JP2003035524A - ３次元測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】反射率の差や、細かい傷等の試料の反射光強度
情報と、表面形状情報を、より良く相関がとれる形で、
高速かつ簡易に表示可能な、３次元測定装置を提供す
る。 【解決手段】試料８表面に照明光を照射し、その反射光
強度情報を得るとともに、試料表面形状情報を得る３次
元測定装置において、反射光強度情報を輝度情報に置き
換えると共に、試料表面形状情報を色度情報に置き換え
て、置き換えたこれらの情報を組み合わせて色情報を得
る信号処理手段１７，１８，１９と、色情報信号を表示
するモニタ２０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の３次元情報
を測定して表示する３次元測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元測定装置としては、試料の画像を
取得してその焦点情報より試料の表面形状を得る画像測
定器や、共焦点光学系を用いて試料の表面形状を得るレ
ーザ顕微鏡等が知られている。これらの３次元測定装置
においては、試料の反射光強度情報と、表面形状情報を
得ることが出来る。そして、反射光強度情報は、通常の
２次元画像としてモニタに表示可能である。また、表面
形状情報は、高さに関する情報を例えば、グレースケー
ルに置換える等により２次元画像としてモニタに表示可
能である。また、これらの情報は、鳥瞰図等の表示形式
をもってモニタに立体的に表示することも可能である。

【０００３】しかしながら、従来のような表示方法の場
合、特に表面形状情報のモニタ表示において、反射率の
差や、細かい傷等の情報を表示することが出来ず、観察
位置の特定が出来ない等の不具合があった。また、反射
光強度情報の２次元画像と表面形状情報の２次元画像と
の２画像を並べて表示するという方法も考えられるが、
やはり観察位置の特定するのが分かりにくいという点で
はかわらない。

【０００４】上記のような問題に対し、特願平１１−１
６２４３４号公報の記載には、図５に示すように、各画
素位置（ｘ，ｙ）ごとの高さ情報により、３次元表示時
の高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）を設定するとともに、輝度情報
により３次元表示時の色情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）を設定す
るようにして、各画素に対応する反射強度情報にもとづ
いて、鳥瞰図の形式をもって表示することにより、実際
に試料を見たとおりに近いように表示する方法が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法において、鳥瞰図等の立体的な画像を得るためには、
演算等に時間がかかり、表示までに時間がかかってしま
うという問題がある。また、立体的に表示したのでは、
最適に観察する為には、試料の形状に合わせて、表示の
角度等を調整する等の手間が生じてしまう。

【０００６】そこで、本発明においては、反射率の差
や、細かい傷等の試料の反射光強度情報と、表面形状情
報を、より良く相関がとれる形で、高速かつ簡易に表示
可能な、３次元測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本第１の発明による３次元測定装置は、試
料表面に照明光を照射し、その反射光強度情報を得ると
ともに、試料表面形状情報を得る３次元測定装置におい
て、反射光強度情報を輝度情報に置き換えると共に、試
料表面形状情報を色度情報に置き換えて、置き換えたこ
れらの情報を組み合わせて色情報を得る信号処理手段
と、色情報信号を表示するモニタとを有することを特徴
とする。

【０００８】また、本第２の発明は、本第１の発明にお
ける前記３次元測定装置が、レーザ光を用いた照明光源
と、レーザ光を試料上に集光する対物レンズと、対物レ
ンズの焦点位置と共役な位置に配置された共焦点絞り
と、前記共焦点絞りを通過した前記試料からの反射光の
強度を検出する検出器と、試料ステージと、前記試料ス
テージを前記対物レンズの光軸方向に沿って移動可能な
試料ステージ移動手段、又は、対物レンズを光軸方向に
沿って移動可能な対物レンズ移動手段とを有し、前記試
料ステージ、又は、前記対物レンズの相対的な光軸方向
位置情報と、前記検出器で検出した反射光強度情報とに
より、試料表面形状情報を得ることが可能なレーザ顕微
鏡であることを特徴とする。

