JP2003057552A - 共焦点走査型顕微鏡、その位置合わせ方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察対象部で焦点の合った観察画像を容易に
取得可能で、また観察画像を用いた計測での再現性を向
上させた共焦点走査型顕微鏡を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 低倍率の対物レンズによってオートフォ
ーカスを実行して合焦点位置を検出する。観察試料の観
察対象部を検索し、その検索結果に基いて、観察対象部
を移動する。次に高倍率の対物レンズによってオートフ
ォーカスを実行して合焦点位置を検出し、観察試料の観
察対象部を検索する。そして検索結果に基いて、観察対
象部を移動した後画像を取り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点走査型顕微
鏡に関し、特に自動焦点検出機能を備えた共焦点走査型
顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】共焦点走査型顕微鏡は、点光源によって
試料面の特定の観察対象部をピンポイントに照射しなが
ら走査し、この試料面からの反射光のうちピンホールを
通過した光のみを電気信号に変換して、この検出信号か
ら試料面の光の濃淡情報を得るもので、更には焦点の合
った位置の情報を深さ方向に複数得ることにより試料面
の三次元情報を得ることが出来るようにしたものであ
る。

【０００３】共焦点走査型顕微鏡は、レーザ光などの点
光源と光検出器の前面に設けたピンホールを組み合わ
せ、試料面をピンポイントで照明すると共に、測定点以
外からの散乱光をピンホールで抑制する。すなわち共焦
点走査型顕微鏡では、測定点近傍からのノイズ光をピン
ホール周辺に結像させ、また、光軸方向にずれた面から
の光を対物レンズによってピンホールの前で広げてピン
ホールで抑制する。これにより、測定点以外からの反射
光をカットし、焦点が合った高さ位置の反射光のみを光
電変換器によって変換して、三次元空間中の一点だけを
測定できるようにしている。

【０００４】ところで、顕微鏡などで適用される自動焦
点検出方法には、様々な方式のものが提案されている。
例えば、試料面での反射光を受光素子で検出して得た輝
度データをコントラスト量として扱い、コントラスト量
が最も高くなるようにステージまたは対物レンズをＺ軸
方向に移動させ合焦させる、いわゆる山登りサーボ方式
によるオートフォーカス（以下、ＡＦと略す）制御を行
うものがある。

【０００５】図８は、このような山登りサーボ方式の自
動焦点検出方法の一例を説明するものである。まず、不
図示の対物レンズをＺ軸方向（光軸方向）で試料から離
れる方向（図８中左方向）に第１ピッチ（同図中白丸
印）で移動させながら試料面からの反射光の輝度データ
を得てゆき、輝度値がしきい値ＴＨ以上になるのを監視
する。そしてしきい値ＴＨを越える輝度値を検出する
と、今度は第１ピッチより細かい第２ピッチ（同図中黒
三角）で、Ｚ軸方向において輝度値が増す方向（同図中
左方向）に対物レンズを移動させながら最高輝度値Ｈと
なるのを監視する。そして、最高輝度値Ｈを検出した後
も第２ピッチのままで同方向に対物レンズを移動させ、
輝度値が最高輝度値Ｈの５０％になる点Ｍを探し、その
位置で対物レンズの移動を一時停止させる。

【０００６】次に、対物レンズの移動方向を反転させて
（図８中右方向）、今度は、第２ピッチより細かい第３
ピッチ（同図中白三角印）で最高輝度値Ｈとなる位置を
通過するまで移動させる。そして輝度値が３回続けて直
前に取り込んだ輝度値より小さい点を見つけたなら、真
の最高輝度の合焦点を過ぎたものと判断して、最高輝度
位置Ｆに対物レンズを移動させて合焦を完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】共焦点走査型顕微鏡の
ＡＦ制御においては、合焦点の位置の補足範囲は、対物
レンズの倍率に影響される。５倍乃至１０倍程度の低倍
率の対物レンズを用いる場合は、焦点深度が大きい為補
足範囲は広く、また５０倍以上の対物レンズを用いる場
合は焦点深度が小さい為補足範囲は狭い。よって、高倍
率の対物レンズで観察するときは、まず低倍率の対物レ
ンズで大まかに合焦点位置を検出した後、高倍率の対物
レンズで微調節して合焦点位置を求める。

