JP2000330027A - 共焦点顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共焦点画像とＣＣＤカラー画像の解像度が異
なる場合であっても、両画像の画素又は画素群を対応付
けることにより、必要な領域の共焦点カラー画像又は共
焦点測定データが容易に得られる共焦点顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】 共焦点光学系は、レーザ光源、水平偏向
装置、垂直偏向装置、対物レンズ、受光素子１９等を含
む。非共焦点光学系は、第２の光源、カラーＣＣＤ２４
等を含む。カラーＣＣＤ２４から得られたカラー画像と
受光素子１９から得られた共焦点画像は、処理装置内の
表示画像信号生成部５によって組み合わされ、カラー共
焦点画像が生成される。表示画像信号生成部５は相関器
５４を備え、共焦点画像とカラー画像の解像度が異なる
場合であっても、相関器５４が両画像の画素又は画素群
を対応付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の透過
光又は反射光を用いて、測定対象物の表面高さ（深さ）
情報や共焦点画像を取得することができる共焦点顕微鏡
に関する。

【０００２】

【従来の技術】共焦点顕微鏡は、測定の対象物に単色光
（通常はレーザ光）を照射し、対象物からの反射光又は
透過光を対物レンズを含む光学系を通して受光素子で受
光する。通常、受光素子の手前にはピンホールが設けら
れ、対象物の測定面における対物レンズの焦点と、ピン
ホールにおける受光側の焦点とが共焦点を形成するよう
に光学系（共焦点光学系）が形成される。このような構
成によれば、対物レンズの焦点と対象物（すなわち対象
物を載置したステージ）との光軸方向での相対距離を変
化させたときに受光量が最大になる相対距離を求めるこ
とにより、対象物の表面高さ（深さ）の分布データを得
ることができる。対物レンズの焦点と対象物との光軸方
向での相対距離を変化させる方法には、対象物（ステー
ジ）を光軸方向に変位させる以外に、屈折率が変化する
レンズを用いて、対物レンズの焦点を光軸方向に変化さ
せる方法等がある。

【０００３】また、対象物をレーザ光で走査することに
より走査範囲全域にわたって対象物の高さデータが得ら
れる。一次元の走査によれば一次元のラインに沿って高
さデータが得られ、二次元の走査をすれば、二次元平面
全域での高さデータ、すなわち対象物の三次元情報を得
ることができる。レーザ光による対象物の走査は、対象
物を固定してレーザ光を偏向させる方法でもよいし、レ
ーザ光を固定して対象物を変位させる方法でもよい。

【０００４】上記のようにして得られた高さデータの分
布は、輝度信号のような画像情報に変換して視覚的に表
示することができる。例えば、対象物の表面の高さが高
い箇所は明るく、低い箇所は暗く、あるいはその逆に、
いわば等高線のように画面上に表示することができる。
また。高さデータの分布を色差信号に変換し、対象物の
表面高さの変化を色相の変化として表示することも可能
である。

【０００５】一般に、共焦点顕微鏡は、上述のような共
焦点光学系とは別に、通常の光学顕微鏡、又はカラーＣ
ＣＤカメラを用いた非共焦点光学系を備えている。この
ような非共焦点光学系は、対象物の二次元カラー情報に
よって表面の観察を行うと共に、共焦点光学系による高
さ情報等の画像情報を得たい領域を抽出するために用い
られる。

【０００６】例えば、共焦点光学系とは別に、通常の白
色光源とカラーＣＣＤカメラとを含む非共焦点光学系を
備えた共焦点顕微鏡が提案されている。この従来例の共
焦点顕微鏡は、共焦点光学系で得られた被写界深度の深
い白黒画像と非共焦点光学系で得られた通常のカラー画
像とを組み合わせて、被写界深度の深いカラー画像を生
成し、表示することができる。

【０００７】具体的には、つぎのようにして被写界深度
の深いカラー画像を生成する。まず、共焦点光学系によ
り上述のようにして、走査範囲内の各点について、受光
素子の受光量が最大になる対象物の高さ（深さ）データ
と、その最大受光量とが求められる。最大受光量を各点
（画素）における輝度データとして輝度信号を生成すれ
ば、被写界深度の深い画像、すなわち、表面高さの異な
る各点でピントの合った白黒画像（共焦点画像）信号が
得られる。一方、非共焦点光学系のカラーＣＣＤカメラ
からは通常のカラー画像（ＣＣＤカラー画像）信号が得
られる。このカラー画像信号の輝度成分を共焦点画像信
号の輝度成分で置き換える。このようにして、被写界深
度の深いカラー画像（共焦点カラー画像）が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の共焦点顕
微鏡において、ＣＣＤカラー画像信号と共焦点画像信号
との相関を正確にとるために、両者の解像度を一致させ
る必要がある。したがって、二つの画像信号の解像度が
異なる場合は、高い方の解像度を下げて低い方の解像度
に合わせる必要がある。このため、例えば、共焦点画像
信号の高解像度化がＣＣＤ撮像素子の解像度によって制
限を受けることになる。

【０００９】また、共焦点光学系は、光源からの光によ
る対象物の走査範囲を縮小又は拡大することにより、容
易に光学倍率変換を行うことができる。一方、非共焦点
光学系は対物レンズを換えることにより倍率を変えるこ
とができるが、共焦点光学系のように容易に倍率を変え
ることができない。このため、所定の条件で共焦点画像
とＣＣＤカラー画像との相関がとれていても、共焦点画
像の倍率変換を行うとＣＣＤカラー画像との相関がとれ
なくなってしまう。

【００１０】この課題は、ＣＣＤカラー画像が、単に共
焦点光学系による高さ情報等を得たい領域を抽出するた
めに用いられる場合にも共通する課題である。つまり、
共焦点光学系による画像情報とＣＣＤカラー画像との相
関がとれていなければ、ＣＣＤカラー画像上で指定した
領域と、実際に共焦点光学系から得られた画像の領域と
が異なり、周辺領域の必要な情報が得られなかったり、
周辺の不要な領域の情報まで取得されることになる。

【００１１】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、共焦点画像とＣＣＤカラー画像の解
像度が異なる場合であっても、両画像の画素又は画素群
を対応付けることにより、必要な領域の共焦点カラー画
像又は共焦点測定データが容易に得られる共焦点顕微鏡
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による共焦点顕微
鏡の第１の構成は、対象物に光を照射する第１の光源と
対象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学
系を通して受光する第１の受光素子とを含む共焦点光学
系、第２の光源による対象物からの反射光又は透過光を
対物レンズを含む光学系を通して受光する第２の受光素
子を含む非共焦点光学系、及び、対象物を第１の光源か
らの光で走査したときに第１の受光素子から得られる第
１の画像情報と、第２の受光素子から得られる第２の画
像情報との解像度の相違を補償するように、第１の画像
情報の画素又は画素群と第２の画像情報の画素又は画素
群との対応関係を求める相関器を備えたことを特徴とす
る。