【０００９】また、本第３の発明は、本第１の発明にお
ける前記３次元測定装置が、前記３次元測定装置が、レ
ーザ光を用いた照明光源と、レーザ光を試料上に集光す
る対物レンズと、前記試料からの反射光を所定の割合に
分割するビームスプリッタと、分割されたそれぞれの光
路において、前記対物レンズの焦点位置と共役な位置の
前後に、光軸方向に沿って所定距離ずれた位置に配置さ
れた絞りと、前記絞りを通過させた後の前記反射光の強
度を検出する２つの検出器とを有し、それらの検出器か
ら得られる２つの反射光強度情報を演算することによ
り、反射光強度情報と試料表面形状情報とを得ることが
可能なレーザ顕微鏡であることを特徴とする。

【００１０】また、本第４の発明の３次元測定装置は、
試料表面に照明光を照射し、その反射光強度情報を得る
とともに、試料表面形状情報を得る３次元測定装置にお
いて、３次元測定装置が、レーザ光を用いた照明光源
と、レーザ光を試料上に集光する対物レンズと、前記試
料からの反射光を所定の割合に分割するビームスプリッ
タと、分割されたそれぞれの光路において、前記対物レ
ンズの焦点位置と共役な位置の前後に、光軸方向に沿っ
て所定距離ずれた位置に配置された絞りと、前記絞りを
通過させた後の前記反射光の強度を検出する２つの検出
器と、それらの検出器から得られる２つの反射光強度情
報を、それぞれ色情報に置換える信号処理手段と、それ
ぞれの色情報を演算、又は、画素毎に交互に選択するこ
とにより、１つの画像に合成することが可能な信号処理
手段と、得られた色情報を表示するモニタとを有するの
が好ましい。

【００１１】そして、このように構成された本発明によ
れば、次のような作用・効果を得ることが出来る。本第
１の発明においては、試料表面の反射光強度情報取得手
段と、試料表面形状情報取得手段とを介して、試料位置
（ｘ，ｙ）毎に、反射光強度情報Ｉ（ｘ，ｙ）と、表面
形状情報Ｚ（ｘ，ｙ）とが得られる。

【００１２】ここで、色情報（Ｆ）は、一般に、３原色
（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）に対し、次式(1) （Ｆ）≡Ｒ（Ｒ）＋Ｇ（Ｇ）＋Ｂ（Ｂ） …(1) と表すことができる。また、ここで、色情報のうち、明
暗の情報は輝度Ｉ'と表すことができ、明暗情報を含ま
ない色の質を示す色度は、Ｒ，Ｇ，Ｂ、即ち（ｒ，ｇ，
ｂ）ただし ｒ＋ｇ＋ｂ＝１、と表すことができる。こ
れにより上記式(1)は、次式(2) （Ｆ）≡Ｉ'・[ｒ（Ｒ）＋ｇ（Ｇ）＋ｂ（Ｂ）] …(2) と表すことができる。

【００１３】よって、本第１の発明によれば、信号処理
手段を介して、得られた反射強度情報Ｉをｋ・Ｉ＝Ｉ'
（ｋは所定の定数）とするとともに、表面形状情報Ｚに
対して、所定の（ｒ，ｇ，ｂ）を割り当て、これらを組
み合わせることにより、色情報（Ｆ）を求めることが出
来る。このようにして求めた色情報（Ｆ）は、モニタに
より表示される。

【００１４】従って、本第１の発明によれば、試料の反
射強度情報を明暗とし、表面形状情報を色合いとして組
み合わせて、１つの画像にまとめて表示することことが
可能となる。また、特に複雑な演算等を必要としない
為、高速かつ簡易に表示することが可能となる。

【００１５】また、本第２、第３の発明は、本第１の発
明の構成を、それぞれレーザ顕微鏡に適用したものであ
り、その作用効果は、本第１の発明と同様である。

【００１６】また、本第４の発明によれば、２つの検出
器から得られた反射光強度情報は、それぞれ、信号処理
手段を介してそれぞれ色情報に置換えられる。さらに、
それぞれの色情報は、演算され、又は、画素毎に交互に
選択されることにより、１つの画像に合成されてモニタ
に表示される。ここで、２つの検出器Ｍ，Ｎから得られ
る反射光強度情報をＩｍ，Ｉｎとし、検出器Ｍ，Ｎに対
応する色度をそれぞれ（ｒｍ，ｇｍ，ｂｍ），（ｒｎ，
ｇｎ，ｂｎ）、輝度をそれぞれＩ’ｍ＝ｋ・Ｉｍ，Ｉ’
ｎ＝ｔ・Ｉｎとすると、反射強度情報Ｉｍ，Ｉｎは次式
(3),(4)に示すような所定の色情報に置換えることがで
きる。 （Ｆ）ｍ≡Ｉ’ｍ・｛ｒｍ（Ｒ）＋ｇｍ（Ｇ）＋ｂｍ（Ｂ）] …(3) （Ｆ）ｎ≡Ｉ’ｎ・｛ｒｎ（Ｒ）＋ｇｎ（Ｇ）＋ｂｎ（Ｂ）｝ …(4)

