JPH09211333A - 走査型試料測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射率の異なる部位が存在する試料について低
反射率面における高利得設定により生じるＳ／Ｎの悪化
の影響を軽減し、取得データの安定性を高め、常に高精
度な測定を行うこと。 【解決手段】走査型試料測定装置において、試料Ｓの測
定対象範囲を反射率に応じて複数の小範囲に分割してこ
れら各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた利得
情報が記憶された利得情報記憶手段２２と、各小範囲に
対応してそれぞれの反射率に応じた積算情報が記憶され
た積算情報記憶手段２５と、２次元走査手段５による走
査動作に同期して対応する利得情報を読み出して利得を
制御する利得制御手段２０と、２次元走査手段５による
走査動作に同期して対応する積算情報を読み出して検出
信号を積算する積算制御手段２４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、観察試料の表面情
報を測定するために使用される走査型試料測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】観察試料の表面情報を測定する走査型試
料測定装置の一つに走査型共焦点顕微鏡がある。走査型
共焦点顕微鏡は、点状光源によって観察試料の表面を点
状に照明し、照明された試料表面からの透過光または反
射光を再び点状に集光してピンホール開口を有する検出
器に結像させ、この検出器により結像の濃度情報を得る
顕微鏡である。

【０００３】図１１に一般的な走査型共焦点顕微鏡の原
理構成を示す。同図において、点光源９１から出射され
た点状光は、ハーフミラー９２を通過したのち収差が補
正された対物レンズ９３によって観察試料９４の表面に
点状結像される。そして、この点状照明の上記試料９４
による反射光は、再び対物レンズ９３を通過したのちハ
ーフミラー９２で反射されて所定位置に集光する。この
集光位置にピンホール９５が配置されており、このピン
ホール９５を通過した上記反射光が光検出器９６によっ
て検出される。

【０００４】このような点状照明をラスタ走査等の２次
元走査により試料９４の表面の測定領域全体にわたって
行い、その反射光の光検出器９６による検出信号を画像
表示することにより、試料９４の表面の２次元画像が得
られる。

【０００５】ところで、試料９４表面は全体にわたって
平坦とは限らない。例えば、図１１中に破線に示すよう
に対物レンズ９３の集光位置からずれた位置にある面か
らの反射光は、ピンホール９５上に集光することはな
い。従って、このような反射光はピンホール９５を通過
することができず光検出器９６で検出されない。即ち、
走査型共焦点顕微鏡では、対物レンズ９３の集光位置つ
まり合焦位置に存在する試料面の光学像のみが測定でき
るので極めて高精度な画像を取得することができる。

【０００６】ここで、図１２に示すように高さの異なる
複数の観測面Ａ、Ｂ、Ｃを有する試料９４′を従来の走
査型共焦点顕微鏡で観察する場合を想定する。このよう
な試料９４′を観察しようとすると、観測面Ａに合焦さ
せたときには他の観測面Ｂ、Ｃの光学像はぼやけてしま
うことになる。このため、すべての観測面Ａ、Ｂ、Ｃに
ついての合焦画像を同時に観測することは不可能であ
る。そこで、観測面Ａ、Ｂ、Ｃに対し順次合焦させてそ
の合焦画像を順次画像メモリに格納し、これらの合焦画
像を演算処理により合成することにより全観測面Ａ、
Ｂ、Ｃに合焦した観測画像を得る技術がある。ところ
が、測定対象面に反射率の異なる部位が存在する試料に
対しては前述した観察方法では良好な画像を得られない
可能性がある。

【０００７】本出願人は、試料の測定対象面に反射率の
異なる部位が存在する場合に、この反射率の相違の影響
を受けずに測定を行うことができる走査型共焦点顕微鏡
を特願平７−３５４７４として特許出願済みである。こ
こに開示した走査型共焦点顕微鏡は、前記試料の測定対
象範囲を当該試料の反射率に応じて複数の小範囲に分割
し、これらの小範囲ごとに予め設定された利得情報を利
得情報記憶手段に記憶する。そして、２次元走査および
光軸走査のうちの少なくとも一方の走査動作に応じて、
利得制御手段が走査中の小範囲に対応する利得情報を利
得情報記憶手段から読み出して、この利得情報に応じて
利得を可変制御するようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最適な利得
情報を小範囲ごとに記憶して利得制御する場合も次のよ
うな不具合が生じてしまう。上記した観察方法では、試
料表面の反射率の異なる複数の部位ごとに予め設定され
た最適な利得情報が利得情報記憶手段に記憶され、試料
の表面測定を行う際に、集束光の走査位置に応じて最適
な利得情報が利得情報記憶手段から読み出され利得が可
変制御される。このため、検出信号の信号レベルは、試
料の如何なる部分において得られたとしても、各部位ご
とに最適な利得値により可変されることになる。

【０００９】しかし、図１３（ａ）に示すように試料の
表面に反射率の低いガラス面と反射率の高い鏡面が混在
したときには、反射率の異なる複数の部位ごとに最適な
利得設定後の検出信号レベルは図１３（ｂ）のようにな
る。低利得設定となる鏡面において得られた検出信号に
は問題ないとしても、ガラス面において得られた検出信
号には鏡面のものに比べかなり高利得の設定となりＳ／
Ｎの悪化を生じる。

【００１０】また、図１４に示すように表面に段差を有
し上段は鏡面で下段はガラス面となっている試料表面の
高さ位置を走査型共焦点顕微鏡を使用して測定する場合
にも、試料の上段（鏡面）においては鏡面のＺ方向の強
度分布は例えば図１５（ａ）に示すごとく尖鋭なピーク
値が問題なく得られるが、下段（ガラス面）においては
高利得設定のため図１５（ｂ）に示すようにノイズが多
くなり合焦位置近傍の尖鋭さに欠け、正確な合焦位置の
判定が不可能となる。

【００１１】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、試料の低反射率面における高利得設定によ
り生じるＳ／Ｎの悪化の影響を軽減し、取得データの安
定性を高め、常に高精度な測定を行うことができる走査
型試料測定装置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】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、試料に対し集束光を照射する対物光学
系と、前記集束光と前記試料とを相対的に２次元方向へ
移動走査する２次元走査手段と、前記試料の反射光又は
透過光を受光して受光強度に応じた検出信号を出力する
光検出手段と、この光検出手段から出力された検出信号
の信号レベルを可変する可変利得型レベル可変手段とを
備えた走査型試料測定装置において、試料の測定対象範
囲を当該試料の反射率に応じて複数の小範囲に分割して
これら各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた利
得情報が記憶された利得情報記憶手段と、前記各小範囲
に対応してそれぞれの反射率に応じた積算情報が記憶さ
れた積算情報記憶手段と、前記２次元走査手段による走
査動作に同期して走査中の小範囲に対応する利得情報を
前記利得情報記憶手段から読み出し、かつその利得情報
に応じて前記可変利得型レベル可変手段の利得を制御す
る利得制御手段と、前記２次元走査手段による走査動作
に同期して走査中の小範囲に対応する積算情報を前記積
算情報記憶手段から読み出し、かつその積算情報に応じ
て前記可変利得型レベル可変手段からの出力信号を積算
する積算制御手段とを備えた。

