JPH09101235A

JPH09101235A - 光学的特性測定装置

Info

Publication number: JPH09101235A
Application number: JP25998695A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kitagawa; 久雄北川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】画素表示装置や画像撮影装置の表示面上または
撮影面上に構成された各々の画素の光学的特性を測定
し、かつ測定データと対応する画素の形態を顕微鏡によ
って観察する。【解決手段】画素集団を光学的ビームで二次元走査する
走査手段と、この走査手段により走査される前記光学的
ビームの前記画素集団による反射光や透過光などの光強
度を検出して電気信号に変換する光電変換手段と、この
光電変換手段からの電気信号をディジタルデータに変換
するアナログ／ディジタル変換手段と、このアナログ／
ディジタル変換手段により変換されたディジタルデータ
を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されたデー
タを取込んでデータ処理するデータ処理手段とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像撮影装置また
は画像表示装置に設けられる画素集団の光学的特性を測
定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医学、生物学上の細胞計測分野におい
て、特に癌などの病変組織の細胞集団を標本とし、組織
を構成する細胞に生化学的に蛍光標識を施した上で、数
千〜数万個の細胞を蛍光測光する装置が用いられてい
る。

【０００３】このような装置は、サイトメータ（cytome
ter:細胞計測装置）と呼ばれ、癌腫瘍などの病変組織の
状態を、組織を構成する数千〜数万個の細胞データに基
づいて、統計的に評価することから、統計的サイトメー
タとも呼称される。

【０００４】統計的サイトメータは、従来の顕微鏡検鏡
によって異常細胞を検出する細胞診断方法に対し、大量
の細胞計測とデータ処理をコンピュータによって行い、
測定データは統計計算による数値データであり、癌腫瘍
の生物学的悪性度ひいては患者の病状を表す客観的指標
になるという特徴があった。

【０００５】従来、統計的サイトメータとしては、組織
標本から細胞を単離した細胞浮遊液をレーザビーム内に
ジェット水流として噴射するフローサイトメータが用い
られていたが、近年スライドグラス上の細胞集団をレー
ザで走査するレーザ走査サイトメータが開発された。

【０００６】レーザ走査サイトメータは、スライドグラ
ス上の細胞集団を広範囲（約１０mm四方）にレーザで走
査し、数千〜数万個の細胞を蛍光測光して、ＤＮＡなど
の細胞内成分量を測定することができる。

【０００７】従来の顕微鏡観察では、形態的な特徴を捉
えるには適していたが、細胞の明るさを定量測定するこ
とはできなかった。レーザ走査サイトメータは、スライ
ドグラス上の細胞集団に属する個々の細胞の明るさを定
量測光することができる。また、測光時に個々の細胞の
座標位置を呼び出すことができるため、顕微鏡による形
態観察と併用することができるという特徴がある。

【０００８】一方、工業分野においては、液晶パネルデ
ィスプレイやＣＣＤ撮像素子などのように、表示面また
は撮像面に数十万個オーダの表示画素または受光画素を
有し、しかも各画素あたりの発光量や受光量の定量性が
求められているデバイスがある。

【０００９】しかし、従来、これらのデバイスにおける
検査は、ＩＣやＬＳＩなどの半導体集積回路と同様に画
素パターンもしくは製造過程で付与されたアライメント
検査パターンの顕微鏡検査による形態異常の検出に依存
しており、各々の表示画素または受光画素の光学的特性
を測定することは、従来の顕微測光装置による手法では
膨大な時間を要するため、基礎研究用途以外殆ど行われ
ていない。

【００１０】画像表示装置または画像撮影装置としての
光学的な特性は、表示画像または撮影画像の再生像で評
価しているのが実状である。このため、顕微鏡観察で得
られる画素パターンやアライメントパターンの形態的な
異常検知と画像評価で得られる光学特性の異常知見とが
直接結び付かず、経験の積み重ねで関連性の評価を行う
必要があった。