【００１３】このような構成によれば、第１の画像（共
焦点画像）情報と第２の画像（ＣＣＤカラー画像）情報
の解像度が異なる場合であっても、相関器によって両画
像間の画素又は画素群の対応関係がとられる。この相関
器は、例えば、第１及び第２の受光素子から共焦点画像
及びＣＣＤカラー画像の受光データをそれぞれ読み出す
際のタイミングを調整するタイミング発生器で構成する
ことができる。あるいは、共焦点画像データ及びＣＣＤ
カラー画像データが記憶されたそれぞれのメモリ間のア
ドレス変換器で構成することができる。第１の光源は、
通常は、レーザ光源又は単色光源が用いられる。第２の
光源は、通常は白色ランプが用いられるが、自然光又は
室内光を用いてもよい。

【００１４】好ましくは、共焦点光学系が、第１の光源
からの光による対象物の走査範囲を縮小又は拡大するこ
とにより第１の画像情報を拡大又は縮小する光学ズーム
機構を備えている。この場合、従来技術の説明で述べた
ように、第１の画像（共焦点画像）と第２の画像（ＣＣ
Ｄカラー画像）との相関が問題になるが、上記の構成に
よれば、問題なく相関をとることができる。

【００１５】本発明による共焦点顕微鏡の第２の構成
は、対象物に光を照射する第１の光源と対象物からの反
射光又は透過光を対物レンズを含む光学系を通して受光
する第１の受光素子とを含む共焦点光学系、第２の光源
による対象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含
む光学系を通して受光する第２の受光素子を含む非共焦
点光学系、対象物を第１の光源からの光で走査したとき
に第１の受光素子から得られる輝度信号と、第２の受光
素子から得られるカラー画像信号とを組み合わせて最終
的な表示用画像信号を生成する表示画像信号生成部、輝
度信号と、カラー画像信号との解像度の相違を補償する
ように、輝度信号の画素又は画素群とカラー画像の画素
又は画素群との対応関係を求める相関器を備えたことを
特徴とする。

【００１６】このような構成によれば、ＣＣＤカラー画
像と共焦点画像との解像度を一致させる必要がなくなる
ので、例えば、高解像度の共焦点光学系と、比較的低解
像度のＣＣＤ撮像素子とを組み合わせて、低コストの構
成でカラー共焦点画像を得ることが容易にできる。

【００１７】更に具体的な構成として、第３の構成は、
対象物に光を照射する第１の光源と対象物からの反射光
又は透過光を対物レンズを含む光学系を通して受光する
第１の受光素子とを含む共焦点光学系、第２の光源によ
る対象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光
学系を通して受光する第２の受光素子を含む非共焦点光
学系、対物レンズの焦点と対象物との光軸方向での相対
距離を変化させる変位機構、対象物を第１の光源からの
光で走査しながら相対距離を変化させ、各画素について
第１の受光素子の最大受光量を求める最大受光量演算
部、最大受光量のデータを各画素の輝度データとしたと
きに得られる輝度信号と、第２の受光素子から得られる
カラー画像信号とを組み合わせて最終的な表示用画像信
号を生成する表示画像信号生成部、及び、輝度信号と、
カラー画像信号との解像度の相違を補償するように、輝
度信号の画素又は画素群とカラー画像の画素又は画素群
との対応関係を求める相関器を備えたことを特徴とす
る。

【００１８】このような構成によれば、従来例の説明で
述べた被写界深度の深いカラー画像を得ることができる
共焦点顕微鏡において、ＣＣＤカラー画像信号と共焦点
画像信号との解像度を一致させる必要がなくなる。した
がって、例えば、高解像度の共焦点光学系と、比較的低
解像度のＣＣＤ撮像素子とを組み合わせて、低コストの
構成で被写界深度の深いカラー画像を得ることが容易に
できる。

【００１９】なお、上記の構成中、「対象物を第１の光
源からの光で走査しながら相対距離を変化させ」とある
のは、必ずしも光による対象物の走査と相対距離を変化
させる動作とを同時に行うことを意味するわけではな
い。例えば、相対距離を１ステップ上昇させて走査を行
い各画素について受光量を記憶する動作を相対距離の全
測定範囲にわたって繰り返し、最終的に各画素ごとに得
られる受光量の変化から、各画素について、最大受光量
を求めるような構成をも含む意である。

【００２０】また、第４の構成では、各画素について第
１の受光素子の受光量が最大になるときの相対距離を対
象物の表面の高さ情報として求め、その高さ情報のデー
タを各画素の輝度データとしたときに得られる輝度信号
と、第２の受光素子から得られるカラー画像信号とを組
み合わせて最終的な表示用画像信号を生成する。この場
合も、上記と同様に、相対距離を１ステップ上昇させて
走査を行い各画素について受光量を記憶する動作を相対
距離の全測定範囲にわたって繰り返し、最終的に各画素
ごとに得られる受光量の変化から、各画素について、受
光量が最大になるときの相対距離（高さ情報）を求める
構成等を含む。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１に、本発明に係る共焦点顕微鏡の概略
構成を示す。本発明の共焦点顕微鏡は、共焦点光学系１
と、非共焦点光学系２とを備えている。

【００２３】まず、共焦点光学系１について説明する。
共焦点光学系１は、試料ｗに単色光（好ましくはレーザ
光）を照射するための光源１０、第１コリメートレンズ
１１、偏光ビームスプリッタ１２、１／４波長板１３、
水平偏向装置１４ａ、垂直偏向装置１４ｂ、第１リレー
レンズ１５、第２リレーレンズ１６、対物レンズ１７、
結像レンズ１８、ピンホール板ＰＨ、第１受光素子１９
等を含んでいる。

【００２４】光源１０には、例えば赤色レーザ光を発す
る半導体レーザが用いられる。レーザ駆動回路４４によ
って駆動される光源１０から出たレーザ光は、第１コリ
メートレンズ１１を通り、偏光ビームスプリッタ１２で
光路を曲げられ、１／４波長板１３を通過する。この
後、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂによっ
て水平（横）方向及び垂直（縦）方向に偏向された後、
第１リレーレンズ１５及び第２リレーレンズ１６を通過
し、対物レンズ１７によって試料ステージ３０上に置か
れた試料ｗの表面に集光される。

【００２５】水平偏向装置（第１の偏向機構）１４ａ及
び垂直偏向装置（第２の偏向機構）１４ｂは、それぞれ
ガルバノミラーで構成され、レーザ光を水平及び垂直方
向に偏向させることにより、試料ｗの表面をレーザ光で
走査する。説明の便宜上、水平方向をＸ方向、垂直方向
をＹ方向ということにする。試料ステージ３０は、ステ
ージ制御回路４０によりＺ方向（光軸方向）に駆動され
る。つまり、試料ステージ３０及びステージ制御回路４
０は、対物レンズ１７の焦点と試料（対象物）ｗとの光
軸方向での相対距離を変化させる変位機構を構成してい
る。