【００１３】本発明の走査型試料測定装置によれば、２
次元走査手段による走査動作に同期して走査中の小範囲
に対応する利得情報が利得情報記憶手段から読み出さ
れ、その利得情報に基づいて利得制御手段が可変利得型
レベル可変手段の利得を制御する。従って、現在二次元
走査されている範囲の反射率に応じた利得で検出信号が
レベル調整される。また、２次元走査手段による走査動
作に同期して走査中の小範囲に対応する積算情報が積算
情報記憶手段から読み出され、その積算情報に基づいて
積算制御手段が可変利得型レベル可変手段からの出力信
号を積算する。従って、反射率が低い範囲が二次元走査
されているときには積算数を多くするように設定するこ
とにより積算効果によりＳ／Ｎの改善を図ることができ
る。

【００１４】請求項２に対応する本発明は、試料に対し
集束光を照射する対物光学系と、前記集束光と前記試料
とを相対的に２次元方向へ移動走査する２次元走査手段
と、前記対物光学系の焦点位置と前記試料の位置とを相
対的に光軸方向へ移動走査する光軸走査手段と、前記試
料の反射光又は透過光を受光して受光強度に応じた検出
信号を出力する光検出手段と、この光検出手段から出力
された検出信号の信号レベルを可変する可変利得型レベ
ル可変手段とを備えた走査型試料測定装置において、試
料の測定対象範囲を当該試料において高さの異なる各面
が属する光軸方向の複数の領域に分割してこれら各高さ
領域に対応してそれぞれの反射率に応じた利得情報が記
憶された利得情報記憶手段と、前記各高さ領域に対応し
てそれぞれの反射率に応じた積算情報が記憶された積算
情報記憶手段と、前記光軸走査手段による走査動作に同
期して走査中の高さ領域に対応する利得情報を前記利得
情報記憶手段から読み出し、かつその利得情報に応じて
前記可変利得型レベル可変手段の利得を制御する利得制
御手段と、前記光軸走査手段による走査動作に同期して
走査中の高さ領域に対応する積算情報を前記積算情報記
憶手段から読み出し、かつその積算情報に応じて前記可
変利得型レベル可変手段からの出力信号を積算する積算
制御手段とを備える。

【００１５】本発明の走査型試料測定装置によれば、光
軸走査手段による走査動作に同期して走査中の高さ領域
に対応する利得情報が利得情報記憶手段から読み出さ
れ、その利得情報に応じて可変利得型レベル可変手段の
利得が制御される。従って、現在の高さ領域においてピ
ントのあっている領域に対して最適な利得調整がなされ
る。また、光軸走査手段による走査動作に同期して走査
中の高さ領域に対応する積算情報が積算情報記憶手段か
ら読み出され、その積算情報に応じて可変利得型レベル
可変手段からの出力信号が積算される。従って、現在の
高さ領域においてピントのあっている領域の反射率が低
いような場合には積算数が大きくなるように設定するこ
とにより積算効果によりＳ／Ｎの改善を図ることができ
る。

【００１６】請求項３に対応する本発明は、試料に対し
集束光を照射する対物光学系と、前記集束光と前記試料
とを相対的に２次元方向へ移動走査する２次元走査手段
と、前記対物光学系の焦点位置と前記試料の位置とを相
対的に光軸方向へ移動走査する光軸走査手段と、前記試
料に照射する光の光量を調整する光量調整手段と、前記
試料の反射光又は透過光を受光して受光強度に応じた検
出信号を出力する光検出手段と、この光検出手段から出
力された検出信号の信号レベルを可変する可変利得型レ
ベル可変手段とを備えた走査型試料測定装置において、
試料の測定対象範囲を当該試料の反射率に応じて複数の
小範囲に分割してこれら各小範囲に対応してそれぞれの
反射率に応じた調光情報が記憶された調光情報記憶手段
と、前記各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた
積算情報が記憶された積算情報記憶手段と、前記２次元
走査手段又は前記光軸走査手段の少なくとも一方の走査
動作に同期して走査中の小範囲に対応する調光情報を前
記調光情報記憶手段から読み出し、かつその調光情報に
応じて前記光量調整手段を制御する光量制御手段と、前
記２次元走査手段又は前記光軸走査手段の少なくとも一
方の走査動作に同期して走査中の小範囲に対応する積算
情報を前記積算情報記憶手段から読み出し、かつその積
算情報に応じて前記可変利得型レベル可変手段からの出
力信号を積算する積算制御手段とを備える。

【００１７】請求項３に対応する走査型試料測定装置に
よれば、走査範囲の反射率に応じて光量が自動調整され
ると共に、反射率の低い領域に対しては積算数を多くす
ることにより積算効果によりＳ／Ｎを改善することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 （第１の実施の形態）図１に実施の形態に係る走査型共
焦点顕微鏡のシステム構成を示している。この走査型共
焦点顕微鏡は、顕微鏡本体１、制御処理部２、コンピュ
ータ３及びモニタ４を主な構成要素としている。顕微鏡
本体１は、Ｘ軸方向走査用のガルバノミラーとＹ軸方向
走査用のガルバノミラーとを有する２次元走査機構５を
観察光路上に備えている。レーザー光源６からのレーザ
ー光は光強度調整用の光学素子７、ミラー８及びハーフ
ミラー９を介して２次元走査機構５に入射する。２次元
走査機構５はレーザー光源６からのレーザー光を２次元
走査するための機構であり、ガルバノミラーをＸ軸方
向、Ｙ軸方向に振ることで対物レンズ１０に対するスポ
ット光の光路をＸＹ方向に振らせることができる。ま
た、光学素子７は、レーザー光源６からのレーザー光の
強度を調整する素子であり、透過率が連続的に変化する
円盤状のＮＤフィルタや、透過率が異なる複数個のＮＤ
フィルタをターレット上に配置したもので構成すること
ができる。これらは、図示しないモータによって回転
し、レーザー光の強度をコンピュータ３から電動式で調
整することができる。対物レンズ１０はレボルバ１１に
取り付けられている。レボルバ１１は、倍率の異なる複
数の対物レンズ１０を同時に保持可能であり任意の対物
レンズを観察光路上に挿入するための機構である。試料
Ｓが載置されているステージ１２は、ハンドル２８に連
結された昇降機構により光軸方向に上下移動可能になっ
ている。

【００１９】複数の対物レンズ１０のうちの所望の倍率
を持つものを、レボルバ１１を切り替えることにより顕
微鏡の観察光路中に設定することができる。この設定さ
れた対物レンズ１０を介して２次元走査機構５からのス
ポット光をステージＳ上の試料１１に２次元走査しなが
ら照射することができる。