【０００８】合焦点位置の検出においては、輝度値が飽
和しない範囲内で輝度値の変化が大きいと検出しやす
い。よって、観察対象部分の輝度値が低い場合、合焦点
位置の検出は試料（面）の輝度が高い部分で行い、合焦
点位置を検出した後に観察対象部を観察画像中央などの
所望の位置へ移動するという作業を行うことが多い。そ
して高倍率の対物レンズで観察する時は、この合焦点位
置の検出と観察対象部への移動という作業を低倍率の対
物レンズと高倍率の対物レンズのそれぞれにおいて行う
ことになる。

【０００９】また、合焦点位置の検出に用いる位置にご
みなどが存在した為にＡＦ制御に失敗した場合、手動で
検出位置を変更してから再びＡＦ制御を行う必要があ
る。ＡＦ制御に失敗すると、実際に試料の観察を開始す
るまでにＡＦ制御及び観察位置への移動の作業を繰り返
すこととなるが、観察位置など所望の位置へ移動するの
は、対物レンズの倍率が高いほど困難なので、非常に手
間がかかる作業となる。

【００１０】更に、観察画像を用いた計測等、再現性が
要求される場合には、合焦点位置を安定して検出したい
ので、一般的に合焦点位置の検出位置を一定にした方が
よい。しかし、対物レンズの光軸は対物レンズ毎に誤差
があるので、対物レンズを切り換えたときに検出位置が
変わってしまうことがある。

【００１１】以上の問題を鑑み、本発明は、観察対象部
で焦点の合った観察画像を容易に取得可能な共焦点走査
型顕微鏡を提供することを課題とする。また、観察画像
を用いた計測での再現性を向上させた共焦点走査型顕微
鏡を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、オートフォー
カスを行う共焦点走査型顕微鏡を行なう装置または方法
を前提とする。そして、上記課題を解決する為、本発明
のよる共焦点走査型顕微鏡は、第１の合焦点検出手段、
第１の観察対象部検索手段及び第１の移動手段を備え
る。

【００１３】第１の合焦点検出手段は、第１の対物レン
ズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検
出する。第１の観察対象部検索手段は、上記第１の合焦
点検出手段による合焦点位置の検出後、観察試料の予め
定められた位置を検索する。

【００１４】第１の移動手段は、上記第１の観察対象部
検索手段による検索結果に基いて上記観察試料と上記第
１の対物レンズとの相対位置を移動する。この構成によ
り、第１の観察対象部検索手段が検索した検索結果に基
いて、位置合わせが行われるので、合焦点位置が安定し
た観察画像が得られ、また計測での再現性を向上させる
ことができる。

【００１５】また上記共焦点走査型顕微鏡は、上記第１
の移動手段による移動後、第２の対物レンズによってオ
ートフォーカスを実行して合焦点位置を検出する第２の
合焦点検出手段と、上記第２の合焦点検出手段による合
焦点位置の検出後、上記観察試料の予め定められた位置
を検索する第２の観察対象部検索手段と、上記第２の観
察対象部検索手段による検索結果に基いて上記観察試料
と上記第２の対物レンズとの相対位置を移動する第２の
移動手段と、を更に備える構成とすることもできる。

【００１６】この構成によれば、例えば上記第２の対物
レンズを第１の対物レンズより倍率が高いものとするこ
とにより、第１の対物レンズを用いて大よその位置を合
わせた後、第２の対物レンズでより詳細な位置合わせを
行うことが出来る。更に、例えば、上記第１の観察対象
部検索手段及び第２の観察対象部検索手段が、上記予め
定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度
データの平均値を求め、該平均値から検索を行う構成と
することによって観察試料上の異物やノイズにも対処す
ることができる。