【００２６】ただし、対物レンズ１７の焦点と試料ｗと
の光軸方向での相対距離を変化させる変位機構は、他の
構成で実現することもできる。例えば、試料ステージ３
０の位置は固定とし、対物レンズ１７をＺ軸方向に駆動
することにより、その焦点を変化させ、もって、焦点と
試料ｗとの光軸方向での相対距離を変化させることも可
能である。あるいは、対物レンズ１７と試料ｗとの間に
屈折率が変化するレンズを挿入することにより、対物レ
ンズ１７の焦点と試料ｗとの光軸方向での相対距離を変
化させる構成も可能である。なお、試料ステージ３０
は、手動操作によってＸ方向及びＹ方向に変位可能であ
る。

【００２７】試料ｗで反射されたレーザ光は、上記の光
路を逆に辿る。すなわち、対物レンズ１７、第２リレー
レンズ１６及び第１リレーレンズ１５を通り、水平偏向
装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂ（ガルバノミラー）
を介して１／４波長板１３を再び通る。この結果、レー
ザ光は偏光ビームスプリッタ１２を透過し、結像レンズ
１８によって集光される。集光されたレーザ光は、結像
レンズ１８の焦点位置に配置されたピンホール板ＰＨの
ピンホールを通過して第１受光素子１９に入射する。第
１受光素子１９は、例えばフォトマルチプライヤ又はフ
ォトダイオードで構成され、受光量を電気信号に変換す
る。受光量に相当する電気信号は、出力アンプ及びゲイ
ン制御回路（図示せず）を介して第１Ａ／Ｄコンバータ
４１に与えられ、ディジタル値に変換される。

【００２８】上記のような構成の共焦点光学系１によ
り、試料ｗの高さ（深さ）情報を得ることができる。以
下に、その原理を簡単に説明する。

【００２９】上述のように、試料ステージ３０がステー
ジ制御回路４０によってＺ方向（光軸方向）に駆動され
ると、対物レンズ１７の焦点と試料ｗとの光軸方向での
相対距離が変化する。そして、対物レンズ１７の焦点が
試料ｗの表面（被測定面）に結ばれたときに、試料ｗの
表面で反射されたレーザ光は上記の光路を経て結像レン
ズ１８で集光され、ほとんどすべてのレーザ光がピンホ
ール板ＰＨのピンホールを通過する。したがって、この
ときに、第１受光素子１９の受光量が最大になる。逆
に、対物レンズ１７の焦点が試料ｗの表面（被測定面）
からずれている状態では、結像レンズ１８によっての集
光されたレーザ光はピンホール板ＰＨからずれた位置に
焦点を結ぶので、一部のレーザ光しかピンホールを通過
することができない。その結果、第１受光素子１９の受
光量は著しく低下する。

【００３０】したがって、試料ｗの表面の任意の点につ
いて、試料ステージ３０をＺ方向（光軸方向）に駆動し
ながら第１受光素子１９の受光量を検出すれば、その受
光量が最大になるときの試料ステージ３０のＺ方向位置
（対物レンズ１７の焦点と試料ｗとの光軸方向での相対
距離）を高さ情報として一義的に求めることができる。

【００３１】実際には、試料ステージ３０を１ステップ
移動するたびに水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１
４ｂによって試料ｗの表面を走査して第１受光素子１９
の受光量を得る。試料ステージ３０を測定範囲の下端か
ら上端までＺ方向に移動させたとき、走査範囲内の複数
の点（画素）について、図２に示すようにＺ方向位置に
応じて変化する受光量データが得られる。この受光量デ
ータに基づいて、最大受光量とそのときのＺ方向位置が
各点（画素）ごとに得られる。したがって、試料ｗの表
面高さのＸＹ平面での分布が得られる。この処理は、マ
イクロコンピュータを用いた処理装置４６によって実行
される。

【００３２】得られた表面高さの分布は、例えば高さデ
ータを輝度データに変換することにより、明るさの分布
として表示装置４７のモニタ画面に表示される。あるい
は、高さデータを色差データに変換することにより、高
さの分布を色の分布として表示してもよい。あるいは、
指定した測定ラインに沿う表面高さの変化を断面形状と
して画面に表示することも可能である。

【００３３】また、走査範囲内の複数の点について得ら
れた受光量を輝度データとする輝度信号から、試料ｗの
表面画像（白黒画像）が得られる。各点（画素）におけ
る最大受光量を輝度データとして輝度信号を生成すれ
ば、被写界深度の深い画像、すなわち、表面高さの異な
る各点でピントの合った画像が得られる。また、任意の
注目画素で最大受光量が得られた高さ（Z方向での位
置）に固定した場合は、注目画素の部分と高低差が大き
い部分の画素の受光量は著しく小さくなるので、注目画
素と同じ高さの部分のみが明るい画像が得られる。

【００３４】 つぎに、非共焦点光学系２について説明す
る。非共焦点光学系２は、試料ｗに白色光（カラー画像
撮影用の照明光）を照射するための白色光源２０、第２
コリメートレンズ２１、第１のハーフミラー２２、第２
のハーフミラー２３、第２受光素子としてのカラーＣＣ
Ｄ２４等を含んでいる。また、非共焦点光学系２は共焦
点光学系１の対物レンズ１７を共用し、両光学系１，２
の光軸は一致している。

【００３５】白色光源２０には例えば白色ランプが用い
られるが、特に専用の光源を設けず、自然光又は室内光
を利用してもよい。白色光源２０から出た白色光は、第
２コリメートレンズ２１を通り、第１ハーフミラー２２
で光路を曲げられ、対物レンズ１７によって試料ステー
ジ３０上に置かれた試料ｗの表面に集光される。

【００３６】試料ｗで反射された白色光は、対物レンズ
１７、第１ハーフミラー２２、第２リレーレンズ１６を
通過し、第２ハーフミラー２３で反射されてカラーＣＣ
Ｄ２４に入射して結像する。カラーＣＣＤ２４は、共焦
点光学系１のピンホール板ＰＨのピンホールと共役又は
共役に近い位置に設けられている。カラーＣＣＤ２４で
撮像されたカラー画像は、ＣＣＤ駆動回路４３によって
読み出され、そのアナログ出力信号は第２Ａ／Ｄコンバ
ータ４２に与えられ、ディジタル値に変換される。この
ようにして得られたカラー画像は、試料ｗの観察用の拡
大カラー画像として表示装置４７のモニタ画面に表示さ
れる。

【００３７】上述のように、本実施形態の共焦点顕微鏡
は、共焦点光学系による試料の高さ（深さ）の分布の測
定及び表示、共焦点画像の表示、非共焦点光学系による
カラー画像の撮像及び表示、その他種々の機能を備えて
いる。共焦点光学系で得られた被写界深度の深い白黒画
像と非共焦点光学系で得られた通常のカラー画像とを組
み合わせて、被写界深度の深いカラー画像（カラー共焦
点画像）を生成し、表示することもできる。