【００２０】試料Ｓからの反射光は対物レンズ１０を通
り２次元走査機構５に戻り、２次元走査機構５からハー
フミラー９へと戻される。ハーフミラー９は、上記した
ように２次元走査機構５に対するレーザー光源６の出射
光路上に設けられているので、２次元走査機構５を介し
て得られる試料Ｓから反射光が検出系に導かれることと
なる。この検出系に設けたレンズ１３は、このハーフミ
ラー９を介して２次元走査機構５からの反射光を集光す
るレンズである。ピンホール板１４は所要の径のピンホ
ールを開けたもので、光検出器１５の受光面の前面であ
ってレンズ１３の焦点位置にそのピンホールを位置させ
て配されている。光検出器１５は、ピンホールを介して
得られる光をその光量対応の電気信号に変換する。

【００２１】制御処理部２は、２次元走査機構５を制御
する２次元走査駆動制御回路１６と、ステージ１２を上
下させる焦準機構を制御するＺ走査駆動制御回路１７
と、光検出器１５からの信号を処理する画像処理ユニッ
ト１８とから構成される。

【００２２】Ｚ走査駆動制御回路１７は、コンピュータ
３により制御され、ステージ１２をその高さ方向、即ち
Ｚ軸方向に基準幅単位で移動させるべく制御を行う回路
である。画像処理ユニット１８は、カウンタ回路１９、
可変利得増幅回路２０、Ｄ／Ａ変換器２１、利得データ
メモリ２２、Ａ／Ｄ変換器２３、積算制御回路２４、積
算枚数データメモリ２５、表示用メモリ２６を備えてい
る。カウンタ回路１９は、２次元走査駆動回路１６から
のタイミング信号を受け、例えば５１２×５１２×８ビ
ット構成で１フレーム分とした利得データメモリ２２と
積算枚数データメモリ２５からそれぞれ現在のスポット
光の位置に対応する利得データ及び積算枚数データの読
み出しを制御する。利得データメモリ２２から読み出さ
れた利得データはＤ／Ａ変換器２１によりアナログ電圧
に変換された後、可変利得増幅回路２０に与えられる。
可変利得増幅回路２０は、光検出器１５から出力された
検出信号レベル、つまりアナログ画像信号の信号レベル
を可変制御するものである。積算制御回路２４は、Ａ／
Ｄ変換器２３によりデジタル化された画像信号を、積算
枚数データメモリ２５から読み出された積算枚数データ
をもとに積算し、例えば５１２×５１２×８ビット構成
で１フレーム分とした後段の表示用メモリ２６に記憶す
る。

【００２３】コンピュータ３は、２次元走査駆動制御回
路１６と、Ｚ走査駆動制御回路１７と、画像処理ユニッ
ト１８の制御を行うと共に、画像データの保存、再生、
編集などを行う制御処理の中枢を担うものである。モニ
タ４は、コンピュータ３の画像表示端末であり、必要な
情報の表示や画像の表示などに使用される。

【００２４】以上のように構成された実施の形態の動作
をコンピュータ３の制御手順に従って説明する。測定に
先立ち、コンピュータ３はオペレータによる測定用パラ
メータの初期設定操作を支援するための制御を実行す
る。コンピュータ３はモニタ４に制御画面を表示させ
る。

【００２５】図２は制御画面の一例である。同図に示す
ように、制御画面には走査開始スイッチ３１、走査停止
スイッチ３２、測定開始スイッチ３３及び各種パラメー
タの設定スイッチが設けられている。測定用パラメータ
として、利得、オフセット、調光、積算の各値を設定で
きるようにしている。測定用パラメータの設定スイッチ
は、パラメータ項目表示領域３４と、設定値表示領域３
５と、増加減スイッチ３６ａ，３６ｂの３つの表示領域
からそれぞれ構成されている。

【００２６】試料Ｓの画像を表示させるための第１回目
のレーザー走査では、試料Ｓの反射率が不明であるた
め、利得、オフセット、調光、積算等のパラメータは予
め決められた値又は最後に使用したときの値に設定され
る。図２に示す例では、利得１倍、オフセット０％、調
光１００％、積算なしという設定になっている。

【００２７】観察者は、走査開始スイッチ３１を選択し
て第１回目のレーザー走査を行う。コンピュータ３は、
走査開始スイッチ３１が選択されたことを検出すると、
図２の設定値表示領域３５に表示されている測定用パラ
メータに基づいて画像の取り込みを実行する。すなわ
ち、走査開始の信号によりコンピュータ３は２次元走査
駆動制御回路１６に対し駆動指示を与える。その結果、
２次元走査駆動制御回路１６から２次元走査機構５へ駆
動信号が出力され、これにより試料Ｓに対しレーザー光
の２次元走査が行われる。この２次元走査中に光検出器
１５で検出された試料Ｓのアナログ画像信号は、可変利
得増幅回路２０でレベル調整された後、Ａ／Ｄ変換器２
３でデジタル化され積算制御回路２４を素通りして表示
用メモリ２６に一旦記憶される。試料Ｓの１画面分の２
次元画像が表示用メモリ２６に記憶されると、この２次
元画像はコンピュータ３により読み出されてモニタ４に
表示される。走査開始スイッチ３１が選択されている間
は、レーザ走査が繰り返し実行されて試料Ｓの画像がモ
ニタ４に表示される。

【００２８】なお、ピントの合った試料の画像が得られ
ない場合は、顕微鏡本体１のハンドル２８を回転させス
テージ１２を上下させてピント位置の調整を行う。ピン
ト位置の調整が終了後、画像の輝度の調整を行う。この
輝度調整は、利得、オフセット、調光の各パラメータ数
値をそれぞれ変化させて行う。パラメータ数値の変更は
図２に示す制御画面を使用して行う。それぞれのパラメ
ータに対して増減スイッチ（三角マークの部分）３６ａ
又は３６ｂをクリックすることで数値を変える事ができ
る。例えば、右三角の増減スイッチ３６ｂを１回クリッ
クすると数値が大きくなり、左三角の増減スイッチ３６
ａを１回クリックすると数値が小さくなるように制御す
る。他の増減スイッチに対しても同様である。コンピュ
ータ３は、制御画面上で設定されているパラメータの値
を該当する部分（利得データメモリ２２、積算枚数デー
タメモリ、図示していない光量データメモリ等）に逐次
与えて表示画像に反映させる。

【００２９】ここで、利得は、光検出器１５からの電気
信号を増幅する割合を示し、数値が大きくなるほど電気
信号が大きく増幅される。オフセットは、光検出器１５
からの電気信号の直流成分を調整する割合を示し、数値
が大きくなるほど電気信号の直流成分が減少する。調光
は、試料１１に照射するレーザーの光量を調整する割合
を示し、数値が大きくなるほどレーザー光量が大きくな
る。