【００１７】また、本発明のオートフォーカスを行う共
焦点走査型顕微鏡における位置合わせ方法では、第１の
対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点
位置を検出し、上記合焦点位置の検出後、観察試料の予
め定められた位置を検索し、上記検索結果に基いて上記
観察試料と上記第１の対物レンズとの相対位置を移動す
るようにすることにより、前述した第一の態様の装置と
同様の作用・効果が得られる。

【００１８】なお、上述した本発明の各構成により行な
われる機能と同様の制御を情報処理装置に行なわせるプ
ログラムを記憶した情報処理装置読み取り可能な記憶媒
体から、そのプログラムを情報処理装置に読み出させて
実行させることによっても、前述した課題を解決するこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本実施形態における共焦
点走査型顕微鏡のシステムの概略構成を示す図である。

【００２０】図１のシステム構成では、光源１、二次元
走査用スキャナ２、対物レンズ３、ステージ５、光検出
器６、Ａ／Ｄ変換器７、移動駆動部８、ＣＰＵ９、メモ
リ１０、フレームメモリ１１及び表示部１２を備えてい
る。尚ＣＰＵ９、メモリ１０、フレームメモリ１１及び
表示部１２は、共焦点走査型顕微鏡とは別構成にし、共
焦点走査型顕微鏡に接続されたパソコン等の汎用の情報
処理装置とする構成としても良い。

【００２１】光源１は、レーザ光源などの点光源からな
っている。この光源１からのスポット光は二次元走査用
スキャナ２に導かれている。二次元走査用スキャナ２
は、光源１から入射されたスポット光を試料４上に二次
元走査する為のもので、例えばＸ軸方向走査用のＸスキ
ャナとしてガルバノミラー又はレゾナンドスキャナとＹ
軸方向走査用のＹスキャナとしてガルバノミラーを有
し、これらＸスキャナとＹスキャナをＸ軸方向とＹ軸方
向に振ることでスポット光を試料４上でＸＹ軸方向（光
軸に垂直な方向）に振る。

【００２２】対物レンズ３は、サーボモータなどの移動
駆動部８によりスポット光の光軸方向、つまりＺ軸方向
に連続的に移動可能になっている。また二次元走査用ス
キャナ２によって二次元走査されたスポット光は、対物
レンズ３を透過してステージ５上の試料４に照射され
る。そして試料４からの反射光は、対物レンズ３を通し
て二次元走査用スキャナ２に戻り、この二次元走査用ス
キャナ２から光検出器６に導かれる。

【００２３】ステージ５は、ＣＰＵ９からの制御指示に
基づいて、スポット光の光軸に対して垂直方向、つまり
ＸＹ軸方向に試料４を移動する。光検出器６は、受光面
の前面に不図示のピンホールを有し、二次元走査用スキ
ャナ２を通った反射光のうちこのピンホールを介して得
られる光情報を受光し、その光量に対応した輝度信号を
出力する。光検出器６は、Ａ／Ｄ変換器７を介してＣＰ
Ｕ９に接続されており、輝度信号はデジタル値に変換さ
れてＣＰＵ９に出力される。

【００２４】ＣＰＵ９は、図１の各構成要素に制御指示
を出して動作制御を行うもので、移動駆動部８に対して
は対物レンズ３のＺ軸方向の連続移動速度の設定、移動
開始／停止の指示及び停止位置の読み込みなどを行う。
また、二次元走査用スキャナ２に対しては、スポット光
の走査を指示し、この走査により得られる光検出器６の
輝度信号から共焦点観察像を生成する。そしてステージ
５に対しては、試料４のＸＹ方向の移動開始／停止指示
などを行う。

【００２５】ＣＰＵ９は、メモリ１０上のプログラムに
基づいて、輝度検出手段９０１及び合焦点判断手段９０
２を実現する。輝度検出手段９０１は、対物レンズ３の
Ｚ軸方向の連続移動に伴い、所定のサンプリング周波
数、例えば１ＫＨｚで光検出器６からの輝度信号を検出
する。そして合焦点判断手段９０２は、この輝度検出手
段９０１により検出された輝度値の変化から合焦点を判
断する。またＣＰＵ９は、後述する観察像からの観察対
象部の検索処理及び検索結果に基いたステージ５への位
置の移動の指示を行う。