【００１７】ここで、上記の色情報を合成すると、 （Ｆ）ｍ＋（Ｆ）ｎ≡（Ｉ’ｍ・ｒｍ＋Ｉ’ｎ・ｒｎ）（Ｒ）＋（Ｉ’ｍ・ｇｍ ＋Ｉ’ｎ・ｇｎ）（Ｇ）＋（Ｉ’ｍ・ｂｍ＋Ｉ’ｎ・ｂｎ）（Ｂ） このとき、（Ｉ’ｍ・ｒｍ＋Ｉ’ｎ・ｒｎ）＋（Ｉ’ｍ・ｇｍ＋Ｉ’ｎ・ｇｎ ）＋（Ｉ’ｍ・ｂｍ＋Ｉ’ｎ・ｂｎ）＝Ｉ’ｍ（ｒｍ＋ｇｍ＋ｂｍ）＋Ｉ’ｎ（ ｒｎ＋ｇｎ＋ｂｎ） ＝Ｉ’ｍ＋Ｉ’ｎ ∴（Ｆ）ｍ＋（Ｆ）ｎ≡（Ｉ’ｍ＋Ｉ’ｎ）｛（Ｉ’ｍ・ｒｍ＋Ｉ’ｎ・ｒｎ） ／（Ｉ’ｍ＋Ｉ’ｎ）（Ｒ）＋（Ｉ’ｍ・ｇｍ＋Ｉ’ｎ・ｇｎ）／（Ｉ’ｍ＋Ｉ ’ｎ）（Ｇ）＋（Ｉ’ｍ・ｂｍ＋Ｉ’ｎ・ｂｎ）／（Ｉ’ｍ＋Ｉ’ｎ）（Ｂ）｝ ≡Ｉ’ｍｎ・｛ｒｍｎ（Ｒ）＋ｇｍｎ（Ｇ）＋ｂｍｎ（Ｂ ）｝ と表すことができる。

【００１８】ここで、Ｉ’ｍｎは、反射光強度情報Ｉ
ｍ，Ｉｎの総量によって決定される値であり、色度（ｒ
ｍｎ，ｇｍｎ，ｂｍｎ）は、色度（ｒｍ，ｇｍ，ｂ
ｍ），（ｒｎ，ｇｎ，ｂｎ）と反射強度情報Ｉｍ，Ｉｎ
との比によって決定される。反射光強度情報Ｉｍ，Ｉｎ
の和は、図４に示すように、試料の反射光強度情報とほ
ぼ等価であり、また、特許第２７９４６９８号公報にも
記載されているように、反射強度情報Ｉｍ，Ｉｎの比は
試料の表面形状情報を示すので、上記色情報により、試
料の反射強度情報を明暗とし、表面形状情報を色合いと
して、１つの画像に表示することことが可能となる。な
お、上記説明では演算による方法を説明したが、それぞ
れの色情報（Ｆ）ｍと（Ｆ）ｎとを一画素づつ交互に表
示する等の方法でも当然、同様の効果を得ることができ
る。また、この構成では試料の反射光強度情報、表面形
状情報を同時に取得可能であるので、リアルタイム表示
が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図を用いて説明する。第１実施例 図１は本発明の第１実施例に係る３次元測定装置のブロ
ック図である。本実施例の３次元測定装置は、レーザ顕
微鏡として構成されている。そして、レーザ光源１と、
レーザ光源１から発したレーザビーム２を試料８上に集
光する対物レンズ７と、試料ステージ８’と、対物レン
ズ７を光軸方向に沿って上下に移動させることが可能な
対物レンズ移動ユニット１３を備えている。対物レンズ
７とレーザ光源１との間には、結像レンズ６と、瞳投影
レンズ５と、ＸＹ光偏向ユニット４と、試料８からの反
射光の一部を検出ビーム９として分離するビームスプリ
ッタ３が配置されている。ＸＹ光偏向ユニット４は、例
えば、２つのガルバノメータ等を用いて、瞳投影レンズ
５と結像レンズ６とを経て対物レンズ７の瞳に入射され
る光の入射角度を変化させることにより試料８上をＸＹ
方向に走査するように構成されている。