【００１１】つまり、液晶パネルディスプレイやＣＣＤ
撮像素子の製造工程における中間プロセスの顕微鏡観察
結果と完成品での画像評価結果との対応付が弱く、最終
組上がり段階での良品率を上げれない要因の一つとなっ
ている。即ち、数十万個オーダの画素の集団で構成され
た画像の評価では、画像の明るさを俯瞰的に眺めてはい
るものの、個々の画素の明るさを測定することになって
いないことが、本質的な問題点といえる。

【００１２】従来、個々の画素の光学的特性を測定する
装置としては、顕微測光装置が用いられているが、一個
一個の画素を手動操作で位置出しして測定するため、時
間がかかり、一画面当り数十〜百個の画素をサンプリン
グして測定するのがやっとであり、液晶パネルディスプ
レイやＣＣＤ撮像素子などの製造ラインでは用いられな
い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の顕微
鏡観察では、画素パターンの形態を観察することはでき
るが、観察画像表示装置や画像撮影装置の表示面上また
は画像面上に構成された数十万個の画素の各々の画素の
明るさや受光感度といった光学的特性を測定することは
できない。

【００１４】また、画素表示装置や画像撮影装置の表示
画像や撮影像の再生画像の光学的評価は、最終品質の確
認にはある程度有効であるものの、画像評価データと個
々の画素データとの対応づけが困難である。そのため、
画像評価データを不良品の修復や製造工程の条件設定の
ために、製造工程にフィードバックすることが困難であ
る。

【００１５】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに、画素表示装置や画像撮影装置の表示面上または撮
影面上に構成された各々の画素の光学的特性を測定し、
かつ測定データと対応する画素の形態を顕微鏡によって
観察することができる光学的特性測定装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により光学的特性測定装置
を構成する。請求項１に対応する発明は、画像撮影装置
または画像表示装置に設けられた画素集団の光学的特性
を測定する装置において、前記画素集団を光学的ビーム
で二次元走査する走査手段と、この走査手段により走査
される前記光学的ビームの前記画素集団による反射光や
透過光などの光強度を検出して電気信号に変換する光電
変換手段と、この光電変換手段からの電気信号をディジ
タルデータに変換するアナログ／ディジタル変換手段
と、このアナログ／ディジタル変換手段により変換され
たディジタルデータを記憶する記憶手段と、この記憶手
段に記憶されたデータを取込んでデータ処理するデータ
処理手段とを備え、前記データ処理手段は、データから
一つの画素領域を特定する領域特定処理機能と、この処
理機能により特定された画素領域のまわりに近傍領域を
規定する領域規定処理機能と、前記画素領域と前記近傍
領域とを合せた領域内のデータを用いて特定された画素
の光学的特性を計算する特性計算処理機能とを有する。

【００１７】請求項２に対応する発明は、画像撮影装置
または画像表示装置に設けられた画素集団の光学的特性
を測定する装置において、前記画像表示装置の表示面上
に投影され且つ前記表示面からの光強度を検出して電気
信号に変換する光電変換手段と、この光電変換手段が投
影された前記画像表示装置の表示面上を二次元走査する
走査手段と、この走査手段により走査されたときの前記
光電変換手段からの電気信号をディジタルデータに変換
するアナログ／ディジタル変換手段と、このアナログ／
ディジタル変換手段により変換されたディジタルデータ
を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されたデー
タを取込んでデータ処理するデータ処理手段とを備え、
前記データ処理手段は、データから一つの画素領域を特
定する領域特定処理機能と、この処理機能により特定さ
れた画素領域のまわりに近傍領域を規定する領域規定処
理機能と、前記画素領域と前記近傍領域とを合せた領域
内のデータを用いて特定された画素の光学的特性を計算
する特性計算処理機能とを有する。

【００１８】請求項３に対応する発明は、上記請求項１
又は請求項２に対応する発明の前記データ処理手段は領
域規定処理機能により規定された近傍領域の周辺のデー
タを用いてバックグラウンドレベルを推定する処理を行
う。