【００３８】図３に、表示画像信号生成部５とその周辺
の回路構成をブロック図で示す。表示画像信号生成部５
は、共焦点光学系から得られた白黒画像（輝度信号）と
非共焦点光学系から得られたカラー画像信号とを組み合
わせて、表示装置４７のモニタ画面に表示させる表示用
画像信号を生成する。この表示画像信号生成部５は、マ
イクロコンピュータを用いた処理装置４６に含まれてい
る。

【００３９】表示画像信号生成部５は、第１領域回路５
１、第２領域回路５２、輝度変換回路５３、及び相関器
５４を備えている。第１及び第２の領域回路５１，５２
は、共焦点光学系１による撮像領域と非共焦点光学系に
よる撮像領域の共通領域を映像領域Ａ０として選択す
る。そして、第１領域回路５１は、映像領域Ａ０内の各
画素について、第１受光素子１９から第１Ａ／Ｄコンバ
ータ４１を経て入力された輝度データｉを輝度メモリＭ
ｉに記憶させる。一方、第２領域回路５２は、映像領域
Ａ０内の各画素について、カラーＣＣＤ２４からＣＣＤ
駆動回路４３及び第２Ａ／Ｄコンバータ４２を経て入力
された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色強度データｒ
ｍ，ｇｍ，ｂｍをＲメモリＭｒ、ＧメモリＭｇ、Ｂメモ
リＭｂにそれぞれ記憶させる。

【００４０】輝度変換回路５３は、下記の演算式（１）
〜（３） にしたがって、各画素についての色強度デー
タｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝度情報を、輝度データｉの輝度
情報に置換して、変換色強度データｒｏ，ｇｏ，ｂｏを
求め、それらを第２のＲメモリＭｒ’、ＧメモリＭ
ｇ’、ＢメモリＭｂ’にそれぞれ記憶させる。

【００４１】 Ｒｏ＝Ｉ・Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …（１）

【００４２】 Ｇｏ＝Ｉ・Ｇｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …（２）

【００４３】 Ｂｏ＝Ｉ・Ｂｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …（３） 但し、Ｉは輝度データｉの輝度情報であり、Ｒｍ，Ｇ
ｍ，Ｂｍはそれぞれ色強度データｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝
度（強度）情報である。また、Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏは変換
色強度データｒｏ，ｇｏ，ｂｏの輝度（強度）情報であ
る。

【００４４】上記の処理は、前述の映像領域Ａ０の各画
素について行われる。本実施形態では、輝度メモリＭｉ
と輝度変換回路５３との間に相関器５４が設けられ、こ
の相関器５４が輝度データｉの画素群と色強度データｒ
ｍ，ｇｍ，ｂｍの画素との対応関係を求める。つまり、
本実施形態では、共焦点画像データである輝度データｉ
の解像度が非共焦点画像データである色強度データｒ
ｍ，ｇｍ，ｂｍの解像度より高い。そこで、相関器５４
が、輝度データｉの複数の画素（画素群）を色強度デー
タｒｍ，ｇｍ，ｂｍの１つの画素に対応させるように、
変換を行う。

【００４５】図４（Ａ）及び（Ｂ）は、輝度データｉの
画素と色強度データｒｍ，ｇｍ，ｂｍの画素との対応関
係の例を示している。図４（Ａ）が輝度データｉの６４
画素分の領域を示しており、これと同じ色強度データｒ
ｍ，ｇｍ，ｂｍの領域は図４（Ｂ）に示すように１６画
素で構成されている。この場合、色強度データｒｍ，ｇ
ｍ，ｂｍの１画素は輝度データｉの４画素（画素群）に
対応する。例えば、色強度データｒｍ，ｇｍ，ｂｍの１
つの画素ａは輝度データｉの４つの画素１，２，９，１
０に対応する。

【００４６】また、図１を用いて説明したように、共焦
点光学系１は、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１
４ｂによってレーザ光を偏向させ、試料ｗの表面を二次
元走査する。この偏向角度を変えることにより走査範囲
を拡大又は縮小すると、結果として表示装置４７のモニ
タ画面全体に表示される共焦点画像が縮小又は拡大され
る。つまり、光学倍率変換が行われる。この場合も、相
関器５４が拡大・縮小倍率に基づいて共焦点画像とカラ
ー画像とを対応付ける。

【００４７】例えば、図４（Ａ）に示す輝度データ（共
焦点画像データ）６４画素分の画像領域が、中央の太線
で囲まれた領域を拡大したものであるとする。一方、図
４（Ｂ）に示す色強度データ（カラー画像データ）１６
画素分の領域については、拡大倍率は固定であり、光学
倍率変換は行われない。この場合、例えば、色強度デー
タｒｍ，ｇｍ，ｂｍの１つの画素ｆは輝度データｉの１
６個の画素１〜４，９〜１２，１７〜２０，２５〜２８
に対応することになる。

【００４８】本実施形態の相関器５４は、色強度データ
の１画素（例えば画素ａ）に対応する輝度データｉの画
素群（例えば画素１〜４）の輝度の平均を求め、これを
輝度変換回路５３に渡す。これにより、輝度変換回路５
３は、前述のようにして、各画素についての色強度デー
タｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝度を、１対１で対応する輝度デ
ータｉの輝度に置換することができる。

【００４９】このようにして、輝度変換回路５３から出
力され、第２のＲメモリＭｒ’、ＧメモリＭｇ’、Ｂメ
モリＭｂ’にそれぞれ記憶された変換色強度データｒ
ｏ，ｇｏ，ｂｏは、Ｄ／Ａコンバータ５５によって時系
列信号に変換される。この信号は、合成回路５６によっ
て同期信号が付加され、表示用画像信号である複合カラ
ー映像信号となる。この複合カラー映像信号が表示装置
４７に与えられ、試料ｗのカラー共焦点画像がモニタ画
面に表示されることになる。

【００５０】上記のように、本実施形態によれば、共焦
点画像の解像度がカラー画像の解像度より高い場合であ
っても、相関器５４の働きにより、共焦点画像データの
複数の画素（画素群）がカラー画像データの１画素に対
応付けられるので、問題なくカラー共焦点画像データが
生成される。

【００５１】なお、本実施形態の相関器５４は、共焦点
画像（白黒画像）の解像度を下げてカラー画像の解像度
に合わせていることになるが、共焦点画像（白黒画像）
の解像度を下げずに、カラー画像と組み合わせる構成も
可能である。つまり、上記の例で、色強度データの画素
ａを輝度データｉの画素１〜４に対応させて４つの画素
ａ１〜ａ４（ａ１〜ａ４の色強度はそれぞれａの色強度
に等しい）に分けた上で、それぞれ対応する輝度データ
ｉの輝度に置換することも可能である。