【００２０】ビームスプリッタ３で反射される側の検出
ビーム９の光路には、検出ビーム９を集光する結像レン
ズ１０と、ピンホール１１と、検出器１２が配置されて
いる。ピンホール１１は、対物レンズ７の焦点位置と共
役な位置に配置された共焦点絞りであり、集光された検
出ビーム９を絞るようになされている。検出器１２は、
ピンホール１１を通過した試料８からの反射光の強度を
検出するようになされている。

【００２１】さらに、本実施例の３次元測定装置は、中
央制御部１７と、中央制御部１７にそれぞれ同期して、
反射光強度信号の処理を行う検出光処理部１４，ＸＹ光
偏向ユニット４の制御を行う光偏向制御部１５，及び対
物レンズ移動ユニット１３の制御を行う対物移動制御部
１６と、中央制御部１７からの情報を画像化するための
画像処理部１８と、反射光強度情報と表面形状情報を色
情報に変換する色情報合成部１９と、画像情報を表示す
る画像表示部２０を備えている。

【００２２】このように構成された本実施例の３次元測
定装置では、レーザ光源１から射出したレーザビーム
が、レーザスプリッタ３、ＸＹ偏向ユニット４、瞳投影
レンズ５、結像レンズ６、対物レンズ７を経て試料８を
照射し、試料８からの反射光が、照射光とは逆向きに光
路を進む。そして、ビームスプリッタ３で反射された光
が検出ビーム９として結像レンズ１０、ピンホール１１
を経て検出器１２に導かれその強度が検出される。検出
器１２で検出された光強度信号は検出光処理部１４に送
られる。そして、検出光処理部１４を介して中央制御部
１７では、試料の（ｘ，ｙ，ｚ）位置に対応した、反射
光強度情報Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を得る。

【００２３】ここで、（ｚ）位置を一定にした場合にお
ける、（ｘ，ｙ）位置での反射光強度情報Ｉ（ｘ，ｙ）
は、共焦点画像情報を示している。また、対物移動制御
部１６、対物レンズ移動ユニット１３を介して対物レン
ズ７を上下（ｚ方向）に移動させながら、各画素毎に最
高反射光強度、及びその時の対物レンズ７の相対的な
（ｚ）位置を記憶することにより（Ｉｍａｘ，ｚ）を得
る。このときの（ｘ，ｙ）位置での反射光強度情報Ｉｍ
ａｘ（ｘ，ｙ）は、すべての面にピントのあった、反射
光強度情報であり、（ｘ，ｙ）位置での（ｚ）位置ｚ
（ｘ，ｙ）は表面形状情報である。これらの情報は、画
像処理部１８において、２次元画像や、立体画像等に処
理されて、画像表示部２０に表示される。

【００２４】ここで、色情報合成部１９では、反射光強
度情報Ｉに対応した、輝度テーブル（Ｉ’）、表面形状
情報ｚに対応した、カラーテーブル（ｒｚ，ｇｚ，ｂ
ｚ）とを有している。そして、カラーテーブルを参照す
ることにより、色情報 （Ｆ）≡Ｉ’・[ｒｚ（Ｒ）＋ｇｚ（Ｇ）＋ｂｚ（Ｂ）] を生成する。この色情報は、画像表示部２０に、試料の
反射強度情報を明暗とし、表面形状情報を色合いとして
組み合わされた、１枚の画像として表示される。

【００２５】従って、本実施例の３次元測定装置によれ
ば、レーザ顕微鏡において、反射率の差や、細かい傷等
の試料の反射光強度情報と、表面形状情報を、より良く
相関がとれる形で、高速かつ簡易に表示することが可能
となる。

