可以目視直接辨別標本11的缺陷等。

再者，在對標本11進行對焦的情況下，由於因應波長焦點深度係不相同，而會有在長波長範圍內可對焦，卻在短波長範圍內無法對焦的情況。為此，在第5實施形態中，係對各波長設定相同的焦點深度擴大區域，而可在全部波長範圍內，皆生成可對焦的焦點深度擴大影像。

依據上述之第5實施形態，對標本照射波長不同的光線，而生成複數個焦點深度擴大影像，藉由將該等複數個焦點深度擴大影像以1個彩色影像的R、G、B成分來表示，而可同時確認波長不同之焦點深度擴大影像。藉此，舉例而言，可以目視容易地進行半導體元件的缺陷檢査或構造解析。

本發明係非限制於上述之實施形態，舉例而言，亦可具有以下的構成。

在實施形態中，雖然係以分割數目為基準，而將各擷取區域的大小設為相同，然而，各擷取區域的開始位置、結束位置亦可依使用者加以任意設定。

11‧‧‧標本

12‧‧‧載物台

13‧‧‧物鏡

14‧‧‧物鏡轉換頭

15‧‧‧對焦機構

16‧‧‧架台

17‧‧‧投光管

17a‧‧‧光纖連接器

18‧‧‧相機

19‧‧‧光纖

20‧‧‧光量調整部

21‧‧‧鏡筒

22‧‧‧接目部

23‧‧‧輸入部

24‧‧‧輸出部

25‧‧‧顯示部

26‧‧‧記憶部

27‧‧‧控制部

28‧‧‧影像生成部

31‧‧‧波長選擇部

32‧‧‧光量調整部

100、200‧‧‧顯微鏡裝置

101‧‧‧顯微鏡本體

102、202‧‧‧光源裝置

103‧‧‧控制裝置

S11‧‧‧Z=0位置的設定

S12‧‧‧焦點深度擴大區域的設定

S13‧‧‧焦點深度擴大區域分割數目的設定

S14‧‧‧在各擷取區域設定相同的光源射出光量與相機曝光時間

S15‧‧‧取得各擷取區域的長時間曝光影像

S16‧‧‧加算各擷取區域的長時間曝光影像

S17‧‧‧對加算影像進行過濾處理

第1圖係顯示第1實施形態之顯微鏡裝置的構成。

第2圖係顯示第1實施形態之顯微鏡裝置之動作的流程圖。

第3圖係顯示設定畫面的一實例。

第4圖係焦點深度擴大區域之擷取區域的說明圖。

第5圖係顯示第2實施形態之設定畫面的一實例。

第6圖係顯示第5實施形態之顯微鏡裝置的構成。

S11‧‧‧Z=0位置的設定

S12‧‧‧焦點深度擴大區域的設定

S13‧‧‧焦點深度擴大區域分割數目的設定

S14‧‧‧在各擷取區域設定相同的光源射出光量與相機曝光時間

S15‧‧‧取得各擷取區域的長時間曝光影像

S16‧‧‧加算各擷取區域的長時間曝光影像

S17‧‧‧對加算影像進行過濾處理

Claims (14)