【００３０】パラメータの調整順序は様々であるが、画
像が暗い場合は調光の値を最大にする。すなわちレーザ
ーの光量を最大にする。それでも画像が暗い場合は利得
の値を大きくしていく。逆に利得が最小でも画像が明る
い場合には、調光の数値を小さくしていく。そして、本
来黒である部分が白っぽくなった場合は、オフセットを
大きくして黒になるように調整する。積算は積算回数が
増えるほど画像表示に時間がかかるため、反射率が高い
試料に対してはあまり使用されない。ただし反射率の低
い試料であまりにもノイズが多いようであれば使用し、
積算によるノイズ低減効果のある回数を確認する。いず
れにせよ、積算を使用するかどうかの判断はオペレータ
が行う。

【００３１】以上の処理によって試料Ｓの画像全体に対
する画質調整のパラメータが決まった。次に、試料Ｓの
画像を小範囲に分割して個々の範囲について画質調整の
各種パラメータを決めていく。

【００３２】図４は試料Ｓの画像を小範囲に分割して個
々の範囲について画質調整の各種パラメータを決めるた
めの処理の流れを示している。試料Ｓの最適な２次元走
査画像を得るため、パラメータ情報の初期設定を行う初
期設定制御として試料Ｓの２次元走査画像モニタ４に表
示した状態で、試料Ｓの反射率の異なる部位ごとに領域
指定を行う制御と、指定された領域ごとに最適な利得、
調光、オフセット、積算の有無及び枚数を設定する制御
とを実行する。

【００３３】先ず、試料Ｓの反射率の異なる部位ごとに
領域指定を行う制御を実行する。モニタ４に、図５に示
す如く２次元画像ＩＭに重ねて領域指定用の枠ＰＭを表
示し、かつ制御情報欄ＣＭを表示させる。図６に制御情
報欄ＣＭの具体的な表示内容を示している。図６に示す
如く、制御情報欄ＣＭには、複数の分割領域の各々に対
応して，指定利得値と、積算の有無（および積算枚数）
と、オフセット値と、調光値とを、それぞれ表示する領
域４１及びそれらの値を入力するスイッチ４２ａ，４２
ｂが設けられている。

【００３４】ここでは、図１３に示すように試料Ｓがガ
ラス面と鏡面を有しており、図５に示すごとくその２次
元画像がモニタ４に表示されているとする。オペレータ
が領域指定を行うために、図示しない入力部により操作
し、枠ＰＭの左上端Ｐ１をガラス面画像の左上端に合わ
せ、右下端Ｐ２をガラス面画像の右下端に合わせて確定
する。コンピュータ３は、座標値Ｐ１、Ｐ２で指定され
た領域に領域番号（第１の領域）を付し、第１の領域の
座標値Ｐ１、Ｐ２を表すデータとして領域番号と共に記
憶する。同様に続けてオペレータは枠ＰＭの左上端Ｐ１
を鏡面画像の左上端に合わせ、右下端Ｐ２を鏡面画像の
右下端に合わせて確定する。すると、コンピュータ３は
Ｐ１、Ｐ２の座標値を第２の領域を表すデータとして記
憶する。なお、枠ＰＭの大きさはオペレータが任意に設
定可能となっているので、領域の大きさに合わせて枠の
大きさを変更することができる。

【００３５】以上のようにして試料Ｓの反射率に応じて
領域を分割する処理が終了したら、各分割領域に対する
パラメータの設定を受け付ける。図６に示す制御情報欄
ＣＭが表示されている表示画面を使用してパラメータの
数値を入力するのは上記した場合と同じである。すなわ
ち、制御情報欄ＣＭに上記処理で分割した各領域番号に
対応させて各パラメータ項目のスイッチ３６ａ，３６ｂ
が表示されるので、その中からパラメータ入力を行うべ
き領域の選択を受け付ける。選択された領域についてパ
ラメータの入力を受け付ける。これは該当するパラメー
タのスイッチ３６ａ又は３６ｂをクリックして数値の入
力を行うことにより行われる。

【００３６】ある領域について全てのパラメータ項目に
ついて入力が終了すれば、次の領域について同様の処理
を実行し、最終的に全ての領域について全てのパラメー
タ項目について数値の入力を受け付ける。その結果、図
３に示すようなデータセットが取得されることになる。
コンピュータ３は、このパラメータを利得データメモリ
２２と積算枚数データメモリ２５と光量データメモリ、
オフセットデータメモリの２次元画像ＩＭの各画素と対
応する画素位置へ転送し記憶させる。

【００３７】なお、調光情報については光学素子７をコ
ントロールしている制御ユニット（不図示）に設けた光
量データメモリに転送し、オフセット情報については光
検出器１５の出力段に設けた画質調整ユニットに配置し
たオフセットデータメモリに転送する。

【００３８】以上のような初期設定が完了してから実際
の測定が実行される。図２の制御画面において測定開始
ボタン３３が選択されると、コンピュータ３は２次元走
査駆動制御回路１６に対し駆動指示を与える。その結
果、試料１１の２次元走査が開始される。２次元走査中
に光検出器１５で検出されたアナログ画像信号は、可変
利得増幅回路２０でレベル調整された後、Ａ／Ｄ変換器
２３でデジタル化され、積算制御回路で処理され、表示
用メモリ２６の現在のスポット光の位置に対応する画素
位置に記憶される。

【００３９】このとき、カウンタ回路１９は、２次元走
査駆動制御回路１６からのタイミング信号を受け、利得
データメモリ２２と積算枚数データメモリ２５からそれ
ぞれ現在のスポット光の位置に対応する利得データと積
算枚数データの読み出しを行っている。利得データの変
化に応じてＤ／Ａ変換器２１で変換されたアナログ電圧
にて可変利得増幅回路２０の利得が可変設定される。例
えば、Ｘ方向への走査開始当初では可変利得増幅回路２
０に利得値「５」が設定される。ガラス面において得ら
れたアナログ画像信号はこの利得値「５」に従ってレベ
ル制御される。そして、Ｘ方向の走査位置がガラス面か
ら鏡面に達すると、読み出される利得データが変化して
可変利得増幅回路２０に利得値「１」が設定される。鏡
面において得られたアナログ画像信号はこの利得値
「１」に従ってレベル制御される。そして、Ｘ方向の走
査位置が鏡面の終端部に達してガラス面の始端部に戻る
と、読み出される利得データが変化して再び可変利得増
幅回路２０に利得値「５」が設定される。

【００４０】以後、同様に走査位置の移動に伴い指定さ
れた領域に対する利得値に可変利得増幅回路２０の利得
が変更される。従って、ガラス面にて得られたアナログ
画像信号にはこのガラス面にとって最適な利得値「５」
に従ってレベル制御され、一方鏡面において得られたア
ナログ画像信号にはこの鏡面にとって最適な利得値
「１」に従ってレベル制御される。