【００２６】なお、本実施例の３次元測定装置は、図１
の変形例として、図２に示すように、対物レンズ移動ユ
ニット１３の代わりに、試料ステージ８’を対物レンズ
７の光軸方向に沿って移動可能な試料ステージ移動ユニ
ット１３’を設けるとともに、対物移動制御部１６の代
わりに、試料ステージ移動ユニット１３’の制御を行う
試料ステージ移動制御部１６’を設けて構成してもよ
い。その場合には、試料ステージ移動制御部１６’、試
料ステージ移動ユニット１３’を介して試料ステージ
８’を上下（ｚ方向）に移動させながら、各画素毎に最
高反射光強度、及びその時の試料ステージ８’の相対的
な（ｚ）位置を記憶することにより（Ｉｍａｘ，ｚ）を
得る。そして、このときの（ｘ，ｙ）位置での反射光強
度情報Ｉｍａｘ（ｘ，ｙ）は、すべての面にピントのあ
った、反射光強度情報であり、（ｘ，ｙ）位置での
（ｚ）位置ｚ（ｘ，ｙ）は表面形状情報である。これら
の情報は、画像処理部１８において、２次元画像や、立
体画像等に処理されて、画像表示部２０に表示される。
その他の構成及び作用効果は、図１の構成例とほぼ同様
である。

【００２７】第２実施例 図３は本発明の第２実施例に係る３次元測定装置のブロ
ック図である。本実施例の３次元測定装置も、第１実施
例と同様にレーザ顕微鏡として構成されている。そし
て、レーザ光源１と、レーザ光源１から発したレーザビ
ーム２を試料８上に集光する対物レンズ７と、試料ステ
ージ８’を備えている。なお、第１実施例のような対物
レンズ移動ユニット１３やステージ移動ユニット１３’
は設けられていない。対物レンズ７とレーザ光源１との
間には、第１実施例と同様に、結像レンズ６と、瞳投影
レンズ５と、ＸＹ光偏向ユニット４と、試料８からの反
射光の一部を検出ビーム９として分離するビームスプリ
ッタ３が配置されている。

【００２８】ビームスプリッタ３で反射される側の検出
ビーム９の光路には、検出ビーム９を所定の割合に分割
するビームスプリッタ２１が設けられている。ビームス
プリッタ２１で分割された一方の光路には、分割された
一方の検出ビームを集光する結像レンズ１０Ｎと、対物
レンズ７の焦点位置に共役な結像レンズ１０Ｎの焦点位
置の前後に光軸方向に沿って所定距離ずれた位置に配置
された絞りであるピンホール１１Ｎと、ピンホール１１
Ｎを通過した光を検出する検出器１２Ｎが配置されてい
る。また、ビームスプリッタ２１で分割された他方の光
路には、分割された他方の検出ビームを集光する結像レ
ンズ１０Ｍと、対物レンズ７の焦点位置に共役な結像レ
ンズ１０Ｍの焦点位置の前後に光軸方向に沿って所定距
離ずれた位置に配置された絞りであるピンホール１１Ｍ
と、ピンホール１１Ｍを通過した光を検出する検出器１
２Ｍが配置されている。

【００２９】さらに、本実施例の３次元測定装置は、中
央制御部１７と、中央制御部１７に同期して、反射光強
度信号の処理を行う検出光処理部１４，ＸＹ光偏向ユニ
ット４の制御を行う光偏向制御部１５と、中央制御部１
７からの情報を画像化するための画像処理部１８と、反
射光強度情報と表面形状情報を色情報に変換する、色情
報合成部１９と、画像情報を表示する画像表示部２０を
備えている。なお、本実施例では、第１実施例のような
対物移動制御部１６やステージ移動制御部１６’は設け
られていない。

【００３０】このように構成された本実施例の３次元測
定装置では、レーザ光源１から射出したレーザビーム
が、ビームスプリッタ３、ＸＹ偏向ユニット４、瞳投影
レンズ５、結像レンズ６、対物レンズ７を経て試料８を
照射し、試料８からの反射光が、照射光とは逆向きに光
路を進む。そして、ビームスプリッタ３で反射された光
がビームスプリッタ２１で分割され、それぞれの分割さ
れた光が検出ビーム９Ｎ，９Ｍとしてそれぞれ結像レン
ズ１０Ｎ，１０Ｍ、ピンホール１１Ｎ，１１Ｍを経て検
出器１２Ｎ，Ｍに導かれその強度が検出される。検出器
１２Ｎ，１２Ｍで検出された光強度信号は検出光処理部
１４に送られる。そして、検出光処理部１４を介して中
央制御部１７では、試料の（ｘ，ｙ）位置に対応した、
２つの反射光強度情報Ｉｍ（ｘ，ｙ），Ｉｎ（ｘ，ｙ）
を得る。