1. 一種顯微鏡裝置，其特徵在於包含：光源部，具有用以調整照明標本之光源之光量的光量調整部；攝影部，其係透過物鏡將前述標本加以攝影；對焦部，其係使前述物鏡之焦點位置與標本之相對位置進行變化；設定部，其係以標本之對焦位置為基準，令正向與負向之預定範圍為焦點深度擴大區域，並將該焦點深度擴大區域設定成藉由分割數決定之複數個擷取區域，並在前述複數個擷取區域的每一個設定前述攝影部之曝光時間及前述光源部之射出光量作為擷取條件；控制部，其係以依前述各擷取區域藉前述設定部所設定之擷取條件，藉由該對焦部，使該相對位置由前述複數個擷取區域之各別的開始位置至結束位置間進行變化，而取得複數個長時間曝光影像；以及影像生成部，其係將在前述各擷取區域所取得之每一個前述長時間曝光影像進行加算，生成焦點深度擴大影像。
2. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡裝置，其中，該設定部是在前述各擷取區域的中間位置藉由前述光量調整部使來自前述光源部之射出光量變化，並算出影像不飽和之最大出射光量，對前述複數個擷取區域的每一個設定 前述最大射出光量。
3. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡裝置，其中，該設定部是在前述各擷取區域的中間位置使前述攝影部之曝光時間變化，並求得影像不飽和之曝光時間，對前述複數個擷取區域的每一個設定前述影像不飽和之曝光時間。
4. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡裝置，其中，在已對前述複數個擷取區域設定曝光時間與射出光量之其中一者的情況下，該控制部係以依據所設定之曝光時間與射出光量之其中一者、以及所期望之曝光時間與射出光量之另一者決定的擷取條件，使該相對位置由該焦點深度擴大區域全體之開始位置至結束位置間進行變化，而取得長時間曝光影像，並且前述設定部將前述複數個擷取區域之前述所期望的曝光時間或前述所期望的射出光量設定成所取得之前述長時間曝光影像之亮度不飽和之範圍的最大值。
5. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡裝置，其中，在已對前述擷取區域設定曝光時間的情況下，該控制部係以依據所設定之曝光時間與所期望之射出光量決定的擷取條件，使該相對位置由該擷取區域之開始位置至結束位置間進行變化，而取得長時間曝光影像，並且前述設定部將該擷取區域之前述所期望之射出光量設定成所取得之前述長時間曝光影像之亮度不飽和之範圍的最大值。
6. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡裝置，其中，在已對前 述擷取區域設定射出光量的情況下，該控制部係以依據所設定之射出光量與所期望之曝光時間決定的擷取條件，使該相對位置由該擷取區域之開始位置至結束位置間進行變化，而取得長時間曝光影像，並且前述設定部將該擷取區域之前述所期望之曝光時間設定成在取得之前述長時間曝光影像之亮度不飽和之範圍的最大值。
7. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之顯微鏡裝置，該控制部係從前述複數個擷取區域選擇第i個擷取區域，使物鏡之焦點位置移動到該第i個擷取區域之中間位置，然後調整曝光時間或射出光亮之其中一者，而得到不產生亮度飽和之長時間曝光影像，前述設定部對第i個擷取區域設定不產生亮度飽和之前述長時間曝光影像之射出光亮或曝光時間作為擷取條件，前述影像生成部係以第i個擷取區域之開始位置與結束位置的差、及曝光時間與射出光量相乘所得之值的比k為基準，求得將其他擷取區域之k值規則化所得之值作為各擷取區域的加重係數，並將各擷取區域之該加重係數與各擷取區域之長時間曝光影像相乘，而修正各擷取區域之長時間曝光影像。
8. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之顯微鏡裝置，其中，該光源部係對標本照射波長相異之複數個光線，該影像生成部係對各擷取區域照射波長相異之複數個光線，取得複數個長時間曝光影像，並將該等複數 個長時間曝光影像進行加算，依各波長生成焦點深度擴大影像。
9. 如申請專利範圍第6項之顯微鏡裝置，其中前述影像生成部是生成一個具有前述複數個焦點深度擴大影像作為R、G、B成分之彩色影像。
10. 一種顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法，其包含下列步驟：使物鏡與標本相對移動，以標本之對焦位置為基準，而將正方向與負方向之預定範圍設定為焦點深度擴大區域，並且將該焦點深度擴大區域設定為依據分割數決定之複數個擷取區域；對前述複數個擷取區域的每一個，設定攝影部之曝光時間及光源部之射出光量作為擷取條件，使前述物鏡之焦點位置移動到前述各擷取區域，並以依前述各擷取區域而設定之擷取條件，藉由前述攝影部取得長時間曝光影像，將在前述各擷取區域所取得之每一個前述長時間曝光影像進行加算，生成焦點深度擴大影像。
11. 如申請專利範圍第10項之顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法，其係在前述各擷取區域之中間位置，一面使來自光源部之射出光量變化，一面算出影像不飽和之最大射出光量，並對前述複數個擷取區域的每一個設定前述最大射出光量。
12. 如申請專利範圍第10項之顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法，其係在前述各擷取區域之中間位置，使攝影部之曝光時間變化並且算出影像不飽和之曝光時間，並對前述複數個擷取區域的每一個設定前述影像不飽和之曝光時間。
13. 如申請專利範圍第10項之顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法，其中，在已對前述複數個擷取區域設定曝光時間與光源部之射出光量之其中一者的情況下，以依據所設定之曝光時間與射出光量中之其中一者、以及所期望之曝光時間與射出光量之另一者決定的擷取條件，藉由該對焦部，使該相對位置由前述複數個擷取區域之每一個開始位置至結束位置間進行變化，而取得長時間曝光影像，將前述複數個擷取區域之前述所期望之曝光時間或前述所期望之射出光量設定成在所取得之長時間曝光影像之亮度不飽和範圍的最大值。
14. 如申請專利範圍第10項之顯微鏡裝置之焦點深度擴大影像生成方法，其中，在已對前述複數個擷取區域設定曝光時間與射出光量之其中一者的情況下，以依據所設定之曝光時間與射出光量之其中一者、以及所期望之曝光時間與射出光量之另一者決定的擷取條件，藉由該對焦部，使該相對位置由該焦點深度擴大區域全體之開始位置至結束位置間進行移動，而取得一個長時間曝光影像，並將前述複數個擷取區域之前述所期望之曝光時間或前述所期望之射出光量設定成在已取得之長時間曝 光影像之亮度不飽和範圍的最大值。