【００２６】メモリ１０は、ＣＰＵ９で実行されるプロ
グラムを記憶したり、ＣＰＵ９が処理を行う為のワーク
エリアとして用いられる。また、後述するＣＰＵ９が行
う観察対象部の検索で、検索に使用される画像データや
平均断面データなどを作成、記憶する際に使用される。

【００２７】表示部１２は、光検出器６からの輝度デー
タに基づいてＣＰＵ９が生成した観察画像を、フレーム
メモリ１１を介して表示するものである。次に上記構成
による顕微鏡装置の本実施形態での観察時の処理動作に
ついて説明する。

【００２８】以下の説明では、観察試料として、図２に
示すような輝度が高い部分と低い部分が連続するライン
アンドスペース形状を観察する場合を例としている。こ
の試料は、予め大まかに形状が判っており、輝度が高い
部分の幅が約３０μｍ、輝度が低い部分の幅が約５μｍ
であるとする。そして本実施形態では、この試料の輝度
が低い部分の線幅を観察する場合を例にして説明する。

【００２９】観察を開始するに際し、まず大まかな合焦
点位置を検出する為、顕微鏡に低倍率の対物レンズを設
定し、ＡＦ制御を実行する。このＡＦの実行位置には観
察像の中央位置を用い、この位置での輝度値を使用して
ＡＦを実行するものとする。尚、本発明はＡＦの方式に
は依存しない。よって、ここで行うＡＦの方式は、上述
した山登りサーボ方式等一般的に行われているどのよう
な方式で行っても良いので、ＡＦに対する詳細な説明は
省略する。

【００３０】ＡＦが失敗した場合、ＡＦの再実行条件を
満たすならばＡＦを実行する位置を移動して、ＡＦが成
功するか再実行条件を満たさなくなるまでＡＦの実行を
繰り返す。この時、ＡＦの再実行条件と失敗したときの
ＡＦの実行位置の移動量は試料の形状等から予め算出し
て設定しておく。例えば、ＡＦの実行位置の移動を水平
方向に左に１０μｍ移動するものとし、再実行条件を輝
度が高い範囲内のみ移動可能とすれば、ＡＦは最大３回
実行されることになる。

【００３１】低倍率の対物レンズでのＡＦが成功する
と、次に観察対象部の検索を行う。ここで観察対象部の
検索について図３を用いて説明する。図３は、本実施形
態による観察対象部の検索動作とステージの移動動作を
説明する図である。

【００３２】まず、低倍率の対物レンズでＡＦが成功し
た位置で、試料４を走査し、走査画像を得る。そしてこ
の走査画像から画像の水平方向の中心付近の数ライン分
の輝度データを取得する。このとき取得するライン数と
取得位置は試料形状に合わせて予め設定しておく。図３
では同図（ｂ）のＷ部分から水平方向に数ライン分の輝
度データを取得するものとする。

【００３３】次に取得した輝度データを、垂直方向で同
じ位置の輝度値を加算平均して、図３（ａ）のような１
ラインの平均輝度データを作成する。同図の場合、試料
がラインアンドスペース形状なので、１ライン分の輝度
データは輝度が高い部分と低い部分が同じ間隔で順番に
繰り返される値となっている。本実施形態では、この平
均輝度データを用いることによって、観察対象部にごみ
等の異物が存在したり、ノイズのために検索が失敗する
のを防止する。