【００４１】利得と同様に、積算枚数データも指定され
た領域に対応する値が読み出されるが、これを受けて積
算制御回路２４は次のようにして画像を生成する。ま
ず、ある画素について積算枚数データを受けると、当該
画素に対する積算枚数データとそのとき内部でカウント
している現在のフレーム枚数とを比較をする。積算枚数
データ≧現在のフレーム枚数であるならば、表示用メモ
リ２６の１フレーム前の現在のスポット光の位置に対応
する画素位置データとＡ／Ｄ変換器２３でデジタル化さ
れた現在のデータを平均し、表示用メモリ２６の現在の
スポット光の位置に対応する画素位置に記憶する。一
方、積算枚数データ＜現在のフレーム枚数であるなら
ば、演算はせず、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル化された
現在のデータはその画素位置において不要であるので表
示用メモリ２６に書き込まない。

【００４２】例えば、図６に示す設定例では、ガラス面
を走査中に読み出されてくる積算枚数データは「３」な
ので、１フレーム目から３フレーム目の走査の平均値が
表示用メモリ２６に記憶される。一方、鏡面において
は、走査中に読み出されてくる積算枚数データは「１」
なので、１フレーム目のデータのみがそのまま表示用メ
モリ２６に記憶される（走査開始直前に表示用メモリ２
６のデータは０に初期化される）。そして、２フレーム
目以降のデータは破棄される。

【００４３】このようにすることで積算枚数を指定した
領域の画素については、指定枚数積算された画像データ
が表示用メモリ２６に残ることになる。積算を施すこと
によって、例えばガラス面の走査時のように高利得に設
定されていたとしてもＳ／Ｎの悪化の影響を軽減し、取
得データの安定性を高められる。

【００４４】また、光量及びオフセットについても光量
データメモリ及びオフセットデータメモリに格納したデ
ータに基づいて同様の処理が実行される。このように本
実施の形態によれば、試料Ｓの表面測定に先立つ初期設
定において、反射率の異なる複数の部位を有する試料Ｓ
の各部位に対し領域設定を行い、これらの領域ごとに最
適な利得値を設定すると共に積算回数の指定をしてお
き、２次元走査中に走査位置に対応した制御データ（利
得値，積算回数、光量値、オフセット値）を発生するこ
とにより可変利得増幅回路２０の利得値を変更し、光学
素子７における光量制御値を変更し、検出信号のオフセ
ット値を変更し、さらに任意の領域に積算効果を与える
ようにしている。

【００４５】従って、本実施の形態によれば、反射率の
異なる複数の部位を有する試料Ｓの表面を２次元走査し
てその測定をする場合に、画像信号は試料Ｓのどの部位
においても常に最適な利得値により可変制御され、か
つ、高利得設定となる領域のＳ／Ｎの悪化の影響も積算
により軽減され、取得データの安定性を高め、常に高精
度の測定結果を得ることが可能となる。

【００４６】（第２の実施の形態）図７に第２の実施の
形態に係る走査型共焦点顕微鏡のシステム構成を示して
いる。なお、同図において図１と同一部分には同一符号
を付して詳しい説明は省略する。

【００４７】この実施の形態は、Ｚ走査駆動制御回路１
７′がレボルバ１１を光軸方向に駆動するようにしてい
る。Ｚ走査駆動制御回路１７′はコンピュータ３から制
御を受けてレボルバ１１を光軸方向、即ちＺ軸方向に基
準幅単位で移動させるべく駆動を行う回路である。ま
た、Ｚ走査駆動制御回路１７′には、レボルバ１１をＺ
軸方向に基準幅分移動制御する毎にカウントを１つずつ
進める機能と、このカウント値を画像処理ユニット１
８′に与える機能とを持たせている。

【００４８】画像処理ユニット１８′は、可変利得増幅
回路２０、Ｄ／Ａ変換器２１、利得データメモリ２２、
Ａ／Ｄ変換器２３、積算制御回路２４′、積算枚数デー
タメモリ２５、表示用メモリ２６を備え、さらに高さデ
ータメモリ２７を備える。

【００４９】積算制御回路２４′は、Ａ／Ｄ変換器２３
からの画像信号を積算枚数データに基づいて積算処理す
る。また、積算制御回路２４′の積算処理結果は、１フ
レーム前の現在のスポット光の位置での画像信号よりも
現在のフレームにおけるスポット光の位置での画像信号
の方がレベルが高い場合に、その画素位置の記憶情報と
して表示用メモリ２６に記憶される。コンピュータ３が
画像信号レベルのフレーム間の比較及び書込み制御を実
行する。このような積算制御回路２４′の出力の書込み
制御により高さ位置の異なる画像の足し込みができるこ
とになる。

【００５０】高さデータメモリ２７は、現在のスポット
光の位置に対応した画素位置にＺ走査方向の情報、具体
的にはＺ走査駆動制御回路１７′からレボルバ１１が何
回移動したかを数えた回数の値が与えられ、１フレーム
前の現在のスポット光の位置での画像信号より現在のス
ポット光の位置での画像信号の方がレベルが高い場合
に、そのときの回数値が当該画素位置の記憶情報として
更新・記憶される。即ち、個々の画素位置においてその
画素位置で最大輝度のデータを示すときのレボルバ移動
回数値がその画素位置におけるＺ走査方向の情報（この
情報は高さ位置を示すことになる）として記憶される。

【００５１】以上のように構成された第２の実施の形態
の作用についてコンピュータ３の制御手順に従って説明
する。測定に先立ち、コンピュータ３はオペレータによ
る測定用パラメータの初期設定操作を支援するための制
御を実行する。図８はかかる初期設定操作支援制御のた
めの制御画面の構成例を示している。同図には必要な機
能のみが表示されており、図２の制御画面と同じ機能に
ついては同一番号を付している。

【００５２】三角マークで表示される移動スイッチ４１
ａ，４１ｂをクリックすることによりレボルバ１１を光
軸方向に移動させてピント調整を行うことができるよう
に構成している。移動スイッチ４１ａ，４１ｂ及びクリ
ック回数を検知したコンピュータ３がＺ走査駆動制御回
路１７′に駆動指示を出すことにより実現される機能で
ある。移動スイッチ４１ａ，４１ｂの間に挟まれた表示
領域４２にレボルバ１１の位置を示す数字が表示され
る。ここでは、数値＝０の時はレボルバ１１が試料から
一番離れた位置になるように設定されている。移動スイ
ッチ４１ａ，４１ｂをクリックすることにより表示領域
４２の数値を変化させることになる。

【００５３】試料Ｓ′の反射率及び高さが不明であるた
め、制御画面に設定された利得、オフセット、調光、積
算、レボ駆動等のパラメータは、予め決められた初期値
もしくは最後に使用したときの値になっている。具体的
には、利得＝１倍、オフセット＝０％、調光＝１００
％、積算枚数＝なし、レボ駆動＝１２００という設定に
なっている。

【００５４】走査開始ボタン３１が選択されると、この
ようなパラメータに基づいて試料Ｓ′がレーザ走査され
て、第１の実施の形態と同じ動作により試料′の画像が
モニタ４に表示される。なお、ピントの合った試料画像
が得られない場合は、顕微鏡本体１のハンドル２８を回
転させステージ１２を上下させてピント位置の調整を行
う。