【００３１】また、中央制御部１７では、得られた２つ
の反射光強度情報の和の演算Ｉｍ＋Ｉｎと、得られた２
つの反射光強度情報の差／和の演算（Ｉｍ−Ｉｎ）／
（Ｉｍ＋Ｉｎ）が行われる。ここで、Ｉｍ，Ｉｎ，Ｉｍ
＋Ｉｎ，（Ｉｍ−Ｉｎ）／（Ｉｍ＋Ｉｎ）と、対物レン
ズ７の焦点位置に対する試料の高さｚとの関係は、図４
に示すようになっている。また、本実施例の構成とは異
なり、検出ビーム９を分割せず、しかもピンホール１１
を介在させないで１つの検出器で検出するような構成の
場合において検出される反射光強度情報ＩＯを、図４に
示す。

【００３２】図４に示すように、２つの反射光強度情報
の和Ｉｍ＋Ｉｎはピンホール１１を通さないで検出した
場合の反射光強度情報ＩＯとほぼ等価であると考えてよ
く、また、２つの反射光強度情報の差を２つの反射光強
度情報の和で正規化した（Ｉｍ−Ｉｎ）／（Ｉｍ＋Ｉ
ｎ）は、試料の高さｚに対して、ある範囲においては、
１対１の関係（即ち比例関係）を持っていることが分か
る。つまり、中央制御部１７で演算された、Ｉｍ＋Ｉｎ
は試料の反射光強度情報として扱うことができ、（Ｉｍ
−Ｉｎ）／（Ｉｍ＋Ｉｎ）は表面形状情報として扱うこ
とができる。これらの情報は、画像処理部１８におい
て、２次元画像や、立体画像等に処理されて、画像表示
部２０に表示される。

【００３３】ここで、色情報合成部１９では、反射光強
度情報Ｉに対応した、輝度テーブル（Ｉ’）と、表面形
状情報ｚに対応した、カラーテーブル（ｒｚ，ｇｚ，ｂ
ｚ）とを有している。そして、カラーテーブル（ｒｚ，
ｇｚ，ｂｚ）を参照することにより、色情報 （Ｆ）≡Ｉ’・｛ｒｚ（Ｒ）＋ｇｚ（Ｇ）＋ｂｚ
（Ｂ）｝ を生成する。この色情報は、画像表示部２０に、試料の
反射強度情報を明暗とし、表面形状情報を色合いとして
組み合わされた、１枚の画像として表示される。

【００３４】従って、本実施例の３次元測定装置によれ
ば、レーザ顕微鏡において、反射率の差や、細かい傷等
の試料の反射光強度情報と、表面形状情報を、より良く
相関がとれる形で、高速かつ簡易に表示することが可能
となる。また、本実施例の３次元測定装置によれば、表
面形状情報取得のために対物レンズを上下に移動させず
に済むため、第１実施例の３次元測定装置に比べて、よ
り高速に情報を取得表示することが可能となる。

【００３５】第３実施例 本実施例の３次元測定装置は、図３に示す第２実施例と
略同様に概略構成ののレーザ顕微鏡として構成されてい
る。そして、本実施例では、図３に示す色情報合成部１
９の内部の処理内容が、後述のように第２実施例とは異
なる。

【００３６】即ち、本実施例の３次元測定装置では、第
２実施例の測定装置と同様に、中央制御部１７では、試
料の（ｘ，ｙ）位置に対応した、２つの反射光強度情報
Ｉｍ（ｘ，ｙ），Ｉｎ（ｘ，ｙ）を得る。