【００５２】また、本実施形態は共焦点画像（白黒画
像）の解像度がカラー画像の解像度より高い場合の例で
あるが、逆に、カラー画像の解像度が共焦点画像の解像
度より高い場合も、本発明の相関器５４によって両画像
を対応付けることができる。この場合、相関器５４は、
カラー画像の複数の画素に共焦点画像の１画素を対応付
ける。そして、共焦点画像データの１画素に対応するカ
ラー画像データの複数の画素について、色強度データの
輝度を、対応する１つの輝度データの輝度に置き換え
る。

【００５３】図５（Ａ）及び（Ｂ）に、この場合の対応
関係の例を示す。図５（Ａ）は共焦点画像の１６画素分
の領域を示しており、これと同じカラー画像の領域は図
５（Ｂ）に示すように６４画素で構成されている。例え
ば、共焦点画像データ（輝度信号データ）の１つの画素
１はカラー画像データ（色強度データ）の４つの画素
ａ，ｂ，ｉ，ｊに対応する。したがって、相関器５４
は、カラー画像データの画素ａ，ｂ，ｉ，ｊの輝度を、
輝度データ１の輝度に置き換える。

【００５４】また、本発明の相関器５４は、共焦点画像
及びカラー画像の一方の解像度が他方の解像度の整数倍
である場合に限ず、両画像の解像度が異なる場合に広く
適用することができる。例えば、共焦点画像及びカラー
画像の一方の４（２×２）画素分の領域が他方の９（３
×３）画素分の領域に対応する場合でもよい。また、対
応付けられた画素（画素群）の間で、輝度データ又は色
強度データを変換する方法は、上述のような単なる平均
演算に限らず、補間処理、フィルタリング処理等、公知
の画像処理技術を適用することができる。

【００５５】更に、上記実施形態の相関器５４は輝度デ
ータが記憶されたメモリＭｉと色強度データが記憶され
たメモリＭｒ，Ｍｇ，Ｍｂとの間のアドレス変換によっ
て互いの画素（画素群）の対応をとるが、他の方法で両
データ間の対応をとることも可能である。例えば、第１
受光素子１９から読み出され第１Ａ／Ｄコンバータ４１
によってディジタル値に変換される輝度データのサンプ
リングレート（及びタイミング）と、カラーＣＣＤ２４
からＣＣＤ駆動回路を経て読み出され第２Ａ／Ｄコンバ
ータ４２によってディジタル値に変換される色強度デー
タのサンプリングレート（及びタイミング）とを調整す
ることによっても、輝度データと色強度データとの画素
対応を調整することができる。

【００５６】つぎに、本実施形態の共焦点顕微鏡の代表
的な動作モードについて説明する。これらの動作モード
には、被写界深度の深いカラー画像を得る共焦点画像モ
ードＡ、及び被写界深度の浅いカラー画像を得る共焦点
画像モードＢ、試料ｗの表面の高さ（深さ）を所定の領
域にわたって測定し、高さ分布を輝度信号に変換して表
示する三次元形状測定モード、及び、試料ｗの断面形状
を指定した測定ラインに沿って測定し表示する断面形状
測定モードが含まれる。これらの動作モードは、処理装
置４６に接続された操作パネル４８を用いて、表示装置
４７に表示されるガイダンス表示にしたがって行われ
る。

【００５７】図６に、共焦点画像モードＡのフローチャ
ートを示す。まず、ステップ＃１０１において、被写界
深度の深いカラー画像を得たい測定領域を指定する。こ
の指定操作は、表示装置４７のモニタ画面に試料ｗの非
共焦点光学系による拡大カラー画像が表示されている状
態で行う。操作パネル４８のカーソルキー又はマウスを
操作することにより、拡大カラー画像に重畳表示された
矩形を移動し、拡大又は縮小する。このようにして、矩
形で囲まれた任意の測定領域を指定することができる。
ただし、このような測定領域の指定は必ずしも必要な操
作ではない。つまり、モニタ画面に表示される拡大カラ
ー画像とそれに対応する測定領域との関係を一義的に決
めておいて、測定領域の指定操作を省略することもでき
る。

【００５８】上記のようにして測定領域が指定されると
（ステップ＃１０１）、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏
向装置１４ｂによって、試料ｗの表面の指定された測定
領域を走査するように、レーザ光がＸＹ方向（水平方向
及び垂直方向）に偏向される（ステップ＃１０２）。

【００５９】マイクロコンピュータで構成された処理装
置４６は、測定領域内の各画素の受光量及びＺ方向位置
（高さ）を前述の輝度メモリ（図３のＭｉ）及び高さメ
モリ（図示せず）に記憶する（ステップ＃１０３）。各
画素の受光量は、前述のように、第１受光素子１９から
の信号を第１Ａ／Ｄコンバータ４１でディジタル値に変
換したデータである。

【００６０】つぎに、試料ステージ３０を１ピッチ（１
ステップ）上昇させる（ステップ＃１０４）。なお、測
定開始時に、試料ステージ３０の初期位置は測定範囲の
下端位置にセットされている。

【００６１】続いて、試料ｗの表面を測定領域内でＸＹ
方向に再び走査する（ステップ＃１０５）。処理装置４
６は、このときに得られる各画素の新たな受光量を輝度
メモリに記憶されている各画素の光量と比較する（ステ
ップ＃１０６）。新たな受光量が記憶光量より大きけれ
ば、受光量及びＺ方向位置の記憶データを更新する（ス
テップ＃１０７）。新たな受光量が記憶光量より小さい
場合は何もせずにステップ＃１０８に進む。

【００６２】ステップ＃１０８において、処理装置４６
は、試料ステージ３０のＺ方向位置を測定範囲の上端位
置と比較する。上端位置より低ければステップ＃１０４
に戻る。こうして、試料ステージ３０のＺ方向位置が測
定範囲の上端位置に達するまで、ステップ＃１０４〜＃
１０８の処理を繰り返す。

【００６３】試料ステージ３０のＺ方向位置が測定範囲
の上端位置に達した時点で、輝度メモリ及び高さメモリ
には、測定領域内の各画素について、最大受光量とその
ときのＺ方向位置のデータが記憶されている。各画素の
最大受光量を各画素の輝度データとして輝度信号を生成
すれば、前述のように、各点（画素）でピントが合った
被写界深度の深い白黒画像が得られる。したがって、図
３の表示画像信号生成部５で輝度信号とカラー画像信号
とを組み合わせて生成された表示用画像信号により、被
写界深度の深いカラー共焦点画像が得られる（ステップ
＃１０９）。このカラー共焦点画像を表示装置４７のモ
ニタ画面に表示して（ステップ＃１１０）、共焦点画像
モードＡの処理が終了する。