【００１９】従って、上記のような構成の光学的特性測
定装置にあっては、画像表示装置や画像撮影装置の表示
画上または撮影面上に構成された各々の画素の光学的特
性を測定し、かつ各測定データと対応する画素の顕微鏡
による形態観察ができる。これにより、液晶パネルディ
スプレイやＣＣＤ撮像素子などの顕微鏡観察で得られる
画素パターンやアライメントパターンの形態的な異常知
見と各画素の光学特性の異常知見とを直接結び付けるこ
とが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明による光学的特性測
定装置の第１の実施の形態を示す機械・光学系の構成例
を示すものである。

【００２１】図１において、レーザ１より出射したレー
ザビームはスポット投影レンズ１８で適宜集光された
後、ハーフミラー２で反射し、紙面に直交する回転軸を
中心に回動するガルバノミラー３で反射され、瞳投影レ
ンズ４で対物像面に結像して紙面上で上下方向に走査さ
れる。

【００２２】この対物像面を通過したレーザビームは光
路切換ミラー５で反射された後、対物レンズ６に入射
し、スキャニングステージ１７に載置された標本７上に
結像されるレーザスポットは標本面で紙面左右方向に走
査される。また、レーザをガルバノミラー３による光学
偏向手段で左右方向に走査すると同時に、スキャニング
ステージ１７を紙面に直交する方向に移動させることに
より、標本面上の画素集団をレーザスポットで二次元走
査することができる。

【００２３】標本からの反射光は、光路を逆に遡り、対
物レンズ６、光路切換ミラー５、瞳投影レンズ４、ガル
バノミラー３を経てハーフミラー２、反射光フィルター
１３を通過し、集光レンズ１４で光電子増倍管（ＰＭＴ
１）１５の受光面に集められる。

【００２４】一方、標本７を透過した透過光はコンデン
サレンズ８で集められビームスプリッター９を反射した
後、透過光フィルター１０を通過してフォトダイオード
（ＰＤ）１１の受光面へ入射する。

【００２５】以上の構成により、レーザスポットを標本
上で二次元走査し、標本からの透過および反射光を検出
することが可能である。ここで、標本面上に投影される
レーザスポットのスポットサイズは、対物レンズ６、瞳
投影レンズ４、スポット投影レンズ１８の焦点距離で決
まるが、通常使用する対物レンズの種類は顕微鏡観察時
の分解能と作動距離とで選定され、瞳投影レンズは走査
デバイスに応じて最適化される。従って、スポット投影
レンズの焦点距離を適宜調整して所望のスポットサイズ
を得ることができる。

【００２６】また、前記光路切換ミラー５は光路から挿
脱可能に設けられており、この光路切換ミラー５を光路
から取除くことにより、標本像を顕微鏡観察光学系１６
へ導くことができ、透過照明光学系１２や同軸落射照明
光学系１９による照明を用いて通常の顕微鏡として用い
ることができ、標本の透過像や反射像を肉眼で顕微鏡観
察したり、テレビカメラや写真撮影装置で顕微鏡撮影す
ることができる。この場合でも、顕微鏡アクセサリーを
適宜組み合わせることで、蛍光顕微鏡観察、偏光顕微鏡
観察も可能である。また、光路切換ミラー５をビームス
プリッター等の光路分割素子に置換え、走査、測光光路
と顕微鏡光路とを同時に使用可能に構成してもよい。

【００２７】図１に示す構成例では、反射光を検出する
場合を示したが、ハーフミラー２の代わりにダイクロイ
ックミラー、反射光フィルター１３の代わりにバリアフ
ィルターを用いることによって蛍光を検出できることは
いうまでもない。また、レーザを直線偏光レーザとし、
ハーフミラー２の代わりに偏光ビームスプリッタ、反射
光フィルター１３および透過光フィルター１０の代わり
に偏光アナライザを用いることによって標本の反射光、
透過光の偏光特性を検出することもできる。偏光特性は
特に液晶パネルディスプレイの特性評価において有効で
あることが知られている。

【００２８】図２は本発明による光学的特性測定装置の
第２の実施の形態として、バックライト照明付液晶パネ
ルディスプレイ等、輝度を発生する画像表示装置を発光
状態（画像表示状態）で測定する場合の構成例を示すも
ので、図１と同一部品には同一符号を付して説明する。