【００３４】本実施形態では、輝度データの低い部分の
幅を観察するので、作成した図３（ａ）のような平均輝
度データから試料の輝度の高い部分と低い部分の境界で
あるエッジの位置を検索する。ここでのエッジ位置と
は、図３（ａ）の平均輝度データＩを左側から（Ｘが大
きくなる方向へ）検索した時に、あらかじめ設定してお
いたしきい値Ｔｉより輝度が小さくなる方向に初めて横
切る位置（同図のＥ部分）とする。そしてこのエッジ位
置を、観察対象部の検索結果とする。エッジ位置の検索
に失敗したときは、観察位置を変更して再度ＡＦの実行
からやり直す。

【００３５】観察対象部の検索が成功した時は、検索し
たエッジの位置から微小量離れた位置（図３（ｃ）のＦ
の位置）がＡＦを実行する位置となるようにステージを
移動する。観察対象部として検索されたエッジ位置は輝
度が低くなる途中の位置であり、その位置でＡＦを行う
と失敗する可能性が高いので、検索されたエッジ位置か
ら予め定められた求め方で求まる位置、例えばエッジ位
置より微小量（−αμｍ）離した位置をＡＦを実行する
位置に設定する。尚、このエッジ位置から離す長さαの
大きさは試料の形状やＡＦに使用する領域サイズ等から
予め計算し、設定しておく。

【００３６】ステージの移動が完了したら、更に詳細な
合焦点位置を検出する為に、観察に用いる高倍率の対物
レンズに切り換える。このときの対物レンズの位置Ｚ
は、低倍率の対物レンズでＡＦが成功した位置から変化
していない。そしてこの状態から高倍率の対物レンズを
用いてＡＦを実行する。

【００３７】このＡＦが失敗した時は低倍率の対物レン
ズでＡＦを失敗した場合と同様、ＡＦが成功するか再実
行条件を満たさなくなるまで位置を移動してＡＦの実行
を繰り返す。尚この時の移動量と再実行条件は高倍率対
物レンズ用の設定とし、移動量は低倍率対物レンズでの
値より通常小さくなる。

【００３８】ＡＦが成功した時は、次に観察対象部の検
索を行う。この検索方法は低倍率対物レンズの時と基本
的には同様であるが、検索に失敗した時は、表示部１２
に表示される観察画像の水平方向の大きさ分右へステー
ジを移動して再度検索する。そして再検索でも失敗した
時は、観察位置を変更して、対物レンズを低倍率の対物
レンズに切り換えてＡＦの実行からやり直す。

【００３９】観察対象部の検索が成功したときは、観察
対象部が画像中央になるようにステージを移動する。こ
れにより観察対象部が中央に位置しているので、そのま
ま観察像を取り込むと、所望の観察象が得られる。この
ように本実施形態による共焦点走査型顕微鏡では、合焦
点位置の検出位置が安定し、所望の画像を得るまでに手
間がかからない。

【００４０】また合焦点位置が安定した画像が得られ、
また共焦点走査型顕微鏡で計測精度が良い画像中央付近
に常に計測対象部が位置するので、画像を用いた計測で
再現性を向上する。図４は、本実施形態における共焦点
走査型顕微鏡による試料観察時の動作処理を示すフロー
チャートである。同図の処理は、ＣＰＵ９がメモリ１０
内のプログラムに基いて共焦点走査型顕微鏡を制御して
実現される。

【００４１】観察を開始するに際し、ステップＳ１０１
としてまず大まかな合焦点位置を検出する為、低倍率の
対物レンズを設定して、ステップＳ１０２としてＡＦを
実行する。ステップＳ１０２でのＡＦが失敗した場合
（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、予めメモリに設定記憶さ
れているＡＦの再実行条件を満たすならば（ステップＳ
１２１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２２としてＡＦを実行
する位置を移動した後、ステップＳ１０２に処理を戻し
て再度ＡＦを実行する。そして、再実行条件を満たす間
は、ステップＳ１０２でＡＦが成功するまでステップＳ
１０２、Ｓ１０３、Ｓ１２１及びＳ１２２の処理を繰り
返す。

【００４２】ステップＳ１０２でのＡＦが成功すると
（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、次にステップＳ１０４
として観察対象部の検索処理を行う。図５は、ステップ
Ｓ１０４、Ｓ１１０及びＳ１１６で行われる観察対象部
の検索処理を示すフローチャートである。