【００６４】図７に、共焦点画像モードＢのフローチャ
ートを示す。このモードは、試料ｗの指定したポイント
と同じ高さの部分のみが明るくピントが合っているカラ
ー共焦点画像を得るモードである。まず、ステップ＃２
０１において、ピントを合わせるＸ，Ｙ位置を指定す
る。この指定操作は、共焦点モードＡと同様に、操作パ
ネル４８のカーソルキー又はマウスを用いて、表示装置
４７のモニタ画面上で行う。

【００６５】Ｘ，Ｙ位置が指定されると（ステップ＃２
０１）、処理装置４６は、試料ステージ３０のＺ方向位
置を初期化（下端に移動）すると共に受光量を輝度メモ
リに記憶する（ステップ＃２０２）。受光量は、前述の
ように、第１受光素子１９からの信号を第１Ａ／Ｄコン
バータ４１でディジタル値に変換したデータである。

【００６６】つぎに、試料ステージ３０を１ピッチ（１
ステップ）上昇させ（ステップ＃２０３）、このときに
得られる新たな受光量を輝度メモリに記憶されている光
量と比較する（ステップ＃２０４）。新たな受光量が記
憶光量より大きければ、受光量及びＺ方向位置の記憶デ
ータを更新する（ステップ＃２０５）。新たな受光量が
記憶光量より小さい場合は何もせずにステップ＃２０６
に進む。

【００６７】ステップ＃２０６において、処理装置４６
は、試料ステージ３０のＺ方向位置を測定範囲の上端位
置と比較する。上端位置より低ければステップ＃２０３
に戻る。こうして、試料ステージ３０のＺ方向位置が測
定範囲の上端位置に達するまで、ステップ＃２０３〜＃
２０６の処理を繰り返す。

【００６８】試料ステージ３０のＺ方向位置が測定範囲
の上端位置に達した時点で、輝度メモリ及び高さメモリ
には、指定されたＸＹ位置の画素について、最大受光量
とそのときのＺ方向位置のデータが記憶されている。

【００６９】続いて、上記のＺ方向位置に試料ステージ
３０を固定し（ステップ＃２０７）、水平偏向装置１４
ａ及び垂直偏向装置１４ｂを用いてレーザ光をＸＹ方向
（水平方向及び垂直方向）に偏向することにより、試料
ｗの表面をレーザ光で走査する（ステップ＃２０８）。
このとき、走査範囲内の各画素の受光量を輝度メモリに
記憶する（ステップ＃２０９）。

【００７０】このようにして得られた各画素の受光量を
各画素の輝度データとして輝度信号を生成すると、前述
のように、ピントが合っている指定されたＸＹ位置の画
素と同じ高さの部分のみ明るい白黒画像が得られる。し
たがって、図３の表示画像信号生成部５で輝度信号とカ
ラー画像信号とを組み合わせて生成された表示用画像信
号により、被写界深度の極端に浅いカラー共焦点画像が
得られる（ステップ＃２１０）。このカラー共焦点画像
を表示装置４７のモニタ画面に表示して（ステップ＃２
１１）、共焦点画像モードＢの処理が終了する。

【００７１】なお、上記の共焦点画像モードＢの変形例
として、ステップ＃２０１〜＃２０６における処理を省
略してもよい。つまり、ピントを合わせる位置（Ｘ，
Ｙ）の指定と、この位置での高さ（Ｚ方向位置）測定の
処理を省略し、手動で試料ステージをＺ方向に移動させ
るだけでもよい。

【００７２】図８に、三次元形状測定モードのフローチ
ャートを示す。この測定モードでは、試料ｗの表面の高
さ（深さ）を所定の二次元領域にわたって測定し、高さ
分布を輝度信号に変換してモニタ画面に表示する。ま
ず、ステップ＃３０１において、測定領域を指定する。
この操作は、共焦点モードＡと同様に操作パネル４８の
カーソルキー又はマウスを用いて、表示装置４７のモニ
タ画面に表示された試料ｗの拡大カラー画像上で、矩形
領域を指定することによって行われる。

【００７３】この三次元形状測定モードにおいても、前
述の相関器５４の働きにより、モニタ画面に表示されて
いる非共焦点光学系の拡大カラー画像の画素と、共焦点
光学系によって測定される試料ｗの高さデータの画素と
が対応付けられる。したがって、非共焦点光学系による
拡大カラー画像の解像度と共焦点光学系による高さデー
タの解像度とが異なる場合であっても、モニタ画面に表
示された非共焦点光学系の拡大カラー画像上で指定した
測定領域に正確に合致する領域の高さ分布が共焦点光学
系の測定により得られる。

【００７４】測定領域が指定されると（ステップ＃３０
１）、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂによ
って、試料ｗの表面の指定された測定領域を走査するよ
うに、レーザ光がＸＹ方向（水平方向及び垂直方向）に
偏向される（ステップ＃３０２）。

【００７５】マイクロコンピュータで構成された処理装
置４６は、測定領域内の各画素の受光量及びＺ方向位置
（高さ）を輝度メモリ（図３のＭｉ）及び高さメモリ
（図示せず）に記憶する（ステップ＃３０３）。各画素
の受光量は、前述のように、第１受光素子１９からの信
号を第１Ａ／Ｄコンバータ４１でディジタル値に変換し
たデータである。

【００７６】つぎに、試料ステージ３０を１ピッチ（１
ステップ）上昇させる（ステップ＃３０４）。なお、測
定開始時に、試料ステージ３０の初期位置は測定範囲の
下端位置にセットされている。

【００７７】続いて、試料ｗの表面を測定領域内でＸＹ
方向に再び走査する（ステップ＃３０５）。処理装置４
６は、このときに得られる各画素の新たな受光量をメモ
リに記憶されている各画素の光量と比較する（ステップ
＃３０６）。新たな受光量が記憶光量より大きければ、
受光量及びＺ方向位置の記憶データを更新する（ステッ
プ＃３０７）。新たな受光量が記憶光量より小さい場合
は何もせずにステップ＃３０８に進む。

【００７８】ステップ＃３０８において、処理装置４６
は、試料ステージ３０のＺ方向位置を測定範囲の上端位
置と比較する。上端位置より低ければステップ＃３０４
に戻る。こうして、試料ステージ３０のＺ方向位置が測
定範囲の上端位置に達するまで、ステップ＃３０４〜＃
３０８の処理を繰り返す。

【００７９】試料ステージ３０のＺ方向位置が測定範囲
の上端位置に達した時点で、メモリには、測定領域内の
各画素について、最大受光量とそのときのＺ方向位置の
データが記憶されている。各画素のＺ方向位置の分布を
輝度データの分布として、輝度信号を生成する（ステッ
プ＃３０９）。この結果、モニタ画面には、試料ｗの表
面高さの分布が明るさの分布としていわば等高線のよう
に表示される（ステップ＃３１０）。なお、Ｚ方向位置
の分布を色差信号に変換することにより、試料ｗの表面
高さの分布を色の分布として表示してもよい。