【００３７】ここで、本実施例の色情報合成部１９で
は、実施例１,２とは異なり、反射光強度情報Ｉｍ，Ｉ
ｎに対応した、輝度テーブル（Ｉ’ｍ），（Ｉ’ｎ）
と、検出器１２Ｍ，１２Ｎに対応した、カラーテーブル
（ｒｍ，ｇｍ，ｂｍ）,（ｒｎ，ｇｎ，ｂｎ）とを有し
ている。そして、それらのカラーテーブル（ｒｍ，ｇ
ｍ，ｂｍ）,（ｒｎ，ｇｎ，ｂｎ）を参照することによ
り、それぞれ、色情報 （Ｆ）ｍ≡Ｉ’ｍ・｛ｒｍ（Ｒ）＋ｇｍ（Ｇ）＋ｂｍ
（Ｂ）｝， （Ｆ）ｎ≡Ｉ'ｎ・｛ｒｎ（Ｒ）＋ｇｎ（Ｇ）＋ｂｎ
（Ｂ）｝ を生成する。ここで、例えば、 （ｒｍ，ｇｍ，ｂｍ）＝（１，０，０）、 （ｒｎ，ｇｎ，ｂｎ）＝（０，１，０） のときの色情報は、 （Ｆ）ｍ≡Ｉ'ｍ・(Ｒ)、 （Ｆ)ｎ≡Ｉ'ｎ・(Ｇ) となり、それぞれ、赤、緑の色調を示すことになる。

【００３８】さらに、得られたそれぞれの色情報Ｆ
（ｍ）とＦ（Ｎ）とは、画素(ｘ，ｙ)において、１画素
毎に、交互に選択されて、画像情報として、画像表示部
２０に表示される。このとき、１画素が十分に小さけれ
ば、(Ｆ)ｍと(Ｆ)ｎとの組合せは、(Ｆ)ｍ＋(Ｆ)ｎとし
て認識される。つまり、表示される色情報は、 (Ｆ)ｍ＋(Ｆ)ｎ≡Ｉ'ｍ・(Ｒ)＋Ｉ'ｎ・(Ｇ)≡(Ｉ'ｍ＋
Ｉ'ｎ)[Ｉ'ｍ／(Ｉ'ｍ＋Ｉ'ｎ)(Ｒ)＋Ｉ'ｎ／(Ｉ'ｍ＋
Ｉ'ｎ)(Ｇ)] となり、表示される輝度は、 Ｉ'ｍ＋Ｉ'ｎ、 色度は、 ｛Ｉ'ｍ／(Ｉ'ｍ＋Ｉ'ｎ)，Ｉ'ｎ／(Ｉ'ｍ＋Ｉ'ｎ)｝ となる。つまり、２つの反射光強度情報の和と比で決定
される。

【００３９】ここで、第２実施例で説明したように、２
つの反射光強度情報の和は試料の反射光強度情報として
扱うことができ、また、２つの反射光強度情報の比は図
４に示したように、試料の高さzに対して、ある範囲に
おいては、１対１の関係を持っている。つまり、画像表
示部２０に表示された画像は、試料の反射強度情報を明
暗とし、表面形状情報を色合いとして、表示しているこ
ととなる。

【００４０】従って、本実施例の３次元測定装置によれ
ば、レーザ顕微鏡において、反射率の差や、細かい傷等
の試料の反射光強度情報と、表面形状情報を、より良く
相関がとれる形で、高速かつ簡易に表示することが可能
となる。また、本実施例の３次元測定装置によれば、表
面形状情報取得のために対物レンズを上下に移動させず
に済むため、第１実施例の３次元測定装置に比べて、よ
り高速に情報を取得表示することが可能となる。さら
に、本実施例の３次元測定装置によれば、割り算等の演
算を必要しないで済むため、第２実施例の３次元測定装
置に比べて、より高速かつ簡易に情報を表示することが
可能となる。

【００４１】以上説明したように、本発明の３次元測定
装置は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に下記に
示すような特徴も備えている。