【００２９】図２において、スキャニングステージ１７
上に載置される標本７は液晶パネルディスプレイであ
る。この液晶パネルディスプレイにはバックライト照明
２１が組込まれているものが使用される。この場合、ス
キャニングステージ１７に予め測定用のバックライト照
明を組込んでおいて液晶パネルのみを標本として載せて
もよい。

【００３０】また、第２の実施の形態では標本７の発光
を検出するので、図１に示したレーザ１、スポット投影
レンズ１８、ハーフミラー２が不要になると共に、コン
デンサレンズ８、ビームスプリッタ９、透過光フィルタ
１０、フォトダイオード（ＰＤ）１１及び透過照明光源
１２も不要である。

【００３１】この場合、レーザ１、スポット投影レンズ
１８、ハーフミラー２をそのまま残して、ハーフミラー
２のみを測光路から挿脱可能に構成しておけば、図１に
示すような装置として兼用することができる。

【００３２】一方、光電子増倍管１５への光路には図１
の集光レンズ１４に代えて検出器投影レンズ２２と検出
器絞り２３を設け、また図１の反射光フィルタ１３に代
えて測光フィルター２０を設ける。

【００３３】ここで、図１の集光レンズ１４に代えて検
出器投影レンズ２２を用いているのは、集光レンズ１４
は単に反射検出光を集めるだけのものであるのに対し
て、検出器投影レンズ２２は光電子増倍管１５の受光面
を適当なサイズになるように標本面に投影する役割を持
たせるためである。

【００３４】また、検出器絞り２３の形状は円形または
正多角形が可変開口絞りとしては一般的であるが、走査
効率を良くするため、矩形開口にしても良いし、標本７
上の画素形状と相似形にする等標本の画素形状または画
素の配列パターンに合せて検出器絞り形状を設定できる
ように検出器絞り２３を交換可能に構成してもよい。

【００３５】なお、標本面に投影される受光面の投影サ
イズは、検出器絞り２３を設けないで、検出器投影レン
ズ２２の焦点距離を変えることによって投影倍率を調整
してもよい。

【００３６】このような構成の測定装置において、検出
器絞り２３が検出器投影レンズ２２、瞳投影レンズ４、
対物レンズ６によって標本７上に縮小投影され、ガルバ
ノミラー３で紙面左右方向に走査される。また、検出器
絞り２３の投影像をガルバノミラー３による光学偏光手
段で左右方向に走査すると同時に、スキャニングステー
ジ１７を紙面に直交する方向に移動させることにより、
標本面上の画素集団を検出器の投影像で二次元走査する
ことができる。

【００３７】ここでも、図１と同様に光路切換ミラー５
は、光路から挿脱可能に設けられており、光路から取除
くことにより、標本像を顕微鏡観察光学系１６へ導くこ
とができ、画像表示装置の表示面を顕微鏡観察や同軸落
射照明光学系１９による照明を用いた反射像の顕微鏡観
察が可能であることは言うまでもない。

【００３８】図３は本発明による光学的特性測定装置の
第３の実施の形態として、ＣＣＤ撮像素子等、画像撮影
装置を受光状態（画像撮影状態）で測定する場合の構成
例を示すもので、図１と同一部品には同一符号を付して
説明する。

【００３９】図３において、スキャニングステージ１７
上に載置される標本７はＣＣＤ撮像素子であり、受光面
上をレーザスポットが走査するように構成されているこ
とは図１と同様である。標本であるＣＣＤ撮像素子から
の光電変換信号は、図示するように外付けの光電出力回
路２７より後述する電気系の外部入力端子へ出力され
る。

【００４０】また、標本であるＣＣＤ撮像素子の光電変
換機能を用いて光電検出するため、図１に示すハーフミ
ラー２、反射光フィルター１３、集光レンズ１４及び光
電子増倍管１５は不要である。

【００４１】しかし、装置として兼用するため、そのま
ま用いても差支えないし、図１のハーフミラー２をミラ
ー２６と切換可能に構成して図１と図２の切換えを容易
にしてもよい。即ち、１台の装置で図１、図２、図３の
各用途に適した使い方ができるように図１、図２、図３
の各構成を互いに切換可能に構成することも可能であ
る。