【００８０】図９に、断面形状測定モードのフローチャ
ートを示す。この測定モードでは、指定した測定ライン
に沿って試料ｗの断面形状を測定し表示する。まず、ス
テップ＃４０１において、Ｙ方向の位置を決定する。本
実施形態の共焦点顕微鏡では、測定ラインはＸ方向に延
びる直線である。したがって、Ｙ方向の位置を指定する
ことによって測定ラインが指定される。具体的には、操
作パネル４８のカーソルキー等を用いて、つぎのような
手順で測定ラインが指定される。

【００８１】図１０に示すように、表示装置４７のモニ
タ画面に、非共焦点光学系１のカラーＣＣＤ２４から得
られた試料ｗの拡大カラー画像６０が表示されている。
この表示例は、半導体集積回路のベアチップの表面パタ
ーンを簡素化して描いたものである。測定範囲（高さデ
ータの最大値と最小値との差）、測定ピッチ（１ステッ
プ当たりの高さ）等の測定条件を設定すると、横方向の
測定ライン６１が試料ｗの拡大カラー画像６０に重畳表
示される。操作パネル４８のカーソルキー又はマウスを
操作することにより、測定ライン６１を画面上で上下方
向（Ｙ方向）に移動させる。例えば、破線６２で示す位
置に測定ライン６１を移動してＹ方向位置を指定する。

【００８２】この断面形状測定モードにおいても、前述
の相関器５４の働きにより、モニタ画面に表示されてい
る非共焦点光学系の拡大カラー画像の画素と、共焦点光
学系によって測定される試料ｗの高さデータの画素とが
対応付けられる。したがって、非共焦点光学系による拡
大カラー画像の解像度と共焦点光学系による高さデータ
の解像度とが異なる場合であっても、モニタ画面に表示
された非共焦点光学系の拡大カラー画像上で指定した測
定ラインに正確に沿った断面形状が共焦点光学系の測定
により得られる。

【００８３】上記のようにして測定ラインのＹ方向位置
が決定されると（ステップ＃４０１）、このＹ方向位置
データが部分偏向停止回路４５に与えられる。部分偏向
停止回路４５は、Ｙ方向位置データにしたがって、垂直
偏向装置１４ｂによるレーザ光の偏向を停止し、そのＹ
方向位置に固定する。具体的には、部分偏向停止回路４
５は、垂直偏向装置１４ｂを構成するガルバノミラーに
与える交流電圧の振幅をゼロにすると共に、上記のＹ方
向位置データに対応する直流電圧を与える。これによ
り、垂直偏向装置１４ｂを構成するガルバノミラーは所
定の角度で停止する。

【００８４】この結果、光源１０から発したレーザ光
は、水平偏向装置１４ａによって水平方向にのみ偏向さ
れ、指定された測定ラインに沿って試料ｗの表面をＸ方
向に走査する（ステップ＃４０２）。

【００８５】マイクロコンピュータで構成された処理装
置４６は、測定ラインに沿う各画素の受光量及びＺ方向
位置（高さ）を前述の輝度メモリ（図３のＭｉ）及び高
さメモリ（図示せず）に記憶する（ステップ＃４０
３）。各画素の受光量は、前述のように、第１受光素子
１９からの信号を第１Ａ／Ｄコンバータ４１でディジタ
ル値に変換したデータである。

【００８６】つぎに、試料ステージ３０を１ピッチ（１
ステップ）上昇させる（ステップ＃４０４）。なお、測
定開始時に、試料ステージ３０の初期位置は測定範囲の
下端位置にセットされている。

【００８７】続いて、試料ｗの表面を指定された測定ラ
インに沿ってＸ方向に再び走査する（ステップ＃４０
５）。処理装置４６は、このときに得られる各画素の新
たな受光量をメモリに記憶されている各画素の光量と比
較する（ステップ＃４０６）。新たな受光量が記憶光量
より大きければ、受光量及びＺ方向位置の記憶データを
更新する（ステップ＃４０７）。新たな受光量が記憶光
量より小さい場合は何もせずにステップ＃４０８に進
む。

【００８８】ステップ＃４０８において、処理装置４６
は、試料ステージ３０のＺ方向位置を測定範囲の上端位
置と比較する。上端位置より低ければステップ＃４０４
に戻る。こうして、試料ステージ３０のＺ方向位置が測
定範囲の上端位置に達するまで、ステップ＃４０４〜＃
４０８の処理を繰り返す。

【００８９】試料ステージ３０のＺ方向位置が測定範囲
の上端位置に達すれば、測定結果を表示装置４７のモニ
タ画面に表示して（ステップ＃４０９）測定を終了す
る。メモリには、測定ラインに沿う各画素について、最
大受光量とそのときのＺ方向位置のデータが記憶されて
おり、これが測定結果に相当する。各画素のＺ方向位置
をつなぐと、測定ラインに沿う断面形状が得られる。そ
の結果、図１０に示すように、測定ライン６２に沿う断
面形状が輪郭線６３としてモニタ画面に表示される。

【００９０】なお、上記の実施形態の説明において、考
えられる変形例についても適宜説明したが、本発明は、
その他にも、種々の変形例又は形態による実施が可能で
ある。例えば、光による試料の走査は、水平偏向及び垂
直偏向による二次元走査に限らず、種々の走査方法が提
案されている。例えば、シリンドリカルレンズを用いて
Ｘ方向に細長い光（スリット光）を生成し、これをＹ方
向に偏向すれば、二次元走査が可能である。

【００９１】また、上記の実施形態の共焦点顕微鏡は反
射型の顕微鏡であるが、透過型の共焦点顕微鏡にも本発
明を適用することができる。透過型の顕微鏡の場合は、
試料の裏面から共焦点光学系のレーザ光及び非共焦点光
学系の白色光が照射される。共焦点光学系の光源はレー
ザに限らず、単色光源であればよい。非共焦点光学系の
光源は自然光又は室内光で代用することもできる。

【００９２】また、上記の実施形態では、水平偏向装置
１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂは共にガルバノミラーで
構成されているが、共焦点光学系の高解像度化のために
は、より高い周波数での駆動が可能な共振スキャナを水
平偏向装置１４ａに使用することが好ましい。この場合
の欠点として、共振周波数に相当する耳障りな高音が発
生する。そこで、１走査周期、つまり、垂直偏向周期
（０．１〜０．２秒）に１回、より低い周波数（１〜２
ｋHz程度）のブザー音を発生させる。これにより、上記
の耳障りな高音が気にならなくなると共に、この周期的
なブザー音によって測定中であることを知らせる。さら
に、その周期から測定周波数を知ることができる。例え
ば、０．１秒に１回のブザー音であれば測定周波数１０
Hｚ、０．２秒に１回のブザー音であれば測定周波数５H
ｚといった具合である。

【００９３】更に、測定中以外は共振スキャナの振幅を
小さくして音の発生レベルを低下することが好ましい。
この場合、測定時の共振を安定させるために、測定開始
前に共振スキャナを動作させる必要がある。