【００４３】本処理が呼び出されると、まず、走査画像
から画像の水平方向の中心付近の予め定められている位
置から数ライン分の輝度データを取得する（ステップＳ
２０１）。次にステップＳ２０１で取得した輝度データ
を、垂直方向において同じ位置の輝度値を加算平均し
て、１ラインの平均輝度データを作成する（ステップＳ
２０２）。そして、ステップＳ２０３としてステップＳ
２０２で作成した平均輝度データからエッジ位置を検索
した後、検索処理を終了して処理を図３に戻す。

【００４４】ステップＳ１０４での検索の結果、エッジ
位置を得ることが出来ず、観察対象部の検索に失敗した
ときは（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、ステップＳ１１４
として観察位置を移動して変更した後、処理をステップ
Ｓ１０２に戻し、別の観察位置で再度低倍率の対物レン
ズによるＡＦを実行する。

【００４５】ステップＳ１０４での観察対象部の検索が
成功した場合は（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステッ
プＳ１０４で観察対象部から検索した位置を基にして予
め定められた求め方で求まる位置をＡＦを実行する位置
とし、その位置が観察画像の中央にくるようにステージ
を移動する（ステップＳ１０６）。

【００４６】ステージの移動が完了したら、詳細な合焦
点位置を検出する為に、実際に観測に用いる高倍率の対
物レンズに切り替え（ステップＳ１０７）、ＡＦを実行
する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８でＡＦが
失敗した時は（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、低倍率の対
物レンズでのＡＦ失敗と同様、予めメモリに設定記憶さ
れている高倍率の対物レンズ用のＡＦの再実行条件を満
たすようであれば（ステップＳ１１９、Ｙｅｓ）、ステ
ップＳ１２０として高倍率対物レンズ用に設定された長
さ分の位置移動をしてＡＦを実行する位置を変更した
後、ステップＳ１０８に処理を戻して再度ＡＦを実行す
る。そして、再実行条件を満たす間は、ステップＳ１０
８でＡＦが成功するまでステップＳ１０８、Ｓ１０９、
Ｓ１１９及びＳ１２０の処理を繰り返す。また再実行条
件を満たさなかったら（ステップＳ１１９、Ｎｏ）、処
理を終了する。

【００４７】ステップＳ１０８でのＡＦが成功した時は
（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０とし
て図５に示した処理によって観察対象部の検索を行う。
ステップＳ１１０での検索が失敗した時は（ステップＳ
１１１、Ｎｏ）、観察画像の水平方向サイズ分ステージ
を右へ移動して（ステップＳ１１５）、図５の観察対象
部の検索処理を再度行う（ステップＳ１１６）。そして
ステップＳ１１６の再度の検索処理でもＡＦに失敗した
時は（ステップＳ１１７、Ｎｏ）、ステップＳ１１８と
して観察位置を移動して変更した後、処理をステップＳ
１０１に戻し、別の観察位置で再度低倍率の対物レンズ
によるＡＦから処理をやり直す。

【００４８】ステップＳ１１０若しくはステップＳ１１
６で観察対象部の検索が成功したときは（ステップＳ１
１１若しくはＳ１１７、Ｙｅｓ）、観察対象部が観察画
像の中央になるようにステージを移動する（ステップＳ
１１２）。そしてこの状態で試料を走査して観察像を取
り込むと（ステップＳ１１３）、所望の観察画像が得ら
れる。

【００４９】図６は、図１のＣＰＵ９、メモリ１０、フ
レームメモリ１１及び表示部１２を、共焦点走査型顕微
鏡に接続するパソコン等の汎用の情報処理装置を用いる
構成とした場合の、上記汎用の情報処理装置のシステム
の環境を示す図である。この情報処理装置は、図６の様
にＣＰＵ２１、主記憶装置２２、ハードディスク等によ
る補助記憶装置２３、ディスプレイ、キーボード等の入
出力装置（Ｉ／Ｏ）２４、モデム等のネットワーク接続
装置２５及びディスク、磁気テープなどの可搬記憶媒体
から記憶内容を読み出す媒体読取り装置２６を有し、こ
れらが互いにバス２８により接続される構成を備えてい
る。