【００４２】（１）試料表面に照明光を照射し、その反
射光強度情報を得るとともに、試料表面形状情報を得る
３次元測定装置において、３次元測定装置が、レーザ光
を用いた照明光源と、レーザ光を試料上に集光する対物
レンズと、前記試料からの反射光を所定の割合に分割す
るビームスプリッタと、分割されたそれぞれの光路にお
いて、前記対物レンズの焦点位置と共役な位置の前後
に、光軸方向に沿って所定距離ずれた位置に配置された
絞りと、前記絞りを通過させた後の前記反射光の強度を
検出する２つの検出器と、それらの検出器から得られる
２つの反射光強度情報を、それぞれ色情報に置換える信
号処理手段と、それぞれの色情報を演算、又は、画素毎
に交互に選択することにより、１つの画像に合成するこ
とが可能な信号処理手段と、得られた色情報を表示する
モニタとを有することを特徴とする３次元測定装置。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、反射率の差や、細かい
傷等の試料の反射光強度情報と、表面形状情報を、より
良く相関がとれる形で、高速かつ簡易に表示可能な、３
次元測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る３次元測定装置のブ
ロック図である。

【図２】図１の変形例に係る３次元測定装置のブロック
図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る３次元測定装置のブ
ロック図である。

【図４】第２実施例に係る３次元測定装置における中央
制御部１７で得られる２つの反射光強度情報と、その２
つの反射光強度情報の和の演算値と、その２つの反射光
強度情報の差／和の演算値と、対物レンズ７の焦点位置
に対する試料の高さｚとの関係を示すグラフである。

【図５】従来の３次元測定装置における試料の３次元情
報の表示例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ レーザビーム ３ ビームスプリッタ ４ ＸＹ光偏向ユニット ５ 瞳投影レンズ ６ 結像レンズ ７ 対物レンズ ８ 試料 ８’ 試料ステージ ９，９Ｍ，９Ｎ 検出ビーム １０，１０Ｍ，１０Ｎ 結像レンズ １１，１１Ｍ，１１Ｎ ピンホール １２，１２Ｍ，１２Ｎ 検出器 １３ 対物レンズ移動ユニット １３’ 試料ステージ移動ユニット １４ 検出光処理部 １５ 光偏向制御部 １６ 対物移動制御部 １６’ 試料ステージ移動制御部 １７ 中央制御部 １８ 画像処理部 １９ 色情報合成部 ２０ 画像表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA53 DD06 FF10 FF49 GG04 HH04 HH12 LL30 LL46 MM03 MM23 PP02 PP12 PP24 QQ04 QQ27 SS02 2H052 AA07 AC04 AC15 AC27 AC34 AF02 AF14 AF17 AF25 5B047 AA07 BA02 BB10 BC04 BC05 BC11 BC14 BC23 CA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料表面に照明光を照射し、その反射光
   強度情報を得るとともに、試料表面形状情報を得る３次
   元測定装置において、 反射光強度情報を輝度情報に置き換えると共に、試料表
   面形状情報を色度情報に置き換えて、置き換えたこれら
   の情報を組み合わせて色情報を得る信号処理手段と、色
   情報信号を表示するモニタとを有することを特徴とする
   ３次元測定装置。
2. 【請求項２】 前記３次元測定装置が、レーザ光を用い
   た照明光源と、 レーザ光を試料上に集光する対物レンズと、 対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置された共焦点
   絞りと、 前記共焦点絞りを通過した前記試料からの反射光の強度
   を検出する検出器と、試料ステージと、 前記試料ステージを前記対物レンズの光軸方向に沿って
   移動可能な試料ステージ移動手段、又は、対物レンズを
   光軸方向に沿って移動可能な対物レンズ移動手段とを有
   し、 前記試料ステージ、又は、前記対物レンズの相対的な光
   軸方向位置情報と、前記検出器で検出した反射光強度情
   報とにより、試料表面形状情報を得ることが可能なレー
   ザ顕微鏡である請求項１に記載の３次元測定装置。
3. 【請求項３】 前記３次元測定装置が、レーザ光を用い
   た照明光源と、 レーザ光を試料上に集光する対物レンズと、 前記試料からの反射光を所定の割合に分割するビームス
   プリッタと、 分割されたそれぞれの光路において、前記対物レンズの
   焦点位置と共役な位置の前後に、光軸方向に沿って所定
   距離ずれた位置に配置された絞りと、前記絞りを通過さ
   せた後の前記反射光の強度を検出する２つの検出器とを
   有し、 それらの検出器から得られる２つの反射光強度情報を演
   算することにより、反射光強度情報と試料表面形状情報
   とを得ることが可能なレーザ顕微鏡である請求項１に記
   載の３次元測定装置。