【００４２】このような構成の測定装置によれば、レー
ザスポットを標本上で二次元走査し、標本であるＣＣＤ
撮像素子からの光電信号を検出することが可能である。
ここでも、図１及び図２と同様に光路切換ミラー５は、
光路から挿脱可能に設けられており、光路から取除くこ
とにより、標本像を顕微鏡観察光学系１６へ導くことが
でき、画像表示装置の表示面を顕微鏡観察や同軸落射照
明光学系１９による照明を用いた反射像の顕微鏡観察が
可能であることは言うまでもない。

【００４３】次に本発明による光学的特性測定装置の電
気系の構成例と作用を図４により説明する。図４におい
て、図１に示す光電子増倍管（ＰＭＴ）及びフォトダイ
オード（ＰＤ）で検出した光電信号は、各々の検出信号
（チャンネルと呼ぶ）毎に設けられた信号処理系統で処
理され、コンピュータ内の拡張スロット上のメモリーボ
ードに設けられた各チャンネル毎のメモリー回路に転送
され記憶される。

【００４４】また、フォトダイオード（ＰＤ）信号と切
換えられる外部入力端子が設けられており、図３の光電
信号出力回路２７を接続することができる。各々の光電
信号は、ヘッドアンプで増幅された後、アナログ積分器
でノイズを除去し、アナログーディジタル変換器（Ａ／
Ｄ）でディジタルデータに変換された後、ディジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）によって、コンピュータ内
に実装されたメモリボードへ転送される。メモリボード
に転送されたデータは、コンピュータのＣＰＵによって
アクセスされ、走査画像データの処理が行われる。

【００４５】コンピュータの拡張スロットには、ＩＥＥ
Ｅ-488規格に基づくＧＰＩＢ（General Purpose Interf
ace Bus ）制御を行うカードが設けられており、装置側
のＧＰＩＢインターフェイス制御回路（ＧＰＩＢI/F ）
を介して装置側のＣＰＵ（中央演算処理装置）とコンピ
ュータの間で通信を行う。

【００４６】装置側のＣＰＵバス（ＣＰＵＢｕｓ）に
は、走査ステージのＸ軸、Ｙ軸をそれぞれ駆動する二つ
のステッピングモータの駆動を制御するモータコントロ
ーラ、ガルバノメータミラーを駆動する波形を生成する
波形発生回路、それぞれの光電子増倍管（ＰＭＴ１，
２，３）の陰極への印加電圧を発生し、増倍率を制御す
るディジタルーアナログ変換器（Ｄ／Ａ）及び光電子増
倍管（ＰＭＴ）とフォトダイオード（ＰＤ）で検出した
光電信号のオフセット調整電圧を発生するディジタルー
アナログ変換器（Ｄ／Ａ）が結合されている。

【００４７】以上の電気系の構成により、コンピュータ
からのＧＰＩＢ制御コマンドによって、走査及び信号処
理等、装置の動作を包括的に制御することができる。次
に上記のように構成された光学的特性測定装置の作用に
ついて述べる。

【００４８】予め設定した標本上の走査領域を二次元走
査しながら光電信号をディジタル化してコンピュータ上
のメモリボードに走査画像データを転送する。走査画像
データはコンピュータによって読取られ、画素を検出
し、画素単位のデータ数値を抽出して画素データリスト
を作成する。走査領域内の画素データリストを作成し終
わったところで測定は終了する。

【００４９】測定の結果得られた画素データリストは、
データファイルとして保存され、ヒストグラム表示等、
統計的な処理を受けながらコンピュータスクリーンに表
示される。

【００５０】ここで、ウインドウズなどのグラフカル・
ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）ソフトウエアとマ
ウス操作の組み合わせによって、ヒストグラム表示スク
リーン上での領域設定が可能である。