【００５０】ＣＰＵ２１は、補助記憶装置２３に記憶さ
れたプログラムに基づいて、補助記憶装置２３内に事前
に記録・設定されている、観察試料の種類、対物レンズ
の種類や倍率に依存する、ＡＦの再実行条件や観察対象
部の検索処理に用いる種々の条件等を参照して図４の処
理を実現する。

【００５１】図６の情報処理システムでは、媒体読取り
装置２６により磁気テープ、フレキシブルディスク、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＭＯ等の記憶媒体２７に記憶されているプ
ログラム、データを読み出し、これを主記憶装置２２ま
たは補助記憶装置２３にダウンロードする。そして本実
施形態による各処理は、ＣＰＵ２１がこのプログラムや
データを実行することにより、ソフトウエア的に実現す
ることも可能である。

【００５２】また、この情報処理システムでは、フレキ
シブルディスク等の記憶媒体２７を用いてアプリケーシ
ョンソフトの交換が行われる場合がある。よって、本発
明は、共焦点走査型顕微鏡やその位置合わせ方法に限ら
ず、コンピュータにより使用されたときに、上述の本発
明の実施の形態の機能をコンピュータに行わせるための
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体２７として構成す
ることもできる。

【００５３】この場合、「記憶媒体」には、例えば図７
に示されるように、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディス
ク（あるいはＭＯ、ＤＶＤ、リムーバブルハードディス
ク等であってもよい）等の媒体駆動装置３７に脱着可能
な可搬記憶媒体３６や、ネットワーク回線３３経由で送
信される外部の装置（サーバ等）内の記憶手段（データ
ベース等）３２、あるいは情報処理装置３１の本体３４
内のメモリ（ＲＡＭ又はＲＯＭ、ハードディスク等）３
５等が含まれる。可搬記憶媒体３６や記憶手段（データ
ベース等）３２に記憶されているプログラムは、本体３
４内のメモリ（ＲＡＭ又はＲＯＭ、ハードディスク等）
３５にロードされて、実行される。

【００５４】尚本実施形態では、ＡＦ制御時に対物レン
ズを移動していたが、試料を載せたステージを光軸方向
に移動する構成としても良い。またＡＦを実行する位置
の移動を行う際、ステージを用いて試料を移動していた
が、試料を移動させず二次元走査用スキャナ２による走
査位置を制御することで、ＡＦを実行する位置を移動し
ても良い。

【００５５】更に観察対象部の検索では、しきい値を用
いて立下りエッジの位置を検索して行っていたが、この
方式に限定されるものではなく、一般的に用いられる画
像認識方式の中から試料の形状に合わせて適宜なものを
選択して用いても良い。またＡＦを実行する位置を観察
画像の中央としていたが、この限りではなく、観察画像
内のどの位置でも良い。

【００５６】更に、低倍率の対物レンズで観察対象部を
検索して検索結果に基いて移動する時に、移動量は予め
指定してあるものを用いているが、検索時に求めた平均
輝度データ情報から、続いて行う高倍率対物レンズでの
ＡＦの実行において、ＡＦが必ず成功する位置を検索し
てその位置へ移動するようにしても良い。

【００５７】またＡＦを実行する時に、ＡＦが失敗した
時に移動する方向のライン分のデータをメモリに保持し
ておき、ＡＦに失敗した時には保持しておいた輝度デー
タを用いて次にＡＦが必ず成功する位置を検索し、その
位置へ移動してＡＦを実行する構成としても良い。