【００９４】また、上記実施形態では特に説明しなかっ
たが、より鮮明な共焦点画像を得るためには、例えばγ
変換、逆γ変換等、通常のＣＣＤカラーカメラで行われ
ている画像信号処理を行うことが好ましい。しかし、一
般に共焦点画像はＣＣＤカラーカメラの画像に比べて調
整が難しい。数種類の特性に限定されたγ変換、逆γ変
換では調整が不充分なことが多い。

【００９５】そこで、変換テーブルの記憶にＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）を用い、外部からその変換特性
を容易に変更できるようにした構成が好ましい。このよ
うな可変変換特定の変換テーブルは、上記実施形態の図
３に示したブロック図において、第２領域回路５２とＲ
メモリＭｒ、ＧメモリＭｇ、ＢメモリＭｂとの間にそれ
ぞれ挿入される。そして、色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ごとに
独立の変換特性が外部の制御装置（コンピュータ等）か
ら設定される。

【００９６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の共焦点
顕微鏡によれば、共焦点画像とＣＣＤカラー画像の解像
度が異なる場合であっても、相関器によって両画像間の
画素又は画素群の対応関係がとられる。したがって、高
精度（高解像度）の共焦点光学系と低解像度の非共焦点
光学系（カラーＣＣＤ）を組み合わせた場合でも、容易
に共焦点カラー画像を得ることができる。また、低解像
度のカラー画像に基づいて、測定領域又は測定ラインを
指定した場合であっても、高解像度の共焦点光学系によ
る測定領域又は測定ラインを正確に指定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構
成を示す図である。

【図２】共焦点光学系によって得られる受光量とＺ方向
位置との関係を例示するグラフである。

【図３】表示画像信号生成部とその周辺の回路構成を示
すブロック図である。

【図４】輝度データの画素と色強度データの画素との対
応関係の例を示す図である。

【図５】輝度データの画素と色強度データの画素との対
応関係の別の例を示す図である。

【図６】共焦点画像モードＡのフローチャートである。

【図７】共焦点画像モードＢのフローチャートである。

【図８】三次元形状測定モードのフローチャートであ
る。

【図９】断面形状測定モードのフローチャートである。

【図１０】断面形状測定モードにおけるモニタ画面の例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 共焦点光学系 ２ 非共焦点光学系 ５ 表示画像信号生成部 １０ 第１の光源 １４ａ 水平偏向装置（第１走査機構） １４ｂ 垂直偏向装置（第２走査機構） １７ 対物レンズ １９ 第１の受光素子 ２０ 第２の光源 ２４ カラーＣＣＤ（第２の受光素子） ３０ 試料ステージ（変位機構） ４０ ステージ制御回路（変位機構） ４６ 処理装置（最大受光量演算部、高さ情報抽出部） ４７ 表示装置 ５４ 相関器 ｗ 試料（対象物）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物に光を照射する第１の光源と前記対
   象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学系
   を通して受光する第１の受光素子とを含む共焦点光学
   系、 第２の光源による対象物からの反射光又は透過光を前記
   対物レンズを含む光学系を通して受光する第２の受光素
   子を含む非共焦点光学系、及び、 前記対象物を前記第１の光源からの光で走査したときに
   前記第１の受光素子から得られる第１の画像情報と、前
   記第２の受光素子から得られる第２の画像情報との解像
   度の相違を補償するように、前記第１の画像情報の画素
   又は画素群と前記第２の画像情報の画素又は画素群との
   対応関係を求める相関器を備えた共焦点顕微鏡。
2. 【請求項２】前記共焦点光学系が、前記第１の光源から
   の光による前記対象物の走査範囲を縮小又は拡大するこ
   とにより前記第１の画像情報を拡大又は縮小する光学ズ
   ーム機構を備えている請求項１記載の共焦点顕微鏡。
3. 【請求項３】対象物に光を照射する第１の光源と前記対
   象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学系
   を通して受光する第１の受光素子とを含む共焦点光学
   系、 第２の光源による対象物からの反射光又は透過光を前記
   対物レンズを含む光学系を通して受光する第２の受光素
   子を含む非共焦点光学系、 前記対象物を前記第１の光源からの光で走査したときに
   前記第１の受光素子から得られる輝度信号と、前記第２
   の受光素子から得られるカラー画像信号とを組み合わせ
   て最終的な表示用画像信号を生成する表示画像信号生成
   部、 前記輝度信号と、前記カラー画像信号との解像度の相違
   を補償するように、前記輝度信号の画素又は画素群と前
   記カラー画像の画素又は画素群との対応関係を求める相
   関器を備えた共焦点顕微鏡。
4. 【請求項４】対象物に光を照射する第１の光源と前記対
   象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学系
   を通して受光する第１の受光素子とを含む共焦点光学
   系、 第２の光源による対象物からの反射光又は透過光を前記
   対物レンズを含む光学系を通して受光する第２の受光素
   子を含む非共焦点光学系、 前記対物レンズの焦点と前記対象物との光軸方向での相
   対距離を変化させる変位機構、 前記対象物を前記第１の光源からの光で走査しながら前
   記相対距離を変化させ、各画素について前記第１の受光
   素子の最大受光量を求める最大受光量演算部、 前記最大受光量のデータを各画素の輝度データとしたと
   きに得られる輝度信号と、前記第２の受光素子から得ら
   れるカラー画像信号とを組み合わせて最終的な表示用画
   像信号を生成する表示画像信号生成部、及び、 前記輝度信号と、前記カラー画像信号との解像度の相違
   を補償するように、前記輝度信号の画素又は画素群と前
   記カラー画像の画素又は画素群との対応関係を求める相
   関器を備えた共焦点顕微鏡。
5. 【請求項５】対象物に光を照射する第１の光源と前記対
   象物からの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学系
   を通して受光する第１の受光素子とを含む共焦点光学
   系、 第２の光源による対象物からの反射光又は透過光を前記
   対物レンズを含む光学系を通して受光する第２の受光素
   子を含む非共焦点光学系、 前記対物レンズの焦点と前記対象物との光軸方向での相
   対距離を変化させる変位機構、 前記対象物を前記からの光で走査しながら前記相対距離
   を変化させ、各画素について前記第１の受光素子の受光
   量が最大になるときの前記相対距離を前記対象物の表面
   の高さ情報として求める高さ情報抽出部、 前記高さ情報のデータを各画素の輝度データとしたとき
   に得られる輝度信号と、前記第２の受光素子から得られ
   るカラー画像信号とを組み合わせて最終的な表示用画像
   信号を生成する表示画像信号生成部、及び、 前記輝度信号と、前記カラー画像信号との解像度の相違
   を補償するように、前記輝度信号の画素又は画素群と前
   記カラー画像の画素又は画素群との対応関係を求める相
   関器を備えた共焦点顕微鏡。