【００５１】図６（ａ），（ｂ）のように一次元または
二次元ヒストグラム表示の中で異常なデータ群が発見さ
れた場合、ヒストグラム上で異常データ領域を指定し
て、領域内に該当する画素データを呼び出し、画素毎に
記憶されているＸ，Ｙ座標データをモータコントローラ
に転送してステージの座標位置を次々と再現することが
できる。

【００５２】ここで装置を顕微鏡光路に切換えて顕微鏡
観察をすることにより、異常データを示した画素の顕微
鏡観察が可能であり、測光値の異常と画素パターンの形
態的異常とを対比することができる。

【００５３】以上のユーザ操作、装置動作、コンピュー
タ処理による作業を流れ図として示すと図５のようにな
る。また、顕微鏡座標と操作測光座標の対応がついてい
るので、操作測光後に、まず顕微鏡観察で画素パターン
をスクリーニング観察して異常画素パターンを見つけ出
した後、その座標位置近辺の画素データを画素データリ
ストから検索して異常データとの対応づけを行うように
使用することも可能である。

【００５４】次に走査画像から画素データの抽出方法に
ついて、図７乃至図９により説明する。図７は、典型的
な画素パターンの走査画像の略図であり、図８はその走
査波形を一次元的に表示したものであり、図９は図８の
Ａ部の波形を拡大して示したものである。説明のために
画像及び走査波形を示したが、画像データはメモリボー
ド上にディジタルデータとして記憶されており、個々の
データをコンピュータがアクセスできる状態にあり、実
際の処理はコンピュータが行うようプログラムされてい
る。

【００５５】図７の画素集団のうち、上段の中央に位置
する“画素Ａ”について説明する。走査波形は両隣の画
素も含めると図８のようになる。Ａ部の拡大図を図９に
示す。ここで、予め設定された“しきい値”を越える部
分が検出され、画素検出領域として輪郭抽出される。こ
れに対して、予め設定された一定量の“近傍”相当部分
を外側に追加した領域が画素認識領域であり、各画素の
バックグランドレベル以外の光学的特性値は画素認識領
域内の走査画像データをもとに算出される。バックグラ
ンドレベルは、画素認識領域から予め設定された“バッ
クグラウンド間隔”分外側に位置する走査画像データを
用いて算出する。

【００５６】ここで、“近傍”量はしきい値を越えない
画素の“裾野”に相当する部分を補足するためのもので
あり、レーザスポットサイズに起因する走査画像のボケ
量と所望の測光精度を考慮して設定する。また、レーザ
スポットサイズは、走査速度を向上するためできるだけ
大きく設定しておく方がよいが、画素間のギャップの谷
間（バックグラウンド）を認識できる程度に小さくして
おく必要があり、画素間のギャップの数分の一のサイズ
が適当である。

【００５７】このスポットサイズは、通常顕微鏡観察で
得られる分解能より約一桁大きくなり、対物レンズの開
口より十分細いレーザビームを入射させることで、実現
する。具体的には図１のスポット投影レンズ１８の焦点
距離とレーザ１からガルバノミラー３への光路長とを加
減すること、またはスポット投影レンズ１８の代りにビ
ーム径を縮小変換するビームコンバータを挿入すること
で実現される。また、標本面上のレーザスポットサイズ
を大きくすることは、レーザビームの焦点深度を大きく
することになり、ステージ移動による標本の走査時に生
じるデフォーカスによる測光精度の劣化を防ぐという効
果も得られる。

【００５８】各画素毎に得られるデータは、面積：画素確認領域内の走査画像データ数明るさ：画素確認領域内の走査画像データの総和ピーク値：画素確認領域内の走査画像データの最大値座標位置：ピーク値の走査画像データの座標位置バックグラウンド補正値：バックグラウンド補正箇所
データ代表値である。

【００５９】バックグラウンド補正は、画素データの統
計解析、ヒストグラム表示等を行う際に、補正するかど
うか必要に応じて決定すればよい。バックグラウンド補
正計算は、明るさからはバックグラウンド補正値と面積
を乗じた数値を減じ、ピーク値からはバックグラウンド
補正値を減ればよい。