【００５５】本実施の形態で想定している試料Ｓ′は、
図１０のように、段差があり各段差面の反射率が異なる
ような試料である。段差により形成された２つの段差面
のうち下段面はガラス面により構成され、上段面は鏡面
により構成されている。したがって、第１の実施の形態
のように１画面のなかで領域設定をするのではなく、光
軸方向の各領域について領域設定を行う。

【００５６】試料Ｓ′のある段差面にピントのあった２
次元走査画像をモニタ４に表示した状態で、試料Ｓ′の
反射率の異なる部位ごとに光軸方向の領域設定を行い、
かつ設定領域ごとに最適な利得値と積算の有無及び枚数
を設定し、さらに調光、オフセットのパラメータを設定
する制御を実行する。

【００５７】このとき、モニタ４に２次元走査画像に重
ねて表示させた制御情報欄ＣＭ′を使用する。図９は制
御情報欄ＣＭ′の構成例を示している。図９に示すごと
くＺ方向の複数の領域の各々に対応してレボルバ１１の
移動範囲を入力及び表示、各領域の指定利得値と積算の
有無および積算枚数を入力及び表示、さらに他のパラメ
ータを入力及び表示する各ボタン及び表示領域が設けら
れている。

【００５８】図１０の試料Ｓ′に対しての操作について
説明する。まず、試料Ｓ′の鏡面部を表示するために、
鏡面部に対して対物レンズ１０の焦点を合わせる。ピン
トが合うまでレボ駆動の数値を変化させてレボルバ１１
を移動させる。対物レンズ１０の焦点を合わせるとき
は、図８に示す制御画面を使用してレボルバ駆動用の移
動スイッチ４１ａ又は４１ｂでレボルバ１１の昇降移動
操作することになる。

【００５９】コンピュータ３は、移動スイッチ４１ａ又
は４１ｂのクリック回数に基づいてＺ走査駆動制御回路
１７′に駆動指示を与えて、Ｚ走査駆動制御回路１７′
にてレボルバ１１をその高さ方向、即ちＺ軸方向に基準
幅単位で移動させる。このとき、２次元走査は行ったま
まであるのでモニタ４にはそのときのＺ軸方向位置に対
応した試料Ｓ′の２次元画像が表示される。

【００６０】オペレータは、試料Ｓ′の鏡面部に対して
ピントがあった位置にきたところで、第１の実施の形態
と同じようにパラメータ（利得、積算枚数、オフセッ
ト、調光）の数値を設定する。この実施の形態では、図
８の制御画面を使って設定した数値が制御情報欄ＣＭ′
に反映されるようになっている。たとえば、制御情報欄
ＣＭ′の第１の領域という部分をクリックし、さらに利
得や積算枚数の入力部をクリックすると、図８の制御画
面で設定した各パラメータの数値が設定され表示され
る。

【００６１】Ｚ範囲の設定について説明する。測定する
試料Ｓ′は高さが異なる測定面が複数あるため、試料全
体の測定範囲の設定と、その測定範囲内でパラメータの
数値を切り換える位置の設定が必要となる。測定開始位
置の一番高い位置は鏡面部であるから、理想的にはこの
位置から測定を開始すればよい。しかしながら、実際は
レボルバの駆動位置再現性のばらつき等の誤差を考慮す
る必要がある。したがって、一般的にはマージンをもた
せて、鏡面部よりも若干高い位置から測定する。

【００６２】鏡面部での各パラメータの数値を設定した
のち、レボルバ１１の位置を若干上に上げる。この位置
（２００）が測定開始位置（上限）になるため、図８で
レボ上限のセットボタン４３をクリックする。この位置
は同時に第１の領域のＺ範囲の開始位置になるため、制
御情報欄ＣＭ′のＺ範囲の左側の入力部（開始位置入力
部）をクリックする。

【００６３】コンピュータ３は、このような操作入力を
受けて、第１領域についてＺ範囲の開始位置＝２００の
データを記憶し、かつ制御情報欄ＣＭ′における第１の
領域に対応したＺ範囲の開始位置入力部にレボ駆動の数
値として「２００」の文字を表示させる。

【００６４】次に、オペレータは、再び図８の制御画面
を使用して移動スイッチ４１ａ，４１ｂを操作してレボ
ルバ１１を試料Ｓ′に近づけていくが、ガラス面にピン
トが合う前にパラメータの数値を変更しなければならな
い。この変更は鏡面とガラス面の間であればいずれの高
さでも良い。ガラス面では積算回数が増えるため時間が
かかることが予想される。したがって、ここではガラス
面付近で切換を行うこととする。すなわち、レボルバ１
１を移動させガラス面の画像が表示されはじめたところ
で、レボルバ１１を若干逆方向に移動させて当該位置を
切換位置とする。このため制御情報欄ＣＭ′において第
１の領域に対応したＺ範囲の右側の入力部（終了位置入
力部）をクリックする。この位置ではレボ駆動の数値は
４００になっていたとする。

【００６５】コンピュータ３は、第１の領域のＺ範囲の
終了位置入力部がクリックされたことを検出して、第１
の領域についてＺ範囲の終了位置＝４００のデータを記
憶し、かつ制御情報欄ＣＭ′の第１の領域のＺ範囲の終
了位置入力部にレボ駆動の数値として「４００」の数値
を表示させる。

【００６６】さらに、この位置（数値＝４００）は第２
の領域のＺ範囲の開始位置に相当するため、コンピュー
タ３は同様にして第２の領域のＺ範囲の開始位置データ
として４００を記憶し、かつ制御情報欄ＣＭ′の第２の
領域のＺ範囲の開始位置入力部にレボ駆動の数値として
「４００」の数値を表示させる。

【００６７】再び、上記同様の操作によりレボルバ１１
をガラス面に近づけていく。ガラス面に対物レンズ１０
のピントが合ったところで、鏡面部と同じように各パラ
メータ（利得、積算枚数、オフセット、調光）の設定を
行う。そして、ガラス面を若干行き過ぎたところで、レ
ボ下限ボタン４４を選択してこの位置を測定終了位置
（下限）に設定する。この位置（４５０）は第２の領域
の終了位置でもあるからである。

【００６８】以上で測定用パラメータの初期設定が終了
し、このように設定されたＺ方向の各領域に先に設定し
た利得値と積算情報を対応させて、コンピュータ３はこ
のパラメータを利得データメモリ２２と積算枚数データ
メモリ２５へ転送し記憶させると共に、Ｚ範囲データを
各領域のアドレスデータと共に記憶する。

【００６９】以上のようにして各領域に最適にパラメー
タが設定された後に実際の測定が行われる。測定は測定
開始ボタン３３を選択することにより開始される。コン
ピュータ３は、制御画面において測定開始ボタン３３が
選択されたことを検出すると、Ｚ走査駆動制御回路１
７′に駆動指示を与えレボルバ１１を第１の領域の開始
位置（＝２００）に設定する。また、２次元走査駆動制
御回路１６に対し駆動指示を与え、２次元走査駆動制御
回路１６から２次元走査機構５へ駆動信号が出力され、
これにより試料Ｓ′に対しレーザー光の２次元走査が行
われる。