【００５８】更に対物レンズに低倍率の対物レンズと高
倍率の対物レンズを用いて位置合わせを行っているが、
試料の状態や観察部の精度等によっては、同じ倍率の対
物レンズを用いて位置合わせを行っても良い。また本実
施形態では、実際に低倍率の対物レンズと、観察に用い
る高倍率の対物レンズとで２度位置合わせを行っている
が、観察に用いる対物レンズのみで１度だけ位置合わせ
を行っても良い。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、所望の画像を得るまでに手間がかからない共焦点
走査型顕微鏡を実現することができる。また、画像を用
いた計測で再現性を向上した共焦点走査型顕微鏡実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における共焦点走査型顕微鏡のシス
テムの概略構成を示す図である。

【図２】本実施形態における観察試料を示す図である。

【図３】ここで観察対象部の検索についての説明図であ
る。

【図４】本実施形態における共焦点走査型顕微鏡による
試料観察時の動作処理を示すフローチャートである。

【図５】観察対象部の検索処理を示すフローチャートで
ある。

【図６】情報処理装置のシステムの環境を示す図であ
る。

【図７】記憶媒体の例を示す図である。

【図８】山登りサーボ方式の自動焦点検出方法の一例を
説明するものである。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 二次元走査用スキャナ ３ 対物レンズ ４ 試料 ５ ステージ ６ 光検出器 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ 移動駆動部 ９、２１ ＣＰＵ １０ メモリ １１ フレームメモリ １２ 表示部 ２２ 主記憶装置 ２３ 補助記憶装置 ２４ 入出力装置 ２５ ネットワーク接続装置 ２６ 媒体読取り装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オートフォーカス機能を備えた共焦点
   走査型顕微鏡において、 第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して
   合焦点位置を検出する第１の合焦点検出手段と、 前記第１の合焦点検出手段による合焦点位置の検出後、
   観察試料の予め定められた位置を検索する第１の観察対
   象部検索手段と、 前記第１の観察対象部検索手段による検索結果に基いて
   前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移
   動する第１の移動手段と、 を備えたことを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記第１の移動手段による移動後、第２
   の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦
   点位置を検出する第２の合焦点検出手段と、 前記第２の合焦点検出手段による合焦点位置の検出後、
   前記観察試料の予め定められた位置を検索する第２の観
   察対象部検索手段と、 前記第２の観察対象部検索手段による検索結果に基いて
   前記観察試料と前記第２の対物レンズとの相対位置を移
   動する第２の移動手段と、 を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の共焦点
   走査型顕微鏡。
3. 【請求項３】 前記第２の対物レンズは、前記第１の対
   物レンズより倍率が高いことを特徴とする請求項２に記
   載の共焦点走査型顕微鏡。
4. 【請求項４】 前記第１の観察対象部検索手段及び第２
   の観察対象部検索手段の少なくとも一方は、前記予め定
   められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度デ
   ータの平均値を求め、該平均値から検索を行うことを特
   徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の共焦点走
   査型顕微鏡。
5. 【請求項５】 オートフォーカス機能を備えた共焦点
   走査型顕微鏡における位置合わせ方法であって、 第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して
   合焦点位置を検出し、前記合焦点位置の検出後、観察試
   料の予め定められた位置を検索し、 前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レ
   ンズとの相対位置を移動することを特徴とする共焦点走
   査型顕微鏡における位置合わせ方法。
6. 【請求項６】 オートフォーカス機能を備えた合焦点
   走査型顕微鏡と接続された情報処理装置によって使用さ
   れた時、 第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行させ
   て合焦点位置を検出し、 前記合焦点位置検出後、観察試料の予め定められた位置
   を検索し、 前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レ
   ンズとの相対位置を移動させることを前記情報処理装置
   に行わせるプログラム。
7. 【請求項７】 オートフォーカス機能を備えた共焦点
   走査型顕微鏡と接続された情報処理装置によって使用さ
   れた時、 第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行させ
   て合焦点位置を検出し、 前記合焦点位置検出後、観察試料の予め定められた位置
   を検索し、 前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レ
   ンズとの相対位置を移動させることを前記情報処理装置
   に行わせるためのプログラムを記憶した前記情報処理装
   置が読み取り可能な記憶媒体。