【００６０】また、外周長や直径等の形態的パラメータ
も演算は可能であるが、本装置は前述したようにレーザ
スポットを意図的に大きくしたため、走査画像の形態的
な分解能は顕微鏡に比べて劣っている。即ち、測光値を
得るためにはレーザ走査による測定を行い、形態情報を
重視する場合には顕微鏡光路で通常の顕微鏡画像をビデ
オ装置に取込んで画像処理を行うといった使い分けが必
要である。顕微鏡としての使用が容易に併用できること
は、図１乃至図３で説明した通りである。

【００６１】さらに、図１において、検出器１５へ入射
する検出光束の、標本面上で走査するレーザスポットと
共やくな面に、この面で形成されるスポットの像より小
さいピンホール開口を挿入して共焦点（コンフォーカ
ル）検出とすれば、走査画像の分解能を向上することが
でき、走査画像の分解能を向上することができ、走査画
像を形態情報の抽出に用いることもできる。

【００６２】上記実施の形態では、“近傍”はしきい値
を越えた画素検出領域の外観に付加されるが、予め画素
形状が一定であるという前提のもとに、画素形状に適合
し、画素の走査画像より少し大きめの“近傍”パターン
を予め設定して、画素の走査画像にはめ込むように構成
してもよい。この様子を図１０に示している。

【００６３】このように上記のように構成された光学的
特性測定装置においては、画像撮影装置または画像表示
装置上の画素集団を光学的ビームで二次元走査し、走査
画像から各画素およびその近傍領域を抽出し、画素集団
を構成する各画素の光学的特性を測定するものである。
従って、測定されたデータをヒストグラム表示など統計
的に処理、表示することができ、またヒストグラム中の
異常データ群に属する画素集団の座標データを呼出して
顕微鏡ステージ上で標本の座標位置を再現することによ
り、異常データを提示した画素の顕微鏡観察が可能であ
る。

【００６４】ここで、本発明の特徴点を挙げると次の通
りである。（１）データ処理手段において、画素回りに規定される
近傍領域のサイズ、パターンの少なくとも一方を予め規
定できる。（２）画像撮影または表示装置上を走査するビームのス
ポットサイズ、又は光電変換手段の投影サイズを画像表
示または撮影装置上の画素の間隙（ギャップ幅）の数分
の一乃至十数分の一の大きさに設定できる。（３）測定の結果得られるデータが画像撮影または表示
装置上の各画素当たりの明るさ、面積、座標位置、推定
バックグランドレベル等の画素データリストとして作成
し、画像撮影または表示装置毎に数百〜数十万個の画素
データを統計計算し、ヒストグラム表示などの統計的表
示手段で表すことができる。（４）上記（３）で、画素データリストの画素データを
統計計算し、ヒストグラム表示などの統計的表示手段で
表す際に、推定バックグランドレベルを用いてバックグ
ランドレベルを補正するかどうかの選択が可能である。（５）上記（３）又は（４）で、ヒストグラム表示され
たスクリーン上の領域を設定し、この領域内にヒストグ
ラム表示された画素データ集団を抽出できる。（６）走査測光を行う光路と顕微鏡観察を行う光路とが
光路分割手段または光路切換手段により同時にまたは選
択的に使用できる。（７）上記（６）で、標本の走査座標位置と対応した標
本位置座標は、顕微鏡観察光路で再現できる。（８）上記（６）で、顕微鏡観察光路で設定した位置座
標がコンピュータに読取られ、走査座標位置と対応付け
できる。

【００６５】

【発明の効果】以上述べた本発明による光学特性測定装
置によれば、画像表示装置や画像撮影装置の表示画上ま
たは撮影面上に構成された各々の画素の光学的特性を測
定し、かつ各測定データと対応する画素の顕微鏡による
形態観察ができる。

【００６６】これにより、液晶パネルディスプレイやＣ
ＣＤ撮像素子などの顕微鏡観察で得られる画素パターン
やアライメントパターンの形態的な異常知見と各画素の
光学特性異常知見のとを直接結び付けることができる。
つまり、液晶パネルディスプレイやＣＣＤ撮像素子の製
造工程における中間プロセスの顕微鏡観察結果と完成品
での光学特性の測定結果との対応付ができ、完成品での
不具合を製造工程の中間ステップへ適宜フィードバック
することができる。これにより、液晶パネルディスプレ
イやＣＣＤ撮像素子などの製造歩留まり（良品質）を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学特性測定装置の第１の実施の
形態を示す構成図。