【００７０】この２次元走査中に光検出器１５で検出さ
れた試料Ｓ′のアナログ画像信号は、可変利得増幅回路
２０でレベル調整された後、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタ
ル化され、積算制御回路で処理され、表示用メモリ２６
の現在のスポット光の位置に対応する画素位置に記憶さ
れる。２次元画像はモニタ４に表示され、２次元画像が
得られたら引き続きコンピュータ３は、Ｚ走査駆動制御
回路１７′に駆動指示を与えレボルバ１１を１ステップ
ずつ下降させる。

【００７１】２次元画像を得るにあたり、Ｚ走査駆動制
御回路１７′から与えられるＺ方向のカウント値をもと
に利得データメモリ２２と積算枚数データメモリ２５か
ら制御データが読み出されるが、第１の領域において
は、利得値「１」と積算枚数「１」が読み出され、第１
の領域の終了位置（＝４００）まで同じ値が出力され続
ける。即ち、第１の領域において得られたアナログ画像
信号はこの領域にとって最適な利得値「１」に従ってレ
ベル制御される。

【００７２】レボルバ１１が第２の領域の開始位置に達
すると、第２の領域においては、利得データメモリ２２
と積算枚数データメモリ２５から利得値「５」と積算枚
数「３」が読み出され、第２の領域の終了位置（＝４５
０）まで同じ値が出力され続ける。即ち、第２の領域に
おいて得られたアナログ画像信号はこの領域にとって最
適な利得値「５」に従ってレベル制御される。

【００７３】そしてＺ方向の全領域にわたって、積算制
御回路２４により、積算枚数データメモリ２５からの制
御データをもとに積算処理をしながら、１フレーム前の
現在のスポット光の位置での画像信号より現在のスポッ
ト光の位置での画像信号の方がレベルが高い場合にその
画素位置の記憶情報として表示用メモリ２６に記憶す
る。このようにすることで、高さ位置の異なる画像の足
し込みができることになる。高さデータメモリ２７は、
現在のスポット光の位置に対応した画素位置にＺ走査方
向の情報、具体的にはＺ走査駆動制御回路１７′からレ
ボルバ１１が何回移動したかを数えた回数の値が与えら
れ、１フレーム前の現在のスポット光の位置での画像信
号より現在のスポット光の位置での画像信号の方がレベ
ルが高い場合にその画素位置の記憶情報として前記回数
の値が更新、記憶保存される。即ち、各画素位置におい
てその画素位置で最大輝度を示すデータがあるときのレ
ボルバ移動回数値がＺ走査方向の情報（この情報は高さ
位置を示すことになる）として記憶される。

【００７４】そして、レボルバ１１が第２の領域の終了
位置（＝４５０）に達すると、コンピュータ３は測定制
御を終了して待機状態に復帰する。このようにすること
で最終的に得られる画像は、異なる高さ位置でピントが
あった各画像の足し込みがなされたものであり、積算を
指定したＺ方向領域での画素については指定枚数積算さ
れた画像データが表示用メモリ２６に残ることになる。
積算を施すことによって、例えばガラス面の走査時のよ
うに高利得に設定されていたとしてもＳ／Ｎの悪化の影
響を軽減し、取得データの安定性を高められる。高さデ
ータとしては、各画素位置においてその画素位置で最大
輝度を示すデータに対応したレボルバ移動回数値がＺ走
査方向の情報として記憶されるので、同様にガラス面の
走査時のように高利得に設定されていたとしてもＳ／Ｎ
の悪化の影響が軽減されていれば、画像データのレベル
比較を行う際の判定エラーが軽減されデータの安定性を
高められる。

【００７５】以上のようにこの実施の形態によれば、測
定に先立つ初期設定において、反射率の異なる複数の部
位と段差を有する試料Ｓ′の各段差部に対しＺ軸方向に
領域設定を行って、これらの領域ごとに最適な利得値を
設定すると共に積算の指定をしておき、レボルバ１１を
Ｚ軸方向に移動させながら２次元走査し、Ｚ走査位置に
対応した制御データを発生することにより可変利得増幅
回路２０の利得値を変更し、任意の領域に積算効果を与
えられるようにしている。

【００７６】従って、反射率の異なる複数の部位と段差
を有する試料Ｓ′の測定をする場合に、画像信号は試料
Ｓのどの部位と段差においても常に利得値により可変制
御され、かつ、高利得設定となる部位のＳ／Ｎの悪化の
影響も積算により軽減され、取得データの安定性を高
め、常に高精度の測定結果を得ることが可能となる。

【００７７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では試料のＺ方
向の移動をレボルバ１１の昇降により行ったが、ステー
ジ１２側を上下移動させることにより行っても良い。ま
た、レボルバ１１およびステージ１２の双方を同時に上
下移動させることにより行っても良い。また、上記実施
形態では、初期設定操作をオペレータが行い、この設定
操作のための支援をコンピュータ３が行う場合について
述べたが、すべての初期設定制御をコンピュータ３が自
動的に行うようにしても良い。その他、コンピュータ３
による初期設定制御手段およびその制御内容や、測定制
御手順およびその制御内容、顕微鏡本体の構成、制御処
理部の構成などについても、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で変形して実施できる。

【００７８】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、以下の発明を含む。 （１）試料に対し集束光を照射する対物光学系と、前記
集束光と前記試料とを相対的に２次元方向へ移動走査す
る２次元走査手段と、前記対物光学系の焦点位置と前記
試料の位置とを相対的に光軸方向へ移動走査する光軸走
査手段と、前記検出信号のオフセットを調整するオフセ
ット調整手段と、前記試料の反射光又は透過光を受光し
て受光強度に応じた検出信号を出力する光検出手段と、
この光検出手段から出力された検出信号の信号レベルを
可変する可変利得型レベル可変手段と、試料の測定対象
範囲を当該試料の反射率に応じて複数の小範囲に分割し
てこれら各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた
オフセット情報が記憶されたオフセット情報記憶手段
と、前記各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた
積算情報が記憶された積算情報記憶手段と、前記２次元
走査手段又は前記光軸走査手段の少なくとも一方の走査
動作に同期して走査中の小範囲に対応するオフセット情
報を前記オフセット情報記憶手段から読み出し、かつそ
のオフセット情報に応じて前記オフセット調整手段を制
御するオフセット制御手段と、前記２次元走査手段又は
前記光軸走査手段の少なくとも一方の走査動作に同期し
て走査中の小範囲に対応する積算情報を前記積算情報記
憶手段から読み出し、かつその積算情報に応じて前記可
変利得型レベル可変手段からの出力信号を積算する積算
制御手段とを具備した走査型試料測定装置である。 （２）走査型試料測定装置の利得、積算枚数、調光、オ
フセット等の制御データを設定する方法であり、試料を
２次元走査して試料画像を表示する工程と、表示された
試料画像を反射率に応じて小範囲に分割する工程と、分
割した小範囲の画素アドレスを記憶する工程と、前記小
範囲について反射率に応じて前記制御データを設定する
工程と、設定した制御データを記憶する工程と、を含ん
でなる。 （３）走査型試料測定装置の利得、積算枚数、調光、オ
フセット等の制御データを設定する方法であり、対物光
学系の焦点位置と試料の位置とを相対的に光軸方向へ移
動して該試料の高さ位置の異なる各測定面にピントを合
わせる工程と、前記各測定面にピントを合わせた試料画
像をそれぞれ表示して個々の試料画像について反射率に
応じて制御データを設定する工程と、前記各測定面を含
む高さ領域をそれぞれ設定する工程と、前記各高さ領域
のデータに対応して当該領域に含まれた測定面の制御デ
ータを記憶する工程と、を含んでなる。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、試料の測定対象面に反
射率の異なる部位が存在する場合でも、試料の低反射率
面における高利得設定により生じるＳ／Ｎの悪化の影響
を軽減し、取得データの安定性を高め、常に高精度な測
定を行うことのできる走査型試料測定装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る走査型共焦点顕微鏡の
システム構成図である。