【図２】本発明による光学特性測定装置の第２の実施の
形態を示す構成図。

【図３】本発明による光学特性測定装置の第３の実施の
形態を示す構成図。

【図４】本発明による光学特性測定装置の電気系の構成
例を示すブロック回路図。

【図５】同光学特性測定装置において、コンピュータ処
理による作業を流れを示すフローチャート。

【図６】一次元または二次元ヒストグラム表示の中で異
常なデータ群が存在する場合の表示形態を示す図。

【図７】典型的な画素パターンの走査画像の略図。

【図８】図７の画素パターンの操作波形を一次元的に表
示した図。

【図９】図８のＡ部の波形を拡大して示した図。

【図１０】走査画像と近傍パターンの重合せる状況を示
す図。

【符号の説明】

１……レーザ、２……ハーフミラー、３……ガルバノミ
ラー、４……瞳投影レンズ、５……光路切換ミラー、６
……顕微鏡対物レンズ、７……標本、８……コンデンサ
ーレンズ、９……ビームスプリッタ、１０……透過光フ
ィルター、１１……フォトダイオード、１２……透過照
明光源、１３……反射光フィルター、１４……集光レン
ズ、１５……光電子増倍管、１６……顕微鏡観察光学
系、１７……スキャニングステージ、１８……スポット
投影レンズ、１９……同軸落射照明、２０……測光フィ
ルタ、２１……バックライト照明、２２……検出器投影
レンズ、２３……検出器絞り、２６……ミラー、２７…
…光電信号出力回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像撮影装置または画像表示装置に設け
られた画素集団の光学的特性を測定する装置において、前記画素集団を光学的ビームで二次元走査する走査手段
と、この走査手段により走査される前記光学的ビームの
前記画素集団による反射光や透過光などの光強度を検出
して電気信号に変換する光電変換手段と、この光電変換
手段からの電気信号をディジタルデータに変換するアナ
ログ／ディジタル変換手段と、このアナログ／ディジタ
ル変換手段により変換されたディジタルデータを記憶す
る記憶手段と、この記憶手段に記憶されたデータを取込
んでデータ処理するデータ処理手段とを備え、前記データ処理手段は、データから一つの画素領域を特
定する領域特定処理機能と、この処理機能により特定さ
れた画素領域のまわりに近傍領域を規定する領域規定処
理機能と、前記画素領域と前記近傍領域とを合せた領域
内のデータを用いて特定された画素の光学的特性を計算
する特性計算処理機能とを有することを特徴とする光学
的特性測定装置。
【請求項２】画像撮影装置または画像表示装置に設け
られた画素集団の光学的特性を測定する装置において、前記画像表示装置の表示面上に投影され且つ前記表示面
からの光強度を検出して電気信号に変換する光電変換手
段と、この光電変換手段が投影された前記画像表示装置
の表示面上を二次元走査する走査手段と、この走査手段
により走査されたときの前記光電変換手段からの電気信
号をディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル
変換手段と、このアナログ／ディジタル変換手段により
変換されたディジタルデータを記憶する記憶手段と、こ
の記憶手段に記憶されたデータを取込んでデータ処理す
るデータ処理手段とを備え、前記データ処理手段は、データから一つの画素領域を特
定する領域特定処理機能と、この処理機能により特定さ
れた画素領域のまわりに近傍領域を規定する領域規定処
理機能と、前記画素領域と前記近傍領域とを合せた領域
内のデータを用いて特定された画素の光学的特性を計算
する特性計算処理機能とを有することを特徴とする光学
的特性測定装置。
【請求項３】前記データ処理手段は、領域規定処理機
能により規定された近傍領域の周辺のデータを用いてバ
ックグラウンドレベルを推定する処理を行うことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の光学的特性測定装
置。