【図２】第１の実施の形態における制御画面の構成例を
示す図である。

【図３】各種パラメータの設定状態を示す図である。

【図４】第１の実施の形態におけるパラメータの初期設
定動作を示すフローチャートである。

【図５】図１に示したシステムにおけるモニタへの表示
例を示す図である。

【図６】制御情報の表示内容の一例を示す図である。

【図７】第２の実施の形態に係る走査型共焦点顕微鏡の
システム構成図である。

【図８】第２の実施の形態における制御画面の構成例を
示す図である。

【図９】Ｚ方向への領域の設定例を示す図である。

【図１０】段差および反射率の異なる面を有する試料の
一例を示す図である。

【図１１】一般的な走査型共焦点顕微鏡の概略構成図で
ある。

【図１２】段差の異なる面を有する試料の一例を示す図
である。

【図１３】反射率の異なる面を有する試料の例及びその
検出信号レベルを示す図である。

【図１４】段差および反射率の異なる面を有する試料の
一例を示す図である。

【図１５】反射率の異なる面をレーザ走査した画像の検
出信号レベルを示す図である。

【符号の説明】

１…顕微鏡本体 ２…制御処理部 ３…コンピュータ ４…モニタ ５…２次元走査機構 １６…２次元走査駆動制御回路 １７…Ｚ走査駆動制御回路 １８…画像処理ユニット ２０…可変利得増幅回路 ２２…利得データメモリ ２４…積算制御回路 ２５積算枚数データメモリ ２６…表示用メモリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対し集束光を照射する対物光学系
   と、前記集束光と前記試料とを相対的に２次元方向へ移
   動走査する２次元走査手段と、前記試料の反射光又は透
   過光を受光して受光強度に応じた検出信号を出力する光
   検出手段と、この光検出手段から出力された検出信号の
   信号レベルを可変する可変利得型レベル可変手段とを備
   えた走査型試料測定装置において、 試料の測定対象範囲を当該試料の反射率に応じて複数の
   小範囲に分割してこれら各小範囲に対応してそれぞれの
   反射率に応じた利得情報が記憶された利得情報記憶手段
   と、 前記各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた積算
   情報が記憶された積算情報記憶手段と、 前記２次元走査手段による走査動作に同期して走査中の
   小範囲に対応する利得情報を前記利得情報記憶手段から
   読み出し、かつその利得情報に応じて前記可変利得型レ
   ベル可変手段の利得を制御する利得制御手段と、 前記２次元走査手段による走査動作に同期して走査中の
   小範囲に対応する積算情報を前記積算情報記憶手段から
   読み出し、かつその積算情報に応じて前記可変利得型レ
   ベル可変手段からの出力信号を積算する積算制御手段と
   を具備したことを特徴とする走査型試料測定装置。
2. 【請求項２】 試料に対し集束光を照射する対物光学系
   と、前記集束光と前記試料とを相対的に２次元方向へ移
   動走査する２次元走査手段と、前記対物光学系の焦点位
   置と前記試料の位置とを相対的に光軸方向へ移動走査す
   る光軸走査手段と、前記試料の反射光又は透過光を受光
   して受光強度に応じた検出信号を出力する光検出手段
   と、この光検出手段から出力された検出信号の信号レベ
   ルを可変する可変利得型レベル可変手段とを備えた走査
   型試料測定装置において、 試料の測定対象範囲を当該試料において高さの異なる各
   面が属する光軸方向の複数の領域に分割してこれら各高
   さ領域に対応してそれぞれの反射率に応じた利得情報が
   記憶された利得情報記憶手段と、 前記各高さ領域に対応してそれぞれの反射率に応じた積
   算情報が記憶された積算情報記憶手段と、 前記光軸走査手段による走査動作に同期して走査中の高
   さ領域に対応する利得情報を前記利得情報記憶手段から
   読み出し、かつその利得情報に応じて前記可変利得型レ
   ベル可変手段の利得を制御する利得制御手段と、 前記光軸走査手段による走査動作に同期して走査中の高
   さ領域に対応する積算情報を前記積算情報記憶手段から
   読み出し、かつその積算情報に応じて前記可変利得型レ
   ベル可変手段からの出力信号を積算する積算制御手段と
   を具備したことを特徴とする走査型試料測定装置。
3. 【請求項３】 試料に対し集束光を照射する対物光学系
   と、前記集束光と前記試料とを相対的に２次元方向へ移
   動走査する２次元走査手段と、前記対物光学系の焦点位
   置と前記試料の位置とを相対的に光軸方向へ移動走査す
   る光軸走査手段と、前記試料に照射する光の光量を調整
   する光量調整手段と、前記試料の反射光又は透過光を受
   光して受光強度に応じた検出信号を出力する光検出手段
   と、この光検出手段から出力された検出信号の信号レベ
   ルを可変する可変利得型レベル可変手段とを備えた走査
   型試料測定装置において、 試料の測定対象範囲を当該試料の反射率に応じて複数の
   小範囲に分割してこれら各小範囲に対応してそれぞれの
   反射率に応じた調光情報が記憶された調光情報記憶手段
   と、 前記各小範囲に対応してそれぞれの反射率に応じた積算
   情報が記憶された積算情報記憶手段と、 前記２次元走査手段又は前記光軸走査手段の少なくとも
   一方の走査動作に同期して走査中の小範囲に対応する調
   光情報を前記調光情報記憶手段から読み出し、かつその
   調光情報に応じて前記光量調整手段を制御する光量制御
   手段と、 前記２次元走査手段又は前記光軸走査手段の少なくとも
   一方の走査動作に同期して走査中の小範囲に対応する積
   算情報を前記積算情報記憶手段から読み出し、かつその
   積算情報に応じて前記可変利得型レベル可変手段からの
   出力信号を積算する積算制御手段とを具備したことを特
   徴とする走査型試料測定装置。